신규 통정혐기정 세균으로 제조한 발효흙에 의한 음식물 쓰레기의 퇴비화

황교열(Kyo-Yeol Hwang),이재연(Jae-Yeon Lee),김근(Keun Kim),성수일(Su-Il Sung),한승호(Sung-Ho Han) 유기성자원학회 2001 유기물자원화 Vol.9 No.1

음식물쓰레기 퇴비화를 위한 발효흙 제조를 위하여 토양에서 새로 분리한 Bacillus 속의 GM103, V25, V31, V35 의 4균주를 사용하였다 각 균주를 통정한 결과 각각 Bacillus licheniformis, B. subti1is, B.stearothennophilius, B. subtilis로 동정되었다 이 들 균주들은 단백질 분해능, 전분분해능, 그리고 작물 병원성 곰팡이 Rhizopus stronifeI에 대한 저해능이 모두 우수하였다. GM103은 전분분해능이 탁월하게 우수하였고, 호기적 성장만 가능하였다. V25, V31, V35는 모두 호기적 • 혐기적 성장이 가능하였고, 10% 염분농도와 50℃에서 좋은 성장도를 보였으며 토양에서의 생존 및 적응력도 우수하였다. 음식물쓰레기 퇴비화 시험을 위하여 GM103, V25, V31, V35 균주를 배양하여 당밀, 비트펄프, zeolite 등을 혼합하여 발효흙인 BIOTOP-CLEAN을제조하였다. 제조된 BIOTOP-CLEAN과 무처리구인 대조구 기존 타사 제품 HS와 음식물쓰레기 시험을 하였는데 대조구의 30'C , HS의 35'C 보다 BIOTOP-CLEAN의 경우가 최대 발효온도는 50'C로 가장 높았다. 또한 BIOTOP-CLEAN은 냄새도 구수하였고 성상에 있어서도 짙은 암갈색으로 음식물쓰레기의 퇴비화가 가장 잘 되었다. 한편 대조구는 악취가 나고 HS는 별다른 냄새가 없었다. 각 균주의 배양액을 토마토, 배추, 열무, 고추 등의 작물에 1달주기로 살포하여 무처리인 대조구에 비해 상대적 증산율에서 모두 우수한 것으로 나타났다. Four newly isolated bacteria from soil were used manufacture microbial inoculum food waste. The baaeria, GM103, V25, V31, and V35, were identifed as Bacillus licheniformis, B.sutilis, B. stearothermophilus and B. subtiIis, respectively. The bacterial Strains were effcient to degrade protein and srarch and also able to inhibit the growth of plant pathogenic fungus Rhizopus strinifer. The GM103 showed distinct capability in degrading srarch, but grow only aerobically. The other three bacterial strains, V25, V31, and V35, could grow both aerobicallyas well as anaerobically, in lO%(w/v) salt, at 50'C, and had good viabiliry and survival rate in soil. These characteristics of the bacterial Strains are very adquate in Korean food composting containing high concenrration of salt, especially at home. By mixing the 4 bacterial culrure broth with molasses, beet pulp, zeolite, The bacterial for food waste composting BIOTOP-CLEAN-was made. The perfolll ance of fool waste composting by the BIOTOP-CLEAN was compared with that by control(not treated) and HS(other domestic company’s inoculum produa for food waste composting). The maximum temperature of the food waste during the co,posting with the BIOTOP-CLEAN was 50C, while those of the control gave bad smell and HS gave less bad smell. These indicater that the food waste composting by the BIOTOP-CLEAN had been we;; accomplished.

뽕잎 함유 대두발효물이 신생 당뇨유도쥐에 미치는 혈당강하효과

황교열(Kyo-Yeol Hwang),김영훈(Young-Hoon Kim),조용석(Yong-Seok Cho),박영식(Young-Shik Park),이재연(Jae-Yeon Lee),강경돈(Kyung-Don Kang),김근(Keun Kim),주동관(Dong-Kwan Joo),안덕균(Duk-Kyun Ahn),성수일(Su-Il Seong) 한국식품영양과학회 2008 한국식품영양과학회지 Vol.37 No.4

