건강에 대한 관심의 증대로 인한 저염식품의 개발 필요성에 맞추어 오이발효에 염의 농도를 낮추게 되면 정상적 일차발효 후에 이차발효가 진행됨으로써 결국 부패하게 된다. 장기간에 걸쳐 다양한 균의 복합적 작용으로 진행되는 저염 발효오이의 부패 과정을 이해하기 위하여 이에 관련된 균을 분리 동정하였다. 부패발효액을 무기배양하여 균을 분리하고 이들의 16s rRNA 유전자 부분을 universal primer를 이용한 PCR로서 증폭하여 서열분석 하였다. 분석된 800 염기 길이의 서열 전체를 그대로 이용하여 NCBI의 BLAST로서 유사종을 찾고 RDP의 Sequence Aligner와 Sequence Match에서 재확인하여 분리된 균을 3속 8종으로 동정하였다. Database 내의 표준균 서열을 기반으로 한 제한효소 지도와 동정된 균의 PCR 생성묵의 제한효소 처리결과(RFLP)를 비교하여 동정 결과를 실험으로 검정하였다. 동정과정에서 sequencing 결과 전체를 이용하는 점과 RDP를 통한 확인과 RFLP를 이용한 검정은 동정 결과에 대한 신뢰도를 한층 증가시켰다. 또 분리된 8종은 개별적 특징의 조사나 적절한 조합을 이룰 때의 상호 의존도 등을 조사할 수 있게 함으로써 여러 균에 의한 복합적 과정인 부패를 순차적 혹은 요인별로 나누어 살펴보는 연구를 가능하게 한다.
Several contaminated bacteria such as Lactobacillus brevis and Pediococcus damnosus in beer production cause beer spoilage by producing off flavours and turbidity. Detection of these organisms is complicated by the strict anaerobic conditions and lengthy incubation times required for their cultivation, consequently there is a need for more rapid detection methods. Recently, two contaminated strains were isolated from vessel of beer production and identified as Lactobacillus species by API kit identificaton as well as 16S-23S ITS sequencing analyses. Two isolated strains were named as Lactobacillus sp. HLA1 and Lactobacillus HLB2, respectively. A polymerase chain reaction (PCR) method was developed for the rapid and specific detection of Lactobacillus sp.. Two sets of primer pairs (HLA1-F/HLA1-R and HLB2-F/HLB2-R) were designed for the amplification of a 1576 base pair (bp) fragment of the HLA1 16S-23S rRNA gene and 1888 bp fragement of the HLB2 16S-23S rRNA. Amplified PCR products were highly specific to detect corresponding bacteria when other contaminated strains were used as PCR templates. However, detection of both strains were limited when $100{\mu}{\ell}$ of cultured samples were mixed with $100m{\ell}$ of beer sample in arbitrary manner. The sensitivity of the assay still needs to be improved for direct detection of the small amounts of bacteria present in beer.
Objective: This study was to determine the bacterial diversity and monitor the community dynamic changes during storage of vacuum-packaged sliced raw beef as affected by Lactobacillus sakei and Lactobacillus curvatus. Methods: L. sakei and L. curvatus were separately incubated in vacuumed-packaged raw beef as bio-protective cultures to inhibit the naturally contaminating microbial load. Dynamic changes of the microbial diversity of inoculated or non-inoculated (control) samples were monitored at $4^{\circ}C$ for 0 to 38 days, using polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE). Results: The DGGE profiles of DNA directly extracted from non-inoculated control samples highlighted the order of appearance of spoilage bacteria during storage, showing that Enterbacteriaceae and Pseudomonas fragi emerged early, then Brochothrix thermosphacta shared the dominant position, and finally, Pseudomonas putida showed up became predominant. Compared with control, the inoculation of either L. sakei or L. curvatus significantly lowered the complexity of microbial diversity and inhibited the growth of spoilage bacteria (p<0.05). Interestingly, we also found that the dominant position of L. curvatus was replaced by indigenous L. sakei after 13 d for L. curvatus-inoculated samples. Plate counts on selective agars further showed that inoculation with L. sakei or L. curvatus obviously reduced the viable counts of Enterbacteraceae, Pseudomonas spp. and B. thermosphacta during later storage (p<0.05), with L. sakei exerting greater inhibitory effect. Inoculation with both bio-protective cultures also significantly decreased the total volatile basic nitrogen values of stored samples (p<0.05). Conclusion: Taken together, the results proved the benefits of inoculation with lactic acid bacteria especially L. sakei as a potential way to inhibit growth of spoilage-related bacteria and improve the shelf life of vacuum-packaged raw beef.
