KR20030018959A - Red pigment by submerged culture of paecilomyces sinclairii and method for preparing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Provided are red pigment by submerged culture of Paecilomyces sinclairii and a method for preparing the same. The manufactured red pigment has excellent stability and is thus applied to foods, cosmetics, medicaments, etc. CONSTITUTION: The red pigment is manufactured by submerged culture of Paecilomyces sinclairii characteristically under the following conditions: inoculum age is 3 days; culture temperature is 25deg. C; initial pH is 6.0; carbon source is 1.5%(w/v) of soluble starch; and nitrogen source is 1.5%(w/v) of meat peptone.

Description

동충하초로부터 생산되는 적색색소 및 그 제조방법{Red Pigment by Submerged Culture of Paecilomyces Sinclairii and Method for Preparing the Same}Red Pigment by Submerged Culture of Paecilomyces Sinclairii and Method for Preparing the Same}

본 발명은 동충하초로부터 생산되는 적색색소 및 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 이나큐럼 에이지(inoculum age) 3일, 온도 25℃, 초기 pH 6.0, 탄소원으로서 가용성 녹말 1.5%(w/v), 질소원으로서 육류 펩톤 1.5%(w/v)을 조건으로 배양되는 동충하초로부터 생산되는 적색색소 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a red pigment produced from Cordyceps sinensis and a method for producing the same. More specifically, the present invention is a condition of three days of inoculum age, temperature 25 ℃, initial pH 6.0, 1.5% (w / v) soluble starch as a carbon source, 1.5% (w / v) meat peptone as a nitrogen source It relates to a red pigment produced from Cordyceps sinensis cultured with and a method for producing the same.

음식물, 화장품, 약품제조에 널리 사용되는 많은 종류의 인공 합성 색소의 안정성 때문에 자연물로부터의 색소를 생산할 수 있는 방법이 연구되어 오고 있다. 여러종류의 식물, 동물 및 미생물이 색소를 생산하는 것은 이미 알려져 있다. 여러 종류의 자연색소가 있지만, 식물으로부터 추출되기 때문에 공업용으로 유용한 충분한 양은 단지 몇 종류만이 가능하다. 그러므로, 미생물로부터 자연색소를 생산하는 것이 유익하다. 고수율로 색소를 생산할 수 있는 미생물로는모나스커스(Monascus), 세라티아(Serratia) 및 스트렙토마이스(Streptomyces)과 같은 몇 종류가 있다. 이들 중에서도 모나스커스(Monascus)의 많은 종은 고화학적 안정성을 나타내는 다양한 색소를 생산하는 능력을 갖기 때문에 많은 관심이 기울여지고 있다. 모나스커스(Monascus) 속의 여러 종류에 의한 고체상태 배양체에서 생산되는 적색색소는 전통적으로 다수의 발효음식을 착색하고 보관하기 위하여 여러 아시아 국가에서 사용되어져 왔다. 더군다나, pH와 온도와 관련된 요법특성 및 비교적 높은 안정성은 합성 착색제의 대체물로서 선호되는 관심있는 특성이다. 복합 매개체에 침수되어 고체상태 배양체에 의한 모나스커스(Monascus) 생산이 연구되었다. 마이트로바이알(microbial) 색소, 고수율 색소생산 및 화학적 광학적 안정성을 위해 가능한 공업적 응용에 대한 연구가 요구된다. 생체활성 화합물의 생산을 위한 여러 종류의 식용 버섯의 침수배양 동안에, 본 발명자는 여러 종류의 식용버섯이 비교적 고수율의 색소를 생산할 수 있는 능력이 있음을 알 수 있었다. 특히, 본 발명자의 선행조사에 따르면, 동충하초로부터의 적색 색소 생성은 자연광에서 극히 안정(30 일 이상)하였으며, 이는 자연색소의 단점 중의 하나이다.Because of the stability of many kinds of artificial synthetic pigments widely used in food, cosmetics, and pharmaceuticals, methods for producing pigments from natural products have been studied. It is already known that various kinds of plants, animals and microorganisms produce pigments. There are many types of natural pigments, but only a few of them are sufficient for industrial use because they are extracted from plants. Therefore, it is beneficial to produce natural pigments from microorganisms. There are several kinds of microorganisms that can produce pigments in high yields such as Monascus, Serratia and Streptomyces. Among these, many species of Monascus are attracting much attention because they have the ability to produce various pigments exhibiting high chemical stability. Red pigments, produced in solid-state cultures of several varieties of Monascus, have traditionally been used in many Asian countries to color and store many fermented foods. Moreover, the therapeutic properties and relatively high stability in relation to pH and temperature are properties of interest that are preferred as substitutes for synthetic colorants. Monascus production by solid state cultures was submerged in complex mediators. There is a need for research on possible industrial applications for microbial pigments, high yield pigment production and chemical optical stability. During the immersion culture of several kinds of edible mushrooms for the production of bioactive compounds, the inventors have found that several kinds of edible mushrooms have the ability to produce relatively high yields of pigments. In particular, according to the inventor's prior investigation, the red pigment production from Cordyceps sinensis was extremely stable in natural light (more than 30 days), which is one of the disadvantages of natural pigment.

