[논문]생물반응기를 이용한 오미자의 현탁배양세포로부터 Gomisin J의 생산

황성진; 표병식; 황백

[국내논문] 생물반응기를 이용한 오미자의 현탁배양세포로부터 Gomisin J의 생산
Production of Gomisin J from Suspension Cultured Cells of Schisandra chinensis Baillon in Airlift-type Bioreactor 원문보기

韓國藥用作物學會誌 = Korean journal of medicinal crop science, v.12 no.6, 2004년, pp.478 - 482

황성진 (동신대 식품생물공학과) , 표병식 (동신대 식품생물공학과) , 황백 (전남대 생물학과)

초록
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공기주입형 생물반응기를 이용하여 오미자 현탁배양세포로부터 Gomisin J의 생산 가능성을 확인 하였다. 시료의 초기접종 농도와 탄소원의 농도에 따른 세포증식과 Gomisin J의 생산성은 6% sucrose가 첨가된 MB5배지 에 100 g (FCW)의 현탁배양세포를 접종하였을 경우 세포중량 (dry biomass)과 Gomisin J의 함량은 각각 43.5 g DCW/과 $0.71\;{\times}\;10^{-3}\;{\mu}g/g$ DCW을 얻을 수 있었다. 배양기내 산소의 공급량은 0.5로 공급해 주는게 바람직 할 것으로 사료되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Suspension culture of Schisandra chinensis for production of gomisin J was perfomed in bioreactor. The inoculum size and initial sucrose concentration had significant effect on the cell growth and gomisin J accumulation. The maximum dry cell weight $(DCW;\;43.5\;g/{\ell})$ and gomisin J content $(0.71\;{\times}\;10^{-3}\;{\mu}g/g\;DCW)$ were obtained at inoculum size of 100 g fresh cell weight (FCW) per liter and MB5 medium containing 6% sucrose after 8 weeks of culture. The effect of oxygen supply on the cell growth and gomisin J accumulation was also investigated in an airlift-type bioreactor. The optimal cell growth and gomisin J content was obtained under 0.5 vvm. The productivity of gomisin J was 0.7 fold in bioreactor culture lower than that obtained in a flask cultivation.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

, 1989), 그리고 Podophyllum peltatum (Petersen & Alfermann, 2001) 등에서 이루어진 바 있다. 본 연구에서는 오미자로부터 고부가가치의 약리물질을 생산하기 위하여 플라스크 배양단계에서 최적 조건을 규명하였으며, 이와 같은 기초자료를 바탕으로 소규모 반응기를 이용하여 scale-up 을통한 리그난계 화합물질인 gomisin J의 대량생산 가능성을 확인하고자 하였다.

