KR0156986B1 - Preparation process of polysaccharide by cultivating ganoderma lucidum - Google Patents

Preparation process of polysaccharide by cultivating ganoderma lucidum

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Abstract

본 발명은 영지버섯을 최적의 조건하에 액체배양하여 β-1,3-글루칸을 생산하는 방법에 관한 것이고, 이 방법은 영지버섯의 균사체를 C/N비가 7 - 9.5 : 1의 범위에 있고, pH 4.0 - 6.0, 온도 20 - 40℃, 교반속도 80 - 140 rpm인 조건하에 액체배양하여 β-1,3-글루칸을 배지중에 축적시키고, 배양액으로부터 상기 β-1,3-글루칸을 수확하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for producing β-1,3-glucan by liquid culture of Ganoderma lucidum under optimum conditions, which method has a C / N ratio of 7-9.5: 1 in the mycelium of Ganoderma lucidum, culture the liquid under conditions of pH 4.0-6.0, temperature 20-40 ° C., agitation speed 80-140 rpm to accumulate β-1,3-glucan in the medium, and harvest the β-1,3-glucan from the culture medium. Characterized by including.

영지버섯으로부터 생산된 β-1,3-글루칸은 우수한 항암 활성을 가질 뿐만 아니라 우수한 겔화능을 갖고 있어, 식품 또는 의약품 등에 첨가하여 항암활성을 갖는 겔화 식품 또는 의약품을 제조하는데 유용하게 사용될 수 있다.Β-1,3-glucan produced from Ganoderma lucidum not only has excellent anticancer activity, but also has excellent gelling ability, and thus can be usefully used for preparing gelated foods or pharmaceuticals having anticancer activity in addition to food or pharmaceuticals.

Description

영지 버섯의 액체 배양에 의한 다당류의 생산 방법Production method of polysaccharides by liquid culture of Ganoderma lucidum

제1도는 영지버섯 균사체의 액체배양에 있어서, 교반속도가 미치는 영향을 보여주는 막대 그래프.1 is a bar graph showing the effect of the stirring speed in the liquid culture of Ganoderma lucidum mycelium.

제2도는 영지버섯 균사체의 액체배양에 있어서, pH가 미치는 영향을 보여주는 막대 그래프.2 is a bar graph showing the effect of pH on the liquid culture of Ganoderma lucidum mycelium.

제3도는 영지버섯 균사체의 액체배양에 있어서, 온도가 미치는 영향을 보여주는 막대 그래프.3 is a bar graph showing the effect of temperature on the liquid culture of Ganoderma lucidum mycelium.

제4도는 영지버섯 균사체의 액체배양에 있어서, 질소원에 따른 균체 생산 및 생체 고분자 생산량을 보여주는 막대 그래프,4 is a bar graph showing the cell production and biopolymer production according to the nitrogen source in the liquid culture of Ganoderma lucidum mycelium,

제5도는 영지버섯 균사체의 액체배양에 있어서, 무기염의 종류에 따른 균체 생산 및 생체고분자 생산량을 보여주는 막대 그래프.5 is a bar graph showing cell production and biopolymer production according to the type of inorganic salt in liquid culture of Ganoderma lucidum mycelium.

제6도는 영지버섯 균사체의 액체배양에 있어서, 무기염인 KH2PO4의 농도에 따른 균체 생산 및 생체고분자 생산량을 보여주는 그래프.FIG. 6 is a graph showing cell production and biopolymer production according to the concentration of KH 2 PO 4 , which is an inorganic salt, in liquid culture of Ganoderma lucidum mycelium.

제7도는 영지버섯 균사체의 액체배양 후 균사체 및 배양배지로부터 얻은 다당류의 겔 투과 크로마토그래피 분석을 보여주는 그래프.7 is a graph showing gel permeation chromatography analysis of polysaccharides obtained from mycelium and culture medium after liquid culture of Ganoderma lucidum mycelium.

제8도는 영지버섯 균사체의 액체배양 후 배양배지로부터 얻은 다당류의 겔 투과 크로마토그래피 분석을 보여주는 그래프.8 is a graph showing gel permeation chromatography analysis of polysaccharides obtained from culture medium after liquid culture of Ganoderma lucidum mycelium.

제9도는 영지버섯 균사체의 액체배양 후 균사체(위) 및 배양배지(아래)로부터 얻은 다당류의 항균활성을 보여주는 사진.Figure 9 is a photograph showing the antimicrobial activity of the polysaccharide obtained from the mycelium (top) and culture medium (bottom) after the liquid culture of Ganoderma lucidum mycelium.

제10도는 영지버섯 균사체의 액체배양 후 배양배지로부터 얻은 다당류의 항보체활성을 보여주는 그래프.10 is a graph showing the anti-complement activity of polysaccharides obtained from culture medium after liquid culture of Ganoderma lucidum mycelium.

제11도는 영지버섯 균사체의 액체배양 후 균사체로부터 얻은 다당류의 항보체활성을 보여주는 그래프.11 is a graph showing the anti-complement activity of polysaccharides obtained from the mycelia after liquid culture of Ganoderma lucidum mycelium.

제12도는 영지버섯 액체배양 후 배양배지로부터 얻은 다당류의 분자량을 결정하기 위한 겔 여과 크로마토그래피 결과이다.12 is a gel filtration chromatography result for determining the molecular weight of the polysaccharide obtained from the culture medium after the liquid culture of Ganoderma lucidum.

제13도는 영지버섯 액체배양 후 배양배지로부터 얻은 다당류의 겔 형성능을 보여 주는 사진이다.Figure 13 is a photograph showing the gel-forming ability of the polysaccharide obtained from the culture medium after liquid culture of Ganoderma lucidum.

본 발명은 영지 버섯으로부터 항암성분인 다당류를 생산하는 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는 영지 버섯의 균사체를 액체 배양하여 세포외 다당류를 배지중에 축적시키고, 배양 배지로부터 이 다당류를 수확하는 단계를 포함하는, 영지 버섯으로부터 다당류를 생산하는 방법 및 이 다당류의 새로운 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an anticancer polysaccharide from Ganoderma lucidum mushroom, and more particularly, liquid mycelium of Ganoderma lucidum mushrooms to accumulate extracellular polysaccharides in the medium, and harvesting the polysaccharides from the culture medium. The present invention relates to a method for producing polysaccharides from Ganoderma lucidum mushroom and new uses of the polysaccharides.

영지 버섯(Ganoderma lucidum)은 고혈압, 이뇨, 보간, 강장, 강심, 위궤양, 해열, 빈혈, 결핵, 기관지염, 풍사 등에 약효가 있다고 알려져 있다. 또한 영지는 위암, 폐암, 식도암 등 암에도 효과를 나타내며, β-(1-6)-글루코실의 분지를 갖는 β-(1,3)-D-글루칸(이하 다당류라 한다)이 항암활성을 나타내는 것이 밝혀져 있다. 이 다당류는 평균분자량이 50-200만 달톤이고, 비선광도 [α]D는 +80 - 20°이다.Ganoderma lucidum is known to be effective in hypertension, diuresis, interpolation, tonic, cardiac, gastric ulcer, fever, anemia, tuberculosis, bronchitis, and sarcasm. Ganoderma lucidum also has effects on cancers such as gastric cancer, lung cancer, and esophageal cancer, and β- (1,3) -D-glucan (hereinafter referred to as polysaccharide) having a branch of β- (1-6) -glucosyl has anticancer activity. It is revealed. This polysaccharide has an average molecular weight of 50-20 million Daltons and a specific optical intensity [α] D of + 80-20 °.

영지 버섯의 다당류는 일본에서 건강 식품으로 사용되고 있으며(JHFA 식품 편람, 24면과 102면, 일본 건강 식품 협회, 1990), 경구투여시 급성 독성은 흰쥐에서는 1g/kg, 쥐에는 3.3g/kg, 몰모트에는 1.78g/kg이다(버섯 재배 교육 교재, 458면, 농협 전문대, 1987).Ganoderma lucidum polysaccharides are used as health foods in Japan (JHFA Food Handbook, pages 24 and 102, Japan Health Food Association, 1990) .Acute toxicity at oral administration is 1 g / kg in rats and 3.3 g / kg in rats. It is 1.78g / kg in Mole Mot (Mushroom Cultivation Education, p. 458, Nonghyup College, 1987).

