Aspergillus niger와 Aspergillus usamii를 이용한 도라지 플라티코사이드의 생물전환 및 그 대사체 동정

안형진 서울대학교 대학원 2021 국내박사

도라지는 일본, 한국, 중국, 몽골과 같은 동아시아 국가들에서 2000년 이상 기침, 가래, 목 아픔, 폐 농양, 가슴 답답함 등의 호흡기 질환 증상에 전통적인 치료 요법으로 사용해 왔다. 도라지의 대표적인 생리활성물질로는 트리테르페노이드 사포닌 계열인 플라티코사이드가 알려져 있다. 도라지 내의 플라티코사이드는 재배 지역, 수확 시기, 재배 기간에 따라 함량이 다르며, 현재까지 70여 종의 플라티코사이드가 분리, 동정되었다. 플라티코사이드는 5환성의 올레난 구조의 3번 탄소와 28번 탄소에 glucose, laminaribiose, gentiobiose, arabinose, rhamnose, xylose, apiose 등의 당이 결합된 다양한 형태로 존재하며, 이에 따라 플라티코사이드의 생리활성 또는 장내 흡수율이 다르다. Platycodin D는 도라지의 플라티코사이드 중 많은 양을 차지하며 도라지의 생리활성을 나타내는 대표적인 물질로 한국에서 품질 관리의 지표 물질로 설정되어 있다. Platycodin D의 생리활성으로 항염증, 항종양, 항당뇨, 항비만, 항고지혈증, C형 간염 바이러스 복제 저해, 알레르기 관련 질병들의 저감화 등의 효과가 알려져 있다. 사포닌의 당 잔기는 생물전환을 이용하여 제거할 수 있으며, 당 잔기를 제거함으로 원하는 생리활성물질로 전환할 수 있다. 서로 다른 종류나 개수의 당 잔기를 가지는 동일한 아글리콘 골격의 사포닌 물질들은 서로 다른 생리활성이나 생체이용률을 나타낸다. 또한 사포닌 아글리콘 골격의 작용기의 변화에 따라서도 그 물질의 생리활성이나 생체이용률, 장내 미생물에 의한 대사가 변화한다. 인삼의 진세노사이드의 경우 이러한 당이나 작용기의 전환에 대한 연구가 많이 보고되어 있다. 하지만 도라지의 플라티코사이드의 경우 이러한 연구가 거의 되어있지 않은 상태이다. 따라서 본 연구에서는 식용이 가능한 미생물 균주들을 이용하여 도라지 내의 사포닌 계열의 생리활성물질인 플라티코사이드의 당 잔기 혹은 작용기를 전환하여 생리활성이나 생체이용률이 높은 대사체를 만들고, 그 물질을 효율적으로 생산할 수 있는 방법을 탐색하며, 생산한 대사체를 분리하고 구조를 확인하고자 하였다. 연구 1에서는 생물전환을 이용하여 도라지 내의 주요 생리활성물질인 platycodin D의 양을 증가시키기 위하여 platycodin D의 전구체인 platycoside E와 platycodin D3를 platycodin D로의 전환에 필요한 β-glucosidase 활성이 높은 식용 미생물을 탐색하고 생물전환 조건을 최적화하고자 하였다. 11개의 식용 미생물을 대상으로 실험한 결과, Aspergillus usamii의 β-glucosidase 활성이 가장 높았으며, 실제 기질인 platycoside E와 platycodin D3의 β-1, 6-glucosidic 결합을 분해하여 platycodin D로 전환하였다. 전환 효율을 높이기 위하여 조건을 최적화한 결과, 탄소원으로 cellobiose를 사용하였을 때 A. usamii의 β-glucosidase 활성이 4배 이상 높아졌으며, 그 조효소액을 사용하였을 때 platycoside E와 platycodin D3를 2시간 안에 99.9% 이상 platycodin D로 전환하여 platycodin D의 양이 2배 이상 증가하였다. 연구 2에서는 platycodin D의 생리활성이나 생체이용률을 높이기 위하여 식용 미생물 균주의 효소 활성을 이용하여 platycodin D의 당 잔기를 제거한 대사체들을 만들고 그 구조를 분석하고자 하였다. 이를 위하여 여러 식용이 가능한 미생물을 탐색하여 platycodin D의 생물전환에 필요한 β-glucosidase, β-xylosidase, α-rhamnosidase, esterase 활성이 높은 A. niger와 A. usamii를 선발하였다. 이들 균에 대하여 각각의 효소 활성을 선택적으로 높일 수 있는 탄소원을 탐색하여 cellobiose, xylose, rhamnose를 선정하였으며, 이 당을 첨가하여 배양한 각각의 조효소액을 이용하여 platycodin D를 전환하였다. HPLC와 electrospray ionization triple quadrupole LC/MS를 이용하여 분석한 결과, 전환한 대사체는 deapiosyl-xylosylated platycodin D, deapiosyl-xylosyl-rhamnosylated platycodin D, prosapogenin D, deglucosylated platycodin D, deglucosyl-apioxyl-xylosylated platycodin D, deglucosyl-apioxyl-xylosyl-rhamnosylated platycodin D, platycodigenin임을 확인하였다. 연구 3에서는 platycodin D를 A. niger의 조효소액으로 전환하여 생산한 신규 물질의 구조를 분석하고 그 물질의 생리활성을 platycodin D와 비교·분석하였다. Platycodin D의 당 잔기의 전환에 필요한 효소 활성을 증가시키기 위하여 A. niger의 배양 시 도라지의 사포닌 분획을 첨가한 경우 산화효소 활성이 유도됨을 발견하였다. 이 조효소액을 이용하면 platycodin D가 기존의 당이 제거된 platycodin D 대사체가 아니라 신규 물질로 전환되는 것을 HPLC로 확인하였다. LC/MS와 NMR을 이용하여 구조를 확인한 결과 이 신규 물질은 platycodin D의 히드록시기가 산화되어 케톤기로 변화된 16-oxo-platycodin D인 것을 알 수 있었다. A. niger의 배양 시 도라지 사포닌 분획을 첨가한 조효소액으로 platycodin D를 전환하였을 때, platycodin D는 16-oxo-platycodin D, 16-oxo-deapiosylated platycodin D, 16-oxo-prosapogenin D 순으로 전환되었다. 온도와 pH에 대한 전환조건 최적화로 platycodin D를 16-oxo-platycodin D로 2시간 내에 99.9% 이상 전환할 수 있었다. Platycodin D와 16-oxo-platycodin D의 구조적인 변화에 따른 생리활성의 변화를 확인하기 위해서 이들의 세포 증식 저해 활성을 확인한 결과 16-oxo-platycodin D는 정상 세포주인 NCTC 1469와 FHC에서 platycodin D와 비교하여 세포 증식 저해 활성이 8배 이상 줄어들었다. 본 연구에서는 도라지에 함유되어 있는 플라티코사이드를 생물전환하여 생리활성과 생체이용률이 높은 대사체를 만들기 위하여 식용 미생물들을 탐색하여 A. niger와 A. usamii를 선발하고 생물전환 조건을 최적화하였다. 그 결과 도라지 내의 platycoside E와 platycodin D3를 A. usamii의 β-glucosidase 활성을 이용하여 전환하여 도라지의 생리활성을 나타내는 platycodin D의 함량을 2배 이상 증가시킬 수 있었다. 또한 A. niger와 A. usamii의 배양 시 탄소원의 변화를 주어 β-glucosidase, β-xylosidase, α-rhamnosidase 활성을 선택적으로 높이고 이를 이용하여 platycodin D의 당 잔기가 전환된 7가지의 대사체를 생산하였다. 한편, A. niger의 배양 시 도라지의 사포닌 분획의 첨가로 산화효소 활성을 유도하였으며, 이를 이용하여 platycodin D를 신규 물질인 16-oxo-platycodin D, 16-oxo-deapiosylated platycodin D, 16-oxo-prosapogenin D로 전환하였다. 전환한 16-oxo-platycodin D는 platycodin D에 비해서 낮은 세포 증식 저해 활성을 나타내었다. 