초록 ▼

○ 연구결과
제1 협동연구에서는 원형질체 형성 및 재생을 통한 단백다당체 고생산성 변이주 개발, rational screening에 의한 고생산성 변이주의 신속 선별 방법 확립, 단백다당체 대량생산 scale-up 배양공정에 대비한 저가의 산업용 복합 생산배지 개발과 최종 확립된 생산균주의 scale-up 배양공정 연계 및 단백다당체의 분리정제 공정과 연계된 저가의 복합 생산배지를 개발할 수 있었으며,
제1 세부과제에서는 발효조에서의 생산균주의 배양 생리적, 형태적 특성 규명과 고생산성 균주의회분식 배양과 유가식 배양 공

○ 연구결과
제1 협동연구에서는 원형질체 형성 및 재생을 통한 단백다당체 고생산성 변이주 개발, rational screening에 의한 고생산성 변이주의 신속 선별 방법 확립, 단백다당체 대량생산 scale-up 배양공정에 대비한 저가의 산업용 복합 생산배지 개발과 최종 확립된 생산균주의 scale-up 배양공정 연계 및 단백다당체의 분리정제 공정과 연계된 저가의 복합 생산배지를 개발할 수 있었으며,
제1 세부과제에서는 발효조에서의 생산균주의 배양 생리적, 형태적 특성 규명과 고생산성 균주의회분식 배양과 유가식 배양 공정의 생산성을 비교 분석하였고, Pilot 규모의 대형 발효조 운전조건을 설계 및 확립하여 배양변수의 온라인 자동 측정 및 추정을 위한 배양공정 자동화기술 개발이 가능 하였다.
제2 협동연구에서는 기능성을 개선시킨 β-glucan 구조의 수용성 단백다당체 제조와 청정 분리정제 공정의 규모 확대(scale-up) 연구의 지속적 수행을 통해 항당뇨 효능의 단백다당체 고순도 청정 분리정제 공정 개발을 가능하게 하였다.
제2 세부과제에서는 실험동물 사육 및 시료 투여하여 혈당, 내당능 조사 및 지질 성분 함량 조사, 지방 및 간 조직 성상 조사 및 카르니틴 분석, 지질대사 관련 효소 및 단백질 (CPT-I, ACC, FAS, UCP2 등) mRNA 발현 조사 및 혈중 Insulin 조사, 간 중 glycogen 함량 조사를 통해 항당뇨 효능의 기능성 식품 개발을 수행하였다.

Abstract ▼

Studies on the production of both exopolysaccharide(EPS) and cell-wall bound innerpolysaccharides(IPS) have been carried out by use of the suspended myelial cultures of Inonotus obliquus. Both products have promising potentials as an effective antidiabetic as well as an immunostimulating agents. To

Studies on the production of both exopolysaccharide(EPS) and cell-wall bound innerpolysaccharides(IPS) have been carried out by use of the suspended myelial cultures of Inonotus obliquus. Both products have promising potentials as an effective antidiabetic as well as an immunostimulating agents. To enhance IPS and EPS production, intensive strain improvement programs were carried out using large amounts of UV -mutated protoplasts, resulting in several overproducing variants with good fermentation properties. Rapid and large screening of high-yielding producers was possible because high concentration of protoplasts (5x10$^{5}$ protoplasts/ml) could be recovered by KOH-treatment of the producing mycelia with the cell wall disrupting enzymes. The mutant strains showing rapid growth rate in both the protoplast regeneration and the statistically optimized solid growth media were able to produce high amounts of EPS and IPS in stable manners. In addition, in order to overcome problems intrinsic in the traditional UV mutation methods, basic protocols necessary for protoplast fusion was developed using UV mutation method, leading to mass screening of various genetic recombinants without specific selectable markers. It was demonstrated that the recombinants obtained by the UV mutation method were able to biosynthesize as high level of IPS and cell mass as those of the parallel high-yielding mutants developed through the traditional UV mutation method. On the other hand, during the fermentation studies, it was found that the highly branched filamentous morphology of the producing mycelial cells made the culture broth highly viscose, leading to significant reductions in mass and oxygen transfer capacity. Therefore, for more facilitated utilization of dissolved oxygen by the high-yielding mutants, we constructed a expression vector system with Vitreoscilla hemoglobin(VHb) gene and pH inducible promoter, and tried to introduce them into the high -yielding producers.
In the fermentation studies performed with multi -step cultivation system consisting of shake flasks for seed culture, 5L growth-fermenter and 5L final production-fermenter, the production level of EPS was found to considerably depend on the medium compositions of both growth and production cultures, not to mention the morphology of the producers in the respective fermentation stage. Especially, the ratio of the constituent carbon and nitrogen sources (C/N ratio) of the production medium (such as glucose, ammonium tartrate and yeast extract) was found to be one of the most important factors for the enhanced production of EPS. Notably, fermentation scale-up was performed successfully using a 75L stirred-tank bioreactor. The scale-up process was possible, since various mutants of high-shear resistance that could proliferate rapidly in relatively high share environments were developed through the intensive strain improvement programs.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 24
• Contents ... 28
• 목차 ... 30
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 32
• 제1절 연구개발의 목적 ... 32
• 제2절 연구개발의 필요성 ... 34
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 38
• 제1절 국외 ... 38
• 제2절 국내 ... 39
• 제3장 연구개 발수행 내용 및 결과 ... 40
• 제1절 항당뇨 효능의 단백다당체 고생산성의 Inonotus obliquus 변이주 개발 및 배양 특성 연구(제1협동과제) ... 40
• 1. 재료 및 실험 방법 ... 40
• 2. 결과 및 고찰 ... 48
• 3. 연구결과 요약 ... 73
• 제2절 Inonotus obliquus 균사체의 pilot 규모 발효조에서의 자동화 액상배양공정 개발을 통한 항당뇨 효능의 단백다당체 대량 생산(제1세부과제) ... 158
• 1. 재료 및 실험 방법 ... 158
• 2. 결과 및 고찰 ... 160
• 3. 연구결과 요약 ... 182
• 제3절 Inonotus obliquus 배양 균사체로부터 항당뇨 효능의 단백다당체 고순도 청정 분리정제 공정 개발 (제2협동과제) ... 261
• 1. 재료 및 실험 방법 ... 261
• 2. 결과 및 고찰 ... 264
• 3. 연구결과 요약 ... 276
• 제4절 순수 정제된 Inonotus obliquus 추출물질의 생리활성 평가를 통한 고안 정성의 항당뇨/비만 효능의 기능성 식품 개발(제2세부과제) ... 333
• 1. 재료 및 실험 방법 ... 333
• 2. 결과 및 고찰 ... 337
• 3. 연구결과 요약 ... 344
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 415
• 제1절 연구 개발 목표 달성도 ... 415
• 제2절 대외 기여도 ... 419
• 제5장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 420
• 제6장 참고문헌 ... 421
• 끝페이지 ... 426