영지 버섯으로부터 이와 같은 항암 활성 다당류를 얻는 방법으로는 고체 배양에 의해 생산된 영지버섯 자실체로부터 유기용매를 이용하여 추출하는 방법(현진원 등, 한국고등균류의 성분연구, 한국균학회지, 18(2), p. 58-68(1990))과 액체 배양에 의해 배양된 균사체나 배양여액으로부터 유용물질을 추출, 분리하여 얻는 방법의 두가지 방법(상동)이 알려져 있다.As a method of obtaining such anti-cancer active polysaccharides from Ganoderma lucidum mushroom, a method of extracting it from the Ganoderma lucidum produced by solid culture using an organic solvent (Hyunjin, et al. , p. 58-68 (1990)) and two methods (homology) of extracting and separating useful substances from mycelia or culture filtrates cultured by liquid culture are known.

전자의 고체 배양의 경우는 균일한 품질의 버섯자실체를 공급받기가 어려우며, 자실체로부터 유용물질을 추출 및 분리하는 공정이 어렵고 많은 노동력이 요구되는 문제점이 있다. 반면, 액체 배양에 의한 경우에는 항상 일정한 조건하에서 배양이 가능하며 균일한 균사체 및 배양액을 얻을 수 있고 원하는 유용물질의 획득이 간단하다고 하는 장점이 있다.In the case of the former solid culture, it is difficult to supply a mushroom fruit body of uniform quality, a process of extracting and separating useful materials from the fruit body is difficult and requires a lot of labor. On the other hand, in the case of liquid culture, it is possible to always culture under constant conditions, to obtain a uniform mycelium and a culture solution, and there is an advantage that the acquisition of desired useful substances is simple.

그러나 지금까지 영지를 액체배양하여 얻은 배양여액에 미량의 다당류가 존재한다고 하는 연구는 보고된바 있지만(Sone et al., Agric. Biol. Chem., 49, 2642, 1985), 이들의 연구가 영지로부터 다당류를 생산하는 것이 목적이 아니고 균사체 배양을 위한 생육조건이나 균사체 추출물에 대한 성분 검토 등에 국한되었기 때문에, 이들 연구에서 얻어진 다당류의 양은 0.39 - 0.85g/ℓ로 매우 낮아 다만 영지로부터 세포외 다당류 생산의 가능성을 보여주는 것에 불과하였다. 더우기, 균사를 액체배양한 경우 다당류의 회수율이 자실체로부터 추출하여 얻은 경우보다 낮아 널리 활용되지 못하고 있는 실정이다.However, there have been reports of trace polysaccharides present in culture filtrates obtained by liquid culture of ganoderma lucidum (Sone et al., Agric. Biol. Chem., 49, 2642, 1985). Since polysaccharides were not intended to produce polysaccharides, but were limited to the growth conditions for mycelial growth or to the components of mycelium extracts, the amount of polysaccharides obtained in these studies was very low, 0.39-0.85 g / l, but the production of extracellular polysaccharides from Ganoderma lucidum. It was only to show the possibility of. In addition, in the case of liquid culture of the hyphae, the recovery rate of the polysaccharides is lower than that obtained by extracting from the fruiting body.

이러한 상황하에서, 본 발명자들은 상술한 액체 배양의 장점을 살리는 한편, 문제점을 해결하기 위하여 증가된 수율로 세포외 다당류를 축적시킬 수 있는 최적의 발효조건을 찾아내고자 광범위하게 연구하였고, 그 결과로서 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Under these circumstances, the present inventors studied extensively to find the optimal fermentation conditions capable of accumulating extracellular polysaccharides at an increased yield in order to solve the problem while taking advantage of the liquid culture described above. The invention has been completed.

따라서, 본 발명의 목적은 영지버섯의 균사체를 액체배양하여 세포외 다당류를 축적시키고, 배양배지로부터 상기 다당류를 수확하므로써 영지버섯의 다당류를 생산하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing polysaccharides of Ganoderma lucidum by accumulating extracellular polysaccharides by liquid culture of mycelium of Ganoderma lucidum and harvesting the polysaccharides from the culture medium.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 영지버섯의 균사체를 C/N비가 7 - 9.5 : 1의 범위에 있고, pH 4.0 - 6.0, 온도 20 - 40℃, 교반속도 80 - 140 rpm인 조건하에 액체배양하여 β-1,3-글루칸을 배지중에 축적시키고, 배양액으로부터 상기 β-1,3-글루칸을 수확함을 특징으로 하는 영지버섯 균사체의 액체배양에 의한 β-1,3-글루칸의 생산방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is liquid mycelium cultured under the conditions of C / N ratio of 7 to 9.5: 1, pH 4.0-6.0, temperature 20-40 ℃, stirring speed 80-140 rpm The method for producing β-1,3-glucan by liquid culture of Ganoderma lucidum mycelium characterized by accumulating β-1,3-glucan in the medium and harvesting the β-1,3-glucan from the culture medium. to provide.

본 발명은 또한 상기 액체배양을 위한 배지로서 글루코스 3 - 10%(w/v), 효모추출액 0.1 - 1.0%(w/v), (NH4)2HPO40.05 - 0.3%(w/v) 및 KH2OP40.01 - 0.2%(w/v)를 함유하는 배지를 사용함을 특징으로 하는 생산방법을 제공한다.The present invention also provides glucose 3-10% (w / v), yeast extract 0.1-1.0% (w / v), (NH 4 ) 2 HPO 4 0.05-0.3% (w / v) as a medium for the liquid culture. And a medium containing KH 2 OP 4 0.01-0.2% (w / v).

나아가 본 발명자들은 상기한 방법에 의해 얻어진 영지버섯의 다당류의 활성을 광범위하게 검토한 결과, 이미 밝혀진 항암활성 뿐만 아니라 우수한 겔화능을 나타내는 것도 발견하였다. 따라서, 본 발명은 영지버섯의 다당류를 겔화제로서 사용하는 새로운 용도도 제공한다.Furthermore, the present inventors extensively examined the activity of the polysaccharides of Ganoderma lucidum mushroom obtained by the above-mentioned method, and found that it showed not only the anticancer activity already revealed but also the outstanding gelation ability. Accordingly, the present invention also provides a novel use of using the polysaccharide of Ganoderma lucidum as a gelling agent.

본 발명의 다른 목적 및 적용은 하기 발명의 상세한 설명란으로부터 당업자에게 명백하게 드러날 것이다.Other objects and applications of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에서 사용한 영지 버섯 균주는 농촌진흥원에서 분양 받은 영지 1호 주이며, 이는 농촌진흥원에서 언제나 분양 받을 수 있다.Ganoderma lucidum strain used in the present invention is ganoderma lucidum No. 1 state that was sold by the Rural Development Administration, which can always be sold by the Rural Development Administration.

본 발명의 발효 조건은 C/N비가 7 - 9.5 : 1의 범위에 있고, pH 4.0 - 6.0, 온도 20 - 40 ℃, 교반속도 80 - 140 rpm이다. 이상의 조건으로 약 7일 정도 배양하면 펠렛의 크기를 2 - 3.5mm로 유지시킬 수 있다. 펠렛이 이보다 커지면 균체로 산소 전달이나 영양 성분의 흡수가 곤란하여 균체량이나 다당류의 생성량이 감소되는 경향을 나타내었다.Fermentation conditions of the present invention has a C / N ratio in the range of 7-9.5: 1, pH 4.0-6.0, temperature 20-40 ℃, stirring speed 80-140 rpm. After culturing for about 7 days under the above conditions, the size of the pellet can be maintained at 2-3.5 mm. If the pellets were larger than this, it was difficult to transfer oxygen or absorb nutrients into the cells, resulting in a decrease in the amount of cells and the production of polysaccharides.

