[논문]해조류로부터 푸코이단/알지네이트의 고순도 분리정제

김종기; 양재호

[국내논문] 해조류로부터 푸코이단/알지네이트의 고순도 분리정제
Methods for High Quality Purification of Alginate and Fucoidan from Marine Brown Algae 원문보기

한국해양바이오학회지 = Journal of marine bioscience and biotechnology, v.2 no.4, 2007년, pp.245 - 249

김종기 (대구가톨릭대학교 해양바이오산업연구센터) , 양재호 (대구가톨릭대학교 해양바이오산업연구센터)

Abstract ▼ AI-Helper

High quality of purified alginate and fucoidan is required for the medical uses to prevent the unexpected side effects from the contaminated endotoxin present in the materials. We attempted to establish an efficient and fast mass scale production method for the highly purified poly-G alginate from the sea weeds. In addition, lab scale method was established to obtain the fraction of higher purity from the commercially available fucoidan source (about 85% purity).

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

05% 이하) 다당이 필요하다. 따라서 본 연구는 실험실 스케일에서 알지네이트의 고순도 분리정제 방법을 확보하고 대량생산공정개발이나, 푸코이단의 고순도정제 및 대량생산의 공정개발 방법을 확보하고자 하였다.
본 연구에서 사용한 방법은 산분해시간을 다양하게 연장하여 생성되는 poly-G의 fragmentation/분자량을 다양하게 만들기 위한 depolymerization가공 (DP가공)이 포함되어 있다. 본 연구에서는 이러한 poly-G의 분자량(molecular weight 즉, Degree of Poplymerization)를 조정하기 위해 두 가지 다른 방법을 사용하여 비교하고자 하였다. 액상상태에서 위와 같이 산분해를 하거나 (Table 1.
따라서 원재료는 수출하고 추출물인 다당류는 전량 역수입에 의존하고 있는 실정이다. 이에 본 연구는 국내에서는 raw material로 수출하거나 기존의 식용으로만 이용되어 온 미역/다시마에서 고도의 정제된 생리 활성을 가지는 다당류를 분리 제조하고, 의학적 용도에 맞게 가공함으로써 생물의약 산업화 적용을 통해 국가 경쟁력 확보 및 지역산업의 활성화에 기여하고자 한다.

제안 방법

즉 UV-206nm에서 monitoring하면 LC profile은 위 그림 A와 같이 fraction이 구별이 되지 않는다. (Fig. 3.) 이의 한 가지 원인으로 다른 수용성다당이나 단백질의 혼합일 가능성에 따라 다음과 같이 재분리 과정을 거친 다음 re-chromatography를 수행하여 새로운 분획의 존재를 확인하였다. F3가 두 분획으로 나누어진다.
본 연구에서는 이러한 poly-G의 분자량(molecular weight 즉, Degree of Poplymerization)를 조정하기 위해 두 가지 다른 방법을 사용하여 비교하고자 하였다. 액상상태에서 위와 같이 산분해를 하거나 (Table 1.) gel을 만든 후 진공 냉동건조 후 열을 가하여 분해하는 고체열분해법을 사용하여 생성된 poly-G fraction의 점성도를 측정 비교하였다. (Table 2.
Ion exchange chromatography를 통해서 얻은 20-40번 fraction (running time 3시간 30분부터 6시간 30분)을 모아서 물에서 투석을 24시간 시킨 후 동결건조하였다. 건조된 분말을 0.
이온교환수지로는 DEAE-Cellulose Column XK26 (2.5×25cm, Pharmacia)을 사용하였으며 50mM Sodium acetate (pH 5.0)로 평형화 시켰다.
잔여 다당을 제거하는 공정을 알지네이트 정제후 하지 않고 poly-G 가공 후에 별도로 수행하면 poly-G 공정 수행중에 잔여 타다당이 감소되므로 훨씬 더 반복제거공정을 줄일 수 있다고 판단되어 다음과 같은 순서로 공정을 기획/수행하였다.
페놀황산법하고 나서 fraction모아서 3개 type으로 나누어 양과 구성성분을 분석하였다. (Table 3.
푸코이단 추출을 위한 3개 type은 Ethanol, 40% Acetate, 5% CPC 침전물이며 이를 rechromatography법으로 다시 정제하였다. Rechromatography를 행하여 각각의 peak를 얻었으며 F3에서는 Ⅰ, Ⅱ의 큰 peak를 나타내는 fraction을 얻을 수 있었다.

