Earticle

전 세계적으로 암의 발병률의 증가하고 있고 또한 그 수는 해마다 증가하는 실정이다. 암은 성장양상에 따라 악성종양과 양성종양으로 나뉘는데 암으로 구분되는 악성종양을 치료하기 위한 여러 가지 치료법들이 시행되고 또 개발되고 있다. 그중에서 dendritic cells (DCs)는 인체 내 면역반응을 이용하여 암을 치료하는 방법으로 적응면역에 관여하는 cytotoxic T cell (CTL)에 항원을 제시하여 CTL로 하여금 종 양세포를 직접적으로 공격하도록 도움을 주는 역할을 한다. 그러나 여기에는 여러 가지 단점이 있다. 이 단점을 보완하기 위한 새로운 방법으로 artificial antigen-presenting cell (aAPC)을 이용한 치료법이 개발되고 있다. 가용성의 human leukocyte antigen-immunoglobulin fusion protein (HLA-Ig)를 기초한 aAPC은 DCs의 단점을 보완한 항원제시세포로써 DCs보다 더욱 효과적으로 CTL반응을 유도해 낼 것으로 기대한다. 본 총설에서는 이 DCs의 역할과 이들을 이용한 암 치료법에 대해서 논하고 그 개발 가능성에 대해서 알아보도록 하겠다.

All around the world, the rate of attack of cancer diseases has been going up and the number of cancer patients has been increasing every year. Cancer can be divided into malignant tumor and benign tumor according to its growth appearance. Many studies and experiments have been conducted and the various treatment are being created to find the way to care malignant. Dendritic cells (DCs), which is an agent of cancer treatments by using an immune reaction in our body, plays an important role to present by a tumor antigen to cytotoxic T-cell and help them to attack the tumor cell directly. However there are some defects of this therapy. Soluble human leukocyte antigen-immunoglobulin fusion protein (HLA-Ig) based artificial antigen presenting cell (aAPC) as the antigen presenting cell (APC) which is complement and overcome some of the limitations of dendritic cell-based vaccines and ex vivo expansion of human T cells is new method for cancer therapy. In this article, we are reviewing the role of DCs and the treatment with it, and searching for the possibility of the new development of immunotherapy for cancer.

토종콩으로부터 비배당체 이소플라본을 추출하기 위한 다양한 기계적 및 화학적 방법을 적용하였다. 용매추출법의 침적과 교반, 초음파에너지와 아임계/초임계 수 추출이 포함되었다. 용매의 조성에 의한 추출효율의 증가, 교반에 의한 특정성분의 추출효과의 증대, 초음파에너지에 의한 추출성능의 개선, 용매보다 용해력이 좋은 초임계유체의 적용에 관한 실험을 수행한 결과에 의하면 비배당체 이소플라본의 추출은 초음파에너지에 의한 것이 가장 우수하였다.

The extraction and separation of isoflavones from Korean soybean were performed by various mechanical and chemical extraction methods. They included solvent extraction, stirring, supersonification and sub/supercritical water extraction. From the experimental results of the variation of solvent extraction by change in composition, the increase in extraction of a specific compound by stirring or supersonic energy, and the application of supercritical fluid with superior solvating power over solvents, the sonification was the most desirable extraction method in extracting aglycone isoflavones, daidzein and genistein from Korean soybean.