본 연구를 통하여 선발한 균주를 이용한 도라지 플라티코사이드의 생물전환 대사체 생산 기술은 도라지 내의 기능성 물질의 생리활성 및 생체이용률을 높여 도라지의 기능성 식품 소재로의 활용에 적용될 수 있을 것이다. 향후 각 대사체의 효율적인 생산과 이를 이용한 생리활성 및 생체이용률에 대한 추가적인 연구가 필요하다. Platycodi Radix has been used as a traditional herbal medicine to prevent and treat respiratory diseases such as cough, excessive phlegm, sore throat, bronchitis, lung abscess, and chest pain in China, Japan, Korea, and Mongolia for thousands of years. Bioactive chemical compounds in Platycodi Radix are known to be platycosides, one of triterpenoid saponin family. Total platycosides content of PR may be dependent on Platycodon grandiflorum’s soil, weather, cultivation method, and years of growth. About 70 varieties of platycosides have been identified to date. Platycosides consist of an olenane type triterpenoid backbone with two side chains linked with various sugar moieties such as glucose, laminaribiose, arabinose, rhamnose, xylose, and apiose at C-3 and C-28. Depending on the type of sugar moieties, platycosides have different bioactivity and bioavailability. Among these platycosides, platycodin D is a major and representative triterpenoid saponin which shows bioactivities in Platycodi Radix and is the indicator substance for quality management of Platycodi Radix in Korea. Platycodin D has been reported to have diverse pharmacological activities including anti-inflammatory, anti-diabetic, anti-cancer, anti-obesity, and anti-hyperlipidemic effects, inhibition of hepatitis C virus replication, and reduction of allergy-related diseases. Saponin can be converted into desired bioactive substances by removing sugar residues. Saponins with the same backbone with different types or numbers of sugar moieties exhibit different bioactivities or bioavailability. Also, saponin’s bioactivity, bioavailability, and metabolisms by intestinal bacteria can be different according to changes in the functional groups of the saponin backbone. In the case of ginsenosides of ginseng, many studies have been reported on the conversion of these sugars or functional groups of ginsenosides. However, transformations of sugar moieties and functional groups of platycosides have not been studied. Therefore, we tried to investigate effective methods for bioconversion of platycosides changing their sugar moieties or functional groups into new metabolites which may have increased bioactivities or bioavailability than the precursors using food-grade microorganisms, and identify the transformed molecules. The purpose of Study 1 was to increase the amount of platycodin D, a major bioactive substance in Platycodi Radix, using biotransformation. Food grade microorganisms with high β-glucosidase activity required for bioconversion of platycoside E and platycodin D3, two major platycodin D precursors, into platycodin D were screened, and the biotransformation condition was optimized. Among 11 microorganism strains tested, Aspergillus usamii had the highest β-D-glucosidase activity and active properties on bioconversion of platycoside E and platycodin D3 into platycodin D, hydrolyzing β-1, 6-glucosidic bond. Also, as a result of optimizing the culture condition to increase conversion efficiency, β-glucosidase activity of A. usamii was more than 4 times when cellobiose was used as a carbon source. More than 99% of platycoside E and platycodin D3 were converted into platycodin D when treated with the crude enzyme extract with increased β-glucosidase activity of A. usamii for 2 h. As the platycodin D precursors were converted, platycodin D content increased more than twice. The purpose of Study 2 was to biotransform platycodin D into metabolites, which have less sugar moieties, using enzyme activities of food grade microorganisms to increase bioactivities or bioavailability, and identification of those metabolites. A. niger and A. usamii were selected for platycodin D transformation due to their relatively high enzyme activities in