침수배양에서 색소 생산은 여러 환경적 인자, 특히 질소원 및 매개체 pH의 본질에 의하여 영향을 받는다는 다수의 보고가 있다. 같은 종의 다른 연구 특히 의약버섯 연구에서 색소에 대한 보고는 없다.There are a number of reports that pigment production in immersion culture is affected by several environmental factors, in particular the nature of the nitrogen source and mediator pH. There are no reports of pigments in other studies of the same species, particularly in medical mushroom research.

본 발명에서 동충하초에 의한 적색색소의 생산을 위한 적정 배양조건은 진동 플라스크 및 배치(batch) 발효기에서 조사되었다.In the present invention, the appropriate culture conditions for the production of red pigment by Cordyceps sinensis were investigated in a vibration flask and batch fermenter.

따라서, 본 발명의 목적은 자연물로부터의 색소를 생산할 수 있는 방법을 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 동충하초에 의한 적색색소의 생산을 위한 적정 배양조건을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method capable of producing pigments from natural products. Another object of the present invention to provide a suitable culture conditions for the production of red pigment by Cordyceps sinensis.

본 발명의 상기 목적은 이나큐럼 에이지(inoculum age) 3일, 온도 25℃, 초기 pH 6.0, 탄소원으로서 가용성 녹말 1.5%(w/v), 질소원으로서 육류 펩톤 1.5%(w/v)을 조건으로 배양되는 동충하초로부터 생산되는 적색색소 및 그 제조방법를 제공함으로써 달성하였다.The object of the present invention is 3 days inoculum age, temperature 25 ℃, initial pH 6.0, 1.5% (w / v) soluble starch as carbon source, 1.5% (w / v) meat peptone as nitrogen source It was achieved by providing a red pigment produced from the Cordyceps sinensis cultured and its manufacturing method.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention.

본 발명은 동충하초(동충하초)로부터 생산되는 적색색소 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a red pigment produced from Cordyceps sinensis (Cordyceps sinensis) and a method of manufacturing the same.

식용버섯의 침지배양을 이용하여 높은 색소 생성 균류 파실로미세스(Paecilomyces) 신클라이리(P. sinclairii)가 선택되어 이의 적정 배양조건을 조사하였다. 적정 배양조건은 이나큐럼 에이지(inoculum age) 3일, 온도 25℃, 초기 pH 6.0, 탄소원 1.5%(w/v) 가용성 녹말, 질소원 1.5%(w/v) 육류 펩톤이다. 비록 배양배지에 10mM CaCl2의 추가는 색소생성을 약간 증가시키지만, 대부분의 검토된 바이오-구성성분은 색소생성에 결정적인 효과가 없다. 플라스크 배양기에서 얻어진 적정조건 하에서, 9배의 색소생성(4.4 g/ℓ)이 5ℓ베치 발효기를 사용하여 달성되었다. 동충하초는 배양배지 내에 수용성 적색색소를 분비하였다. 색소 색상은 pH 3-4 적색, pH 5-9 보라색, pH 10-12 분홍색과 같이 용액의 pH에 강하게 의존한다.Using the immersion culture of edible mushrooms, high pigment-producing fungi Paecilomyces (P. sinclairii) was selected and its proper culture conditions were investigated. Proper culture conditions are 3 days of inoculum age, temperature 25 ° C., initial pH 6.0, carbon source 1.5% (w / v) soluble starch, nitrogen source 1.5% (w / v) meat peptone. Although addition of 10 mM CaCl 2 to the culture medium slightly increases pigmentation, most of the bio-components examined have no decisive effect on pigmentation. Under the titration conditions obtained in the flask incubator, nine-fold pigmentation (4.4 g / l) was achieved using a 5 L batch fermenter. Cordyceps sinensis secreted water-soluble red pigment into the culture medium. The pigment color is strongly dependent on the pH of the solution, such as pH 3-4 red, pH 5-9 purple, pH 10-12 pink.

이하, 본 발명의 구체적인 방법을 실시예를 들어 상세히 설명하고자 하지만 본 발명의 권리범위는 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the specific method of the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited only to these Examples.