초임계 이산화탄소를 이용해 감초 내의 glabridin을 추출하기 위하여 1 mL/min의 일정 유속으로 추출온도, 추출압력 및 보조용매의 종류와 첨가량이 추출효율에 미치는 영향을 조사하였다. 순수한 초임계 이산화탄소만을 이용하여 추출을 수행한 경우 16%의 매우 낮은 회수율이 얻어졌으나, 보조용매로 100% ethanol과 acetone을 10%의 농도로 첨가한 경우 4～5.5배 향상된 회수율을 얻을 수 있었다. 보조용매로 ethanol을 사용한 경우에는 추출온도가 감소할수록, 추출압력이 증가할수록 회수율이 증가하였고, acetone의 경우에는 추출압력이 증가함에 따라 회수율이 증가하였으나, 60℃의 추출온도에서 가장 높은 회수율을 얻을 수 있었다. 두 보조용매의 경우 모두 50 MPa의 추출압력 조건에서는 회수율이 떨 어지는 경향을 나타내었다. 또한 acetone을 25%의 농도로 첨가한 경우 94.3%의 최고 회수율이 얻어졌으며, 30분 이내에 최고 회수율에 도달함을 확인하였다. 초임계 이산화탄소에 대한 보조용매로 ethanol과 acetone을 사용하여 최적의 glabridin 추출조건을 조사한 결과, ethanol은 30 MPa, 40℃, 25%의 보조용매 농도에서, acetone의 경우에는 30 MPa, 60℃, 25%의 농도조건에서 각각 96.5%와 94.3%의 최고 회수율을 얻을 수 있었으며, 유기용매 추출에 비해 2～3배 높은 glabridin 순도를 얻을 수 있었다.

The purpose of this study is to investigate the feasibility of a cosolvent-modified supercritical CO2 (scCO2) extraction technique for the production of licorice extracts with high levels of glabridin. The effects of various parameters such as the type and amount of modifiers, extraction temperature (40～80℃) and pressure (10～50.0 MPa) on the extraction efficiency were examined at a fixed flow rate of 1 mL/min. The organic solvent extraction with pure methanol was also conducted for a quantitative comparison with the scCO2 extraction. The recovery of glabridin from licorice was found to be extremely small for pure scCO2. However, the addition of modifiers such as ethanol and acetone to scCO2 resulted in a significant improvement in the recovery of glabridin. The recovery of glabridin was observed to increase with pressure at a constant temperature. Furthermore, the purity of the glabridin obtained from the scCO2 extraction was higher compared with the organic solvent extraction.

홍삼 사포닌이 estradiol valerate로 유발된 랫드의 다낭성 난소에 미치는 영향을 관찰한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 홍삼 사포닌을 투여한 실험군의 난소형태는 퇴축난포, 정상발달을 보이는 이차난포 및 황체형성 등 비교적 정상화된 난소의 소견이 관찰되어 다낭성난소의 현저한 치료 효과를 보였다. 2. 홍삼 사포닌을 투여한 실험군의 신경성장인자 염색은 대조군에 비해 난소조직에서 내협막 세포들과 간질 세포들이 현저하게 감소된 현상을 보였으나, 뇌하수체 및 해마체에서는 뚜렷한 차이가 없는 것으로 관찰되었다. 이상의 결과를 종합해보면 홍삼 사포닌은 다낭성난소 증후군의 예방 및 치료에 효과가 있을 것으로 사료된다.

Polycystic ovarian syndrome (PCOS) is a very common endocrine disorder in women of reproductive age. There are some evidences that nerve growth factor (NGF) is involved in the pathogenesis of PCOS. In this study, we investigated the effect of Korean red ginseng total saponin (GTS) on the ovarian morphology and NGF expressions in the ovaries, pituitary and hippocampus. The oil control animals were injected with 0.2 ml oil/rat. Animals in estradiol valerate (EV) control group were injected i.m. with 4 mg EV in 0.2 ml oil/rat. The GTS was administered (100 mg/kg) i.p. every other day for 60 days, beginning 1 day after the EV injection. PCO was induced by a single injection of EV (4 mg, i.m.). At day 60, the expressions of NGF were examined by immunohistochemistry. The main findings were as follows; PCO was fully developed with a single i.m. injection of EV, and PCO showed the increased expression of NGF, and GTS administration decreased NGF expressions in the ovaries without affecting pituitary and hippocampus significantly. The present results demonstrate that GTS attenuates PCOS by the stimulation of NGF expression.

