KR102102671B1 - Mass production method of luteolin using fermentation of Chrysanthemum extract - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 국화 추출물의 발효를 통한 생물전환(bioconversion)을 이용한 루테올린 대량 생산 방법 등에 관한 것이다.The present invention relates to a method for mass production of luteolin using bioconversion through fermentation of chrysanthemum extract.
플라보노이드(flavonoid)는 식물계에 널리 분포되어 있는 폴리페놀계 화합물로서 약 4000여 종류가 있으며, 산소 고리 주위의 구조적 특징에 따라 안토잔틴(anthoxantin), 안토시아닌(anthocyanin), 탄닌(tannin)으로 분류된다. 그 중 플라보노이드를 대표하는 안토잔틴은 플라본(flavones), 플라보놀(flavonols), 플라바논(flavanones), 플라바노놀(flavanonols), 이소플라보노이드(isoflavonoids)의 5종류로 구분된다. 플라보노이드는 식물성 성분으로 다양한 구조적 특성을 가지고 있으며, 페닐기 2개가 C3 사슬을 매개하여 결합한 C6-C3-C6형 탄소골격구조로 되어있다. 플라보노이드는 벤젠 고리에 있는 카보닐기와 -OH기에 의하여 항산화 활성을 갖으며, -OH기의 위치 및 정도에 따라 항산화능은 다르게 나타난다. Flavonoids are polyphenol-based compounds that are widely distributed in plant systems and have about 4,000 types, and are classified into ananthoxantin, anthocyanin, and tannin according to structural characteristics around the oxygen ring. Among them, anthocanthins representing flavonoids are classified into five types: flavones, flavonols, flavanones, flavanonols, and isoflavonoids. Flavonoids are vegetable components that have various structural properties, and have a C6-C3-C6 type carbon skeleton structure in which two phenyl groups are linked via a C3 chain. Flavonoids have antioxidant activity by the carbonyl group in the benzene ring and -OH group, and the antioxidant ability varies depending on the location and extent of the -OH group.
특히, 루테올린(2-(3,4-Dihydroxyphenyl)- 5,7-dihydroxy-4-chromenone)은 플라본에 속하며, 이끼, 양치식물, 구과 식물, 속씨식물 등의 많은 식물군으로부터 발견되고, 루테올린을 포함하는 음식으로는 약용식물인 민들레를 비롯하여 당근, 고추, 셀러리, 올리브 오일 등이 있다. 루테올린은 산화방지제이자 매우 우수한 자유 라디칼 소거제로서 항산화, 항염증, 항암, 신경보호, 심장보호 등 다양한 생물학적 반응에 영향을 주는 것으로 알려져 있으며, 효소적 지질 과산화반응, 비효소적 지질 과산화반응 및 CCl4-유도된 지질 과산화반응 모두를 억제한다. 루테올린은 심혈관계에 대해 유리한 영향을 미치며, 죽상경화증의 전개를 예방할 수도 있다. 특히, 루테올린의 항암 효과는 다양한 인간 종양 세포주에 대해 상당한 항증식성 활성으로부터 자명하게 증명되었다. In particular, luteolin (2- (3,4-Dihydroxyphenyl) -5,7-dihydroxy-4-chromenone) belongs to flavones, and is found in many plant groups such as moss, ferns, conifers, and genus seeds. Foods containing olein include dandelion, a medicinal plant, and carrots, peppers, celery, and olive oil. Luteolin is an antioxidant and a very good free radical scavenger and is known to affect various biological reactions such as antioxidant, anti-inflammatory, anti-cancer, neuroprotective, and cardiac protection. Enzymatic lipid peroxidation, non-enzymatic lipid peroxidation, and CCl4-induced inhibition of all lipid peroxidation reactions. Luteolin has a beneficial effect on the cardiovascular system and may prevent the development of atherosclerosis. In particular, the anti-cancer effect of luteolin has been clearly demonstrated from significant anti-proliferative activity against various human tumor cell lines.
생물전환(bioconversion)은 미생물이 가지고 있는 효소적 기능을 이용하여 전구물질로부터 원하는 산물을 제조하는 방법을 말하며, 미생물 발효 또는 효소처리 등의 생물학적 방법을 통해 물질의 구조적 변화를 유도한다. 상기 변화로 인하여 유효성분의 함량이 증가하거나 흡수율이 개선되고, 새로운 기능성분의 생성된다. 이러한 생물전환 기술은 항생제, 스테로이드를 포함한 의약품 및 의약품 원료물질의 생산뿐만 아니라 아미노산, 비타민 등의 유용 물질의 생산에 널리 이용되고 있다.Bioconversion refers to a method of manufacturing a desired product from a precursor by using enzymatic functions possessed by microorganisms, and induces structural changes of substances through biological methods such as microorganism fermentation or enzyme treatment. Due to the change, the content of the active ingredient is increased or the absorption rate is improved, and new functional ingredients are generated. Such bioconversion technology is widely used not only for the production of pharmaceuticals and pharmaceutical raw materials including antibiotics and steroids, but also for the production of useful substances such as amino acids and vitamins.
최근에는 방사선조사기술 (Radiation technology)를 적용하여 유효 성분의 추출율 개선 및 유효 성분의 구조 변환에 따른 생리활성 증진으로 인한 고부가가치 생물 소재 개발에 관한 연구가 진행 중에 있으며, 방사선 조사에 의해 특정 물질 활성의 증가 또는 함량을 증가시키는 연구도 진행되고 있다.Recently, research is underway on the development of high value-added biological materials by improving the extraction rate of active ingredients and improving the physiological activity due to the structural transformation of active ingredients by applying radiation technology. Research is also being conducted to increase or increase the content of.