실시예 1: 미생물 및 배양 매개체Example 1: Microorganisms and Culture Media

동충하초는 한국에 산간지역으로부터 채취되어 실험실에서 배양수집하였다. 축적된 배양체는 포테이토 덱스트로스 아자(potato dextrose agar, PDA)에 보관하였다. 슬란트(slants)는 7일 동안 25℃에서 접종, 배양되어 4℃에서 배양되었다. 접종 배양배지는 증류수 1ℓ에 3g 효모 추출물, 3g 맥아 추출물, 5g 펩톤(peptone), 10g 글루코스(glucose)가 함유된 효모 맥아 추출물(YME)이다. 기본배지는 증류수 1ℓ에 20g 글루코스(glucose), 2g 효모 추출물, 2g 펩톤(peptone), 0.5g MgSO4·7H2O, 0.46g KH2PO4, 1g K2HPO4가 함유된 버섯 배양 배지(MCM)이다.Cordyceps sinensis was collected from mountainous areas in Korea and collected in a laboratory. Accumulated cultures were stored in potato dextrose agar (PDA). The slants were inoculated, incubated at 25 ° C. for 7 days and incubated at 4 ° C. Inoculation culture medium is yeast malt extract (YME) containing 3g yeast extract, 3g malt extract, 5g peptone, 10g glucose in 1L of distilled water. The basic medium is mushroom culture medium containing 20 g glucose, 2 g yeast extract, 2 g peptone, 0.5 g MgSO 4 · 7H 2 O, 0.46 g KH 2 PO 4 , 1 g K 2 HPO 4 in 1 L of distilled water. MCM).

실시예 2: 배양조건Example 2: Culture Conditions

동충하초는 페트리디쉬(petridish)에서 PDA 배지에서 성장되어, 무균처리된커터로 아가 플레이트(agar plate) 배양을 5mm 로 잘라 종균 배양 배지로 전달되었다. 종균배양은 2일 동안 150 rpm으로 로터리 쉐이커(rotary shaker)에서 25℃에서 종균 배양 배지의 50㎖ 를 포함하는 250㎖ 플라스크에서 성장시켰다. 발효는 3일 동안 150rpm으로 로터리 쉐이커에서 25℃에서 기본배지 50㎖를 포함하는 250㎖ 플라스크, 및 7.5일 동안 온도 25℃, 에어레이션(aeration) 율 2vvm, 교반속도 150 rpm, 초기 pH 6.0 조건 하에서 2%(v/v) 종균배양으로 접종후에 배양배지의 3ℓ를 포함하는 5ℓ발효기에서 실행하였다. 모든실험은 확실한 재생산성을 위하여 적어도 2번 실시하였다.Cordyceps sinensis was grown in PDA medium in petridish, cut agar plate culture into 5 mm with a sterile cutter and transferred to seed culture medium. Seed cultures were grown in 250 ml flasks containing 50 ml of spawn culture medium at 25 ° C. in a rotary shaker at 150 rpm for 2 days. Fermentation was carried out at 250 rpm in a rotary shaker at 50 rpm for 3 days in a 250 ml flask containing 50 ml of basic medium, and at temperature 25 ℃ for 2 days, aeration rate 2vvm, stirring speed 150 rpm, initial pH 6.0 conditions. After inoculation with% (v / v) spawn culture was performed in a 5 L fermenter containing 3 L of culture medium. All experiments were conducted at least twice for reliable reproducibility.

실시예 3: 적색색소의 분리Example 3: Separation of Red Pigment

적색색소는 2N HCl로 pH 3.0으로 조절하여 배양 여과액(1ℓ)으로부터 에틸아세테이트(1ℓ)로 성공적으로 추출하였고, 에틸아세테이트 추출물은 50℃ 진공상태에서 증발시켰다. 상기 건조된 색소는 증류수(200 ㎖)에 용해시켜 와트맨(Whatman) 여과지로 여과하였다. 수용성 색소는 50℃에서 건조하여 무수에탄올 200 ㎖로 용해시켜 여과하였다. 적색 색소를 포함하는 여과액은 클로로포름/n-헵탄(1:2, v/v) 600㎖를 첨가하여 결정화시켜 50℃에서 건조시켰다.The red pigment was adjusted to pH 3.0 with 2N HCl and successfully extracted from the culture filtrate (1 L) with ethyl acetate (1 L), and the ethyl acetate extract was evaporated under vacuum at 50 ° C. The dried pigment was dissolved in distilled water (200 mL) and filtered through Whatman filter paper. The water-soluble pigment was dried at 50 ° C, dissolved in 200 ml of anhydrous ethanol, and filtered. The filtrate containing the red pigment was crystallized by adding 600 ml of chloroform / n-heptane (1: 2, v / v) and dried at 50 ° C.

