In a previous study, we fractionated crude polysaccharide (AME-CP) with macrophage-stimulating activity from a hot-water extract (AME) of Astragalus membranaceus. AME-CP contained glucose (Glc) as a main component sugar, suggesting that it might be rich in starch-like compounds (SLC). To enhance the immunostimulating activity of AME-CP by pruning SLC rarely known to contribute to activity, hydrolysate (AME-SH) was prepared by digesting with starch-related enzymes, including α-amylase and amyloglucosidase. AME-SH was found to contain substances with molecular weights ranging from 3.9 to 84.4 kDa. These substances were primarily composed of galactose, galacturonic acid, Glc, arabinose, rhamnose, and mannose. AME-SH significantly enhanced the production of macrophage-stimulating factors, including nitric oxide (NO), interleukin (IL)-6, and IL-12, in RAW 264.7 cells compared to AME-CP. Treatment of splenocytes isolated from C3H/HeN mice with AME-SH not only promoted IL-6 secretion, but also induced mitogenic activity. In addition, AME-SH promoted the secretion of hematopoietic growth factors including IL-6 and granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) in Peyer's patch (PP) cells and stimulated bone marrow cell proliferation through these PP cells. In conclusion, hydrolysate (AME-SH) digested from AME-CP with starch-related enzymes could be used as a potential immunostimulant.

Ethanol production from various agricultural and forest residues has been widely researched, but there is limited information available on the use of mixed hardwood for ethanol production. The main objective of this study is to assess the impact of time on the steam explosion pretreatment of waste wood (mixed hardwood) and to determine the convenience of a delignification step with respect to the susceptibility to enzymatic hydrolysis of the cellulose residue and the recoveries of both cellulose and hemicellulosic sugars. Delignification did enhance enzymatic hydrolysis yields of steam exploded waste wood. For steam explosion pretreatment times of 3 and 5 min, the recovery yield of hemicellulosic-derived sugars decreased. The effective hemicellulose solubilization does not always result in high recoveries of hemicellulose-derived sugars in the liquid fractions due to sugar degradation. In the steam explosion pretreatment times of 3 and 5 min, where hemicellulose solubilization exceeded 95%, but sugar recoveries in the liquid fraction remained below 30%. Cellulose to glucose yield losses were less significant than hemicellulosic-sugar losses, with a maximum loss of 24% at 5 min. Up to 80% of the lignin in the original wood was solubilized, leaving a cellulose-rich residue that led to a concentrated cellulose to glucose yield solution (about 50 g/L after 72 h enzymatic hydrolysis in the best case). The maximum overall process yield, taking into account both sugars present in the liquid from steam explosion pretreatment and cellulose to glucose yield from the steam exploded, delignified and hydrolyzed solid was obtained at the lowest steam explosion pretreatment time assayed.

Marine macroalgae are important in coastal ecosystems and interact with marine microorganisms. In this study, we isolated fungi from seven types of marine macroalgae including Cladophora sp., Gloiopeltis furcate, Gracilariopsis chorda, Hydroclathrus clathratus, Prionitis crispata, Sargassum micracanthum, and Ulva lactuca collected in Korea. Morphological and phylogenetic analyses identified the isolates as four Aspergillus spp. (A. fumigatus, A. sydowii, A. tamarii, and A. terreus), three Penicillium spp. (P. crustosum, P. jejuense, and P. rubens), and Cladosporium tenuissimum. Among them, A. fumigatus TOPU2, A. tamarii SH-Sw5, and A. terreus GJ-Gf2 strains showed the activities of all enzymes examined (amylase, chitinase, lipase, and protease). Based on the enzymatic index (EI) values in solid media, A. terreus GJ-Gf2 and C. tenuissimum UL-Pr1 exhibited the highest amylase and lipase activities, respectively. Chitinolytic activity was only observed in A. terreus GJ-Gf2, A. tamarii SH-Sw5, and A. fumigatus TOP-U2. Penicillium crustosum ULCl2 and C. tenuissimum UL-Pr1 showed the highest protease activities. To the best of our knowledge, this is the first report of lipolytic and proteolytic activities in a marine-derived C. tenuissimum strain. Overall, the fungal strains isolated from the marine macroalgae in this study actively produced industrially important enzymes.

본 연구에서는 백삼 및 홍삼 추출물과 그 효소 가수 분해물을 제조하고 이를 첨가하여 제조된 양갱의 항산화 활성 및 품질 특성을 조사하였다. 백삼과 홍삼 추출물의 효소 가수분해를 위해서는 Rapidase C80 max, Pyr-flo, Ultimase MFC를 선정하였다. Rapidase C80 max, Pyr-flo, Ultimase MFC로 가수분해 한 백삼과 홍삼에서는 효소반응 전에는 검출되지 않았던 ginsenoside F2와 Compound K (CK)가 검출되었으며 특히 홍삼의 2차 효소 반응군에서 CK의 함량이 가장 높았다. 효소 가수분해 전 또는 후의 백삼 및 홍삼을 함유한 양갱을 제조한 후 폴리페놀 함량, 항산화 능력을 분석한 결과 백삼 및 홍삼을 함유하지 않은 양갱(대조군)에 비해 총 폴리페놀 함량, DPPH 라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능, FRAP 분석 결과 모두 우수하였으며, 첨가한 백삼 및 홍삼에 효소반응을 진행할수록 유의적으로 항산화 활성이 증가하였다(P<0.05). 밝기 (L*)는 무첨가 양갱(대조군)이, 적색도(a*)는 홍삼양갱(RG) 이, 황색도(b*)는 백삼양갱(WG)이 높게 나타났고, 조직감 은 홍삼 첨가 후 2차 가수분해까지 진행한 양갱(RG-T2) 이 강도(hardness), 탄력성(springiness), 씹힘성(chewiness), 응집성(cohesiveness), 검성(gumminess) 모두 유의하게 높은 결과를 나타내었다(P<0.05). 결론적으로, 백삼 또는 홍삼 추출물에 Rapidase C80 max, Pyr-flo, Ultimase MFC를 처리하면 진세노사이드 탈당화에 매우 유용하여 생리활성이 우수한 CK를 생산할 수 있으며, 효소로 가수분해 된 백삼 및 홍삼을 첨가한 양갱은 대조군(인삼 무첨가 양갱) 에 비해 총 폴리페놀과 항산화 활성을 유의하게 증가시킨다는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 향후 기능성 양갱 제조에 우수한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 보인다.