탄소원으로는 포도당 외에 수용성 전분, 만노스, 락토스, 말토스를, 그리고 질소원으로 말트 엑기스, 황산암모늄, 염화 암모늄을, 무기염으로는 인산수소 2칼륨, 황산 마그네슘을 사용할 수 있지만, 물론 이들 예에만 한정되는 것은 아니다.In addition to glucose, water-soluble starch, mannose, lactose, maltose can be used as the carbon source, and mal extract, ammonium sulfate, ammonium chloride as the nitrogen source, dipotassium hydrogen phosphate and magnesium sulfate as the inorganic salt can be used. It doesn't happen.

액체 배양은 플라스크 배양, 회분식, 유가식, 연속 배양의 모든 방법으로 행할 수 있다.Liquid culture can be performed by all methods of flask culture, batch type, fed-batch, continuous culture.

본 발명에서의 균체량 및 다당류 생성양을 측정하는 방법을 소개한다.A method for measuring the cell mass and the amount of polysaccharide produced in the present invention is introduced.

(1) 균체량 : 배양액을 2000g에서 30분간 원심 분리하여 침전물을 얻고, 증류수로 3회 세척하였다. 60℃에서 24시간 건조한 뒤 무게를 측정하였다.(1) Cell weight: The culture solution was centrifuged at 2000 g for 30 minutes to obtain a precipitate, and washed three times with distilled water. After drying for 24 hours at 60 ℃ weight was measured.

(2) 다당류 : 다당류는 균체로부터 추출하여 얻어지는 다당류(MSW)와 배양여액으로부터 얻은 다당류(BSW)를 포함한다.(2) Polysaccharides: Polysaccharides include polysaccharides (MSW) obtained from cells and polysaccharides (BSW) from culture filtrates.

균체의 다당류(MSW:균사체로부터 얻은 수용성 생체 고분자)는 건조량의 측정이 끝난 균체를 증류수에 5% 되도록 현탁시키고, 100℃ 수조에서 24시간 동안 환류추출하였다. 2500g에서 30분간 원심 분리하여 침전물을 얻고, 상등액을 농축한 뒤, 투석막(시그마사 제품, 250-7U Dialysis sack)으로 5일간 투석하고, 0.05토르에서 24시간 동결 건조하였다.Cellulose polysaccharides (MSW: water-soluble biopolymers obtained from mycelium) were suspended in distilled water with 5% of the dried cells, and refluxed for 24 hours in a 100 ° C water bath. The precipitate was obtained by centrifugation at 2500 g for 30 minutes, the supernatant was concentrated, dialyzed for 5 days with a dialysis membrane (250-7U Dialysis sack manufactured by Sigma), and freeze-dried at 0.05 Torr for 24 hours.

배양여액내의 다당류(BSW:배양액으로부터 얻은 수용성 생체 고분자)는 분자량 10만 한외 여과기(사토리우스사 제품, 모델명은 Sartocon mini SM 17521)를 사용하여 20시간 한외 여과하여 얻은 후, 2배 부피의 아세톤을 가하여 침전물을 얻었다. 이를 증류수에 24시간 교반하면서 용해하고, 5일간 투석하고, 0.05로트에서 24시간 동결 건조하였다. 증류수에 현탁하고 2500g에서 30분간 원심 분리하여 얻은 상등액을 농축한 뒤, 동결 건조하였다.The polysaccharide (BSW: water-soluble biopolymer obtained from the culture medium) in the culture filtrate was obtained by ultrafiltration for 20 hours using a molecular weight 100,000 ultrafilter (product of Sartorius, model name Sartocon mini SM 17521), and then doubled acetone. Was added to obtain a precipitate. It was dissolved in distilled water with stirring for 24 hours, dialyzed for 5 days, and lyophilized at 0.05 lot for 24 hours. The supernatant obtained by suspending in distilled water and centrifuged at 2500g for 30 minutes was concentrated and freeze-dried.

다당류의 항암 효과는 스크디에로등의 방법(Scudieero et al., Cancer Res., 48, 4827, 1988)에 따라 측정하였다. ATCC로부터 분양 받은 흰쥐 백혈병 세포주 L1210을 송아지 혈청 10%를 첨가한 RPMI 1640배지에 부유시키고, 96웰 플레이트에 접종한다. 다당류를 인산완충액에 용해시키고, 20ul씩 각 웰에 가한다. 접종량은 실험후 540nm에서의 흡광도가 0.6-0.7 정도가 되도록 희석한다. 5% 탄산개스가 공급되는 항온배양기에서 37℃, 4일간 배양하고, MTT(3 - [4, 5 - dimethylthiazol-2-yl]-2, 5-diphenyl tetrazollum bromide : Slgma사 제품) 0.1mg을 각 웰에 첨가하고 4시간 더 배양한다. 이어, 플레이트를 100g에서 5분간 원심 분리하여 배지를 제거하고, 디메틸설폭사이드를 150㎕가하여 형성된 포르마잔(formazan)을 녹인 후, 540nm에서의 흡광도를 측정한다.The anticancer effect of polysaccharides was measured according to the method of Scdieero et al. (Scudieero et al., Cancer Res., 48, 4827, 1988). Rat leukemia cell line L1210 received from ATCC was suspended in RPMI 1640 medium with 10% calf serum and inoculated in a 96 well plate. Dissolve the polysaccharides in phosphate buffer and add 20 ul to each well. The inoculation amount is diluted so that the absorbance at 540 nm is about 0.6-0.7 after the experiment. Incubate at 37 ° C. for 4 days in an incubator supplied with 5% carbonic acid gas, and 0.1 mg of MTT (3- [4,5-dimethylthiazol-2-yl] -2,5-diphenyl tetrazollum bromide manufactured by Slgma) Add to the wells and incubate for another 4 hours. Subsequently, the plate is centrifuged at 100 g for 5 minutes to remove the medium, and 150 μl of dimethyl sulfoxide is dissolved to dissolve formazan, and the absorbance at 540 nm is measured.

본 발명자들은 본 발명에 의해 얻어지는 다당류에 대하여 그의 항암활성을 측정하였을 뿐만 아니라 각종의 다른 기능을 조사한 결과, 처음으로 영지버섯의 다당류인 β-글루칸이 겔화능을 갖고 있는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명은 β-글루칸의 겔화제로서의 새로운 용도도 제공한다.The present inventors not only measured the anticancer activity of the polysaccharides obtained by the present invention but also investigated various other functions, and for the first time, found that β-glucan, the polysaccharide of Ganoderma lucidum mushroom, had gelation ability. Thus, the present invention also provides novel uses of β-glucans as gelling agents.

본 발명의 상세한 내용을 실시예를 통해 설명하지만, 본 발명의 개념이 실시예에만 국한되는 것은 아니다.The present invention will be described in detail by way of examples, but the inventive concept is not limited to the embodiments.

먼저 본 발명에서 사용된 균주 및 최적의 배지조성을 찾기 위해 수행한 각종 실험 방법을 설명한다.First, various experimental methods performed in order to find the strain and the optimum medium composition used in the present invention.

(1) 균주 본 발명에서 사용한 균주는 Ganoderma lucidum (영지 1호)이며, 수원 농촌진흥원으로부터 분양 받았다. 하기표 1의 P. D. A. (potato dextrose agar) 배지에서 30℃로 7일간 배양한 후 4℃에서 보존하였으며, 8주마다 계대배양하면서 실험에 사용하였다.(1) Strains The strain used in the present invention was Ganoderma lucidum (Zone 1), and was sold from Suwon Rural Development Administration. After incubating at 30 ° C. for 7 days in P. D. A. (potato dextrose agar) medium of Table 1, it was preserved at 4 ° C. and used for experiments with subculture every 8 weeks.

(2) 배지 조성 및 조제(2) Medium composition and preparation

본 실험에서 사용한 종균용 배지 및 생물 고분자 생산용 배지는 Ganoderma applanatum의 진탕 배양용 배지(표 2)이다. 121℃에서 15분간 가압살균 후 사용 하였으며, pH는 0.1N HCl 또는 0.1N NaOH로 조절하였다.The spawn medium and the biopolymer production medium used in this experiment are the shaking culture medium (Table 2) of Ganoderma applanatum. After 15 minutes autoclaving at 121 ℃ was used, pH was adjusted to 0.1N HCl or 0.1N NaOH.

