KR20050036495A - MANUFACTURING METHOD OF SOLUBLE β-GLUCAN - Google Patents

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Abstract

한국산 담자균류를 이용하여 기존의 β-글루칸계 다당류보다 생리활성이 우수하고, 수용성 특성이 있는 물질을 제공하고, 우수한 균주를 대량 배양하기 위한 최적 발효조건 및 기능성 다량류의 수율향상을 위한 제조공법을 제공한다. 수용화 방법은 황을 이용하여 불용성 β-글루칸 골격의 원소와 치환시켜 수용성 β-글루칸을 제조하며, 최종적으로는 천연 생합성 불용성 β-글루칸보다 용해성이 우수하여 제제화가 쉽고, 물리화학적으로 안정되고, 부작용이 적으며, 생리활성이 우수한 수용성 β-글루칸을 개발하여, 기능성 식품, 면역 증강용 의약품 소재, 화장품 보습제등의 원료로 사용한다.Manufacturing method for improving fermentation conditions and yield of functional macromolecules for the cultivation of superior strains by physiological activity, providing water-soluble properties, and cultivating superior strains using Korean basidiomycetes To provide. The solubilization method uses sulfur to substitute an element of the insoluble β-glucan skeleton to prepare a water-soluble β-glucan. Finally, it is more easily soluble than natural biosynthetic insoluble β-glucan, which is easier to formulate, and is physicochemically stable It develops water-soluble β-glucan with little side effects and excellent physiological activity, and is used as a raw material for functional foods, immune enhancing pharmaceutical materials, cosmetic moisturizers and the like.

Description

수용성 베타-글루칸 생리활성물질의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF SOLUBLE β-GLUCAN} Manufacturing method of water-soluble beta-glucan bioactive substance {MANUFACTURING METHOD OF SOLUBLE β-GLUCAN}

본 발명은 생리활성 다당류 β-글루칸(Glucan)의 수용화 방법에 관한 것으로, 특히 담자균류의 대표적 다당류인 비수용성 β-글루칸의 대량생산과 이의 수용화 방법 및 수용화에 따른 물리화학적으로 우수하고, 약리적 활성이 우수한 수용성 다당류에 관한 것이다.The present invention relates to a solubilization method of the physiologically active polysaccharide β-glucan, and particularly to the mass production of the non-aqueous β-glucan, which is a representative polysaccharide of basidiomycetes, and its physicochemical excellence according to its solubility method and solubility. The present invention relates to a water-soluble polysaccharide having excellent pharmacological activity.

일반적으로 담자균류의 β-글루칸은 기능성 식품소재, 면역증강 효과가 있는 반응조절물질(BRM: Biological Response Modifiers)로 현재 임상에서 면역 항암요법제로 활용되고 있는 천연 다당류이다. In general, β-glucan of basidiomycetes is a functional food material, Biological Response Modifiers (BRM) that have an immune enhancing effect, and is a natural polysaccharide that is currently used as an immune chemotherapy agent in clinical practice.

한국산 담자균류의 다당류에 관한 연구는 구름버섯, 표고버섯, 느타리버섯 등의 자실체의 열수추출물이 사르코마(Sarcoma) 180에 강한 저지력이 있음을 밝힘으로써 시작되었다.Studies on the polysaccharides of Korean basidiomycetes began by revealing that the hydrothermal extracts of fruiting bodies such as cloud mushrooms, shiitake mushrooms, and oyster mushrooms have a strong deterrent to Sarcoma 180.

버섯속의 탄수화물은 트레할로스(trehalose), 만니톨(mannitol), 아라비니트롤(arabinitrol) 등 사람의 장으로 흡수되기 어려운 저분자 당과 β-글루칸, 헤테로글루칸, 키틴질 등 불소화성의 식물섬유소가 주체를 이룬다. 그 중에서 β-글루칸은 영지버섯과 같은 모든 버섯에서 생산되며, 특히 균사체에서 세포외 다당류로 합성되는 생리활성 다당류이다.Carbohydrates in mushrooms are mainly made up of low molecular sugars such as trehalose, mannitol, and arabinitrol, and fluorinated phytofibers such as β-glucan, heteroglucan, and chitin. Among them, β-glucan is produced in all mushrooms such as Ganoderma lucidum, and is a bioactive polysaccharide that is synthesized as extracellular polysaccharide in mycelium.

항암작용이 있는 다당류는 고등식물, 곰팡이, 이스트, 박테리아 등 천연자원에서 분리하여 연구되어 왔으며, 린저(Ringer 등, 1975)가 담자균류의 항암작용을 보고한 이래로 담자균류의 다당체에 대한 항암 연구가 광범위하게 행하여져 왔다. Anti-cancer polysaccharides have been studied separately from natural resources such as higher plants, fungi, yeast, and bacteria.Since Linder et al. It has been done extensively.

이들 담자균류의 항암성분들이 면역능에 미치는 연구도 진행되었으며, 메다 (Maeda 등, 1971)는 렌티난(Lentinan)이 세포성 면역의 면역촉진제로 작용함을 밝혔고, 데너트(Dennert 등, 1973)은 렌티난이 티-세포(T-cell) 보강제(adjuvant)로 작용함을 입증하였다.The anticancer components of these basidiomycetes have also been studied for their immunity.Maeda et al. (1971) found that Lentinan acts as an immune-stimulating agent for cellular immunity, and Dennert et al. (1973) It has been demonstrated that lentinane acts as a T-cell adjuvant.

특히 β-글루칸은 세균, 바이러스, 진균류, 기생체 등에서 비롯된 숙주의 질병에 유효할 뿐만 아니라 암의 진행을 차단하거나, 변경시켜주는 역할을 한다. 그 결과 반응조절물질에 해당되는 β-글루칸을 이용한 항암제가 개발되었다. In particular, β-glucan is not only effective for host diseases caused by bacteria, viruses, fungi, parasites, etc., but also serves to block or change cancer progression. As a result, anti-cancer drugs using β-glucan, which is a reaction modulator, have been developed.

반응조절물질은 항바이러스 작용, 세포증식 억제 작용, 대식세포 (macrophage)의 활성, 자연살해세포(natural killer cell)의 활성화, 항체생성의 촉진 및 암세포 유전자 발현에 조절적 역할을 한다. 이와 같은 반응조절물질의 장점은 화학요법제와는 다른 기전에 의하여 항암활성을 나타내므로 화학요법제와 병용시 항암작용의 상승을 기대할 수 있고, 화학요법제와 같이 중독성이 없다는 점이 특징이다. 그러므로 반응조절물질을 이용한 면역항암요법제의 개발은 암을 치료하는데 우수한 방법으로 주목되고 있다.Response modulators play a regulatory role in antiviral action, cell proliferation inhibitory activity, macrophage activity, natural killer cell activation, antibody production and cancer cell gene expression. The advantage of such reaction modulators is that they exhibit anticancer activity due to a different mechanism from chemotherapy agents, and therefore, anticancer activity can be expected to increase when used in combination with chemotherapy agents. Therefore, the development of immune chemotherapy using reaction modulators has attracted attention as an excellent method for treating cancer.

그러나 β-D-글루칸의 임상적 이용에 있어 중요한 장애는 액상에서 수용화되지 않는다는 점이다. 윌리암스의 연구에 의하면, 효모에서 분리된 정제되지 않은 (1→3)-β-D-글루칸은 불용성의 미소입자성 다당류(∼1-2 ㎛)이며(Williams 등, 1985), 만일 이들을 정맥 주사하면 간에 손상이 일어나거나, 내독소 중독 (endotoxin shock)이 나타난다고 보고하였다. 한편 정맥투여가 아닌 국소나 병소에 적용하면 독성이 전혀 나타나지 않는 것으로 보고하였다. However, an important obstacle to the clinical use of β-D-glucan is that it is not water-soluble. Williams' study shows that unrefined (1 → 3) -β-D-glucans isolated from yeast are insoluble microparticulate polysaccharides (~ 1-2 μm) (Williams et al., 1985), and if they are injected intravenously Lower limb injury or endotoxin shock was reported. On the other hand, it was reported that no toxicity was observed when applied to topical or focal lesions.

따라서, 이상과 같은 종래의 연구개발에서 가장 문제점으로 나타나는 것은 β-글루칸의 불용성 문제이다. 즉 이러한 다당류의 생리활성 구조는 모두 β-글루칸이나, 공통적으로 비수용성인 특성을 갖고 있고, 담자균류 다당류의 물성 개선에 관한 연구는 국내외적으로 아직 없는 실정이다. Therefore, the most problematic problem in the conventional research and development as described above is the insoluble problem of β-glucan. That is, all of the bioactive structures of these polysaccharides are β-glucan, but they have in common water-insoluble properties, and studies on improving physical properties of basidiomycete polysaccharides have not yet been made at home and abroad.

그러므로 β-글루칸이 우수한 약물학적 활성을 나타내기 위하여는 원래의 골격을 유지하면서 용해성이 우수한 물질이 개발되어야 하고, 산업적으로 다양한 생리활성제품을 개발하기 위해서는 우선 대량생산이 가능해야 하며, β-글루칸 물질의 수용화 문제가 해결되어야 한다. 이 같은 연구의 성공은 산업 및 의학, 약학분야에 적용되어 국내의 기술로 다양한 제품을 개발할 수 있는 기초가 될 것이다. Therefore, in order for β-glucan to exhibit excellent pharmacological activity, a substance having excellent solubility while maintaining the original skeleton should be developed, and in order to develop various bioactive products in industry, mass production must be possible first, and β-glucan The problem of solubility of the substance has to be solved. The success of this research will be applied to industrial, medical, and pharmaceutical fields, and will be the basis for developing various products with domestic technology.

본 발명은 영지버섯을 발효배양하여 균사체성 다당류를 생산하고, 생리활성이 우수한 불용성 다당류인 β-글루칸을 수용화하여 산업적으로 다양하게 활용되는 생물 신소재로서의 기능성 생리활성 다당류인 수용성 β-글루칸을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention provides a water-soluble β-glucan as a functional biologically active polysaccharide as a biologically new material that is fermented and cultured in Ganoderma lucidum to produce mycelium polysaccharides and to accept β-glucan which is an insoluble polysaccharide having excellent physiological activity. It is for that purpose.

또한 본 발명은 한국산 담자균류를 이용하여 기존의 β-글루칸계 다당류보다 생리활성이 우수하고, 수용성 특성이 있는 물질을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a substance having superior physiological activity and water-soluble properties than the conventional β-glucan polysaccharides using Korean basidiomycete.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 수용성 β-글루칸은, 황(S) 원소를 이용하여 불용성 β-글루칸 골격의 원소와 치환시켜 수용성 β-글루칸을 수용화하여 제조한다.In order to achieve the above object, the water-soluble β-glucan of the present invention is prepared by accepting a water-soluble β-glucan by substituting with an element of an insoluble β-glucan skeleton using a sulfur (S) element.

상기 수용화방법은 우레아를 메틸설폭시드에 녹인 후, 여기에 불용성 글루칸을 가하고, 그 β-글루칸-Me2SO-우레아 용액에 산성화된 메틸설폭시드 용액을 천천히 가하고 가열하는 것을 특징으로 한다.The solubilization method is characterized by dissolving urea in methylsulfoxide, adding insoluble glucan thereto, and slowly adding an acidified methylsulfoxide solution to the β-glucan-Me 2 SO-urea solution and heating it.

본 발명에서는 수용성 β-글루칸을 얻기 위하여 담자균류를 사용한다. 담자균류는 여러 생물 가운데 생리활성 다당류를 다량으로 얻는데 매우 유리하다. 즉, 발효조를 이용한 대량배양이 가능하며, 균체 내·외성 다당류는 일련의 공정과정을 거치면 고순도의 다당류를 쉽게 얻을 수 있다. In the present invention, basidiomycetes are used to obtain water-soluble β-glucan. Basidiomycetes are very advantageous for obtaining large amounts of bioactive polysaccharides among many organisms. That is, it is possible to mass culture using a fermentation tank, the cell internal and external polysaccharides can easily obtain a high purity polysaccharide through a series of process.

버섯류에 존재하는 다당류는 주로 β-글루칸이다. 이들은 결합방법에 따라 α, β-글루칸 형태로 분류되며, 진균류 글루칸은 대부분 포도당이 β-1, 3 결합을 하는 비수용성 선상의 중합체이다. 다당류의 용해성 차이는 폴리머 크기, 구조적 차이 및 체인 팩킹(chain packing) 등에 의하여 일어나는데, 알카리 불용성 글루칸은 키틴과 공유결합을 이루기 때문이라고 보고되었다. Polysaccharides present in mushrooms are mainly β-glucans. These are classified into α and β-glucan forms according to the binding method. Fungal glucans are mostly water-insoluble linear polymers in which glucose binds to β-1,3. The solubility difference of polysaccharides is caused by polymer size, structural difference and chain packing, and it is reported that alkali insoluble glucan is covalently bonded with chitin.

버섯의 세포를 구성하는 다당류의 조성은 치마버섯(Schizophyllum commune)에서 잘 연구되었으며, 균사체의 세포벽은 알카리 가용성 분획(AS-글루칸)과 알카리 불용성 분획(AR-글루칸)으로 구분된다. AS-글루칸은 (1→6)-α-D-글루칸으로 분지된 (1→3)-α-D-글루칸이며, 크실로오스와 만노오스가 포함되어 있다. AR-글루칸은 키틴과 단백질을 갖는 (1→3)-β-, (1→6)-β-D-글루칸이다. 또한 구름버섯의 알카리 불용성 글루칸은 키틴과 공유결합되어 있는 β-1, 3 및 β-1, 6 결합의 다당류이다.The composition of the polysaccharides that make up the cells of the mushroom was well studied in the Schizophyllum commune , and the cell wall of the mycelium is divided into the alkali soluble fraction (AS-glucan) and the alkali insoluble fraction (AR-glucan). AS-glucans are (1 → 3) -α-D-glucans branched into (1 → 6) -α-D-glucans and include xylose and mannose. AR-glucans are (1 → 3) -β-, (1 → 6) -β-D-glucans with chitin and protein. Alkaline insoluble glucans of cloud mushrooms are polysaccharides of β-1, 3 and β-1, 6 bonds covalently bound to chitin.