그러나, 생물전환(bioconversion), 특히 발효를 통해 루테올린을 생산하는 방법 등에 관한 연구는 아직까지 미비한 실정이다.However, studies on bioconversion, particularly a method for producing luteolin through fermentation, are still incomplete.
한편, 국화(Chrysanthemum)는 국화과에 속하는 다년생 초본식물로서, 주로 꽃을 식용, 또는 약용한다. 군자, 중양화라는 이름으로 불리기도 하며 들국화는 야국화로 불린다. 국화는 국화주, 국화전, 차 등으로 다양하게 이용할 수 있다. 국화과 Chrysanthemum 속 식물은 flavonoids, phenols 및 phenolic acids를 다양하게 함유하여 항산화 효과가 있으며, 최근에는 국화가 혈압강하, 항균, 소염, 이뇨 및 항진균작용 등의 여러 가지 약리 작용이 있는 것으로 보고되고 있다. 민간에서는 국화꽃을 두통으로 인한 어지러움증이나 귀울림 증세 또는 눈이 침침하여 잘 안보일 때 달여 먹으면 눈을 맑게 하고, 혈맥을 이롭게 하며 장과 위를 안정시키는 효과가 있다고 보고되어 있다.On the other hand, Chrysanthemum (Chrysanthemum) is a perennial herbaceous plant belonging to the family Asteraceae, mainly edible or medicinal flowers. It is also called Gunja and Jungyanghwa, and wild chrysanthemum is also called wild chrysanthemum. Chrysanthemum can be used in various ways, such as chrysanthemum wine, chrysanthemum war, tea, etc. Chrysanthemum Chrysanthemum genus plants contain various flavonoids, phenols and phenolic acids to have antioxidant effects, and recently, chrysanthemums have been reported to have various pharmacological effects such as lowering blood pressure, antibacterial, anti-inflammatory, diuretic and antifungal effects. It has been reported in the private sector that chrysanthemum flowers have the effect of clearing the eyes, benefiting blood vessels, and stabilizing the intestines and stomach when decoctions are consumed when the eyes are invisible due to headache, dizziness or tinnitus caused by a headache.
본 발명자들은 국화 추출물을 유산균으로 발효시켰을 때 국화 추출물에 함유되어 있는 루테올린 7-O-β-D-글루코시드(luteolin 7-O-β-D-glucoside)가 루테올린(luteolin)으로 생물전환(bioconversion)되어 국화 발효 추출물에서 루테올린의 함량이 증가하는 것을 확인하였는 바, 이에 기초하여 본 발명을 완성하였다. The present inventors have found that luteolin 7- O -β- D contained in the chrysanthemum extract, the chrysanthemum extract with lactic acid bacteria fermentation time sikyeoteul-biotransformation in glucoside (luteolin 7- O -β- D -glucoside) is luteolin (luteolin) It was confirmed that the content of luteolin in the chrysanthemum fermented extract was (bioconversion), and based on this, the present invention was completed.
이에, 본 발명은 (a) 국화 추출물을 제조하는 단계; Thus, the present invention (a) preparing a chrysanthemum extract;
(b) 상기 국화 추출물에 당을 첨가하고 유산균을 접종하여 발효 시킨 후 발효산물을 회수하는 단계;(B) adding sugar to the chrysanthemum extract and inoculating lactic acid bacteria to ferment and recovering the fermented product;
(c) 상기 발효산물을 추출, 농축, 및 건조하여 루테올린(luteolin)을 수득하는 단계를 포함하는, 국화 추출물의 발효를 이용한 루테올린 대량 생산 방법을 제공한다.(c) extracting, concentrating, and drying the fermentation product to obtain luteolin, thereby providing a method for mass production of luteolin using fermentation of chrysanthemum extract.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 (a) 국화 추출물을 제조하는 단계; In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of (a) preparing a chrysanthemum extract;
(b) 상기 국화 추출물에 당을 첨가하고 유산균을 접종하여 발효 시킨 후 발효산물을 회수하는 단계;(B) adding sugar to the chrysanthemum extract and inoculating lactic acid bacteria to ferment and recovering the fermented product;
(c) 상기 발효산물을 추출, 농축, 및 건조하여 루테올린(luteolin)을 수득하는 단계를 포함하는, 국화 추출물의 발효를 이용한 루테올린 대량 생산 방법을 제공한다.(c) extracting, concentrating, and drying the fermentation product to obtain luteolin, thereby providing a method for mass production of luteolin using fermentation of chrysanthemum extract.
본 발명의 일 구현예로서, 상기 국화는 소국(small flowered chrysanthemum)일 수 있다.As an embodiment of the present invention, the chrysanthemum may be a small flower (small flowered chrysanthemum).
본 발명의 일 구현예로서, 상기 (a) 단계에서 국화 추출물은 물, C1내지 C4의 저급알코올, n-헥산, 에틸아세테이트, 아세톤, 부틸아세테이트, 1,3-부틸렌 글리콜, 메틸렌클로라이드, 및 이들의 혼합용매로 구성된 군으로부터 선택된 용매로 추출되는 것일 수 있으며, 바람직하게 상기 용매는 에탄올일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the chrysanthemum extract in step (a) is water, C 1 to C 4 lower alcohol, n-hexane, ethyl acetate, acetone, butyl acetate, 1,3-butylene glycol, methylene chloride , And may be extracted with a solvent selected from the group consisting of these mixed solvents, preferably the solvent may be ethanol.
