Earticle

식물세포배양으로부터 항암제 paclitaxel의 생산을 위해 회수 및 정제는 산업적 공정에 있어서 필수적이다. 본 총설은 식물세포배양으로부터 고순도, 고수율의 paclitaxel 생산을 위한 대량 회수 및 정제 방법을 기술하고자 한다. 또한 이러한 분리 및 정제 공정은 추출, 전 처리, 정제, 제품화 단계를 총괄하여 최종 제품의 요구조건들 즉, 순도, 잔류용매, 제품형태, 불순물 함량, 엔도톡신 함량 등을 충족시킬 수 있도록 최적화되어야 한다. 이러한 관점에서 본 총설은 산업화 단계에서의 의약품 생산 및 품질관리에 상당히 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

The recovery and purification of a paclitaxel from plant cell cultures is essential to commercial process. This review describes a large-scale recovery and purification method for producing paclitaxel, to guarantee high purity and yield from plant cell cultures. Also, the process of separation and purification is optimized in conjunction with a extraction step, pre-purification, purification, and polishing (drying) as an integrated process to meet final product quality requirements such as purity, residual solvents, product morphologies, impurities, bacterial endotoxin, etc. This information is very useful for production and quality control of pharmaceuticals in commercialization step.

The biological activities of extracts from the fruit, stem, and leaf of Hovenia dulcis were examined. In the batch mode of operation, the fruit, stem, and leaf of Hovenia dulcis were extracted with hot water for 10 hr. The fruit extract of Hovenia dulcis gave the highest activity for decreasing alcohol concentration which was 138% of control. The equilibrium between bioactive compound in the fruit (size : 4 mm) and hot water solution was reached within 6 hr and the recovery was 95% by three-times extraction. The fruit extract of Hovenia dulcis showed significant alcohol decrease in blood and hepatoprotective activity against CCl4-toxicity in rat. The fruit extract significantly inhibited the elevation of serum alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase (AST), and lactate dehydrogenase (LDH) levels.

최근의 연구에 의하면 열이나, 산화적 스트레스에 대해서 NDPK는 구조적인 변화를 유발하며, 효소 활성과 구조가 oxidant에 의해 변화된다는 보고를 근거로 하여 정상적인 효모 균주와 효모의 NDPK유전자가 파괴된 mutant에서, 산화적 스트레스에 관련된 역할을 규명하고자 2-D 전기영동 방법을 통해서, H2O2의 처리전과 처리 후에 전사패턴이 변화된 유전자들, 즉, 산화적 조절 신호체제에 연관되어졌을 것이라고 생각되어지는 몇 개의 단백질 리스트를 얻었다. 이 결과는 NDPK의 redox state의 조절에 관련된 효소의 성질을 규명함에 있어 유용한 유전자 신호 체제정보를 제공할 것으로 생각되어진다.

Oxidative modification of nucleoside diphosphate kinase (NDPK) is identified by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometer. The quaternary structure of NDPK appears to be regulated by cross-linking with an oxidant, H2O2. We compared roles of NDPK in each of wild type and ynk mutant against oxidative stress. Six specific proteins changed by H2O2 were identified using two-dimensional electrophoretic analysis. YNK regulated several proteins, related to H2O2 signaling functions. These results suggest that one of the important functions of NDPK is the regulation of cellular redox state.

