Earticle

치자나무 (Gardenia jasminoides)는 우리나라 남부 지방에 널리 분포하는 이리도이드 (iridoid)계 꼭두서니과의 수목으로서 그 열매인 치자는 예로부터 옷감의 염료, 식용 색소 및 한방 약재로 널리 사용되어 왔다. 치자에 함유된 주요 성분으로는 치자 과실에 이리도이드 배당체인 제니핀(genipin: C11H14O5)과 제니포사이드 (geniposide: C17H24O10) 및 겐티오비오시드 (gentiobioside), 크로신 (crocin), 노나코산, 기르네노시드, 만니톨 등이 있고 잎에는 가데오시드(gardeoside)가 포함되어 있다. 치자색소중 가장 대표적인 자황색소는 매염처리에 따라 색상이 거의 변하지 않는 단색성 염료이면서 매염처리를 하지 않고도 면직물 등의 물섬유에 염색이 되는 직접 염료로서 그 시장가치가 높다. 현재 치자황색소는 가격경쟁의 격화에 따라 금액 기준으로 약간 감소하고 있으나 수요 그 자체는 라면 등 식품을 중심으로 광범위한 시장을 형성하고 있다. 다음으로 치자청색소는 치자추출물을 효소반응이나 미생물 배양을 통한 가수분해에 의해 다량의 제니핀으로 전환하여 여러 아미노산과 함께 생산이 이루어지게 된다. 치자청색소는 단백질 섬유에 염색한 결과 매염제 없이도 우수한 착색을 였으며, 견뢰도도 우수하게 나타났다. 또한 냉과류의 합성착색료 대체품으로 신장하고 있는 스피룰리나 청색소와 격경쟁력이 있어서 앞으로의 수요는 더 커질 수 있을 것으로 사료된다. 치자적색소는 520-540 nm에서 최대흡광도를 나타내며, 이는 청색소와 마찬가지로 이리도이드 배당체를 효소 및 미생물로 가수분해한 구성물과 일차 아미노 그룹을 포함한 기질과 함께 반응함으로써 형성된다. 치자 색소는 식품 뿐만 아니라 섬유의 염색에도 우수한 천 연색소로서 가치가 있다고 사료된다. 따라서 앞으로 식품에 있어서 천연색소로의 대체가 당면한 과제이며 이를 위해 식용색소로서 조건들을 만족시킬 수 있는 기술개발은 속 이루어져야 할 것이다. 천연색소의 안정성 문제는 식품 뿐만 아니라 화장품, 섬유 염색 등 거의 모든 부분에서 약이 되므로 추후 천연염료 (특히 치자 염료)의 안정성을 증가시킬 수 있는 품질 개발과 생산 코스트 다운을 위한 연구는 전체 천연색소 시장의 성장에 필수불가결하다.

Natural pigments have many applications like colouring agent, pigments, food additives, and antiseptics. At present, instead of synthetic pigments that have contributed to the development of industry, many kinds of natural pigments have been developed. The constituents of gardenia fruits, Gardenia jasminoides ELLIS, are traditionally known as herb medicine and natural dyes/pigments due to the customer is needs. The fruits produce yellow carotenoid pigments and iridoid compounds. The two main components in the yellow pigments are called crocin and crocetin. The extraction mode of yellow pigment from Gardenia is depended upon the extraction time, temperature, and volume of solvent. Red pigments or blue pigments formed from geniposide and amino acids have been reported a lot. Geniposide, the principal iridoid glucoside contained in gardenia fruit, was hydrolyzed to genipinic acid or genipin as a precursor for the pigment by enzymatic or chemical reaction. These red or blue pigments prepared with materials hydrolyzed of geniposide and amino acid and had properties governed by the electrostatic character of the amino acid. The pigments showed good stability to heat and pH but were gradually bleached by light while the other natural pigments are unstable in light, heat, acid, and base solution. The safety of the pigments was considered to be of little virulences in comparison to synthetic pigments.

건강기능성 식품 개발을 위한 기초자료의 목적으로 백영고의 미네랄, 아미노산 및 비타민 함량을 조사한 결과 다음과 같다. 미네랄성분은 K, P, Mg, Na가 주성분을 이루었으며 이 중 K가 1,612.96 ㎎%로 가장 많이 함유 하고 있었다. 유리아미노산의 총 함량은 659.86 ㎎%이며 필수아미노산 314.31 ㎎% 중 tryptophan이 93 ㎎%로 함량이 가장 높았고 isoleucine, valine, threonine, phenylalanine, lysine, methionine, leucine이 각각 50.06 ㎎%, 47.1 ㎎%, 43.5 ㎎%, 40.83 ㎎%, 23.62 ㎎%, 14.01 ㎎%, 2.19 ㎎%순으로 함유되었다. 구성 총 아미노산의 함량은 1,326 ㎎%이며 이 중 glutamic acid가 353 ㎎%로 전체 구성아미노산의 26.6 %을 차지하였고 필수아미노산은 426 ㎎%이었다. 또한 vitamin E는 285.31 ㎎%로 높은 함량을 보였고 칼슘보충에 도움을 주는 vitamin D3는 0.06 ㎎%로 다른 버섯에 비해 함량이 높았다.