본 발명의 일 구현예로서, 상기 유산균은 락토바실러스(Lactobacillus), 락토코커스(Lactococcus), 류코노스톡(Leuconostoc), 페디오코커스(Pediococcus), 비피도박테리움(Bifidobacterium), 및 스타필로코커스(Staphylococcus) 속으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게 상기 유산균은 락토바실러스 아시도필루스(Lactobacillus acidophilus) KCTC 3140일 수 있다. In one embodiment of the invention, the lactic acid bacteria are Lactobacillus bacteria (Lactobacillus), Lactococcus (Lactococcus), flow Pocono stock (Leuconostoc), Phedi O Rhodococcus (Pediococcus), Bifidobacterium (Bifidobacterium), and Staphylococcus ( Staphylococcus ) may be selected from the group consisting of, preferably, the lactic acid bacteria may be Lactobacillus acidophilus ( Lactobacillus acidophilus ) KCTC 3140.
본 발명의 일 구현예로서, 상기 (b) 단계는 국화 추출물에 유산균을 접종하여 발효 시킴으로써 루테올린 7-O-β-D-글루코시드(luteolin 7-O-β-D-glucoside)를 루테올린(luteolin)으로 생물전환(bioconversion)시키는 단계일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step (b) 7- O -β- D De ruthenate by fermentation by inoculating the lactic acid bacteria to the chrysanthemum extract-De ruthenate the glucoside (luteolin 7- O -β- D -glucoside) It may be a step of bioconversion with (luteolin).
본 발명의 일 구현예로서, 상기 당은 포도당(glucose), 과당(fructose), 자당(sucrose), 및 엿당(maltose)으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 포도당(glucose)일 수 있다.As an embodiment of the present invention, the sugar may be selected from the group consisting of glucose (fructose), sucrose (sucrose), and maltose (maltose), preferably glucose (glucose) .
본 발명의 일 구현예로서, 상기 당의 농도는 1%(w/v) 내지 10%(w/v)일 수 있다.As an embodiment of the present invention, the concentration of the sugar may be 1% (w / v) to 10% (w / v).
본 발명의 일 구현예로서, 상기 (c) 단계에서 발효산물의 추출은 물, C1내지 C4의 저급알코올, n-헥산, 에틸아세테이트, 아세톤, 부틸아세테이트, 1,3-부틸렌 글리콜, 메틸렌클로라이드, 및 이들의 혼합용매로 구성된 군으로부터 선택된 용매로 추출되는 것일 수 있으며, 바람직하게 상기 용매는 에탄올일 수 있다.As an embodiment of the present invention, the extraction of the fermentation product in step (c) is water, lower alcohol of C 1 to C 4 , n-hexane, ethyl acetate, acetone, butyl acetate, 1,3-butylene glycol, Methylene chloride, and may be extracted with a solvent selected from the group consisting of a mixed solvent thereof, preferably the solvent may be ethanol.
본 발명에 따른 루테올린 대량 생산 방법은 국화 추출물에 유산균을 접종하여 발효하는 과정을 통해 국화 추출물에 함유되어 있는 루테올린 7-O-β-D-글루코시드(luteolin 7-O-β-D-glucoside)를 루테올린(luteolin)으로 생물전환(bioconversion)시킴으로써, 천연 소재인 국화로부터 플라보노이드계 화합물인 루테올린을 대량 생산할 수 있는 효과를 가진다. 이에, 본 발명에 따른 국화 추출물의 발효를 이용한 루테올린 대량 생산 방법은 국내 천연 소재 이용 및 식품, 화장품 그리고 의약품 개발의 관련 분야에 유용하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.The method for mass production of luteolin according to the present invention is luteolin 7- O- β- D -glucoside (luteolin 7- O- β- D-) contained in the chrysanthemum extract through the process of inoculating lactic acid bacteria in the chrysanthemum extract By bioconversion of glucoside to luteolin, it has the effect of mass-producing luteolin, a flavonoid-based compound, from chrysanthemum, a natural material. Accordingly, the method for mass production of luteolin using the fermentation of chrysanthemum extract according to the present invention is expected to be usefully applied to related fields of domestic natural materials use and food, cosmetics, and drug development.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 루테올린 7-O-β-D-글루코시드(luteolin 7-O-β-D-glucoside) 및 루테올린(luteolin)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 국화 추출물(상단) 및 standard luteolin 7-O-β-D-glucoside(하단)의 HPLC 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 국화 추출물(상단), 국화 추출물 발효액(가운데), 및 standard luteolin(하단)의 HPLC 분석 결과를 나타낸 도면이다.1 is luteolin 7- O -β- D according to an embodiment of the present invention shows the structure of the glucoside (luteolin 7- O -β- D -glucoside) and luteolin (luteolin).
2 is a view showing the results of HPLC analysis of chrysanthemum extract (top) and standard luteolin 7- O- β- D- glucoside (bottom) according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the results of HPLC analysis of chrysanthemum extract (top), chrysanthemum extract fermentation broth (center), and standard luteolin (bottom) according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 (a) 국화 추출물을 제조하는 단계; The present invention (a) preparing a chrysanthemum extract;
(b) 상기 국화 추출물에 당을 첨가하고 유산균을 접종하여 발효 시킨 후 발효산물을 회수하는 단계;(B) adding sugar to the chrysanthemum extract and inoculating lactic acid bacteria to ferment and recovering the fermented product;
(c) 상기 발효산물을 추출, 농축, 및 건조하여 루테올린(luteolin)을 수득하는 단계를 포함하는, 국화 추출물의 발효를 이용한 루테올린 대량 생산 방법을 제공한다.(c) extracting, concentrating, and drying the fermentation product to obtain luteolin, thereby providing a method for mass production of luteolin using fermentation of chrysanthemum extract.