당뇨 환자를 위한 기존의 뽕잎 건강식품의 기능을 보완할 목적으로 뽕잎분말과 DNJ 생산균주인 Bacillus subtilis MORI균의 대두발효 혼합물을 신생 당뇨유도쥐에 4주간 경구투여 하여 먹이섭취량, 체중변화, 혈당량, 내당능, 혈중 지질함량, 장기무게 등을 조사하였다. 전체적으로 당뇨유도 시험군은 정상시험군(NC군)과 비교하여 사료섭취량은 많았으나 증체량이 적어 낮은 사료효율을 보였다. 그러나 뽕잎(M군) 및 뽕잎함유대두발효물(MM군)의 투여에 의해 사료효율이 개선되었으며 특히 MM-60군에서 가장 높은 사료효율을 나타내었다. 1주일 간격으로 4주간에 걸쳐 시행한 혈당량 측정 결과 뽕잎이나 뽕잎함유대두발효물의 투여는 공복혈당을 크게 감소시켰으며 특히 MM-60군과 MM-120군은 당뇨대조군(DC군)에 비해 유의적으로 낮게 나타났다. 4주간의 시료투여 후 경구당부하시험에 의한 내당능 조사 결과 뽕잎투여나 뽕잎함유대두발효물의 투여는 혈당량을 꾸준히 감소시켰으며 특히 포도당 투여 후 120분에서의 MM-60군과 MM-120군은 DC군에 비해 유의적으로 낮은 혈당량을 보여 뽕잎 단독보다는 대두발효배양물 첨가에 의해 내당능이 크게 개선된 것으로 나타났다. 혈중 총콜레스테롤 및 중성지질 역시 DC군에서 높은 함량을 나타냈으나 뽕잎이나 뽕잎함유대두발효물 투여에 의해 지질함량이 감소하였으며 그 감량 정도는 총콜레스테롤에서는 MM-60군과 MM-120군에서 그리고 중성지질의 경우에는 M군, MM-60군, MM-120군에서 DC군에 비해 유의적인 감소를 나타내었다. 당뇨 유발에 의해 쥐의 간, 신장, 비장, 심장 등 체내 주요장기의 무게는 크게 증가하였으나 뽕잎 또는 뽕잎함유대두 발효물 투여에 의해 이들 장기의 무게는 대부분 감소하였으며 특히 MM-60군, MM-120군은 DC군에 비해 유의적인 감소를 나타내었다. 이상의 실험결과 뽕잎분말과 DNJ 생산균주인 B. subtilis MORI균의 대두발효물의 혼합물은 신생 당뇨유도쥐의 제반 당뇨증세 완화에 긍정적으로 작용하는 것이 확인되었으며 따라서 뽕잎함유대두발효물은 앞으로 당뇨환자들에 대한 건강식품 소재로 그 활용이 크게 기대된다 하겠다. The effect of fermented soybean culture of Bacillus subtilis MORI mixed with mulberry leaves on the lowering the levels of blood glucose and cholesterol was examined using neonatal streptozotocin-induced diabetic (n-STZ) rats. B. subtilis MORI produces 1-deoxynojirimycin (DNJ), an α-glucosidase inhibitor. The content of DNJ of soybean fermented culture mixed with mulberry was higher (4.1±0.0 ㎎/g dry base) than that (1.5±0.0 ㎎/g) of mulberry. The concentration of 50% inhibition (IC50) against rat intestinal α-glucosidase of soybean fermented culture mixed with mulberry was 5.6±0.1 ㎍/mL and that of mulberry was 17.0±0.5 ㎍/mL. Experimental groups of diabetic rats were randomly assigned to normal control group (NC group), diabetic control group (DC group) and three diabetic groups fed with DNJ food product. One of the three diabetic groups was M group (60 ㎎ DNJ food product/㎏) (DNJ food product containing 30% mulberry) and the other two were MM-60 group (60 ㎎/㎏) and MM-120 group (120 ㎎/㎏) (DNJ-fortified food product containing 30% fermented soybean culture mixed with mulberry leaves). The glucose in serum was significantly decreased in the MM-60 and MM-120 groups fed with DNJ-fortified food product for 4 weeks, compared with DC group. Total cholesterol and triglyceride in serum were also lower in MM-60 and MM-120 groups than the DC group. These results support that the fermented soybean culture of B. subtilis MORI mixed with mulberry leaves improved the metabolism of blood glucose and lipid in the n-STZ rat model.

