KR20000037548A - 주목나무를 이용한 택솔의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 택솔을 생산하는 진균, 특히 페스탈로티아 헤테로코니스(Pestalotia heterocornis) KCTC 0340BP를 주목 나무가 함유된 배양액에서 배양하여 택솔을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 주목 나무의 뿌리, 줄기 및 잎을 건조하여 파쇄한 것 또는 메탄올 추출물을 배양배지 ℓ당 0.5∼100g 첨가하여 택솔의 생산량을 ℓ당 최고 3.7mg까지 증대시키는 방법에 관한 것이다.

Description

주목나무를 이용한 택솔의 제조방법
본 발명은 주목나무를 이용한 택솔의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 택솔을 생산하는 진균, 특히 페스탈로티아 헤테로코니스(Pestalotia heterocornis) KCTC 0340BP를 주목나무 또는 주목나무 추출물을 적정량 함유한 배지에서 배양함으로써 배양액 중에 택솔을 고수율로 축적시킬 수 있는 택솔의 제조방법에 관한 것이다.
택솔은 주목과 주목속에 속하는 주목(Taxus cuspidata), 태평양주목(Taxus brevifolia) 등의 잎, 줄기, 뿌리 등에 존재하는 물질로 1971년 바니 등(M.C, Wani, H.L. Taylor, M.E. Wall, P. Coggon, and A.t. McPhail, J. Am. Chem. Soc., 93, 2325, 1971)에 의해 그 화학적 구조가 처음으로 밝혀졌으며, 그 구조는 다음 화학식 1로 표시되는 바와 같다.
택솔은 여러 가지 암세포주에 대하여 뛰어난 항암활성을 나타내어 의약품으로 개발되고 있으며, 특히 자궁암에 대해서는 임상실험 페이즈 I단계를 거쳐 페이즈 II 단게에 있다. 이 물질은 주목의 줄기껍질 부분에 약 0.041∼0.02% 정도로 가장 많이 함유되어 있는 것으로 밝혀져 있다.
그러나, 주목은 정원수로 일부 재배되는 외에는 성장속도가 매우 느려 지금까지 목재 등의 용도로는 환영받지 못한 식물로, 그 수가 매우 적다. 더구나, 주목으로부터 추출되는 택솔의 양이 너무 적고(1g의 택솔을 얻기 위해 10,000g의 주목 껍질이 필요하다), 추출 방법이 까다로우며 생산량도 적다.
따라서, 미합중국 특허 제4,924,011호에서는 탁솔을 제조하기 위한 화학적 방법에 대하여 개시하고 있으나, 이 방법은 복잡한 과정을 요구하므로 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.
한편, 국내에 자생하고 있는 주목 나무 종자의 씨눈에는 지금까지 보고된 바 있는 주목나무 수피 내 택솔을 함유량의 최대치보다 200배 이상 많은 양의 택솔이 함유되어 있다고 보고된 바 있다.
그리고, PCT/US 93/03416에서 미국 몬타나 대학 식물 병리학자인 안드레아 스티얼(Anderea stierle) 등은 주목 나무의 내수피(inner bark)로부터 택솔을 생산하는 곰팡이인 탁소마이세스 안드레아나(Taxomyces andreanae)를 분리하는 방법에 대해 개시하고 있다. 그러나, 이같은 곰팡이에서 생산되는 택솔의 양은 1ℓ 당 1∼2㎍의 미량에 불과하다는 문제점이 있다.
이같은 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 택솔 및 택산을 생산하는 신균주를 발견학, 이를 동정·확인한 결과 페스탈로티아 헤테로코니스(Pestalotia heterocornis)로 명명하고, 이를 1997년 6월 30일자로 한국유전자 은행기탁하고 수탁번호를 부여받았으며(수탁번호 KCTC 0340BP), 이에 대하여 1997년 7월 11일자로 특허출원한 바 있다(대한민국 특허출원 제97-32358호).
여기서는 탁수스 속 나무가 자생하고 있는 토양의 일부를 취하고, 이 토양을 50∼95% 알콜에 침적시키고 그 침적물을 여과하여 잔사를 얻고, 상기 잔사에 멸균 식염수를 가하여 진탕하여 진탕액을 만들고, 상기 진탕액의 상등액 일부를 진균이 증식할 때까지 아가(agar) 배지 상에서 2∼5일간 증식시키고, 상기 증식균사를 진균 실험용 증식 배지로 옮겨 진균 배양물을 증식시키고, 상기 진균 배양물을 함유하는 배지의 적어도 일부를 분리하고 균사를 완전히 분쇄하여 얻은 혼합물에 액체 크로마토그래피 용매를 첨가하고, 상기 용매 중에 함유되어 있는 진균 배양물의 크로마토그래프를 얻고, 상기 배양물의 일부를 취하여 탁산, 택솔 및 바카틴(baccatin)을 각각 정량하고, 크로마토그래프를 택솔, 바카틴 및 세팔로만닌(cephalomannine)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1 이상의 탁산 표준물과 비교하는 단계를 거쳐 페스탈로티아 헤테로코니스(Pastalotia Heterocornis) KCTC 0340BP를 분리하였다.
그리고, 페스탈로티아 헤테로코니스(Pestalotia Heterocornis) KCTC 0340BP를 진균의 증식이 일어나게 할 수 있는 영양 배지에 노출시키고, 상기 진균이 증식 및 복제할 수 있는 조건을 포함한 진균을 함유하는 배지를 위한 배양 조건을 제공하고, 상기 배양 배지 또는 진균으로부터 목적으로 하는 탁산을 분리하거나 농축하는 과정을 거쳐 탁산을 제조하였다. 이때, 영양 배지는 벤조산, 벤조산 대사 물질 전구체 및 소디움 벤조에이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 화합물로 이루어진다.
그러나, 이와같은 방법으로 택솔을 생산하는 경우 택솔의 양이 1ℓ당 30㎍이어서 이를 산업화하는 데는 아직까지 만족스럽지 못한 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 택솔을 생산하는 진균, 특히 페스탈로티아 헤테로코니스(Pestalotia Heterocornis)를 주목나무나 주목나무 추출물을 함유한 배지원에서 배양함으로써 고수율로 택솔을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 택솔의 제조방법은 택솔을 생산하는 진균을 주목 나무가 함유된 배양액에서 배양하는 데 그 특징이 있다.