본 발명에 있어서, 상기 국화는 소국(small flowered chrysanthemum)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, the chrysanthemum may be a small flower (small flowered chrysanthemum), but is not limited thereto.
본 발명에서 용어 "소국(small flowered chrysanthemum)"이란 꽃송이가 보통 지름 7cm 이하로 작은 국화를 말하고, 꽃이 한 줄기에 많이 달리는 특징이 있으며, 소륜종이라고도 한다. In the present invention, the term "small flower (small flowered chrysanthemum)" refers to a small chrysanthemum with a diameter of 7 cm or less in diameter, and has a feature in which a flower runs a lot on one stem, and is also called a minor species.
본 발명에서 용어 "추출물"이란 상기 국화의 추출처리에 의하여 얻어지는 추출액, 상기 추출액의 희석액이나 농축액, 상기 추출액을 건조하여 얻어지는 건조물, 상기 추출액의 조정제물이나 정제물, 또는 이들의 혼합물 등, 추출액 자체 및 추출액을 이용하여 형성 가능한 모든 제형의 추출물을 포함한다.The term "extract" in the present invention, the extract obtained by the extraction treatment of the chrysanthemum, a dilution or concentrate of the extract, a dried product obtained by drying the extract, a crude product or a purified product of the extract, or mixtures thereof, the extract itself And extracts of all formulations that can be formed using the extract.
본 발명의 상기 (a) 단계의 국화 추출물에 있어서, 상기 국화를 추출하는 방법은 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술분야에서 통상적으로 사용하는 방법에 따라 추출할 수 있다. 상기 추출 방법의 비제한적인 예로는, 열수 추출법, 초음파 추출법, 여과법, 환류 추출법, 교반 추출법 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 수행되거나 2 종 이상의 방법을 병용하여 수행될 수 있다. In the chrysanthemum extract of step (a) of the present invention, the method for extracting the chrysanthemum is not particularly limited, and may be extracted according to a method commonly used in the art. Non-limiting examples of the extraction method may include a hot water extraction method, an ultrasonic extraction method, a filtration method, a reflux extraction method, and a stirring extraction method, and these may be performed alone or in combination of two or more methods.
본 발명에서 상기 국화를 추출하는 데에 사용되는 추출 용매의 종류는 특별히 제한되지 아니하며, 천연물로부터 추출물을 추출하는 당업계에 공지된 통상적인 방법에 따라, 즉, 통상적인 온도, 압력의 조건 하에서 통상적인 용매를 사용하여 추출할 수 있다. 예컨대, 본 발명에서 국화는 물, 탄소 수 1 내지 4의 저급 알코올, n-헥산, 에틸아세테이트, 아세톤, 부틸아세테이트, 1,3-부틸렌 글리콜, 메틸렌클로라이드, 및 이들의 혼합 용매로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 용매를 사용하여 추출할 수 있으며, 본 발명의 일 구현예에 따르면 에탄올을 사용하여 추출할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The type of the extraction solvent used to extract the chrysanthemum in the present invention is not particularly limited, and according to a conventional method known in the art for extracting an extract from a natural product, that is, under normal temperature and pressure conditions It can be extracted using a phosphorus solvent. For example, in the present invention, the chrysanthemum is from the group consisting of water, lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms, n-hexane, ethyl acetate, acetone, butyl acetate, 1,3-butylene glycol, methylene chloride, and mixed solvents thereof. It can be extracted using one or more selected solvents, according to an embodiment of the present invention can be extracted using ethanol, but is not limited thereto.
상기 제조된 추출물은 이후 여과하거나 농축 또는 건조과정을 수행하여 용매를 제거할 수 있으며, 여과, 농축 및 건조를 모두 수행할 수 있다. 예컨대, 여과는 여과지를 이용하거나 감압여과기를 이용할 수 있으며, 농축은 감압 농축기, 건조는 동결건조법 등을 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The prepared extract can be filtered or concentrated or dried to remove the solvent, and then filtered, concentrated and dried. For example, filtration may use a filter paper or a vacuum filter, and concentration may be performed under a reduced pressure concentrator, drying may be performed by lyophilization, but is not limited thereto.
본 발명에서 용어 "유산균(lactic acid bacteria)"은 젖산균이라고도 부르며, 당류를 발효하여 에너지를 획득하고, 다량의 락트산을 생성하는 세균을 총칭한다. 유산균은 장내에서 각종 장내미생물의 비율을 일정하게 유지해주고, 그 자체로도 면역력을 상승시키는데 크게 기여한다. 유산균은 크게 락토바실러스(Lactobacillus), 락토코커스(Lactococcus), 류코노스톡(Leuconostoc), 페디오코커스(Pediococcus), 비피도박테리움(Bifidobacterium), 스타필로코커스(Staphylococcus) 속 균주 등으로 분류할 수 있다. 본 발명에 있어서, 유산균의 종류에는 제한이 없으며, 본 발명의 일 구현예에 따르면 락토바실러스 아시도필루스(Lactobacillus acidophilus) KCTC 3140일 수 있다.In the present invention, the term "lactic acid bacteria (lactic acid bacteria)" is also called lactic acid bacteria, collectively refers to bacteria that ferment sugars to obtain energy and produce a large amount of lactic acid. Lactobacillus keeps the ratio of various intestinal microorganisms in the intestine constant, and in itself contributes greatly to increase immunity. Lactobacillus ( Lactobacillus ), Lactococcus ( Lactococcus ), Leuconostoc ( Leuconostoc ), Pediococcus ( Pediococcus ), Bifidobacterium ( Bifidobacterium ), Staphylococcus ( Staphylococcus ) can be classified into strains such as have. In the present invention, the type of lactic acid bacteria is not limited, and according to an embodiment of the present invention, Lactobacillus acidophilus may be KCTC 3140.