신규 통성혐기성 세균으로 제조한 발효흙에 의한 음식물 쓰레기의 퇴비화

황교열,이재연,김근,성수일,한승호,Hwang, Kyo-Yeol,Lee, Jae-Yeon,Kim, Keun,Sung, Su-Il,Han, Sung-Ho 유기성자원학회 2001 유기물자원화 Vol.9 No.1

음식물쓰레기 퇴비화를 위한 발효흙 제조를 위하여 토양에서 새로 분리한 Bacillus속의 GM103, V25, V31, V35의 4균주를 사용하였다. 각 균주를 동정한 결과 각각 Bacillus licheniformis, B. subtilis, B. stearothermophilius, B, subtilis로 동정되었다. 이들 균주들은 단백질 분해능, 전분분해능, 그리고 작물 병원성 곰팡이 Rhizopus stronifer에 대한 저해능이 모두 우수하였다. GM103은 전분분해능이 탁월하게 우수하였고, 호기적 성장만 가능하였다. V25, V3l, V35는 모두 호기적 혐기적 성장이 가능하였고, 10% 염분농도와 $50^{\circ}C$에서 좋은 성장도를 보였으며, 토양에서의 생존 및 적응력도 우수하였다. 음식물쓰레기 퇴비화 시험을 위하여 GM103, V25, V31, V35 균주를 배양하여 당밀, 비트펄프, zeolite 등을 혼합하여 발효흙인 BIOTOP-CLEAN을 제조하였다. 제조된 BIOTOP-CLEAN과 무처리구인 대조구, 기존 타사 제품 HS와 음식물쓰레기 시험을 하였는데 대조구의 $30^{\circ}C$, HS의 $35^{\circ}C$ 보다 BIOTOP-CLEAN의 경우가 최대 발효온도는 $50^{\circ}C$로 가장 높았다. 또한 BIOTOP-CLEAN은 냄새도 구수하였고 성상에 있어서도 짙은 암갈색으로 음식물쓰레기의 퇴비화가 가장 잘 되었다. 한편 대조구는 악취가 나고 HS는 별다른 냄새가 없었다. 각 균주의 배양액을 토마토, 배추, 열무, 고추 등의 작물에 1달주기로 살포하여 무처리인 대조구에 비해 상대적 증산율에서 모두 우수한 것으로 나타났다. Four newly isolated bacteria from soil were used to manufacture microbial inoculum to compost food waste. The bacteria, GM103, V25, V31, and V35, were identified as Bacillus licheniformis, B. subtilis, B. stearothermophilius, and B, subtilis, respectively. The bacterial strains were efficient to degrade protein and starch and also able to inhibit the growth of plant pathogenic fungus Rhizopus stronifer. The GM103 showed distinct capability in degrading starch, but grow only aerobically. The other three bacterial strains. V25, V31, and V35, could grow both aerobically as well as anaerobically, in 10%(w/v) salt, at $50^{\circ}C$, and had good viability and survival rate in soil. These characteristics of the bacterial strains are very adquate in Korean food composting containing high concentration of salt, especially at home. By mixing the 4 bacterial culture broth with molasses, beet pulp, zeolite, The bacterial inoculum for food waste composting-BIOTOP-CLEAN-was made. The performance of food waste composting by the BIOTOP-CLEAN was compared with that by control(not treated) and HS(other demestic company's inoculum product for food waste composting). The maximum temperature of the food waste during the composting with the BIOTOP-CLEAN was $50^{\circ}C$, while those of the control and HS were $30^{\circ}C$ and $35^{\circ}C$, respectively. The BIOTOP-CLEAN gave the good smell and showed dark brown color, while the control gave bad smell and HS gave less bad smell. These indicates that the food waste composting by the BIOTOP-CLEAN had been well accomplished. The culture broth of V25, V31, V35 were sparyed to the plants of tomato, chinese cabbage, raddish, red pepper every month and the spraying the culture broth to these plant significantly improved the production yield of the crops, due to the control effect of the bacterial strains against the plant pathogens.

