본 논문에서는 균주에 의한 발효누에의 패턴을 알아보고자 Aspergillus 균주와 Bacillus 균주를 고체발효한 실험 결과를 설명하고 있다. 누에분말 단백질을 native-PAGE로 전기영동한 결과 비발효 누에 단백질들은 gel 상단부의 66-97 kDa크기 위치에 단백질들이 분포하는 것에 비해, B. subtilis 발효 누에분말에서는 발효 3일째부터 분해되어 저분자화됨으로서 단백질들의 분포가 잘 보이지 않았으며, A. kawachii 균주에 의한 발효 누에분말 단백질 밴드는 발효 시간이 경과하면서 밴드의 농도가 차츰 연해지는 경향을 보였다. 이러한 점에서 누에 단백질을 통해 산업적으로 활용 가능한 생리활성 물질을 얻기 위해서는 B. subtilis 균주에 의한 발효가 더 경제적일 것이라는 결론을 내렸다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <h3>발효 누에분말의 단백질 농도 및 아미노산 조성</h3> <p>Park 등[25]과 류 등[26]의 실험에서 고단백 식품소재로 각광받고 있는 누에분말을 단백질 분해력이 뛰어난 Bacillus 및Aspergillus 속 미생물로 발효시켜 얻은 발효 누에분말에서 단백질 함량 증가, 항산화 작용, 혈전 용해 작용, 티로시나제 활성 저해와 같은 생리활성작용이 발효 전 누에분말보다 증가하는 경향을 보였으며, 또한 SDS-PAGE 상의 단백질 분해 패턴 분석에서도 66-97 kDa 정도 크기의 단백질이 분해되어 밴드상의 차이를 보이고 있어 단백질 분해 효소의 작용에 의해 아미노산과 펩타이드 조성에 영향을 미쳐 생리활성 작용에 차이를 나타내 보인 것으로 보고된 바 있다[25,26]. 따라서 본 실험에서는 이들 균주에 의한 발효누에의 경시적인 패턴을 알아보기 위하여 최고 12 일째까지 고체발효를 실시하였다. 그 결과 비발효 누에분말의 단백질 농도는 \( 48.6 \pm 0.28 \% \) 를 나타내었으나,발효 누에분말의 경우 단백질 함량이 증가한 것으로 나타났다(Table 1). 즉 Bacillus 균주에 의한 발효 누에분말의 단백질농도는 발효 경과 시간과 더불어 지속적으로 높아지는 경향을 보였는데, 발효 12 일째 \( 55.6 \% \) 로 최대 함량을 보였다. Bacillus속 b01 균주를 이용한 청국장에서의 protease 효소 활성은 발효 9일까지 완만한 증가를 보였다는 실험 결과도 보고된 바있다[9]. 또한 Aspergillus 균주에 의한 발효 누에분말의 단백질 농도는 발효 9일째까지 큰 변화가 없다가 12 일째 \( 52.3 \% \) 로 최대 함량을 보였으나, Bacillus 균주에 의한 발효 누에분말의 단백질 농도보다는 낮은 값을 나타내었다.</p> <p>Bacillus 속 \( \mathrm{JH}-209 \) 균주 유래 단백질 분해 효소로 누에 번데기에 함유되어 있는 불용성 단백질을 가용성 단백질로 추출하기 위한 실험에서 \( \mathrm{pH} 5.0 \) 에서 최저값을 보이다가 \( \mathrm{pH} \) 가 높아 짐에 따라 단백질 추출량이 약간씩 증가하는 경향을 보였다고 하였다[16]. 본 실험에서도 Bacillus 균주에 의한 발효에서 경시적으로 \( \mathrm{pH} \) 값이 차츰 증가하면서 단백질 분해 효소의 작용이 활발하게 이루어져 단백질 함량이 증가한 것으로 보여진다 (Table 1). 또한 Aspergillus 균주에 의한 발효에서는 9일째까지 \( \mathrm{pH} \) 값에서 큰 변화가 없다가 12 일째 증가하면서 동시에 단백질 농도도 증가한 것으로 나타나 누에 번데기 단백질의 농도변화와 유사한 것으로 나타났다.</p> <h3>발효 누에분말의 Native-PAGE 및 SDS-PAGE에 의한 단백질 패턴 비교</h3> <p>누에분말 단백질을 native-PAGE로 전기영동 하여 비교분석 한 결과 비발효 누에 단백질들은 gel 상단부의 66-97 kDa크기 위치에 단백질들이 분포하는 것에 비해 B. subtilis 발효 누에분말에서는 발효 3 일째부터 대부분 분해되어 저분자화됨으로서 단백질들의 분포가 잘 보이지 않는 것으로 나타났다(Fig. 1). 그러나 A. kawachii 균주에 의한 발효 누에분말 단백질 밴드는 발효 시간이 경과하면서 밴드의 농도가 차츰 연해지는 경향을 보이고 있어 두 균주 간에 큰 차이를 보였다. Kang등[12]은 누에 장면과 단명 품종의 유충 체액 단백질(Major hemolymph protein)을 native-PAGE로 비교한 결과 5 령 초기에 많은 종류의 밴드가 관찰되었고, 5령 일수가 증가할수록 새로운 단백질의 출현뿐만 아니라 전체적인 단백질 농도의 증대가 뚜렷하다고 하였다.</p> <p>발효 누에분말 단백질을 SDS-PAGE상의 전기영동 패턴을 비교분석 한 결과(Fig. 2), 발효 시작전 66-97 kDa 크기의 누에분말 단백질 밴드가 뚜렷이 있는 것에 비해 B. subtilis 균주에 의한 발효 누에분말의 단백질에서는 발효 3 일째부터 전혀 없는 것으로 보아 단백질 분해 효소에 의해 대부분 분해된 것으로 보여진다. 그러나 A. kawachïi 균주에 의한 발효 누에분말의 66-97 kDa 크기의 단백질 밴드는 발효 시간이 경과하면서 차츰 없어지면서 최장 12 일째에는 대부분이 분해가 일어난 것으로 나타나 분해에 상당한 시간이 필요한 것으로 생각되어 진다. 따라서 누에 단백질로부터 아미노산이나 펩타이드와 같은 생리활성 물질을 산업적으로 얻기 위해서는 \( A \). kawachii 균주에 의한 발효보다는 B. subtilis 균주에 의한 발효가 더 경제적일 것으로 사료되어 진다.</p>