(3) 배양 방법 접종균의 전배양은 상기 P. D. A. 평판배지에서 생육한 균사체를 직경 5mm의 스테인레스 강 파이프를 이용하여 균사체 디스크를 만든 다음, 이 디스크 4-5개를 표 2의 본 배양 배지 20㎖를 넣은 100㎖ 삼각 플라스크에 접종하였다. 30℃에서 7일간 배양한 다음, 다시 위의 배지 50㎖를 함유한 250㎖의 삼각 플라스크에 5%(v/v)의 전 배양액을 접종하고 30℃에서 100rpm으로 4일간 회전 진탕 배양하였다.(3) Cultivation method For preculture of inoculated bacteria, the mycelium grown on the PDA plate medium was made using a 5 mm diameter stainless steel pipe to make a mycelium disk. Was inoculated into a 100 ml Erlenmeyer flask. After incubation at 30 ° C. for 7 days, 5% (v / v) of the whole culture solution was inoculated into a 250 ml Erlenmeyer flask containing 50 ml of the above medium, followed by rotation shaking culture at 100 ° C. at 30 ° C. for 4 days.

[실시예 1]Example 1

교반속도의 영향Influence of the stirring speed

상기에서 설명한 조건하에 배양을 실시하되, 교반속도를 0∼250rpm으로 변화시키면서 30℃에서 7일간 배양하고, 교반속도에 따른 균체의 생육과 생체 고분자의 생산을 조사하였다.The culture was carried out under the conditions described above, but was incubated at 30 ° C. for 7 days while changing the stirring speed to 0 to 250 rpm, and the growth of the cells and the production of the biopolymers were investigated according to the stirring speed.

결과를 제1도에 나타내었다.The results are shown in FIG.

제1도에서 보는 바와 같이 교반속도가 100rpm일 때 균체 및 생물 고분자의 생산성이 가장 좋았으며, 그 이상에서는 다소 감소하였다. 이는 100rpm 이상의 교반속도하에서는 전단력의 증가로 인하여 정상적인 균체생육이 어렵기 때문이라 생각되었고, 반면 100rpm이하의 낮은 교반속도하에서는 균사체의 크기가 증가함에 따라 균체내로의 산소 전달 및 배지 영양 성분의 흡수나 이용이 곤란하여 균사체의 생육이 저하되기 때문이라 생각되었다.As shown in FIG. 1, the productivity of the microbial cells and the biopolymer was the best when the stirring speed was 100 rpm, and was slightly decreased. This was thought to be because normal cell growth was difficult due to the increase of shear force at agitation speed of 100rpm or higher, whereas oxygen transfer into the cell and absorption or utilization of medium nutrients were increased as the size of mycelium increased under agitation speed below 100rpm. This was considered to be because of the difficulty and the growth of mycelia.

[실시예 2]Example 2

pH 및 온도의 영향Effect of pH and Temperature

pH의 영향은 표2의 배지를 pH 범위가 4∼8이 되도록 조절하여 30℃에서 7일간 회전 진탕 배양하여 조사하였고, 온도의 영향은 20∼40℃의 온도 범위에서 pH 5로 하여 7일간 회전 진탕 배양한 후 각각의 균사체생육과 생물 고분자의 건조 중량을 측정하여 조사하였다. 그 외의 다른 배양 조건은 전술한 바와 동일하였다.The influence of pH was investigated by rotating shaking culture at 30 ° C. for 7 days by adjusting the medium of Table 2 to have a pH range of 4 to 8, and the influence of temperature was rotated for 7 days at pH 5 at a temperature range of 20 to 40 ° C. After shaking culture, the mycelial growth and dry weight of biopolymer were measured and investigated. Other culture conditions were the same as described above.

결과는 각각 제2도 및 제3도에 나타내었다.The results are shown in FIGS. 2 and 3, respectively.

제2도에서 보는 바와 같이 pH 5에서 균체 및 생물 고분자의 생산이 가장 양호하였고, pH 4∼7에서는 생육이 비교적 양호하였으나 pH 8에서는 균체생육 및 생물 고분자의 생산량이 급격히 감소하였다.As shown in FIG. 2, the production of cell and biopolymers was the best at pH 5, and the growth was relatively good at pH 4-7, but the production of cell growth and biopolymers was rapidly decreased at pH 8.

한편 제3도에서 보는 바와 같이, 25℃∼30℃의 온도 범위에서 균체생육 및 생물 고분자 생산성이 양호하였으며, 균체의 생육은 25℃에서 가장 좋았고, 생물 고분자의 생산은 30℃에서 다소 높았다. 그러나 30℃이상에서는 균체의 생육 및 생물 고분자의 생산량이 급격히 감소하는 결과를 보였다. 따라서 균체의 생육은 25℃에서 가장 좋았으나, 생물 고분자의 생산성을 감안할 때 배양 온도는 25∼30℃의 범위가 바람직하다.On the other hand, as shown in Figure 3, the cell growth and biopolymer productivity was good in the temperature range of 25 ℃ ~ 30 ℃, the growth of the cells was the best at 25 ℃, the production of biological polymer was somewhat high at 30 ℃. However, above 30 ℃, the growth of the cells and the production of biopolymers showed a sharp decrease. Therefore, the growth of the cells was the best at 25 ℃, considering the productivity of the biological polymer, the culture temperature is preferably in the range of 25 ~ 30 ℃.

[실시예 3]Example 3

탄소원의 영향Impact of Carbon Sources

탄소원의 영향은 표 2의 기본배지조성중에서 탄소 원인 글루코스 대신 프럭토스, 크실란, 만노스, 수크로스, 가용성 전분 등 각종 탄소원을 5%(w/v)농도로 첨가하여 30℃에서 7일간 진탕 배양을 행하여 균사체 및 생물 고분자의 건조 중량을 측정하여 조사하였다. 그 결과, 균체의 생육은 가용성 전분에서 가장 좋았고, 만노스, 락토스 및 말토스에서도 비교적 좋았다.Influence of carbon source was incubated at 30 ° C for 7 days by adding various carbon sources such as fructose, xylan, mannose, sucrose, soluble starch at 5% (w / v) concentration in place of glucose, which is the carbon source, in the basic medium of Table 2 The dry weight of the mycelium and the biological polymer was measured and investigated. As a result, cell growth was best in soluble starch and relatively good in mannose, lactose and maltose.

한편, 생물 고분자의 생산성은 단당류인 글루코스에서 가장 우수하였고, 프럭토스, 크실로스, 말토스 및 가용성 전분에서도 비교적 양호하였다.On the other hand, the productivity of the biopolymer was the best in the monosaccharide glucose, relatively good also in fructose, xylose, maltose and soluble starch.

따라서 세포의 생물 고분자 생산에는 글루코스가 최적탄소원이며, 클루코스 농도를 변화시키며 실험한 결과, 균체의 생육은 3%(w/v)까지는 급격히 증가하다가 그 이상의 농도에서는 완만하게 증가하였으나, 생물 고분자의 생산은 5%(w/v)에서 최대값을 나타내었고 그 이상의 농도에서는 오히려 약간 감소하였다. 이는 고농도의 글루코스 첨가로 다당으로의 전환 효율이 크게 감소되었기 때문인 것으로 예측된다.Therefore, glucose is the optimal carbon source for the production of biopolymers in cells. As a result of experiments by changing the concentration of glucose, the growth of cells increased rapidly up to 3% (w / v), but slowly increased at higher concentrations. Production peaked at 5% (w / v) and slightly decreased at higher concentrations. This is expected to be due to the significant decrease in conversion efficiency to polysaccharides with the addition of high concentrations of glucose.