본 발명에서 용어 "발효(fermentation)"란 미생물이 자신이 가지고 있는 효소를 이용해 유기물을 분해시키는 과정을 말하며, 당질이 미생물에 의해 무산소적으로 분해되는 현상이다. 발효의 형식은 미생물의 종류나 환경에 따라 다양한데 전형적인 것으로는 효모의 알코올발효, 글리세롤발효, 젖산균의 젖산발효, 헤테로젖산발효, 메탄세균의 메탄발효, 대장균 등에서 볼 수 있는 혼합유기산발효 등이 있다.In the present invention, the term "fermentation (fermentation)" refers to a process in which microorganisms decompose organic substances using their own enzymes, and is a phenomenon in which sugars are anaerobicly decomposed by microorganisms. The type of fermentation varies depending on the type or environment of the microorganism. Typical examples include yeast alcohol fermentation, glycerol fermentation, lactic acid fermentation, heterolactic acid fermentation, methane fermentation methane fermentation, and mixed organic fermentation found in E. coli.
본 발명에서 용어 "생물전환(bioconversion)"이란 생물의 생리적 기능을 이용해 특정 물질을 화학적으로 변형된 형태로 전환시키는 과정을 말하며, 미생물 대사계에서 제어에 따른 중간 생성물의 축적, 효소, 미생물을 사용하는 부분적 변환물의 생성 등이 있다.In the present invention, the term "bioconversion (bioconversion)" refers to the process of converting a specific substance into a chemically modified form by using the physiological function of the organism, the accumulation of intermediate products under control in the microbial metabolic system, using enzymes, microorganisms And partial conversions.
본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계는 국화 추출물에 유산균을 접종하여 발효 시킴으로써 루테올린 7-O-β-D-글루코시드(luteolin 7-O-β-D-glucoside)를 루테올린(luteolin)으로 생물전환(bioconversion)시키는 단계일 수 있으며, 이 때 유산균이 가지고 있는 β-glucosidase가 루테올린 7-O-β-D-글루코시드(luteolin 7-O-β-D-glucoside)를 가수분해시켜 루테올린(luteolin)을 생성하는 것일 수 있다.In the present invention, the step (b) 7- O -β- D De ruthenate by fermentation by inoculating the lactic acid bacteria to the chrysanthemum extract-De (luteolin) ruthenate the glucoside (luteolin 7- O -β- D -glucoside) by biotransformation (bioconversion) may be a step of, when the β-glucosidase is luteolin 7- O -β- D with lactic acid bacteria have - by decomposing the glucoside (luteolin 7- O -β- D -glucoside) singer It may be to produce luteolin.
본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계에서 당은 포도당(glucose), 과당(fructose), 자당(sucrose), 및 엿당(maltose) 등을 포함할 수 있으며, 본 발명의 일 구현예에 따르면 상기 당은 포도당(glucose)일 수 있다. In the present invention, in step (b), the sugar may include glucose, fructose, sucrose, and maltose, according to the embodiment of the present invention. May be glucose.
본 발명에 있어서, 상기 당의 농도는 1%(w/v) 내지 5%(w/v), 1%(w/v) 내지 10%(w/v), 또는 5%(w/v) 내지 10%(w/v)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, the concentration of the sugar is 1% (w / v) to 5% (w / v), 1% (w / v) to 10% (w / v), or 5% (w / v) to 10% (w / v), but is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 (c) 단계는 (b) 단계에서 얻은 발효산물을 추출, 농축, 및 건조하는 단계를 포함하며, 이 때 추출은 물, C1내지 C4의 저급알코올, n-헥산, 에틸아세테이트, 아세톤, 부틸아세테이트, 1,3-부틸렌 글리콜, 메틸렌클로라이드, 및 이들의 혼합용매로 구성된 군으로부터 선택된 용매로 추출되는 것일 수 있고, 본 발명의 일 구현예에 따르면 에탄올을 용매로 추출될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In the present invention, the step (c) includes the step of extracting, concentrating, and drying the fermentation product obtained in step (b), wherein the extraction is water, C 1 to C 4 lower alcohol, n-hexane , Ethyl acetate, acetone, butyl acetate, 1,3-butylene glycol, methylene chloride, and may be extracted with a solvent selected from the group consisting of mixed solvents, according to an embodiment of the present invention, ethanol as a solvent It may be extracted, but is not limited thereto.
또한, 상기 (c) 단계에서의 추출은 65℃ 내지 75℃, 65℃ 내지 70℃, 또는 70℃ 내지 75℃의 온도에서 8시간 내지 24시간, 8시간 내지 18시간, 또는 18시간 내지 24시간 동안 1.5kg/cm3 내지 10kg/cm3, 1.5kg/cm3 내지 6kg/cm3, 또는 6kg/cm3 내지 10kg/cm3의 압력 조건 하에서 실행될 수 있으나, 상기 조건에 제한되는 것은 아니다. In addition, the extraction in step (c) is from 8 to 24 hours, 8 to 18 hours, or 18 to 24 hours at a temperature of 65 ° C to 75 ° C, 65 ° C to 70 ° C, or 70 ° C to 75 ° C. While 1.5kg / cm 3 to 10kg / cm 3 , 1.5kg / cm 3 to 6kg / cm 3 , or 6kg / cm 3 to 10kg / cm 3 may be performed under pressure conditions, but is not limited to the above conditions.