미생물 및 동물에 비해 식물에서는 혈전용해효소에 대한 연구가 부족한 실정이며, 기존의 혈전용해효소가 가지는 혈전에 대한 비특이적, 부작용, 고가 등의 단점을 해결할 수 있는 새로운 혈전용해효소의 개발을 위하여 율무, 홍화, 아욱의 종자로부터 추출된 수용성 단백질의 혈전용해 활성을 조사하였다. 각각의 식물들로부터 추출된 조효소 용액은 기존 혈전 용해효소인 plasmin과 양성 대조군으로 하여 비교하여 fibrin 평판법으로 확인한 결과 피브린 응집을 효과적으로 분해하였다. 그 중 율무종자의 수용성 추출물의 혈전용해 활성은 양성 대조군인 plasmin과 비교하여 1.3배의 높은 활성을 나타내었다. 전체 수용성 단백질은 50-75% 에탄올을 이용하여 농축하였으며 율무의 혈전용해효소는 fibrin zymography를 수행하여 확인하고 직접 추출하였다. SDS-PAGE에 의하여 추출효소의 분자량을 측정한 결과 7.8kDa으로 단일 polypeptide임을 확인하였으며, 효소 활성에 미치는 온도의 효과는 50℃ 이상에서는 비교적 안정하였으나 더 낮은 온도에서는 급격히 효소활성이 감소하였다. 또한, 각종 단백질분해효소 저해제에 의한 영향을 조사한 결과 APMSF, PMSF, pepstatin A 그리고 TPCK에 강력하게 저해되는 것으로 보아 추출효소는 chymotrypsin과 유사한 serine protease의 하나로 생각되었다. 그러나 EGTA와 EDTA 처리에 의해서는 효소활성의 저해가 두드러지게 나타나지 않았다. 더욱이, 종자저장 중에 미생물에 의한 부패, 활력저하, 생리활성물질의 감소와 장기저장에 따른 에너지소비 증가 등이 문제가 되고 있어 저선량의 감마선 조사를 통해 율무, 홍화, 아욱의 종자로부터 혈전용해 효소활성에 미치는 효과 및 선량에 따른 차이를 조사하였는데 비조사 종자인 대조구와 비교하여 1 Gy, 4 Gy, 16 Gy, 32 Gy선량에서는 낮은 활성을 보였으면 반면에 8 Gy와 64 Gy의 선량에서는 더 높은 활성을 나타내었다. 이러한 결과는 γ선 조사가 종자의 혈전용해 활성을 향상시킬 가능성이 있을 것으로 생각된다. 이상의 모든 결과로 볼 때 율무의 추출 효소는 chymotrypsin-like serine protease에 속하는 혈전용해효소임을 확인할 수 있었다.

The fibrinolytic activities of soluble proteins extracted from seeds of Coix lacryma-jobi L., Carthamus tinctorius L. and Malva verticillata L. were studied. Fibrinolytic activity of extract from C. lacryma-jobi L. showed 1.3 times higher than plasmin used as positive control. The fibrinolytic enzyme was confirmed and extracted directly from seed of C. lacryma-jobi L. by a fibrin zymography. The protein was composed of a single polypeptide and its apparent molecular weight was found to be 7.8 kDa, as judged by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. The effect of temperature for the proteolytic enzyme activity were stabilized above 50℃ and then dramatically decreased. Also, the enzyme activity was clearly inhibited by APMSF, PMSF and TPCK, suggesting that it is a member of the chymotrypsin-like serine protease. In addition, effects of gamma-irradiated on seed of each plants were revealed that 8 Gy and 64 Gy were higher than others. This result shown that gamma-irradiation of seeds were capable to increase the fibrinolytic activity. All these results suggest the protease is a fibrinolytic enzyme belong to a family of chymotrypsin-like serine protease.

제올라이트로 충진된 수평 흐름 갈대 여과상에 실제하수를 간헐적으로 주입하면서 처리효율을 조사하였다. 여과상 표면적 m2당 1일 314 L의 하수가 6시간마다 10분 동안 간헐적으로 주입되었다. 처리수의 pH는 원수보다 감소하였으며, 용존산소 농도는 원수보다 증가하였다. 수평 흐름여과상에서 각 항목별 연중 평균 처리효율은 SS 88.5%, CODCr 86.1%, CODMn 81.0%, BOD 93.9%, T-N 48.6%, NH4 +-N, 97.1%, T-P 42.8%이었다. 수평 흐름 여과상에서 처리수 중 T-N의 대부분은 NO3 --N이었으며 NO2 --N의 농도는 0.10 ㎎/L 이하이었다. 처리효율의 계절적 차이는 없었다.

A sewage was treated using a horizontal flow zeolite-filled reed bed. The sewage from the student dormitory of Changwon National University was fed into the reed bed for 10 minutes every 6 hours at the hydraulic load of 314 L/㎡․day. The filtering height of the reed bed was 100 ㎝ and the zeolite mixture was filled in the reed bed. The mixture consisted of the same volume of two types of zeolite ; 0.5～1 ㎜ and 1～3 ㎜ in diameter. Annual average removal efficiency was SS 88.5%, CODCr 86.1%, CODMn 81.0%, T-N 48.6%, NH4 +-N 97.1% and T-P 42.8%. T-N of effluent was mostly NO3 --N and the concentration of NO2 --N in effluent was lower than 0.1 mg/L. All removal efficiencies did not show a remarkable seasonal change.

