일반기술
생명과학 > 기타 생물공정·대사공학
브래디리조비움 자포니쿰(Bradyrhizobium japonicum)을 저온 전처리하여 생균력을 증진시키는 방법으로서 고온, 건조, 알코올 및 산화적 스트레스와 같은 여러 환경 스트레스에 대한 내성을 증진시켜 생균력을 증진시키는 방법이다. 미생물의 환경 스트레스와 관련하여 저온 전처리 효과가 연구되고 있다. 미생물은 저온 전처리하였을 경우 저온 쇼크에 의해 특정반응(방어기작)을 하는데 생화학적 반응으로 세포막의 구조적 변화가 있으며, 분자수준의 방어기작으로 CSP(cold shock protein)와 CAP(cold acclimation protein)같은 특정 단백질을 생산하나 아직 구체적 작용 기전은 밝혀지지 않았다. 따라서 저온 전처리가 미생물이 스트레스에 대해 어떻게 반응하는 지에 대한 기전을 이해하는 것이 필요하고, 이것이 환경 스트레스하에서 미생물의 성장과 유지를 성공적으로 조절하는 것에 도움이 된다. 질소고정 균주인 리조비아(Rhizobia)는 그람 음성균으로 운동성을 가지며 콩과식물이 리조비아에 의해 감염되면 뿌리혹을 형성하고 기체상의 질소(N2)를 수소와 결합된 상태의 질소(NH3)로 전환시키는 질소고정이 이루어진다. 콩과식물-질소고정은 농업적으로 중요한 의미를 가지며 이에 의해 토양 중에 존재하는 화합물 형태의 질소가 존재한다. 시비를 하지 않는 경우 질소 결핍은 당연하나 이와 같은 토양 조건하에서 뿌리혹을 가진 콩과식물은 질소결핍의 문제점을 스스로 해결하여 질소가 결핍되어 식물이 생장할 수 없는 토양 조건 하에서도 생육이 가능하다. 이 같은 질소고정 균주를 제제화하여 사용하려면 제제화과정에서 많은 스트레스를 받게되어 생균력이 급격히 떨어진다. 그러나 현재까지 이 질소고정 균주를 대상으로 생균력을 증진시키는 방법은 아직 없다. 이에 브래디리조비움 자포니쿰을 저온 처리하면 환경 스트레스(고온, 건조, 알코올, 산화)에 대해 증가된 내성을 갖는 것을 확인하고, 이 미생물은 제제화하는 과정을 거쳐도 생균력이 유지됨을 확인하였다.브래디리조비움 자포니쿰을 저온으로 전처리하여 생균력을 증진시키는 방법이다. 저온 처리시의 온도는 4-15℃로서 4℃가 바람직하고, 저온처리시간은 6-24시간으로서 16시간이 바람직하다. 저온 전처리하면 제제화를 위해 주요 스트레스로 작용하는 고온, 건조, 산화적 스트레스와 같은 다른 환경 스트레스에 대해 내성을 가져 균주의 생존력이 증가한다.브래디리조비움 자포니쿰 균주를 제제화하는 과정에서 받게 되는 스트레스에 대한 내성이 증가하여 본 균주를 이용한 미생물 비료 제조에 유용하게 사용할 수 있다.환경농업에 있어 화학물질에 의한 부담을 최소화하고 오염된 환경을 회복할 수 있는 자원을 공급하여 토양의 구조와 비옥도를 지속적으로 유지하거나 악화된 토양을 개선하는 미생물 비료는 환경 친화적인 제품으로서 그 수요가 기대되고 있다.
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생명과학 > 생물 분리정제 (H74)
분자생물학적 즉 RFLP(restriction fragment length polymorphism) 패턴 분석을 이용하여 비피더스 균주를 동정하는 방법이다. 비피더스균은 그람 양성 혐기성균으로서 젖산, 아세트산을 생산함으로써 대장의 pH를 감소시키고 부패균의 성장을 억제하고 암모니아를 NH4+ 형태로 유지하게 함으로써 암모니아의 흡수를 감소시키는 적용을 한다. 최근에 건강에 대한 관심이 커지면서 비피더스균을 낙농제품의 첨가물로 많이 이용하고 있다. 비피더스균의 포도당대사(비피더스 경로)는 비피도박테리움(Bifidobacterium) 속 균주에 대한 마커로 사용되며, 이 경로의 가장 중요한 프럭토스-6-포스포케톨라제 효소는 모든 비피더스균 종에서 발견되고 특성이 잘 연구되어 있다. 따라서 비피더스균의 동정은 프럭토스-6-포스페이트 포스포케톨라제(F6PPK) 분석, 가스 크로마토그래피에 의한 세포 추출물에서의 아세트산과 젖산 분석 및 박막 크로마토그래피 분석에 의해 수행되어 왔다. 그러나 비피더스균을 포함하는 인간 및 동물의 대변 또는 발효된 우유로부터 분리 동정하는 초기 단계에서 시간이 많이 소모되고 민감도와 특이성이 결여된다는 단점이 있다. 최근 분자생물학적 방법이 계통 발생학적 연구와 미생물 동정에 사용되는 데 이 방법에는 G+C 수치의 양과 DNA-DNA 교잡법, RFLP, RAPD(random amplified polymeric DNA) 및 DNA PFGE(pulsed-field gel electrophoresis) 등이 포함된다. 이 중 RFLP 분석은 세균 종들과의 유전적 상관관계를 밝히는데 널리 사용되나 비피더스균주의 경우 이런 분자생물학적 방법을 이용하여 동정하는 방법이 아직 없다. 이에 16s rDNA 유전자의 RFLP 패턴에 따른 DNA 지문에 근거하여 비피더스 균주를 동정하고 분석하였으며, 분자생물학적 방법을 이용한 동정 방법이 종래에 사용되는 탄수화물의 발효 패턴을 이용한 비피더스 균주의 동정방법과 비교하였을 때 시간, 비용이 적게 들고 민감도와 특이성이 우수함을 확인하였다.기존의 탄수화물의 발효패턴을 이용한 동정 방법이 가지고 있던 문제점을 개선하여 시간 및 비용이 적게 들고, 민감도와 특이성이 보다 정확하게 각 균주를 동정할 수 있는 방법이다. 분리된 비피더스균주의 16S rRNA에 대해 상보적인 cDNA를 제조하는 단계, cDNA에 제한효소(EcoRI, HindIII 및 CfoI)를 처리하여 소화시키는 단계 및 소화된 DNA 절편의 패턴을 비교하는 단계로 동정한다. 16S rDNA 유전자의 RFLP 패턴에 따른 DNA지문에 근거한 분석에 바탕을 두고, 간편하고 정확하게 비피더스 균주를 동정할 수 있는 RFLP 방법을 사용하였다.기존의 동정 방법이 가지고 있던 민감도와 특이성의 문제점을 개선하여 보다 정확하게 각 균주를 동정할 수 있고, 한국인에게 가장 적합한 균주로서 야쿠르트 등의 다양한 발효식품에 첨가물로 유용하게 사용할 수 있다.유산균을 이용한 제품으로는 발효유 외에 버터류, 치즈류, 발효음료류, 유산균 함유 식품을 포함하여 2000년 총 9931억의 시장을 형성하고 있으며, 유산균을 이용한 제품으로 의약품 중 유아 및 성인용 정장제가 있고 그 시장규모는 1000억에 이르며, 그에 대한 수요가 기대되고 있다.