Bacteriocins from lactic acid bacteria have attracted much attention in recent years because of their useful worth in increasing safety and extending shelf life of foods. These substances show an inhibitory effect against some food spoilage bacteria and food-borne pathogens. The inhibitory effect fo the bacteriocin produces by lactic acid bacteria against Listeria monocytogenes(L. monocytogenes) was examined in this study. The culture supernatants of 5 kinds of bacteria among the 10 kinds of testes lactic acid bacteria had the inhibitory activity against Listeria sp., various Gram positive and Gram negative bacteria. Bacteriocin produced by Lactobacillus plantarum(Lact. plantarum) LMG 7945 was the most active toward L. monocytogenes. Bacteriocin production of the Lact. plantarum LMG 7945 cultured on MRS broth was increased late logarithmic phase over early stationary phase. This bacteriocin was stable at heat treatment and acidic pH relatively; The activity was retained after heating at 121$^{\circ}C$ for 15min and was active in the pH range of 2~4 but was lost above pH 5.
본 연구에서는 발효 식품의 제조에 유용한 항균성 물질을 생산하는 유산균 starter의 개발의 일환으로 장내 상존균으로 알려진 Lactobacillus acidophilus group유산균인 Lactobacillus amylovorus IMC-1 균주가 생산한 항균성 물질의 식품오염세균에 대한 항균 활성을 검토하였다. 내몽골 원산 치즈에서 분리된 L. amylovorus IMC-1 균주는 탈지유배지에서 37$^{\circ}C$에서 72시간 배양하였을 때 최대로 항균성 물질을 생산하였으며, 더 이상의 배양은 항균성 물질의 생산에 영향을 미치지 않았다. 겔 여과후의 항균성 물질은 식품오염세균인 Bacillus subtilis IFO 3025, staphylococcus aureus IAM 1011, Listeria monocytogenes VTU 206, Escherichia coli RB. 및 Pseudomonas fragi IFO 3458등과 같은 모든 피검균에 대하여 20units/ml 첨가로 항균활성을 나타내었다. 그리고 이 물질은 B. subtilis, E. coli및 Ps. fragi에 대해서는 살균 작용을 나타내었으며, Staphy. aureus와 L. monocytogenes에 대해서는 정균 작용을 보였다. 그 살균 작용은 용균 작용에 기인한 것임이 밝혀졌다. 또한 이 물질은 유기산, 과산화수소 및 단백질성 물질이 아님이 밝혀졌다.
김치, 젓갈 등 전통 발효식품에서 분리한 유용 박테리오신 생산균주 및 이 균주가 생산하는 박테리오신에 의한 식품에서 발생하기 쉬운 주요 부패 및 병원성 세균에 대한 항균효과를 검정하여, 무독성 천연방부제로서의 향후 식품 및 생물산업에서의 활용 가능성을 검토하였다. 젓갈에서 분리한 LAB NK24는 Lactococcus lactis NK24로 잠정적으로 동정되었으며, 이 박테리오신 생산균주는 deferred method에서는 모든 대상균주에 대해서 항균활성을 보였으며, 김치에서 분리한 L. lactis BH5, L. lactis A164 균주에 비해 대체적으로 높은 항균활성을 나타내었다. 젓갈유래 박테리오신인 lacticin NK24는 75%황산암모늄침전법으로 부분정제되었으며, 부분정제된 lacticin NK24는 E. faecalis ATCC 19433 등 그람양성균 10균주, 그람음성균은 E. coli KCCM 32396, P. aeruginosa ATCC 15442 및 S. paucimobilis BNJ 9664 등 3균주에 대하여 항균활성을 보였으며, 효모와 곰팡이에는 활성을 보이지 않았다. 따라서 전통 발효식품인 젓갈에서 분리한 본 박테리오신은 비교적 항균범위가 넓고 식품에서 발생하기 쉬운 주요 부패 및 병원성 세균에 대해 뚜렷한 항균효과를 보이고 있으므로 향후 무독성 천연방부제로서 활용이 가능하리라 판단된다.