불용성 다당류가 친수성 원소로 치환될 경우, 수용성으로 전환시킬 수 있으며, 본 발명에서는 설페이트(S)를 이용한 설페이션(sulfation) 방법을 통하여 수용성 기능성 다당류를 제조한다.When the insoluble polysaccharide is substituted with a hydrophilic element, it can be converted to water solubility. In the present invention, a water-soluble functional polysaccharide is prepared through a sulfate method using sulfate (S).

본 발명에서 얻어진 수용성 β-글루칸은 다양한 제품을 개발할 수 있는 신소재가 될 수 있다. 특히 다양한 산업분야에서 고부가가치를 창출할 수 있는 이상적인 물질로서 그 생산방식도 매우 효율적인 연속적인 발효방식으로 생산할 수 있는 장점이 있다.       Water-soluble β-glucan obtained in the present invention can be a new material that can develop a variety of products. In particular, as an ideal material that can create high added value in various industries, its production method has the advantage that it can be produced in a continuous efficient fermentation method.

본 발명의 생리활성 다당류 β-글루칸의 수용화 방법은, 담자균류로부터 발효 배양하여 기능성 다당류인 비수용성 β-글루칸을 대량생산하고, 여기에서 얻은 비수용성 β-글루칸을 수용화하여 기능성을 높이는 것으로서, 그 단계를 요약하면, The method for solubilizing the physiologically active polysaccharide β-glucan of the present invention is to ferment culture from basidiomycetes to mass produce a water-insoluble β-glucan, which is a functional polysaccharide, and to increase the functionality by accepting the water-insoluble β-glucan obtained therefrom. , To summarize the steps,

제1 단계: 담자균류로부터 기능성 다당류를 대량생산한다. First step: Mass production of functional polysaccharides from basidiomycetes.

제2 단계: 담자균류의 대부분의 다당류가 갖는 비수용성 다당류를 산업적으로 이용하는데 해결되어야 할 용해도를 개선한다. 그 방법으로는 황(S)과 같은 원소를 이용하여 불용성 β-글루칸을 친수성 다당류로 전환시켰다. Second Step: Improve the solubility that must be solved for industrial use of the water-insoluble polysaccharides of most polysaccharides of basidiomycetes. In the method, an insoluble β-glucan was converted into a hydrophilic polysaccharide using an element such as sulfur (S).

제3 단계: 부분 치환된 β-글루칸의 물성변화와 구조를 분석한다.Step 3: Analyze the physical properties and structure of the partially substituted β-glucan.

제4 단계: 수용성 β-글루칸의 원치 않는 항원성 또는 독성의 발현을 확인하기 위하여 급성독성 시험을 실시한다.Step 4: An acute toxicity test is performed to confirm the expression of unwanted antigenic or toxic of water-soluble β-glucan.

제5 단계: 수용화된 β-글루칸의 면역활성이 원래의 다당류보다 우수하거나 동등한지를 인비보 및 인비트로에서 생리활성 시험을 수행하였다. 생리활성 시험으로는 항암시험, 항보체시험 및 β-글루칸의 표적이 될 수 있는 대식세포를 이용하였다. 세부 내용으로는 대식세포의 산화질소(nitric oxide) 생성 촉진능 및 종양괴사인자(TNF-α)의 생성량을 확인하여 그 활성 정도를 확인하였다. 최종적인 목적은 물에 용해성이 우수한 면역 증강제, β-글루칸의 개발에 두었다.Step 5: Physiological activity tests were performed in vivo and in vitro to see if the immune activity of the accommodated β-glucan was superior or equivalent to the original polysaccharides. As a physiological activity test, macrophages that could be targets of anticancer test, anticomplement test and β-glucan were used. In detail, the activity of nitric oxide production of macrophages and the amount of tumor necrosis factor (TNF-α) were confirmed. The final goal was to develop β-glucan, an immune enhancer that is soluble in water.

이하 본 발명의 생리활성 다당류인 수용성 β-글루칸의 수용화 방법을 보다 구체적으로 기술한다.Hereinafter, the water solubilizing method of the water-soluble β-glucan which is the bioactive polysaccharide of the present invention will be described in more detail.

1. 균주배양 및 물질 추출1. Strain culture and material extraction

1-1. 균주 및 배양1-1. Strains and Cultures

본 발명에서 사용한 주요한 담자균류는 영지(G. lucidum )이며, 균사체 보관용 배지는 감자 덱스트로스 한천(potato dextrose agar) 배지를 사용한다. 배양용 배지는 2% 수용성 전분, 0.2% 이스트 추출물, 0.5% K2HPO4, 0.001% KH2 PO4, 0.1% MgSO4·7H2O가 포함된 IYSM 배지를 이용하였다. IYSM 배지를 발효조(코바이오텍, 3L)에 넣고, pH 4.5로 조정한 후, 2기압에서 20분간 고압 멸균하였다. 여기에 감자 덱스트로스 배지에서 전 배양한 영지(G. lucidum) 균사체를 10%(v/v) 접종하였다. 이때 작업용량은 3L이며, 교반속도는 300 rpm, 통기량은 1 vvm으로 하여 27℃에서 6일간 배양하였다. 배양중 pH 조정액은 0.5N NaOH, 소포제로는 실리콘수지를 사용하였다.The main basidiomycete used in the present invention is ganoderma lucidum ( G. lucidum ), and the mycelium storage medium uses potato dextrose agar (potato dextrose agar) medium. Culture medium was IYSM medium containing 2% water-soluble starch, 0.2% yeast extract, 0.5% K 2 HPO 4 , 0.001% KH 2 PO 4 , 0.1% MgSO 4 · 7H 2 O. IYSM medium was placed in a fermenter (COBIOTECH, 3L), adjusted to pH 4.5, and autoclaved at 2 atmospheres for 20 minutes. Herein, 10% (v / v) of G. lucidum mycelium precultured in potato dextrose medium was inoculated. At this time, the working capacity was 3L, the stirring speed was 300 rpm, the aeration amount was 1 vvm and incubated for 6 days at 27 ℃. 0.5N NaOH was used as a pH adjusting solution during the culture, and a silicone resin was used as the antifoaming agent.

1-2. 균사체 생장 측정1-2. Mycelial growth measurement

균사체의 생장은 7일간 배양시킨 배양액을 토요(Toyo) No.2 여과지로 여과한 후 105℃에서 8시간 건조하고 균사체의 건중량을 측정하여 표시하였다.      The growth of mycelium was shown by filtration of the culture solution incubated for 7 days with Toyo No. 2 filter paper, followed by drying at 105 ° C. for 8 hours, and measuring the dry weight of the mycelium.

1-3. β-글루칸 추출1-3. β-glucan extraction

β-글루칸의 알카리 추출에 따른 에탄올 정제는 다음과 같은 방법으로 행하였다. Ethanol purification by alkaline extraction of β-glucan was performed by the following method.

6일간 배양된 3L의 균사체액에 NaOH를 가하고(최종 2N), 실온에서 교반하여 알카리 가용성 다당류를 추출하였다. 추출액에 빙초산을 가하여 중화시킨 후, 원심분리(3000 x g)하여 알카리 가용성 및 불용성 분획으로 다시 분리하고, 여기에 에탄올을 가하여 다당류를 침전시킨다. 이상과 같이 에탄올에 침전된 모든 균사체 분획성 다당류들은 원심분리(6000 x g)를 통하여 수획하고, 소량의 증류수를 가한 다음 투석막 백(dialysis membrane bag; M.W cut off: 10,000)에 넣어 흐르는 탈이온수에서 5일 동안 투석시킨다. 투석된 분획들은 6000 x g에서 원심분리하여 수용성 분획과 비수용성 분획으로 구분한 다음 동결건조하여 비수용성인 β-글루칸을 얻는다.NaOH was added (final 2N) to 3 L mycelial culture incubated for 6 days, and stirred at room temperature to extract alkali-soluble polysaccharides. To the extract was neutralized by adding glacial acetic acid, followed by centrifugation (3000 x g) to separate the alkali soluble and insoluble fractions again, to which ethanol was added to precipitate polysaccharides. All mycelial fractional polysaccharides precipitated in ethanol were collected by centrifugation (6000 xg), added with a small amount of distilled water, and then placed in a dialysis membrane bag (MW cut off: 10,000). Dialysis for days. The dialyzed fractions are centrifuged at 6000 x g to separate the aqueous and non-aqueous fractions and then lyophilized to obtain insoluble β-glucan.

1-4. β-글루칸의 생산조건1-4. Production condition of β-glucan

β-글루칸의 생산에 따른 당 및 단백질의 함량을 일정하게 유지해 줄 필요가 있으나 생산 롯트에 따라 당, 단백질의 함량 및 용해도에 차이를 보이고 있다. 따라서 여러 가지 추출조건을 비교 검토하여 원인을 분석하고 문제점을 개선하고자 실험을 진행하고 다음과 같은 결과를 얻었다.It is necessary to maintain a constant content of sugar and protein according to the production of β-glucan, but there is a difference in the content and solubility of sugar, protein according to the production lot. Therefore, experiments were conducted to compare the various extraction conditions, analyze the causes, and improve the problems. The results were as follows.

가. 균사체 배양end. Mycelial Culture

배양용 액체배지를 넣고 멸균한 3ℓ 발효기 및 1ℓ 삼각플라스크에 종균 (seed)을 10%씩 접종하고 27.5℃에서 5일간 배양한 뒤 실험에 사용하였다. The culture medium was inoculated with 10% of the seed (seed) in a sterilized 3 L fermenter and 1 L Erlenmeyer flask and incubated at 27.5 ° C. for 5 days before being used for the experiment.

나. 추출온도에 따른 영향I. Effect of Extraction Temperature

추출온도에 따라 당의 함량에 차이가 있다는 실험 근거에 의하여, 실온 (25), 40, 60 및 80℃에서 각각 24시간 동안 알카리 추출하여 온도에 따른 시료의 물성변화를 검토하였다.Based on the experimental basis that the sugar content was different depending on the extraction temperature, alkali extraction was performed for 24 hours at room temperature (25), 40, 60 and 80 ° C., respectively, and the change of physical properties of the sample was investigated.

실험 결과, 표 1에서 보는 바와 같이, 추출온도에 따른 수율의 변화는 없었으나, 추출온도가 높아짐에 따라 당 함량은 높아지고 단백질의 함량은 떨어짐을 알 수 있었다. 물에 대한 용해도는 실온에서 추출한 결과 가장 우수한 용해성을 나타내었다. 이와 같은 결과는 알카리에 의하여 단백질과 탄수화물의 결합이 절단되는 과정에서 온도가 상승함으로써 단백질의 가수분해가 촉진되고 저분자화되어 한외여과시 여과되어 이탈됨으로써 시료내의 단백질양은 감소되고 총 탄수화물의 양이 상대적으로 증가하는 것으로 여겨진다. 또한 시료내 탄수화물의 증가는 대부분 비 수용성인 β-글루칸의 증가로 인해 용해도는 감소하는 것으로 여겨진다.As a result, as shown in Table 1, there was no change in yield according to the extraction temperature, but as the extraction temperature increases, the sugar content increased and the protein content decreased. Solubility in water showed the best solubility as extracted from room temperature. These results indicate that the temperature is increased during the cleavage of protein and carbohydrate by alkali, which promotes hydrolysis of the protein, lowers the molecular weight, and is filtered off during ultrafiltration, thereby reducing the amount of protein in the sample and the total amount of carbohydrate It is believed to increase. In addition, the increase in carbohydrate in the sample is believed to decrease the solubility due to the increase of β-glucan, which is mostly insoluble.

표 1 추출온도에 따른 β-글루칸의 조성 변화 Table 1 Composition Changes of β-Glucan with Extraction Temperature

추출온도(℃)Extraction temperature (℃) 추출시간(hr)Extraction time (hr) 배양액 기준β-글루칸 수율(%)Β-glucan yield based on the culture (%) 총 탄수화물(%)Total Carbohydrate (%) 물에 대한 용해도(%)Solubility in water (%) 2525 2424 0.151±0.0110.151 ± 0.011 62.2±2.662.2 ± 2.6 70.4±2.370.4 ± 2.3 4040 2424 0.152±0.0140.152 ± 0.014 68.0±5.268.0 ± 5.2 52.2±2.352.2 ± 2.3 6060 2424 0.156±0.0200.156 ± 0.020 79.4±3.779.4 ± 3.7 40.2±1.140.2 ± 1.1 8080 2424 0.172±0.0220.172 ± 0.022 78.8±3.578.8 ± 3.5 32.0±1.532.0 ± 1.5

다. 일정 온도에서 추출시간에 따른 영향All. Effect of Extraction Time at Constant Temperature

온도를 60℃로 일정하게 유지하고 추출시간을 6, 12, 24 및 48시간으로 하여 각각 알카리 추출한 뒤, 시간에 따른 시료의 물성 변화를 검토하였다. The temperature was kept constant at 60 ° C. and the extraction time was 6, 12, 24 and 48 hours, and the alkali was extracted, respectively.

실험 결과, 표 2에서 보는 바와 같이 추출시간에 따른 수율의 변화는 없었으나, 추출시간이 길어짐에 따라 당 함량은 높아지는 것을 알 수 있었다. 또한 물에 대한 용해도는 표준공정인 실온, 24시간에서의 추출시보다, 60℃에서 추출시간이 길어질수록 용해도는 떨어졌다. As a result, as shown in Table 2, there was no change in yield according to the extraction time, but as the extraction time became longer, the sugar content was found to increase. In addition, the solubility in water decreased as the extraction time was longer at 60 ° C. than at room temperature and 24 hours, which is a standard process.

