KR100234516B1 - 적색의 천연색소를 생산하는 세라티오속 균주(kfcc 10970) 및 그를 이용한 적색 색소 제조방법 - Google Patents

적색의 천연색소를 생산하는 세라티오속 균주(kfcc 10970) 및 그를 이용한 적색 색소 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신규한 미생물인 세라티오속 균주를 이용하여 카제인을 주원료로 하는 영양배지에서 호기적으로 배양할 때 다량의 적색 천연색소를 생산하는 미생물과 그를 이용하여 적색 천연색소를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 토양으로부터 다량의 적색 천연색소를 생산하는 세라티오속 균주를 분리하는 단계; 생산기본배지를 이용하여 색소 생산에 가장 유리한 유기질소원을 조사하고, 카제인 3.0%를 함유한 생산기본배지를 이용하여 탄소원이 색소 생성에 미치는 영향을 조사하는 단계; 배양이 완료된 배양액을 원심 분리하여 얻은 균체에 메탄올을 가하여 색소를 분리하고 UV spectrometer, FAB-mass, IR, H-NMR을 이용하여 구조를 분석하는 단계로 구성되어 있다.
본 발명은 프로디기오신 계열의 적색 색소 생산량을 3000mg/l로 크게 증가시키는 미생물을 분리하여 저가의 배지원에서 공업적으로 대량의 적색 색소를 제조할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Description

적색의 천연색소를 생산하는 세라티오속 균주(ＫＦＣＣ 10970) 및 그를 이용한 적색 색소제조방법.
본 발명은 토양에서 분리된 신규한 미생물을 이용하여 발효에 의해서 프로디기오신 계열의 적색 천연색소를 제조하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 토양에서 분리된 신규한 미생물인 세라티오속 균주(serratia sp. KH95)와 이를 이용하여 카제인을 주원료로 하는 영양배지에서 호기적으로 배양하여 배양액 및 균체에 다량의 적색 천연색소를 생산하는 미생물 및 적색 색소 제조방법에 관한 것이다.
색소는 크게 천연색소와 합성색소로 나누어지는데, 식품공업, 화장품, 의약품, 가축사료 첨가제 등 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다. 19세기 이후 합성색소가 광범위하게 사용되어 왔으나 안정성 등의 문제가 제기되면서 최근에는 천연색소에 대한 관심이 높아지고 있다.
현재 사용되고 있는 천연색소중 식물계에서는 카로테노이드(carotenoid), 크로로필(chlorophyll)이, 곤충류에서는 코치닐(cochineal) 색소가 있으나 색깔과 사용범위가 한정되어 있고 값이 비싸서 부분적으로만 사용되고 있다. 이런 점에서 볼 때 색소의 안정성이 높고 대량 생산이 가능한 미생물에 의한 천연색소의 생산이 요구된다. 또한, 색소를 생산하는 미생물 중에서 세라티오 마르세센스(serratia marcescens)는 프로디기오신을 생산하는 대표적인 미생물로 알려져 있다. 그러나 세라티오 마르세센스는 색소 생산량이 20~100mg/l로 매우 낮으므로 아직까지는 공업화에 의한 생산이 이루어지지 않고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 프로디기오신 계열의 적색 색소 생산량을 3000mg/l이상 획기적으로 증가시키는 미생물을 분리하여 카제인을 주원료로 하는 저가의 배지원을 이용하여 공업적으로 대량의 적색 색소를 제조하려는데 그 목적이 있다.
이하, 본 발명의 구성과 작용을 상세히 설명한다.
본 발명은 토양으로부터 다량의 적색 천연색소를 생산하는 세라티오속 균주를 분리하는 단계; 탄소원을 함유한 생산기본배지를 이용하여 색소 생산에 가장 유리한 유기질소원을 조사하고, 카제인 3.0%를 함유한 생산기본배지를 이용하여 탄소원이 색소 생성에 미치는 영향을 조사하는 단계; 배양이 완료된 배양액을 원심 분리하여 얻은 균체에 메탄올을 가하여 색소를 분리한 다음 UV spectrometer, FAB-mass, IR, H-NMR을 이용하여 구조를 분석하는 단계로 구성되어 있다.
