발효, 세포배양, 생물공정 L-Methionine과 Phosphate의 제한 공급에 의한 Escherichia coli MT201로부터의 고농도 L-Threonine 생산

이만효 ( Man Hyo Lee ),이홍원 ( Hong Weon Lee ),김병진 ( Byung Jin Kim ),김천석 ( Chun Suk Kim ),정준기 ( Joon Ki Jung ),황용일 ( Yong Il Hwang ) 한국미생물생명공학회 2004 한국미생물·생명공학회지 Vol.32 No.2

흑생강(Kaempferia parviflora)의 항응고 및 혈소판 응집저해 활성

이만효(Man-Hyo Lee),성화정(Hwa-Jung Sung),권정숙(Chong Suk Kwon),손호용(Ho-Yong Sohn) 한국생명과학회 2018 생명과학회지 Vol.28 No.9

흑생강은 생강과 초본과 뿌리식물로 태국 및 라오스에서는 크라차이담으로 불리며, 뿌리는 향신료와 차로 이용되어 왔다. 말린 뿌리는 위장장애, 통풍, 이질, 알러지 치료 및 강장용으로 전통적으로 이용되어 왔으며, 최근에는 항비만, 항산화, 항염증, 혈전 용해 활성 등의 다양한 유용 생리활성이 보고되어 있다. 본 연구에서는 흑생강의 혈액순환 개선 활성을 확인하기 위해, 흑생강 지하부의 ethanol 추출물 및 열수 추출물을 조제하고 각각 이의 순차적 유기용매 분획물인 hexane 분획물, ethylacetate (EA) 분획물, butanol 분획물 및 물 잔류물을 조제하여 각각의 성분을 분석하였고, 혈전 생성과 관련된 항응고 활성, 혈소판 응집저해 활성 및 적혈구 용혈활성을 평가하였다. 그 결과, ethanol 추출물의 EA 분획물 5 mg/ml 농도에서 TT, PT, aPTT를 각각 1.22, 1.49 및 15배 이상 연장시켜 강력한 항응고 활성을 나타냄을 확인하였으며, ethanol 및 열수 추출물의 EA 분획물 모두에서 동량의 아스피린보다 강력한 혈소판 응집저해 활성을 확인하였다. 또한 상기 EA 분획물들은 0.5 mg/ml 농도까지 인간 적혈구에 대한 용혈활성을 나타내지 않았다. 본 연구 결과는 흑생강의 혈전 생성 억제 활성에 대한 최초의 보고이며, 흑생강의 EA 분획물이 인간 적혈구 용혈활성 없이 강력한 항응고 및 혈소판 응집저해 활성을 나타내어 신규의 항혈전제로 이용 가능함을 제시하고 있다. Kaempferia parviflora, an herbaceous plant in the family Zingiberaceae, is popular in many tropical regions. It is called as black ginger or krachaidum in Thailand and Laos, and its raw or dried root have been used as spices and teas. The rhizomes also have been traditionally used to treat gastrointestinal disorders, ulcers, gout, dysentery, allergies and to improve physical work capacity. Recently, its anti-obesity, anti-oxidant, anti-inflammatory and blood clot-lysis activities were reported. In this study, the anti-thrombosis activity of black ginger was investigated, since improvement in blood fluidity leads to the prevention of various lifestyle-related diseases. The hot water and ethanol extract and their subsequent solvent fractions (hexane, ethylacetate, butanol fractions and water residue) were prepared, and their anti-coagulation and platelet aggregation inhibitory activities were determined, respectively. Among the black ginger extracts and their fractions, the ethylacetate fraction (EAF) of ethanol extract only showed significant extensions of blood coagulation time determined by thrombin time (TT), prothrombin time (PT), and activated partial thromboplastin time (aPTT). At 5 mg/ml concentration, TT, PT and aPTT were extended to 1.22, 1.49 and >15-folds compared to non-treatment. The EAFs of ethanol and hot water extract showed strong inhibitions against collagen-induced platelet aggregations, which are comparable to inhibitions of aspirin. Also the EAFs from black ginger did not show any hemolysis activity against human RBC up to 0.5 mg/ml. Our results suggest that the EAF of black ginger has a potential as novel anti-coagulation and ant-platelet aggregation agent. This report provides the first evidence of anti-coagulation activity of black ginger.

