Abstract
A marine bacterium producing carotenoid was isolated from the Yosu coastal area of South Korea, and has been recorded as MCPBK-1. It was identified as Curtobacterium sp.. The optimum conditions of marine carotenoid fermentation from Cutobacterium sp. were pH 7.0, a temperature of $25^{\circ}C$, 4 mM fructose as a carbon source, 0.07% tryptone as a nitrogen source, 0.5 mM $M^{+2}$ ion as a mineral source and $1{\;}\mu\textrm{M}$ of cyanocobalamine as a growth factor in a $7{\;}\ell$ jar-fermentor. 13.0 mg/ml of the marine carotenoid were produced under optimum conditions. The crude marine carotenoid isolated was composed of 5 different compounds, i.e : tunaxanthin(86.6%), diatoxanthin (7.1%), ${\beta}-carotene$ (2.1%), canthaxanthin(1.9%) and cynthiaxanthin (1.9%). Physiological properties including antibacterial activity, cytotoxic effect, antioxidative effect and free radical scavenging activity were characterized with the crude carotenoid, which exhibited no antibacterial activity against E. coli and Lactobacillus bulgaricus, but a strong cytotoxic effect against cancer cells such as HepG2 (Hepatocellular carcinoma, human, ATCC HB-8065) and HeLa (Cervical carcinoma, human, ATCC CCL-2) cells, the ratios of impediment were 86.4% and 39.2%, respectively. This carotenoid, also, expressed a strong antioxidative effect (83%) against CCL-13 (diploid, monotypic hepatocyte, human, ATCC CCL-13) and exhibited free radical scavenging activity (43.4%) when using at a concentration of $50{\;}\mu\textrm{g}/ml$ of the crude carotenoid.
전남의 여수지역의 해양에서 carotenoid를 생산하는 세균을 분리하여 상용하였으며, 이 세균은 Curtobacterium sp.으로 동정되었다. 해양세균 Curtobacterium sp.의 carotenoid 생산 최적조건은 pH 7.0, 최적온도 $25^{\circ}C$, 탄소원으로서는 4 mM의 fructose, 질소원으로서는 0.07%의 tryptone, 미량원소 및 growth로서는 각각 0.5 mM의 $Mg^{+2}$ 이온, $1{\;}\mu\textrm{m}$의 cytocobalamine이었으며, 이 최적조건에서의 carotenoid의 생산량은 $13.0{\;}mg/\ell$ 였다. 해양세균 Curtobacterium sp.로 부터 생산된 carotenoid는 tunaxanthi (86.6%), diatoxanthin (7.1%), ${\beta}-carotene$ (2.1%), canthaxanthin (19.1%), cynthiaxanthin (1.9%) 5가지의 다른 성분으로 구성되어 있었으며, 주로 tunaxanthin을 생산하는균주로 사료된다. 그리고 분리 정제하지 않은 crude corotenoid을 이용한 생리활성 시험에서 E. coli 및 L. bulgaricus 등에 대해서는 항균활성은 나타내지 않았으나, HepG2 (hepatocellular carcinoma, human, ATCC HB-8065) 및 HeLa (cervical carcinoma, human, ATCC CCL-2) 등의 암세포에 대하여 각각 86.4% 및 39.2%의 강한 저해 활성을 나타내었다. CCL-13 (diploid, monotypic hepatocyte, huma, ATCC CCL-13) 세포를 사용한 항산화 활성은 $50{\;}\mu\textrm{g}/m{\ell}$의 carotenoid의 농도에서 83%의 강한 항산화 활성을 보였고, DPPH법에 의한 Free radical의 소거 기능도 43.4%의 높은 활성을 나타내었다. 따라서 해양세균 Curtobacterium sp.로부터 생산된 이 carotenoid는 정제하지 않은 상태로도 어류 및 축산사료, 첨가물, 항산화제, 의약품 등의 다양한 분야에 사용이 가능할 것으로 판단된다.