β-glucosidase, β-xylosidase, α-rhamnosidase, and esterase when food grade microorganisms were tested. To get each of the transformed molecules from platycodin D, appropriate enzymes were induced via different carbon sources such as xylose, rhamnose, and cellobiose in the culture media. Using various crude enzyme extracts, platycodin D was transformed into 7 kinds of metabolites. Deapiosyl-xylosylated platycodin D, deapiosyl-xylosyl-rhamnosylated platycodin D, prosapogenin D, deglucosylated platycodin D, deglucosyl-apioxyl-xylosylated platycodin D, deglucosyl apioxyl-xylosyl-rhamnosylated platycodin D, and platycodigenin transformed from platycodin D were identified as platycodin D metabolites by using HPLC and LC/MS. The purpose of Study 3 was to analyze structure of a new metabolite from platycodin D produced by crude enzyme extract of A. niger and to compare the bioactivity of the metabolite with that of platycodin D. Platycosides fraction of Platycodi Radix was added in a culture medium of A. niger as an inducer to increase the enzyme activities for hydrolyzing apiose, xylose, rhamnose, arabinose, and glucose of platycosides D. New metabolites were produced by the crude enzyme extract of A. niger cultured with saponin fraction of Platycodi Radix. One of the new metabolites was identified to be 16-oxo-platycodin D, which was converted into a ketone group by oxidation of hydroxyl group of platycodin D, using HPLC, LC/MS, and NMR. Platycodin D was converted into 16-oxo-platycodin D, 16-oxo-deapiosylated platycodin D, and 16-oxo-prosapogenin D in order over time by the crude enzyme extract of A. niger. The transformation condition such as pH, temperature, and heat stability were optimized so that 99% of platycodin D was transformed into 16-oxo-platycodin D in 2 h. Inhibitory activity of platycodin D and 16-oxo-platycodin D on proliferation of normal cell lines, NCTC 1469 and FHC from mouse and human, respectively, was tested if the physiological activity was changed by changing the hydroxyl group of platycodin D to the ketone group. Compared to platycodin D, 16-oxo-platycodin D showed over 10 times lower inhibitory ability on proliferation of the NCTC 1469 and FHC cell lines. In this study platycosides from Platycodi Radix were transformed using edible bacterial and fungal strains into metabolites which ccould have higher bioactivities or bioavailability. Platycosides were converted using crude enzyme extracts of A. niger and A. usamii, which were the most suitable microorganisms for the conversion of platycosides since they had β-apiosidase, β-xylosidase, α-rhamnosidase, β-glucosdise, and esterase activities. Content of platycodin D increased more than twice after the conversion of platycodin D precursors using the β-glucosidase activity of A. usamii. Activities of β-glucosidase, β-xylosidase, and α-rhamnosidase, which were required to hydrolyze glucose, apiose, xylose, and rhamnose of platycodin D, were induced with different carbon sources (cellobiose, xylose, and rhamnose) in the culture media of A. niger and A. usamii. Using various induced crude enzyme extracts, platycodin D was transformed into 7 kinds of metabolites. In addition, oxidase activity of crude enzyme extract of A. niger was induced by platycosides of Platycodi Radix during cultivation. Platycodin D was transformed into 16-oxo-platycodin D, 16-oxo-deapiosylated platycodin D, and 16-oxo-prosapogenin D by the induced enzyme extract. 16-Oxo-platycodin D showed lower inhibition activity on proliferation of normal cells than platycodin D. These new metabolites from platycodin D produced by our methods may have new bioactivities or higher bioavailability. These results can be a new way to improve the quality of Platycodi Radix as a functional food. In the next study, the investigation on the change of bioactivities and bioavailability of platycodin D metabolites by their structural change compared to platycodin D is needed.