보문 - 유전자조작 , 균주분리 : 가축 소화기 병원성 세균을 저해하는 유산균의 분리 및 동정

이재연(Jae Yeon Lee),황교열(Kyo Yeol Hwang),김현수(Hyun Su Kim),김근(Keun Kim),성수일(Su Il Sung) 한국미생물생명공학회 2002 한국미생물·생명공학회지 Vol.30 No.2

N/A

한국토종닭 소장에서 분리한 Lactobacillus pentosus K34가 생산하는 항균성 유기산의 특성

이재연 ( Jae Yeon Lee ),황교열 ( Kyo Yeol Hwang ),김근 ( Keun Kim ),성수일 ( Su Il Sung ),박영식 ( Young Shik Park ),백만정 ( Man Jeong Paik ),김경례 ( Kyoung Rae Kim ) 한국미생물생명공학회 2002 한국미생물·생명공학회지 Vol.30 No.3

알파글루코시다아제 저해제 1-deoxynojirimycin을 생산하는 Bacillus 균주의 분리 및 동정

김현수 ( Hyun Su Kim ),이재연 ( Jae Yeon Lee ),황교열 ( Kyo Yeol Hwang ),조용석 ( Yong Seok Cho ),박영식 ( Young Shik Park ),강경돈 ( Kyung Don Kang ),성수일 ( Su Il Seong ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2011 한국미생물·생명공학회지 Vol.39 No.1

토양으로부터 분리한 Streptomyces sp. 30여 균주들과 한국전통식품에서 분리한 Bacillus sp. 200여 균주들로부터 α-glucosidase 의 활성을 저해하고 동시에 DNJ를 생산하는 유용균주를 선발하였다. 실험결과 한국전통식품인 청국장으로부터 α-glucosidase 저해능이 높고 DNJ 생산능이 우수한 한개의 균주를 선발하였다. 이 균주의 동정을 위하여 API kit에 의한 균의 당 이용능 분석, HPLC와 GC에 의한 균체의 quinone 및 지방산 분석 등과 함께 균의 16S rDNA 염기서열을 분석하였으며 주사전자현미경에 의해 균주의 형태적 특성을 관찰하였다. 그 결과 본 연구를 통해 선발한 균주는 건강기능성식품 개발 등에 적용할 수 있는 GRAS에 속하는 균주임을 확인하여 B. subtilis MORI로 명명하였다. Thirty Streptomyces sp. and 200 Bacillus sp. isolated from Korean soils and traditional foods were screened for their abilities to inhibit α-glucosidase and produce 1-deoxynojirimycin (DNJ). This screening identified a Bacillus sp. bacterium that strongly inhibited α-glucosidase and produced high levels of DNJ from Chungkookjang, a Korean traditional food. The bacterium was characterized in terms of its biochemical and molecular biological properties such as sugar utilization, cellular quinone composition, cell wall fatty acid composition, and 16S rDNA sequence. In addition, scanning electron microscopy was used to visualize the morphology of the bacterium. These analyses identified the bacterium as B. subtilis, a bacterium with Generally Recognized as Safe (GRAS) status. The selected strain was named B. subtilis MORI.

1-Deoxynojirimycin을 생산하는 Bacillus subtilis S10 배양액의 혈당강하 효과

조용석(Yong Seok),박영식(Young Shik Park),이재연(Jae Yeon Lee),강경돈(Kyung-Don Kang),황교열(Kyo Yeol Hwang),성수일(Su Il Seong) 한국식품영양과학회 2008 한국식품영양과학회지 Vol.37 No.11