실시예 4: 분석방법Example 4: Analysis Method

배양액을 20분 동안 10,000 ×g에서 원심분리하였다. 상층액은 와트맨(Whatman) 여과지(No. 2)로 여과하였다. 미세리얼 생물량 수율은 탈이온수로 세척하여 측정하고, 48시간 동안 50℃에서 건조하였다. 적색색소의 농도는 500nm(Bio-Tek Kontron Uvikon Spectrophotometer, Italy)에서의 배양 여과액의 흡수도를 측정하여 측정하였다. 잔여 당의 농도는 굴절률 검색기(Shimadzu Co., Kyoto, Japan)이 장착된 Aminex HPX-42C column(0.78 ×30㎝, Bio-rad)을 사용한 액체크로마토그래피에 의하여 분석되었다.Cultures were centrifuged at 10,000 x g for 20 minutes. The supernatant was filtered with Whatman filter paper (No. 2). Microreal biomass yield was measured by washing with deionized water and dried at 50 ° C. for 48 hours. The concentration of red pigment was measured by measuring the absorbance of the culture filtrate at 500 nm (Bio-Tek Kontron Uvikon Spectrophotometer, Italy). The residual sugar concentration was analyzed by liquid chromatography using an Aminex HPX-42C column (0.78 × 30 cm, Bio-rad) equipped with a refractive index detector (Shimadzu Co., Kyoto, Japan).

실시예 5: 적색색소의 특징Example 5: Characteristic of Red Pigment

색소의 흡수도는 400, 470, 500 nm에서 측정되었다. 이들 파장은 각각 노랑색, 오렌지색, 적색 색소에 대한 최대 흡수를 나타내는 것이다. 본 발명의 분리된 색소는 적색 색소를 가리키는 500nm에서 유일한 빛흡수 특징을 나타내었다. 더군다나, 분리된 색소의 색은 수용액의 pH의 변화에 따라 변하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.The absorbance of the dye was measured at 400, 470, 500 nm. These wavelengths represent the maximum absorption for the yellow, orange, and red pigments, respectively. The isolated pigments of the present invention exhibited unique light absorption characteristics at 500 nm indicating red pigments. Furthermore, the color of the separated pigment changed with the change of pH of the aqueous solution. The results are shown in Table 1.

pHpH 색소 색Pigment color 최대 흡수파장(nm)Absorption wavelength (nm) 3.0∼4.03.0 to 4.0 적색Red 500,507500,507 5.0∼7.05.0 to 7.0 보라색purple 522, 526, 529522, 526, 529 8.0∼9.08.0-9.0 엷은 보라색Pale purple 536, 537536, 537 10.0∼12.010.0 to 12.0 엷은 분홍색Pale pink 540, 541, 542540, 541, 542

수용액의 pH가 알카라인 영역으로 이동하는 것과 같이, 최대 흡수파장은 알카라인 용액, 엷은 보라색(537-540nm); 중성용액, 보라색(529-536nm); 산성용액, 적색(500-507nm)과 같은 색의 변화와 연관되어 증가하였다. 비슷한 관찰이 pH4∼6에서 색이 가장 선명하고, 높은 pH에서는 거의 무색이라는 점에서 음식 착색제로서 널리 사용되는 안토시아닌(anthocyanins)의 색소에서 관찰되었다.As the pH of the aqueous solution shifts to the alkaline region, the maximum absorption wavelength is alkaline solution, pale purple (537-540 nm); Neutral solution, purple (529-536 nm); Increased in association with color changes such as acid solution, red (500-507 nm). Similar observations were observed in pigments of anthocyanins, which are widely used as food colorants in that they are most vivid at pH 4-6 and almost colorless at high pH.

실시예 6: 적색색소 생성에 탄소와 질소원의 영향Example 6 Effect of Carbon and Nitrogen Sources on Red Pigmentation

적색색소 생성을 위한 적절한 탄소원을 선택하기 위하여, 동충하초는 여러 종류의 탄소원(2%)를 포함하는 기본배지에서 배양되었다. 검토된 11개의 탄소원 중에서, 글루코스(glucose), 프럭토스(fructose), 마노스(mannose), 수크로스(sucrose) 및 말토스(maltose)는 비교적 동충하초의 균사성장에 적절하였다. 반면에 색소생성은 낮았다. 최대 균사성장(3.9 g/ℓ)은 수크로스(sucrose) 배지에서 얻었다. 반면에 최대 색소 생산(467 ㎎/ℓ)은 수용성 녹말배지에서 얻었다. 동충하초에서의 균사성장 및 색소생성에 탄소원의 영향에 대하여 표 2에 나타내었다.To select an appropriate carbon source for red pigment production, Cordyceps sinensis was cultured in a basal medium containing several carbon sources (2%). Of the 11 carbon sources examined, glucose, fructose, manose, sucrose and maltose were relatively adequate for mycelial growth of Cordyceps sinensis. On the other hand, pigmentation was low. Maximum mycelial growth (3.9 g / l) was obtained in sucrose medium. On the other hand, maximum pigment production (467 mg / l) was obtained in aqueous starch medium. Table 2 shows the effect of carbon source on mycelial growth and pigment production in Cordyceps sinensis.