The nutritional composition of Pleurotus nebrodensis fruiting body has been analyzed for medicinal and edible uses. Minerals of P. nebrodensis were found to be as follows potassium (1,612.96 ㎎/100 g), phosphorus (644.52 ㎎/100 g), magnesium (100.32 ㎎/100 g), sodium (97.84 ㎎/100 g), calcium (13.8 ㎎/100 g), iron (4.77 ㎎/100 g), zinc (4.32 ㎎/100 g), copper (0.88 ㎎/100 g) and manganese (0.55 ㎎/100 g) based on dry weight. Eighteen amino acids were found in P. nebrodensis. Among total amino acid, glutamic acid content was the highest (353 ㎎/100 g) and aspartic acid, leucine, arginine and alanine were followed. Concerning free amino acids, tryptophan, proline, alanine and isoleucine were dominant. The vitamin E content was the highest (285.31 ㎎/100 g), then vitamin C, niacin and vitamin B6 were followed.

The antiviral mechanism of KT5720 is known to inhibit the cAMP-dependent protein kinase (PKA), on the VSV infection in BHK-21cell cultures. The virus inducted CPE (cell rounding) was almost completely suppressed by KT5720 at 5 uM. The inhibitor, however, did not affect the replication of the virus and the synthesis of viral macromolecules. Immunological studies showed the viral matrix (M) protein displayed intimate association with the cytoskeletal components and probably the cell rounding. KT5720, did not block the cytoskeletal disruption, while the cell rounding was suppressed. These observations suggest that the interaction between the viral M protein and the cytoskeletal components may not be enough to cause the morphological change of the cell. And, the KT5720-sensitive function may be involved in developing the VSV-induced CPE, but not essential for the virus replications.

콜레스테롤 저하제이자 고지혈증 치료제의 하나인 모나콜린-K (lovastatin)의 생산을 높이기 위하여 플라스크 배양에서 생산배지 최적화를 위한 실험을 수행하였다. 기본생산배지에 탄소원, 무기인산염, 아미노산원과 무기원에 대한 영향을 조사하였다. 각각의 원소에 대해 모나콜린-K를 가장 많이 생산한 순서대로 3가지를 선별하여 Graeco-Latin square design에 의해 생산배지의 종류와 농도를 결정하였다. 하지만 상기 실험은 각 배지간의 교호작용을 검출할 수 없어서 모나콜린-K 생산에 대한 재현성이 떨어졌다. 따라서 탄소원, 질소원과 질소원의 농도에 대한 실험을 보완하였다. 통계학적 실험계획법인 Plackett-Burman design에 의해 배지 중 beef extract, (NH4)2HSO4와 KHSO4가 모나콜린-K 생산에 가장 영향력 있는 인자로 분석되었으며, 영향력이 있는 3가지 배지에 대해 배지 사이의 교호작용까지 분석할 수 있는 실험계획법인 중심합성계획법과 반응표면분석법을 이용하여 생산배지를 최적화 하였다. 모나콜린-K 고생산을 위한 배지와 최적화된 농도 (g/L)는 soluble starch 96, malt extract 44.5, beef extract 30.23, yeast extract 15, (NH4)2SO4 4.03, Na2 HPO4․12H2O 0.5, L-Histidine 3.0과 KHSO4 1.0이며, 기본생산배지에서의 생산량보다 약 3배 증가한 558.96 mg/L의 생산을 보였다. 생물반응기에서 교반속도가 모나콜린-K 생산에 미치는 영향을 조사하기 위하여 기본생산배지를 이용하여 300, 350, 400과 500 rpm에서 실험을 수행하였다. 교반속도 500 rpm에서 68 mg/L으로 가장 높은 생산을 보였으며, 이 때 균의 형태구조는 300, 350과 400 rpm에서 펠맅과 균사체가 공존하는 것과는 다르게 펠맅 형태로만 자라는 것이 확인 되었으며, 생물반응기를 이용하여 발효 시 펠맅 형태가 모나콜린-K 생산에 가장 좋은 형태구조임을 알 수 있었다. 확립된 최적생산배지를 이용하여 400 rpm, 1 vvm과 3% 초기 접종량에서 pH를 6.5로 조절한 경우 185 mg/L의 가장 높은 모나콜린-K가 생산 되었으며, 이때 균체량은 32 g/L를 나타내었다.

Monascus pilosus (KCCM 60160) in submerged culture was optimized based on culture medium and fermentation conditions. Monacolin-K (lovastatin), one of the cholesterol lowing-agent which was produced by Monascus pilosus may maintain a healthy lipid level by inhibiting the biosynthesis of cholesterol. Plackett-Burman design and response surface method were employed to study the culture medium for the desirable monacolin-K production. As a result of experimental designs, optimized production medium components and concentrations (g/L) were determined on soluble starch 96, malt extract 44.5, beef extract 30.23, yeast extract 15, (NH4)2SO4 4.03, Na2HPO4․12H2O 0.5, L-Histidine 3.0, KHSO4 1.0, respectively. Monacolin-K production was improved about 3 times in comparison with shake flask fermentation of the basic production medium. The effect of agitation speed (300, 350, 400 and 450 rpm) on the monacolin-K production were also observed in a batch fermenter. Maximum monacolin-K production with the basic production medium was 68 mg/L when agitation speed was 500 rpm. And it was found that all spherical pellets (average diameter of 1.0~1.5 mm) were dominant during fermentation. Based on the results, the maximum production of 185 mg/L of monacolin-K with the optimized production medium was obtained at pH (controlled) 6.5, agitation rate 400 rpm, aeration rate 1 vvm, and inoculum size 3%.