이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 택솔을 생산하는 것으로 알려진 진균, 특히 페스탈로티아 헤테로코니스(Pestalotia heterocornis) KCTC 0340BP로부터 고수율로 택솔을 제조하기 위해 배양배지 내에 주목나무를 첨가한다.
이때, 첨가되는 주목나무의 부위는 뿌리, 줄기 및 잎 어느 부위나 가능하며, 이를 각각 세정하여 건조한 다음, 톱밥크기 정도로 파쇄하여 직접 배지상에 첨가하거나, 용매로 추출하여 그 추출물을 첨가할 수 있다.
용매 추출시 사용되는 용매는 메탄올이며, 30∼70℃에서 1∼10시간 동안 추출하며, 용매는 고형분 kg당 50∼150ℓ 정도로 사용하는 것이 바람직하다.
택솔을 고수율로 생성하기 위한 주목나무 또는 주목나무 추출물의 함량은 고형분을 기준으로 하여 배양배지 1ℓ 당 0.5∼100g인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
페스탈로티아 헤테로코니스(Pestalotia heterocornis) KCTC 0340BP를 포테이토덱스트로스 아가 배지에서 12시간 명암조건으로 배양하였다. 완전히 자란 균사체를 지금 5mm 크기의 원형으로 취하여 다음 표 1과 같은 조성을 갖는 배양액(제 1 배양액) 50∼300㎖에 접종한 다음, 20∼30℃, 250∼350rpm 조건에서 성장기까지 배양하였다.
이 배양액을 다음 표 1과 같은 조성을 갖는 배양액(제 2 배양액) 100㎖에 접종하여 20∼30℃, 150∼300rpm 조건에서 2주간 배양하였다. 이때, 건조된 주목나무 잎 분말의 첨가량을 달리하면서 첨가하였다.
최종 배양액을 취하여 10,000rpm, 15분 이상으로 원심분리하여 상등액을 취해 택솔의 생산량을 비교하였다.
조성 제 1배양액 조성 제 2 배양액 조성
글루코스 2g 2g
초산나트륨 1g 1g
바이오틴 1mg 1mg
페닐 알라닌 5mg 5mg
질산칼륨 6.5mg 6.5mg
염화망간 5mg 5mg
프럭토스 4g 4g
박토소이톤 1g 1g
피리독살 1mg 1mg
벤조산 소듐염 100mg 100mg
질산구리 1mg 1mg
염화철 2mg 2mg
수크로스 9g 9g
티아민 1mg 1mg
판토텐산 칼슘염 1mg 1mg
마그네슘 황산염 3.6mg 3.6mg
황산아연 2.5mg 2.5mg
아연 9.38mg 9.38mg
1몰 포타슘 포스페이트 용액 1㎖
주목나무 잎 분말 - 0.5∼100g
미량원소
한편, 주목나무 잎 분말의 첨가량에 따른 택솔의 생산량을 제 2배지 조성에서 배양한 후 각각 7일째와 12일째 되는 날 측정하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
이때 택솔 함량의 측정은 CIEIA 방법으로 수행하였다.
(단위 : ㎍)
주목나무 잎 분말의 첨가량(g/ℓ) 7일째 14일째
0 15.1 30.5
0.5 193 337
2 650 1243
4 1178 1563
6 1446 2021
9 2168 2572
12 2798 3164
상기 표 2의 결과로부터 배지조성 중 주목나무 첨가량이 0.5g만 되더라도 택솔의 생산량이 193㎍이나 되며, 100g 첨가시 가장 최대의 택솔 생산량을 나타냄을 알 수 있다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 택솔을 생산하되, 다만 상기 표 1의 제 2배양액 조성 중 첨가되는 주목나무 성분을 주목나무 뿌리의 분말로 하였다. 그 결과는 다음 표 3에 나타낸 바와 같다.
(단위 : ㎍)
주목나무 뿌리 분말의 첨가량(g/ℓ) 7일째 14일째
0 14.8 29.7
0.5 130 285
2 420 997
4 976 1127
6 993 1325
9 1521 1819
12 2478 2692
실시예 3
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 택솔을 생산하되, 다만 상기 표 1의 제 2배양액 조성 중 첨가되는 주목나무 성분을 주목나무 줄기의 분말로 하였다. 그 결과는 다음 표 4에 나타낸 바와 같다.
(단위 : ㎍)
주목나무 줄기 분말의 첨가량(g/ℓ) 7일째 14일째
0 15.3 30.2
0.5 178 302
2 572 1121
4 1024 1315
6 1218 1721
9 1876 2163
12 2613 2897
실시예 4
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 택솔을 생산하되, 다만 상기 표 1의 제 2배양액 조성 중 첨가되는 주목나무 성분을 주목나무 줄기를 메탄올로 추출한 추출액으로 하였다. 그 결과는 다음 표 5에 나타낸 바와 같다.
(단위 : ㎍)
주목나무 뿌리 분말의 첨가량(g/ℓ) 7일째 14일째
0 15.2 31.0
0.5 182 326
2 654 1237
4 1127 1426
6 1452 1976
9 2025 2436
12 2750 3124
실시예 5
상기 표 1에 나타낸 바와 같은 제 2배지 조성에서 페스탈로티아 헤테로코니스(Pestalotia heterocornis) KCTC 0340BP를 3ℓ크기의 발효조에서 배양하면서 접종 후 일정한 시간 간격으로 각 배양액을 채취하여 CIEIA 방법으로 배양액 중의 택솔의 함량을 측정하였다. 그 결과는 다음 표 3에 나타낸 바와 같다.
시간(일) 0 3 4 6 7 8 9 10 11 13
택솔 생산성(㎍/ℓ) 0 1553 1705 1923 2009 2803 2996 3202 3742 3492
표 6의 결과로부터 시간의 경과함에 따라 택솔의 생산량이 점점 증가하며, 최고조에 달했을 때 생산성이 3.7mg/ℓ에 달함을 알 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 페스탈로티아 헤테로코니스(Pestalotia heterocornis) KCTC 0340BP를 주목 나무의 뿌리, 줄기 및 잎의 분말이나 이들의 추출물이 함유된 배양액에 배양하여 택솔을 제조하는 경우 택솔의 생산량을 ℓ당 30㎍이던 것을 최고 3.7mg까지 증대시킬 수 있어 산업적으로 이용하기에 유용하다.