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- 2004-03-23
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생명과학 > 생물 분리정제 (H74)
글래스 비드를 이용하여 미생물의 세포벽을 파괴하는 단계, 페놀 또는 클로로포름을 처리하여 단백질을 제거하는 단계 및 알코올 공침으로 통해 핵산을 침전시켜 수득하는 단계를 통해 미생물로부터 핵산을 분리하는 방법이다. 미생물로부터 핵산을 분리하는 것은 미생물 균주의 분리 및 동정에 필요하다. 기존 미생물을 분리․동정하기 위해 주로 미생물의 형태학적, 배양적, 생리학적 특성으로 유사종과 비교하였으나 특징을 판단하는데 기준이 명확하지 않고 이 방법을 수행하기 위해 많은 시간과 노동력이 필요하였으나, 최근 DNA의 염기조성이나 아미노산 조성을 조사함으로써 유사종과의 공통점과 차이를 정확하게 확인할 수 있어 많이 이용되고 있다. DNA의 염기조성이나 아미노산 조성을 조사하기 위해 미생물의 핵산 중에서 16S rDNA를 분석하는데 이 부분을 증폭할 수 있는 상보적인 염기서열을 가진 프라이머를 이용해 PCR를 수행하여 기존 미생물의 16S rDNA와 비교하여 미생물을 분류하고 동정한다. 이를 위해 제노믹 DNA의 분리가 필수적이며, 균주를 동정하기 위해 많은 균주로부터 제노믹 DNA를 분리하여야 하는데 종래 방법으로 시간이 많이 소요되어 시료가 많은 경우 적당치 않으며 보다 간단하고 단시간에 경제적으로 제노믹 DNA를 분리하는 방법이 시급히 개발되어야 한다. 또한 미생물로부터 RNA를 분리하는 것은 미생물을 이용한 유전자조작을 위해 반드시 필요하나 고온 페놀 RNA 분리방법은 세포벽이 견고한 유산간균으로부터 RNA를 분리하기 쉽지 않고 시간도 많이 소요되므로 세포벽을 파괴하는 방법과 단시간에 RNA를 분리할 수 있는 방법이 개발되어야 한다. 이에 기존 핵산분리방법이 세포벽 파괴의 어려움으로 핵산을 분리하는데 시간이 많이 들고 분리가 제대로 되지 않는 것을 해결하기 위해 글래스 비드를 사용하여 세포벽을 파괴해 핵산을 분리함으로써 신속하면서, 또 경제적으로 핵산을 분리할 수 있게 되었다.세포벽 파괴의 어려움으로 인해 핵산을 분리하는 데 시간이 많이 들고 핵산의 분리가 제대로 되지 않는 점을 해결하기 위해 글래스 비드를 사용하여 세포벽을 파괴해 핵산을 분리함으로써 신속하고 경제적인 분리방법이다. 세포 배양액에 글래스 비드를 첨가하여 강하게 흔들어 줌으로써 미생물의 세포벽을 파괴하게 되고 글래스 비드의 양 및 흔들어 주는 것은 미생물의 종류와 배양액의 양에 따라 적절히 조절할 수 있다. 종래 기술에 비해 시간적, 경제적으로 유용하며, 본 방법에 의해 분리된 핵산은 제노믹 DNA 또는 전체 RNA가 바람직하고, 모든 미생물 특히 그람 양성균과 유산 간균으로부터 핵산을 분리하는 것이 더욱 바람직하다.글래스 비드를 사용하여 미생물의 세포벽을 단시간에 용이하게 파괴할 수 있고, 순도가 높은 핵산을 분리할 수 있기 때문에 핵산을 분리하는 데 드는 시간을 단축하고 핵산 분리에 사용되는 비용을 절감할 수 있어 미생물로부터 핵산을 분리하는 데 유용하게 사용할 수 있다.미생물 균주를 동정하기 위한 응용분야가 매우 다양하며, 특히 본 기술의 유산간균을 동정하는 진단 방법에 대한 수요가 기대되고 있다.
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- 2004-03-23
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일반기술
생명과학 > 미생물자원
버티실리움 레카니 CS625균주가 목화진딧물에 대하여 우수한 살충력을 가지면서 국내시설재배의 환경조건에 잘 적응된 토착균주인 점을 이용하여 목화진딧물의 생물학적 방제법으로 개발일반적으로 실제 최적조건에서 선발된 균은 야외의 불안정한 환경 조건에서 살충력을 발휘하지 못하는 경우가 많다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명은 균주의 선발을 야외포장 조건과 유사한 실내 포트실험을 통하여 살충력 우수 균주를 선발하였다. 실내에서 목화진짓물에 대한 보정살충율은 처리 5일후 100%로 높았으며 처리전 밀도에 대비한 목화진딧물의 밀도증가율이 1.3으로 무처리의 1.8에 비하여 낮아 밀도 억제 효과가 인정되었다. 또한 복숭아 진딧물에 대해서도 7일후 100%의 살충을 보였다.
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- 2004-03-23
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생명과학 > 발효공학 (H71)
광합성 미생물을 고농도로 대량배양할 수 있는 광생물 반응기 및 이를 이용한 광합성 미생물의 배양방법으로서, 기포탑 광생물반응기는 별도의 교반기 없이도 배양액의 순환이 가능하며 순환하는 배양액 내부로의 빛투과 거리가 최소화되고 배양액의 최대 표면적에 빛 에너지가 전달될 수 있어 광합성 미생물의 고농도 대량배양에 적합하다. 광합성 미생물에서 유래된 여러 고부가 산물들이 개발되면서 이를 고농도 대량배양하기 위한 다양한 광생물 반응기가 선진국을 중심으로 개발되고 있다. 사계절이 뚜렷하고 토지비용이 고가인 일본, 한국에는 내부조명으로 광섬유, 형광램프, 발광다이오드 소자 등을 다수 설치함으로써 단위부피당 조사 표면적을 최대화할 수 있는 구조를 갖는 여러 형태의 내부조사형 광생물반응기가 개발되었다. 그러나 광생물반응기를 이용한 광합성 미생물의 배양은 옥외배양에 비해 소용량 고농도 배양에는 유리하나 대용량으로 배양하는 경우 반응기 구조의 복잡성으로 고가의 설치비와 운전비 때문에 대규모화가 곤란한 단점 때문에 고부가가치 물질의 생산에 제한적으로 활용되고 있다. 현재 국내에서 개발된 광생물반응기는 원통형 내부도관을 발광체로 이용한 공기부양식과 교반기를 발광체로 이용한 발광터빈형이 알려져 있고, 가장 간단한 구조를 가지면서 대용량의 미생물 배양에 적합하고 태양광에 대한 조사면적이 넓은 기포탑 생물반응기를 기본으로 광합성 미생물을 배양하기 위한 빛에너지의 효과적 공급, 배양액의 온도조절, 혼합에 관한 기술은 미비한 실정이다. 또 광생물반응기의 운전방법으로서 태양광을 이용할 수 있고 계절별, 주야간의 빛에너지 공급량 및 온도변화를 극복할 수 있는 광합성 미생물의 고농도 대량배양기술 개발이 요구된다. 이에 배양액 내부로 빛에너지를 효율적으로 공급하고 배양액의 온도를 조절하기에 적합한 광생물반응기 및 이를 이용한 배양방법을 개발한 것으로서 광생물반응기가 별도의 교반기 없이도 배양액의 순환이 가능하며 순환하는 배양액 내부로의 빛투과 거리가 최소화되고 배양액의 최대 표면적에 빛에너지가 전달될 수 있어 광합성 미생물의 고농도 대량배양에 적합함을 확인하였다.광합성에 필요한 빛에너지를 효율적으로 배양액 내부로 공급하여 광합성 미생물을 고농도로 대량배양할 수 있는 광생물 반응기와 이를 이용한 대량배양방법이다. 미생물 배양액을 담을 수 있는 챔버를 형성하는 수직원통형의 투명 외부컬럼, 이 중심에 설치된 빛에너지를 조사하는 발광체, 이 발광체를 배양액과 분리하고 열교환이 가능한 투명 재킷, 투명재킷의 외부표면에 설치되어 배양액의 상승부와 하강부를 구분하여 순환로를 형성하는 판 형태의 배플 플레이트 및 배양액의 상향유동을 야기하는 폭기장치로 구성된 기포탑 광생물반응기 이다. 기존의 기포탑 생물 반응기를 광합성 생물체의 배양에 적용하기 위해 반응기의 중심에 빛에너지 공급을 위한 발광체, 배양액의 순환을 유도하는 배플 플레이트, 온도조절을 위한 열교환기 기능을 부가하는 특징을 가진다.폭기장치에 의해 투명 배플 플레이트의 한쪽 부분으로 상향 주입되는 공기 또는 다른 기체가 배양액을 상향 유동시킨 후 반대쪽으로 하향 유동하게 함으로써 별도의 교반기 없이 배양액의 순환이 가능하고, 투명한 배플 플레이트에 발광체를 도입함으로써 순환하는 배양액 내부로의 빛 투과거리가 최소화되고 배양액의 최대 표면적에 빛에너지가 전달될 수 있기 때문에 광합성 미생물의 고농도 대량배양이 가능하다.광합성 미생물에서 유래된 고부가가치의 산물을 대량배양생산하기 위한 scale-up, 최적화 연구가 활발히 진행되면서 외국의 생물반응기 제품을 대체하고 있다. 기존 화학합성 기술에 비해 환경오염을 유발하지 않는 생산기술로서 생명공학산업의 급속한 발전과 더불어 그 수요가 점차 늘고 있다.