국내 시판 과일 및 야채 주스의 항균, 항산화 및 항혈전 활성

이만효 ( Man Hyo Lee ),김미선 ( Mi Sun Kim ),신화균 ( Hwa Gyun Shin ),손호용 ( Ho Yong Sohn ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2011 한국미생물·생명공학회지 Vol.39 No.2

본 연구에서는 건조 근채류 절편을 천연과일주스에 침지 후 건조하여 과일주스의 관능성과 유용활성을 동시에 나타내는 근채류 칩 개발을 목표로, 먼저 국내 시판주스 8종에 대한 이화학적 특성과 다양한 생리활성을 조사하였다. 사과, 오미자, 포도, 머루, 오렌지, 토마토, 홍삼 및 흑마늘 주스의 평균 수분함량, pH, brix 및 산도는 각각 85.59±5.80%, 3.90±0.64, 12.19±4.70%, 및 0.49±0.19%였다. 총폴리페놀 함량의 경우, 흑마늘 주스 및 포도 주스가 각각 1.50 및 1.21 mg/ml으로 8종 주스 평균인 0.57 mg/ml보다 매우 높았으며, 총플라보노이드 함량도 흑마늘 주스 및 포도 주스가 가장 높게 나타났다. 주스들의 항혈전 활성 평가 결과, 오미자 주스에서만 아스피린 1.5 mg/mL에 상당하는 활성이 인정되었으며, 항균 활성 평가 결과, 오미자, 포도, 및 오렌지 주스에서 우수한 항세균 활성이 나타났으나 항진균 활성은 모든 주스에서 인정되지 않았다. 항산화 활성 평가 결과, 포도>흑마늘>오렌지>머루>토마토>사과>오미자>홍삼 주스 순으로 나타났으며, nitrite 소거능은 머루>흑마늘>포도>홍삼 의 순으로 나타났다. 본 연구결과는 항혈전 활성이 우수한 오미자 주스, 항산화 활성이 우수한 포도 및 흑마늘 주스를 이용한 관능성과 기능성이 강화된 근채류 칩 제품개발의 기초자료로 이용될 것이다. In the course of a study in relation to the production of taste, and functional enhancements in root crop chips, which were prepared by soaking dried yam slices in fruit juices, we investigated the physiological characteristics and biological activities of 8 different commercially available juices including; apple, omija (fruit of Maximowiczia typica), grape, wild grape, orange, tomato, red ginseng and black garlic juice. The average water contents, pH, brix and acidity of the juices used were 85.59±5.80%, 3.90±0.64, 12.19±4.70%, and 0.49±0.19%, respectively. The polyphenol content of black garlic and grape juice were 1.50 and 1.21 mg/ ml, respectively, and those were higher than the average content (0.57 mg/mL) of the juices. Evaluation of anticoagulation activity showed that only omija juice has a strong thrombin inhibition, which is comparable to that of aspirin (1.5 mg/mL). Omija, grape and orange juice all exhibited antibacterial activity, but no antifungal activity. The 8 different juices, and in particular grape and black garlic juice, showed strong antioxidant activity in DPPH and ABTS radical scavenging activity assays, with wild grape juice demonstrating potent nitrite scavenging activity. These results suggest that omija, grape and black garlic juice can be used as soaking solutions to produce taste, and other functional enhancements, for root crop chips.

과실주스 침지 및 동결건조로 제조된 산약칩의 특성 및 생리활성 평가

이만효 ( Man Hyo Lee ),김미선 ( Mi Sun Kim ),이륜경 ( Lyun Gyeong Lee ),신화균 ( Hwa Gyun Shin ),손호용 ( Ho Yong Sohn ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2011 한국미생물·생명공학회지 Vol.39 No.2