따라서 글루코스의 농도는 생물 고분자의 최대 생산을 나타낸 5%(w/v)로 결정하였고, 아울러 고농도의 글루코스로 인한 세포외 생물 고분자 생산의 저해(catabolite repression)가 예측되어, 유가식 배양(fed batch culture)이 효과적일 것이라는 예측을 할 수 있다.Therefore, the concentration of glucose was determined to be 5% (w / v) representing the maximum production of biological polymers, and also predicted the catabolite repression due to the high concentration of glucose (fed batch), fed batch We can predict that culture will be effective.

[실시예 4]Example 4

질소원의 영향Effect of Nitrogen Sources

질소원의 영향은 표2의 기본배지조성중 상기 실시예 3에서 얻어진 최적 탄소원 농도하에서 기본 배지의 질소원 대신 제4도에 나타낸 각종의 질소원을 0.5%(w/v)농도로 첨가하여 탄소원의 영향과 동일하게 조사하였다. 2종 이상의 질소원을 사용하는 경우에는 총 질소원농도가 0.5%(w/v)로 되게 조정하였다.The effect of the nitrogen source is the same as that of the carbon source by adding various nitrogen sources shown in FIG. 4 at a concentration of 0.5% (w / v) instead of the nitrogen source of the base medium under the optimum carbon source concentration obtained in Example 3 of the basic medium composition shown in Table 2. It was investigated. When two or more nitrogen sources were used, the total nitrogen source concentration was adjusted to 0.5% (w / v).

결과를 제4도에 나타내었다.The results are shown in FIG.

제4도의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 균체 및 생물 고분자의 생산성은 대조군과 같이 유기질소원인 효모추출액과 말토즙의 혼합 첨가시에도 좋았으나, 효모추출액과 무기질소원인 (NH)HPO를 혼합하여 첨가했을 경우에 생산성이 다소 증가되었다. 최대의 생물 고분자의 생산성을 보인 것은 효모추출액 0.4%(w/v)와 (NH)HPO0.1%(w/v) 농도를 첨가하였을 경우이었다.As can be seen from the results of FIG. 4, the productivity of the microbial cells and the biopolymer was good even when the yeast extract and the malto juice were mixed with the organic nitrogen source as in the control group, but the yeast extract and the inorganic nitrogen source (NH) HPO were mixed. When added, the productivity slightly increased. The highest biopolymer productivity was obtained when yeast extract 0.4% (w / v) and (NH) HPO 0.1% (w / v) were added.

한편, 이들 질소원의 농도를 변화시켜 가며 동일하게 실험한 결과, 효모추출액농도 0.5%(w/v)에서 생물 고분자의 생산량은 가장 좋았으며, 균체생육은 1.5%(w/v)에서 가장 좋았다. 또 무기질소원인 (NH)HPO를 0.1%(w/v)첨가하였을 경우, 균체의 생육에는 큰 영향이 없었으나 생물 고분자의 생산에는 다소의 상승 효과가 있었다.On the other hand, the same experiments with varying concentrations of these nitrogen sources showed that the yield of biopolymer was the best at the yeast extract concentration of 0.5% (w / v), and the cell growth was the best at 1.5% (w / v). In addition, when 0.1% (w / v) of inorganic nitrogen (NH) HPO was added, there was no significant effect on the growth of the cells, but there was some synergistic effect on the production of the biopolymer.

[실시예 5]Example 5

무기염의 영향Influence of Inorganic Salts

실시예 1-4에서 얻어진 최적의 배양 조건 및 최적의 질소원과 탄소원의 조건하에, 제5도에 나타낸 종류의 무기염을 0.15%(w/v)의 농도로 이용하여 각종 무기염의 균체 생육과 생체 고분자 생산에 미치는 영향을 조사하였다. 2종 이상의 무기염을 사용하는 경우에는, 총 무기염의 농도를 0.15%(w/v)로 조정하였다.Cell growth and living organisms of various inorganic salts using an inorganic salt of the kind shown in FIG. The effect on polymer production was investigated. In the case of using two or more kinds of inorganic salts, the concentration of the total inorganic salts was adjusted to 0.15% (w / v).

결과를 제5도에 나타내었다.The results are shown in FIG.

제5도에서 알 수 있는 바와 같이 균체생육에는 대조군인 KHPO, KHPO및 MgSO7HO를 각각 0.05%(w/v)농도로 혼합하여 0.15%(w/v)농도를 첨가하였을 경우가 가장 좋았으나, 생물 고분자의 생산은 KHPO를 0.15%(w/v)농도로 단독 첨가하였을 경우에도 혼합첨가시와 거의 같은 생산량을 보였다.As can be seen in FIG. 5, cell growth was best when the control group KHPO, KHPO and MgSO7HO were mixed at 0.05% (w / v) concentration and 0.15% (w / v) concentration was added. The production of the polymer showed almost the same yield as the mixed addition even when KHPO was added alone at a concentration of 0.15% (w / v).

따라서 무기염류는 KHPO가 가장 적절하며, 이의 농도에 따른 영향을 검토한 결과는 제6도와 같다. 제6도에서 보는 바와 같이, 무기염류를 첨가하지 않았을 경우에도 생물 고분자의 생산량은 7.6g/1 정도이었으며, 0.05%(w/v)농도에서 최고 생산성을 나타내고, 그 이상의 KHPO첨가시 생물 고분자의 생산량은 더이상 증가하지 않았다.Therefore, KHPO is most appropriate for inorganic salts, and the result of examining the effect of its concentration is shown in FIG. As shown in FIG. 6, even when inorganic salts were not added, the production of biopolymers was about 7.6 g / 1, showing the highest productivity at 0.05% (w / v) concentration. Production no longer increased.

따라서 KHPO의 농도는 0.05%(w/v)이며, 이 때의 생물 고분자 생산량은 15.4g/1로 최대의 값을 나타내었다.Therefore, the concentration of KHPO was 0.05% (w / v), and the biopolymer production at this time showed the maximum value of 15.4 g / 1.

이상으로부터 얻은 최적 배지 조성의 결과를 보면 글루코스 5%(w/v), 효모추출액 0.15%(w/v), 2가 인산암모늄 0.1%(w/v) 및 일가 인산칼륨염 0.05%(w/v)이다.From the results of the optimum medium composition obtained from the above, glucose 5% (w / v), yeast extract 0.15% (w / v), divalent ammonium phosphate 0.1% (w / v) and monovalent potassium phosphate salt 0.05% (w / v).

[실시예 6]Example 6

생체 고분자의 생산 및 분리Production and separation of biopolymers

이상의 실시예 1∼5에서 확립된 최적의 조건하에 영지 버섯을 7일간 배양하고, 다음과 같이 생체 고분자를 분리하였다.Ganoderma lucidum was incubated for 7 days under the optimum conditions established in Examples 1 to 5 above, and the biopolymer was isolated as follows.

1) 균사체로부터의 분리1) Separation from Mycelium

배양액을 2500×g에서 30분간 원심분리하여 침전물로부터 균사체를 얻고 이를 증류수로 수 회에 걸쳐 수세한 후 동결 건조하여 황색의 균사체 분말을 얻었다(조 균사체 분말 : CMP).The culture solution was centrifuged at 2500 × g for 30 minutes to obtain mycelium from the precipitate, which was washed with distilled water several times, and freeze-dried to obtain a yellow mycelium powder (crude mycelium powder: CMP).

이와 같이하여 얻은 균사체 분말은 100℃의 오일 수조내에서 24시간 동안 교반하면서 증류수로 환류추출하고, 이를 2500 × g에서 30분간 원심 분리하였다. 상등액을 농축하고 투석을 행한 후 0.05torr에서 24시간 동결 건조하여 균사체로 부터 황색의 생물고분자분획인 MWS(균사체로부터 얻은 수용성 생체 고분자)를 얻었다.The mycelium powder thus obtained was refluxed with distilled water with stirring for 24 hours in an oil bath at 100 ° C., and centrifuged at 2500 × g for 30 minutes. The supernatant was concentrated and dialyzed, and freeze-dried at 0.05torr for 24 hours to obtain MWS (water soluble biopolymer obtained from mycelium) which is yellow biopolymer fraction from mycelium.