상기 (c) 단계에서 농축은 45℃ 내지 55℃, 45℃ 내지 50℃, 또는 50℃ 내지 55℃의 온도에서 진공도 -500 mmHg 내지 600 mmHg, -500 mmHg 내지 10 mmHg, 또는 10 mmHg 내지 600 mmHg 의 조건으로 10 brix 내지 50 brix, 10 brix 내지 30 brix, 또는 30 brix 내지 50 brix가 되도록 농축하는 것일 수 있으나, 상기 조건에 제한되는 것은 아니다. The concentration in the step (c) is 45 ℃ to 55 ℃, 45 ℃ to 50 ℃, or at a temperature of 50 ℃ to 55 ℃ vacuum degree -500 mmHg to 600 mmHg, -500 mmHg to 10 mmHg, or 10 mmHg to 600 mmHg It may be concentrated to be 10 brix to 50 brix, 10 brix to 30 brix, or 30 brix to 50 brix, but is not limited to the above conditions.
상기 (c) 단계에서 건조는 분무건조법을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 분무건조기의 inlet 온도는 180℃ 내지 190℃, 180℃ 내지 185℃, 또는 185℃ 내지 190℃, outlet 온도는 80℃ 내지 90℃, 80℃ 내지 85℃, 또는 85℃ 내지 90℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The drying in step (c) may use a spray drying method, but is not limited thereto, and the inlet temperature of the spray dryer is 180 ° C to 190 ° C, 180 ° C to 185 ° C, or 185 ° C to 190 ° C, and the outlet temperature is 80 ° C. To 90 ° C, 80 ° C to 85 ° C, or 85 ° C to 90 ° C, but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에서는 국화 추출물을 70% 에탄올을 이용하여 제조하고(실시예 1 참조), 여기에 Lactobacillus acidophilus 균을 접종하여 국화 추출물을 발효시켰다. 국화 추출물에는 루테올린 배당체인 루테올린 7-O-β-D-글루코시드(luteolin 7-O-β-D-glucoside)가 함유되어 있고, 국화 추출물의 발효를 통해 생물전환이 이루어져 상기 루테올린 7-O-β-D-글루코시드(luteolin 7-O-β-D-glucoside)가 가수분해되어 루테올린(luteolin)이 생성되었으며(실시예 2 참조), 상기 발효액을 추출, 농축, 건조하는 과정을 통해 국화 추출물 발효액으로부터 루테올린을 수득하였다(실시예 3 참조). 본 발명의 일 실험예에서는 국화 추출물의 발효액을 HPLC 분석한 결과, 국화 추출물에 비해 높은 함량의 루테올린을 함유하고 있는 것을 확인하여, 국화 추출물의 발효 과정으로 국화 추출물 내 루테올린 7-O-β-D-글루코시드(luteolin 7-O-β-D-glucoside)를 생물전환시킴으로써 루테올린을 대량 생산할 수 있을 것으로 예상하였다.In one embodiment of the present invention, the chrysanthemum extract was prepared using 70% ethanol (see Example 1), and the Lactobacillus acidophilus bacteria was inoculated therein to ferment the chrysanthemum extract. Chrysanthemum extract contains luteolin glycosides of luteolin 7- O -β- D - is contained the glucoside (luteolin 7- O -β- D -glucoside) , consisting of the bioconversion by the fermentation of the chrysanthemum extract De ruthenate 7 -O- β- D -glucoside (luteolin 7- O- β- D- glucoside) was hydrolyzed to produce luteolin (see Example 2), extracting, concentrating, and drying the fermentation broth Luteolin was obtained from the fermentation broth of the chrysanthemum extract through (see Example 3). In one experimental example of the present invention, as a result of HPLC analysis of the fermentation broth of the chrysanthemum extract, it was confirmed that it contained a higher content of luteolin than the chrysanthemum extract, and the luteolin 7- O -β in the chrysanthemum extract as a fermentation process of the chrysanthemum extract -It was expected that mass production of luteolin could be achieved by bioconversion of D -glucoside (luteolin 7- O- β- D- glucoside).
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments are provided to help understanding of the present invention. However, the following examples are only provided to more easily understand the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.
실시예Example 1. 국화 추출물 제조 1. Chrysanthemum extract preparation
건조된 소국(small flowered chrysanthemum) 50g에 250ml의 70% 에탄올을 첨가하여(1:5, w/v) 상온에서 5시간 동안 2회 반복하여 교반 추출하였으며, 추출액을 evaporator로 감압 농축하였다.To 50 g of dried small chrysanthemum (small flowered chrysanthemum), 250 ml of 70% ethanol was added (1: 5, w / v), and the mixture was repeatedly stirred for 5 hours at room temperature, and the extract was concentrated under reduced pressure with an evaporator.