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- 2004-03-23
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생명과학 > 생물 분리정제 (H74)
감초로부터 글라브리딘을 추출하는 방법으로서 분쇄된 감초와 에틸아세테이트, 에탄올, 메탄올 및 아세톤으로 이루어진 그룹 중 선택된 용매를 혼합하고 여과한 후 여과액을 감압 농축시켜 추출물을 얻고 이를 컬럼 크로마토그래피로 정제하는 방법이다. 감초(Glycyrrhiza uralensis)는 해독제, 진해거담제, 완화제, 소화성 궤양치료제, 근육이나 조직의 급격한 긴장에 의한 통증을 풀어주는 작용, 체중 증가, 백혈구 증가, 이뇨작용, 항염작용 등의 약용 및 식용으로 사용된다. 추출물 중 글리시리진은 물 또는 알칼리성 수용액으로 추출할 때 규산소다, 황산 알루미늄을 순차적으로 첨가하여 pH4.5-6.5로 조절하여 정치시킴으로써 여과․분리하는 방법, 메탄올 추출공정, 음이온교환수지 탈색공정, 에탄올 재결정 공정을 조합 또는 순차적으로 추출하는 방법에 의해 고순도의 추출물을 얻는 방법이 공지되어 있다. 또한 추출물로서 글라브리딘은 인체에 해로운 저밀도 인지질의 산화를 억제하고, 피부에 중요한 영향을 미치는 소수성물질의 하나로서 피부 미백에 탁월한 효과가 있어 이를 원료로 하여 미백효과가 있는 기능성 화장품을 제조하고 있다. 그러나 추출방법이 연구되어 순도가 높은 형태로 사용되는 글리시리진과 달리 글라브리딘은 추출방법이 없어 순도가 낮은 추출물의 상태로 사용되는 문제점이 있다. 이에 순도가 높은 글라브리딘 추출물을 얻기 위한 방법으로서 에틸아세테이트, 에탄올, 메탄올 및 아세톤으로 이루어진 그룹 중 선택된 용매를 혼합하고 여과한 후 여과액을 감압 농축하는 방법을 통해 글라브리딘을 추출하였다. 또한 분쇄된 감초와 물을 혼합 교반하여 열수 추출한 후 추출액에 클로로포름을 첨가하여 물층을 분리하고 물층에 에틸아세테이트를 첨가하여 에틸아세테이트 층을 분리하고 감압 농축시켜 글라브리딘 추출물을 얻고 이를 컬럼 크로마토그래피로 정제하는 방법이다.분쇄된 감초와 물을 혼합 교반하여 열수 추출하는 단계는 글라브리딘의 용출율을 증가시킨다. 추출액에 클로로포름을 첨가하고 물층을 분리하는 단계는 감초 분말의 친수성 및 소수성 불순물이 많이 함유되어 있어 추출액에 클로로포름을 첨가하여 층 분리하고 물층을 분리함으로써 감초 분말의 소수성 불순물이 클로로포름층으로 제거된다. 물층에 에틸아세테이트를 첨가하여 에틸아세테이트층을 분리하고 감압농축하여 추출물을 얻고 컬럼 크로마토그래피로 정제하는 단계는 통상의 방법이다.종래의 글라브리딘 함유 감초추출물에 비해 다른 불순물을 적게 함유하고 있고 글라브리딘의 함량이 높은 추출물을 제조하고 그 추출물을 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 글라브리딘의 함량과 순도가 높은 글라브리딘을 추출할 수 있어 한방, 식품, 담배 또는 기능성화장품인 미백제의 원료로 사용될 수 있다.대한화장품공업협회에 의하면 미백제는 2001년 515억원으로 전체 화장품시장의 1.51%, 2002년에는 792억원으로 2.11%로서 53.7% 성장하였다. 기능성 화장품이 15.4%의 성장률을 보인데 비해 높은 수준이다. 2003년 화장품 전체시장은 4조1천억원, 화장품 원료시장은 3천3백억원으로 추정된다.
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생명과학 > 기타 단백질·탄수화물·지(방)질공학
밀가루 반죽에 녹황색 채소 5-25 중량%를 첨가하고 고온 처리하여 튀김제품의 산화 안정성을 향상시키는 방법이다. 본 기술에 의한 튀김 제품은 가열시간에 따른 산화안정성 및 저장기간에 따른 산화 안정성을 보임으로써 가격이 저렴하고 쉽게 구입할 수 있는 녹황색 채소를 이용하여 유지 산화안정성을 향상시키고 경제적이고 제조방법이 간단하여 라면과 같은 튀김제품의 제조에 유용하게 사용할 수 있다. 유지는 저장 중에 수분, 열, 광선 등의 작용에 의해 가수분해 또는 산화반응으로 여러 산화물이 생성되고 색이나 맛도 변화해서 이취가 발생(유지의 산패)하며, 온도와 시간이 매우 큰 영향을 미치고 산화반응 과정을 통해 생성되는 과산화물들은 분해되어 다른 라디칼과 반응하거나 알데히드, 케톤, 알켄 및 알칸 등을 생성하고 이 산화생성물에 의해 튀김제품의 품질이 저하되며 튀김제품의 저장성이 떨어진다. 유지의 산패를 억제하기 위해 식품첨가물로 사용되는 항산화제는 보통의 실내 온도에서 우수한 항산화력을 나타내나 실제 튀김하는 고온에서 분해되거나 휘발되어 별로 효과가 없고 유기합성 항산화제의 안전성 문제가 계속 제기되어 왔다. 이를 해결하기 위해 인체에 해가 없는 천연 항산화제가 개발되고 있는데, 탈지 미강을 물과 에탄올의 혼합액으로 추출한 항산화제, 녹차잎에서 추출한 항산화제, 또는 울금, 산사자, 약쑥, 당귀, 두충, 구기자, 산조인 등에서의 에탄올 추출물이 알려져 있으나 사용 재료가 고가인 생약재이므로 대량생산에 문제점이 있다. 또 소나무 수피 또는 잎의 물 추출물을 HPLC로 재결정하는 것은 낮은 수율과 비용이 비싸 경제성이 떨어진다. 한편 녹황색 채소(시금치)는 기능성 성분을 풍부하게 함유하고 건강유지 및 증강, 질병 예방에 기여하는 식품으로 항산화 영양소, 비타민C, E 및 베타-카로틴을 함유하고 또 색소에 의한 시각적 효과도 이용할 수 있다. 이에 튀김 제품의 유지 산화 안정성을 향상시킬 수 있도록 하기 위해 튀김 제품의 조리시 밀가루 반죽에 녹황색 채소를 첨가하고 고온 처리하는 간단한 방법에 의해 저장기간에 따른 튀김 제품의 우수한 산화 안정성을 확인하였다.튀김 제품의 산화 안정성을 향상시키는 방법으로서 밀가루 반죽에 녹황색 채소를 첨가하고 고온 처리한다. 사용된 시금치는 분말형태로 밀가루 반죽에 대해 5-25 중량%를 첨가하며, 이 범위 이상은 색이 너무 짙고 반죽 형성이 곤란하다. 튀김 제품의 조리시 밀가루 반죽에 녹황색 채소 5-25%를 첨가하고 고온 처리함으로써 가열시간에 따른 튀김 기름의 안정성, 가열시간에 따른 튀김제품의 산화 안정성 및 저장기간에 따른 튀김 제품의 산화 안정성을 향상시킬 수 있다.가격이 저렴하고 쉽게 구입할 수 있는 녹황색 채소를 이용하여 유지의 산화 안정성을 향상시킬 수 있으며 이용방법이 간단하여 라면과 같은 튀김제품의 제조에 유용하게 사용할 수 있다.