본 연구는 α-glucosidase의 강력한 효소저해제인 1-deoxynojirimycin(DNJ)을 고효율로 생산하는 균주의 선발 및 동정, 배양최적화 및 균 배양액의 혈당강하효과 등에 관하여 조사하였다. 먼저 토양으로부터 α-glucosidase에 대해 강력한 저해능을 나타내는 9균주를 대상으로 이 중에서 DNJ 생산성이 가장 우수한 한 개 균주를 최종 선발하였고, 이 균주를 16S rDNA 염기서열분석으로 균주동정을 하여 Bacillus subtilis S10이라 명명하였다. 본 균주의 배양액을 이온교환수지법(Amberlyst 15 H? form, Dowex 1×2-100 OH? form, Amberlite CG-50 NH₃? form)에 의해 DNJ를 정제하고, 정제된 DNJ를 LC-MS로 분석한 결과 표준 DNJ와 동일한 물질임을 확인하였다. DNJ 대량생산을 위한 S10균주의 배양최적탄소원 및 최적질소원과 이들의 최적농도를 조사한 결과 각각 1% galactose, 1.6% polypeptone임이 밝혀졌으며, 확립된 최적화 조건에서의 DNJ 생산량은 0.75 g/L이었다. 고혈당 유도 마우스를 대상으로 각종 혈당강하제의 효과를 알아보기 위해 혈당치를 비교한 결과 무처리구의 혈당치 510±10.9 ㎎/dL에 비해 acarbose 처리구는 139.4±33.1 ㎎/dL, 누에분말 처리구는 209.1±19.6 ㎎/dL, 그리고 S10 균주 배양액 처리구는 208.6±39.8 ㎎/dL로써 무처리구에 비해 각각 72.7%, 59.0%, 그리고 59.1%의 혈당 억제율을 나타냈다. 이상의 연구결과 S10균주 배양액은 누에분말과 같은 수준의 고혈당 억제 및 완화효과가 있음이 확인되었으며 향후 S10균주의 대량생산을 통해 식후혈당조절을 위한 건강기능식품 개발이 기대된다 하겠다. 1-Deoxynojirimycin (DNJ) is a strong α-glucosidase inhibitor which inhibits hyperglycemia in animals. To select the Bacillus strains highly producing DNJ, 4,000 strains were isolated from soil and grain samples. By the inhibitory activity against α-glucosidase, nine Bacillus strains were selected and then identified by 16S rDNA sequencing. B. subtilis S10 was finally selected as the best strain for the production of DNJ. Various carbon sources and nitrogen sources in culture medium were evaluated for the highest production of DNJ. As the results, the optimized concentration of carbon source and nitrogen source was 1.0% galactose and 1.6% polypeptone and the concentration of DNJ produced was 0.75 g/L. The effect of culture supernatant of B. subtilis S10 on lowering blood glucose level was investigated in streptozotocin (STZ)-induced diabetic mice model. Mice were randomly assigned to control group (saline) and three test groups such as acarbose group, silkworm powder group and B. subtilis S10 group. After eight-week oral feeding, blood glucose levels of the B. subtilis S10 and silkworm powder groups were respectively 209.1±19.6 ㎎/dL (59.1%) and 208.6±39.8 ㎎/dL (59.0%) lower than 510±10 ㎎/dL of the control group. These results indicated that the culture supernatant of B. subtilis S10 was able to reduce the blood glucose level in STZ-induced diabetic mice.

바실러스 발효대사물이 함유된 신규 칼슘보충용식품의 성장기 쥐 장골 성장촉진효과

이재연(Jae-Yeon Lee),박영식(Young-Shik Park),김영훈(Young-Hoon Kim),오경환(Kyung-Hwan Oh),황교열(Kyo-Yeol Hwang),조용석(Yong-Seok Cho),강경돈(Kyung-Don Kang),김근(Keun Kim),주동관(Dong-Kwan Joo),성수일(Su-Il Seong) 한국식품영양과학회 2008 한국식품영양과학회지 Vol.37 No.12