탄소원(2%, w/v)Carbon source (2%, w / v) 세포건조 무게(g/ℓ)Dry cell weight (g / ℓ) 색소(㎎/ℓ)Pigment (mg / l) 최종 pHFinal pH 글루코스Glucose 3.53.5 334334 4.124.12 프록토스Fructose 3.13.1 315315 4.534.53 갈락토스Galactose 2.22.2 239239 5.025.02 크실로오스Xylose 1.61.6 229229 4.864.86 아라비노스Arabinos 1.91.9 280280 5.525.52 마노스Manos 3.23.2 199199 4.244.24 락토스Lactose 1.81.8 298298 5.515.51 수크로스Sucrose 3.93.9 250250 4.094.09 말토스Maltose 3.43.4 155155 4.254.25 수용성 녹말Water soluble starch 3.63.6 467467 4.254.25 글리세롤Glycerol 2.72.7 387387 4.244.24

색소형성에서 질소원의 자극효과는 보고되었다. 본 발명에서 유기 질소원은무기 질소원과 비교하여 보다 높은 균사성장을 나타내었다. 육류 펩톤, 카세인 펩톤, 펩톤-효모 추출 혼합물 및 콘 스팁(corn steep) 분말은 색소생성에 있어서 긍정효과를 갖는 반면에, 간장 펩톤 및 맥아 추출물은 적색색소 합성을 강하게 억제하였다. 검사된 모든 질소원 중에서, 고기 펩톤이 적색색소 생성에서 있어서 가장 높은 수율을 나타었다. 동충하초에서의 균사성장 및 색소생성에 탄소원의 영향에 대하여 표 3에 나타내었다.The stimulatory effects of nitrogen sources on pigmentation have been reported. In the present invention, the organic nitrogen source showed higher mycelial growth than the inorganic nitrogen source. Meat peptone, casein peptone, peptone-yeast extract mixture and corn steep powder had a positive effect on pigmentation, while soy peptone and malt extract strongly inhibited red pigment synthesis. Of all the nitrogen sources tested, meat peptone showed the highest yield in red pigment production. Table 3 shows the effect of carbon sources on mycelial growth and pigment production in Cordyceps sinensis.

질소원(0.4%, w/v)Nitrogen source (0.4%, w / v) 세포건조 무게(g/ℓ)Dry cell weight (g / ℓ) 색소(㎎/ℓ)Pigment (mg / l) 최종 pHFinal pH 펩톤-효모 추출물(1:1)Peptone-Yeast Extract (1: 1) 3.83.8 357357 4.274.27 육류 펩톤Meat peptone 2.82.8 428428 4.304.30 효모 추출물Yeast extract 3.13.1 235235 4.364.36 맥아 추출물Malt Extract 1.81.8 1414 4.554.55 육류 추출물Meat extract 1.61.6 244244 4.154.15 박토 펩톤Bakto peptone 1.51.5 157157 4.284.28 간장 펩톤Soy Peptone 2.02.0 2020 4.584.58 카세인 펩톤Casein peptone 2.92.9 366366 4.054.05 폴리펩톤Polypeptone 2.82.8 190190 4.384.38 박토 트립톤Bacto trypton 3.33.3 295295 4.244.24 말톤Malton 3.73.7 273273 4.374.37 콘 스팁 분말Cone stew powder 3.43.4 342342 4.204.20 (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 1.41.4 nd*nd * 3.363.36 NaNO3 NaNO 3 1.21.2 ndnd 6.096.09 KNO3 KNO 3 1.21.2 ndnd 6.056.05 NH4NO3 NH 4 NO 3 1.41.4 ndnd 5.125.12

여러 종류의 펩톤이 많은 종류의 색소-생산 균류에서 더 많은 색소생산을 공급하였다.Different types of peptone supplied more pigment production in many types of pigment-producing fungi.