Lovastatin은 균사형성 균류인 Aspergillus terreus가 생합성하는 이차대사산물로 강력한 고지혈증 치료제로 널리 이용되는 물질이다. 본 연구에서는 lovastatin 고생산변이주를 이용하여 포자배지 최적화를 통한 miniature 배양 방법을 확립하고자 하였다. 우선 miniature 배양에 필수적인 효과적인 포자 형성 방법을 개발하고자 포자 형성 배지의 통계학적 배지 최적화를 수행하였다. Miniature 배양의 inoculum으로 이용되는 대량의 포자를 획득하기 위해 Plackett-Burman 실험법을 이용하여 포자 형성을 향상시키는 성분을 조사한 결과, glucose, sucrose, yeast extract 그리고 KH2PO4가 주목할 만한 효과를 보였다. 상기 성분의 최적 농도를 확인하기 위해 반응표면분석법 (RSM)을 이용한 결과, PDA 포자 형성 배지와 비교하여 볼 때, 최적 성분농도에서 포자 형성이 약 190배 증가하였다. 최적화된 포자형성 배지를 이용하여 lovastatin 고생산성 변이주의 대량선별을 위한 miniature 배양 방법을 확립하기 위해 기존의 실험 과정에 ‘PaB (adaptation)'라는 한 번의 계대배양을 더 추가한 결과 생산균주의 안정성과 재현성이 큰 폭으로 증가하는 주목할 만한 결과를 얻을 수 있었다. 단기간에 가능한 한 다량의 균주를 스크리닝하기 위해 성장배양과 생산배양 모두 조업부피가 7 ㎖인 tube를 이용해 miniature 배양을 반복 수행하여, lovastatin 생산성과 배양형태가 훌륭한 변이주를 선별할 수 있었는데, 이 균주는 7 ㎖ tube배양과 250 ㎖ flask배양 (조업부피 50 ㎖) 모두에서 생산성이 높은 것으로 보아 산소 의존도가 비교적 낮고 생산 안정성이 높은 균주인 것으로 판단되었다. 한편 miniature 배양을 이용해서 lovastatin 고생산성을 보이는 균주를 신속선별하기 위해서는 균주의 적절한 배양형태 유도가 매우 중요한 것으로 관찰되었다. 즉 생산배양으로의 고활성 균주의 접종을 위해서, 또한 생산배양에서 pellet의 배양형태 유도를 위해서 성장배양 시에는 반드시 고농도의 균사모양을, 생산배양 시에는 직경 1 mm 이하의 pellet모양의 배양 형태를 유지해야만, 생산균주가 lovastatin을 안정적으로 고생산할 수 있는 것으로 관찰되었다. 초기에 선별된 균주를 이용하여 miniature 배양에 의해 고속 균주선별 실험을 반복함으로써 고생산성 균주들을 다량 선별할 수 있었는데, 이들의 lovastatin 생산성을 조사한 결과, 기존의 flask 배양대비 오차범위가 ±20% 이내의 생산성을 보이는 균주가 초기 선별시의 32%에 비해 81%로 크게 증가함을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과는 lovastatin 고생산성, 고안정성 균주의 고속 스크리닝을 위해서 본 연구에서 개발한 tube를 이용한 miniature 배양이 기존의 flask 배양을 대체할 수 있는 훌륭한 배양방법임을 제시해 준다.

For large and rapid screening of high-yielding mutants of lovastatin produced by filamentous fungal cells of Aspergillus terreus, one of the most important stage is to test as large amounts of mutated strains as possible. For this purpose, we intended to develop a miniaturized cultivation method using 7 ㎖ culture tube instead of traditional 250 ㎖ flask (working volume 50 ㎖). For obtaining large amounts of conidiospores to be used as inoculums for miniaturized cultures, 4 components i.e., glucose, sucrose, yeast extract and KH2PO4 were intensively investigated, which had been observed to show positive effect on enhancement of spore production through Plackett-Burman design experimet. When optimum concentrations of these components that were determined through application of response surface method (RSM) based on central composite design (CCD) were used, maximum spore numbers amounting to 1.9 x 1010 spores/plate were obtained, resulting in approximately 190 fold increase as compared to the commonly used PDA sporulation medium. Using the miniaturized cultures, intensive strain development programs were carried out for screening of lovastatin high-yielding as well as highly reproducible mutants. It was observed that, for maximum production of lovastatin, the producers should be activated through ‘PaB’ adaptation process during the early solid culture stage. In addition, they should be proliferated in condensed filamentous forms in miniaturized growth cultures, so that optimum amounts of highly active cells could be transferred to the production culture-tube as reproducible inoculums. Under these highly controlled fermentation conditions, compact-pelleted morphology of optimum size (less than 1 mm in diameter) was successfully induced in the miniaturized production cultures, which proved essential for maximal utilization of the producers' physiology leading to significantly enhanced production of lovastatin. As a result of continuous screening in the miniaturized cultures, lovastatin production levels of the 81% of the daughter cells derived from the high-yielding producers turned out to be in the range of 80%~120% of the lovastatin production level of the parallel flask cultures. These results demonstrate that the miniaturized cultivation method developed in this study is efficient high throughput system for large and rapid screening of highly stable and productive strains.