본 악취제거용 바이오필터에 필요한 담체에 대하여 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 합성악취가스의 조성이 MEK 250 ppm을 바이오필터에 통과시켰을 때, 폴리프로필렌 섬유상은 586.6 g-MEK/m3․hr로 실험담체 중에서 최고 제거량을 나타내었다. 폴리우레탄 담체는 359.7 g-MEK/m3․hr을 제거용량을 나타내었다. 화산석 담체의 제거량은 56.2g-MEK/m3․hr으로 평가되었다. 본 연구에서 사용한 담체 중에서 MEK 제거에 사용될 수 있는 최적의 담체로는 폴리플로필렌 섬유상 담체로 평가되었다.

The aim of this study is the development of biological removal process of methyl ethyl ketone (MEK) in odor gas, which is generated from the waste food recycling process. To develop the removal process of odor gas, MEK, the selection of proper biofilter support was carried out. When the biofilter equipment was passed by synthetic odor gas composed of 250 ppm of MEK, the maximum removal was achieved to 586.6 g-MEK/m3‧hr for polypropylene fibril as support. Under the same experimental conditions, the maximum removal in polyurethane support was obtained to 359.7 g-MEK/m3‧hr. Finally, the maximum removal in volcanic stone support was 56.2 g-MEK/m3‧hr.

오이검은별무늬병균인 Cladosporium cucumerinum KACC 40576에 대하여 높은 항진균 활성을 나타내는 KMU-13은 Norway Lillehammer 근교 토양시료에서 분리하였으며, 형태학적, 배양 및 생화학적인 특성을 조사한 결과와 16SrDNA 염기서열을 분석한 결과, B. subtilis로 판단되었다. B. subtilis KMU-13의 항진균 물질의 생산을 위한 최적조건은 LB broth를 기본배지로 하여 탄소원으로 0.5% maltose와 질소원으로 0.5% bactopeptone을 첨가하였을 때 가장 높은 항진균 활성을 나타내었으며, 배양조건은 30℃, 180rpm, 48시간이였고, 배양초기 pH는 6.0으로 조사되었다. TLC에서 Rf값이 0.64로 확인된 밴드에서만 항진균 활성을 가지는 것으로 조사되었으며 잿빛곰팡이병, 고추 탄저병, 참외 탄저병, 수박 등의 박과작물의 덩굴마름병, 토마토 시들음병, 글라디올러스 마른썩음병, 토마토 질병, 수박 덩굴쪼김병, 수박 질병, 사과나무 역병, 벼 잎집무늬마름병, 참외 줄기썩음병, 그리고 고추 균핵병에 대하여 양호한 항진균 활성을 나타내는 것으로 조사되었다.

Bacillus subtilis KMU-13 was isolated from the Lillehammer forest soils at Norway and shown a strong antifungal activity on cucumber scab, Cladosporium cucumerinum KACC 40576. B. subtilis KMU-13 produced a maximum level of antifungal substance under incubation aerobically at 30℃, 180 rpm for 48 hours in LB broth containing 0.5% maltose and 0.5% bactopeptone and initial pH adjusted to 6.0. Butanol extract of cultured broth was confirmed inhibitory zone by plate assay and Rf 0.64 value substance by thin layer chromatography (TLC) represented high antifungal activity against C. cucumerinum KACC 40576 and also shown fungal growth inhibitory activity against Botrytis cinerea KACC 40573, C. gloeosporioides KACC 40804, D. bryoniae KACC 40669, F. oxysporum KACC 40037, F. oxysporum KACC 40052, F. oxysporum f. sp. radicis-lycopersici KACC 40537, F. oxysporum KACC 40902, M. cannonballus KACC 40940, P. cambivora KACC 40160, R. solani AG-1 KACC 40101, R. solani AG-4 KACC 40142, and S. scleotiorum KACC by agar diffusion method.

본 연구는 다양한 유기물과 난분해성 물질들이 포함되어 있는 제약 폐수 내 미생물의 생화학적 특성을 이해하고자 생물학적 동력학 계수를 측정 하고자하였다. 생물학적 동력학 계수는 최대 비성장율과 수율계수, 그리고 반속도상수를 측정하였는데, 각각 10.49/day (0.437/hr), 0.655 그리고 38.89 mg/L로 나타났다. Monod 식의 비선형회귀분석으로 구한 μmax 값 또한 10.63/day (0.443/hr)로 측정되어 두가지 경우에서 구한 값이 유사함을 알 수 있었다. 이러한 생물학적 동력학 계수를 제약 폐수 처리의 활성슬러지 공정의 산소요구량 및 용존 산소 농도 연구와 병행한다면 제약 폐수의 처리 효율 증진 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.