이와 같은 결과 역시, 알카리에 의하여 단백질과 탄수화물의 결합이 절단되는 과정에서 추출시간의 연장은 상대적으로 알카리용액 상태에서 가수분해가 잘 일어나는 단백질의 분해를 지속시킬 수 있어 탄수화물보다 저분자화될 수 있는 기회가 많아 한외여과시 이탈됨으로써 시료내의 단백질 양은 감소되고 총 탄수화물의 양이 상대적으로 증가하는 것으로 여겨진다. 결국 β-글루칸의 탄수화물 증가는 대부분 비수용성인 β-글루칸의 증가로 인해 용해도는 감소하는 것으로 여겨진다. As a result, the extension of extraction time in the process of the cleavage of protein and carbohydrate by alkali can sustain the decomposition of the hydrolyzed protein in the alkaline solution state, and thus the chance of lower molecular weight than the carbohydrate. It is believed that the amount of protein in the sample is decreased and the total amount of carbohydrate is relatively increased due to the deviation during ultrafiltration. Eventually, the increase in carbohydrate of β-glucan is believed to decrease in solubility due to the increase of β-glucan which is mostly insoluble in water.

이상과 같은 결과로 볼 때, β-글루칸의 제조공정시 알카리용액 하에서 추출온도, 추출시간은 β-글루칸의 물성특성에 크게 영향을 미칠 수 있는 기술적 지표가 될 수 있다. β-글루칸을 제조공정시 추출온도를 변화(실온, 40, 60 및 80℃)시킬 경우, 당 함량 증가, 단백질 함량 감소, 용해도 감소가 있었지만 및 수율 변화에는 큰 영향을 주지 않는다. 또한 β-글루칸의 제조 공정중 일정 온도(추출온도: 60℃)에서 추출시간을 연장시킬 경우, 추출시간이 길어짐에 따라 당의 함량은 점점 증가하였고, 단백질의 함량은 점차 감소하였으나 수율에는 큰 변화가 없었다.As a result, the extraction temperature and extraction time under alkaline solution in the manufacturing process of β-glucan may be a technical indicator that can significantly affect the physical properties of β-glucan. When β-glucan was changed in extraction process (room temperature, 40, 60 and 80 ° C.), there was an increase in sugar content, a decrease in protein content, a decrease in solubility, and no change in yield. In addition, when the extraction time was extended at a constant temperature (extraction temperature: 60 ℃) during the manufacturing process of β-glucan, the sugar content gradually increased and the protein content gradually decreased, but the yield was largely changed as the extraction time increased. There was no.

표 2 일정 온도에서 추출시간에 따른 β-글루칸의 영향Table 2 Effect of β-glucan on Extraction Time at Constant Temperature

추출온도(℃)Extraction temperature (℃) 추출시간(hr)Extraction time (hr) 배양액 기준β-글루칸 수율(%)Β-glucan yield based on the culture (%) 총 탄수화물(%)Total Carbohydrate (%) 물에 대한 용해도(%)Solubility in water (%) 2525 2424 0.150±0.010.150 ± 0.01 62.4±2.662.4 ± 2.6 70.4±2.370.4 ± 2.3 6060 66 0.148±0.010.148 ± 0.01 65.1±1.365.1 ± 1.3 50.4±2.850.4 ± 2.8 6060 1212 0.157±0.0070.157 ± 0.007 67.0±2.267.0 ± 2.2 44.5±1.644.5 ± 1.6 6060 2424 0.156±0.020.156 ± 0.02 79.4±3.779.4 ± 3.7 40.2±1.140.2 ± 1.1 6060 4848 0.153±0.0120.153 ± 0.012 87.1±2.187.1 ± 2.1 32.4±1.332.4 ± 1.3

2. 불용성 β-글루칸의 수용화2. Solubilization of Insoluble β-Glucan

2-1. 불용성 글루칸의 수용성화(β-글루칸의 설페이트화 과정)2-1. Water Solubilization of Insoluble Glucan (Sulfation Process of β-Glucan)

영지의 불용성 글루칸을 가용성화하여 수용성 β-글루칸 설페이트를 조제하는 방법은 다음과 같다. The method for preparing a water-soluble β-glucan sulfate by solubilizing insoluble glucan of ganoderma is as follows.

우선 우레아를 메틸설폭시드(Me2SO)에 녹인 후, 여기에 불용성 글루칸을 가하였다. 완전히 녹을 때까지 혼합한 후, 다시 메틸설폭시드에 진한 황산이 첨가된 용액(산성화된 Me2SO)을 첨가하였다. β-글루칸-Me2SO-우레아 용액에 산성화된 용액을 천천히 가한 후, 100℃에서 가열하여 반응을 유도하였다. 반응 후 냉각시킨 물로 희석시키고 반응되지 않은 물질은 필터로 여과시켰다. 여과된 엷은 오렌지색의 용액에 초순도 탈이온수를 가한 후, 한외여과 장치를 이용하여 농축시키고, 농축액을 동결건조하여 수용성 글루칸을 얻었다.Urea was first dissolved in methylsulfoxide (Me 2 SO), and then insoluble glucan was added thereto. After mixing until complete melting, a solution of concentrated sulfuric acid (acidified Me 2 SO) was added to methylsulfoxide again. The acidified solution was slowly added to the β-glucan-Me 2 SO-urea solution and then heated at 100 ° C. to induce the reaction. After the reaction was diluted with cooled water and the unreacted material was filtered through a filter. Ultrapure deionized water was added to the filtered pale orange solution, concentrated using an ultrafiltration apparatus, and the concentrated solution was lyophilized to obtain water-soluble glucan.

영지의 불용성 β-글루칸을 가용성화하여 수용성 β-글루칸 설페이트를 조제하기 위하여, 표 3과 같은 다양한 시료를 이용하여 시험하였다. In order to prepare a water-soluble β-glucan sulfate by solubilizing insoluble β-glucan of Ganoderma lucidum, various samples as shown in Table 3 were tested.

직접적인 열수 추출과정를 통해 얻은 직접 추출물을 설페이션시킨 결과 0.578%로 가장 높은 수율을 얻었고, 알카리 추출물을 한외여과시켜 얻은 시료에서는(Alkali Ex-UF) 0.084%의 수율, 그리고 보다 높은 순도를 위해 알카리 추출후 에탄올로 침전시킨 후 투석시킨 시료(Alkali-EtOH-DI)는 0.094%의 수율을 얻었다. 특히 100% 불용성인 β-글루칸의 수용화 과정을 통해 얻어진 수용성 β-글루칸은 85%의 수율로 얻었다.Sulfate the direct extract obtained through direct hydrothermal extraction process yielded the highest yield of 0.578%, and the sample obtained by ultrafiltration of the alkaline extract (Alkali Ex-UF) yielded 0.084% and alkali for higher purity. After extraction, the sample precipitated with ethanol and dialyzed (Alkali-EtOH-DI) yielded a yield of 0.094%. In particular, the water-soluble β-glucan obtained through the solubilization process of 100% insoluble β-glucan was obtained in a yield of 85%.

표 3 불용성 β-글루칸의 추출 방법에 따른 수용성 β-글루칸의 수율Table 3 Yield of water-soluble β-glucan according to the extraction method of insoluble β-glucan

방법Way 샘플번호Sample number β-글루칸 수율(%)β-glucan yield (%) 수용성 β-글루칸 수율(%)Water Soluble β-Glucan Yield (%) 직접 추출물Direct extract AA 1.4451.445 0.5780.578 BB 1.4661.466 Alkali Ex-UFAlkali Ex-UF AA 0.2110.211 0.0840.084 BB 0.210.21 Alkali-EtOH-DIAlkali-EtOH-DI AA 0.220.22 0.0940.094 BB 0.250.25 불용성 β-글루칸Insoluble β-glucan AA 100100 8585

3. 수용성 β-글루칸의 물리화학적 특성3. Physicochemical Properties of Water-soluble β-Glucan

3-1. 용해도3-1. Solubility

설페이트로 부분 치환된 β-글루칸 100㎎을 10㎖(1%)의 증류수에 넣고 강하게 혼합하여 녹였다. 용액을 6000 rpm에서 10분간 원심분리하여 상층액을 제거한 후, 건조시켜 무게를 측정하며 최초 무게 대비 용해도를 측정한 결과, 표 4와 같이 95% 이상 용해되었다. 색은 다크 브라운이었으나 수용화과정을 거친 후 엘로우 브라운으로 변하였다. 100 mg of β-glucan partially substituted with sulfate was added to 10 ml (1%) of distilled water, and mixed vigorously to dissolve. The solution was centrifuged at 6000 rpm for 10 minutes to remove the supernatant, and then dried to measure the weight and the solubility relative to the initial weight. As a result, more than 95% of the solution was dissolved. The color was dark brown, but after being solvated it turned yellow brown.

표 4 수용성 β-글루칸의 용해도Table 4 Solubility of Water-Soluble β-Glucan

특성characteristic 불용성 β-글루칸Insoluble β-glucan 수용성 β-글루칸Water-soluble β-glucan color 다크 브라운dark brown 엘로우 브라운Yellow brown 수율(%)yield(%) -- 8585 용해도(%)Solubility (%) 5% 〈5% 〈 〉95〉 95

3-2. 수용성 글루칸의 황(S) 함량3-2. Sulfur (S) content of water-soluble glucan

10㎎의 수용성 β-글루칸을 증류수에 잘 녹인 후, 90%의 포름산을 가하여 최종 60%에서 시료의 농도가 1㎎/㎖이 되도록 하였다. 이것을 밀폐된 시험관에 넣어 잘 용해시킨 후, 100℃에서 8시간 동안 가수분해하였다. 가수분해된 시료는 진공 조건하에서 건조시킨 후 0.5㎖의 증류수로 용해시킨다(500㎍/㎖). 0.2ml의 가수분해물과 표준용액(1.813g의 K2SO4를 100ml의 증류수에 녹인 용액)에 3.8㎖의 시약 A(100㎖의 증류수에 4g의 TCA를 녹인 용액)와 1㎖의 시약 B(젤라틴/BaCl2 용액; 400㎖의 증류수를 60-70℃로 항온시키면서 2.0g의 젤라틴을 용해시켰다. 젤라틴성 용액을 냉각시키고 4℃에서 최소한 6시간동안 방치한 후, 20g의 BaCl2를 가하여 15분 동안 방치한 후, 500 nm에서 흡광도를 측정하였다. 시료내의 설페이트 함량은 K2SO4 용액의 농도에 따른 흡광도로부터 얻은 직선으로부터 산출하였다.After dissolving 10 mg of water-soluble β-glucan in distilled water, 90% of formic acid was added so that the concentration of the sample was 1 mg / ml at the final 60%. This was put in a sealed test tube to dissolve well, and then hydrolyzed at 100 ° C. for 8 hours. The hydrolyzed sample is dried under vacuum conditions and then dissolved in 0.5 ml of distilled water (500 µg / ml). 3.8 ml of reagent A (solution of 4 g of TCA in 100 ml of distilled water) and 1 ml of reagent B (in 0.2 ml of hydrolyzate and standard solution (1.813 g of K 2 SO 4 dissolved in 100 ml of distilled water)) Gelatin / BaCl 2 solution; 2.0 g of gelatin was dissolved while incubating 400 ml of distilled water at 60-70 ° C. The gelatinous solution was cooled and left at 4 ° C. for at least 6 hours, then 20 g of BaCl 2 was added for 15 minutes, and then absorbance was measured at 500 nm. The sulfate content in the sample was calculated from the straight line obtained from the absorbance according to the concentration of K 2 SO 4 solution.

설페이션을 통한 불용성 다당류의 수용화를 통해 얻어진 수용성 β-글루칸 내의 함유된 치환된 황의 양을 정량한 결과를 표 5에 나타내었다. 즉 설페이션 과정을 거치지 않은 불용성 β-글루칸의 경우 황의 함량은 0.2%이었으나 설페이션과정을 거친 수용성 β-글루칸은 14.9%을 갖는 다당류이었다. 불용성 다당류에 SO3 - /단당(%) 비율은 80:48,600으로 607 단당 잔기마다 1개였으나, 수용성 β-글루칸은 9개 잔기마다 1개로 치환되었다. 또한 SO4/단당(%)의 비율은 불용성 β-글루칸에서는 506 잔기마다 1분자이었으며, 수용성 β-글루칸은 7.5개의 단당 잔기마다 1개의 SO4가 나타났다.Table 5 shows the results of quantifying the amount of substituted sulfur contained in the water-soluble β-glucan obtained through the solubilization of insoluble polysaccharide through sulfate. In the case of insoluble β-glucan without the sulfate process, sulfur content was 0.2%, but the water-soluble β-glucan was 14.9% polysaccharide with sulfate process. The ratio of SO 3 / monosaccharide (%) to insoluble polysaccharide was 80: 48,600, one per 607 monosaccharide residues, but one soluble β-glucan was substituted for every nine residues. In addition, the ratio of SO 4 / monosaccharide (%) was 1 molecule for every 506 residues in insoluble β-glucan, and 1 SO 4 was found for every 7.5 monosaccharide residues in water-soluble β-glucan.