Bioconversion of Ginsenoside Rb1 into Valuable Minor Ginsenosides using ß-Glucosidase from Aspergillus niger KCCM 11239 and Anti-inflammatory Effects of Protopanaxadiol Type Ginsenosides

장경훈 건국대학교 대학원 2011 국내박사

The minor ginsenosides have been shown to exhibit marked pharmaceutical activity and are readily absorbed by the human body. Therefore, a number of previous studies have focused specifically on the bioconversion of major ginsenosides into minor ginsenosides. In this study, we focused primarily on the transformation of ginsenoside Rb1 into a specific minor ginsenoside using Aspergillus niger KCCM 11239, as well as the identification of the transformation products and pathway via TLC and HPLC. The microbial conversion of ginsenoside Rb1 generated Rd, Rg3, Rh2, and compound K, but the reactions were somewhat slow. In enzymatic conversion, all of the ginsenoside Rb1 was converted to ginsenoside Rd and ginsenoside Rg3 after 24 hr of incubation. The crude enzyme (β-glucosidase) from A. niger KCCM 11239 hydrolyzed the β-(1→6)-glucosidic linkage at the C-20 of ginsenoside Rb1 to generate ginsenoside Rd and ginsenoside Rg3. Our experimental demonstration showing that A. niger KCCM 11239 produces the ginsenoside hydrolyzing β-glucosidase reflects the feasibility of developing a specific bioconversion process to obtain active minor ginsenosides such as Rd, F2, 20(S)-Rg3, and compound K. 본 연구에서는 Aspergillus niger KCCM 11239가 생산하는 β-glucosidase를 이용하여 진세노사이드 중 함량이 가장 높은 진세노사이드 Rb1을 약리적 효능이 뛰어난 미량 진세노사이드로 전환하고자 하였으며, 효소를 분리․정제하여 특성을 살펴보았다. 또한, 유기산을 이용하여 백삼추출물로부터 Rg3전환 방법을 최적화하여 고함량의 Rg3함유 백삼추출물을 제조, 항암 및 항산화 효과를 검증하였으며, protopanaxadiol type 진세노사이드, 특히 진세노사이드 Rd와 compound K의 3T3-L1 지방전구세포에 대한 항염 효과를 실시간 정량 PCR을 이용하여 검증하였다. 먼저, 인삼사포닌인 진세노사이드의 전환 방법에 있어 Aspergillus niger KCCM 11239의 이용가능성을 확인하였다. 진세노사이드 중 가장 높은 함량을 차지하고 있는 진세노사이드 Rb1을 A. niger 배양액과 16일 동안 반응시켜 전환되는 진세노사이드를 2일 간격으로 TLC로 분석한 결과, 반응시간이 경과함에 따라 진세노사이드 Rb1이 Rd와 Rg3로 전환되는 것을 확인할 수 있었으며, 10일 이후에는 다양한 minor protopanaxadiol 진세노사이드가 생성되는 것을 확인하였다. 