본 발명자들은 토양에서 분리한 미생물중 색소 생성이 우수한 세라티오 균주를 얻었는데, 이 균주의 주요 균학적 성질은 다음과 같다.
(1) 현미경적 소견
균체의 모양 막대형
그람 염색 음성
(2) 생리적 특징
그람 염색 - ONPG 테스트 -
아르기닌 탈수소효소(ADH) - 질산염 테스트 +
젤라틴 가수분해 + 카탈라아제 테스트 +
우레아제 테스트 + 리진 디카르복실라아제 +
구연산염 이용 + H2S 생산 -
Esculin 가수분해 + 산화효소 +
O/F 테스트 산화력이있는
(3) 당의 이용성
Arabinose + Cellobiose +
만노오스 + 글루코오스 +
프룩토오스 + 락토오스 -
Melibiose + 라피노오스 +
크실로오스 + Rhamnose -
아도니톨 + 덜시톨 +
이노시톨 + 이눌린 +
살리신 +
본 발명자들은 토양으로부터 분리된 새로운 균주를 세라티오 균주(serratia sp. KH95 KFCC)로 동정하였고, 이 균주는 1997년 5월 --일 자로 사단법인 한국종균협회에 KFCC 10970의 수탁번호로 기탁되었다.
적색 색소 생산에 사용된 배지조성으로는 유기영양원 및 소량의 무기물을 함유한 합성배지를 이용할 수 있다. 또한 포도당, 과당, 설탕 등과 같이 이용하기 쉬운 탄소원으로 사용할 경우 색소는 거의 안정되지 않았으며 유기영양원으로는 카제인이 가장 양호하였다. 배양조건은 호기적 조건하에 배양온도 25℃~35℃, 초기 배양 pH는 6.0~8.0에서 양호하였다.
이하, 본 발명의 구체적인 구성과 작용을 실시예를 들어 설명한다.
실시예 1. 토양으로부터 색소 생성 균주의 분리방법.
토양 시료 1g을 멸균증류수 10㎖에 현탁하고 200rpm에서 30분간 교반하였다. 토양 현탁액을 10배 희석하고 0.1㎖을 취하여 20㎖의 평판 영양한천배지에 도말하였다. 이때 사용되는 영양 한천배지는 효모즙 1.0%, 펩톤 1.0%, 아가(Agar) 2.0%로 구성되어 있고 pH는 7.0이다. 이것을 28℃에 2일간 보존한 다음 적색을 띄는 집락을 분리하였다. 이와 같이 분리된 색소 생성 균주들을 삼각플라스크에 의하여 생산배양을 실시한 후 색소생성이 우수한 세라티오속 균주(Serratia sp. KH95 KFCC 10970)를 얻었다. 분리된 우수 균주는 10％ Skim milk를 이용하여 액체질소 탱크에서 장기 보존하였고 재사용 시는 녹인후 영양배지에 식균하여 사용하였다. 이때 사용되는 영양배지는 포도당이 0.2%, 효모즙 1.0%, 펩톤 1.0%로 구성되어 있고 pH는 7.0이다.
실시예 2. 발효에 의한 색소 생산.
상기 조성의 영양배지(주2) 25㎖을 250㎖ 삼각플라스크에 넣어 121℃에서 15분간 가압살균한 후 별도로 멸균된 포도당을 첨가하여 종균 배양배지로 사용하였다. 준비된 종균배지에 영양 한천배지에서 자란 균주를 식균하여 28℃에서 12~15시간 배양한 후 종균으로 사용하였다.