이론/모형

또 다른 이유로 검출 파장이 206 nm부근은 이온들의 흡수 파장이 있을 있으므로 226nm에서 검출하면 보다 선명한 peak profile을 볼 수 있어, 분획이 resolving되지는 않으나 먼저 다당체가 분리되어 나오는 fraction을 정확히 찾을 수 있다. (Fig. 4.) 따라서 먼저 fraction을 이온크로마토그래피법으로 분리한 다음 re-chromatography하는 공정을 사용하였다.
poly-G 알지네이트 공정은 전통적인 weak acid-hydrolysis(Hauger) 법으로 다음과 같이 수행하였다.
본 연구에서 사용한 방법은 산분해시간을 다양하게 연장하여 생성되는 poly-G의 fragmentation/분자량을 다양하게 만들기 위한 depolymerization가공 (DP가공)이 포함되어 있다. 본 연구에서는 이러한 poly-G의 분자량(molecular weight 즉, Degree of Poplymerization)를 조정하기 위해 두 가지 다른 방법을 사용하여 비교하고자 하였다.

성능/효과

현재 대부분의 푸코이단 fractionation은 anion exchabge chromatography법을 사용하나 실질적으로 monitoring은 일일이 시간별로 fraction을 받아 phenol-황산법 반응에 따라 UV-490nm측정을 하여야 한다. 본 연구에서도 Ethanol, Aceton, CPC 분획물을 ion exchabge chromatography로 정제한 결과 490nm에서는 20-40번 fraction에서 peak가 보였다. (Fig.

후속연구

따라서 본 연구결과는 해조류성분의 고순도 분리기술을 향상시켜 해조류 다당류의 의료용 소재로서의 활용가능성 및 시장성을 향상시키는 데 기여 할 것이다.
분자량, 당배열 분리조정에 사용하는 HPLC는 semiprep scale이므로 산업화를 위해서는 단가경쟁성이 있는 경제적 대량생산이 필요하며 수율을 높히면서 (목표 20%) 분리법을 prep scale의 gel chromatography의 공정 개발이 필요할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	갈조류에 함유된 다당류로 무엇이 있는가?	미역/다시마와 같은 갈조류에 함유된 다당류는 여러 생리적 기능뿐만 아니라 분자구조적 특성 및 그의 무독성으로 인해 다양한 생리활성물질로서 많이 주목받고 있다. 대표적인 예로 alginate, fucoidan은 주로 다시마, 미역같은 갈조류에 많이 들어있는 다 당류이다. 최근에는 해양 생물의 특이성에 착안하여 이들 다당류의 새로운 생리활성에 대한 연구가 행해지고 있으며, 생체내에서 항종양성, 항바이러스성, 항혈액응고, 면역력증강등의 생리기능을 가지고 신체리듬을 조절하고 면역활동을 활성화시키는 것으로 보고됨에 따라 기존의 염장, 건어물 등의 1차 식품에서 국민건강 식품으로 활용이 증가되고 있다.
	갈조류에 함유된 다당류이 생리활성물질로서 주목받는 이유는 무엇인가?	미역/다시마와 같은 갈조류에 함유된 다당류는 여러 생리적 기능뿐만 아니라 분자구조적 특성 및 그의 무독성으로 인해 다양한 생리활성물질로서 많이 주목받고 있다. 대표적인 예로 alginate, fucoidan은 주로 다시마, 미역같은 갈조류에 많이 들어있는 다 당류이다.
	갈조류에 함유된 다당류는 생체내에서 어떠한 효과가 있는가?	대표적인 예로 alginate, fucoidan은 주로 다시마, 미역같은 갈조류에 많이 들어있는 다 당류이다. 최근에는 해양 생물의 특이성에 착안하여 이들 다당류의 새로운 생리활성에 대한 연구가 행해지고 있으며, 생체내에서 항종양성, 항바이러스성, 항혈액응고, 면역력증강등의 생리기능을 가지고 신체리듬을 조절하고 면역활동을 활성화시키는 것으로 보고됨에 따라 기존의 염장, 건어물 등의 1차 식품에서 국민건강 식품으로 활용이 증가되고 있다. 특히 해조류에 많이 포함된 다당류는 생리적 기능뿐만 아니라 분자구조적 특이성으로 인하여 그의 물성을 이용하여 산업전반에 대해서 공업적, 의약용으로의 활용도가 상당히 증가하고 있으며 부작용이 거의 없는 대체 생체조직물질로서, 신기능성 소재물질로서도 주목받고 있음에도 불구하고 국내에서는 그동안 이들 해조류의 생리 활성물질 분리 및 정제에 관한 연구가 미비하며 그나마 alginate정제에 관한 연구가 몇몇 시행되어졌을 뿐 우수한 생리활성을 가지는 것으로 알려진 fucoidan, 등의 다당류에 대한 정제공정 및 이들 정제 다당류의 의약산업화의 적용에 관한 연구가 전무한 실정이다.

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