실시예Example 2. 국화 추출물의 발효 2. Fermentation of chrysanthemum extract
상기 실시예 1에서 제조한 국화 추출물 농축액 10ml에 포도당(glucose)을 10%(w/v) 농도로 첨가 (5g/50ml)하고, 최종 증류수로 50ml를 보정하여 250ml 삼각플라스크에 넣고 121℃에서 15분간 멸균하여 국화 추출물 발효 배지로 사용하였다. 여기에 Lactobacillus acidophilus KCTC 3140 유산균 균주를 MRS 배지에서 배양한 전배양액 1%를 접종한 후 37℃, 150rpm에서 48시간 배양하였다. 상기 과정을 통해, Lactobacillus acidophilus KCTC 3140 균이 가지는 β-glucosidase에 의해 루테올린 7-O-β-D-글루코시드(luteolin 7-O-β-D-glucoside)가 가수분해되어 루테올린(luteolin)이 생성되었다. Glucose was added at a concentration of 10% (w / v) to 10 ml of chrysanthemum extract concentrate prepared in Example 1 (5 g / 50 ml), and 50 ml was calibrated with final distilled water into a 250 ml Erlenmeyer flask and 15 at 121 ° C. Sterilized for a while, it was used as a chrysanthemum extract fermentation medium. Here, Lactobacillus acidophilus KCTC 3140 Lactobacillus strain was inoculated with 1% of the pre-culture medium cultured in MRS medium, and then cultured at 37 ° C and 150 rpm for 48 hours. Through the above process, Lactobacillus acidophilus KCTC 3140 strains are 7- O -β- D De ruthenate by β-glucosidase having - glucoside (luteolin 7- O -β- D -glucoside) is hydrolyzed De ruthenate (luteolin) Was created.
상기 루테올린 7-O-β-D-글루코시드 및 루테올린의 구조는 도 1에 나타내었다.The structures of the luteolin 7- O- β- D -glucoside and luteolin are shown in FIG. 1.
실시예Example 3. 국화 발효액으로부터 루테올린 수득 3. Luteolin obtained from chrysanthemum fermentation broth
상기 실시예 2에서 수득한 국화 추출물 발효산물에 대해 50% 에탄올을 1:9의 비율이 되도록 첨가하고 70±5℃에서 8시간 이상 1.5kg/cm3이상의 압력으로 추출하였다. 그런 다음, 이를 원심분리하여 상등액을 회수하고 50±5℃에서 진공도 -500~600 mmHg의 조건에서 10~50 brix (바람직하게는 15 brix)가 되도록 주정만 증발시켜 농축하였다. 이후 분무건조기의 inlet 온도를 185±5℃, outlet 온도를 85±5℃로 설정하여 분무건조공정(spray drying)을 거친 후 최종산물인 루테올린을 획득하였다.50% ethanol was added to the fermentation product of chrysanthemum extract obtained in Example 2 in a ratio of 1: 9 and extracted at 70 ± 5 ° C. for 8 hours or more and 1.5 kg / cm 3 or more. Then, this was centrifuged to recover the supernatant and concentrated by evaporating only the alcohol to 10 to 50 brix (preferably 15 brix) at 50 ± 5 ° C. under vacuum conditions of -500 to 600 mmHg. Thereafter, the inlet temperature of the spray dryer was set to 185 ± 5 ° C. and the outlet temperature to 85 ± 5 ° C. After spray drying, the final product, luteolin, was obtained.
실험예Experimental example 1. One. HPLCHPLC (high-performance liquid chromatography) 분석(high-performance liquid chromatography) analysis
상기 실시예 2의 방법으로 국화 추출물에 유산균을 접종하여 배양한 후 발효액을 원심분리하여 균체를 제거하고 상등액을 회수하여 HPLC 분석을 수행하였다.After inoculating the chrysanthemum extract with the method of Example 2 and incubating it, the fermentation broth was centrifuged to remove the cells, and the supernatant was recovered to perform HPLC analysis.
HPLC는 Agilent사의 1200시리즈로서, 분석조건 중 칼럼은 YMC ODS-AM 칼럼 (5 um, 4.6 x 250 nm), 유속은 1.0 ml/min, 검출기는 DAD를 이용하여 210, 254, 280, 320, 그리고 350 nm의 다양한 파장에서 측정하였으며, 결과는 350 nm파장에서 분석하였다. A 이동상 용매는 증류수, B 이동상 용매는 아세토나이트릴을 사용하고, 용매 기울기는 일정한 혼합비율(A:B = 95:5, 50:50, 20:80)로 용출시켰다. 시료 주입량은 10 ul로 하였다. 표준물질로 사용된 luteolin과 luteolin 7-O-β-D-glucoside는 Extrasynthese (Genay, France) 사에서 구입하여 사용하였다.HPLC is Agilent's 1200 series, the column of the analysis conditions is YMC ODS-AM column (5 um, 4.6 x 250 nm), flow rate is 1.0 ml / min, detector is DAD using 210, 254, 280, 320, and It was measured at various wavelengths of 350 nm, and the results were analyzed at 350 nm wavelength. A mobile phase solvent was distilled water, B mobile phase solvent was acetonitrile, and the solvent gradient was eluted at a constant mixing ratio (A: B = 95: 5, 50:50, 20:80). The sample injection amount was 10 ul. The luteolin and luteolin 7- O- β- D- glucoside used as standard materials were purchased from Extrasynthese (Genay, France).
상기 방법으로 국화 추출물(도 2의 상단 도면) 및 standard luteolin 7-O-β-D-glucoside(도 2의 하단 도면)에 대해 HPLC 분석한 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이 국화 추출물 시료는 peak가 2개로 나타났으며, luteolin 7-O-β-D-glucoside(peak 1) 및 3,5-O-dicaffeoylquinic acid(peak 2)를 함유하고 있음을 알 수 있었다.As a result of HPLC analysis of the chrysanthemum extract (top view in FIG. 2) and standard luteolin 7- O- β- D- glucoside (bottom view in FIG. 2), the chrysanthemum extract sample has a peak as shown in FIG. It appeared as two, and it was found that it contained luteolin 7- O- β- D- glucoside (peak 1) and 3,5- O- dicaffeoylquinic acid (peak 2).
