클로렐라의 생리활성 물질을 활용하여 기능성 식품을 개발하기 위한 기초 자료를 얻기 위하여 클로렐라 배양장에서 생육이 빠른 클로렐라를 분리하여 동정하고 이화학적 특성을 조사하였다. 분리된 클로렐라는 전형적인 둥근 모양과 $3{\mu}m$ 크기로 주름진 형태를 취하고 있었다. 분리된 클로렐라의 동정을 위하여 18S rRNA sequences를 실시한 결과 Chlorella sp. IFRPD 1018와 99%의 높은 상동성을 보여 Chlorella sp.와 거의 일치하여 Chlorella sp. CMS-1로 명명하였다. 클로렐라 열수 추출물에 조단백질 함량이 59.21%로 많이 함유되어 있었고, 조지방 함량은 0.01%로 미량 함유되어 있었다. 클로렐라 CMS-1의 무기질 농도는 K 2.52%, P 2.25%, Mg 0.63%, Ca 0.63% 순으로 함유되어 있었다. 클로렐라 CMS-1의 주요 구성 아미노산은 glutamic acid 6.21%, alanine 5.76%, aspartic acid 5.44% 순이였으며, 특히 유리아미노산 중 ${\gamma}$-aminobutyric acid (GABA)의 함량은 7.13%로 전체 유리아미노산의 63.8% 비율로 차지하였고 그 다음으로 L-alanine 1.44%, L-glutamic acid 0.90%, L-leucine 0.26%, L-glycine 0.20% 순으로 함유되어 있었다.
클로렐라의 생리활성 물질을 활용하여 기능성 식품을 개발하기 위한 기초 자료를 얻기 위하여 클로렐라 배양장에서 생육이 빠른 클로렐라를 분리하여 동정하고 이화학적 특성을 조사하였다. 분리된 클로렐라는 전형적인 둥근 모양과 $3{\mu}m$ 크기로 주름진 형태를 취하고 있었다. 분리된 클로렐라의 동정을 위하여 18S rRNA sequences를 실시한 결과 Chlorella sp. IFRPD 1018와 99%의 높은 상동성을 보여 Chlorella sp.와 거의 일치하여 Chlorella sp. CMS-1로 명명하였다. 클로렐라 열수 추출물에 조단백질 함량이 59.21%로 많이 함유되어 있었고, 조지방 함량은 0.01%로 미량 함유되어 있었다. 클로렐라 CMS-1의 무기질 농도는 K 2.52%, P 2.25%, Mg 0.63%, Ca 0.63% 순으로 함유되어 있었다. 클로렐라 CMS-1의 주요 구성 아미노산은 glutamic acid 6.21%, alanine 5.76%, aspartic acid 5.44% 순이였으며, 특히 유리아미노산 중 ${\gamma}$-aminobutyric acid (GABA)의 함량은 7.13%로 전체 유리아미노산의 63.8% 비율로 차지하였고 그 다음으로 L-alanine 1.44%, L-glutamic acid 0.90%, L-leucine 0.26%, L-glycine 0.20% 순으로 함유되어 있었다.
Chlorella sp. CMS-1 strain was isolated from the outdoors cultivation pools in Culmansa Co., Ltd. This strain was found to be a rounded type of 3 ${\mu}m$. Phylogenetic analysis by the 18S rRNA sequencing using isolated strain is most similar to Chlorella sp. IFRPD 1018 gene at the level ...
Chlorella sp. CMS-1 strain was isolated from the outdoors cultivation pools in Culmansa Co., Ltd. This strain was found to be a rounded type of 3 ${\mu}m$. Phylogenetic analysis by the 18S rRNA sequencing using isolated strain is most similar to Chlorella sp. IFRPD 1018 gene at the level of nucleotide sequence identity at 99%. Accordingly, the isolated Chlorella strain was named as Chlorella sp. CMS-1 based on its morphological and phylogenetic properties. The concentrations of crude protein and fat were 59% and 0.01%, respectively. Major compositional amino acids (mg%) were glutamic acid 6.21, alanine 5.76, aspartic acid 5.44%, glycine 4.29%, and threonine 3.09% and major free amino acids (mg%) were ${\gamma}$-aminobutyric acid (GABA) 7.13%, L-alanine 1.44%, L-glutamic acid 0.90, L-leucine 0.26% and L-glycine 0.20%. The concentrations of major minerals were P 2.25%, K 2.25%, Na 1.09%, Mg 0.63%, and Ca 0.28%.