가능한 한 대량의 균주를 테스트하여 고생산성을 지닌 균주를 신속히 선별하기 위해서는 소규모 액상배양 방법의 확립이 필수적인데, 강력한 지질저하제인 monacolin-K의 생산균주인 균사형성 Monascus의 경우 포자나 균사체의 형성이 활발하지 않은 배양 생리적 특성으로 인해 소규모 (miniature) 액상배양이 매우 어려운 문제점이 있다. 본 연구에서는 monacolin-K 고생산성 균주개량의 효율성을 큰 폭으로 증가시키고자, 기존의 플라스크 액상배양 방법을 소규모화시킨 tube 배양 방법을 개발함으로써 단기간에 보다 많은 양의 균주를 테스트하고자 하였다. 이차대사산물인 monacolin-K의 생합성은 각각의 배양단계에서의 생산균주의 배양형태가 중요한데, 특별히 최종 생산배양에서 생산성 증가에 심각한 영향을 미치는 배양형태인 직경 1mm 이하의 pellet 모양을 유도하기 위해서는 성장배양 시에 반드시 고농도의 균사모양이 유도되어야 하는 것으로 관찰되었다. 50 ㎖ tube (7 ml의 조업부피)를 이용하는 소규모 액상 성장배양의 경우 solid seed 배양 단계에서의 포자형성배지의 조성을 통계적 방법을 통해 최적화하고, 또한 성장배지 성분에 brown rice 가루 20 g/L를 첨가할 때,원하는 균사모양의 배양형태가 유도됨을 확인할 수 있었다. 한편 7 ml의 조업부피의 tube를 이용한 소규모 성장배양 방법의 개발로 인해, 기존의 flask 배양을 이용할 때보다 단기간에 훨씬 많은 변이주의 생산성을 조사하게 되어 균주개량 속도를 큰 폭으로 향상시킬 수는 있었으나, 선별된 개별 균주의 monacolin-K의 생산성은 오히려 전체적으로 감소하는 경향을 보여 주었다. 이러한 결과는 소규모 배양방법을 확립하기 위해 새로이 개발한 포자형성배지와 성장배지의 조성변화로 인해 기존에 확립된 생산배지에서는 생산균주의 monacolin-K 생합성 능력이 최대로 발휘되지 않았기 때문에 발생한 것으로 판단되었다. 따라서 본 연구를 통해 확립된 소규모 성장배양에 적합한 최적의 생 산배지 조성을 확립하고자 통계적 방법인 Plackett-Burman design을 적용하여 monacolin-K 생산성 향상에 영향을 주는 glycerol, malt extract, yeast extract, brown rice의 4가지 성분들을 최종 선별하였고, 또한 이들의 최적농도 결정을 위해 반응표면분석 실험을 수행하였다. 이와 같이 결정된 최적생산배지를 사용하여 생산배양을 수행한 결과, monacolin-K의 생산성이 2배 이상 증가하고, 배양 형태 또한 용존산소와 영양분의 전달이 매우 용이한 직경 1mm 이하의 pellet 모양을 유지함을 확인할 수 있었다.

It is crucial to develop a miniaturized cultivation method for large and rapid screening of high-yielding mutants of monacolin-K, a powerful anti-hypercholesterolemic secondary metabolite biosynthesized by the fungal cells of Monascus ruber. In order to investigate as many strains as possible in a short time, a miniaturized fermentation method especially suitable for the cultivation of the filamentous Monascus mutants was developed using 50 ㎖ culture-tube (7 ㎖ of working volume) instead of the traditional 250 ㎖ flask (50 ㎖ of working volume). Generally, in filamentous fungal cell fermentations, morphologies in growth and production cultures should be maintained as thick filamentous and compact-pelleted (usually less than 1 mm in diameter) forms, respectively, for enhanced production of secondary metabolites in final production cultures. In this study, we intended to induce the respective optimal morphologies in the miniaturized culture system for the purpose of rapid screening of overproducers. Miniaturized growth culture system was successfully developed due to the mass production of spores in the statistically optimized solid medium. When large amounts of spores were inoculated into the growth cultures, and brown rice flour (20 g/L) was also supplemented to the growth medium, dense filamentous morphologies were successfully induced in the growth cultures performed with the 50 ml culture tubes. It was implied that the amounts of spores inoculated into the growth tube-cultures and the growth medium components should be the key factors for the induction of the filamentous forms in the growth fermentations. Furthermore, in order to statistically optimize production medium, multiple experiments based on Plackett-Burman design and response surface method (RSM) were carried out, resulting in more than 2 fold enhanced production of monacolin-K in the final production cultures with the optimized production medium. Notably, under the production culture conditions with the statistically optimized medium, optimal pellet sizes below 1 mm in diameter were reproducibly induced, in contrast to the thick and viscous filamentous morphologies observed in the previous production cultures.

본 연구에서는 Pluronic F-68을 해동 후 회복배지에 적용하여, 동결보존된 형질전환 식물세포의 생장 증진을 도모하였다. Pluronic F-68은 세포표면의 소수성을 감소시켰을 뿐만 아니라, 세포의 투과성을 증진시켜 세포와 직접 상호작용할 수 있음을 관찰하였다. 또한 Pluronic F-68의 첨가에 의해 재조합단백질의 발현에 부정적인 영향을 보이지 않음을 확인하였다. 따라서 동결보존시 해동 후 회복배지에 Pluronic F-68의 첨가는 식물세포의 신속하고 효율적인 대량 현탁배양을 가능하게 할 수 있다.