16일 배양한 A. niger의배양상등액을이용한진세노사이드 Rb1의 효소적 전환에서는 반응 30분만에 진세노사이드 Rb1이 Rd로 전환되어졌으며, 반응 24시간 후에는 모든 진세노사이드 Rb1이 Rd와 S form Rg3로 전환되어졌다. 이러한 minor진세노사이드의 전환은 반응온도가 높아짐에 따라 빨라지는 것을 확인할 수 있었다. A. niger KCCM 11239의 배양액을 원심분리하여 얻은 상층액을 4℃에서 황산암모늄 침전법, 젤 크로마토그래피, 이온교환 크로마토그래피를 수행하여 최종적으로 단일의 β-glucosidase를 정제하였다. 최종 정제된 효소는 배양 상등액에 비해 46.5배 효소 활성이 증가되었으며, 이때 수율은 1.5%였으며, 정제된 β-glucosidase의 분자량은 123 kDa으로 확인되었다. 정제된 β-glucosidase의 최적 pH는 산성 조건인 pH 4.0, 최적 온도는 70℃ 였으며, copper sulfate (CuSO4)와 acetic acid에 의해 활성이 감소되었다. 효소의 기질 특이성을 알아본 결과, 6종의 진세노사이드 중 β-glucosidase에 의해서 진세노사이드 Rb1은 20번째 탄소에 결합하고 있는 두 분자의 글루코오스 (β-1,6결합)가 가수분해되어 진세노사이드 Rd로 완전히 전환되어졌으며, 반응시간에 따른 진세노사이드 Rb1의 전환 과정은 진세노사이드 Rb1→Rd→F2의 반응 경로와 Rb1→Rd→Rg3의 반응 경로를 거쳐 minor 진세노사이드로 전환되는 것을 HPLC를 이용하여 확인하였다. 유기산을 이용한 Rg3강화 백삼추출물의 제조는 산가수분해, 열처리등의 방법을 통하여 3%, 6%의 ginsenoside Rg3가 함유된 백삼추출물을 제조하였다. Citric acid를 1%, 3%, 10% 첨가하여 각각 65℃, 95℃, 110℃로 가열한 결과 ginsenoside Rg3의 함량은 citric acid의 함량이 증가함에 따라, 반응온도가 높아질수록, 반응 시간이 길어질수록 증가하였다. 백삼추출물, 산가수분해 추출물Ⅰ(3% Rg3함유) 및 산가수분해 추출물Ⅱ (6% Rg3함유)의 AGS, Hep-2에 대한 종양세포 증식억제 효과를 살펴본 결과, 산가수분해물Ⅰ과 산가수분해물Ⅱ는 모든 cell line에 대해서 1.0 mg/mL의 농도에서 90%이상의 증식억제 효과를 나타내었으며, 자유 라디칼 소거능 또한 백삼추출물보다 높게 나타났다. 진세노사이드 Rd와 compound K의 항염 효과를 3T3-L1지방전구세포를 이용하여 검증하였다. LPS에 의해 활성화된 3T3-L1 세포에 진세노사이드 Rd (0-40 μM)와 compound K (0-20 μM)를 각각 처리하여 염증 유발인자인 IL-6, iNOS2, TLR2, MCP-1 의 발현양을 실시간 정량 PCR을 이용하여 분석하였다. 그 결과 3T3-L1 세포에 LPS를 처리하였을 때 염증인자들은 뚜렷하게 증가하였으며, LPS에 의한 IL-6 및 iNOS2의 발현은 진세노사이드 Rd의 농도가 증가함에 따라 유의적으로 억제되었다. 특히, compound K는 20 μM의 농도에서 유의적으로 IL-6와 iNOS2의 발현양을 억제하였다. 또한 iNOS, COX-2, TNF-α, IL-6 등의 유전자 촉발 부위에 결합하는 전자인자인 AP-1의 발현 억제를 electrophoretic mobility shift assays로 검증한 결과, 진세노사이드 Rd와 compound K의 농도가 증가할수록 강한 억제 효과를 나타내었다. 이상의 결과를 통하여 A. niger KCCM 11239 가 생산하는 효소, 즉 β-glucosidase를 이용하여 유용minor 진세노사이드 전환이 가능함을 확인하였고, minor진세노사이드를 원료로 한 의약품 및 기능성 원료 제조에 있어 A. niger KCCM 11239의 활용성이 기대된다. 또한 진세노사이드 Rd, compound K는 지방세포의 염증 유발인자의 발현을 억제하여 지방세포의 염증 반응과 관련된 질병의 치료에 있어 이용 가능성을 확인하였다