Chlorella sp. CMS-1 strain was isolated from the outdoors cultivation pools in Culmansa Co., Ltd. This strain was found to be a rounded type of 3 ${\mu}m$. Phylogenetic analysis by the 18S rRNA sequencing using isolated strain is most similar to Chlorella sp. IFRPD 1018 gene at the level of nucleotide sequence identity at 99%. Accordingly, the isolated Chlorella strain was named as Chlorella sp. CMS-1 based on its morphological and phylogenetic properties. The concentrations of crude protein and fat were 59% and 0.01%, respectively. Major compositional amino acids (mg%) were glutamic acid 6.21, alanine 5.76, aspartic acid 5.44%, glycine 4.29%, and threonine 3.09% and major free amino acids (mg%) were ${\gamma}$-aminobutyric acid (GABA) 7.13%, L-alanine 1.44%, L-glutamic acid 0.90, L-leucine 0.26% and L-glycine 0.20%. The concentrations of major minerals were P 2.25%, K 2.25%, Na 1.09%, Mg 0.63%, and Ca 0.28%.
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문제 정의
이와 같이 클로렐라 열수 추출물에도 다양한 생리활성 작용이 알려져 있지만 영양학적 측면의 기초 연구라 할 수 있는 이화학적 분석은 거의 이루어져 있지 않다. 따라서 본 실험에서는 이러한 영양학적 기초 자료를 얻을 목적으로 클로렐라 생육이 빠른 균주를 분리하여 동정하고, 그 균주의 열수 추출물의 이화학적 특성을 조사하였다.
클로렐라의 생리활성 물질을 활용하여 기능성 식품을 개발하기 위한 기초 자료를 얻기 위하여 클로렐라 배양장에서 생육이 빠른 클로렐라를 분리하여 동정하고 이화학적 특성을 조사하였다. 분리된 클로렐라는 전형적인 둥근 모양과 3μm 크기로 주름진 형태를 취하고 있었다.
제안 방법
Pre-fixation한 용액을 제거한 후에 1% (v/v) osmiun tetroxide를 4℃에서 2시간 처리하여 fixation하였다. Fixation 용액을 제거한 후, 각각 50, 70, 90, 95 및 100% 에탄올을 사용하여 탈수하였다. 탈수할 때의 온도는 4℃이며, 10분간 2회 처리하였다.
본 연구에 사용된 클로렐라 균주를 동정하기 위하여 배양된 클로렐라로부터 genomic DNA를 추출하여 18S rRNA primer로 PCR을 실시하였다. 예상 사이즈인 1.
순수 분리한 클로렐라 colony의 genomic DNA를 추출하여 18S rRNA sequencing은 한양대학교 자연과학대학 식물 공학연구실에 의뢰하여 동정하였다.
순수 분리한 클로렐라 균주를 액체 배양한 후 전자현미경으로 클로렐라 균주의 형태를 관찰하였다. 이때 전처리 방법은 배양액을 윈심분리 한 후, 상징액을 제거하고 2.
본 연구에 사용된 클로렐라 균주를 동정하기 위하여 배양된 클로렐라로부터 genomic DNA를 추출하여 18S rRNA primer로 PCR을 실시하였다. 예상 사이즈인 1.8 kb를 확인 한 후 gel elution을 통해 필요한 부분의 DNA를 얻어 sequencing하였다(Fig. 1). Sequnecing 결과 Chlorella sp.
옥외 배양장에서 생육속도가 빠른 클로렐라 균주를 순수 분리하여 최적 배지 조성과 배양조건에서 대량배양 한 후 M/F농축기(Membrain Filter System, PHILOSEP RCM 60, PHILOSE Co., Ltd., Korea) 및 PHILOSEP RCM 60 내에 장착된 membrane filter를 통과시키면서 농축하였다. 클로렐라 농축액을 고압 멸균기(Autoclave)로 121o C에서 30분간 열처리한 후 규조토를 혼합하여 Filter Press (Korea Filter Co.
, Korea) 및 PHILOSEP RCM 60 내에 장착된 membrane filter를 통과시키면서 농축하였다. 클로렐라 농축액을 고압 멸균기(Autoclave)로 121o C에서 30분간 열처리한 후 규조토를 혼합하여 Filter Press (Korea Filter Co., Ltd., Korea)로 여과하였다. 여과된 추출물에 클로렐라 세포 파쇄물의 잔존여부를 확인한 후, 완전히 여과된 상태의 최종 클로렐라 열수 추출물을 100 kg 용량의 동결건조기(Freeze Dryer, Ilshin Lab, Korea)를 이용하여 열수추출물 건조 분말을 얻어 실험 재료로 사용하였다.