제안 방법

5 g에 메탄올 70 ml을 가하여 수욕 상에서 3회 가열하여 추출하였다. 3회 연속 같은 방법으로 얻은 메탄올 추출물을 3, 000 rpm으로 5분간 원심분리하여 상징 액을 HPLC (Shimazu, Tyokyo, Japan)를 이용하여 분석하였다 (Hwang et al; 2004). Gomisin J의 정 량분석을 위한 표준시료는 임업연구원에서 단리한 것을 사용하였다.
4주 동안 현탁배양 후 무균작업대에서 30분간 정치시켜세포를 가라앉힌 다음 무균적으로 수집한 시료를 50, 100, 그리고 150 g (FCW)/l씩 액체배지가 들어있는 1.5 i 용량의 공기주입형 생물반응기 (MBRP-181J, Eyla, Japan)에 접종 하였다. 초기 탄소원의 농도에 의한 영향을 확인하기 위하여 기본배지에 sucrose를 3, 6, 9% 농도로 각각 첨가하였으며, 반응기내 산소 공급량은 0.
배지내에 sucrose의 잔류 농도는 dinitrosalycylic acid (DNS) 처리 방법을 사용하여 조사하였다. 시료 1 ml에 20 ul 2N HC₁ 을 첨가한 후 100 ℃ 에서 30분간 가수분해 시켜 환원당으로 전환 시켰다.
세포의 성장율은 8주 동안 배양된 현탁배양세포를 24시간 탈수 시킨 뒤 측정한 생중량 (FCW)과 냉동건조기에서 48 시 간 건조한 후 측정한 건중량 (DCW) 으로 나타내었다.
시료 1 ml에 20 ul 2N HC₁ 을 첨가한 후 100 ℃ 에서 30분간 가수분해 시켜 환원당으로 전환 시켰다. 여기에 2N NaOH를 20 ul 첨가하여 중화 시킨 후 DNS를 1 ml 처리하고, 100℃에서 10분간 발색시킨 다음 550 ran에서 흡광도를 측정하여 표준 곡선과 비교하여 sucrose 농도를 구하였다.
오미자의 현탁배양세포로부터 리그난 성분의 분석은 8주 배양된 세포를 수집하여 냉동건조 후 막자사발에서 마쇄한 다음 분말시료 0.5 g에 메탄올 70 ml을 가하여 수욕 상에서 3회 가열하여 추출하였다. 3회 연속 같은 방법으로 얻은 메탄올 추출물을 3, 000 rpm으로 5분간 원심분리하여 상징 액을 HPLC (Shimazu, Tyokyo, Japan)를 이용하여 분석하였다 (Hwang et al; 2004).
5 i 용량의 공기주입형 생물반응기 (MBRP-181J, Eyla, Japan)에 접종 하였다. 초기 탄소원의 농도에 의한 영향을 확인하기 위하여 기본배지에 sucrose를 3, 6, 9% 농도로 각각 첨가하였으며, 반응기내 산소 공급량은 0.05, 0.1, 0.5, 1.0 vvm으로 각각 달리한 후 세포증식과 물질의 생산성을 비교하였다. 모든 실험에서 시료 접종 후 생물반응기는 광주기가 16:8로 조사되는 배양실 (26±1℃)에서 배양하였다.
자동조절이 가능한 형태이다. 플라스크에서 배양된 오미자의 현탁배양세포를 30분 정도 정치시킨 후 가라앉은 세포를 무균적으로 수집하여 50, 100, 그리고 150 g (FCW)씩을 1 I 배지가 들어있는 생물반응기에 넣고 6주 동안 16시간 광이 조사되는 항온실에서 배양 하였다. 플라스크 배양과 생물반응기 배양 모두에 있어서 초기접종 농도는 매우 중요하다.

대상 데이터

3회 연속 같은 방법으로 얻은 메탄올 추출물을 3, 000 rpm으로 5분간 원심분리하여 상징 액을 HPLC (Shimazu, Tyokyo, Japan)를 이용하여 분석하였다 (Hwang et al; 2004). Gomisin J의 정 량분석을 위한 표준시료는 임업연구원에서 단리한 것을 사용하였다.

데이터처리

통계처 리는 SAS (Statistical analysis system) package 를 이용하여 ANOVA test> 시행한 후 유의수준 p<0.05 범위에서 결과들의 평균에 대한 표준편차로 나타내었다.

성능/효과

기본배지에 초기 탄소원의 농도를 6%로 맞춘 다음 오미자의 현탁배양세포를 8주 동안 배양하면서 2주 간격으로 배지 내 sucrose의 잔류량을 측정해 보았을 때 sucrose의 소모량은 2주 후부터 급속히 증가하였다 (Fig. 3). Fig.

참고문헌 (30)

Akalezi CO, Liu S, Li QS, Yu JT, Zhang JJ (1999) Combined effects of initial sucrose concentration and inoculum size on cell growth and ginseng saponin production by suspension cultures of Panax ginseng. Process Biochemistry 34:639-642

상세보기
BerlinJ, Forche E, Wray V, HammerJ, Hosel W (1983) Formation of benzophenanthiridine alkaloids by suspension cultures of Eschscholtzia californica. Z. Naturforsch 38:346-352
DiCosmo F, Towers GHN (1984) Stress and secondary metabolism in cultured plant cells. In Phytochemical adaptations to stress (Timmermann BN, Steelink C, Loewus FA eds.) Plenum press, NY p. 97-175
Do CB, Connier F (1990) Accumulation of anthocyanins enhanced by a high osmotic potential in grape (Vitis vinifera L,) cell suspensions. Plant Cell Rep. 9:143-146

상세보기
Dornenberg H, Knorr D (1995) Strategies for the improvement of secondary metabolites production in plant cell cultures. Enzyme Microbe. Technol. 17:674-684

상세보기
Endress R (1994) Plant cell biotechnology. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg pp.121-242
Gao J, Lee JM (1992) Effects of oxygen supply on the suspension culture of genetically modified tobacco cells. Biotechnology Progress 8:285-290

상세보기
Hancke JL, Burgos RA, Ahumada F (1999) Schisandra chinensis (Turcz.) Baill, Fitoterapia 70:451-471