Electrochemical detection of aspergillus niger by interdigitated microelectrodes

Choi, Hyewon Sungkyunkwan university 2019 국내석사

Fungi are well known to produce harmful toxins that affect the human body and can cause diseases such as skin diseases, sitotoxism, pneumonia, and so on. Aspergillus niger (A. niger) is called “black fungi” and one of the most common fungi. It is important food contaminants of fruits and vegetables. We studied electrochemical sensor for detection of A. niger that is based on interdigitated microelectrodes (IDEs). The electrochemical analysis was performed using dual mode of cyclic voltammetry (CV). After fabrication of the IDEs device, immobilized antibodies on the SiO2 surface between electrodes were incubated with A. niger. In the CV, the redox signal of ferricyanide was decreased due to the hindrance of the electron transport because of A. niger spores or fragments. The decrement of redox signal was influenced by the concentration of A. niger. By using this sensor, it was able to quantify concentration of A. niger and showed remarkable selectivity compared to other organisms.

Cassava 澱粉을 利用한 Rhizopus 및 Aspergillus niger에 關한 硏究

권경란 同德女子大學校 大學院 1987 국내석사

Several species of the fungi were isolated from cassava starch which was produced and was formed into pellet shape. The pellet was stored for a while in southern part of Thailand. The species of Rhizopus Aspergillus niger, and Aspergillus fumigatus were identified through classification methods. The experimental results are as follows; 1. Dry weight increases were checked during the static liquid culture with modified Czapek Dox medium to which cassava starch were partly replaced to sugar, Aspergillus niger and Aspergillus fumigatue were well grown than Rizopue species when 6% cassava starch was replaced to sugar and grown for 72 hours. 2. Amounts of mycelial protein were checked, the highest amount was shown in 6% cassava starch contained medium by Aspergillus niger. 3. When nitrogen sources were varied such as ammonium sulfate or Urea against sodium nitrate, there was no significant difference in mycelial production. 4. Alpha amylase activity of each fungus isolated here was checked, Asperpillus niger has shown the highest peak at 72 hours.