기존 칼슘보충용식품의 성장촉진효능을 증진시키기 위하여 칼슘흡수 관여 물질인 γ-PGA를 다량 생산하는 Bacillus subtilis SE4 균주를 선발하였다. 선발된 B. subtilis SE4의 발효대사물을 기존 칼슘보충용식품에 첨가하여 성장기 수컷 흰쥐에 28일간 경구투여 한 결과 발효대사물이 첨가된 신규칼슘보충용식품군에서 혈청 내 IGF-Ⅰ 함량이 대조군이나 기존칼슘보충용식품군에 비해 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 일일증체량, 일일사료섭취량, 장골길이, 장골 무게, 장골폭 등의 성장관련 지표에서도 장골의 길이와 일부 부위별 두께에서의 유의적 결과를 포함하여 전반적으로 신규칼슘보충용식품군이 대조군과 기존칼슘보충용식품군에 비해 양호한 성적을 나타내었다. 이러한 결과는 기존칼슘보충용식품에 발효대사물을 첨가함으로써 나타난 칼슘의 생체흡수율 증대 및 성장호르몬의 분비활성화 등 여러 성장관련요인들이 흰쥐 성장에 긍정적으로 작용한 때문으로 생각되어진다. This study was conducted to investigate the effect of administration of calcium supplementary food containing fermented product of Bacillus subtilis SE4 highly producing poly-γ-glutamic acid on the growthparameters of adolescent male rats. Four-week old male Sprague-Dawley (SD) rats were fed for 4 weeks and assigned to the following 4 groups: two groups administered orally with new calcium supplementary food (such as 150 ㎎/㎏ and 300 ㎎/㎏) containing fermented product of B. subtilis SE4, one group administered with conventional calcium supplementary food product (150 ㎎/㎏) and one saline group as control. Daily weight gain and daily food intake in the two new food product groups were higher than those of conventional food product group and control group. Especially, the content of serum IGF-Ⅰ in the two new food product groups were significantly higher than those in conventional food product group and in control group (p<0.05). In addition, length and weight of longitudinal bone in the two new food product groups were longer and heavier than those of conventional food product group and control group. Therefore, the addition of fermented food product of B. subtilis SE4 into the conventional calcium supplementary food increased all the parameters examined for the growth of the adolescent male rats.

1-Deoxynojirimycin 생산 균주 Bucillus subtilis MORI 3K-85의 단백질 분석

조용석(Yong Seok Cho),강경돈(Kyung-Don Kang),박영식(Young Shik Park),이재연(Jae Yeon Lee),김현수(Hyun Su Kim),육원정(Won Jeong Yuk),Shizuo George Kamita,황교열(Kyo Yeol Hwang),성수일(Su-Il Seong) 한국생물공학회 2011 KSBB Journal Vol.26 No.6

In our previous study, we isolated and characterized a 1-deoxynojirimycin (DNJ)-producing bacterium, Bacillus subtilis MORI, from chungkookjang, a Korean traditional food. B. subtilis MORI was subjected to γ-irradiation and the resulting bacteria were screened for increased DNJ production. A mutant was identified that produced 7.6 times more DNJ and named B. subtilis MORI 3K-85. In this study, the protein profiles of both strains were compared by one-dimensional and two-dimensional gel electrophoresis (1-DE and 2-DE, respectively) under both native and denaturing conditions. The 1-DE native-PAGE and 1-DE SDS-PAGE analyses identified 5 and 7 bands, respectively, that were found at higher concentrations in B. subtilisMORI 3K-85 than in B. subtilis MORI. Similarly, 2-DE analyses identified 20 protein spots which were found at higher concentrations in B. subtilis MORI 3K-85. The peptide mass profiles of these 20 proteins were analyzed by MALDI-TOF and compared with peptide sequences of B. subtilis and B. amyloliquefaciens in the MASCOT database. This screening suggested that three dehydrogenases, an aldolase, a synthetase, an isomerase, a reductase, and a peroxidase are elevated in B. subtilis MORI 3K-85. Based on this data, one or more of the elevated 8 enzymes might be related to the DNJ biosynthetic pathway.

방선균 SS-4993이 분비하는 살충물질의 화학적 성상 및 작용기작

이은정,강경돈,황교열,김두호,이상몽,김신덕,성수일 한국잠사학회 1999 한국잠사곤충학회지 Vol.41 No.3

The insecticidal compound produced by Steptomyces SS-4993 strain was indicated to be a relatively stable small compound by pancreatin treatment. The active compound was adsorbed on HP-20 and eluted with 70% acetone. Then, the eluate was extracted with ethyl acetate. The content of the extract was determined by thin layer chromatography (Silica gel 60 F254, hexane-ethyl ether-acetic acid,80 : 20 : 1). Three active bands (Rr 0.08,0.77,0.88) were identified by dermal application using Bombyx mori larvae. Electrophoretic analysis revealed that the injection of strain SS-4993 culture broth into B. mori larvae induced the reduction of the hemolymph proteins level. Especially, the level of apolipophorin-I was decreased drastically.