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일반기술
생명과학 > 단백질개량 기술
SMB 크로마토그래피를 이용하여 단백질 응집체(inclusion body)를 재접힘시키는 방법으로서, 목적 단백질 시료를, 충진제를 충진시킨 SMB(simulated moving bed) 크로마토그래피 컬럼에 로딩하고 재접힘시키며, 재접 힘 버퍼를 컬럼에 주입하여 재접힘된 단백질을 분리하는 단계를 포함하는 방법이다. 유전자 재조합 기술에 의해 재조합 단백질의 유용 유전자 산물을 대량생산하려고 하나 대장균에서 생산된 재조합 단백질은 활성이 없는 형태로 응집된 응집체로 존재하는 경우가 많다. 응집체란 단백질 접힘이 제대로 되지 못해 올바른 3차구조가 형성되지 않아 생긴 비수용성의 침전물이 균체내에 생성되는 것이다. 이를 해결하기 위한 단순희석법은 희석하는 과정 때문에 커다란 반응기가 있어야 하고 무작위적인 이황화결합이 발생할 수 있는 단점이 있다. 최근 이를 개선한 회분식 크로마토그래피를 이용한 재접힘 방법은 원하는 버퍼 조성으로 치환이 가능하고 재생이 불완전하게 이루어진 단백질 부분과 재접힘 공정에 사용된 계면활성제 제거가 용이한 장점이 있으나 재접힘 효율이 높지 않아 생산량에 제약이 있고 충진제의 활용성, 용매의 량 등 단점 때문에 대량의 응집체로부터 재접힘 단백질 생산이 불가능하다. 한편 연속식 크로마토그래피 방법인 SMB는 효율적 분리를 위해 연속적 향류를 이용하는 이동층 크로마토그래피를 모사한 방법으로 흡착제와 이동상이 서로 반대 방향으로 이송되며 컬럼의 중간부분에서 유입되는 혼합물은 각 성분의 이동속도 차이에 의해 분리가 이루어진다. 두 물질간의 분리도가 좋지 않아도 두 물질의 농도분포 곡선의 양쪽 끝에서만 분리가 된다면 순수한 물질을 얻을 수 있고, 석유화학제품의 정제에서 출발하여 키랄 화합물의 분리에 의한 의약품의 생산 및 생명공학 제품에도 응용되기 시작하였다. 그러나 아직 단백질의 재접힘에 적용된 보고는 없는 실정이다. 이에 SMB 크로마토그래피를 단백질 응집체의 재접힘 공정에 적용하여 연속적으로 재접힘된 단백질을 얻을 수 있음을 확인하였다.단백질 응집체를 SMB 크로마토그래피를 이용하여 재접힘시키는 방법으로서, 회분식 크로마토그래피에 의해 분리할 수 있는 모든 단백질에 적용이 가능하고, 본 실시예는 환원 및 변성된 라이소자임을 사용하였다. 재접힘 버퍼, 충진제, 운전조건 등을 변화시켜 모든 단백질의 재접힘 방법에 사용할 수 있고, 효율에 영향을 주는 변수로는 유속과 반응온도가 있으며 효율적으로 하기 위해 컬럼내에서의 충분한 체류시간이 요구되고 유속, 작동온도, 충진제, 이동상 조성에 따라 최적화할 수 있다. 본 SMB 크로마토그래피를 이용한 단백질 재접힘 방법은 기존의 회분식 재접힘 방법을 대체할 수 있고 또 단백질 재접힘에 SMB를 사용하면 부분적인 분리만으로 연속적인 재접힘 단백질을 얻을 수 있다.기존 회분식 크로마토그래피를 이용한 방법에 비해 단위 생산량당 적은 량의 충진제를 이용하고 적은 량의 이동상을 사용하여 고농도의 재접힘된 단백질을 얻을 수 있어 농축 등의 후처리 공정에 드는 비용과 충진제, 이동상 비용을 줄여 재접힘 단백질을 연속적으로 얻을 수 있다. 부분적인 분리만으로도 연속적으로 재접힘된 단백질을 얻을 수 있어 적은 비용으로 높은 생산량을 기대할 수 있고 유용 효소의 생산원가 감소에 기여할 수 있다.유용한 단백질의 분리 기술로서 생명공학제품의 생산에 적용될 수 있으며, 부가가치가 높은 생명공학제품의 시장이 성장함에 따라 본 기술 응용도 성장될 것으로 예상된다.
- 보유기관
- 인하대학교
- 등록일
- 2004-04-10
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일반기술
생명과학 > 미생물자원
본 기술은 일산화탄소를 이용하여 유용한 물질인 수소를 다량으로 생산하는 매우 유용한 신규 미생물, 이의 분리, 배양 및 이를 이용한 수소 생산 방법에 관한 것이다. 높은 성장속도와 높은 수소전환속도를 갖는 신규한 미생물, 즉 로도슈도모나스 팔루스트리스 P4 (기탁번호 제 KFCC-11086 호) 및 이에 의한 수소생산방법을 제공하여, 기존의 수소 생산 광합성 미생물들이 성장과 수소생산에 모두 빛이 필요한 것과 비교하여, 성장단계와 전환단계가 분리되어 빛을 이용하여 높은 속도로 성장하고, 빛이 없는 조건에서 높은 속도로 수소를 생산하며 높은 일산화탄소 분압에서도 기질 저해가 없으므로 산업적 응용 가능성이 매우 높은 균주 및 수소 생산 방법이다.- 본 기술은 높은 성장속도와 높은 수소전환속도를 갖는 신규한 미생물, 로도슈도모나스 팔루스트리스 P4 및 이에 의한 수소생성방법을 제공함으로써, 성장단계와 전환단계가 분리되어 빛을 이용하여 높은 속도로 성장하고 빛이 없는 조건에서 높은 속도로 수소를 생산할수 있음- 높은 분압의 일산화탄소 하에서도 기질 저해가 없으므로 산업상 매우 유용함- 현재 버려지고 있는 일산화탄소를 유용한 수소로 전환함으로써 폐기물의 재활용으로 경제적 이익이 증대되고 환경오염을 방지할 수 있음- 생산된 수소를 청정에너지원으로 다양한 이용이 가능함
- 보유기관
- 대일기업평가원
- 등록일
- 2004-09-20
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일반기술
생명과학 > 세포대사공학 (H72)
본 기술은 바실러스 속(Bacillus sp.) 균주 유래의 혈전용해효소 및 그의 생산방법에 관한 것이다. 혈전을 용해시키기 위하여 유로키나제, 스트렙토키나제, 조직 플라스미노겐 활성화제(Tissue type plasminogen activator ; tPA), 지렁이 추출물 등이 사용되고 있다. 그러나 유로키나제, 스트렙토키나제, tPA등은 혈중 반감기가 낮고, 출혈등 부작용이 나타나며, 동시에 가격이 비싼 결점이 있다. 또한 혈전 이외의 신체부위를 분해하는 부작용도 있다. 본 기술은 발효된 멸치액젓으로부터 혈전용해능을 갖는 바실러스속 미생물을 분리하는 방법으로, 멸치액젓을 소금이 5%포함된 세균분리용 LB평판 배지에 도말하여 나타나는 전 미생물을 분리한다. 멸치액젓에서 얻은 미생물을 후술하는 피브린(fibrin)-함유 플레이트에 이식하여 배양한 후, 투명환을 생성하는 집락을 수집하므로써 혈전용해능을 갖는 미생물을 분리한다. 본 기술에 따른 미생물의 분리원으로 사용되는 멸치액젓은 통상의 방법으로 제조된 것을 사용할 수 있으며, 예를 들면 가정에서 제조하거나 또는 공장에서 대량 생산한 것을 사용할 수 있다. 그러나 생산공정 중에 장기 저장을 목적으로 하여 살균처리된 것은 사용할 수 없다.- 본 기술에 따른 효소가 종래의 여러 혈전용해효소와는 상이한 N-말단 아미노산 서열을 갖고 있음- 본 기술의 혈전용해활성을 갖는 미생물은 바실러스 속으로 밝혀졌으며 이 미생물은 피브린 용해활성이 우수하며 스킴밀크는 약간 분해하지만 제라틴, 혈액-아가(blood-agar) 플레이트에서는 젤라틴, 혈액을 분해하지 않는 혈전용해효소를 생산함- 미생물을 배양하여 혈전용해효소를 생산하는 것은 통상의 배양법에 의해 행할 수 있음- 미생물의 배양법 또는 효소의 분리 정제법에 특별한 제한은 없음
- 보유기관
- 대일기업평가원
- 등록일
- 2004-09-20
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일반기술
생명과학 > 기타 생명과학
중추피로 가설은 탈진 또는 최대 운동은 과도한 스트레스를 유발하여 뇌의 세로토닌 농도를 증가시키고 증가된 세로토닌은 중추신경계 기능을 저하시켜 피로를 유발하며 이러한 피로유발은 운동수행능력을 감소시킨다는 가설이다. 여러 연구들에서 운동이 뇌에서 세로토닌의 합성과 대사를 증가시키고 증가된 세로토닌 농도가 사람과 동물에서 모두 운동수행능력을 감소시킨다고 보고함으로써 이러한 중추피로 가설을 뒷받침해주고 있다. 중추피로 가설은 주로 세로토닌과 세로토닌의 전구물질인 TPH로 설명되고 있는데 그것은 세로토닌이 체온조절, 혈압, 내분비활동, 식욕, 성욕, 움직임, 그리고 통증 등 다양한 인체변화에 관여하고 있으며 이러한 세로토닌의 합성은 세로토닌 전구물질인 트립토판과 합성속도 조절 효소인 TPH에 크게 의존하기 때문이다.최근 중추피로 관련 연구에서 카페인 투여가 운동으로 증가된 TPH의 발현을 억제시킴으로서 운동 수행능력을 증가시켰다고 보고하였고 또한 백작약의 운동수행능력에 대한 연구에서도 백작약 투여 시 최대 지구성 운동시간이 증가하였는데, 이는 중뇌 dorsal raphae 부위에서 운동으로 증가된 5-HT와 TPH 발현이 백작약 투여로 인하여 감소되었다.현재 운동기능 촉진 음료는 전무하다. 이온음료나 아미노산 음료는 대부분 기능의 증진보다는 인체의 이온조절과 수분함량의 조절에 목표가 있다. 체력 소모 후 체내에서 느끼는 갈증을 해소하기 위해 스포츠 음료를 찾는 소비자들과 그들의 1차적 욕구만을 체우기 위한 제품이 주류를 이루는 시장이었다. 그러나 HV-E310은 국내 최초로 운동기능을 향상시켜주는 제품이라 할 수 있다. HV-E310의 운동기능 향상이란 뇌의 피로 누적물질인 serotonin의 과다분비를 억제하여 운동의 피로감을 감소시키는 것이다. 동일한 체격조건에서도 피로를 느끼는 정도는 사람마다 다르다. 문제는 왜 그러한 느낌을 가지고 있는가이다. 그것은 신경계와 연관이 있는 것으로 알려져 있으며, 아직은 이론에 불과하다. 그 중 하나가 Serotonin Centrul Futigue 이론이다. 이는 Serotonin계 신경이 기분, 수면, 식용, 체온조절, 통감, 혈압조절, 구토, 운동 등에 관여하며 만성피로에 간여하고 잇다는 이론가 연관되어 있다.결국 세로토닌을 조절함으로써 운동 시 피로감을 덜 느끼게 하고 최적의 운동을 위한 신체조건을 만들며, 따라서 운동량이 극히 적은 현대인들의 운동시간을 늘리고, 보다 가벼운 마음으로 운동을 할 수 있게 도와 줄 것이다. 기존의 스포츠음료가 갖는 이온 불균형 해소 및 젖산분비 억제 기능뿐 아니라 뇌의 피로 축적물질인 serotonin의 과다분비를 억제시켜 운동의 기능을 향상 시킬 뿐만 아니라 피로감을 최대한 억제시켜주는 효능이 있다.