Aspergillus niger를 이용한 당 합성 폐수 처리와 산업 배지에서 Bacillus licheniformis의 세포 성장에 따른 α-amylase 생성에 관한 연구

정병일 朝鮮大學校 大學院 1996 국내석사

The present studies were performed to investigate the glucose synthetic wastewater treatment by Aspergillus niger and production of α -amlyase on cell growth by Bacillus licheniformis in industrial medium. The optimal temperature and pH on the cell growth by Aspergillus niger were 25℃ and 6.0, respectively. The exponential growth during the incubation time of Aspergillus niger was up to 120 hrs and the cell productivity was 150 ㎎/L. According to increase the glucose concentration, the cell growth was gradually increased up to 3 g/L, but it was found that the cell growth was decreased with respect to increase the glucose concentration at more than 3 g/L. In the case of the glucose synthetic wastewater, the 95% of COD and 96% of glucose were removed at 900 ㎎/L in average concentration of COD from influent wastewater at HRT for 24 hrs. A study on production of α-amlyase on cell growth by Bacillus lichenifomis expressed in E. coli at the industrial medium was obtained the following results. Cell growth increased according to increase of initial concentration of carbon sources containing rice, potato and sweet potato powder. It was showed that the maximum productivity for cell growth was 6.16 g/L at the rice powder of 30 g/L, and the maximum production of α -amylase on cell growth was 347.20 unit/㎖ at the potato powder of 30 g/L. By-product production for cell growth were as following, lactic acid > acetic acid > ethanol > propionic acid > methanol

Aspergillus niger에 의한 α-Galactosidase의 생산조건 및 효소적 특성

전향숙 이화여자대학교 대학원 1987 국내석사

Aspergillus niger를 이용한 미생물 발효차의 제조

강대진 전남대학교 대학원 2009 국내석사

우리나라에서 생산되는 녹차를 이용하여 순수 배양한 미생물 발효차를 제조하기 위해 멸균 뒤 Aspergillus niger 를 접종시켜 미생물 발효차를 접종시켜 미생물 발효를 진행하면서 이화학적 특성을 조사하였다. 시중에서 판매하고 있는 녹차를 구입하여 멸균시키고 단일 균주(A.niger)를 접종한 것과 단일 균주 처리 하지 않은 두가지로 구분하여 30℃, 80% 수분 조건에서 35일간 발효를 진행하였다. 발효차에 사용된 녹차의 일반성분중 수분함량 6.37% 회분 함량 5.09%, 조지방 함량 4%, 조단백질 함량은 32.5%를 함유하는 녹차를 사용하였다. 발효 진행 중에 색도의 변화는 L* 값은 95~70으로 감소하고 육안으로도 점점 어두워지는 것을 관찰할 수 있었다. a* 값은 -2.3~15로 점점 상승하였고 b* 값 또한 a* 값과 마찬가지로 20~70으로 증가함을 알 수 있었다. 차의 색을 결정짓는 중요한 인자인 총 클로로필 함량은 두 처리구 모두 250 mg/100 g 에서 100 mg/ 100 g 으로 감소하는 경향을 나타내었다. 차의 맛을 결정짓는 중요한 인자인 총 질소함량은 미생물에 의하여 큰 영향을 받지 않은 상태로 2.8~3.4%를 유지하였다. 페놀성 물질 함량은 지속적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 단일 균주 처리구와 무처리군의 모두 페놀성 물질 함량은 발효동안 감소하는 경향을 나타냈으며, 단일 균주 처리구가 무처리군 보다 적게 감소하였다. 미생물 발효차의 유기산 함량은 Oxalic acid, Maleic acid, Cirtic acid, Succinic acid 순으로 나타났으며 두 처리구간에 유의적인 차이는 보이지 않았다. 차의 카페인 성분은 발효과정 중 증가하는 경향을 보이다가 20일 이후에 다시 감소하는 경향을 보였으며 두 가지 처리 구에서 2~10% 정도의 수준으로 비슷한 경향을 나타내었다. 카테킨류는 발효가 진행됨에 따라 두 처리구 모두 (+)-catechin, (-)-epicatechingallate (ECG), (-)-epigallocatechingallate (EGCG) 모두 감소하였으나 (-)-epicatechin 은 크게 변화하지는 않는 경향을 나타내었으며, 총 카테킨 함양은 감소 하였다. 본 연구에서 균주를 처리하지 않은 처리구의 곰팡이를 동정하여 본 결과 Aspergillus niger 로 동정되었다. 관능검사의 결과는 곰팡이 특유의 향이 원인으로 단일 균주를 이용한 미생물 발효차가 향에서 약간 낮은 점수를 받았으나 색, 단맛, 쓴맛, 떫은맛에서 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 이러한 결과에서 단일 균주를 이용한 미생물 발효차의 관능적 특성이 단일 균주처리 하지 않은 미생물 발효차와 관능적으로 뒤떨어지지 않음을 알 수 있었다. 이상의 결과를 통하여 한국산 녹차를 단일 균주를 이용하여 발효차를 제조할 수 있는 가능성을 확인할 수 있었으며 성분 변화등도 일반적으로 발효시킨 발효차와 유사한 경향을 보임을 알 수 있었다. 이를 통해 단일 균주를 이용한 미생물 발효차의 제조 가능성을 확인할 수 있었으며 앞으로 미생물 발효차의 발효 균주로 주목받고 있는 다른 균주들을 이용한 발효차 연구 또한 진행되어야 할 것이다.