본 연구에 사용된 클로렐라 균주는 경남 김해시에 위치한 (주)클만사의 클로렐라 옥외 배양장에서 분리하였다. 클로렐라 배양액을 1 ml 취하여 희석한 후에 배양장 배지에 1.5% agar를 첨가한 고체배지에 도말하고 25℃에서 colony가 육안으로 보일 때까지 배양한 후, 형태가 우수하고 생육이 빠른 단일 colony를 순수 분리하여 클로렐라 종균으로 사용하였다.
클로렐라 추출물의 무기질은 ICP (Inductively Coupled Plasma Spectrometer, Perkin Elmer Optima 4300V ICP-OE, USA)를 이용하여 Ca, P, K, Na, Mg, Fe의 무기물을 분석하였다. 클로렐라 추출물의 구성 및 유리 아미노산은 아미노산 전용분석기(Sykam, amino acid analyzer S433, Germany)를 이용하여 분석하였다.
클로렐라 추출물 분말 시료의 조단백질 및 조지방 분석은 AOAC (1995) 방법에 따라 단백질분석기(Tecator, Kjeltec 1030 Analyzer, Sweden) 및 조지방분석기(Tecator, Soxtec System 1046, Sweden)를 이용하여 각각 함량을 측정하였다. 클로렐라 추출물의 무기질은 ICP (Inductively Coupled Plasma Spectrometer, Perkin Elmer Optima 4300V ICP-OE, USA)를 이용하여 Ca, P, K, Na, Mg, Fe의 무기물을 분석하였다. 클로렐라 추출물의 구성 및 유리 아미노산은 아미노산 전용분석기(Sykam, amino acid analyzer S433, Germany)를 이용하여 분석하였다.
탈수한 클로렐라를 hexadiemthyl disilazane을 사용하여 건조하였다. 클로렐라의 형태를 관찰하기 위하여 전자현미경의 확대 비율을 각각 3,500배 및 20,000배로 하였다[11].
대상 데이터
본 연구에 사용된 클로렐라 균주는 경남 김해시에 위치한 (주)클만사의 클로렐라 옥외 배양장에서 분리하였다. 클로렐라 배양액을 1 ml 취하여 희석한 후에 배양장 배지에 1.
, Korea)로 여과하였다. 여과된 추출물에 클로렐라 세포 파쇄물의 잔존여부를 확인한 후, 완전히 여과된 상태의 최종 클로렐라 열수 추출물을 100 kg 용량의 동결건조기(Freeze Dryer, Ilshin Lab, Korea)를 이용하여 열수추출물 건조 분말을 얻어 실험 재료로 사용하였다.
데이터처리
실험으로부터 얻어진 결과치는 one-way ANOVA에 의한 평균치와 표준오차(mean±SE)로 표시하였다.
이론/모형
클로렐라 추출물 분말 시료의 조단백질 및 조지방 분석은 AOAC (1995) 방법에 따라 단백질분석기(Tecator, Kjeltec 1030 Analyzer, Sweden) 및 조지방분석기(Tecator, Soxtec System 1046, Sweden)를 이용하여 각각 함량을 측정하였다. 클로렐라 추출물의 무기질은 ICP (Inductively Coupled Plasma Spectrometer, Perkin Elmer Optima 4300V ICP-OE, USA)를 이용하여 Ca, P, K, Na, Mg, Fe의 무기물을 분석하였다.
성능/효과
클로렐라 추출물에 함유된 풍부한 단백질 성분은 체내에서 단백질 분해 효소인 pancreatin과 trypsin의 가수분해에 의해 다양한 아미노산으로 분해되어 인체 내 구성 성분뿐만 아니라 효소 및 호르몬 등의 생리활성 기능을 증대시키는 것으로 알려져 있다[13]. Chlorella pyrenoidosa 분말에서 조단백질 함량은 58%로 본 실험 결과와 유사하였으나, 조지방 함량은 13%로 본 실험 결과보다 많이 함유한 것으로 나타났다[3]. 또한 Chlorella vulgaris 87/1 분말 및 에탄올 추출물에서 조단백질 함량은 50.
이는 체내 흡수되었을 경우 부족해지기 쉬운 무기질을 보충하여 균형을 유지하는데 도움을 주기 때문이다. 배양된 클로렐라의 열수 추출물에 무기질 성분을 분석한 결과, K 2.52%, P 2.25%, Na 1.09%, Mg 0.63%, Ca 0.28%, Fe 0.03% 순으로 함유되어 있었다(Table 2). Chlorella pyrenoidosa 건조분말에서 Ca과 Fe가 각각 0.