치자 열매 추출물로부터 미백제 개발을 위해 항산화, 항균, 항암 등 생리활성을 가지는 치자로부터 tyrosinase 효소활성저해와 B16F10 melanoma cell을 이용한 melanogenesis 억제효과를 실험하였다. Tyrosine을 기질로 사용하여 ethanol, hexane, chloroform, ethyl acetate 용매 및 증류수 추출물에 대한 tyrosinase 효소 저해활성을 실험한 결과 에탄올 추출물(81.5 ± 1.6%)이 증류수 추출물 (62.7 ± 0.4%)보다 더 우수한 효과를 보여주었다. Ethyl acetate 분획물의 tyrosinase 효소활성 저해율은 다른 유기용매 분획물보다 현저히 우수한 99.7 ± 0.1%나타내었으며, 현재 tyrosinase 저해제로 개발된 arbutin (97.8 ± 1.2%)과 유사한 저해활성을 보였다. B16F10 melanoma cell을 이용한 melanogenesis 억제 효과에서도 에탄올 추출물이 증류수 추출물보다 우수한 억제활성을 보여 주었다. Ethyl acetate 분획물을 사용하였을 경우, melanogenesis억제 효과가 다른 분획물보다 현저히 우수하였다. 이상의 실험결과는 치자 추출물의 미백원료로서 사용 가능성을 보여 주었다.

To determine the inhibition of tyrosinase activity and melanogenesis, gardenia fruit was extracted initially with 95% ethanol (w/v). The ethanol extract was fractionated subsequently with hexane, chloroform and ethyl acetate in that order. The inhibitory effect of the ethanol extract on tyrosinase activity was higher than water extract. When 10 mg/mL of ethyl acetate fraction was applied, the inhibition ratio of tyrosinase activity was much higher (99.7 ± 0.1%) than that of arbutin. The inhibition of melanogenesis using B16F10 melanoma cell, the ethanol extract also showed higher inhibitory effect than water extract. The highest inhibitory activity of melanogenesis was also shown in ethyl acetate fraction (89.1 ± 1.4% at the conc. of 100 ㎍/mL). These results suggests that gardenia extracts might be used to be a potential agents for whitening.

본 연구에서는 사람 ferritin H- 및 L-chain 유전자가 재조합된 효모 S. cerevisiae에 있어서 철의 생체 흡수 반응을 수행하였다. 재조합 효모는 2% galactose가 첨가된 YEP 배지에서 3일간 batch culture한 후, 20 mM MOPS buffer (pH 6.5)에서 반응 균체 농도, 철 화합물 종류, 철 농도, 및 반응 시간 등을 고려하여 반응을 진행하였다. 이 실험 결과, ferritin H-chain 유전자를 발현하는 균주 YGH2에 있어서 균체 농도 100 mg/ml에서 균체 농도 200 mg/ml보다 높은 철 농도를 보였다. 그리고, 철 흡수 반응에 있어서 Fe(II)의 산화 상태가 Fe(III)보다 훨씬 유리하였다. 철 농도의 증가에 따라 철 흡수량도 증가하였으며, 14.3 mM Fe(II)과 반응시 YGH2의 세포내 철 농도는 16.7 ± 0.7 μmol/g cell wet wt.로 분석되었다. 철 흡수는 반응 시작 후 약 120분 경에 거의 최대치에 이르렀다.

Cellular iron uptake was performed in the yeast Saccharomyces cerevisiae that transformed with human ferritin H- and L-chain genes. The recombinant yeasts were enriched in YEP medium supplemented with 2% galactose for 3 days and the iron uptake was followed by incubating the cells with iron in 20 mM MOPS buffer (pH 6.5). The reactions were examined under different conditions including the iron compounds of Fe(II) and Fe(III), the concentration of iron, the concentration of cells and the reaction time. From our results, the recombinant yeast YGH2 producing H-chain ferritin showed higher cellular iron concentration at the cell concentration of 100 mg/ml than 200 mg/ml. Iron presented as Fe(II) rather than Fe(III) was taken up more efficiently. Iron uptake increased slightly when iron was added up to 14.3 mM Fe(II) and then its cellular iron concentration was 16.7 ± 0.7 μmol/g cell wet wt. In addition, the iron uptake reaction reached to maximum at about 2 hr incubation.