실시예 7: 적색색소 생성에서 C/N 비율의 영향Example 7: Effect of C / N Ratio on Red Pigmentation

비록 C/N 비율이 많은 대사산물의 생합성 율에 영향을 미치지만, 균류에서의 균사성장 및 색소생성 상에 영향은 드물게 설명되고 있다. 색소생성에의 C/N 비율의 영향은 수용성 녹말-육류 펩톤배지를 사용하여 조사하였다. 동충하초에서의 균사성장 및 색소생성에 C/N 비율의 영향에 대하여 하기 표 4에 나타내었다. 표 4에 나타난 바와 같이, 균사성장(6.2 g/ℓ) 및 색소생성(1881 ㎎/ℓ)은 C/N 비율 1:1에서 최대수치를 나타내었다. 1:1보다 더 높거나 낮은 C/N 비율의 증가는 적색색소의 감소를 일으켰다. 이 결과는 분홍색 색소 카로티노이드 함량이 C/N 비율 증가에 따라 감소된다는 남과 리(1991)의 보고와 비교된다.Although the C / N ratio affects the biosynthesis rate of many metabolites, the effect of mycelial growth and pigmentation on fungi is rarely explained. The effect of C / N ratio on pigmentation was investigated using a water soluble starch-meat peptone medium. The effect of the C / N ratio on mycelial growth and pigmentation in Cordyceps sinensis is shown in Table 4 below. As shown in Table 4, mycelial growth (6.2 g / l) and pigmentation (1881 mg / l) showed the maximum value at C / N ratio 1: 1. Increasing the C / N ratio higher or lower than 1: 1 resulted in a reduction of the red pigment. This result is compared with Nam and Lee (1991) 's report that the pink pigment carotenoid content decreases with increasing C / N ratio.

육류펩톤(%, w/v)Meat Peptone (%, w / v) 수용성 녹말(%, w/v)Water Soluble Starch (%, w / v) 0.50.5 1One 1.51.5 22 2.52.5 0.5(최종 pH)0.5 (final pH) *735/2.4(4.13)* 735 / 2.4 (4.13) 717/3.9(4.2)717 / 3.9 (4.2) 562/2.9(4.44)562 / 2.9 (4.44) 632/2.7(4.35)632 / 2.7 (4.35) 667/3.3(4.31)667 / 3.3 (4.31) 1One 1209/5.3(4.59)1209 / 5.3 (4.59) 1256/4.0(4.37)1256 / 4.0 (4.37) 1214/4.5(4.63)1214 / 4.5 (4.63) 1107/3.3(4.45)1107 / 3.3 (4.45) 923/3.8(4.48)923 / 3.8 (4.48) 1.51.5 1188/2.4(4.69)1188 / 2.4 (4.69) 1819/4.2(4.40)1819 / 4.2 (4.40) 1881/6.2(4.42)1881 / 6.2 (4.42) 1247/2.3(4.64)1247 / 2.3 (4.64) 1394/2.4(4.55)1394 / 2.4 (4.55) 22 425/1.7(5.42)425 / 1.7 (5.42) 464/2.3(5.55)464 / 2.3 (5.55) 827/1.8(5.15)827 / 1.8 (5.15) 227/0.8(5.27)227 / 0.8 (5.27) 387/2.6(5.51)387 / 2.6 (5.51) 2.52.5 223/0.4(5.33)223 / 0.4 (5.33) 233/0.2(5.32)233 / 0.2 (5.32) 250/0.9(5.32)250 / 0.9 (5.32) 249/0.3(5.27)249 / 0.3 (5.27) 250/1(5.17)250/1 (5.17)

실시예 8: 적색색소 생성에서 바이오-구성요소의 영향Example 8 Effect of Bio-Components on Red Pigmentation