Weizmannia coagulans (formerly Bacillus coagulans) is Gram-positive, and spore-forming bacteria causing food spoilage, especially in acidic canned food products. To control W. coagulans, we isolated a bacteriophage Youna2 from a sewage sludge sample. Morphological analysis revealed that phage Youna2 belongs to the Siphoviridae family with a non-contractile and flexible tail. Youna2 has 52,903 bp double-stranded DNA containing 61 open reading frames. There are no lysogeny-related genes, suggesting that Youna2 is a virulent phage. plyYouna2, a putative endolysin gene was identified in the genome of Youna2 and predicted to be composed of a N-acetylmuramoyl-L-alanine amidase domain (PF01520) at the N-terminus and unknown function DUF5776 domain (PF19087) at the C-terminus. While phage Youna2 has a narrow host range, infecting only certain strains of W. coagulans, PlyYouna2 exhibited a broad antimicrobial spectrum beyond the Bacillus genus. Interestingly, PlyYouna2 can lyse Gram-negative bacteria such as Escherichia coli, Yersinia enterocolitica, Pseudomonas putida and Cronobacter sakazakii without other additives to destabilize bacterial outer membrane. To the best of our knowledge, Youna2 is the first W. coagulans-infecting phage and we speculate its endolysin PlyYouna2 can provide the basis for the development of a novel biocontrol agent against various foodborne pathogens.
Rapid development of next-generation sequencing (NGS) technology is available to study microbes in genomic level. This NGS has been widely used in DNA/RNA sequencing for genome sequencing, metagenomics, and transcriptomics. The food microbiology area could be categorized into three groups. Food microbes including probiotics and food-borne pathogens are studied in genomic level using NGS for microbial genomics. While food fermentation or food spoilage are more complicated, their genomic study needs to be done with metagenomics using NGS for compositional analysis. Furthermore, because microbial response in food environments are also important to understand their roles in food fermentation or spoilage, pattern analysis of RNA expression in the specific food microbe is conducted using RNA-Seq. These microbial genomics, metagenomics, and transcriptomics for food fermentation and spoilage would extend our knowledge on effective utilization of fermenting bacteria for health promotion as well as efficient control of food-borne pathogens for food safety.
본 연구에서는 오염된 무균포장밥으로부터 미생물의 분리 동정을 실시하고 AESS의 살균효과를 측정하였으며, 이를 취반수로 이용하여 취반미의 pH를 저하시킨 후 오염된 미생물의 사멸 및 생육억제 효과를 검토하였다. 오염된 3종의 시료로부터 총 6주의 오염미생물을 분리하여 생리화학적 방법에 의하여 5주의 Bacillus subtilis와 1주의 B. cereus로 동정하였다. 이 결과는 지방산 분석법에 의한 미생물동정기를 사용하여 확인하였다. AESS의 살균효과는 0.1% NaOCl 및 70% ethanol 용액의 그것과 유사하거나 보다 우수한 것으로 나타났으며, Bacillus spp.를 제외한 다른 시험미생물들은 5초간의 노출로 모두 사멸하였다. Bacillus spp.에 대해서는 AESS가 NaOCl이나 ethanole보다 우수한 살균 또는 성장 억제효과를 갖는 것으로 나타났으며, 5분간의 노출로 모두 사멸하였거나 성장 억제되었다. 또한 AESS를 취반수로 사용하면 pH $3.6{\sim}4.3$ 범위의 취반미를 얻을 수 있었으며, 제조된 밥의 pH는 저장기간 중 거의 변화를 보이지 않았다. 여기에 오염된 무균포장밥으로부터 분리된 Bacillus 균현탁액을 조제하여 접종 밀봉하고 $37^{\circ}C$에서 2주간 저장한 결과 수도수로 제조된 밥에서는 정상적인 성장을 나타냈으나, AESS로 제조된 밥에서는 오염 미생물들의 생육이 완전히 억제되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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