To enhance the growth of cryopreserved cells of transgenic Nicotiana tabacum, Pluronic F-68 was supplemented in a recovery medium during post-thaw period. As cryoprotective agents, 1 M sucrose, 0.5 M glycerol and 0.5 M dimethyl sulfoxide (DMSO) were added before freezing steps. The post-thaw growth of the cells was improved with Pluronic F-68, ranged from 0.1 to 10 g/L. The interactions of Pluronic F-68 with the cells were confirmed by the changes of hydrophobicity or permeability of the cells. Pluronic F-68 did not show any effect on the activity of β-glucuronidase (GUS) in all treatments. Therefore, the addition of Pluronic F-68 in a recovery medium was found to be beneficial to enhance the post-thaw growth of cryopreserved transgenic tobacco cells without affecting the production of recombinant protein.

광역동요법 (photodynamic therapy, PDT)은 악성종양을 치료하기 위해 광과민제와 레이저광을 이용하는 표적지향적 항암치료법이다. 본 연구에서는 PDT에 적용할 수 있는 새로운 광과민제를 스크리닝하기 위해 4종의 phthalocyanine계 광과민제 (silver phthalocyanine, iron (III) phthalocyanine, copper (II) phthalocyanine, nickel (II) phthalocyanine)을 이용하여 폐암과 유방암 세포주에 대한 항암활성 테스트를 수행하였다. 연구결과 phthalocyanine계 광과민제들은 폐암보다 유방암에 높은 활성을 나타냈으며, 그 중 silver phthalocyanine (AgPc)는 정상세포에 대해서는 세포독성이 낮으면서도 물에 용해할 경우 청색증을 유발하지 않아 유방암에 대한 항암제로서의 개발가능성을 확인하였다.

Photodynamic therapy (PDT) is a targeted-tumor treatment system using a photosensitizer, light and oxygen to treat malignant tumor. We have investigated the cytotoxicity of 4 types of phthalocyanine derivative (silver phthalocyanine, iron (III) phthalocyanine, copper (II) phthalocyanine, nickel (II) phthalocyanine) against lung and breast cancers based on photodynamic therapy. As a result, phthalocyanine derivatives indicated a higher anticancer activity on a breast cancer cell line. Among the tested phthalocyanines, silver phthalocyanine (AgPc) showed a lower cytotoxicity against a normal cell line. In addition AgPc gave a good color characteristic when it is solubilized in water. Finally AgPc was selected as a potential antitumor agent for breast cancer.

Mineral salts in medium usually profoundly influence microorganism growth and protein synthesis. In order to produce microbial transglutaminase (MTG) with a high yield from Streptoverticillium mobaraense, we screened the minerals NaCl, CaCl2, CoCl2, FeSO4, ZnSO4, MnSO4 and CuSO4 for MTG fermentation. The results indicated that appropriate FeSO4 concentrations could significantly promote cell growth and stimulate the production of MTG. With 15 mg/L of FeSO4 added to medium, 58% improvements were noted in MTG productivity (2.24 U/mL). NaCl, CaCl2, and CoCl2 enhanced MTG productivity by less than 15%, and the optimal concentrations were determined as 1 g/L, 2 g/L, and 30 mg/L respectively. Furthermore, it was determined that 7.5 mg/L of ZnSO4 in medium could augment MTG productivity by 20% and induce the stationary phase for MTG production to a period 24 hr earlier. This basic and novel discovery should result in the development of a good complement to the previously defined culture media for MTG fermentation.

본 연구에서는 뛰어난 주름개선효능을 가지고 있지만 수용액상에서의 낮은 용해도로 인해 사용에 제약이 있는 UA의 용해도를 향상시키기 위하여 HP-β-CD와의 포접체를 형성하는 UA함유 제제를 제조하고자 하였으며 특히 초임계유체 공정기술을 포접화합물 제조에 도입하여 초임계기술의 적용의 가능성을 조사하였다. UA의 용해도를 증가시키기 위한 제조방법으로 HP-β-CD와의 혼합물을 반죽법, 용매증발법 및 초임계유체공정을 이용하여 제조하고, 각 제조시료들의 용해도 증가 및 특성을 확인한 결과 용매증발법과 초임계 ASES공정에 의해 물에 대한 용해도가 증가된 UA/HP-β-CD 제제를 얻을 수 있었다. 각 방법에 의해 제조된 UA 함유 제제의 화장품 제형에서의 안정도 실험을 수행하였으며 실험결과 유화제형에서는 모든 제제가 시간 및 온도에 대한 안정성을 보였으나 가용화제형에서는 ASES 제제와 Ursolisome 제제의 경우 시간이 경과하거나 함유 UA농도가 증가함에 따라 화장품 제형의 현탁도가 증가함을 확인할 수 있었다.

In this work ursolic acid (UA), a poorly water-soluble compound, was inclusion complexed with 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HP-β-CD) by various methods such as kneading, solvent evaporation and two types of supercritical fluid processes. The solubility and characteristics of these UA/HP-β-CD complexes were investigated by scanning electron microscopy, x-ray diffraction and HPLC. The water solubilities of the two complexes obtained from solvent evaporation and ASES processes were observed to increase up to 6~240 folds and 12~56 folds, respectively, compared with that of unprocessed UA. The stability of UA/HP-β-CD complex samples in cosmetic formulations was examined at various temperatures for one month. The UA/HP-β-CD complex prepared by solvent evaporation was found to be most stable among all the cosmetic formulations tested in our experiments.