또한, 국화 추출물(도 3의 상단 도면), 국화 추출물 발효액(도 3의 가운데 도면), 및 standard luteolin(도 3의 하단 도면)에 대해 HPLC 분석한 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이 standard luteolin의 peak와 동일한 위치에서의 peak를 비교했을 때 국화 추출물 발효액은 국화 추출물에 비해 높은 함량의 luteolin을 함유하고 있음을 알 수 있었다.In addition, as a result of HPLC analysis of the chrysanthemum extract (top view in FIG. 3), the chrysanthemum extract fermentation broth (in the middle view in FIG. 3), and the standard luteolin (bottom view in FIG. 3), peaks of the standard luteolin as shown in FIG. When comparing peaks at the same location as, the chrysanthemum extract fermentation broth was found to contain a higher content of luteolin than chrysanthemum extract.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.The above description of the present invention is for illustration only, and a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
Claims (12)
(b) 상기 국화 추출물에 당을 첨가하고 유산균을 접종하여 발효 시킨 후 발효산물을 회수하는 단계;
(c) 상기 발효산물을 추출, 농축, 및 건조하여 루테올린(luteolin)을 수득하는 단계를 포함하는, 국화 추출물의 발효를 이용한 루테올린 대량 생산 방법으로서,
상기 (b) 단계는 국화 추출물에 1%(w/v) 내지 10%(w/v)의 포도당(glucose)을 첨가하고, 락토바실러스 아시도필루스(Lactobacillus acidophilus) KCTC3140을 접종하여 발효시킴으로써 루테올린 7-O-β-D-글루코시드(luteolin 7-O-β-D-glucoside)를 루테올린(luteolin)으로 생물전환(bioconversion)시키는 단계인 것을 특징으로 하는, 방법.
(A) preparing a chrysanthemum extract;
(B) adding sugar to the chrysanthemum extract and inoculating lactic acid bacteria to ferment and recovering the fermented product;
(c) extracting, concentrating, and drying the fermentation product to obtain luteolin, as a method for mass production of luteolin using fermentation of chrysanthemum extract,
In step (b), 1% (w / v) to 10% (w / v) of glucose is added to the chrysanthemum extract, and Lactobacillus acidophilus KCTC3140 is inoculated and fermented to induce fermentation. A method characterized in that it is a step of bioconversion of luteolin 7-O-β-D-glucoside to luteolin.
상기 국화는 소국(small flowered chrysanthemum)인 것을 특징으로 하는, 국화 추출물의 발효를 이용한 루테올린 대량 생산 방법.
According to claim 1,
The chrysanthemum is characterized in that it is a small flower (small flowered chrysanthemum), a method for mass production of luteolin using fermentation of chrysanthemum extract.
상기 (a) 단계에서 국화 추출물은 물, C1내지 C4의 저급알코올, n-헥산, 에틸아세테이트, 아세톤, 부틸아세테이트, 1,3-부틸렌 글리콜, 메틸렌클로라이드, 및 이들의 혼합용매로 구성된 군으로부터 선택된 용매로 추출되는 것을 특징으로 하는, 국화 추출물의 발효를 이용한 루테올린 대량 생산 방법.
According to claim 1,
In step (a), the chrysanthemum extract is composed of water, C 1 to C 4 lower alcohol, n-hexane, ethyl acetate, acetone, butyl acetate, 1,3-butylene glycol, methylene chloride, and mixed solvents thereof. Characterized in that it is extracted with a solvent selected from the group, a method for mass production of luteolin using fermentation of chrysanthemum extract.
상기 용매는 에탄올인 것을 특징으로 하는, 국화 추출물의 발효를 이용한 루테올린 대량 생산 방법.
According to claim 3,
The solvent is characterized in that the ethanol, luteolin mass production method using the fermentation of chrysanthemum extract.
상기 (c) 단계에서 발효산물의 추출은 물, C1내지 C4의 저급알코올, n-헥산, 에틸아세테이트, 아세톤, 부틸아세테이트, 1,3-부틸렌 글리콜, 메틸렌클로라이드, 및 이들의 혼합용매로 구성된 군으로부터 선택된 용매로 추출되는 것을 특징으로 하는, 국화 추출물의 발효를 이용한 루테올린 대량 생산 방법.
According to claim 1,
Extraction of the fermentation product in step (c) is water, C 1 to C 4 lower alcohol, n-hexane, ethyl acetate, acetone, butyl acetate, 1,3-butylene glycol, methylene chloride, and mixed solvents thereof Characterized in that extracted with a solvent selected from the group consisting of, luteolin mass production method using the fermentation of chrysanthemum extract.
상기 용매는 에탄올인 것을 특징으로 하는, 국화 추출물의 발효를 이용한 루테올린 대량 생산 방법.The method of claim 11,
The solvent is characterized in that the ethanol, luteolin mass production method using the fermentation of chrysanthemum extract.
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| KR102216605B1 (en) * | 2020-08-11 | 2021-02-17 | 재단법인춘천바이오산업진흥원 | Method for increasing production of luteolin and luteolin-7-glucoside using microbial fermentation |
| DE102022211856A1 (en) | 2022-11-09 | 2024-05-16 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Two-stage dyeing process with natural dyes with improved color intensity |
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| KR20190088383A (en) | 2018-08-20 | 2019-07-26 | 경북대학교 산학협력단 | Composition for preventing, treating or improving fibrosis comprising extracts of Chrysanthemum leaf |
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