표 5 불용성 β-글루칸과 설페이션된 수용성 β-글루칸의 황화합물의 구성Table 5 Composition of sulfur compounds of insoluble β-glucan and sulfated water-soluble β-glucan

특성characteristic 불용성 β-글루칸Insoluble β-glucan 수용성 β-글루칸Water-soluble β-glucan 설페이트(%)Sulfate (%) 0.20.2 14.914.9 SO3 -/단당(%)분자비(80:180=2.35)SO 3 - Molecular ratio per unit (%) (80: 180 = 2.35) 0.2/54 = 1:270(80:48,600)607 잔기마다 1개의 SO3 - 0.2 / 54 = 1: 270 (80: 48,600) 607 1 SO 3 - per residue 15/60 = 1:4(80:720)9개 잔기마다 1개의 SO3 - 15/60 = 1: 4 (80: 720) 1 SO 3 per nine residues SO4 /단당(%)분자비(96:180=1.88)SO4 Molecular weight per unit (%) (96: 180 = 1.88) 0.2/54 = 1:270(96:48,600)506 잔기마다 1개의 SO4 0.2 / 54 = 1: 270 (96: 48,600) 506 1 SO 4 per residue 15/60 = 1:4(96:720)7.5 잔기마다 1개의 SO4 15/60 = 1: 4 (96: 720) 7.5 1 SO 4 per residue

3-3. 당 함량 및 단백질 함량 분석3-3. Sugar content and protein content analysis

β-글루칸의 당 함량은 페놀-황산법, 단백질의 함량은 BCA 단백질 에세이 키트(protein assay kit; Piece 사)를 사용하여 측정하였고, 그 결과는 표 6과 같다.The sugar content of β-glucan was measured using the phenol-sulfuric acid method and the protein content using a BCA protein assay kit (piece company), and the results are shown in Table 6.

표 6 불용성 β-글루칸과 설페이션된 수용성 β-글루칸의 총 탄수화물 Table 6 Total Carbohydrates of Insoluble β-Glucan and Sulfated Water Soluble β-Glucan

특성characteristic 불용성 β-글루칸Insoluble β-glucan 수용성 β-글루칸Water-soluble β-glucan 총 탄수화물Total carbohydrates 62.4±2.962.4 ± 2.9 74.2±0.0574.2 ± 0.05 총 단백질Total protein 12.5±0.0312.5 ± 0.03 9.5±0.269.5 ± 0.26

3-4. 구성당 분석3-4. Per Composition Analysis

구성당을 분석하기 위하여 시료 10㎎을 0.1N HCl에 용해시켜 질소를 충진시킨 후, 100℃에서 5시간 동안 가수분해시켰다. 여기에 3배량의 에탄올을 가하여 4℃에서 하루밤 동안 방치한 후, 원심분리하여 얻은 상등액을 50℃에서 감압농축하여 수분을 완전히 제거하였다. 수분이 제거된 가수분해된 단당에 100㎕의 포화 피리딘을 넣어 완전히 용해시켰다. 대조 단당의 경우, α-글루코스, β-글루코스, 아라비노스, 프럭토스, 갈락토스, 만노스, 리보스, 크실로스를 5㎖용 바이알에 10㎎씩 넣고 1㎖ 피리딘을 가하여 용해시킨다. 각각의 바이알에 20㎕의 헥사메틸 디실라존과 10㎕의 트리메틸 클로로실란을 가하여 완전 용해시켰다. 80℃에서 30분간 반응시킨 후, 반응액내의 당 분석은 가스크로마토그라프(GLC)를 이용하여 분석하였다. 분석조건은 다음과 같다. 칼럼; 3% OV-17(80-100 mesh Shimalite) 3mm(D) x 3m(L) 보론실리케이트 글라스 칼럼, 칼럼온도; 150-180℃ 그라디엔트, 검출온도 (Detector temperature); 240℃, 인젝션온도(Injection temperature); 240℃, 캐리어 가스(Carrior gas); He, 유동도(Flow rate); N2-40 ㎖/min, air-60 min, Detector; FID, Attenuation ; 102 x 21 a.f.s.10 mg of the sample was dissolved in 0.1 N HCl to fill the nitrogen, and then hydrolyzed at 100 ° C. for 5 hours. After adding three times the amount of ethanol and left overnight at 4 ° C., the supernatant obtained by centrifugation was concentrated under reduced pressure at 50 ° C. to completely remove moisture. 100 μl of saturated pyridine was added to the hydrolyzed monosaccharide to remove water and completely dissolved. In the case of control monosaccharide, α-glucose, β-glucose, arabinose, fructose, galactose, mannose, ribose, and xylose are dissolved in 10 ml of 5 ml vials and 1 ml pyridine is added. 20 μl of hexamethyl disilazone and 10 μl of trimethyl chlorosilane were added to each vial to complete dissolution. After reacting at 80 ° C. for 30 minutes, the sugar analysis in the reaction solution was analyzed using gas chromatograph (GLC). The analysis conditions are as follows. column; 3% OV-17 (80-100 mesh Shimalite) 3 mm (D) x 3 m (L) boron silicate glass column, column temperature; 150-180 ° C. gradient, Detector temperature; 240 ° C., Injection temperature; 240 ° C., carrier gas; He, Flow rate; N 2 -40 mL / min, air-60 min, Detector; FID, Attenuation; 10 2 x 2 1 afs

분석 결과, 수용성 β-글루칸의 주요 구성 성분은 표 7에서 보는 바와 같이, 80.8%가 포도당으로 구성되었으며, α-결합 글루코스는 34.9%, β-결합 글루코스는 35.9%를 차지하였다. 대조 다당류로 사용한 시그마사의 초특급 시약 β-글루칸, 만난, 라미나린 및 지모산 A를 분석한 결과, 만난은 89%가 만노오스로 구성되어 있었으며, 고순도 β-글루칸인 라미나린은 42.7%의 α-글루코스, 47%의 β-글루코스로 구성되었다.As a result, as shown in Table 7, 80.8% of glucose was composed of glucose, 34.9% of α-linked glucose and 35.9% of β-glucose. Sigma's super reagents β-glucan, mannan, laminarin and gimosan A were used as control polysaccharides. As a result, manna was composed of 89% mannose, and high purity β-glucan was 42.7% α-glucose. , 47% β-glucose.

표 7 수용성 β-글루칸의 단당류 함량(%) Table 7 Monosaccharide Content of Water-soluble β-Glucan

다당류Polysaccharides 구성 단당류Constituent monosaccharides 리보스Ribose 크실로스Xylose 프럭토스Fructose 만노스Mannos 갈락토스Galactose α-글루코스α-glucose β-글루코스β-glucose 수용성β-글루칸Water-soluble β-glucan -- -- 6.46.4 17.917.9 4.84.8 34.934.9 35.935.9 불용성β-글루칸Insoluble β-glucan -- 1.31.3 4.264.26 4.244.24 9.49.4 44.844.8 23.823.8 만난Met -- -- 9.79.7 88.788.7 -- 1.61.6 -- 라미나린Laminarin -- -- 2.22.2 -- 8.18.1 42.742.7 47.047.0 지모산Jimosan 0.60.6 -- -- 37.037.0 1.41.4 25.725.7 35.635.6

3-5. 헥소사민(Hexosamine)의 함량 3-5. Hexosamine content

각각의 탄소원을 이용하여 추출, 분리된 다당류내의 헥소사민 함량을 측정하였다. 각 시료 5mg에 3N HCl 1㎖을 넣고 질소로 충진하여 100℃에서 15시간 가수분해시킨 후, 여과 감압농축하여 건조시켰다. 건조된 시료에 1㎖의 증류수를 가하여 완전히 녹인 후 0.5㎖를 취하여 시험관에 넣고, 시료에 대한 시약 A-1(1.5㎖의 아세틸아세톤과 50㎖의 1.25N Na2CO3 혼합액)과 표준 글루코사민에 대한 시약 A-2(1.5㎖의 아세틸아세톤과 50㎖의 0.5N Na2CO3 혼합액)을 다당류와 표준 글루코사민이 들어있는 시험관에 각각 1㎖씩 넣어 96℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응액을 상온에서 식힌 다음, 10㎖의 96% 에탄올과 1㎖의 시약 B(진한 염산 30㎖에 p-디메틸아미노벤즈알데히드 1.6g를 녹이고 95% 에탄올 30㎖를 첨가한 용액)를 가하여 1시간 동안 방치한 후 535 nm에서 흡광도를 측정하였다. 시료내의 총 헥소사민의 함량은 표준 글루코사민을 이용하여 작성한 표준곡선으로부터 구하였다.Each carbon source was used to determine the hexosamine content in the extracted and separated polysaccharides. 1 ml of 3N HCl was added to 5 mg of each sample, and the mixture was filled with nitrogen, hydrolyzed at 100 ° C. for 15 hours, and concentrated by filtration and concentrated under reduced pressure. 1 ml of distilled water was added to the dried sample to completely dissolve it, 0.5 ml of the resultant was placed in a test tube, and reagent A-1 (1.5 ml of acetylacetone and 50 ml of 1.25N Na 2 CO 3 mixed solution) was used for the sample. Reagent A-2 (1.5 ml of acetylacetone and 50 ml of 0.5N Na 2 CO 3 mixture) for standard glucosamine was added to each test tube containing polysaccharide and standard glucosamine, and reacted at 96 ° C. for 1 hour. After cooling the reaction solution at room temperature, 10 ml of 96% ethanol and 1 ml of reagent B (solution of 1.6 g of p-dimethylaminobenzaldehyde dissolved in 30 ml of concentrated hydrochloric acid and 30 ml of 95% ethanol) were added for 1 hour. After standing, the absorbance at 535 nm was measured. The total hexamine content in the sample was obtained from a standard curve prepared using standard glucosamine.

3-6. 적외선 스펙트럼3-6. Infrared spectrum

소량의 β-글루칸에 400배의 포타시움 브로마이드를 첨가하여 잘 분쇄시킨 후, 디스크(disc)를 만들고 FT-IR(Bruker, IFS-48)을 이용하여 측정하였다. 각 시료당 8번 스캐닝하여 IR 스펙트럼을 측정하였다. 그 결과를 도 3 및 도 4에 나타내었다.After pulverizing well by adding 400-fold potassium bromide to a small amount of β-glucan, a disc was made and measured using FT-IR (Bruker, IFS-48). The IR spectrum was measured by scanning eight times for each sample. The results are shown in FIGS. 3 and 4.

적외선 스펙트럼 측정 결과, 탄수화물 가운데 카르보닐 그룹(C=O)은 1725-49㎝-1, 아세트아미도 그룹은 1648㎝-1 부근에서 흡수파장을 보이는데, 글루칸의 경우 이러한 파장에서 모두 피이크를 나타내었다. 고리 형태의 단당은 제1번 탄소와 제5번 탄소는 에테르 결합(C-O-C)을 이룬다. 이러한 구조는 1150∼1080㎝-1(링 형태), 1150∼1060㎝-1(알킬에테르)에서 흡수파장을 나타내는데, 대부분의 시료는 이와 같은 범위의 파장에서 피크를 보였다.Infrared spectra showed that the carbonyl group (C = O) in the carbohydrates had absorption wavelengths around 1725-49 cm -1 and the acetamido group was around 1648 cm -1 . . In the monosaccharide in the ring form, carbon 1 and carbon 5 form an ether bond (COC). This structure shows absorption wavelengths at 1150 to 1080 cm -1 (ring form) and 1150 to 1060 cm -1 (alkyl ether), and most of the samples showed peaks in this range of wavelengths.

3-7. NMR분석3-7. NMR Analysis

수용성 β-글루칸의 결합 형태 및 구조적 특성은 200 MHz 스펙트로포토메타 (Bruker, AM-200, 독일)를 이용하여 13C-NMR 스펙트럼 분석하였다. 용매로는 Me2SO-d6 또는 D2O 1㎖에 30㎎의 수용성 글루칸 및 표준물질을 넣어 용해시켜 측정하였다. β-1,3 링크된 트리플-헬리칼 글루코피라노스의 대조물질로 라미나리아 디키타라 (Laminaria digitata, 시그마사) 유래의 라미나린(laminarin)을 이용하였다.The binding morphology and structural properties of the water-soluble β-glucan were analyzed by 13 C-NMR spectra using a 200 MHz spectrophotometer (Bruker, AM-200, Germany). The solvent was measured by dissolving 30 mg of water-soluble glucan and standard in 1 ml of Me 2 SO-d 6 or D 2 O. Laminarin from Laminaria digitata (Sigma) was used as a control of the β-1,3 linked triple-helical glucopyranose.

그 결과는 표 8과 같다. β-글루칸은 시그마사의 95% 이상의 순도를 보인 라미나린보다 순도는 높지 않았으나 각각의 탄소에서 동일한 피크를 보여 β-글루칸임을 알 수 있었다. The results are shown in Table 8. It was found that β-glucan was β-glucan due to the same peak at each carbon, although the purity was not higher than that of laminarin, which showed more than 95% purity of Sigma.

표 8 수용성 β-글루칸 및 라미나린 13C-NMR 화학적 시프트Table 8 Water soluble β-glucan and laminarin 13 C-NMR chemical shift

샘플Sample C-1C-1 C-2C-2 C-3C-3 C-4C-4 C-5C-5 C-6C-6 라미나린Laminarin 106.2106.2 76.576.5 88.588.5 71.571.5 78.878.8 63.363.3 수용성 β-글루칸Water-soluble β-glucan 105.2105.2 76.076.0 86.086.0 73.573.5 78.078.0 63.563.5

3-8. 분자량 측정3-8. Molecular Weight Measurement

시료 10㎎를 1㎖의 0.3N NaOH에 용해시켜 세파로스(sepharose) CL-4B 칼럼에서 용출시켰다. 이때 칼럼 크기는 16mm(D) x 530mm(L)이고, 유동도는 6 ㎖/hr, 분획량을 2㎖로 설정하였다. 각각의 칼럼 크로마토그라피에서 얻은 용출물은 페놀-설폰산 방법을 이용하여 반응시킨 후 490 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준 덱스트란(dextran)은 시그마사의 분자량 2,000, 124, 70 그리고 9.3 kD의 덱스트란을 각각 사용하였다.10 mg of sample was dissolved in 1 ml of 0.3N NaOH and eluted on a sepharose CL-4B column. At this time, the column size was 16mm (D) x 530mm (L), the flow rate was set to 6 mL / hr, fraction 2 mL. The eluate obtained in each column chromatography was reacted using the phenol-sulfonic acid method and the absorbance was measured at 490 nm. Standard dextran used dextran with molecular weights of Sigma, 2,000, 124, 70 and 9.3 kD, respectively.

