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반응표면분석법을 이용한 Aureobasidium pullulans KSY-0516 균주의 β-1,3/1,6-Glucan의 생산 최적화
김민수(Min-Soo Kim),김중수(JoongSu Kim),유민정(Min Jung Ryu),오성훈(Sung Hoon Oh),김기홍(Ki hong Kim),황권택(Kwontack Hwang) 한국식품영양과학회 2017 한국식품영양과학회지 Vol.46 No.12
β-Glucan은 식품소재로서 항미생물, 면역증진 효과에서 창상 드레싱, 화상으로 인한 산화적 조직손상 보호 효과, 주름개선, 노화 방지, 피부재생 효과 등 미백 효과까지도 알려져 이용이 확대되고 있는 기능성 소재이다. 흑효모로 알려진 Aureobasidium pullulans는 흑색에 다양한 β-glucan을 생산하는데, 돌연변이기법을 이용하여 백색의 β-1,3/1,6-glucan만을 생산하도록 제조되었다. A. pullulans KSY-0516균주의 β-1,3/1,6-glucan 최적 생산조건을 탐색하기 위하여 RSM 방법을 이용하여 생산량을 확인하였다. 총 3개의 factor(X₁, sucrose; X₂, KNO₃; X₃, oxalic acid)와 3개의 level로 진행하였고, 반응변수 Y값(Y1, beta-glucan contents)을 측정하였으며, 각 변수에 대한 β-1,3/1,6-glucan 생산성 증진을 위한 최적값은 critical value(X₁, X₂, X₃)를 적용하였고, 그 결과 β-1,3/1,6-glucan의 최대 생산을 위한 탄소원과 질소원, 그리고 oxalic acid의 농도로써 4.74% sucrose, 0.19% KNO₃, 0.036% oxalic acid 값이 예측되었으며, 이때의 최대 β-1,3/1,6-glucan의 생산량은 1.86217 g/L로 예측되었다. 이상의 연구에서 A. pullulans KSY-0516균주의 β-1,3/1,6-glucan 최적 생산조건에서 탄소원, 질소원 그리고 oxalic acid를 조절하여 최적화된 생산이 가능할 것으로 생각된다. β-Glucans are major bioactive compounds known to have biological activities, including anti-cancer, anti-inflammatory, and immune-modulating properties. Aureobasidium pullulans, known as black yeast, produces a variety of black β-glucans, which can be used to produce white β-1,3/1,6-glucan using a mutation technique. The purpose of this study was to determine the optimum production yield of β-1,3/1,6-glucan using response surface methodology, which is a statistical procedure used for optimization studies. A central composite design was applied to investigate the effects of independent variables, sucrose concentration (X₁), KNO₃ concentration (X₂), and oxalic acid concentration (X₃) on responses such as yield and β-1,3/1,6-glucan production rate. A maximum yield of 1.86217 g/L was obtained at 4.74% sucrose, 0.19% KNO₃, and 0.036% oxalic acid. Based on the above results, the optimal production and efficient production of β-glucans can be achieved.
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면역결핍 모델에서 β-1,3/1,6-glucan과 유산균을 이용한 in vivo 면역 활성 조절 효과
김민수,김중수,류민정,김기홍,황권택,Kim, Min-Soo,Kim, JoongSu,Ryu, Min Jung,Kim, Ki hong,Hwang, Kwontack 한국식품저장유통학회 2017 한국식품저장유통학회지 Vol.24 No.8
본 연구에서는 LP-BM5 murine AIDS virus에 감염된 면역 결핍동물 모델을 이용하여 실험기간 10주 동안 ${\beta}$-1,3/1,6-glucan, 유산균 및 ${\beta}$-1,3/1,6-glucan+유산균의 식이가 면역활성에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과 LP-BM5 murine AIDS virus에 감염으로 면역능이 떨어진 T세포 증식능은 홍삼대조군과 비교하여도 유의적으로 감소된 T 세포증식능을 증가시키는 것으로 나타났고, B 세포 증식능은 감염 대조군에 비하여 유의적으로 증가된 B 세포 증식능을 감소되었다. cytokine 생성능에서는 Th1 type cytokine중에서 IL-2, IL-12, IL-15는 감염대조군에 비하여 분비량을 증가시키는 것을 확인할 수 있었고, IFN-${\gamma}$는 유산균과 ${\beta}$-1,3/1,6-glucan을 각각 처리군이 혼합처리군보다 증식능이 증가하였다. TNF-${\alpha}$는 감염대조군에 비하여 유의적으로 감소하였다. Th2 cytokine 들의 분비량 측정에서 IL-4, IL-6, IL-10 측정 결과 감염대조군에서 유의적으로 억제되어 Th1/Th2 type cytokine 발현을 조절하여 면역항상성을 유지하는 것으로 보였다. 면역글로블린 분비량측정에서 IgE, IgA, IgG 모두 감염대조군에 비하여 유의적으로 떨어지는 것으로 나타났다. 이로서LP-BM5 murine AIDS virus에 감염된 면역 결핍동물 모델에 ${\beta}$-1,3/1,6-glucan+유산균군을 혼합처리로 면역조절의 효능이 있음을 확인할 수 있었다. In this study, ${\beta}$-1,3/1,6-glucan, lactic acid bacteria, and ${\beta}$-1,3/1,6-glucan+lactic acid bacteria were tested for 10 weeks using an immunodeficient animal model infected with LP-BM5 murine AIDS virus On the immune activity. Cytokines production, plasma immunoglobulin concentration, T cell and B cell proliferation were measured. As a result, the T cell proliferative capacity which was weakened by immunization with LP-BM5 murine AIDS virus increased significantly T cell proliferative capacity compared with the red ginseng control group. B cell proliferative capacity was significantly higher than the infected control group. Increased B cell proliferation was reduced. In the cytokine production, IL-2, IL-12 and IL-15 in the Th1-type cytokine increased the secretion of IL-2, IL-12 and IL-15 compared to the infected control. The proliferative capacity of the treated group was higher than that of the mixed treatment group. TNF-${\alpha}$ was significantly decreased compared with the infected control group. The IL-4, IL-6 and IL-10 levels were significantly inhibited in the infected control group and the Th1/Th2 type cytokine expression was regulated by immunohistochemistry. IgE, IgA, and IgG levels were significantly lower in the immunoglobulin secretion assay than in the control. As a result, the immunomodulatory effect of ${\beta}$-1,3/1,6-glucan+lactic acid bacteria was confirmed by mixing with LP-BM5 murine AIDS virus-infected immunodeficient animal model.
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