2) 배양여액으로부터의 분리2) Isolation from Culture Filtrate

배양여액으로부터의 세포외 생물 고분자의 분리는 원심 분리하여 얻은 여액을 한외 여과 시스템(Sartocon Mini SM 17521, West Germany)을 이용하여 분자량 한계치가 100,000인 막으로 15-20시간 동안 여과하여 얻은 농축여액에 2배량의 아세톤을 가하여 침전물을 얻었다.Separation of extracellular biopolymers from the culture filtrate was carried out in a concentrated filtrate obtained by centrifugation of the filtrate for 15-20 hours using an ultrafiltration system (Sartocon Mini SM 17521, West Germany) with a membrane having a molecular weight limit of 100,000. Two times acetone was added to obtain a precipitate.

침전물에 소량의 물을 가하여 현탁한 후 회전 증발기로 농축하였고, 4∼5일간 투석하였다. 그 후 0.05torr에서 24시간 동안 동결 건조하여 이를 세포외 조 생물 고분자(crude exo-biopolymer, CBP)로 하였으며, 다시 이 시료를 실온의 증류수에서 24시간 동안 교반하면서 용해하였다.A small amount of water was added to the precipitate, suspended, concentrated on a rotary evaporator, and dialyzed for 4-5 days. After lyophilization for 24 hours at 0.05torr to give an extracellular crude biopolymer (crude exo-biopolymer, CBP), and the sample was dissolved by stirring for 24 hours in distilled water at room temperature.

2500 × g에서 30분간 원심 분리하여 상등액을 얻었으며, 이를 0.05torr에서 24시간 동결 건조하여 수용성의 세포외 생물 고분자 분획인 BWS(배양액으로부터 얻은 수용성 생체 고분자)를 얻었다.The supernatant was obtained by centrifugation at 2500 × g for 30 minutes, and the supernatant was freeze-dried at 0.05torr for 24 hours to obtain a water-soluble extracellular biopolymer fraction, BWS (water-soluble biopolymer obtained from the culture solution).

그 결과, 균체량은 18.8g/1이며, NWS 다당류는 8.27g/1, BWS 다당류는 15.4g/1 이었다.As a result, the cell weight was 18.8 g / 1, the NWS polysaccharide was 8.27 g / 1, and the BWS polysaccharide was 15.4 g / 1.

3) 생물 고분자의 정제3) Purification of Biological Polymers

① DEAE-셀룰로스(C1) 이온교환 크로마토그래피① DEAE-cellulose (C1) ion exchange chromatography

균사체 및 배양여액으로부터 각각 분리한 생물 고분자 시료인 MWS 및 BWS를 DEAE 셀룰로스(C1) 이온교환 크로마토그래피하였다. 그 결과, 먼저 균사체 추출물인 MWS는 비 흡착구로 부터는 중성분획(MWS-DN)을, 흡착구로 부터는 산성분획(MWS-DA)을 각각 얻었다.The biological polymer samples MWS and BWS isolated from the mycelium and the culture filtrate were subjected to DEAE cellulose (C1) ion exchange chromatography. As a result, first, MWS, a mycelium extract, obtained the heavy component fraction (MWS-DN) from the non-adsorption sphere and the acid component fraction (MWS-DA) from the adsorption sphere, respectively.

일반적으로 다가 음이온적 성질을 갖는 산성 고분자는 4가 암모니움염, 특히 CPC(cethyl pyridinium chloride)나 cetavlon(cethyl trimethyl ammonium bromide)과 불용성의 착화합물을 형성하는데, MWS-DA는 CPC로 처리한 결과 CPC착물을 형성하였으며, 따라서 이 고분자는 다가 음이온적 특성을 지닌 산성 고분자임을 확인할 수 있었다. 또 중성분획 및 산성분획에서는 모두 당과 단백질 성분이 검출되어 단백질 결함 다당류, 즉 단백다당으로 생각되었다.In general, acidic polymers having polyvalent anionic properties form insoluble complexes with tetravalent ammonium salts, especially CPC (cethyl pyridinium chloride) or cetavlon (cethyl trimethyl ammonium bromide). MWS-DA is treated with CPC, resulting in CPC complexes. Therefore, it was confirmed that the polymer is an acidic polymer having polyvalent anionic properties. In addition, both sugar and protein components were detected in the heavy and acid components, which were considered to be protein-deficient polysaccharides.

한편, 배양여액으로부터 분리한 BWS의 경우는 비흡착구에서 중성분획(BWS-DN)을, 그리고 흡착구에서 산성분획(BWS-DA)을 얻었다.On the other hand, in the case of BWS isolated from the culture filtrate, the heavy component fraction (BWS-DN) was obtained at the non-adsorption port, and the acid component (BWS-DA) was obtained at the adsorption port.

산성분획은 농도구배(0.-2.0M NaCl)에 따라 여러개 피크가 검출되어 이온 강도가 서로 다른 여러 가지의 산성 고분자로 구성되어 있는 것으로 생각되었으며, CPC에 의하여 침전반응을 일으키므로 산성 고분자임을 확인할 수 있었다.Acid peaks were thought to be composed of various acidic polymers with different ionic strengths due to the detection of several peaks according to the concentration gradient (0.-2.0M NaCl). Could.

BWS들은 추가의 메칠화 분석에 의해 β-1,3 결합을 주쇄로 갖는 것이 확인되었다.BWSs were further identified by the methylation analysis as having a β-1,3 binding backbone.

② 겔 크로마토그래피② Gel Chromatography

DEAE-셀룰로스(C1) 이온교환 크로마토그래피하여 얻은 각종 중성 및 산성 고분자 시료인 MWS-DN, MWS-DA, BWS-DN 및 BWS-DA를 세파로스 CL-48에 의한 겔 투과 크로마토그래피(GPC)하고, 이중 BWS-DN과 BWS-DA에 대한 결과를 각각 제7도와 제8도에 나타내었다.Gel permeation chromatography (GPC) by Sepharose CL-48 was performed on various neutral and acidic polymer samples MWS-DN, MWS-DA, BWS-DN and BWS-DA obtained by DEAE-cellulose (C1) ion exchange chromatography. The results for BWS-DN and BWS-DA are shown in FIGS. 7 and 8, respectively.

먼저 균사체 추출물의 중성분획인 MWS-DN은 단백질을 함유하는 2개의 당 분획을 나타내어 분자량이 서로 다른 2종의 혼합물(MWS-DN-GI과 MWS-DN-GII)인 것으로 생각되었다. 또 균사체추출 산성분획인 MWS-DA도 당성분은 2개의 분획을 나타내어 분자량이 다른 2종(MWS-DA-GI, MWS-DA-GII)의 혼합물일 것으로 추측되었는데, 각 분획의 단백질 함유량은 비교적 높았다. 그러나 세포외 생물 고분자 중성분획인 BWS-DN은 제7도와 같이 분자량이 서로 다른 2종(BWS-DN-GI, BWS-DN-GII)의 당 성분만으로 이루어져 있었으며, 산성 분획인 BWS-DA 역시 제8도에서 보는 바와 같이 2종의 당 혼합물로 구성되어 있었다.First, MWS-DN, the heavy component fraction of the mycelium extract, represented two sugar fractions containing protein, and was considered to be a mixture of two kinds (MWS-DN-GI and MWS-DN-GII) having different molecular weights. In addition, MWS-DA, which is a mycelium extract acid component extract, was considered to be a mixture of two kinds (MWS-DA-GI, MWS-DA-GII) with different molecular weights. High. However, BWS-DN, an extracellular biopolymer heavy chain, consisted of only two sugars with different molecular weights (BWS-DN-GI, BWS-DN-GII) as shown in FIG. As shown in FIG. 8, it consisted of two kinds of sugar mixtures.

이상의 GPC에 의하여 분자량이 비교적 큰 분획(MWS-DN-GI, MWS-DN-GI, BWS-DN-GI, BWS-DA-GI)들을 모았으며, 각각 동결건조를 행하여 이하의 실험에 사용하였다.Fractions of relatively high molecular weight (MWS-DN-GI, MWS-DN-GI, BWS-DN-GI, BWS-DA-GI) were collected by the above GPC, and lyophilization was performed for the following experiments, respectively.