각각의 시료를 용출시킨 결과 도 6과 같은 크로마토그람을 얻었다. 주 피크는 분획 번호 45∼46에서 최대 피크를 보임으로써, 이들의 평균분자량은 9.3 kD의 다당류인 것으로 나타났다. Each sample was eluted to obtain a chromatogram as shown in FIG. The main peak showed the largest peak in fractions 45-46, indicating that their average molecular weight was 9.3 kD polysaccharide.

4. β-글루칸의 대량생산4. Mass Production of β-Glucan

4-1. 배지4-1. badge

균주를 보관하기 위한 사면배지는 감자 덱스트로스 한천(PDA)를 사용하였으며, 그외 모든 배지는 IYSM 배지를 사용하였다.Slope medium for storing the strain was using potato dextrose agar (PDA), all other media used IYSM medium.

4-2. 종균 배양4-2. Spawn culture

사면배지로부터 균사체를 분리하여 소량의 액체 배양용 기본배지에 가한 후 호모나이저로 균질화시켜 100㎖의 액체배양용 기본배지가 함유된 500㎖ 배양용 플라스크에 분주하여 25℃에서 120 rpm으로 6일간 진탕 배양하였다.The mycelium is separated from the slope medium, added to a small amount of liquid culture medium, homogenized with a homogenizer and dispensed into a 500ml culture flask containing a 100ml liquid culture medium, and shaken at 25 ° C for 120 days at 120 rpm. Incubated.

4-3. 본 배양4-3. Present culture

액체배양용 배지가 100㎖씩 들어 있는 500㎖ 배양 플라스크에 균질화된 종균배양액 10㎖씩 접종하여 25℃에서 6일간 진탕 배양하였다.10 ml of the homogenized spawn culture solution was inoculated into a 500 ml culture flask containing 100 ml of the liquid culture medium, followed by shaking culture at 25 ° C. for 6 days.

4-4. 발효조 배양4-4. Fermenter culture

균체를 포함한 배양액 전체를 균질화시킨 종균을 발효조(코바이오텍, 3L)에 10%(v/v)되게 접종하였으며, 이때 작업 크기는 3로 하고, 교반속도는 300 rpm, 통기량은 1.0 vvm으로 하여 25℃에서 6일간 배양하였다. pH 조정액으로는 0.5N NaOH, 소포제로는 실리콘수지를 사용하였다. Inoculate 10% (v / v) into the fermenter (COBIOTECH, 3L) in the culture medium containing the cells, homogenizing the entire culture solution. Incubated at 25 ° C. for 6 days. 0.5N NaOH was used as a pH adjusting liquid, and silicone resin was used as an antifoamer.

4-5. β-글루칸의 조제4-5. Preparation of β-glucan

β-글루칸의 대량생산은 다음과 같은 방법으로 행하였다. Mass production of β-glucan was performed by the following method.

균사체 배양후 알카리처리한 추출액을 한외여과장치(Satorius. Co. SM 17521)를 통해 여과 농축하여 고분자의 다당류를 분리하였다. 막의 구멍(pore) 크기는 분자량 M.W 10,000의 막을 사용하였다. 한외여과는 실온에서 2 bar의 공기압을 가하면서 글루칸 추출액을 농축한 다음, 농축액에 1,000배의 탈이온수를 연속적으로 가하면서 희석 농축을 실시하였다. 농축된 다당류액은 동결건조를 통하여 수획하였다.After incubating the mycelia, the alkaline extract was filtered and concentrated through an ultrafiltration apparatus (Satorius. Co. SM 17521) to separate the polysaccharide of the polymer. The pore size of the membrane was a membrane of molecular weight M.W 10,000. Ultrafiltration was concentrated by diluting the glucan extract while applying an air pressure of 2 bar at room temperature, and then continuously added 1,000 times deionized water to the concentrate. The concentrated polysaccharide solution was harvested through lyophilization.

4-6. 제조공정에 따른 수율4-6. Yield according to manufacturing process

균체 및 배양여액으로부터 글루칸을 추출시 사용되는 NaOH는 그 첨가량에 따라 중요한 요인이 될 수 있다. 그러므로 NaOH을 0.1M으로부터 3.0M 농도로 각각 처리했을 때 표 9와 같은 결과를 얻었다. 표 9에서 보는 바와 같이, 각각의 농도로 처리된 배양액으로부터 얻은 Wet 균사체의 비율은 농도가 높을수록 적어졌다. 이는 수산화나트륨의 농도가 높을수록 균체에 작용할 수 있는 가수분해과정이 활발하여 균사체의 세포구조를 와해시키는 것으로 여겨진다. 그러나 수산화나트륨의 농도가 1.5M 부터는 Wet 균사체의 수율에 큰 영향을 주지 못하는 것을 알 수 있다. NaOH, which is used to extract glucan from cells and culture filtrates, may be an important factor depending on the amount added. Therefore, the results as shown in Table 9 were obtained when NaOH was treated from 0.1M to 3.0M, respectively. As shown in Table 9, the proportion of Wet mycelium obtained from the culture solution treated at each concentration decreased as the concentration increased. It is believed that the higher the concentration of sodium hydroxide, the more active the hydrolysis process that can act on the mycelium, thereby disrupting the cell structure of the mycelium. However, the concentration of sodium hydroxide does not significantly affect the yield of Wet mycelium from 1.5M.

따라서 파이러트 규모에서 공정시, 1.5M∼2.0M의 NaOH를 첨가하는 것이 가장 경제적이라 여겨지며, 최종농도가 2.0M이 되도록 수산화나트륨을 직접 넣은 경우와 비교할 때 큰 차이가 없음을 알 수 있었다.Therefore, it is considered that it is most economical to add 1.5 M to 2.0 M NaOH during the process at the pilot scale, and there is no significant difference compared to the case where the sodium hydroxide is directly added so that the final concentration is 2.0 M.

배양된 균사체를 믹서로 혼합한 후, 각각의 비이커에 넣고 2M NaOH를 첨가후 1일 동안 실온에서 방치한후 아세트산으로 중화시킨다. 중화된 배양액에 2 v/v, 2.5 v/v 및 3 v/v의 에탄올을 첨가한 후 회수되는 글루칸의 비율을 조사한 결과, 에탄올의 첨가량에 따라 다당류의 수율은 점차 증가하였으나 큰 차이는 없었다. 또한 중화된 배양액을 에탄올 침전방법을 사용하였을 때(샘플 2), 다당류의 회수율은 0.25%이었다. 대조실험 여과액을 한외여과기(MW size;10,000)로 분리할 경우, 분자량이 10,000 이상인 농축액에서는 약 0.1%의 다당류가 회수되었다. The cultured mycelium is mixed with a mixer, placed in each beaker, and left at room temperature for 1 day after addition of 2M NaOH, followed by neutralization with acetic acid. As a result of examining the ratio of glucan recovered after adding 2 v / v, 2.5 v / v and 3 v / v ethanol to the neutralized culture, the yield of polysaccharide gradually increased according to the amount of ethanol added, but there was no significant difference. In addition, when the neutralized culture solution was used for the ethanol precipitation method (sample 2), the recovery rate of the polysaccharide was 0.25%. In the control experiment, the filtrate was separated by ultrafiltration (MW size; 10,000), and about 0.1% of the polysaccharide was recovered from the concentrate having a molecular weight of 10,000 or more.

표 9 추출방법에 따른 수율Table 9 Yield according to extraction method

샘플번호Sample number 정제방법Purification Method 배지량(L)Discharge amount (L) 글루칸(g)Glucan (g) 수율(%)yield(%) AIAI ASAS 1One 한외여과(UF)Ultrafiltration (UF) 2.92.9 4.104.10 0.1440.144 22 한외여과(UF)Ultrafiltration (UF) 2.52.5 0.850.85 2.082.08 0.1170.117 33 EtOH 침전법EtOH precipitation 1.01.0 4.104.10 3.173.17 0.2500.250 44 UF:0.1N NaOH 사용 추출시When extracting using UF: 0.1N NaOH 1.01.0 3.903.90 0.3900.390 55 UF:0.5N NaOH 사용 추출시UF: 0.5N NaOH extraction 1.01.0 4.404.40 0.4400.440 66 UF: 1N NaOH 사용 추출시UF: 1N NaOH extraction 1.01.0 2.342.34 0.2340.234 77 UF:1.5N NaOH 사용 추출시UF: 1.5N NaOH extraction 1.01.0 2.052.05 0.2050.205 88 UF: 2N NaOH 사용 추출시UF: 2N NaOH extraction 1.01.0 2.112.11 0.2110.211 99 UF: 3N NaOH 사용 추출시UF: 3N NaOH extraction 1.01.0 1.611.61 0.1610.161 1010 UF: 10N NaOH 사용 추출시UF: 10N NaOH extraction 1.01.0 2.342.34 0.3400.340 1111 2V EtOH  2V EtOH 1.01.0 1.181.18 0.1180.118 1212 2.5V EtOH2.5V EtOH 1.01.0 2.172.17 0.2170.217 1313 3V EtOH  3V EtOH 1.01.0 2.072.07 0.2070.207 1414 열 추출물(동결건조)Heat extract (freeze drying) 1.4 sup/1.91.4 sup / 1.9 23.9423.94 1.2601.260 1515 열 추출물(EtOH 침전)Thermal extract (EtOH precipitation) 2.4 sup/2.72.4 sup / 2.7 4.444.44 0.1640.164

약어- AI; 알카리 가용성, 알카리 불용성, AS; 원심분리시 수용성이 있는Abbreviation-AI; Alkali soluble, alkali insoluble, AS; Soluble in centrifugation

부분, sup; 상청액             Part, sup; Supernatant

5. 수용성 β-글루칸의 안전성5. Safety of Water-Soluble β-Glucan

5-1. 급성복강독성시험5-1. Acute Abdominal Toxicity Test

가. 시험동물 및 투여방법end. Test animal and administration method

5주령의 ICR(♂,♀) 쥐를 1주간 사육실에서 예비 사육후 체중증가가 순조로운 동물을 무작위법으로 군 분리하였다. 투여 용량에 따라 암수 양군으로 분리하며, 1개 군은 5마리의 쥐로 구성되게 하였다. 투여 용량의 설정은 국립안전연구원의 급성복강독성시험을 기준하여 군당 대조군, 제1군(1140 ㎎/㎏), 제2군(1520 ㎎/㎏), 제3군(2020 ㎎/㎏) 및 제4군(2700 ㎎/㎏)으로 하였다. 분말상의 시험물질(표 10)를 생리식염수에 현탁시켜 1㎖ 주사기를 사용하여 강제 복강투여하며, 시험기간은 7일간 하였다(표 11). 시험물질을 투여한 후, 체중변화, 임상증상 및 사망 동물을 체크하고, 실험이 끝나는 7일차에 최종 부검을 하여 내부의 장기 변화를 관찰하였다.      Five-week-old ICR (♂, ♀) rats were grouped by random method in a week-long breeding room. The male and female groups were separated according to the dosage and one group was composed of 5 rats. Dosage setting was based on the Acute Abdominal Toxicity Test of the National Institute of Safety, and the control group, group 1 (1140 mg / kg), group 2 (1520 mg / kg), group 3 (2020 mg / kg), and It was set as 4 groups (2700 mg / kg). The powdered test substance (Table 10) was suspended in physiological saline and forced intraperitoneal administration using a 1 ml syringe, and the test period was 7 days (Table 11). After administration of the test substance, weight changes, clinical symptoms, and dead animals were checked, and final autopsy was performed on the 7th day of the end of the experiment to observe internal organ changes.

표 10 급성독성시험된 시료의 특성Table 10 Characteristics of Acute Toxicity Tested Samples

샘플번호Sample number 특성characteristic 비고Remarks 샘플 1Sample 1 알카리 추출물→한외여과 농축→불용성부분→ 고온고압멸균→불용성 β-글루칸 Alkaline Extract → Ultrafiltration Concentration → Insoluble Part → High Temperature and High Pressure Sterilization → Insoluble β-Glucan 투여경로: 복강투여Route of administration: intraperitoneal administration 샘플 2Sample 2 샘플 1→설페이션 수용화→한외여과 농축→ 수용성 글루칸→고온고압멸균→수용성 β-글루칸 Sample 1 → Sulfate Solubilization → Ultrafiltration Concentration → Soluble Glucan → High Temperature High Pressure Sterilization → Water Soluble β-Glucan 투여경로: 복강투여Route of administration: intraperitoneal administration 샘플 3Sample 3 수용성 β-글루칸 - 40 ㎎/㎏(i.v) Water soluble β-glucan-40 mg / kg (i.v) 40 ㎎/㎏ 으로 정맥40 mg / kg intravenously

표 11 수용성 β-글루칸의 급성독성시험방법Table 11 Acute Toxicity Test Methods for Water Soluble β-Glucan

시험군Test group 성별gender 동물수The number of animals 총투여량(㎎/㎏)Total dose (mg / kg) 투여회수Dosing frequency 투여액량(㎎/㎏)Dosage amount (mg / kg) 시험기간(day)Examination Day 대조contrast 55 -- 1One 2020 77 55 -- 1One 2020 77 G1G1 55 11401140 1One 2020 77 55 11401140 1One 2020 77 G2G2 55 15201520 1One 2020 77 55 15201520 1One 2020 77 G3G3 55 20202020 1One 2020 77 55 20202020 1One 2020 77 G4G4 55 27002700 1One 2020 77 55 27002700 1One 2020 77

나. 검사 항목I. Inspection items

(1) 임상증상 및 사망 동물(1) Clinical symptoms and death animals

투여 직후 및 시험기간 동안 시험물질로 인한 임상증상 및 사망동물을 기록하였다. 시험기간 동안 시험물질로 인한 동물의 특이한 임상증상은 투여후 1일째 이후 활동성 감소, 비정상 보행, 입모, 안검하수가 나타났으며 점차적으로 정상을 회복하였으며 사망례는 불용성 β-글루칸은 표 12, 수용성 β-글루칸은 표 13과 같다. 또한 시험물질 수용성 β-글루칸을 정맥 투여하였을 때의 동물의 임상 증세와 사망례는 나타나지 않았다.Clinical symptoms and deaths due to the test substance immediately after administration and during the test period were recorded. The specific clinical symptoms of animals due to the test substance during the test period showed decreased activity, abnormal gait, nipples, and ptosis after 1 day after administration, and gradually returned to normal. Death was insoluble β-glucan in Table 12, water-soluble β. -Glucan is shown in Table 13. In addition, there were no clinical signs and deaths of animals when intravenous administration of test substance water-soluble β-glucan.