- 보유기관
- 경희대학교
- 등록일
- 2004-03-26
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일반기술
생명과학 > 발효공학 (H71)
제지 슬러지와 베타-글루코시다제, 셀룰라제를 포함하는 배양배지에서 락토바실러스 파라카제이 KLB58 균주를 배양함으로써 이 균주와 젖산을 동시에 대량으로 생산하는 방법으로서 저가의 제지 슬러지를 이용하여 생산비용이 절감되므로 사료용 생균제를 생산하는데 유용하게 사용되는 기술이다. 락토바실러스 속 균주는 병원균의 성장을 억제하며 장내에 병원균의 부착 등을 방해하여 안정과 균형을 유지하며 정장효과를 가져 동물용 생균제로서 발효식품과 축산업에 널리 사용되고 있다. 특히 축산업에서 항생제 남용으로 장내 세균의 불균형과 내성균의 출현으로 금지되고 있는 가운데, 양계산업에서 항균력을 보유한 정장제의 사용이 권장되고 있다. 본 락토바실러스 파라카제이 KLB58 균주는 가금류의 폐혈증을 유발하는 살모넬라 갈리나룸에 대해 항균활성을 나타내며 프로바이오틱 효과가 확인되었다. 이에 정장효과가 우수한 균주를 생균 제제화하여 산업적으로 응용하기 위해 배지 선정 등의 경제적 생산공정이 필수적이다. 배양방법으로는 제지 슬러지와 베타-글루코시다제를 배양 중간에 추가로 첨가하는 유가식(fed-batch) 배양이 효과적인 방법으로서 발효 중간에 제지 슬러지와 효소를 추가로 넣어 젖산을 생산할 수 있는 기질이 고갈되지 않고 미생물 성장속도에 맞게 효소를 참가해주기 때문에 최적의 균주 생장 및 젖산 생산을 할 수 있게 한다. 배양 초기에 제지 슬러지와 셀룰라제 및 베타-글루코시다제를 첨가하여 37℃에서 KLB58 균주를 배양한 뒤 발효 중간에 매 즉 8시간마다 제지 슬러지를 첨가하고 매24시간마다 효소를 추가로 넣어 주는 유가식 배양방법으로 배양한 결과 젖산 생산량과 생균수도 꾸준히 증가됨을 확인함으로써 대량으로 동시에 생산하는 배양 조건을 확보하였다. 이에 경제적인 생산공정을 통해 락토바실러스 파라카제이 균주를 대량생산하기 위해 제지 슬러지를 활용하고 이에 대한 셀룰라제와 베타-글루코시다제를 포함하는 배지의 유가식 배양조건을 확립하여 본 균주와 젖산을 동시에 생산하는 결과를 확인하고, 경제성 있는 사료용 생균제를 제조한다.폐기 처리하는 제지 슬러지를 이용하여 이에 셀룰라제와 베타-글루코시다제를 포함하는 배지에서 유산균인 락토바실러스 파라카제이 KLB58 균주와 젖산을 동시에 유가식 배양 방식으로 대량생산하는 적당한 배양조건을 확보한 것이다. 동물용 생균제로서 우수한 정장효과와 항균활성을 통해 가금류 등에 프로바이오틱 효과를 가지는 유산균을 최적으로 성장시켜 균체를 대량으로 생산하고 이로부터 젖산을 대량으로 생산할 수 있어 생균제제의 제조에 유용하게 사용될 수 있고, 기질인 글루코스를 대량 생산하기 위해 저렴하게 대량 획득할 수 있는 제지 슬러지를 재활용하여 사용함으로써 본 유산균 제제는 젖산 생산의 비용을 줄여 사료용 생균제로서 응용할 수 있다.본 유산균 제제는 정장효과와 항균활성을 가지며 저렴하게 대량 생산할 수 있는 방법을 확보함으로써 가금류 등의 축산용 사료 첨가제로 응용할 수 있고, 오용․남용되어 사용되는 항생제의 문제를 해결할 수 있다.국내 사료 시장의 규모는 한국사료협회에 의하면 약4조3천억원으로 추정되며 최근 4년간 사료 생산량은 계속 증가하여 15,000천톤 이상을 생산하고, 특히 99년 배합사료 생산의 26.3%를 점유하는 양계용 사료는 4천톤을 생산하였다. 사료용 생균제를 포함한 여러 제품들이 300여개의 업계에서 생산되고, 연간 16억원 이상이 소비되며, 항생제를 대체할 항균제로서 시장규모를 크게 확대시킬 것으로 예상된다.
- 보유기관
- 인하대학교
- 등록일
- 2004-04-10
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일반기술
생명과학 > 기타 유전자 공학
◎ 유전자 증폭반응(PCR)은 생명과학 및 의학 연구에 필수적이다◎ 생명 과학 분야에 사용되고 있는 대부분의 효소 (접합 효소, 증폭 효소, 유전자 서열 분석 효소 등) 들은 최적의 조건으로 간편하게 사용할 수 있는 키트로 제작되고 이들의 사용이 점점 늘어가고 있는 추세이다◎ DNA polymerase가 최대의 활성을 나타낼 수 있는 조건을 찾아 이들을 미리 반응용기에 혼합해 사용함으로써 간편하고 효과적인 PCR 반응을 수행할 수 있다◎ Test of the Pre-Mix Kit - Sensitivity test (30pg) - Processivity test (10 Kb) - Heat stability test (100 dummy cycles)◎ 핵심기술 - 재조합 유전자 기술 - 단백질 생산 미생물 개발 - 단백질 분리/정제 기술◎ 보유기술 - 3차원 구조 해석 - 변이효소 개발 기술 - 효소의 대량정제 기술 - 효소활성 측정기술◎ 적용범위 - DNA 중합효소 제조 (내열성 정확도 및 연속성이 향상) - 중합효소의 대량 생산기술 구축 - 효소의 내열성 및 정확성을 최적화시키는 방법 개발◎ 파급 효과 - 생명 과학의 전반적인 연구 분야 - 의학, 법의학◎ 고부가가치 제품 개발 - 고기능 DNA 중합효소의 개발 - 새로운 대량 합성법 개발 - 유전자 증폭반응을 이용한 질병 진단 키트의 개발
- 보유기관
- (재)광주테크노파크
- 등록일
- 2004-04-28
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일반기술
생명과학 > 효소공학 (H73)
제지 슬러지에 셀룰로스를 가수분해하는 효소인 엔도-베타-1,4-글루카나제 및 베타-글루코시다제를 10:1 내지 3:1의 활성비로 첨가하여 당화시키는 공정을 통해 제지공정에서 발생되는 제지 슬러지를 당화시키는 방법이다. 종이는 주로 나무에서 얻어지는 펄프를 주원료로 하고 각종 화학약품을 처리한 다음 초지, 가공 등의 공정을 통해 생산된다. 종이 생산에 사용되는 제조방법은 상대적으로 화학 오염물질이 적게 발생하고 제조과정에서 발생되는 부산물 역시 낮은 오염도를 가지고 있어 이를 재활용하려는 시도가 많이 이루어지고 있다. 동일한 나무를 가공하는 제지산업의 경우 목재 가공시 발생되는 목재 부산물을 재활용하여 각종 산업자재 등으로 사용되고 있는 실정이다. 종이 생산과정에서 발생되는 부산물은 수분함량이 높고 목재성분의 함량이 낮아 종래에 사용되던 목재 부산물의 재활용방법에 적용할 수 없기 때문에 이를 재활용할 수 있는 새로운 방법이 개발되고 있다. 일반적으로 제지 슬러지란 종이 생산과정에서 발생되는 주성분이 셀룰로스인 각종 부산물로서 순수한 다당류인 셀룰로스는 화학적 방법에 의해 여러 가지 단당류, 이당류 등의 유용한 당으로 분해될 수 있지만 화학적인 셀룰로스의 분해과정은 비용이 많이 소요되고 오염물질이 다량으로 배출되기 때문에 아직까지 제지 슬러지를 재활용하는 기술이 개발되지 않고 있다. 셀룰로스는 화학적 및 효소적 방법에 의해 가수분해되어 포도당으로 전환될 수 있고 효고적 방법은 오염물질이 거의 발생하지 않아 환경친화적인 방법으로 알려져 있으나 수율이 낮고 시간이 많이 소요되어 화학적 방법을 대치하지 못한다. 이에 종래 효소적 방법을 개량하기 위해 엔도-베타-1,4-글루카나제 및 베타-글루코시다제의 조성비를 달리 하여 당화수율을 측정한 결과 엔도-베타-1,4-글루카나제 및 베타-글루코시다제의 활성도를 나타내는 비율로 혼합하여 처리할 경우 두 효소간의 상승효과를 얻었고 5:1의 비율로 혼합하여 처리할 경우 최대 당화수율을 얻을 수 있어 수율을 향상시키고 처리시간을 단축할 수 있게 되었다.제지 슬러지에 엔도-베타-1,4-글루카나제 및 베타-글루코시다제를 10:! 내지 3:1의 활성비로 첨가하여 당화시키는 공정이다. 화학적 방법에 비해 효소를 이용하는 친환경적 방법으로서 종래의 효소적 방법이 가지는 낮은 수율과 많은 시간이 소요되는 부분을 개선한 방법이다. 엔도-베타-1,4-글루카나제 및 베타-글루코시다제를 동시에 사용함으로써 이들의 상승효과에 의해 제지 슬러지의 당화 수율을 획기적으로 증진시킬 수 있다.폐기물인 제지 슬러지를 이용하여 포도당을 생산함으로써 폐기물 처리비용을 절감할 수 있고, 저렴한 가격으로 생산된 포도당을 각종 산업에 활용할 수 있으므로, 목재성 폐기물의 재활용에 널리 이용될 수 있다. 폐기물을 이용함으로써 저렴한 방법에 의해 포도당을 생산하기 위한 효소적 방법으로서 화학적 방법을 대체하고 있다. 기존 화학합성 기술에 비해 환경오염을 유발하지 않는 생산기술로서 생명공학산업의 급속한 발전과 더불어 그 수요가 점차 늘고 있다.