[실시예 7]Example 7

생물 고분자의 생물 활성Biological Activity of Biological Polymers

(1) 항균 활성 실험(antimicrobial activity test)(1) antimicrobial activity test

생물 고분자의 항균력 측정은 페이퍼 원판 확산(paper disk diffusion) 방법으로 행하였다. 피검균을 접종한 한천 배지에 페이퍼 원판을 올려놓고 미리 준비된 1mg/㎖ 농도의 시료를 각각 15㎕씩 접종하여 각 피검균의 생육 적정 온도에서 배양한 후 피검균의 생육저지환을 관찰하였다.The antimicrobial activity of the biopolymer was measured by a paper disk diffusion method. A paper plate was placed on the agar medium inoculated with the test bacteria, and 15 µl of each prepared 1 mg / ml concentration sample was inoculated, incubated at the proper growth temperature of each test bacteria, and growth inhibition of the test bacteria was observed.

항균력 측정에 사용한 피검균은 그램 양성균으로는 바실러스 세레우스를, 그램 음성균으로는 E. coli를 각각 사용하였다. 배양여액 및 생물 고분자 시료들(10종)을 이용하여 항균 활성 시험을 행한 결과는 제9도와 같다.As for the test bacteria used for the measurement of antimicrobial activity, Bacillus cereus was used as gram positive bacteria and E. coli was used as gram negative bacteria. The results of the antibacterial activity test using the culture filtrate and the biological polymer samples (10 species) are shown in FIG.

균사체로부터 추출한 산성의 생물 고분자인 MWS-DA-GI는 그램 음성균인 이. 콜리에 대하여 19mm의 생육저지환(clear zone)을 보였다. 또 세포외 중성의 생물 고분자인 BWS-DN은 Gram양성균인 바실러스 세레우스에 대하여 약 13mm의 생육저지환을 나타내었으나, 그 이외의 생물 고분자들은 특이할 만한 항균 활성을 나타내지 않았다.MWS-DA-GI, an acidic biological polymer extracted from the mycelium, is a gram-negative bacterium. The Collie showed a clear zone of 19 mm. In addition, BWS-DN, an extracellular neutral biopolymer, showed a growth inhibition rate of about 13 mm against Gram-positive bacillus Bacillus cereus, but other biopolymers did not show specific antimicrobial activity.

(2) 항보체 활성 실험(anticoplementary activity test)(2) anticoplementary activity test

황보체활성은 Yamada등(Yamada, H. etal., Studies on Polysaccaride from Angelica acutiloba, plants Medics p.164(1984))의 방법을 이용하여 측정하였다.Yellow complement activity was measured using the method of Yamada et al. (Yamada, H. et al., Studies on Polysaccaride from Angelica acutiloba, plants Medics p.164 (1984)).

각종 생물 고분자 시료를 여러 농도(100-1000㎍/㎖)로 조제하고, 이 시료30㎕와 기니아 피그 보체 30㎕(27.5unit/㎖) 및 GVB (젤라틴 베로날 완충 식염수, pH 7.4)30㎕를 소형 시험관에 가하였다. 37℃에서 30분간 반응시킨 후, 지시약으로 서 항체감작화 양(羊) 적혈구를 100㎕씩 가하고 37℃의 수조에서 60분간 반응시켰다. 그 후 GVB buffer 900㎕를 첨가하고 반응을 중단시키기 위하여 20㎕의 0.5M EDTA를 가하여 혼합하였고, 400 X g에서 5분간 원심 분리하여 얻은 상등액의 흡광도를 541nm에서 측정하였다.Various biological polymer samples were prepared at various concentrations (100-1000 µg / ml), 30 µl of this sample, 30 µl of guinea pig complement (27.5 units / ml), and GVB. 30 μl (Gelatin Veronal Buffered Saline, pH 7.4) was added to a small test tube. After reacting at 37 ° C for 30 minutes, 100 µl of antibody sensitized sheep erythrocytes were added as an indicator and allowed to react for 60 minutes in a 37 ° C water bath. After that GVB 900 μl of buffer was added and 20 μl of 0.5 M EDTA was added to stop the reaction, and the absorbance of the supernatant obtained by centrifugation at 400 × g for 5 minutes was measured at 541 nm.

항보체활성은 대조군의 총 보체 용혈 활성에 대한 저해율(TCH, %)로서 다음과 같이 계산하였다.Anti-complement activity was calculated as the inhibition rate (TCH,%) on the total complement hemolytic activity of the control group as follows.

항보체 활성(%) = [(대조군의 TCH-처치군의 TCH)/대조군의 TCH] X 100% Complement complement activity = [(TCH of control TCH-treated) / TCH of control] X 100

일반적으로 다당류의 경우는 항암활성과 항보체활성이 비례 관계를 나타내므로 항보체활성을 측정함으로써 간접적으로 항암활성을 예측할 수 있다.In general, in the case of polysaccharides, anticancer activity is indirectly predicted by measuring anticomplement activity since anticancer activity and anticomplement activity are proportional to each other.

따라서 항암활성의 여부를 알아보기 위하여 BWS와 MWS 및 이들로부터 분획정제한 생물 고분자 시료들(8종)을 농도별로 조제하고 이의 항보체실험을 행하였으며, 그 결과는 제11도 및 제12도와 같다.Therefore, BWS and MWS and 8 kinds of biological polymer samples fractionated and purified from them were prepared in different concentrations and anti-complementary experiments were performed in order to examine the anticancer activity. The results are shown in FIGS. 11 and 12. .

제11도에서 보는 바와 같이 세포외 생물 고분자 시료의 경우 BWS 유래의 BWS-DA와 BWS-DA-GI는 30%정도의 항보체활성을 나타내었고, 그 외의 시료들은 15-20%범위의 항보체활성을 나타내었다.As shown in FIG. 11, BWS-DA and BWS-DA-GI showed 30% anti-complement activity in the extracellular biopolymer samples, and other samples showed 15-20% anti-complement activity. Activity was shown.

반면, 제12도에서와 같이 균사체에서 유래한 생물 고분자인 MWS 및 MWS-DA-GI는 약 60-70%정도의 비교적 높은 항보체활성을 나타내었다. 이때 MWS 및 MWS-DA-GI의 TCH은 각각 420㎍/㎖ 및 600㎍/㎖으로, 이 등 이 보고한 Krestin의 320㎍/㎖에 비하면 다소 낮았다.On the other hand, as shown in FIG. 12, MWS and MWS-DA-GI, which are biological polymers derived from mycelium, exhibited relatively high anti-complement activity of about 60-70%. In this case, the TCH of MWS and MWS-DA-GI is 420 µg / ml and 600 µg / ml, respectively. This was somewhat lower than 320 μg / ml of Krestin reported.

이상의 결과로부터 BWS를 포함한 세포외 생물 고분자는 물론이고, 특히 항보체활성이 뛰어난 MWS 및 MWS-DA-GI는 강한 항암활성을 보유하고 있을 가능성이 매우 클 것으로 판단되었다.From the above results, it was determined that MWS and MWS-DA-GI, which have excellent anti-complement activity, as well as extracellular biological polymers including BWS, are likely to have strong anticancer activity.

[실시예 8]Example 8

분자량 측정Molecular Weight Measurement

분자량은 겔 크로마토그래피에 의한 Cooper의 방법[Cooper, T. G., The Tools of Biochemistry, New York, John wiley and sons, p. 171-172(1991)]에 준하여 다음과 같이 측정하였다.The molecular weight was determined by Cooper's method by gel chromatography [Cooper, T. G., The Tools of Biochemistry, New York, John wiley and sons, p. 171-172 (1991)] was measured as follows.

0.4M NaCl용액으로 평형 시킨 세파로스 CL-4B를 칼럼(2.5×95cm)에 시료 및 표준당(Blue dextran외 2종)용액을 각각 충진하고 40㎖/hr의 유속으로 4.0㎖씩 분획하였다.Sepharose CL-4B equilibrated with 0.4 M NaCl solution was charged to the column (2.5 × 95 cm) and the sample and standard sugar (two kinds other than Blue dextran), respectively, and fractionated by 4.0 ml at a flow rate of 40 ml / hr.