순수 분리한 클로렐라 균주를 액체 배양한 후, osmium tetroxide로 고정화시켜 전자현미경의 확대 비율을 각각 3,500배 및 20,000배로 관찰한 결과 직경 약 3 μm의 구형의 형태를 유지하고 있었다(Fig. 3).
클로렐라 CMS-1의 주요 구성 아미노산은 glutamic acid 6.21%, alanine 5.76%, aspartic acid 5.44% 순이였으며, 특히 유리아미노산 중 γ-aminobutyric acid (GABA)의 함량은 7.13%로 전체 유리아미노산의 63.8% 비율로 차지하였고 그 다음으로 L-alanine 1.44%, L-glutamic acid 0.90%, L-leucine 0.26%, L-glycine 0.20% 순으로 함유되어 있었다.
CMS-1로 명명하였다. 클로렐라 열수 추출물에 조단백질 함량이 59.21%로 많이 함유되어 있었고, 조지방 함량은 0.01%로 미량 함유되어 있었다. 클로렐라 CMS-1의 무기질 농도는 K 2.
클로렐라 열수 추출물의 구성 아미노산을 분석한 결과 glutamic acid 6.21%, alanine 5.76%, aspartic acid 5.44% 순으로 많이 함유되어 있었다(Table 3). Chlorella vulgaris 에도 구성 아미노산이 46.
후속연구
이상과 같이 클로렐라 열수 추출물에도 고단백질과 함께 균형 잡힌 아미노산 조성 및 풍부한 무기질 성분이 함유되어 있어 영양학적으로도 우수성이 확인되었으며, 특히 유리 아미노산 조성 중 γ-aminobutyric acid (GABA) 성분의 생리활성 작용을 이용할 수 있는 기능성식품 개발을 기대해 볼만하다.
한편, 유리아미노산 중 항우울증 개선, 학습효과 향상, 숙취 해소 등에 도움을 주는 것으로 알려진 γ-aminobutyric acid (GABA)의 함유량이 전체 유리아미노산의 63.8% 비율을 차지하는 것으로 확인되어(Table 4), 클로렐라 추출물에 함유된 고농도의 γ-aminobutyric acid의 임상학적 연구도 향후에 필요할 것으로 여겨진다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
클로렐라는 무엇인가?
기능성 생물소재로 각광받고 있는 미세조류는 전체 종의약 0.1% 만이 알려져 있고, 이중 한 종류인 클로렐라(Chlorella)는 담수 녹조 단세포생물로 크기는 0.002~0.
미세조류가 미래 식량자원의 유력한 후보로 평가되는 이유는 무엇인가?
01 mm이지만 알칼리도가 가장 높고, 필수 아미노산, 미네랄, 비타민 및 식이섬유소 등 인체 필수 영양소를 균형 있게 함유하여 미래 식품 또는 꿈의 식품으로 불리기도 한다[2,9,18]. 미세조류는 고 농도의 단백질과 지질 축적능으로 인해 식이 보조제(supplement food)나 biomass로 인식되어 미래 식량자원의 유력한 후보로 평가되어 왔다[3,13].
클로렐라의 생리활성 물질을 활용하여 기능성 식품을 개발하기 위해 이화학적 특성을 조사한 결과는 무엇인가?
클로렐라의 생리활성 물질을 활용하여 기능성 식품을 개발하기 위한 기초 자료를 얻기 위하여 클로렐라 배양장에서 생육이 빠른 클로렐라를 분리하여 동정하고 이화학적 특성을 조사하였다. 분리된 클로렐라는 전형적인 둥근 모양과 3μm 크기로 주름진 형태를 취하고 있었다. 분리된 클로렐라의 동정을 위하여 18S rRNA sequences를 실시한 결과 Chlorella sp. IFRPD 1018와 99%의 높은 상동성을 보여 Chlorella sp.와 거의 일치하여 Chlorella sp. CMS-1로 명명하였다. 클로렐라 열수 추출물에 조단백질 함량이 59.21%로 많이 함유되어 있었고, 조지방 함량은 0.01%로 미량 함유되어 있었다. 클로렐라 CMS-1의 무기질 농도는 K 2.52%, P 2.25%, Mg 0.63%, Ca 0.63% 순으로 함유되어 있었다. 클로렐라 CMS-1의 주요 구성 아미노산은 glutamic acid 6.21%, alanine 5.76%, aspartic acid 5.44% 순이였으며, 특히 유리아미노산 중 γ-aminobutyric acid (GABA)의 함량은 7.13%로 전체 유리아미노산의 63.8% 비율로 차지하였고 그 다음으로 L-alanine 1.44%, L-glutamic acid 0.90%, L-leucine 0.26%, L-glycine 0.20% 순으로 함유되어 있었다.
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