The aim of this research is to estimate the values of biological kinetic parameters of pharmaceutical wastewater for understanding biochemical properties. Maximum specific growth rate (μm), yield coefficient (Y), and half-velocity coefficient (KS) were determined using oxygen uptake rate (OUR), and the results were 10.49/day (0.437/hr), 0.655, and 38.89 mg/L, respectively. Measured μmax by nonlinear regression of Monod equation was 10.63/day (or 0.443/hr), and this value was similar with above result. These parameters may be used to increase efficiency of pharmaceutical wastewater treatment and to determine amount of oxygen needed to removal BOD and dissolved oxygen in activated sludge process.

본 연구의 목표는 새롭게 분리한 두 종의 균주 Microbacterium barkeri KCCM 10507과 Paenibacillus amylolyticus KCCM 10508 에서 분비되는 PVA 분해 효소의 특성을 알아보고자 하였다. 상기 두 종의 균주로부터 얻은 crude enzyme을 사용하여 PVA 분해 시험을 진행한 결과, SAO의 활성은 시험 시작 후 2일 혹은 3일 후 최대를 보인 반면, BDH의 활성은 시험 내내 점차 증가하는 경향을 보였다. 또한, 배지 내에 PVA가 존재하면 이들 효소의 활성이 유지되었으나, PVA가 배지에서 완전히 사라지게 되면, PVA 분해 효소의 활성도 사라졌다. 배지에 다시 PVA를 주입하면 이들 효소의 활성이 다시 나타났다. 이 결과를 통해 상기 두 종의 효소는 PVA 분해와 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었고, PVA는 SAO와 BDH의 활성에 의해 분해된다는 것을 알 수 있었다.

The purpose of this study is to search the characteristics of PVA degrading enzymes which were obtained from Microbacterium barkeri KCCM 10507 and Paenibacillus amylolyticus KCCM 10508, respectively. As a result of the PVA degrading test using crude enzymes, the activity of SAO (secondary alcohol oxidase) was maximized after 2 or 3 days from start of the test, while the activity of BDH (β-diketone hydrolase) was gradually increased during the test. Activities of them were maintained in the presence of PVA, but as PVA was gradually degraded, their activity was decreased. PVA was inoculated again into the media, their activity was revealed. This result indicated that above two different enzymes were closely connected with PVA degradation and PVA was degraded by activity of SAO and BDH. Maximum activity of them was 1.5-1.8 unit for SAO and 1.5-2.0 unit for BDH under 35℃ and pH 7.8-8.8, respectively.

본 연구에서는 2차원 형광스펙트럼의 PCA분석을 통하여 발효 공정을 모니터링하고 PCR과 PLS과 같은 다변량 분석 기법을 이용하여 공정을 모델링하였다. 재조합 대장균 E. coli와 효모 S.cerevisiae의 발효 공정 중에 얻어진 많은 양의 2차원 형광스펙트럼 자료는 우선 PCA를 통해 축소된다. 그리고 PCA에서 주성분점수와 적재 산점도는 발효 공정의 정성적 경향을 묘사하기 위해 사용되었다. 또한, PCR과 PLS는 2차원 형광스펙트럼의 분석을 위해 사용되었으며 PLS모델이 보정과 예측 능력에서 PCR모델보다 조금 더 우수한 성능을 나타냈다. 따라서 2차원 형광스펙트럼 자료를 이용하여 생물공정을 모델링 하고자 할 때는 PCR 방법보다는 PLS 방법을 사용하는 것이 유리할 것이다.

spectrofluorometer produces many spectral data during fermentation processes. The fluorescence spectra are analyzed using chemometric methods such as principal component analysis (PCA), principal component regression (PCR) and partial least square regression (PLS). Analysis of the spectral data by PCA results in scores and loadings that are visualized in score-loading plots and used to monitor a few fermentation processes by S. cerevisae and recombinant E. coli. Two chemometric models were established to analyze the correlation between fluorescence spectra and process variables using PCR and PLS, and PLS was found to show slightly better calibration and prediction performance than PCR.