- 보유기관
- 인하대학교
- 등록일
- 2004-04-10
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일반기술
생명과학 > 기능성 생체재료개발 기술
오미자 추출물을 유효성분으로 함유하는 관절염 예방 및 치료용 조성물이다. 관절염은 연골 관련 질환의 대표적인 질환으로 퇴행성관절염과 류마티스성 관절염으로 나뉘는데, 현재 국내 200 만명의 관절염 환자가 있으며 여성이 남성에 비해 2배 이상 많고 특히 갱년기 여성에게 빈발하는 질환이다. 퇴행성관절염은 관절 연골이 닳아 없어져 국소적인 퇴행성 변화가 나타나며 골관절증이라고 하는데 노령화와 밀접한 연관을 갖는 질환으로 65세 이상의 고령인구 중 60-80%기 앓고 있다. 연골세포의 절대적 감소와 연골세포에서 일어나는 연골기질 합성과 분해의 불균형이 하나의 원인으로 알려져 있고, 연골기질의 분해로 인해 연골 강도와 쿠션으로서의 능력이 감소된다. 현재 임상에 사용되는 치료제로는 약물치료제(스테로이드제, 비스테로이드계 항염증제)와 연골보호제(히알우론산, 글루코사민, 콘드로이친)를 이용하거나 수술에 의한다. 약물치료제는 통증이나 염증반응 자체를 비특이적으로 완화시키나 부작용과 약물내성이 심각하며 연골보호제는 단지 연골세포에 영양을 공급하거나 충격을 완화시켜 관절을 보호할 뿐이다. 퇴행성관절염의 치료를 위한 많은 연구에도 불구하고 아직 그 병리적 원인이나 근본적 치료방법은 개발되지 않고 있다. 또한 한방 치료제 및 영양보조제를 통한 관절염치료제가 개발되고 있으나 그 작용기전이 밝혀지지 않았고, 약물의 장기간 복용에 따른 부작용으로 인해 환자의 대부분인 노년층의 치료에 많은 어려움이 있다. 한편 오미자는 수렴, 자양, 강장, 진해 등의 생약원료로 한방에서 사용되어 왔고 당질대사, 피로회복 촉진, 혈압조절, 위액분비조절, 항산화효과, 피부염증과 피부노화 억제, 항균, 미백효과가 있음이 밝혀졌다. 이에 관절염 치료를 위해 약제를 장기간 복용할 필요가 있어 부작용이 적은 약제의 개발이 요구되고 있다. 본 발명은 생약 추출물 가운데 오미자 추출물에 히알루로니데이즈를 억제하는 물질이 있음을 발견하고, 이를 관절염 예방 및 치료용 의약 또는 식품에 사용하고자 한다.오미자 추출물을 유효성분으로 함유하는 관절염 예방 및 치료용 조성물로서 오미자를 물이나 알코올, 클로로포름, 헥산, 에틸아세테이트 등의 유기용매로 추출한 추출물의 약효성분에 의해 관절염을 개선시킨다. 본 조성물은 히알루로니데이즈의 활성을 억제하는 효과를 나타낸다. 특히 메탄올과 에틸아세테이트 추출물이 억제효과가 우수하였고, 연골세포에 히알루로니데이즈 및 오미자추출물을 함께 처리한 것을 배양한 후 연골세포의 특이적인 세포외기질인 어그리칸과 콜라겐 타입II의 발현량을 측정하여 오미자 추출물이 히알루로니데이즈의 활성을 억제함으로써 연골세포의 세포외기질의 합성이 촉진됨을 확인하였다.오미자 추출물을 유효성분으로 함유하는 조성물은 일반적으로 염증을 유발시키는 히아루로니데이즈에 의한 히아루론산 분해를 억제하고 관절세포에서 합성되는 세포기질의 분해를 억제하며 연골세포의 세포외기질 합성을 촉진함으로써 관절염의 예방 및 치료를 위한 의약품 및 건강식품에 유용하다.관절염 관련 질환은 전 세계 인구의 약 12%가 겪고 있는 퇴행성, 난치성 질환으로 국내에서만 약 200 만명의 환자가 있으며 치료제 시장은‘02년 기준으로 약 3,000억원 규모일 것으로 추정된다. 천연물 신약은 경험적으로 사용했던 생약으로부터 추출·분리하여 개발하므로 화학합성 신약에 비해 상대적으로 독성이 적다. 신약개발의 실패요인 중 13~25%가 안전성 문제이므로 천연물신약 개발은 상대적으로 개발 성공률이 높고 그에 따라 개발비용이 적게 소요될 것으로 예상된다. 바이오 벤처업계에서는 천연물 신약 개발기술을 바탕으로 제약업계와 제휴하여 임상 및 제품 개발을 추진하고 있다.