본 배양은 유기질소원 또는 탄소원을 일정 비율로 함유한 생산기본배지 50㎖을 500㎖ 삼각플라스크에 넣어 121℃에서 15분간 가압 살균후 영양배지에서 자란 종균주를 1-2㎖ 식균하여 28℃에서 회전교반 배양기를 RPM 200조건으로 20-30시간 배양하였다. 탄소원을 넣지 않은 생산기본배지를 이용하여 색소 생산에 가장 유리한 유기질소원을 조사한 결과 표 1과 같이 카제인이 가장 우수한 결과를 나타내었다. 여기서 사용되는 생산기본배지는 탄소원 2.0%, 유기 질소원 3.0%, K2HPO40.17%, MgSO4·7H2O 0.1%, NaCl 0.1%로 구성되고 pH는 7.0이다.
유기 단백질이 색소 생산에 미치는 영향
유기 단백질 원(3.0%) 색소 생산량(mg/l)
박토펩톤 470
폴리펩톤 924
카제인 1562
박토-케시톤 602
박토-트립톤 604
박토-소이톤 404
이스트 추출물 156
고기 추출물 12
카제인 3.0%를 함유한 생산기본배지를 이용하여 표 2와 같이 각종의 탄소이 색소 생성에 미치는 영향을 조사하였다. 표 2와 같이 이용하기 쉬운 단당류 또는 이당류는 색소의 생산을 크게 저해하였으나 콩기름과 같이 이용하기 어려운 중성지방이 색소의 생산을 크게 증가시켰다. 이와 같은 결과는 콩기름이 2.0%, 카제인 3.0%, K2HPO40.17%, MgSO4·7H2O 0.1%, NaCl 0.1%로 구성되어 있고 pH는 7.0인 생산배지에서 얻어졌고, 생성된 색소의 양은 545nm에서 흡광도를 측정하여 정량하였다.
탄소원이 색소 생성에 미치는 영향
탄소원(2.0%) 색소 생산량(mg/l)
글루코오스 8
락토오스 522
말토오스 85
수크로오스 79
미오이노시톨 480
글리세롤 958
콩기름 3380
실시예 3. 색소의 분리방법 및 구조분석
배양이 완료된 배양액을 원심 분리하여 얻은 균체에 배양액의 20%에 해당하는 부피의 메탄올을 가하여 균체로부터 색소를 분리하였다. 색소를 함유하고 있는 메탄올을 진공 증발기를 이용하여 메탄올을 전부 제거후 얻은 색소를 추출하기 위하여 넣어준 메탄올 부피의 25%의 클로로포름을 가하여 완전히 용해시킨다. 다시 진공 증발기를 이용하여 가해준 클로로포름의 80%를 제거한후 실리카겔 60칼럼 크로마토그라피를 이용하여 불순물이 제거된 순수한 색소를 얻을 수 있었다. 이렇게 얻은 색소는 UV spectrometer, FAB-mass, IR, H-NMR을 이용하여 구조를 분석하고자 하였다. 상기 기기 분석 결과 프로디기오신 유사체로 판단되어진다.
본 발명은, 이상 설명한 실시예의 실험결과에서 알 수 있는 바와 같이 세라티오속 균주를 이용하여 프로디기오신 계열의 적색 색소를 생산할 때 생산량이 3000mg/l 이상으로 크게 증가시키는 미생물을 분리하여 저가의 배지원으로 공업적으로 대량의 적색 색소를 제공할 수 있는 효과가 있어서 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

  1. 토양에서 분리된 적색 천연색소를 생산하는 세라티오속 균주(Serratia sp. KH95 KFCC 10970).
  2. 세라티오속 균주를 사용하여 프로디오신 계열의 적색색소를 생산함에 있어서, 유기질소원인 카제인과 유기탄소원인 콩기름을 함유하는 영양배지에서 제1항 기재의 균주를 사용하여 호기적으로 발효하는 것을 특징으로 하는 적색천연색소의 제조방법.
KR1019970036839A 1997-08-01 1997-08-01 적색의 천연색소를 생산하는 세라티오속 균주(kfcc 10970) 및 그를 이용한 적색 색소 제조방법 KR100234516B1 (ko)

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