본 연구에서는 무미, 무취의 생마로부터 생리활성과 관능성이 강화된 산약칩 가공제품 개발을 목표로, 사과, 오미자, 포도, 머루, 오렌지, 토마토, 홍삼 및 흑마늘 주스에 동결건조 생마절편을 침지하여 과실주스의 관능성분 및 유용활성 성분을 흡착시키고, 이를 다시 동결건조하여 산약칩을 제조하였다. 제조된 산약칩의 색차 (명도, 적색도 및 황색도), pH, brix, 산도, 총폴리페놀, 총플라보노이드, 총당, 환원당 함량 및 항산화 활성, nitrite 소거능을 평가한 결과, 산약칩은 동결건조한 생마절편에 비해 과일주스의 단맛과 상쾌함, 과일 색소로 인한 시각적인 관능성 증대, 총폴리페놀 함량 증가에 따른 항산화능 증대 등 유용생리활성과 관능성이 증가되었음을 확인하였다. 선호도가 높은 포도주스 산약칩 제조를 위한 최적 생마 침지시간을 평가한 결과, 120초 침지가 관능성 및 항산화능이 가장 증가되어 있음을 확인하였다. 향후, 다양한 과일주스 산약칩 제조를 위한 침지 및 제조조건의 최적화 연구 및 기호도 평가가 필요하다. 본 연구결과는 생마를 이용한 고부가가치 가공식품 제조의 기초자료로 이용될 것이며, 무미, 무취의 생마로부터 기능성과 관능성이 강화된 산약칩 가공제품 생산이 가능함을 제시한다. In this study, we have developed taste and other functional enhancements of yam chips, from tasteless and flavorless yam slices, through the process of soaking freeze-dried yam in different commercially available juices, including apple, omija (fruit of Maximowiczia typica), grape, wild grape, orange, tomato, red ginseng, and black garlic juice. The analyses of color (brightness, redness and yellowness), pH, brix, acidity, total polyphenol, total flavonoids, total sugar and reducing sugar, DPPH and ABTS scavenging activity, reducing power and nitrite scavenging activity, of the different yam chips showed that the freeze-dried yam slices absorb various components of fruit juices, such as flavonoids, sugars, organic acids and flavors, during the soaking process. These changes resulted in increased taste (both sweet and sour tastes), flavor and antioxidant activity in the yam chips. The soaking time for yam slices in juice is considered to be a crucial factor for the taste and bioactivity of yam chips. In the case of grape juice-yam chips, which had the highest preference among the 8 different chips, the optimum soaking time was noted as 120 seconds. The optimization of the soaking process is necessary for various juices. These results suggest that taste, and other functional enhancements, in yam chips can be developed by juice-soaking and freeze-drying methods.

생팥과 증자팥의 성분 및 생리활성 비교

이륜경 ( Ryun Kyung Lee ),김미선 ( Mi Sun Kim ),이예슬 ( Ye Seul Lee ),이만효 ( Man Hyo Lee ),이종화 ( Jong Hwa Lee ),손호용 ( Ho Yong Sohn ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2014 한국미생물·생명공학회지 Vol.42 No.2

본 연구에서는 팥의 유용기능을 이용한 고부가가치 식품 개발을 목표로 무처리한 생팥 분말과 1차 자숙 후 고온 증자하고 동결건조하여 제조된 식용 팥 분말을 대상으로 에탄올 추출물을 조제하고, 각각의 유용성분 및 항산화, 항균, 항당뇨, 및 항혈전 활성을 평가하였다. 추출효율의 경우 생팥보다 증자팥이 약 1.2배 증가되었으며, 추출물의 총폴리페놀 함량도 증자팥이 1.2배 증가되었다. 그러나, 증자팥의 총플라보노이드 함량은 생팥 대비 30% 수준으로 감소하였으며, 총당 및 환원당 함량 역시 생팥 대비 27.9% 및 30.8% 수준으로 감소하였다. 항산화 활성은 생팥 및 증자팥에서 모두 우수한 음이온 및 양이온 소거능을 나타내었으나, 생팥이 증자팥보다 강력하였으며, 환원력 및 nitrite 소거능에서도 생팥 추출물이 우수하였다. 한편 α-amylase 저해활성은 생팥에서 우수하였으며, α-glucosidase 저해활성은 증자팥에서 상대적으로 우수하였다. 가장 특이한 활성은 항혈전 활성 평가에서 확인되었으며, 생팥 추출물은 매우 강력한 프로트롬빈 및 혈액응고인자 저해를 나타낸 반면 증자팥 추출물에서 는 거의 활성이 나타나지 않았다. 상기 결과는 생팥의 증자과정 중 유용성분의 소실 및 유용활성의 손실이 나타남을 의미하며, 향후 생팥의 적합한 삶기 공정, 열처리 및 건조공정의 개발이 필요하며, 특히 현재까지 대부분 폐기되고 있는 증자팥 제조단계의 팥 자숙액의 효율적인 이용에 대한 연구가 필요함을 제시하고 있다. 본 연구결과는 기능성 팥 음료 및 양갱 제조 등을 위한 팥 고부가가치 식품 개발 기본자료로 활용될 것이다. In the course of study for the development of functional food using red beans (azuki beans, Phaseolus radiatus L.), the ethanol extracts from raw-red bean (RRB) and boiled-red bean (BRB) were prepared, and the components and various biological activities of both were compared. It was observed that the extraction yield, and the total polyphenol content, of the BRB were 1.2 times higher than that of the RRB. However, the contents of total flavonoid, total sugar and reducing sugar in the BRB were 30, 27.9 and 30.8% respectively when compared with those of RRB. In relation to antioxidative activity, both RRB and BRB exhibited moderate DPPH anion, ABTS cation, and nitrite scavenging activities and reducing power, though in all cases RRB demonstrated stronger activities than BRB. The extracts of RRB and BRB did not reveal any antimicrobial activities. In a α- amylase inhibitory activity assay, RRB was higher than BRB, while BRB showed higher α-glucosidase inhibitory activity than RRB. A strong and particular activity was observed in an anti-thrombosis activity assay of RRB. The extract of RRB demonstrated strong inhibitions against prothrombin and blood coagulation factors, with moderate thrombin inhibition. However, the extract of BRB did not exhibit any significant anti-thrombosis activity. Our results indicate that RRB has different, but useful biological activities, and loss or elimination of the biologically active substances in RRB occurs during the production of BRB. Therefore, to develop more functional foods from red beans, a study of suitable boiling, heating and drying processes is essential, and the efficient re-use of boiled waste water from the boiling process is necessary. These results could be applied to the further development of functional red bean beverages and sweat red bean pastes.