바이오-구성요소는 여러 미생물에서의 색소생성에 영향을 주는 중요한 인자 중에 하나이다. 더군다나, 중요한 발견은 색소와 철 이온사이에 상호작용이 존재한다는 것이 보고되었다. 균사성장 및 색소생성에서의 바이오-구성요소의 효과를 조사하기 위하여, 동충하초는 상기 최적화 배양 배지에서 배양되었다. 각 추적자는 1 mM의 농도수치에서 배지를 배양하기 위하여 첨가되었다. 최대 색소생성(1528 ㎎/ℓ)은 염화칼슘이 보충되었을 때 성취되었다. 상기 염화칼슘의 최적 농도는 10 mM이었다. 다른 바이오-구성요소는 균사성장 및 색소생성 둘다에 결정적인 영향은 없는 것으로 나타났다. 동충하초에서의 균사성장 및 색소생성에 바이오-구성요소의 영향에 대하여 하기 표 5에 나타내었다. 바우 및 왕(Bau and Wong)(1979)은 모나스커스(Monascus) 색소생성에서 아연 이온의 결정적 영향을 보고하였다. 적색색소 생성에의 철 이온 및 코발트 이온의 부정적 효과는 세포내에서 에너지 생성에 대하여 대사산물의 간접적 기여에 의하여 설명될 수 있다. 안(An)외(2001) 의 관찰에 따르면, 철은 에스탁산틴 생성 및 피. 로도지마(P. rhodozyma) 내에서의 조성을 감소시켰다.Bio-components are one of the important factors affecting pigmentation in many microorganisms. Furthermore, an important finding has been reported that there is an interaction between pigment and iron ions. To investigate the effect of bio-components on mycelial growth and pigmentation, Cordyceps sinensis was cultured in the optimized culture medium. Each tracer was added to culture the medium at a concentration value of 1 mM. Maximal pigmentation (1528 mg / l) was achieved when supplemented with calcium chloride. The optimum concentration of calcium chloride was 10 mM. Other bio-components have been shown to have no decisive effect on both mycelial growth and pigmentation. The effects of bio-components on mycelial growth and pigmentation in Cordyceps sinensis are shown in Table 5 below. Bau and Wong (1979) reported the critical effect of zinc ions on Monascus pigmentation. The negative effects of iron and cobalt ions on red pigment production can be explained by the indirect contribution of metabolites to energy production in cells. An et al. (2001) observed that iron produced estaxanthin and blood. The composition in P. rhodozyma was reduced.

철이온(1mM)Iron ion (1 mM) 세포건조 무게(g/ℓ)Dry cell weight (g / ℓ) 색소(mg/ℓ)Pigment (mg / ℓ) 최종 pHFinal pH -- 2.22.2 14981498 4.454.45 Ca2+ Ca 2+ 3.93.9 15281528 4.424.42 Mg2+ Mg 2+ 2.02.0 13781378 4.494.49 Fe2+ Fe 2+ 0.020.02 279279 5.055.05 Cu2+ Cu 2+ 1.41.4 806806 5.365.36 Zn2+ Zn 2+ 2.82.8 312312 4.734.73 Mn2+ Mn 2+ 2.42.4 806806 4.414.41 Co2+ Co 2+ 1.01.0 188188 5.395.39 K+ K + 2.42.4 12871287 4.534.53 Na+ Na + 3.03.0 14831483 4.494.49

실시예 9: 적색색소 생성에서 pH 및 온도의 영향Example 9: Effect of pH and Temperature on Red Pigmentation

균사성장 및 색소생성에서의 pH의 영향을 조사하기 위하여, 동충하초는 플라스크 배양기에서 다른 초기 pH 3.0 ∼10.0로 배양하였다. 균사성장 및 색소생성 둘 다를 위한 적정 초기 pH는 6.0에서 관찰되었다. 여러 종류의 균류는 색소생성을 위한 침지 배양 동안에 최적의 pH를 갖는다. 균사성장 및 색소생성을 위한 적정 온도를 찾기 위하여, 동충하초는 여러 온도(15∼35℃) 하에서 배양되었다. 결과적으로 균사성장 및 색소생성 둘 다를 위한 적정온도는 25℃ 이었다. 균사는 항상 감염위험에 노출되는 침수배양을 위해 장기간이 요구되기 때문에, 적정온도는 동충하초의 적절한 생리학적 특성으로 간주된다.To investigate the effect of pH on mycelial growth and pigmentation, Cordyceps sinensis was incubated at different initial pH 3.0-10.0 in a flask incubator. Titration initial pH for both mycelial growth and pigmentation was observed at 6.0. Different types of fungi have an optimal pH during immersion culture for pigmentation. To find the optimal temperature for mycelial growth and pigmentation, Cordyceps sinensis was incubated under various temperatures (15-35 ° C). As a result, the optimum temperature for both mycelial growth and pigmentation was 25 ° C. Because mycelia always require long periods for immersion cultures that are exposed to the risk of infection, the optimal temperature is considered an appropriate physiological characteristic of Cordyceps sinensis.

실시예 10: 적색색소 생성에서 이나큐럼 에이지(inoculum age)의 영향Example 10: Influence of inoculum age on red pigment production

여러 균류의 생리학적 특성중에서 이나큐럼 에이지는 균류 개발에 중요한 역할을 한다. 색소생성에서 이나큐럼 에이지의 영향을 조사하기 위하여, 동충하초는 플라스크 배양기에서 25℃에서 2 내지 6일 동안 다른 이나큐럼 에이지를 사용하여 최적 배지를 배양하였다. 색소생성을 위한 적정 이나큐럼 에이지는 3일이고, 이나큐럼 에이지의 증가는 균사성장의 감소시켰다. 유사한 결과가 본 발명자의 바이오 고분자 생성을 위한 페실로미세스 자포니카의 침수배양에서 관찰되었다.Among the fungi's physiological characteristics, inacuum age plays an important role in fungal development. To investigate the effect of incubation age on pigmentation, Cordyceps sinensis was incubated with optimal incubation medium using another incubation age at 25 ° C. for 2-6 days in a flask incubator. Proper incubation age for pigmentation was three days, and increasing incubation age decreased mycelial growth. Similar results were observed in the submerged culture of the Pesylomyces japonica for our biopolymer production.