표 12 불용성 β-글루칸의 사망례와 LD50Table 12 Death and LD50 Death of Insoluble β-Glucan

성별gender 용량(㎎/㎏)Capacity (mg / kg) 투여후 날자별 사망동물 숫자Number of deaths by date after dosing 사망율Mortality rate LD50(㎎/㎏)LD50 (mg / kg) 00 1One 22 33 44 55 66 77 00 0/50/5 2216.92216.9 11401140 00 0/50/5 15201520 00 0/50/5 20202020 00 1One 1One 2/52/5 27002700 22 22 4/54/5 00 0/50/5 1662.61662.6 11401140 00 0/50/5 15201520 00 22 2/52/5 20202020 00 33 1One 4/54/5 27002700 1One 44 5/55/5

표 13. 수용성 β-글루칸의 사망례와 LD50Table 13. Death and LD50 Deaths of Water-soluble β-Glucan

성별gender 용량(㎎/㎏)Capacity (mg / kg) 투여후 날자별 사망동물 숫자Number of deaths by date after dosing 사망율Mortality rate LD50(㎎/㎏)LD50 (mg / kg) 00 1One 22 33 44 55 66 77 00 0/50/5 2700.0 〉2700.0〉 11401140 00 0/50/5 15201520 00 1One 1/51/5 20202020 00 1One 1/51/5 27002700 1One 1/51/5 00 0/50/5 2700.0 〉2700.0〉 11401140 00 0/50/5 15201520 00 0/50/5 20202020 1One 1/51/5 27002700 1One 1/51/5

(2) 체중변화(2) weight change

투여 당일, 투여후 1일, 3일, 7일째에 체중변화를 기록했다. 대조군과 시험물질 투여군 간의 체중변화는 투여일, 투여후 1일, 3일 및 부검일에 관찰한 결과 유의성 있는 변화가 관찰되지 않았다.Body weight changes were recorded on the day of dosing, 1, 3 and 7 days after dosing. Body weight change between the control group and the test substance-administered group was observed on the day of administration, 1 day, 3 days after the administration and the autopsy day.

(3) 부검소견(3) autopsy findings

시험종료시 전 동물을 에틸에테르로 치사시켜 시험물질로 인한 내, 외부 장기의 변화를 기록했다. 시험물질 샘플 1(불용성 글루칸)을 투여한 후 폐사한 개체 및 생존한 개체의 전반적인 예에서 간장과 위장 및 비장과의 유착소견이 관찰되었다. 또한 시험물질 샘플 2(수용성 β-글루칸)의 정맥투여한 후 폐사한 개체 및 생존한 개체에서는 비 정상 소견이 관찰되지 않았다(표 12∼표 13 참조).At the end of the test all animals were killed with ethyl ether to record changes in internal and external organs due to the test substance. Hepatic, gastrointestinal and spleen adhesions were observed in the overall cases of dead and surviving individuals after administration of Test Sample 1 (insoluble glucan). In addition, no abnormal findings were observed in the individuals who died after the intravenous administration of Test Substance Sample 2 (soluble β-glucan) and in surviving individuals (see Tables 12 to 13).

(4) 급성독성 소견(4) Acute Toxicity

면역증강제로 개발 추진중에 있는 수용성 β-글루칸의 안정성을 평가하기 위하여 대량 배양된 영지 균사체 β-글루칸 중에서 비수용성 다당류를 분리하고, 여기에 설페이트로 부분 치환시킨, 용해성이 우수한 수용성 β-글루칸을 마우스 (ICR, ♂♀)에서 복강투여 급성독성시험을 수행한 결과 다음 결과를 얻었다.In order to evaluate the stability of water-soluble β-glucan in development as an adjuvant, non-soluble polysaccharides were isolated from mass-cultured Ganoderma lucidum mycelium β-glucan, and partially substituted with sulfate. (ICR, ♂♀) The acute toxicity test was performed on the abdominal cavity and the following results were obtained.

우선 불용성 및 가용성 부분이 혼용된 β-글루칸은 대량 배양된 β-글루칸의 비용해성 부분으로서 임상증상과 부검 소견, 반수치 사용량(LD50)으로 볼 때 암컷에서 1822.0 mg/kg으로 나타났으며, 수컷은 1691.0 mg/kg으로 나타났다. 장유착 소견이 나타났는데 이는 β-글루칸의 비용해성 부분의 염증작용으로 기인한 것으로 생각된다.First, β-glucan mixed with insoluble and soluble moieties is a non-soluble part of mass-cultured β-glucan, which was 1822.0 mg / kg in females based on clinical symptoms, autopsy findings, and half-value (LD 50 ). Males showed 1691.0 mg / kg. Intestinal adhesion was noted, which is thought to be due to the inflammatory action of the insoluble part of β-glucan.

β-글루칸의 불용성 부분을 설페이트로 부분 치환을 시킨 수용성 β-글루칸은 임상 증상과 부검 소견, 반수 치사 용량(LD50)으로 볼 때 매우 우수한 안정성을 보였다. 수용성 β-글루칸을 정맥투여 경로로 주사하였을 때 임상 증상과 부검 소견으로 볼 때 이 농도에서도 안정성을 보였다.Water-soluble β-glucan, which partially substituted the insoluble portion of β-glucan with sulfate, showed excellent stability in terms of clinical symptoms, autopsy findings, and half lethal dose (LD 50 ). When soluble β-glucan was injected by intravenous route, the clinical symptoms and autopsy findings showed stability at this concentration.

결론적으로 표 14에 기술한 바와 같이 수용성 β-글루칸의 마우스 복강투여시 급성독성 시험의 LD50치는 매우 안정한 것으로 나타났다.In conclusion, as described in Table 14, the LD50 value of the acute toxicity test in mouse intraperitoneal administration of water-soluble β-glucan was very stable.

표 14 마우스 복강투여시의 수용성 β-글루칸 및 WI-β-글루칸의 급성독성시험Table 14 Acute Toxicity Studies of Water Soluble β-Glucan and WI-β-Glucan During Mouse Intraperitoneal Administration

성별gender 불용성 β-글루칸(㎎/㎏)Insoluble β-glucan (mg / kg) 수용성 β-글루칸(㎎/㎏)Water-soluble β-glucan (mg / kg) 2216.92216.9 2700 〉2700〉 1661.61661.6 2700 〉2700〉

6. β-글루칸의 생리적 활성6. Physiological Activity of β-Glucan

6-1. β-글루칸과 관련 다당류의 고형암 S-180에 대한 항암 활성6-1. Anticancer Activity of β-Glucan and Related Polysaccharides Against Solid Cancer S-180

가. 실험동물 및 종양세포end. Laboratory Animals and Tumor Cells

마우스는 20∼25g의 ICR계 웅성으로 삼육축산에서 구입하여 사용하였다. 암세포인 사르코마 180은 한국세포주 은행으로부터 분양받아 사용하였다.Mice were purchased from samyuk livestock with ICR males of 20-25 g. Sarcoma 180, a cancer cell, was used by the Korea Cell Line Bank.

나. 종양세포의 이식I. Tumor cell transplantation

ICR계 마우스의 복강 내에 일주일간 간격으로 이식하여 보존하고 있는 사르코마 180 세포를 실험용 종양세포로 사용하였다. 실험동물의 복강내에서 7일간 배양된 사르코마 180 세포를 복수와 함께 취하여 빙냉, 멸균한 생리식염수를 가하여 400 x g로 3분간 원심분리하여 세포침전물을 분리하였다. 분리된 세포를 빙냉, 멸균된 생리식염수로 3회 세척한 후 1 x 107 cells/㎖가 되도록 희석하였다. 이 부유액 0.1㎖씩(1 x 106 cells/mouse)을 실험동물의 왼쪽 서혜부에 피하 이식하였다.Sarcoma 180 cells, which were transplanted and preserved at weekly intervals in the abdominal cavity of ICR mice, were used as experimental tumor cells. Sarcoma 180 cells cultured intraperitoneally in experimental animals for 7 days were taken with ascites, ice-cold and sterilized physiological saline was added, and centrifuged at 400 x g for 3 minutes to separate cell precipitates. The separated cells were washed three times with ice-cold, sterilized saline and then diluted to 1 × 10 7 cells / ml. 0.1 ml of each suspension (1 x 106 cells / mouse) was implanted subcutaneously in the left inguinal part of the experimental animal.

다. 약물투여All. drug injection

종양세포를 10마리씩 군 분리된 마우스에 각각 이식하고 72시간후 약물투여를 시작하되, 매일 1회씩 10일간 연속하여 복강내 주사하였다. 대조군에는 생리식염수를 양성대조군에는 크레스틴을 20 ㎎/㎏의 농도로, 처치군에는 생리식염수에 용해시킨 시료를 20 ㎎/㎏씩 주사하였으며 주사용량은 0.1 ㎖로 하였다.Tumor cells were transplanted into groups of 10 mice each, and drug administration was started after 72 hours, but was intraperitoneally injected once daily for 10 consecutive days. The control group was infused with physiological saline at a concentration of 20 mg / kg in the positive control group and 20 mg / kg in physiological saline at the treatment group, and the injection dose was 0.1 ml.

라. 항암실험 결과의 판정la. Judgment of anticancer test result

종양세포를 이식한지 30일째 되는 날 실험동물을 치사시켜 유발된 고형암을 적출한 후, 그 중량을 측정하여 평균 종양중량을 얻고, 증식저지율은 생리식염수를 투여한 대조군과 비교하여 종양저지 백분율(Percent inhibition ratio = I.R.(%))을 계산하였다.On the 30th day after the tumor cell transplantation, the experimental animals were killed and the solid tumors induced were removed, and the average tumor weight was obtained by measuring the weight. The percentage of inhibition was compared to the control group administered with saline (Percent). inhibition ratio = IR (%)) was calculated.

I.R.(%) = (Cw - Tw) / Cw × 100I.R. (%) = (Cw-Tw) / Cw × 100

Cw : 대조군의 평균 종양무게Cw: mean tumor weight of control group

Tw : 처치군의 평균 종양무게 Tw: mean tumor weight of treatment group

마. 항암실험 결과hemp. Anticancer test results

β-글루칸을 산업적으로 다양하게 이용하기 위해서는 해결되어야 할 문제점 가운데 하나가 용해성이다. 이와 같은 용해성을 해결하기 위해 개발된 것이 수용성 β-글루칸이다. 수용성 β-글루칸과 비수용성 β-글루칸간의 항암활성을 비교한 결과는 표 15와 같다. 즉 불용성 β-글루칸의 항암활성이 52.5%인 반면, 수용성 β-글루칸의 항암활성은 80.5%이었다. 이는 대조물질인 크레스틴(PS-K)보다 20% 이상의 암 저지효과가 있었다. Solubility is one of the problems to be solved in order to industrially use β-glucan in various ways. Developed to solve this solubility is water-soluble β-glucan. The results of comparing the anticancer activity between the water-soluble β-glucan and the water-insoluble β-glucan are shown in Table 15. In other words, the anticancer activity of insoluble β-glucan was 52.5%, while the anticancer activity of water-soluble β-glucan was 80.5%. This was more than 20% cancer blocking effect than the control group Crestine (PS-K).

6-2. 면역활성 시험6-2. Immune activity test

가. 시약, 실험동물 및 대조물질end. Reagents, Laboratory Animals, and Controls

RPMI 1640, DMEM(Dulbecco's modified Eagle's medium) 배지 및 소 태아 혈청은 GIBCO(Grand Island, N. Y)사로부터 구입하고, 스트렙토마이신, 페니실린, LPS(E. coli 0127: B8), IFN-γ, NaNO2 그리고 대조 다당류로 사용한 라미나린, β-글루칸 등은 시그마사(St. Louis, MO)에서 구입하였다. 실험에 사용한 ICR계 웅성 마우스는 생후 8∼10주령으로 무게 20-24g의 것을 삼육축산에서 구입하였다. 마우스의 사육조건으로 실험동물실 온도는 22±2℃, 습도는 55∼60%로 유지하였으며, 마우스용 고형사료와 물을 제한없이 공급하였다.RPMI 1640, Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) medium and fetal bovine serum were purchased from GIBCO (Grand Island, N. Y), streptomycin, penicillin, LPS ( E. coli 0127: B8), IFN-γ, NaNO 2 Laminarin, β-glucan and the like used as a control polysaccharide was purchased from Sigma (St. Louis, MO). The ICR male mice used in the experiments were purchased from Samyuk Livestock, weighing 20-24 g at 8-10 weeks of age. As the breeding conditions of the mice, the experimental animal room temperature was maintained at 22 ± 2 ℃, the humidity was 55 to 60%, and the solid feed and water for the mice were supplied without restriction.

수용성 글루칸의 면역활성 시험을 하기 위하여 대조 검색물질은 INF-γ (시그마사), LPS(시그마사) 및 생물 유래 다당류 등을 실험 재료로 이용하였다. In order to test the immunological activity of the water-soluble glucan, the control material was INF-γ (Sigma), LPS (Sigma) and biological polysaccharides.