- 보유기관
- 인하대학교
- 등록일
- 2004-04-10
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생명과학 > 발효공학 (H71)
유산균을 이용한 발효유에 더덕과 칼슘 보충 및 노인에게 부족하기 쉬운 영양소를 유효성분으로 함유하는 발효유 조성물을 골다공증 예방제, 고지혈증 개선제 및 노인용 복합영양보충제로 이용하는 방법이다. 의학의 발달에 의해 인구의 평균수명이 늘고 있는 가운데 특히 폐경기 이후에 해면골의 감소로 인한 병적 골절을 유발하는 골다공증은 심각한 질환이 되고 있다. 치료제로서 획기적인 의약품은 아직 없으며, 골다공증을 효과적으로 예방하기 위해 혈액과 뼈의 칼슘농도 증가, 골량 및 골밀도 증가 등이 요구된다. 그러나 식생활에서 칼슘 섭취 상태가 양호하지 못하며 특히 노인의 경우 식욕감퇴, 소화장애, 질병 등의 노쇠현상과 함께 식품 섭취량 및 영양소 흡수율이 저하되므로 영양제의 섭취가 요구되고 있고, 폐경후 여성에게는 1일 1500mg의 칼슘 섭취가 권장되고 있다. 한편 더덕은 오삼(인삼, 현삼, 단삼, 고삼, 사삼)의 하나로 불리웠고, 사포닌, 이눌린, 피토리딘, 레오이친, 펜토산 등의 약효성분과 비타민, 단백질, 당류 등의 성분을 함유하고 있다. 이에 골 건강 개선을 위한 기능성 발효유 조성물을 제공하기 위한 것으로서 기호도가 좋고 골 건강개선에 효과적이며 고지혈증에 개선효과를 나타내는 발효유 조성물은 유산균을 이용한 발효유에 더덕과 영양소를 함유한 것이다. 이 발효유는 노약자의 수용도와 안전성을 고려하여 간편하게 섭취횟수를 줄이면서 노인의 식욕증진과 칼슘섭취 부족을 개선할 수 있다.기능성 발효유 조성물로서 더덕과 칼슘, 노인에게 부족한 영양소를 함유하는 발효유 조성물 및 그 용도를 골다공증 예방, 고지혈증 개선 및 노인용 영양보충제로 사용하는 것이다. 발효유는 통상적인 유산균을 이용하여 제조된 것으로 액상, 농후 냉동 및 분말 형태 중 어느 하나의 형태이며, 더덕은 발효유 조성물의 관능적 특성을 향상시키고 더덕의 약효성분에 의해 골밀도 및 폐경 후 고지혈증을 개선시킨다. 본 발효유 조성물은 노약자의 수용도와 안전성을 고려하고 간편하게 섭취횟수를 줄이면서 노인의 식욕증진과 칼슘섭취 부족을 개선할 수 있어 노인용 복합영양 보충제로 사용할 수 있다.더덕을 함유함으로써 기존 발효유에 비해 맛, 향, 질감 및 전반적인 기호도가 우수하고 더덕과 칼슘, 노인에게 부족한 영양소를 함유시켜 뼈의 칼슘함량 및 골밀도를 증가시켜 골 건강개선에 효과가 있으며 고지혈증 개선효과가 있어 골다공증 예방제 및 고지혈증 개선제로 유용하다.인구의 평균수명이 점차 늘고 특히 여성들의 노령화 추세에 따른 뼈질환이 확대되면서 건강에 대한 인식 제고에 힘입은 의약품의 수요 증가로 여성 처방의약품이 2007년이 되면 2003년의 2배가 될 것으로 미국 Kalorama Information사가 ‘세계처방약시장’ 보고서에서 제시하였다. 국내의 골다공증 치료제는 500억원 규모로서 가속화되는 고령화와 건강의 중요성에 대한 인식이 높아지면서 계속 성장할 것으로 예측되고 있다.
- 보유기관
- 인하대학교
- 등록일
- 2004-04-10
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일반기술
생명과학 > 발효공학 (H71)
PCB 분해 활성을 갖는 슈도모나스 슈도알칼리젠(Pseudomonas pseudoalcaligens) KF707 균주에 형광 마커 유전자 gfp를 형질도입시켜 제조한 형질전환 균주 및 이 균주를 이용하여 토양의 PCB 오염 여부를 분석하는 방법이다. 1930년 대 이래 유전체(dielectric), 열교환용액 등 여러 산업 용도로 사용되고 있는 폴리클로리네이트 비페닐(PCB)이 토양오염, 독성, 생체내 축적 및 지속성(persistence) 등으로 심각한 문제를 야기하고 있다. 이에 Bioremediation으로 PCB를 분해하는 슈도모나스 슈도알칼리젠 KF707 등의 미생물이 사용된다. 또 비페닐 축적 미생물이 PCB 성분을 동시에 분해할 수 있다. 따라서 미생물이 분비하는 물질들은 독성물질의 bioremediation 및 생물학적 조절을 증가시키는 이점이 있다. 한편 재조합 DNA 기술에 의해 다양한 미생물에 의해 자연계로 배출되는 물질에 대한 연구가 광범위하게 진행되고 있으나 유전공학적으로 변형된 미생물에서의 재조합 유전자의 발현과 생물의 생존에 대한 정보는 극히 제한되어 있다. 따라서 간단하면서 신뢰성이 있는 리포터 유전자 시스템을 개발하는 것이 미생물의 생존 및 이의 유전자 발현을 모니터링하는 데 매우 유용하다. 이에 gfp와 gus를 리포터 유전자로 이용하는 실험실 조건이 확립되었고 이를 이용하여 자연계에서 박테리아의 생존과 유전자 발현을 모니터링하는 방법이 개발되었다. 해파리의 gfp 단백질을 이용하면 외래물질을 추가하지 않아도 되며 세포를 파괴하지 않아도 연구가 가능하여 다양한 생물학적 현상을 연구하는 데 매우 유용하며, gfp로 표지된 세포는 형광필터가 내장된 표준 현미경으로 손쉽게 관찰할 수 있는 이점이 있다. 이에 리포터 유전자로 gfp를 포함하며 PCB 분해활성이 있는 형질전환 균주 슈도모나스 슈도알칼리젠 KF707를 제조하고, 이 균주가 세포성장 및 PCB 분해정도가 그대로 유지되면서 토양의 PCB 오염 여부를 손쉽게 측정할 수 있는 균주임을 확인하였다.토양의 PCB 오염 여부를 분석할 수 있는 형질전환 균주로서 마커 유전자로 gfp 유전자를 포함하며 PCB 분해활성이 있는 형질전환 균주이다. 형질전환 균주를 이용하여 토양의 PCB 오염 여부를 분석하는 방법이다. 본 균주는 식물 테르펜과 함께 배양하면 균주의 생존력을 10-100배 증가하며, 최적 배양조건에서의 균주 생존력과 저온에서의 생존력이 거의 같았으므로 본 균주는 온도의 영향을 받지 않기 때문에 어떤 조건에서도 PCB분해여부를 판단하기에 용이한 균주이다. 배양한 토양 시료를 직접 사용하여 형광현미경으로 관찰할 수도 있고, 토양 시료로부터 균주를 수득하여 이를 형광현미경을 관찰하는 것이 더욱 바람직하다.슈도모나스 슈도알칼리젠 균주는 PCB 분해 활성을 가질 뿐만 아니라 gfp로 표지되어 있어 토양의 PCB 오염 여부를 간단하게 관찰할 수 있어 토질개선, 환경오염 방지 등에 유용하게 사용할 수 있다.
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- 인하대학교
- 등록일
- 2004-04-10
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일반기술
생명과학 > 줄기세포 분화 기술
중간엽 줄기세포로부터 연골화분화를 유도하기 위한 방법으로서 초음파를 파장범위 10㎑-100㎒, 출력강도 10-5000mW/㎠ 범위로 중간엽 줄기세포에 처치하여 중간엽 줄기세포가 초음파의 자극에 의해 연골화 분화유도가 증가될 뿐만 아니라 연골화 분화 유도물질로 잘 알려진 성장인자인 TGF-β3의 흡수를 증가시켜 연골화 분화에 특이적 기질의 발현이 증가하는 효과가 있다. 연골세포의 경우 물리적 기계적 자극들 중에서 특히 초음파는 조직내의 세포를 기계적으로 자극시킬 수 있는 수단으로 뼈의 성장, 골절, 근육조직의 치유 등 손상된 조직의 수복에 효과적이며, 골절 수복에 있어 초음파는 연골세포의 증식을 촉진하여 골 유합을 촉진시킨다. 또 type II collagen은 연골조직에 유일하게 존재하며 연골세포의 특정한 마커로 사용되는 데, 사람의 연골세포를 단층 배양시 저주파 초음파 처리하면 세포증식, 연골세포의 특징적인 type II collagem과 세포외기질 분비를 증가시키고, 초음파에 의해 활성화된 연골세포에서 골형성 관련 유전자인 TGF-β, 오스테오칼신, alkaline phosphatase, α(I)-procollagen gene의 발현보다 단백당(proteoglycan)이나 제2교원질 등 연골 형성 유전자의 발현을 상승시켜 연골구조를 유지하고 있는 교원질 망을 보호함으로써 연골 파괴나 분해를 방지하는 데 효과가 있다. 이에 초음파의 연골조직 생성효과가 연골세포의 직접적인 자극효과 외에 중간엽 줄기세포로부터 연골세포로의 분화를 촉진할 가능성을 제시한 방법이다. 분화유도에 성장인자인 TGF-β를 처리하여 연골화 분화에 특이적 기질인 제2교원질(연골세포의 특정한 마커로 사용됨)이 발현되고, 초음파 치료기로부터 발생되는 저강도 초음파로 물리적 자극을 주면 연골세포로의 분화를 유도하는 배양환경을 제공하여 연골세포에 특이적인 제2교원질과 세포외 기질인 당단백의 합성을 증가시킴으로써 연골화 분화유도가 촉진된다. 즉 종래 고전적 방법 외에 기계적 자극에 의해 연골조직과 비슷한 물리적․기계적 물성을 개선시킴으로써 연골세포로 분화가 촉진된다.초음파 치료기를 이용하여 초음파를 중간엽 줄기세포에 처치하여 연골화 분화에 유리한 삼차원 배양 환경에서 다양한 조직으로 분화할 수 있는 잠재력을 가진 중간엽 줄기세포를 연골세포로 분화되도록 유도하는 방법이다. 연골조직의 재생 시 건강한 연골조직을 재생하기 위해 중간엽 줄기세포로부터 연골세포로 분화시키는 간단하면서도 비용이 저렴한 유도 방법이다. 연골화 분화 유도물질로 잘 알려진 성장인자인 TGF-β3의 흡수를 증가시킬 수 있는 분화 유도방법이다.초음파 처리에 의해 중간엽 줄기세포로부터 연골세포로 분화시키는 간단하면서도 저렴한 비용으로 연골세포를 분화시킬 수 있다. 본 방법에 의해 연골화 분화 유도물질로 잘 알려진 성장인자인 TGF-β3의 흡수를 증가시킬 수 있어 연골세포의 분화를 더욱 촉진하는 우수한 효과가 있다. 또 중간엽 줄기세포로부터 연골세포를 용이하게 분화 유도할 수 있으므로 연골재생효과를 더욱 상승시킬 수 있다.