초임계 이산화탄소를 이용하여 커피의 악취 성분을 제거하였고, 탈취된 커피로부터 에스프레소 방식으로 커피음료를 만들어 대조군과 제거 효율을 비교하였다. 커피의 대표적인 다섯 가지 악취 성분을 대상으로 GC를 이용하여 분석하고 탈취 효율을 측정하였다. 초임계 이산화탄소는 압력과 온도의 영향을 받아 밀도와 용해도가 변화하고 이로써 용해력이 변화하기 때문에, 압력과 온도의 최적화 실험을 하였고 그 결과 350 bar, 70℃의 조건에서 커피 악취성분이 최대로 제거됨을 알 수 있었다. 탈취된 커피 분말로부터 에스프레소 방식으로 추출된 커피 음료의 향 성분을 변형된 헤드스페이스법으로 수거하여 분석하였다. 그 결과 초임계 탈취 (deodorized)된 커피 분말에서 발생된 악취 성분은 탈취하지 않은 커피 분말에서 발생된 악취 성분보다 총 73% 감소한 것을 확인할 수 있었다.

Supercritical carbon dioxide was used to remove coffee odors. The odor removal efficiency was tested with coffee drink prepared by the espresso extraction method. Five typical odors in coffee were analyzed with GC and these odors in deodorized coffee were compared to those in control. Supercritical carbon dioxide extraction conditions were optimized as 350 bar and 70℃ because the solvating power of supercritical fluid is depend on the density which is determined by temperature and pressure. A modified head space method was applied to collect coffee odors in coffee drink prepared by the espresso extraction method. Odors generated in coffee drink made with deodorized coffee powder were reduced by 73% in total mass of typical five coffee odors.

진세노사이드 Rd가 지방세포분화에 미치는 영향을 관찰한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 진세노사이드 Rd는 3T3-L1지방세포모델에 있어 효과적으로 지방분화를 억제한다. 2. 진세노사이드 Rd는 세포내 에너지대사의 필수 단백질인 AMPK를 활성화시키고 또한 지방분화과정에 발현 및 활성이 증가하는 PPAR 감마의 활성을 효과적으로 억제한다. 이상의 결과로 진세노사이드 Rd는 세포내 에너지대사를 촉진하여 지방축적 억제에 탁월한 효과를 보일 것으로 사료된다.

Obesity is a major obstacle for human health, which induces various diseases such as cardiac injury and type 2 diabetes. Ginsenosides, active components of ginseng extract, exert various physiological effects. However, There are still no evidence for their anti obesity effects. In this study, we investigated the effects of ginsenoside Rd on adipocyte differentiation in 3T3-L1 cells. Our data show that ginsenoside Rd (80 uM) was effective in adipocyte differentiation inhibition. These inhibitory effects of ginsenosides on adipocyte differentiation were accompanied by PPAR gamma inhibition in rosiglitazone-treated cells. We also tested whether AMP-activated protein kinase (AMPK) activation was involved in the effects of these ginsenosides. AMPK is a master target for obesity. ginsenoside Rd significantly activated AMPK. Taken together, these results suggest that the anti obesity effects of ginsenoside Rd involve the AMPK signaling pathway and PPAR-gamma inhibition.

인산당은 모든 유기체에서 발견되며 무척 다양한 유용성을 지니고 있다. 특히 glucose 1-phosphate (G1P), glucose 6-phosphate (G6P), fructose 6-phosphate (F6P) 등은 해당과정, 당합성과정, 5탄당 인산화과정 및 캘빈회로와 같은 탄수화물 대사와 에너지 생산 대사의 주요한 핵심 중간물질이다. 특히 해당과정에서 F6P는 G6P의 이성질화반응에 의하여 생성된다. F6P의 대량생산은 전분을 이용하는 것이 가능한데, 우선 전분에 인산화효소를 가하여 G1P를 얻고, 이 G1P를 자리옮김효소 (phosphoglucomutase, GM)와 이성질화효소 (phosphoglucoisomerase, GI)를 순차적으로 적용하 여 G6P와 F6P를 생산하게 된다. 효소반응의 경우 전분의 용해도 증가, 반응속도의 향상 및 미생물의 오염방지 등을 위하여 중온성 효소보다는 고온성 효소 혹은 내열성 효소가 선호된다. 본 연구는 세 가지 내열성 효소를 이용하여 전분으로부터 두 단계반응으로 F6P를 생산하는 것에 관한 것이다. 실험에 사용된 효소는 대장균에서 발현된 재조합효소로서, 효소의 생산은 유가식 배양을 이용하였다. 1.2% 가용성 전분 200 L를 이용하여 1,253 g의 순수한 G1P를 생산하였으며 이를 이용하여 최종적으로 30% 수율로 F6P를 생산할 수 있었다. 최대수율을 얻기 위하여 반응표면분석법을 이용하여 GM : GI = 1 : 1.23, 63.5℃, pH 6.85의 조건이 도출되었으며, 이 조건하에서 실험을 통하여 20g/L의 전분을 이용하여 30% 수율로 F6P가 생성됨을 확인할 수 있었다.