나. 인비트로 시험I. Invitro test

(1) 마우스 경구 및 정맥투여에 따른 혈중 종양괴사인자(TNF-α)의 측정(1) Measurement of Blood Tumor Necrosis Factor (TNF-α) Following Oral and Intravenous Administration of Mouse

① TNF-α의 정량방법① Quantitative method of TNF-α

혈청 및 배양물내 TNF-α의 정량은 멀티플 앤티바디 샌드위치(multiple antibody sandwich) 원리를 이용한 고상(solid-phase) ELISA 방법을 통하여 측정하였다. 마우스 혈청내의 TNF-α를 측정하기 위한 혈청의 준비는 다음과 같이 행하였다. 20∼25g의 ICR계 마우스에 수용성 β-글루칸(20 ㎎/㎏), LPS(500 ㎍/㎏) 및 β-글루칸 및 크레스틴TM 등을(20 ㎎/㎏) 5일 동안 연속 투여하였다. 약물 투여 4일후, 마우스를 에테르로 마취하고 복부를 절개하여 복부 대동맥으로부터 혈액을 채취하였다. 채취된 혈액은 2시간 동안 방치한 후, 원심분리하여 혈청을 분리하고 -70 ℃에서 동결시켜 보관하였다가 실험에 이용하였다.Quantification of TNF-α in serum and culture was determined by solid-phase ELISA using the multiple antibody sandwich principle. Serum preparation for measuring TNF-α in mouse serum was performed as follows. 20-25 g of ICR mice were continuously administered with water-soluble β-glucan (20 mg / kg), LPS (500 μg / kg) and β-glucan and Crestine TM (20 mg / kg) for 5 days. Four days after drug administration, mice were anesthetized with ether and the abdomen was excised to collect blood from the abdominal aorta. The collected blood was left for 2 hours, then centrifuged to separate serum and -70 It was stored frozen at ° C and used for the experiment.

대식세포 및 모노사이트 배양액내의 TNF-α 정량은 다음과 같이 실행하였다. 대식세포 배양액에 수용성 β-글루칸을 비롯한 활성인자들을 가하고 24시간 동안 배양한 후, 배양 상층액을 수획하여 초원심분리를 하였다. 원심분리를 통해 얻어진 상층액들은 -70 ℃에서 동결보관하여 실험에 이용하였다. 혈청과 배양상층액내의 TNF-α 정량법을 간략하면, 모노크로날 앤티-mTNF-α가 전코팅되어 있는 96-well 마이크로티터 (microtiter) 플레이트에 50㎕의 희석버퍼를 넣고, β-글루칸으로 활성화된 마우스 혈청 및 대식세포의 배양상등액을 50㎕을 가하여 시험 샘플내에 존재하는 마우스 TNF-α와 결합시킨다. 시료를 첨가한 후, 37℃에서 3.5시간 동안 반응시킨 후, 세척버퍼로 4회 수세하여 결합되지 않은 물질을 제거시킨다. 다시 퍼옥시다제-콘쥬게이티드 폴리크로날 앤티-mTNF-α(HRP-conjugate)를 첨가하여 이미 결합된 mTNF-α와 결합시킨다. 37 ℃에서 1시간 동안 반응시킨 후, 결합하지 않은 물질을 제거하기 위하여 플레이트를 4회 수세하고, 기질액을 가하여 퍼옥시다제와 촉매반응을 유도시켜 발색시킨다. 효소의 반응을 정지시키기 위하여 100㎕의 반응 정지액을 가하였다. 반응 정지후 30분 이내에 ELISA 리더( Bio-Tek instrument, Inc. Ceres UV. HDi)를 이용하여 450 nm에서 흡광도를 측정하였다. 시료 속의 mTNF-α 양은 표준 mTNF-α의 농도에 따라 얻어진 흡광도를 플로팅하여 얻은 표준직선으로 산출하였다.TNF-α quantification in macrophages and monosite cultures was performed as follows. After activating factors including water-soluble β-glucan to the macrophage culture medium and incubated for 24 hours, the culture supernatant was harvested for ultracentrifugation. Supernatants obtained through centrifugation were -70 Cryopreservation was used for the experiment at ℃. Simplification of quantitation of TNF-α in serum and culture supernatant was performed by placing 50 μl of dilution buffer in a mono-coated anti-mTNF-α precoated 96-well microtiter plate and activating with β-glucan. 50 μl of the culture supernatant of the prepared mouse serum and macrophages is added to bind the mouse TNF-α present in the test sample. After the sample was added, it was reacted at 37 ° C. for 3.5 hours, and then washed four times with a washing buffer to remove unbound material. Peroxidase-conjugated polyclonal anti-mTNF-α (HRP-conjugate) is added to bind to the already bound mTNF-α. After reacting at 37 ° C. for 1 hour, the plate is washed four times to remove unbound material, and the substrate solution is added to induce a catalysis reaction with peroxidase. 100 μl of reaction stopper was added to stop the reaction of the enzyme. Within 30 minutes after the reaction was stopped, absorbance was measured at 450 nm using an ELISA reader (Bio-Tek instrument, Inc. Ceres UV. HDi). The amount of mTNF-α in the sample was calculated as a standard straight line obtained by plotting the absorbance obtained according to the concentration of the standard mTNF-α.

② 경구투여시 혈중 종양괴사인자의 생성 결과② Result of blood tumor necrosis factor during oral administration

수용성 β-글루칸에 의한 마우스 혈중 종양괴사 인자의 생성 촉진은 표 16과 같이 대조군보다 수용성 β-글루칸의 경우, 혈중 TNF의 농도가 대조군보다 15.5배 증가하였으며, 불용성 β-글루칸보다 1.4배 많은 종양괴사인자의 촉진 효과를 볼 수 있었다. Increasing the production of tumor necrosis factor in mouse blood by soluble β-glucan showed a 15.5-fold increase in the concentration of TNF in the water-soluble β-glucan than the control group, as shown in Table 16, and 1.4 times more tumor necrosis than insoluble β-glucan. The promoting effect of the factor was seen.

(2) 랫트의 모노사이트(Monocyte)로부터 종양괴사인자 측정(2) Measurement of Tumor Necrosis Factor from Monoocytes of Rats

① 모노사이트 세포 배양① Monosite Cell Culture

모노사이트는 랫트의 골수에서 채취하였으며, 세포들은 4℃에서 200 x g로 10분간 원심분리하였다. 1L에 40mM 글루타민, 50㎖의 엔도톡신프리 열 불활성화된 (free heat inactivated)(58℃, 30분간) 소 태아 혈청, 100 IU 페니실린 및 100㎍ 스트렙토마이신이 함유된 DMEM배지로 세척한 다음, 100mm 티슈 배양접시(Cornning 25020)에 분주하여 37℃의 5% CO2 인큐베이타에 2시간 배양하였다. 2시간후 배양접시의 상층액을 제거하여 비부착성 세포를 버린 후, 다시 신선한 DMEM배지를 가하여 배양하여 부착성 세포를 얻었다. 이를 수획하여 실험에 이용하였다.Monosite was collected from rat bone marrow and cells were centrifuged at 200 xg for 10 min at 4 ° C. 1 L of 40 mM glutamine, 50 ml of endotoxin free heat inactivated (58 ° C., 30 min) fetal calf serum, 100 IU penicillin and 100 μg streptomycin containing DMEM medium were washed and then 100 mm tissue Aliquots were placed in a culture dish (Cornning 25020) and incubated for 2 hours in a 5% CO 2 incubator at 37 ° C. After 2 hours, the supernatant of the culture dish was removed to discard non-adherent cells, and then fresh DMEM medium was added and cultured to obtain adherent cells. This was harvested and used for the experiment.

② 모노사이트 활성② monosite activity

골수의 모노사이트 세포는 코스타 페트리 접시에 2 x 106 cells/㎖ 세포가 되도록 분주하고 37℃, 5%의 CO2하에서 전 배양하였다. 배양된 대식세포 가운데 비부착성 세포를 제거하고, 실험전 37℃로 유지된 신선한 DMEM배지로 수세한 다음 수획하였다. 수획된 모노사이트 세포는 트리판 블루(tryphan blue)로 염색하여 95%의 세포생존율을 가질 때 실험에 활용하였다. 세포수는 혈구계(hemocytometer)를 이용하여 2 x 106 cells/㎖로 조정한 후, 96 well에 200㎕씩 분주(4x105 cells/well)하여 37℃, 5% CO2 하에서 90분간 배양하였다. 90분후 비부착성 세포를 제거하고, 다시 신선한 180㎕의 DMEM배지를 각각의 well에 분주하였다. 시험하고자 하는 수용성 β-글루칸을 포함한 배지 20㎕를 각각 첨가하여 37℃, 5%의 CO2 하에서 24시간 동안 배양한 후 대식세포의 활성 정도를 측정하였다.Bone marrow monosite cells were aliquoted to 2 x 10 6 cells / ml cells in a Costa Petri dish and pre-cultured at 37 ° C and 5% CO 2 . Non-adherent cells were removed from the cultured macrophages and washed with fresh DMEM medium maintained at 37 ° C. before the experiment. The harvested monosite cells were stained with tryphan blue and used for experiments with 95% cell viability. The cell number was adjusted to 2 x 10 6 cells / ml using a hemocytometer, and then 200 µl aliquots (4x10 5 cells / well) were put into 96 wells and incubated at 37 ° C. and 5% CO 2 for 90 minutes. . After 90 minutes non-adherent cells were removed and fresh 180 μl DMEM medium was dispensed into each well. 20 μl of the medium containing the water-soluble β-glucan to be tested was added thereto, followed by incubation for 24 hours at 37 ° C. and 5% CO 2 to measure the activity of macrophages.

③ 모노사이트 활성 결과③ Monosite activity result

수용성 β-글루칸에 의한 랫트의 모노사이트를 활성한 결과 종양괴사 인자의 생성 촉진은 표 17과 같이 수용성 β-글루칸은 대조군보다 6.3배 증가하여 촉진 효과를 볼 수 있었다. As a result of activating the monosite of rats by water-soluble β-glucan, the production of tumor necrosis factor was increased by 6.3 times as compared with the control group.

(3) 수용성 β-글루칸을 정맥투여후 혈청 TNF-α농도 측정(3) Serum TNF-α concentration measurement after intravenous administration of water-soluble β-glucan

모노카인(Monokine)인 TNF는 항암활성을 중재하는 단백질로서 활성화된 대식세포에 의해서 분비된다. 또한 TNF는 호중구 세포의 기능조절, 미로이드 세포 (myloid cell) 분화촉진, B 세포의 증식 및 대식세포등의 활성 등을 유발시킬 수 있다. 특히 TNF-α는 정상세포와 무관하게 종양, 살모넬로시스(salmonellosis), 그리고 바이러스에 감염된 세포를 인식하고 살해시킬 수 있는 능력이 있다. 이런 의미에서 항암성 다당류에 의한 종양괴사 인자의 생성 촉진은 생체내 면역반응의 촉진유무에 지표로 삼을 수 있다. 수용성 β-글루칸을 투여후 마우스에서 혈액을 채취하여 혈청을 분리하고, 앞서 설명한 ELISA방법으로 TNF-α의 양을 측정하였다.Monokine, TNF, is a protein that mediates anticancer activity and is secreted by activated macrophages. In addition, TNF can induce the regulation of neutrophil cell function, promote differentiation of myloid cells, proliferation of B cells, and activity of macrophages. In particular, TNF-α has the ability to recognize and kill cells infected with tumors, salmonellosis, and viruses regardless of normal cells. In this sense, the promotion of the production of tumor necrosis factor by anticancer polysaccharides can be an indicator of the promotion of immune response in vivo. After administration of water-soluble β-glucan, blood was collected from mice to separate serum, and the amount of TNF-α was measured by the ELISA method described above.

정맥투여(꼬리 미정맥)에 의한 TNF-γ생성(mouse) 정도는 다음과 같다. 수용성 β-글루칸을 증류수에 녹여 멸균한 후, 마우스 꼬리 미정맥에 투여하고 (5mg/0.2ml/kg), 시간 경과에 따라 마우스의 복부대정맥으로부터 채혈하여 TNF-γ의 양을 ELISA 방법으로 측정한 결과는 표 18과 같다. The degree of TNF-γ production by intravenous administration (tail tail vein) is as follows. Water-soluble β-glucan was dissolved in distilled water and sterilized, and then administered to the tail caudal vein (5 mg / 0.2 ml / kg). The results are shown in Table 18.

(4) 대식세포로부터 산화질소 측정(4) Determination of nitric oxide from macrophages

대식세포가 생성하는 산화질소(NO)는 6∼8초간 존재하며, 그 후 자발적으로 산화되어 NO2 와 NO3 상태로 전환되어 축적된다. 따라서 생성되는 반응성 질소 중간체(RNI) 양은 NO3 을 환원 요소로 전환시켜야 정확하지만 보통 NO2 가 대부분이기 때문에 이를 발색시켜 딩(Ding) 등의 방법에 따라 간접적으로 정량하였다. 간략하면, 100㎕의 배양액과 동량의 그리스(Griess) 시약(1% 설포닐아마이드/0.1% 나프틸렌디아민 디하이드로클로라이드/2.5% H3PO4)를 섞고 실온에서 방치한 후, ELISA 리더를 이용해 540 nm에서 측정하였다. NO2 의 농도는 소디움 니트레이트를 희석하여 흡광도를 측정하여 표준곡선을 작성하여 얻었다.Nitric oxide (NO) produced by macrophages is present for 6 to 8 seconds, after which it spontaneously oxidizes and accumulates in the NO 2 and NO 3 states. Therefore, the amount the reactive nitrogen intermediates (RNI) is generated NO 3 - must be accurately converted to a reducing element, but usually NO 2 - was indirectly quantified according to the method, such as by color coding them (Ding) Since most of the. Briefly, 100 μl of culture and the same amount of Greases reagent (1% sulfonylamide / 0.1% naphthylenediamine dihydrochloride / 2.5% H 3 PO 4 ) are mixed and left at room temperature, followed by ELISA reader. Measurement was made at 540 nm. The concentration of NO 2 - was obtained by diluting sodium nitrate and measuring the absorbance to create a standard curve.