유리지방산은 염기촉매에 의해 바이오디젤로 전환이 되지 않기 때문에 바이오디젤 제품의 질을 저하시키는 원인이 된다. 따라서 본 연구에서는 원료유 중에 존재하는 유리지방산을 제거할 수 있는 고체 촉매를 찾고자 하였다. Amberlyst 15 수지가 최상의 촉매였으며, 수지 내 수분의 함량이 반응에 큰 영향을 주었다. 10회까지 수지를 반복하여 사용한 결과 유리지방산의 제거율이 97%로부터 70%까지 점차적으로 감소하였다. KOH에 의한 바이오디젤 생성반응에서 수지로 전처리한 원료유를 사용하게 되면 전처리하지 않은 원료유를 사용했을 때 비하여 58.3%까지 비누의 생성을 줄일 수 있었으며, 결과적으로 바이오디젤의 순도를 약 10% 향상시킬 수 있었다.

Free fatty acids are not esterified by alkaline catalyst transesterification. They are detrimental to the quality specifications in biodiesel. Therefore, we tried to find solid catalyst to remove free fatty acids in feedstock. Amberlyst 15 resin was selected as the best catalyst, and the moisture content containing in the resin was found to be important for the reaction. The removal efficiency of free fatty acids was gradually decreased from 97% to 70% by ten times reuse of resin. In the transesterificaion reaction by KOH catalyst, soap formation could be decreased by 58.3% using the feedstock pretreated by resin. Consequently, the purity of biodiesel was enhanced about 10%, as compared with the non-treated feedstock.

9종류의 버섯 균사체를 희석 감귤농축액과 일반 합성배지에서 각각 배양한 배양물을 에탄올 추출하고 여과하여 동결건조 후, 얻어진 버섯균사체 배양 추출물에 대한 항균활성과 항산화 활성을 조사하였다. 일반합성배지 균사체 배양 추출물에서의 항균활성은 Sparassic crispa > Coriolus versicolor > Phellinus linteus > Agaricus blazei > Hericicum eninacium 순으로 높은 활성이 관찰되었으며, 반면 감귤농축액 첨가배지에서의 버섯균사체 배양 추출물의 항균활성은 일반 합성배지에서와 거의 유사한 결과를 얻을 수 있었는데, 전체적인 항균활성을 비교해 보았을 때, 항균활성이 조금 증가한 양상 의 결과를 얻을 수 있었다. DPPH 전자공여능을 이용한 항산화 활성 실험에서는 전 실험 처리구에서 농도가 높아질수록 항산화력이 증가하였으며, 특히 Sparassic crispa 균사체 배양추출물인 경우에 1 g/ml의 낮은 농도에서도 80%에 가까운 radical 소거 활성을 보였으며, 모든 실험구에서 5 mg/ml 이 상의 농도에서는 40% 이상의 라디컬 소거활성능이 관찰되었다. Superoxide radical 소거능 역시 Sparassic crispa 균사 배양 추출물에서 70% 이상의 높은 효소활성을 보였다. 또한 Hericicum erinacium, Lentinus edodes, Inonotus obliquus, Sparassic crispa, Phellinus linteus 배양 추출물은 합성항산화제인 BHA보다도 높은 효소활성이 관찰되었다. 이러한 결과를 종합해 볼 때 기존 항생제와 합성항산화제를 대체할 수 있는 천연항산화제의 개발가능성을 확인할 수 있었다. 또한 천연배지로 사용된 감귤농축액을 이용하여 세균의 배양에 충분히 이용될 수 있음을 확인하였으며, 값비싼 일반 합성배지 를 대처 할 천연물질로의 가능성을 확인하였다.

This study was carried out to investigate the antimicrobial and antioxidative effects of mycelium cultural extract from mushroom. Mushroom mycelium was grown in a defined synthetic liquid medium and citrus extracts, and the culture extracts were examined for antioxidant and antibacterial activity. Myceliums of Phellinus linteus, Cordyceps militaris, Coriolus versicolor, Sparassic crispa, Agaricus blazei, Inonotus obliquus, Lentinus edodes, Hericium erinacium, Gonoderma lucidium in 10% citrus extract supplemented medium and synthesis medium were incubated in a shaking incubator (120 rpm, 24~30℃) for 7~15 days. The antimicrobial activity of the culture fluid of mushroom mycelium grown in submerged liquid culture was tested against 12 microorganisms which were fish pathogens and common bacterial species. The culture extracts showed high activity against Vibrio sp. and had poor effect on Streptococcus sp., S. parauberis, S. iniae. The culture extracts obtained from the synthetic medium showed 30~93% of the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical scavenger activity, the culture extracts obtained from the citrus extracts medium exhibited antioxidant activity up to 55%.