상세보기
Knobloch KH, Berlin J (1980) Influence of medium composition on the formation of secondary compounds in cell suspension cultures of Catharanthus roseus L. Z. Naturforsch 35C:551-556
Kvasnickova L, Glatz Z, Sterbova H, Kahle V, Slanina], Musil P (2001) Application of capillary electrochromatography using macroporous polyacrylamide columns for the analysis of lignanas from seeds of Schisandra chinensis. J. Chromatography A. 916:265-271

상세보기
Leckie F, Scragg AH, Cliffe KC (991) Effect of bioreactor design and agitator speed on the growth and alkaloid accumulation by cultures of Catharanthus roseus Enzyme and Miocrobial Technology 13:296-305

상세보기
Martin SM (1980) Mass culture systems for plant cell suspensions. In Plant tissue culture as a source of biochemicals. Staba EJ Eds. CRC press p. 149
Matsubara K, Shigekazu K, Yoshioka T, Morimoto T, Fujita Y, Yamada Y (1989) High density culture of Copris faponica cells increases berberine production. J. Chem. Tech. Biotech. 46:61-69

상세보기
Misawa M (1985) Production of useful plant metabolites. In Fiechter A eds. Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. Berlin, Springer-Verlag p. 59-88
Mukherjee SK, Sabapathi RB, Gupta N (991) Low sugar and osmotic requirements for shoot regneration from leaf pieces of Solanum melongena L. Plant Cell Tissue Org Cult 25:13-16

상세보기
Panda AK, Mishra S, Bisaria VS, Bhojwani SS (1989) Plant cell reactors-a perspective. Enzyme Microb. Technol. 11:386-397

상세보기
Paska C, Innocenti G, Kunvari M, Laszlo M, Szilagyi (1999) Lignan production by Ipomoea cairica callus cultures. Phytochemistry 52:879-883

상세보기
Petersen M, Alfermann AW (2001) The production of cytotoxic lignans by plant cell cultures. App. MicrobioL Biotechnol. 55: 135-142

상세보기
Roken JS (1987) Continuous culture of plant cells. In Cell culture and somatic cell genetics of plants. Constabel F and Vasil IK Eds. Vol. 4, Academic press, USA
Sakamoto K, Iida K, Sawamura K, Hajiro K, Asada Y, Yoshikawa T, Furuya T (1993) Effects of nutrients on anthocyanin production in cultured cells of Aralia cordata. Phytochemicals 33:357-360

상세보기
Seidel V, Windhovel J, Eaton G, Alfermann AW, Arroo RRJ, Medarde M, Petersen M, Woolley JG (2002) Biosynthesis of podophyllotoxin in Linum album cell cultures. planta 215: 1031-1039

상세보기
Sladkovsky R, Salich P, Opletal L (2001) Simultaneous determination of quercetin, kaempferol and (E)-cinamic acid in vegetative organs of Schisandra chinensis by HPLC. J. Pharm. & Biochemical Analysis 24:1049-1054

상세보기
Smart NJ, Fowler MW (1981) Effects of aeration on large-scale cultures of plant cells. Biotechnol. Lett 3: 171-176
Smollny T, Wichers H, Kalenberg S, Shahsavari A, Petersen M, Alfermann AW (1998) Accumulation of podophyllotoxin and related lignans in cell suspension cultures of Linum album. Phytochemistry 48:975-979

상세보기
Su WW, Lei F (1993) Rosmarinic acid production in perfused Anchusa officinaIis cultures: Effects of inoculum size. Biotechnol. Lett. 15:1035-1038

상세보기
van Uden W, Pras N, Visser JF, Malingre TM (1989) Detection and identification of podophyllotoxin produced by cell cultures derived from Podophyllum hexandrum Royle. Plant Cell Rep. 8:165-168

상세보기
van Uden W, Pras N, Malingre TM (1990c) The accumulation of podophyllotoxin-beta-D-glucoside by cell suspension cultures derived from the conifer Callitris drummondii. Plant Cell Rep. 9:257-260

상세보기
Wang HQ, Zhong JJ, Yu JT (1997) Enhanced production of taxol in suspension cultures of Taxus chinesis by controlling inoculum size. Biotechnol. Lett. 19:353-355

상세보기
Zhong JJ, Yoshida M, Fujiyama K, Seki T, Yoshida T (I993b) Enhancement of anthocyanin production by Perilla frutescers cells in stirred bioreactor with internal light irradiation. J. Fermentation Bioengineering 75:299-303

상세보기
Zhong JJ (2000) Biochemical engineering of the production of plant-specific secondary metabolites by cell suspension cultures. Advances in Biochemical Engineering/Biotechnlogy 72:1-26

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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