랫트의 대퇴부로부터 골수를 채취하여 피콜-파크(ficoll-paque)에서 원심분리하여 골수내의 모노사이트를 수집하였다. 수집된 단구세포는 RPMI1640에서 배양한 후, 세포수가 ㎖당 2 x 106 되도록 한 후, 시료를 처리하여 48시간이 지난 후 산화질소를 측정한 결과는 표 19와 같다.Bone marrow was collected from the femoral rats and centrifuged at ficoll-paque to collect monosite in the bone marrow. Collected monocytes were cultured in RPMI1640, the number of cells to 2 × 10 6 / ㎖, and after the sample was processed 48 hours after the measurement of nitric oxide is shown in Table 19.

(5) 항보체 활성 시험(5) anti-complement activity test

항보체활성(anticomplementary activity)은 야마다(Yamada) 등의 방법을 변형하여 측정하였다. 10㎖ 시험관에 150㎕의 GVB2+완충용액(gelatin veronal buffered saline: 0.15mM CaCl2, 0.5mM MgCl2, 1.8mM 소디움 바비탈, 3.1mM 바비투릭산, 141 mM NaCl 및 0.1% 젤라틴, pH 7.4)과 250 ㎍/㎖ 농도의 각 시료 50㎕를 가한 다음, 여기에 50㎕(100 U/㎖)의 모르모트(guinea pig) 혈청을 보체로서 가하여 37℃에서 30분간 반응시킨 후, 4.75㎖의 GVB2+ 완충용액을 가하여 보체의 최종농도를 1 unit/㎖로 조정하였다. 조정된 보체 혼합물을 1.0 유니트, 1.2 유니트 및 1.6 유니트가 되게 각 시험관에 분주한 다음, 항 면양(anti-sheep) 헤모리신 (2MHU/㎖l)과 동량의 SRBC (5x108 cells/ml)를 혼합하여 실온에서 30분간 감작한 후, 감작된 SRBC 2㎖를 시험관에 첨가하고 최종 5㎖가 되도록 GVB2+ 완충용액으로 조정하였다. 각각의 시험관을 37oC에서 60분간 반응시킨다. 반응을 중지시키기 위하여 70㎕의 0.5M EDTA용액을 가하여 혼합한 후, 400 x g에서 5분간 원심분리하여 얻은 상등액의 흡광도를 541 nm에서 측정하였다. 항보체활성은 대조군 대비 총보체 용혈(50% of total complement hemolysis, TCH50)의 저지율(inhibition of TCH50 , ITCH50 )로 나타낸다.Anticomplementary activity was measured by modifying the method of Yamada et al. 150 μl of GVB 2+ buffer in 10 ml test tubes (gelatin veronal buffered saline: 0.15 mM CaCl 2 , 0.5 mM MgCl 2 , 1.8 mM sodium barbital, 3.1 mM barbituric acid, 141 mM NaCl and 0.1% gelatin, pH 7.4 ) And 50 [mu] l of each sample at a concentration of 250 [mu] g / ml, and then 50 [mu] l (100 U / ml) of guinea pig serum as a complement and reacted at 37 [deg.] C. for 30 minutes, followed by 4.75 ml of GVB. 2+ buffer was added to adjust the final concentration of complement to 1 unit / ml. Dispense the adjusted complement mixture into each test tube at 1.0 unit, 1.2 unit and 1.6 unit, then add anti-sheep hemolysin (2MHU / mL) and the same amount of SRBC (5x10 8 cells / mL). After mixing and sensitizing at room temperature for 30 minutes, 2 ml of sensitized SRBC was added to the test tube and adjusted with GVB 2+ buffer to a final 5 ml. Each test tube is allowed to react at 37 ° C for 60 minutes. To stop the reaction, 70 μl of 0.5M EDTA solution was added and mixed, and then the absorbance of the supernatant obtained by centrifugation at 400 × g for 5 minutes was measured at 541 nm. Anti-complement activity is indicated by the inhibition of TCH 50 , ITCH 50 compared to control (50% of total complement hemolysis, TCH 50 ).

저지율(%) = (대조군 총보체 용혈 - 샘플 처리 총보체 용혈) / % Inhibition = (Control Total Complement Hemolysis-Sample Treatment Total Complement Hemolysis) /

대조군 총보체 용혈 × 100              Control Total Complement Hemolysis × 100

면역계는 매우 복잡하게 연관되어 일어나는 일련의 반응계로서, 그중 보체계는 생체내에서 면역기능의 하나인 감염방어등과 같은 방어반응과 종양 면역에 중요한 역할을 한다고 알려졌다. 보체계는 항암효과가 있는 다당류에 의해 활성화되므로 항암활성 검색에 사용된 동일한 시료를 사용하여 항보체활성을 검색하였다.      The immune system is a series of highly complex reaction systems, of which the complement system is known to play an important role in defense immunity and tumor immunity, such as defense against infection, one of the immune functions in vivo. Since the complement system is activated by polysaccharides having anticancer effects, anticomplement activity was searched using the same sample used for anticancer activity screening.

표 20에서 보는 바와 같이, 보체계의 활성도는 불용성 β-글루칸의 경우, 농도 의존적인 항보체활성을 나타내었으며 25 ㎍/ml에서는 22.4%이었으나, 200 ㎍/ml에서는 약 2배가 증가한 43.7%의 항보체활성을 나타내었다. 반면에 수용성 β-글루칸은 상대적으로 낮은 13.2%의 항보체활성을 보였는데, 이는 고분자의 다당류가 설페이트화되면서 저분자로 변하기 때문인 것으로 여겨진다. 대조군으로서 크레스틴은 20.9%의 항보체 활성을 나타내었다.As shown in Table 20, the activity of the complement system showed concentration-dependent anti-complement activity for insoluble β-glucan and was 22.4% at 25 μg / ml, but about 43.7% of the anti-complement increased at 200 μg / ml. Activity was shown. On the other hand, water-soluble β-glucan showed a relatively low 13.2% anticomplementary activity, which is thought to be due to the low molecular weight of the polysaccharide of the sulfate. As a control, crestine showed an anticomplement activity of 20.9%.

표 15 항암활성 비교Table 15 Anticancer Activity Comparison

샘플Sample 용량㎎/㎖Mg / ml 종양 무게(g)Tumor Weight (g) 통계statistics 항암활성Anticancer activity 1One 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 평균Average SDSD 수용성β-글루칸Water-soluble β-glucan 1010 0.10.1 1.51.5 0.70.7 2.12.1 0.00.0 0.00.0 0.00.0 0.00.0 0.00.0 0.00.0 0.550.55 0.770.77 80.580.5 불용성β-글루칸Insoluble β-glucan 1010 0.00.0 0.40.4 1.81.8 3.03.0 2.32.3 0.50.5 2.02.0 2.02.0 0.10.1 0.00.0 1.341.34 1.041.04 52.552.5 크레스틴(PS-K)Crestine (PS-K) 1010 0.00.0 0.00.0 1.61.6 1.41.4 0.00.0 3.03.0 2.72.7 0.00.0 1.41.4 0.00.0 1.121.12 1.121.12 60.360.3 SalineSaline 1010 3.63.6 3.63.6 3.53.5 3.43.4 0.90.9 3.83.8 3.23.2 3.43.4 1.41.4 0.90.9 2.772.77 1.191.19 00 SalineSaline 1010 2.32.3 3.73.7 2.42.4 2.92.9 3.53.5 2.92.9 2.02.0 1.91.9 4.24.2 0.00.0 2.872.87 0.800.80 00

표 16 수용성 β-글루칸의 경구투여에 따른 마우스 혈청내 TNF-γ생성 Table 16 TNF-γ Production in Mouse Serum Following Oral Administration of Water-Soluble β-Glucan

시료sample TNF-γ(pg/㎖)TNF-γ (pg / ml) 음성 대조군 Negative control 4.554.55 수용성 β-글루칸 Water-soluble β-glucan 70.6070.60 불용성 β-글루칸 Insoluble β-glucan 49.0049.00

표 17 랫트의 골수성 모노사이트 배양액에 수용성 β-글루칸 처치 TNF-γ생성 Table 17 Production of water-soluble β-glucan treated TNF-γ in rat myeloid monosite cultures

시료sample TNF-γ(pg/㎖)TNF-γ (pg / ml) 수용성 β-글루칸 Water-soluble β-glucan 1320.91320.9 불용성 β-글루칸 Insoluble β-glucan 1462.01462.0 LPS LPS 2441.82441.8 IFN-γ IFN-γ 1995.71995.7 음성 대조군 Negative control 209.7209.7

표 18 정맥투여(꼬리 미정맥)에 의한 TNF-γ생성 (마우스)Table 18 TNF-γ production by intravenous administration (tail tail vein) (mouse)

시간time TNF-γ(pg/㎖)TNF-γ (pg / ml) 1 시간1 hours 68.4368.43 4 시간4 hours 83.6383.63 6 시간6 hours 132.17132.17 12 시간12 hours 115.27115.27 24 시간24 hours 92.0392.03 27 시간27 hours 29.6729.67 48 시간48 hours 16.1716.17

표 19 수용성 β-글루칸 농도에 따른 골수세포의 산화질소 생성능Table 19 Nitric Oxide Production Capacity of Bone Marrow Cells According to Water Soluble β-Glucan Concentration

수용성 β-글루칸 농도Water Soluble β-Glucan Concentration 산화질소(마이크로 M)Nitric Oxide (Micro M) 대조군Control 6.51±0.846.51 ± 0.84 1 ㎍/㎖1 μg / ml 15.94±1.1015.94 ± 1.10 5 ㎍/㎖5 μg / ml 45.16±10.3845.16 ± 10.38 10 ㎍/㎖10 μg / ml 53.02±2.6653.02 ± 2.66 20 ㎍/㎖20 μg / ml 82.26±2.7882.26 ± 2.78

표 20 β-글루칸과 유사제품의 보체계 활성효과 비교Table 20 Comparison of Complement System Activation Effects of β-Glucan and Similar Products

샘플Sample 농도(㎍/㎖)Concentration (µg / ml) 항보체활성(ITCH 50%)Anti-complement activity (ITCH 50%) 불용성 β-글루칸 (영지균사체 추출물) Insoluble β-glucan (Ganoderma lucidum mycelium extract) 25501002002550100200 22.428.638.643.722.428.638.643.7 수용성 β-글루칸 Water-soluble β-glucan 5050 13.213.2 크레스틴 Crestine 5050 20.920.9

본 발명은 생리활성이 우수한 불용성 다당류인 β-글루칸을 수용화하여 산업적으로 다양하게 활용되는 생물 신소재로서의 기능성 생리활성 다당류인 수용성 β-글루칸을 제공한다.The present invention provides a water-soluble β-glucan which is a functional biologically active polysaccharide as a biological new material that is widely used industrially by accepting β-glucan, an insoluble polysaccharide having excellent physiological activity.

또한 본 발명은 한국산 담자균류를 이용하여 기존의 β-글루칸계 다당류보다 생리활성이 우수하고, 수용성 특성이 있는 물질을 제공한다. In another aspect, the present invention provides a substance having superior physiological activity and water-soluble properties than the conventional β-glucan polysaccharides using Korean basidiomycete.

도 1은 본 발명의 수용성 β-글루칸의 가스크로마토그라프 패턴과 단당류 조성을 나타낸 그라프이다.1 is a graph showing a gas chromatograph pattern and a monosaccharide composition of the water-soluble β-glucan of the present invention.

도 2는 불용성 β-글루칸의 가스크로마토그라프 패턴과 단당류 조성을 나타낸 그라프이다.Figure 2 is a graph showing the gas chromatograph pattern and monosaccharide composition of insoluble β-glucan.

도 3은 본 발명의 수용성 β-글루칸의 IR 스펙트럼을 나타낸 그라프이다.3 is a graph showing the IR spectrum of the water-soluble β- glucan of the present invention.

도 4는 불용성 β-글루칸의 IR 스펙트럼을 나타낸 그라프이다.4 is a graph showing the IR spectrum of insoluble β-glucan.

도 5는 본 발명의 수용성 β-글루칸의 13C-NMR 스펙트럼 분석그라프이다.5 is a 13 C-NMR spectrum analysis graph of the water-soluble β-glucan of the present invention.

도 6은 본 발명의 수용성 β-글루칸의 분자량 분포 크로마토그라프이다.6 is a molecular weight distribution chromatograph of the water-soluble β-glucan of the present invention.

Claims (4)

불용성 β-글루칸을 황원소를 이용하여 불용성 β-글루칸 골격의 원소와 치환시키는 것을 특징으로 수용성 β-글루칸의 제조방법.A method for producing a water-soluble β-glucan, wherein insoluble β-glucan is substituted with an element of an insoluble β-glucan skeleton using a sulfur element. 제1항에 있어서, 우레아를 메틸설폭시드에 녹인 후, 여기에 불용성 글루칸을 가하고, 그 β-글루칸-Me2SO-우레아 용액에 산성화된 메틸설폭시드 용액을 천천히 가하고 가열하는 것을 특징으로 하는 수용성 β-글루칸의 제조방법.The aqueous solution according to claim 1, wherein after dissolving urea in methylsulfoxide, an insoluble glucan is added thereto, and an acidified methylsulfoxide solution is slowly added to the β-glucan-Me 2 SO-urea solution and heated. Method for preparing β-glucan. 제1항에 있어서, 수용성 β-글루칸의 황의 함량이 14.9%인 것을 특징으로 하는 수용성 β-글루칸의 제조방법. The method for producing a water-soluble β-glucan according to claim 1, wherein the sulfur content of the water-soluble β-glucan is 14.9%. 제1항에 있어서, 불용성 β-글루칸을 한국산 담자균류을 이용하여 얻는 것을 특징으로 하는 수용성 β-글루칸의 제조방법.The method for producing a water-soluble β-glucan according to claim 1, wherein the insoluble β-glucan is obtained using Korean basidiomycetes.
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