수소생산을 증진하기 위하여 탄소원의 농도가 수소생산에 미치는 영향을 조사하였다. 단일당으로 glucose를 이용하였을 때 최적 농도는 2%로서 975.1 mL을 생산하였다. 혼합당을 이용하여 수소생산을 향상시킬 목적으로 그 혼합비를 조사한 결과 glucose와 sucrose의 비가 25 : 75이었을 때 가장 높은 수준을 보였다. 수소를 생산할 때 기질의 발효가 진행됨에 따라 배양액의 pH 저하가 생겨 세포성장에 영향을 주게 된다. 인산염의 첨가로 pH 저하에 따른 완충작용을 하여 생산능이 향상되었음을 확인할 수 있었다. 특히 회분식 배양시에는 배양액의 유출이 없기 때문에 수율을 향상하기 위하여 적절한 농도의 인산염의 첨가가 필수적이다. 미네랄의 영향을 시험하기 위하여 배지에 각종 미네랄원을 첨가하여 그 영향을 조사한 결과 CuCl2와 NiCl2을 제외하고 모두 높은 수소생산성을 나타내었다. 그중에서도 Ferric citrate와 Na2MoO4에서 더 많은 수소가 생산됨이 확인되었다. 이는 수소생산에 있어 Ferric citrate와Na2MoO4가 중요한 요소라고 생각된다. 반대로 CuCl2와 NiCl2는 필수적인 물질이 아님을 보여준다. 따라서 이들 Ferric citrate와 Na2MoO4을 첨가하여 수소생산을 증가시키는 원인으로 앞으로 세밀히 관여한 효소의 생리적 역할에 많은 연구가 필요하다.

We investigated the effective culture conditions of anaerobic bacteria, Enterobacter cloacae YJ-1 on hydrogen production. It was cultured with 60 mL of working volume at 35℃, 120 rpm for 40 h. With culture time, hydrogen production and cell growth increased, but residual glucose and pH decreased. When the 2% of glucose was used as single carbon source, hydrogen production was 975.1 mL/L. To enhance hydrogen productivity, mixed carbon sources of glucose and sucrose were added. The maximum hydrogen production was earned at the mixing ratio of 25:75, and it was 1319.5 mL/L. When we added 50 mM of phosphate to protect the pH drop in culture broth, hydrogen production increased 1.3 times more than that of initial concentration. The organic nitrogen sources were more effective than inorganic nitrogen for hydrogen production. Among organic nitrogen, yeast extract was the most effective and its hydrogen production was 1691.3 mL/L. Among 9 of mineral sources, Ferric citrate and NaMoO4 were especially effective, and their productions were 1782.3 mL/L and 1784.8 mL/L, respectively.

교반배양시 배지에 첨가되는 에탄올의 농도가 증가할수록 Cel- mutant의 발생율이 증가하므로 1.5% 에탄올이 첨가된 배지의 경우 500 rpm보다 높은 교반속도를 유지해야 효과적으로 Cel- mutant의 발생이 억제되고 BC 생산량을 증가시킬 수 있다. 교반 배양과 같은 강한 shear stress의 배양환경 하에서는 진탕배양의 경우와 달리 1.0% 에탄올을 분할공급하더라도 BC 생산의 효율성을 높일 수 없었다. Phosphate ion이 첨가된 배지보다 첨가되지 않은 배지에서 BC 생산량이 더 높았다. 배지조성 중 아세트산의 농도를 1.0%로 증가시키면 균체의 건조중량은 변화가 없었으나 BC 생산량이 감소되었다. 배양액의 pH 제어는 BC의 생산에는 영향을 미치지 않았으나 균체의 성장과 WSPS의 생산을 향상시켰다.