실시예 11: 베치 바이오반응기에서 적색색소 생성Example 11: Red Pigmentation in a Batch Bioreactor

적색색소는 발효를 통하여 생성되었고, 7일 째에 4.4 g/ℓ의 농도에 도달하였고, 반면에 균사성장은 최대 17.2 g/ℓ에 도달하였다. 미생물 성장은 당 농도의 고갈에서 처음 6일 동안 급속히 증가하였고, 천천히 정체기에 도달하였다. 발효가진행됨에 따라, 발효 브로스(broth)의 초기 pH는 천천히 6에서 4로 떨어지고, 그 후에 pH 6으로 회복된다. 잔여 당 농도는 5일 까지 급격히 감소되었고, 초기 탄소원은 거의 소비되었다. 색소의 향상된 생성은 훼드-베치(fed-batch) 배양 모드를 이용하여 탄소원의 고갈을 극복함으로써 가능한듯이 보인다. 관찰결과는 동충하초에서의 색소생성은 성장과 관련됨을 보여준다.Red pigment was produced through fermentation and reached a concentration of 4.4 g / l on day 7, while mycelial growth reached a maximum of 17.2 g / l. Microbial growth increased rapidly during the first six days at the depletion of sugar concentration and slowly reached plateau. As the fermentation proceeds, the initial pH of the fermentation broth slowly drops from 6 to 4 and then returns to pH 6. Residual sugar concentrations were drastically reduced by five days, and the initial carbon source was almost consumed. Improved production of the pigment appears to be possible by overcoming the depletion of the carbon source using a fed-batch culture mode. Observations show that pigmentation in Cordyceps is related to growth.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 음식물, 화장품, 약품제조에 사용될 수 있는 자연색소를 미생물로부터 생산할 수 있는 방법을 제공함으로써 인공 합성 색소에서 문제시 되는 안정성을 획기적으로 개선한 염료 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.As described above, the present invention provides a method for producing natural pigments from microorganisms that can be used in food, cosmetics, and pharmaceuticals, and thus is a very useful invention for the dye industry, which drastically improves the stability at issue in artificial synthetic pigments. will be.

Claims (3)

이나큐럼 에이지(inoculum age) 3일, 온도 25℃, 초기 pH 6.0, 탄소원으로서 가용성 녹말 1.5%(w/v), 질소원으로서 육류 펩톤 1.5%(w/v)을 조건으로 배양되는 것을 특징으로 하는 동충하초 배양방법.Incubation age 3 days, temperature 25 ℃, initial pH 6.0, soluble starch 1.5% (w / v) as a carbon source, meat peptone 1.5% (w / v) as a nitrogen source characterized in that the culture Cordyceps sinensis culture method. 2N HCl로 pH 3.0으로 조절하여 배양 여과액(1ℓ)으로부터 에틸아세테이트(1ℓ)로 추출하고, 에틸아세테이트 추출물은 50℃ 진공상태에서 증발시켜, 상기 건조된 색소는 증류수(200 ㎖)에 용해시켜 와트맨(Whatman) 여과지로 여과하고, 수용성 색소는 50℃에서 건조하여 무수에탄올 200 ㎖로 용해시켜 여과하여, 적색 색소를 포함하는 여과액은 클로로포름/n-헵탄(1:2, v/v) 600㎖를 첨가하여 결정화시켜 50℃에서 건조시키는 것을 특징으로 하는 동충하초로부터 생산되는 적색색소 제조방법.The mixture was adjusted to pH 3.0 with 2N HCl, extracted from the culture filtrate (1 L) with ethyl acetate (1 L), and the ethyl acetate extract was evaporated under vacuum at 50 ° C., and the dried pigment was dissolved in distilled water (200 mL). Filter by Whatman filter paper, the water-soluble pigment is dried at 50 ℃, dissolved in 200 ml of anhydrous ethanol and filtered, the filtrate containing a red pigment is chloroform / n-heptane (1: 2, v / v) 600 Red pigment production method produced from Cordyceps sinensis, characterized in that the crystallization by adding ㎖ and dried at 50 ℃. 제2항의 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 적색색소.Red pigment, which is prepared by the method of claim 2.
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