Phosphosugars are found in all living organisms and are commercially valuable compounds with possible applications in the development of a wide range of specialty chemicals and medicines. In carbohydrate metabolism, fructose 6-phosphate (F6P) is an essential intermediate formed by phosphorylation of 6' position of fructose in glycolysis, gluconeogenesis, pentose phosphate pathway and Calvin cycle. In glycolysis, F6P lies within the glycolysis metabolic pathway and is produced by isomerisation of glucose 6-phosphate. For large-scale production, F6P could be produced from starch using many enzymes such as pullulanase, starch phosphorylase, isomerase and mutase. In enzymatic reactions carried out at high temperatures, the solubility of starch is increased and microbial contamination is minimized. Thus, thermophile-derived enzymes are preferred over mesophile-derived enzymes for industrial applications using starch. Recently, we reported the production of glucose 1-phosphate (G1P) from starch by Thermus caldophilus GK24 enzymes. Here we report the production of F6P from starch through three steps; from starch to glucose 1-phosphate (glucan phosphorylase, GP), then glucose 6-phosphate (phosphoglucomutase, GM) and then F6P (phosphoglucoisomerase, GI). Using 200 L of 1.2% soluble starch solution in potassium phosphate buffer, 1,253 g of G1P were produced. Then, 30% yields of F6P were attained at the optimum reaction conditions of GM : GI (1 : 2.3), 63.5℃, and pH 6.85. The optimum conditions were found by response surface methodology and the theoretical values were confirmed by the experiments. The optimum starch concentrations were 20 g/L under the given conditions.

포도즙 착즙 후 폐기되는 포도송이가지를 재활용하여 항산화 물질로 잘 알려진 resveratrol을 80% 에탄올로 초음파 추출기를 이용하여 60분 동안 추출한 후 실리카겔 컬럼을 적용시켜 99% 이상의 순도로 정제하였다. 정제된 resveratrol의 안정성은 4℃에서는 반감기가 90일이었으며, 25℃에서는 60일로 조사되었다. 또한 고순도 resveratrol 추출물을 적용하여 기존의 식품에 포함된 양의 2~10배 정도 강화시킨 포도즙의 관능평가를 수행한 결과 전반적인 기호도가 높았으며, 색, 향 및 당도는 일반 포도즙에 비해 유의적인 차이가 없었다. 앞으로 포도착즙의 부산물인 포도송이가지에서 추출된 resveratrol은 건강보조식품, 기능성향장품 소재 등으로 활용가치가 높을 것으로 사료된다.

Resveratrol, a polyphenolic compound with antioxidative property, was purified from the grape's twig to be used as functional additives of food and/or cosmetics. Extraction of the grape's twig was performed using 80% ethanol in ultrasonic extractor for 60 min. The crude extract was purified up to 99% after elution through silica gel open column chromatography. The stability of the purified resveratrol was as follows: a half life of 90 days at 40℃ and 60 days at 25℃. A sensory test of the commercial grape juice including the 1-10 ppm of purified resveratrol showed better preference than the grape juice without purified resveratrol additive. Color and smell test showed no difference between the samples. The grape twig can be used as a valuable resource for the extraction of resveratrol, which would be added to nutraceutical and cosmetic products.

시아노박테리아 같은 수중 미생물에 대한 2차대사물질에 대한 연구는 육상식물이나 미생물에 관련된 연구방법을 응용하고 있으며 아직까지 체계화 되어있지 않아 시아노박테리아를 보다 효율적으로 조사하기 위한 새로운 연구기술의 모색이 절실히 필요하다. 이 연구에서는 의학적인 관점에서 시아노박테리아를 조사하기 위한 유용한 접근 방법을 모색하였고 체계화시켰다. 균주마다 특성화된 최적 배양을 하였고 PCR 증폭을 이용한 분자생물학적인 방법과 HPLC를 통한 정성분석으로 의학적으로 의미있는 NPs를 생산하는 유망 균주를 선별하였다. 선별된 균주에서 나온 추출액은 SPE와 preparative HPLC를 거쳐 분리 정제되어지고, 정제된 물질들은 질량분석기에 의해 분자량과 구조가 결정되어 졌으며, 생활성 테스트에 의해서 그 생물학적인 활성을 정함으로써 의학적인 가능성이나 활용성에 대해서 고찰하였다.

Cyanobacteria are a very old group of prokaryotic organisms that produce very diverse secondary metabolites, especially non-ribosomal peptide and polyketide structures. Although some cyanobacteria produce lethal toxins such as microcystins and anatoxins, some may be useful either for development into commercial drugs or as biochemical tools. Detection of unknown secondary metabolites was carried in the present study by a screening of 98 cyanobacterial strains from Cyanobiotech GmbH in order to establish a screening process, isolate pure substances and determine their bioactivities. A degenerated polymerase chain reaction technique as molecular approaches has been used for general screening of NRPS gene and PKS gene in cyanobacteria. A putative PKS gene was detected by DKF/DKR primer in 38 strains (38.8%) and PCR amplicons resulted from a presence of NRPS gene were showed by MTF2/MTR2 primer in 30 strains (30.6%), respectively. A screening of interesting strains was performed by comparing PCR screening results with HPLC analyses of extracts. HPLC analysis for a detection of natural products was performed in extracts from biomass. 5 strains were screened for further scale-up processing. 7 pure substances were isolated from the scale-up cultures and tested for bioactivities under consideration to purity, amount and molecular weight of substances. One substance isolated from CBT 635 showed cytotoxic activity. This substance may be regarded as Microcystin LR.