Claims (6)

  1. 택솔을 생산하는 진균을 주목 나무가 함유된 배양액에 배양하여 택솔을 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 택솔을 생산하는 진균으로는 페스탈로티아 헤테로코니스(Pestalotia heterocornis) KCTC 0340BP를 사용하는 것을 특징으로 하는 주목나무를 이용한 택솔의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 주목나무는 전체 배양액 1ℓ당 0.5∼100g 되도록 첨가하는 것을 특징으로 하는 주목나무를 이용한 택솔의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 주목나무는 뿌리, 줄기 및 잎 중에서 1종 이상의 부위를 선택하여 단독 또는 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 주목나무를 이용한 택솔의 제조방법.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 주목나무는 뿌리, 줄기 및 잎 중에서 선택된 1종 이상의 부위를 수세, 건조 및 파쇄하여 첨가하는 것을 특징으로 하는 주목나무를 이용한 택솔의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 주목나무는 메탄올 추출물을 사용하는 것을 특징으로 하는 주목나무를 이용한 택솔의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180026831A (ko) * 2016-09-05 2018-03-14 남찬열 발효 양식장 퇴적물의 제조방법과 이를 이용한 사료 및 비료
KR20190023690A (ko) * 2017-08-30 2019-03-08 영남대학교 산학협력단 택솔을 생산하는 파라코니오씨리움 알키덴드론 tx1 균주 및 이의 용도

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