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- 인하대학교
- 등록일
- 2004-04-10
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생명과학 > 생물 분리정제 (H74)
전자전달체와 멜라닌 색소를 탈색시키는 효소를 유효성분으로 포함하는 멜라닌 탈색용 조성물 및 이를 유효성분으로 포함하는 피부 미백제로서 기능성 화장품의 미백 원료로 사용되며 인체에 있어서 멜라닌 색소의 과다로 인한 기미, 주근깨 등의 병변을 개선하는 데 효과가 있다. 생활수준의 향상으로 미백에 대한 관심이 고조되고 있다. 기능성화장품으로 주름개선제, 자외선 차단제와 함께 중요한 미백제는 피부에서의 색소침착 방지 차원에서 멜라닌합성효소인 티로시나제 합성 저해, 멜라닌 생합성 장소인 색소형성세포의 기능을 저하시키는 독성물질을 투여, 도파의 산화방지를 위해 도파 환원물질의 개발과 같이 연구되고 있다. 피부의 멜라닌을 탈색시키는 방법으로 멜라닌 생성에 관여하는 티로시나제 효소의 작용을 억제하는 방법으로 포화 알킬이소시아나이드 유도체, 트리코데르마 종 MR-304 균주의 배양에 의한 MR-304-1 화합물 등이 공지되었다. 티로시나제 저해제는 티로시나제의 활성부위에 포함된 구리이온을 킬레이트시키는 코직산(kojic acid)와 티로시나제의 활성을 저해하는 알부틴(drbutin)이 있다. 그러나 이미 생성된 멜라닌에 의한 흑화는 치유하기 어렵고, 멜라닌이 생성되는 색소형성세포까지 침투시 장시간이 소요되고 그 기전이 불분명하여 더 연구를 진전할 수 없다. 이에 현재 개발 중인 멜라닌을 산화시켜 멜라닌을 탈색시키는 효소인 락케이즈(laccase)를 이용한 미백은 피부에 직접 표출된 즉 각질층에 있는 멜라닌을 탈색하므로 단시간에 효과를 얻을 수 있고 안정하므로 락케이즈를 이용하기 위한 방법으로서 산화제 매개체로 TBHQ(tert-bytylhydroquinone)를 사용하는 경우 락케이즈의 활성 증진에 의해 멜라닌의 탈색효과가 크게 증대됨을 확인하였다. TBHQ, 비타민C, 소듐 아스코빌포스페이트, 마그네슘 아스코빌포스페이트, 코직산, 감초추출물 및 알부틴으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 전자전달체와, 락케이즈, 리그닌 퍼옥시다제, 망간 퍼옥시다제 등으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 멜라닌 탈색효소를 유효성분으로 포함하는 멜라닌 탈색용 조성물이다.락케이즈 및 전자전달체를 함께 사용한 조성물은 멜라닌의 탈색 및 분해를 일으켜서 피부 미백효과를 증진시킨다. 본 조성물은 전자방출이 용이하고 반응성이 큰 산화제를 전자전달체로 사용하여 멜라닌 제거뿐만 아니라 노화방지 효과도 기대할 수 있다. 또 피부에서 과잉의 활성산소종 생성을 억제하고 생성된 활성산소를 효율적으로 제거할 수 있는 항산화방어 시스템으로 작용한다. 전달체는 TBHQ, 탈색효소는 아스퍼질러스(Aspergillus) 속에서 추출된 락케이즈가 바람직하다.멜라닌을 탈색시키는 효소 및 전자전달체를 유효성분으로 하는 멜라닌 탈색용 조성물은 피부 색소의 주요물질인 멜라닌을 효과적으로 탈색 및 분해시킬 수 있어 기능성 화장품인 미백제의 원료로 사용될 수 있고, 멜라닌 색소의 과다에 의한 기미, 주근깨 등의 병변을 개선하는 원료로 기대된다.대한화장품공업협회에 의하면 2001년 515억원으로 전체 화장품시장의 1.51%, 2002년에는 792억원으로 2.11%로서 53.7% 성장하였다. 기능성 화장품이 15.4%의 성장률을 보인데 비해 높은 수준이다. 2003년 화장품 전체시장은 4조1천억원, 화장품 원료시장은 3천3백억원으로 추정된다.
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- 2004-04-10
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생명과학 > 기타 생명과학
미세 조류 유래의 고부가가치 물질을 대형 연못과 같은 실외형 배양시설에서 생산한 공정은 높은 오염의 가능성과 낮은 세포의 농도 등의 심각한 문제가 있어 이를 해결할 수 있는 실내형 배양시설이 필요하다. 실내형 배양시설로서 실험실 규모에서 고농도의 배양과 대량배양이 성공하였다고 해도 상업적인 생산을 시도할 경우 생산규모의 확대가 필요하다. 따라서 빛의 효율적인 전달 뿐 아니라 규모의 증대 및 축소 시 별도의 장치 및 투자가 필요하지 않은 단위 장치형 광생물 반응기이다. 전 세계적으로 미세 조류로부터 유래된 다양한 고부가가치의 유용 물질이 발견되고 있으며 이런 물질들의 대량 생산에는 반드시 고농도 배양이 필요한데, 현재 생산되고 있는 배양시스템은 주로 대형 연못과 같은 실외형 배양시설을 이용한 대량배양으로서 오염, 분리․정제를 어렵게 하는 낮은 세포농도, 불규칙한 광도 및 기후조건, 넓은 배양면적의 필요, 인건비, 많은 기질량(질소원), 높은 수질 및 수량의 요구 등 여러 가지 문제점이 있다. 특히 오염에 있어 다양한 종류의 원생동물에 의한 포식, 다른 광합성 미생물 혹은 기타 미생물에 의한 기질의 고갈 등은 매우 심각하여 생산된 제품을 농축시키는 별도의 고가장치가 필요하다. 따라서 주로 실내형 고농도 배양 광생물 반응기로서 작은 크기의 반응기를 통해 고농도 배양을 함으로써 대형 연못에서의 생산량과 같거나 또는 더 많은 양을 생산하고 유용물질의 농도 또한 더 높은 고품질의 제품을 생산하는 공정들이 연구되고 있다. 그러나 고농도 배양에서는 항상 빛의 투과도에 의한 문제가 있어 일반적인 미생물 배양장치의 3차원적 규모 확대와 달리 광생물 반응기들은 빛이 투과하는 축은 늘릴 수 없어 2차원적 규모 확대가 이루어져야 한다. 이에 빛의 투과도를 높이기 위해 상대적으로 한 축이 짧은 판형 광생물 반응기의 병렬 연결로 구성하였다. 즉 배양하고자 하는 미세조류를 수용하고 있으며 2개의 반응실로 구획되어 있고, 그들의 하부가 서로 연통되어 있는 제1반응실과 제2반응실, 배지 주입구, 기체 주입구, 기체 배출구 및 제1반응실과 제2반응실의 사이에 있는 공간에 설치되는 탈부착이 용이한 다수의 광원이 이루어진 단위장치를 여러 개 밀착되게 병렬연결이 가능하도록 구성하였다.미세조류의 대량배양을 위한 단위 장치형 광생물 반응기이다. 반응기를 각각의 단위장치로 나누어 필요에 따라 탈부착함으로써 쉽게 대형화 등의 규모를 조정할 수 있도록 설계된 미세조류의 대량배양을 위한 본 반응기는 빛의 효율적인 전달 뿐 아니라 규모의 확대 및 축소 시 별도의 장치나 투자가 필요하지 않다. 기존의 광생물 반응기들 중 가장 광 효율이 좋다고 하는 판형 반응기를 기본으로 하여 연결 가능한 각 단위장치를 제작하고 이를 하나의 반응기로 연결시킴으로써 광생물 반응기의 규모 확대의 어려움을 극복할 수 있다.실내형 배양시설은 기존의 실외형 배양시설에 비해 투자비 및 운영비가 높지만, 고부가가치 물질의 생산에 높은 경제성 및 상업성을 부여하는 장치가 될 수 있다. 높은 혼합도로 세포의 부착 및 침전문제를 쉽게 해결할 수 있다.
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- 인하대학교
- 등록일
- 2004-04-10
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