The effects of variation in composition of the medium on the conversion of Gluconacetobacter hanseii PJK cells producing cellulose (Cel+) to non-cellulose producing (Cel-) mutants and the production of bacterial cellulose (BC) in an agitated culture were investigated. The impeller speed greater than 500 rpm was required to decrease the population of Cel- mutants to minimum in a basal medium containing 1.5% ethanol because the optimum impeller speed to minimize the population of Cel- mutants increased with the concentration of ethanol added to a basal medium. Ethanol fed-batch culture could not increase the BC production in an agitated culture unlike that of a shaking culture. The amount of BC produced in a basal medium containing 1% ethanol was 39% more than that of the same medium with 0.27% Na2HPO4. Increase in the concentration of acetic acid in a basal medium decreased the BC production. The pH control of the culture broth increased the cell mass in the batch culture and improved the production yield of water-soluble polysaccharide (WSPS), but did not affect the production of BC.

본 연구에서는 A. blazei의 DO-스탯 현탁 유가식 배양을 통하여 균사체 및 세포외 다당체 생산을 극대화하고자 하였다. 탄소원만을 포함하는 기질 공급액을 사용하는 경우보다 질소원이 적절히 첨가된 혼합 기질 공급액을 사용하는 것이 균사체 및 세포외 다당체 생산에 보다 효과적이었다. 기질공급액 중의 탄소원 조성을 달리하여 실험을 수행한 결과, 덱스트린을 배제하고 포도당만을 탄소원으로 사용하였을 때 가장 높은 균사체 및 세포외 다당체 생산성을 얻을 수 있었다. 이 때의 균사체 농도 및 생산성은 각각 36.5 g/l, 0.37g/l-h이었으며, 세포외 다당체 농도 및 생산성은 각각 10.9g/l, 0.11 g/l-h이었다. 이는 회분식 배양 결과와 비교하여 균사체 농도 및 생산성 면에서는 각각 6배 및 2.2배, 세포외 다당체 농도 및 생산성 면에서는 각각 4.7배 및 1.8배 증가한 값이다. 이상의 결과들로부터 A. blazei의 고농도 균사체 배양을 위해 유가식 배양 방법이 매우 효과적임을 알 수 있었다.

DO-stat fed-batch cultures of Agaricus blazei were carried out using various feeding solutions, for the production of mycelial biomass and exopolysaccharides (EPS). It was observed to be more effective to use a feeding solution containing both carbon and nitrogen sources than that containing only carbon source. The best result was obtained when a feeding solution containing 450 g/l glucose, 60 g/l yeast extract, 30 g/l soytone peptone was used. The maxium mycelial biomass and EPS concentrations were 36.5 g/l and 10.9 g/l, respectively, at 100 hours of cultivation. The mycelial and EPS productivities were 0.37 g/l-h and 0.11 g/l-h, respectively. As compared with the batch culture, the mycelial biomass concentration and its productivity were 6.0- and 2.2-folds increased, respectively. The EPS concentration and its productivity were increased by 4.7 times and 1.8 times, respectively.

Mycothiol (MSH), a low molecular antioxidant thiol compound, was purified and analyzed from Streptomyces coelicolor A(3)2 by the monobromobimane fluorescence detection method modified by this lab. Through HPLC chromatpgram, MSH fraction was obtained following the elution time of standard MSH (donated by Dr. Robert C. Fahey). That MSH showed the highest concentration among the thiol compounds contained in the cell indicated that MSH was the key thiol compound having antioxidant activity. To understand the role of gene of inositol monophosphatase (I-1-Pase) involved in the MSH biosynthesis, it was isolated from S. coelicolor A(3)2 and cloned and overexpressed in the Escherichia coli. The expressed I-1-Pase was purified through Ni-NTA column. The soluble protein consisted of 281 amino acids, and the molecular weight was 32 kDa. I-1-Pase of S. coelicolor A(3)2 had the sequence homology with those of human and E. coli by 24 and 25%, respectively, and had two conserved domains (mofif A and motif B) which were typical of I-1-Pase.