이호원,하정욱 화갑기념호 : 재조합 미생물, Escherichia coli MT201를 이용한 L-Threonine 생산성 향상

하정욱 ( Jung Uk Ha ),이만효 ( Man Hyo Lee ),김기운 ( Ki Woon Kim ),황용일 ( Yong Il Hwang ) 경남대학교 기초과학연구소 2002 기초과학지 Vol.16 No.-

재조합 미생물, Escherichia coli MT201를 이용한 L-Threonine 생산성 향상

하정욱,이만효,김기운,황용일 慶南大學校 附設 基礎科學硏究所 2002 硏究論文集 Vol.16 No.-

의료 및 가축사료용으로 폭 넓은 용도를 지니는 _L-threonine의 대량생산을 위하여 _L-aspartate 생합성계 대사 변이주이며 _L-threonine 생산균주로 개량된 E. coli MT201를 이용하였다. _L-Threonine의 생산성 향상을 위한 일환으로 C. glutamicum으로부터 정제·회수된 pyruvate carboxylase 구조유전자 ORF를 E. coli 발현용 plasmid pTrc99A에 도입하여 plasmid pPC를 제작하였다. 변이주 E. coli MT201 균주에 plasmid pPC를 형질전환법으로 도입하여 과량의 _L-threonine을 생산하는 우수한 재조합 균주인 E. coli MT-pPC을 얻었다. Glucose를 단일 탄소원으로 사용하였을 경우 균체의 생육 및 _L-threonine의 생산량이 감소하는 경향을 보였다. 이를 극복하기 위하여 glucose와 citrate(sodium citrate와 ammonium citrate)를 각각 첨가한 결과 sodium citrate에서 우수한 결과를 flask배양을 통하여 관찰하였다. 적절한 sodium citrate의 첨가 비는 탄소원인 glucose와 sodium citrate의 첨가비가 3.5:1.5일 때 _L-threonine 생산량과 생육이 월등히 향상되었다. 이를 바탕으로 발효조를 이용한 유가배양에서 생산량 75.7g/L를 얻었다. 따라서 본 실험을 통하여 _L-threonine의 생산량이 획기적으로 증가하는 재조합 균주를 개발하였고 생산량도 향상시켰다. _L-Threonine, which is used in the medical field for amino acid infusion and in feedstuff for livestock, is an essential amino acid for man and animals. Microorganisms are genetically bred for industrial production of amino acids including _L-threonine. In this study, Escherichia coli MT201, which was obtained with the view of overproducing for _L-threonine, is the metabolic mutant for a biosynthetic pathway of aspartate family. E. coli MT-pPC was obtained for the improvement of _L-threonine production by introducing plasmid pPC, which is an expression vector for pyruvate carboxylase coding gene(pyc) of Corynebacterium glutamicum ATCC13831 at E. coli MT201 strain. When only glucose was used for carbon source in E. coli MT-pPC, cell growth and _L-threonine production was reduced. For solving this problem, we added glucose and citrates in culture media. From the results, sodium citrate was more effective than ammonium citrate and the optimal ratio, which was the most efficient among those ratio employed here, was the 3.5 : 1.5 of glucose to sodium citrate. In our experiment, _L-threonine production, which was 75.7 g/L for 86 hr by E. coli MT-pPC added with 3.5 : 1.5 ratio of the glucose to sodium citrate in fed-batch culture, and these were higher than 1.2 fold of E. coli MT201 and 3.2 fold of E. coli MT-pPC, respectively, in glucose.