Cyanobacterial A-domain의 A3 motif와 A7 motif의 높은 진화론적 보존성에 의거해서 Non-ribosomal peitides를 생산하는 시아노박테리아를 Screening할 수 있는 degenerated primer를 만들 수 있었다. Degenerate primer서열의 종류는 가능하면 1,000개 정도까지를 기준으로 만드는 것이 좋다. Primer의 종류가 너무 많으면 primer 1종류 당 mol수가 적게 되어 특이성도 저하된다. 그러므로 Primer의 종류가 많을 경우는 inosin을 N (4종류의 염기) 부분에 이용하면 어느 염기에도 강하게 결합하지 않고 두 가닥 DNA 형성을 저해하지도 않으므로 degeneration을 줄이는데 도움이 된다. Degenerate primer의 annealing 온도는 primer에 포함되어있는 서열 중 가장 낮은 Tm을 기준으로 한다. 이번 연구처럼 N (ACGT) 대신에 Inosin을 이용하였을 때에는 Inosin이 Tm을 높게 하지 않고 Tm을 낮게 하지도 않으므로 Tm 계산시 고려하지 않아도 되었다. PCR 효율이 떨어질 우려가 있으므로 충분한 Tm값 (대개 45~60°C 이상)을 갖는 서열을 디자인하여 primer로 PCR하는 것이 좋지만, A3/A7 degenerate prime에서는 실험에 의해 40°C로 annealing 온도가 (Tm) 다소 낮게 설정되었다, 그러므로 검출되지 않은 NRPS gene을 가진 균주와 CBT635, CBT654와 같이 약한 PCR band의 형성은 새로 제작된 primer의 낮은 Tm 기인한다고 생각되어진다. Tm의 이론적인 값은 Tm ={(G+C)*4+(A+T)*2}의 식을 통해서 정방향 primer에서 54°C 역방향 primer에서 42°C로 계산되었다. 새로운 degenerate primer에 의해서 MTF2/MTR2로 검출되지 않는 6개의 균주가 더 검출되었으며, A3/A7과 MTF2/MTR2를 이용한 통합 PCR Screening을 통해서 NRPS gene 검출에 특이성과 효율성을 높일 수 있다.

Cyanobacteria have been identified as one of the most promising group producing novel biochemically active natural products. Cyanobacteria are a very old group of prokaryotic organisms that produce very diverse secondary metabolites, especially non-ribosomal peptide and polyketide structures. Large multienzyme complexes which are responsible for the non-ribosomal biosynthesis of peptides are modular for the addition of a single amino acid. An activation of amino acid substrates results in an amino adenylate occuring via an adenylation domain (A-domain). A-domains are responsible for the recognition of amino acids as substrates within NP synthesis. The A-domain contains ten conserved motifs, A1 to A10. In this study, ten conserved motifs from A1 to A10 were checked regarding their amino acid sequence of the NRPS-module of Microcystis aeruginosa PCC 7806. The part of the amino acid sequence chosen was that which contained as many conserved motives as possible, and then these amino sequence were compared between other cyanobacteria to design a new degenerate primer. A new degenerate primer (A3/A7 primer) was designed to detect any putative NP synthetase region in unkwon cyanobacteria by a reverse translation of the conserved amino acid sequence and a search for cyanobacterial DNA bank.

본 연구에서는 식물세포배양으로부터 회수한 식물세포, 즉 biomass로부터 항암제 paclitaxel를 정제하기 위한 크로마토그래피 공정에서 컬럼을 통하여 용리되는 eluent의 비중 (specific gravity) 조절에 의한 eluent 재사용 방법을 개발하였다. 크로마토그래피 조업 전에 eluent (methanol/water= 70/30, v/v)의 비중을 측정한 결과 0.853을 얻었다. 컬럼으로부터 분취한 용액을 증발 건조하여 건조된 제품과 증 발된 용액인 eluent를 각각 회수하였다. HPLC 분석을 통하여 증발/회수된 eluent에 불순물이 포함되어 있지 않음을 확인하고, 회수된 eluent의 비중을 측정하여 비중이 0.853에서 벗어났을 경우에는 메탄올 또는 물을 첨가하여 eluent의 비중을 0.853으로 조정하여 eluent로 재사용하였다. 회수된 eluent를 재사용하여 크로마토그래피 정제를 실시한 결과, 고순도 (~95%), 고수율 (~86%)의 paclitaxel을 얻을 수 있었다. 이는 eluent를 재사용하지 않을 경우, 즉 재사용 전과 동일한 수준의 결과로 비중 조절에 의한 eluent의 재사용이 성공적임을 알 수 있었다.

In this study, the feasibility of reusing the eluent was confirmed by monitoring its specific gravity during the chromatographic purification of paclitaxel from plant cell cultures. The specific gravity of the eluent (methanol/water = 70/30, v/v) was measured prior to its elution through the hydrophobic resin column. The measurement showed a specific gravity of 0.853. The discharged eluent from the column outlet was first evaporated under vacuum pressure. The evaporated eluent was collected and condensed into a liquid eluent again, followed by the HPLC analysis in order to check the presence of any trace of impurity. Even if the specific gravity of the liquid eluent is varied from 0.853 as a result of the evaporation and condensation, the eluent can still be reused after it specific gravity is adjusted by the addition of methanol or water. The reuse of the eluent resulted in the paclitaxel yield of 86% with a purity of 95% which were closely similar to those of before the eluent reuse. These results indicate that the strategy of reusing the eluent on the basis of the specific gravity analysis was successfully implemented in this study.