페놀-황산법으로 당을 정량하고 용출부피(Ve)와 보이드 부피(void volume)(Vo) 및 겔 비드부피(gel bead volume)(Vx)를 각각 구한 후, 식 (15)를 이용하여 분배계수(Kav)를 계산하였다. 분배계수인 Kav와 분자량의 대수값을 도시하여 얻은 표준 곡선으로부터 생물 고분자 시료들의 분자량을 각각 산출하였다.Sugars were quantified by the phenol-sulfuric acid method, and elution volume (Ve), void volume (Vo), and gel bead volume (Vx) were obtained, respectively, and then the distribution coefficient (15) was used. Kav) was calculated. The molecular weights of the biological polymer samples were calculated from the standard curve obtained by plotting the distribution coefficient Kav and the logarithm of the molecular weight.

Kav : 분배계수 Vx : 겔 비드 부피Kav: Partition coefficient Vx: Gel bead volume

Ve : 용출부피 Vt : 총 부피Ve: Elution volume Vt: Total volume

Vo : 보이드 부피 :Vo: void volume:

표준 덱스트란과 정제시료에 대하여 겔 크로마토그래피한 후 분배계수인 분배계수(Kav)를 각각 구하고, 이를 분자량의 대수값과 도시하여 BWS-DA-GI, MWS-DA-GI 및 BWS-DN-GI의 분자량을 구한 결과를 제13도에 나타내었다.After gel chromatography on standard dextran and purified samples, the partition coefficient (Kav), which is the partition coefficient, was obtained, respectively, and plotted with the logarithm of the molecular weight, showing BWS-DA-GI, MWS-DA-GI, and BWS-DN-GI. The molecular weight of was shown in Figure 13.

제13도로부터 BWS-DA-GI, MWS-DA-GI의 분자량은 약 1,200,000 및 1,000,000 달톤이었고, BWS-DN의 분획인 BWS-DN-GI는 600,000 달톤으로 세포외 생물 고분자나 균사체 유래의 생물 고분자의 분자량은 다양하였다.From FIG. 13, the molecular weights of BWS-DA-GI and MWS-DA-GI were about 1,200,000 and 1,000,000 Daltons, and BWS-DN-GI, which is a fraction of BWS-DN, was 600,000 Daltons. The molecular weight of was varied.

[실시예 9]Example 9

영지 버섯 다당류의 흡수율과 겔화능Absorption Rate and Gelation Capacity of Ganoderma lucidum Polysaccharides

흡수력은 티이백(tea bag법)을 변형하여 일정량의 건조시료 무게를 칭량(Wo)하고 투석막에 넣고 과량의 증류수로 충분히 팽윤시킨 다음, 겔의 부위를 여별하였으며, 그 중량(W1)을 측정하여 아래식으로부터 흡수율을 계산하였다.Absorption capacity was modified by the tea bag method to weigh a certain amount of dry sample (Wo), put it in a dialysis membrane and swell it with excess distilled water, and then filter the site of the gel and measure the weight (W 1 ). The water absorption was calculated from the following equation.

한편, 겔화능을 생물 고분자 시료 및 크산탄을 비롯한 각종의 다당시료를 2.5%(w/v)농도로 조제하여 용해한 후, 투석막에 넣어 24시간 동안 방치한 다음, 투석막을 조심스럽게 제거하고 형성된 겔을 사진 촬영하였다.Meanwhile, gelling ability was prepared by dissolving various polysaccharide samples including biological polymer samples and xanthan at a concentration of 2.5% (w / v), and then placing them in a dialysis membrane and leaving them for 24 hours. Then, the dialysis membrane was carefully removed to form a gel. Was taken.

그 결과, BWS의 흡수율은 시판되는 여러 다당류중 구아검과 비슷한 흡수능을 나타내었지만, 소듐 알기네이트나 겔란검 보다는 크게 낮았고, 크산탄, 카라기난 및 풀룰란 보다는 다소 높았다. 또 이들의 농도를 달리하여 흡수율을 조사한 결과, BWS의 흡수율은 시료 농도가 증가함에 따라 지수 함수적으로 증가하는 경향을 나타내었으나 MWS는 거의 흡수능이 없었다.As a result, the absorption rate of BWS was similar to that of guar gum among commercially available polysaccharides, but was significantly lower than that of sodium alginate or gellan gum and somewhat higher than xanthan, carrageenan and pullulan. In addition, as a result of examining the water absorption at different concentrations, the water absorption rate of BWS showed a tendency to increase exponentially as the sample concentration was increased, but the MWS had almost no water absorption capacity.

한편, BWS의 겔화능을 조사한 결과는 제14도와 같다.On the other hand, the result of examining the gelation ability of BWS is the same as FIG.

MWS는 겔화능이 없었으나 BWS는 제14도에서 볼 수 있는 바와 같이 투석 막에서 겔을 형성하였으며, 따라서 이들은 가교결합 능력이 우수한 고분자 물질로 생각되었다. 일반적으로 gel은 3차원 망막 구조를 가지는 가교 고분자로 용매와의 상호 작용에 의해 팽윤이 일어나는데, 이 때의 팽윤도는 가교 밀도에 의존하며, 가교 밀도가 높으면 팽윤도도 낮게 된다.MWS had no gelation ability but BWS formed a gel in the dialysis membrane as can be seen in FIG. In general, gel is a crosslinked polymer having a three-dimensional retinal structure, and swelling occurs due to interaction with a solvent. The swelling degree at this time depends on the crosslinking density, and the higher the crosslinking density, the lower the swelling degree.

이러한 생물 고분자의 겔능은 최근 광범위하게 연구되고 있는 인공 근육이나 의약의 서방성제어 등과 관련된 의약, 약학 분야 등에의 이용 가능성을 보유하고 있다.The gel ability of such biopolymers has the potential to be used in medicine, pharmacy, and the like, which are widely studied in recent years, such as artificial muscles and sustained release control of medicines.

Claims (4)

영지 버섯을 액체 배양하여 항암활성을 갖는 다당류를 생산하는 방법에 있어서, 상기 방법은 영지버섯의 균사체를 C/N비가 7 - 9.5 : 1의 범위에 있고, pH 4.0 - 6.0, 온도 20 - 40℃, 교반속도 80 - 140 rpm인 조건하에 액체배양하여 β-1,3-글루칸을 배지중에 축적시키고, 배양액으로부터 상기 β-1,3-글루칸을 수확하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 영지버섯 균사체의 액체배양에 의한 β-1,3-글루칸의 생산방법.In the method for producing a polysaccharide having anticancer activity by liquid culture of Ganoderma lucidum mushroom, the method of the mycelium of Ganoderma lucidum mushroom has a C / N ratio in the range of 7-9.5: 1, pH 4.0-6.0, temperature 20-40 ℃ Ganoderma lucidum mycelium, characterized in that the liquid culture under the conditions of agitation speed 80-140 rpm to accumulate β-1,3-glucan in the medium, and harvesting the β-1,3-glucan from the culture medium Method for producing β-1,3-glucan by liquid culture of 제1항에 있어서, C/N 비는 약 8.3 : 1임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the C / N ratio is about 8.3: 1. 제1항에 있어서, 액체 배양을 위한 배지는 글루코스 3 - 10%(w/v), 효모추출액 0.1 - 1.0%(w/v), (NH4)2HPO40.05 - 0.3%(w/v) 및 KH2PO40.01 - 0.2%(w/v)를 함유함을 특징으로 하는 방법.The medium for liquid culture according to claim 1, wherein the medium for liquid culture is glucose 3-10% (w / v), yeast extract 0.1-1.0% (w / v), (NH 4 ) 2 HPO 4 0.05-0.3% (w / v). ) And KH 2 PO 4 0.01-0.2% (w / v). 제1항의 방법에 의해 얻은 β-1,3-글루칸을 유효성분으로 함유하는 겔화제 조성물.A gelling agent composition comprising β-1,3-glucan obtained by the method of claim 1 as an active ingredient.
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