해당 작용의 중간체를 에너지원으로 이용한 무세포 단백질 발현 반응에서의 낮은 재현성 및 단백질 생산성은 반응액의 pH 및 NAD의 존재에 의해 크게 영향을 받는다는 사실을 밝혀내었다. 기존의 PEP를 사용하는 표준반응 용액에서 PEP를 G-6-P로 대체하고 동시에 반응액의 pH 및 NAD 농도를 최적화 함으로써 반응액 1 mL당 약 300 μg에 이르는 단백질을 회분식 반응으로 발현할 수 있었다. ATP 재생 방법의 개선을 통한 회분식 무세포 단백질 발현의 생산성 향상은 다종 유전자의 고속 번역을 통한 기능 규명에 있어서 유용한 도구로서 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

We have investigated the key parameters affecting ATP regeneration in a cell-free protein synthesis system derived from Escherichia coli. When glucose-6-phosphate was used as an energy source, the efficiency of ATP regeneration sharply responded to pH change of reaction mixture. In addition, both productivity and reproducibility of protein synthesis was substantially enhanced by introducing appropriate amount of NAD into the reaction mixture. As a result, through the activation of glycolytic pathway under an optimal pH, the batch cell-free system produced over 300 μg of protein in a 1 mL reaction.

중국의 약용 식물들은 중국에서 전통적으로 많은 질병을 예방하거나 치료하는데 쓰여 왔다. 백화사설초는 항암활성을 지닌 중국의 약용 식물 중의 하나이다. Triterpenoid화합물인 oleanolic acid와 ursolic acid는 이성질체이며 백화사설초에 포함되어있다. 이들은 간 보호, 항염증, 항암, 항체형성 촉진 등의 효과가 알려져 있다. 유용물질을 생산할 목적으로 식물세포배양을 이용할 경우에는 배양조건을 제어함에 따라 유용물질을 포함한 세포를 효율적으로 얻을 수 있으며 수확도 쉽다. 따라서 백화사설초로부터 현탁세포를 유도하기 위해 기본적인 생장조절제인 2,4-D와 kinetin을 사용하였다. 무균 조건하에서 발아시킨 백화사설초의 잎을 사용하여 0.5 mg/L 2,4-D, 0.1 mg/L kinetin, 30g/L sucrose가 첨가된 Schenk 및 Hildebrandt 배지에서 캘러스를 처음으로 유도하였다. 백화사설초의 현탁세포 유도와 oleanolic acid의 생산성을 위한 최적의 생장조절제 조건은 0.75 mg/L의 2,4-D와 0.1 mg/L의 kinetin이 첨가된 경우였다. Oleanolic acid가 소수성 물질이라는 것에 착안하여 역상 컬럼을 사용한 HPLC로 분석하였는데, Rexchrom S5-100-ODS column의 분리능이 가장 좋았다. Spectrophotometer와 photodiode array detector를 사용하여 oleanolic acid와 ursolic acid의 최적 UV 파장을 검색한 결과, 200 nm에서 최적의 UV 흡광도가 나타났다. 이동상은 acetonitrile과 water를 80 : 20으로, 유속은 1.0 mL/min로 결정하였다. Oleanolic acid의 생산을 증대시키기 위해 signal transducer와 abiotic elicitor를 배양 6일째 첨가하였고, 배양 10일째 수확하였다. 10 mM의 methyl jasmonate, 0.5 mM의 salicylic acid, 0.1 mM의 vanadyl sulfate를 처리했을 경우, 각각 63.6, 99.6, 67.0 mg/L의 oleanolic acid가 생산되었고, 이것은 control에서 생산된 양 (57.4 mg/L)보다 높았다. 특 히, 0.5 mM의 salicylic acid를 처리한 경우는 control에 비해 1.74배로 증가하였다. Methyl jasmonate 100 mM을 배양 6일째 첨가했을 때의 세포생장 변화를 보면, 첨가 후 2일이 지나면서부터 세포의 양이 크게 감소하기 시작하여 첨가 4일 후부터는 변화가 없었다. 따라서 methyl jasmonate를 처리 후 4일이 지나면 세포가 모두 죽는다는 것을 알 수 있었다. Methyl jasmonate 100 mM을 첨가한 후 4일째에 수 확한 세포로부터 나온 oleanolic acid의 양은 5.3 mg/L로 매우 적었다. 반면에 첨가 후 2일째에 수확한 세포로부터 나온 양은 94.1 mg/L로 control (43.4 mg/L)에 비해 2.17배로 증가되었다.

