본 논문은 Azotobacter indicus var. myxogenes는 토양에서 유래된 미생물로, 제한된 탄소원의 환경에서 metabolic pattern을 바꿔 여러 성분들을 탄소원으로 이용하여 생존하는 균이라 설명한다. 이러한 Azotobacter indicus var. myxogenes L3를 사용하여 유청을 기질로 이용하여 PS-7을 생산하는 최적조건을 결정하였다. PS-7은 gellan gum과 비슷한 물성과 xanthan보다 2배 이상의 점성, 안정성, 수분함유능, 점착성, 윤활성 등의 기능성을 가지고 있어 식품, 의약품 등 생물 산업에서 널리 이용되고 있다.
<h1>서 론</h1> <p>미생물에서 생산되는 다당류는 고유한 구조적 특징에 기인한 물성과 다양한 기능성으로 인해 식품, 의약품 등 생물 산업에서 널리 이용되고 있다. 이들 다당류들 중 Azotobacter indicus var. myxogenes부터 생산되는 다당류인 heteropolysaccharide-7(PS-7)은 Fig. 1에 나타낸 바와 같이 포도당과 rhamnose 그리고 uronic acid를 주성분으로 하여 Sphingomonas paucimobilis strain I-886이 생산하는 다당류와 유사한 2-deoxysugar와 2-deoxy-D-hexauronic acid를 포함하고 있다. PS-7의 물성은 gellan gum과 비슷하며 xanthan과 비교했을 때 약 2 배 이상의 점성을 가지고 있으며 뛰어난 가소성을 가지고 있다. 또한 안정성, 수분함유능, 점착성, 윤활성등의 성질을 현재 이용하여 페인트, 잉크, 섬유, 필름 등의 분야에서 산업적으로 응용되고 있다. Azotobacter indicus var. myxogenes는 토양유래 미생물로서 제한된 탄소원의 환경에서 metabolic pattern을 바꾸어 다양한 성분들을 탄소원으로 이용하여 생존한다. 이런 균의 특성을 이용하여 제한된 질소원 환경에서 다당류 생산을 향상시킬 수 있다. 포도당을 비롯한 정제된 당을 이용한 발효기법은 대체적으로 많은 비용이 소모되는 단점이 있어 정제당을 대체할 수 있는 방법으로서 당을 함유하는 산업 부산물을 이용하는 방법이 많이 시도되고 있다. 이러한 방법은 저가의 기질을 이용하여 고부가가치의 산물을 생산하는 경제적인 측면뿐만 아니라, 환경적으로 문제가 될 수 있는 부산물을 유용하게 이용함에 따라 환경적인 측면으로도 부가적인 효과를 노릴 수 있다. 유청(whey lactose)은 유가공산업에서 흔히 생산되는 부산물로서 재가공시에 들어가는 비용 때문에 사료로 사용하거나 폐기처분을 하는 실정이다. 유청에는 많은 양의 유당(lactose)이 포함되어 있으며, 가용성 단백질, 미네랄, 비타민 그리고 각종 유기성분이 존재하고 있는 고영양 배지성분이다. 따라서 유당을 분해하여 발효 기질로서 사용할 수 있는 균을 이용하여 고부가가치 산물을 생산한다면 매우 유용하게 이용할 수 있는 잠재성을 가지고 있다.</p> <p>Azotobacter indicus var. myxogenes L3는 Azotobacter indicus var. myxogenes 의 변이주로서 유당 분해효소를 가지고 있는 것으로 확인되었고 이 균주는 유당이 포함된 유청을 기질로 사용했을 때 PS-7을 생산할 수 있다는 연구보고가 있다. 그러므로 본 연구에서는 유청을 본 기질로 이용하였을 때 최대의 PS-7을 생산할 수 있는 당성분의 최적조건을 결정하기 위하여 수행되었다.</p> <h1>재료 및 방법</h1> <h2>사용 균주 및 기본 배양조건</h2> <p>Azotobacter indicus var. myxogenes \( \mathrm { L } 3 \) 는 기본 유청 배지 MSM(mineral salts medium) agar plate에 배양하였다. 기본 유청 배지 MSM 배지는 \( 5.0 \mathrm { ~g } / \mathrm { L } \mathrm { KH } _ { 2 } \mathrm { PO } _ { 4 } , 0.1 \mathrm { ~g } / \mathrm { L } \) \( \mathrm { MgSO } _ { 4 } \cdot 7 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } , 7.5 \mathrm { mM } \mathrm { NH } \mathrm { NH } _ { 4 } , 0.4 \mathrm { ~g } / \mathrm { L } \) Bacto yeast extract(Difco Lab., Detroit, USA), \( 0.2 \mathrm { ~g } / \mathrm { L } \) Bacto peptone, \( 4 \mathrm { ~g } / \mathrm { L } \) glucose, \( 16 \mathrm { ~g } / \mathrm { L } \) lactose, \( 1 \mathrm { ~mL } \) trace minerals solution (1 \% \( \mathrm { FeSO } _ { 4 } \cdot 7 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } , 0.1 \% \mathrm { MnSO } _ { 4 } \cdot 5 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } , 0.25 \% \mathrm { ZnSO } _ { 4 } \cdot 6 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } \), \( \left .0.2 \% \mathrm { CuSO } _ { 4 } \cdot 6 \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } , 0.25 \% \mathrm { Na } _ { 2 } \mathrm { MoO } _ { 4 } \cdot \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } \right ) \) 의 조성을 가지며 \( \mathrm { pH } \) 6.8로 조절하기 위하여 \( 2 \mathrm { M } \mathrm { NaOH } \) 를 멸균과정 전배지에 첨가하였다. Seed culture는 \( 3 \mathrm { ~g } / \mathrm { L } \) Bacto yeast extract, \( 10 \mathrm { ~g } / \mathrm { L } \) lactose, \( 5 \mathrm { ~g } / \mathrm { L } \) Bacto peptone이 포함된 yeast lactose(YL) 배지로 배양하였다.</p>