효모에서 Kluyveromyce marxianus와 Aspergillus niger exoinulinase 유전자의 발현

김희은 全北大學校 大學院 2004 국내석사

To use inulin, a vector was constructed expression the INU1 gene of Kluyeromyces marxinus and inuF gene of Aspergillus niger for exoinulinase, and introduced into several Saccarmyces cerevisiae stains. S. cerevisiae YSH 2.64-2C produced the highest activity among five strains used as a host, when fructose was supplemented as a sole carbon source. The gemomic DNA encoding exoinulinase A. niger ATCC 6275 was cloned and sequenced. Open reading framse (ORFs) of the exoinulinase gene, inuF, consisted of 1,671 nucleotides encoding 537 amino acids and intron consisted of 60 nucleotides. A. niger enzymes showed 48% identity with that of the Penicillium purpurogenum exoinulinase, but 90% identity with that of the Aspergillus awamori exoinulianse.

Aspergillus niger에 의한 글루콘산의 생산

홍성란 전북대학교 대학원 1994 국내석사

The production of gluconic acid from glucose by the fermentation of Aspergillus niger(KCTC 2119) was studied. It was found that the conversion products from glucose by filamentous fungi were markedly influenced by the pH, temperature, substrate concentration, inoculum size and medium composition. Cells of A. niger were grown well on the medium containing 40g/L of glucose, whereas the growth was inhibited with the glucose concentration at higher than 40 g/L. The higher value of dry cell weight and productivity were obtained when adding 0.1 g/L of corn steep liquor. Optimum concentration of (NH₄)₂SO₄for gluconic acid production was 0.5 g/L. Optimum concentration of MgSO₄ㆍ7H₂O used as a sulfur source was 1 g/L. It was also found that the cell concentration and gluconic acid production were at the maximum level when grown on the medium containing 0.2g/L KH₂PO₁, and 0.2g/L K₂HPO₄. Also, the optimum culture conditions were 33℃ and pH 5.5 and the maximum gluconic acid production was obtained in the culture medium 110 g/L glucose, 0.5 g/L (NH₄)₂SO₄ at 33℃ and pH 5.5. The metabolic parameters such as specific growth rate, cell and gluconic acid yields and overall gluconic acid productivity were estimated for process improvement.

검정곰팡이(Aspergillus niger)의 분화에 따르는 고인산화뉴클레오티드에 관한 연구

한희재 梨花女子大學校 大學院 1983 국내석사