Oldenlandia diffusa is a Chinese medicinal herb with antitumor activity capable of suppressing the growth of some cancer cell lines. Oleanolic acid and ursolic acid are triterpenoid compounds that exist in Oldenlandia diffusa. Recently, these have been noted for anti-inflammatory, anti-cancer, and hepato-protective effects. Application of both plant growth regulators, 2,4-D and kinetin, was found to be essential for the initiation of callus and suspension cells. Leaf blades of Oldenlandia diffusa was transformed into callus on Schenk and Hildebrandt medium supplemented with 0.5 mg/L 2,4-D and 0.1 mg/L kinetin, while optimum initiation condition for suspension cells of Oldenlandia diffusa was determined to be 0.75 mg/L 2,4-D and 0.1mg/L kinetin. Chromatographic separation of oleanolic acid from its derivatives was achieved using Rexchrom S5-100-ODS column. Analytical conditions for oleanolic acid were determined as follows: flow rate at 1.0 mL/min, UV length at 200 nm and mobile phase of 80% acetonitrile and 20% water. Production of secondary metabolites was found to be increased by the treatment with elicitors or signal transducers. The maximum production of oleanolic acid was 99.6 mg/L in cultures with 0.5 mM salicylic acid. It is 1.74 times higher than that of control.

본 연구를 통하여 유기산 생산을 위한 Propionibacterium acidipropionici의 발효 특성을 규명하여 보았다. P.acidipropionici ATCC 25562, 4875, 및 4965 등 세 균주를 선별하여 발효 실험에 의한 최적 성장조건을 규명한 결과, peptone 1.5% (w/v), yeast extract 0.75% (w/v)에서 유기산 생산성이 최대로 나타났다. 또한 주어진 영양 조건에서 온도, pH 등 환경을 제어하며 회분식 발효를 실시한 결과 세 균주 모두 pH 6.0에서 유기산 수율과 생산성이 가장 높았으며, 그 중에서도 P. acidipropionci ATCC 4965 균주가 유기산 생산성이 0.29 g total acids/L/h로 가장 우수한 것으로 판명 되었다. 세 균주의 화학양론적인 유기산 생산비를 비교해본 결과 1.5몰의 글루코오스로부터 1.60～2.34몰의 프로피온산과 0.74～1.05몰의 초산을 생산하는 것으로 나타났다.

The optimum fermentation conditions of Propionibacterium acidipropionici were determined for the maximum production of organic acids. Three strains of P. acidipropionici, ATCC 25562, 4875, 4965 were selected to test the productivity of organic acids in the batch fermentation. Nutrients and environmental conditions on cell growth were defined by series of experiments, and the optimum amounts of peptone, yeast extract were determined to be 1.5% (w/v), 0.75% (w/v), respectively. The yields and productivity were highest at pH 6 among the ranges of 5.0～7.5, and ATCC 4965 was determined to be the best strain compared to the others by getting total productivity of 0.29 g total acids/L/h. Approximately 1.60～2.34 moles of propionic acid and 0.74～1.05 moles of acetic acid were produced from 1.5 moles of glucose.

본 연구에서는 식품부산물을 원료로 사용하여 회분식발효를 통한 Propionibacterium acidipropionici의 유기산 생산성을 검토하고 세포재순환식 연속발효를 통해 유기산의 대량생산을 위한 기초자료를 마련하고자 하였다. CSL의 함유량에 따른 회분식 발효를 실시하여 균주의 생산성이 최대가 되는 발효조건을 구하여 연속 발효공정에 적용하였다. 희석률을 0.1～0.2 hr-1로 변화시키며 세포재순환식 연속발효를 실시한 결과 0.2 hr-1에서 최대 세포량은 150 g drycell/L으로 회분식 발효에 비해 21배 증가하였으며, 유기산의 최대 생산성은 3.32 g total acids/L/h로서 13배가 향상된 것으로 나타났다. 따라서 이 발효공정을 scale-up한다면 유기산뿐만 아니라 바이오매스 자원으로서 세포량의 대량생산도 가능할 것으로 판단된다.

Fermentation studies were conducted in batch and continuous flow cell-recycle reactors with food by-products as substrates. The genus Propionibacterium acidipropionici ATCC 4965 was utilized in the production of organic acids. Good performance was achieved in the batch fermentation using hydrol as a carbon source and corn steep liquor (CSL) as nitrogen and vitamin sources. Product yields and productivity based on maximum values were 0.80 g total acids/g glucose and 0.26 g total acids/L/h, respectively, when 3% (w/v) of hydrol and 2.5% (w/v) of CSL were utilized. Continuous fermentation with cell-recycling system using the optimum amounts of substrates resulted in dramatic increase in cell concentration (X) and maximum productivity (P). Compared to the batch fermentation, X and P were increased by as much as 21 and 13 times, respectively, at the dilution ratio of 0.2 hr-1, indicating that cell recycling fermentation of food by-products provides valuable means for the mass production of organic acids as well as utilizing cell mass as good nutrient resources.

Candida cylindracea 유래의 Lipase-OF 360,000를 사용하여 물고기 기름을 구성하고 있는 여러 종류의 지방산의 아실 체인 특성과 가수분해율 사이의 함수관계를 규명하였다. 이중결합수와 이중결합이 시작되는 위치, 즉 (n-3), (n-7)및 (n-9)이 동일할 경우, Lipase-OF 360,000에 의한 지방산의 가수분해율은 지방산을 구성하고 있는 탄소수의 증가에 따라 가수분해율이 감소하는 아실체인 특이성을 나타내었다. 이중결합이 시작되는 탄소의 위치 또한 Lipase-OF 360,000의 가수분해 특이성에 영향을 끼쳤다. 이 외에 Lipase-OF 360,000은 지방산의 탄소수와 이중결합이 시작되는 위치가 동일할 경우, 이중결합수가 증가하면 가수분해율이 감소하는 아실 체인 특이성도 나타내었다. 또한 본 연구에서는 물고기 기름을 구성하고 있는 각 지방산의 가수분해율을 시간의 함수로 제시함으로서 원하는 지방산을 미반응 글리세 라이드 혼합물 내로 농축시키는 공정개발의 기초 자료로 활용할 수 있도록 하였다.

The hydrolysis characteristics of various fatty acids composing the fish oil was investigated for function of acyl chain specificities using Lipase-OF 360,000 from Candida cylindracea. The hydrolysis of fatty acids decreased with the increase of the number of carbon and double bond in the fatty acids, in case that the number of double bond and the position of the first double bond from the methyl group of fatty acids were the same. The position of the first double bond was found to be an acyl chain specificity of Lipase-OF 360,000 for the hydrolysis of fish oil. Lipase-OF 360,000 also showed the another acyl chain specificity that the increase of double bond of fatty acids, having the same number of carbon and the position of double bond, brought about the decrease of hydrolysis.