Hydrolyzed proteins have an advantage over intact proteins in terms of their rate of digestion and absorption. The high-pressure enzymatic extraction (HPE) method has been shown to improve the quality characteristics of hydrolysates from Protaetia brevitarsis seulensis (Kolbe) larvae (PBSL). This study investigated the effects of the HPE treatment period, a key candidate factor, on the quality characteristics of PBSL HPE hydrolysates. The hydrolysates were prepared by HPE for 0, 12, 18, 24, 30, and 36 h under optimized conditions—solid:solvent ratio (1:14 [w/v]), using complex proteases (Alcalase:Flavorzyme:Bromelain = 1:1:1, 4%), treatment temperature (50oC), and pressure level (100 MPa). All quality characteristics tended to be superior with longer HPE treatment periods, most of which had the highest values at 30 h, with no significant difference or a slight decrease after that. The quality characteristics of the PBSL HPE hydrolysates were improved by 1.3-1.7 times under conditions of optimal HPE treatment period.

안전한 화장품용 방부제에 대한 연구를 위하여 1, 2-octanediol (OD)에 galactose 한 분자가 결합된 1, 2-octanediol galactoside (OD-gal)의 합성을 시도하였다. 이를 위하여, 재조합 대장균의 β-galactosidase (β-gal)를 이용하여 transgalactosylation 반응을 수행하였으며, OD-gal 합성을 확인하기 위하여 mass spectrometry 분석과 NMR (1H- and 13C-) spectroscopy 분석을 실시하였다. 합성 반응물에서 m/z=331.1732의 sodium adduct ion 형태로 OD-gal 분자의 합성을 확인하였고, 정제된 OD-gal의 NMR 분석을 통하여 OD-gal의 1H NMR 스펙트럼에서 OD에 갈락토실화가 되었음을 보여주는 다양한 피크를 확인하였다. 1H NMR 스펙트럼의 다운필드인 δH 4.39 ppm과 δH 3.98~3.55 ppm에서 나타나는 다양한 피크들은 이들이 OD에 갈락토실화가 되었다는 것을 잘 암시하고 있으며, 또한 1H NMR 스펙트럼의 업필드에서 나타나는 δH 1.52~1.26 ppm과 0.89 ppm의 피크는 OD의 CH2 와 CH3 작용기로 부터 나타나는 피크로써 OD가 본 물질에 존재함을 알 수 있었다. 13C NMR 스펙트럼에서는 OD-gal의 알파-아노머와 베타-아노머의 구조에서 기인하는 총 24개의 탄소피크가 나타났고, 각 아노머 마다 14개의 탄소가 존재하는데 이중 δc 31.4, 29.0, 22.3 그리고 13.7 ppm에 보이는 OD 4개의 탄소는 지방족 사슬의 끝부분에 해당하며 화학적 구조의 유사성으로 인하여 탄소 피크가 겹쳐서 나타난 것으로 보인다. 따라서 총 28개의 탄소 피크 중 24개가 나타났다. 마지막으로, 합성된 OD-gal 의 β-gal을 이용한 가수분해 반응을 통하여 OD-gal에 gal이 결합되어 있다는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 세포독성이 감소된 첨가물 개발을 기대하고 있으며, 추가적인 후속연구를 진행할 예정이다.

쌀 소비 촉진과 쌀가공품의 다양화를 위해 쌀가루를 이용한 이소말토올리고당 제조에 대해 연구하였다. 최적 반응 조건을 확립하기 위해서 상업용 효소인 Termamyl 2X, Maltogenase L, Promozyme D2, Fungamyl 800L, Trnasglucosidase L을 사용하였고, 당류는 HPLC-CAD를 이용하여 말토올리고당과 이소말토올리고당을 동시분석하여 제조 조건별로 당의 구성 및 함량을 확인하였다. 액화반응의 최적화 조건을 탐색하기 위해 효소의 농도 (0.025%, 0.05%, 0.075%, 0.1%)와 시간(1 h, 2 h)에 변화를 주어 반응시켰으며, 가수분해 정도를 확인하기 위해 액화액의 환원당 함량을 측정하였다. 그 결과 Termamyl 2X 를 0.075% 첨가하여 2시간 동안 반응하였을 때 환원당 함량이 138.26 g/L로 가장 높았다. 당화·전이반응의 최적화 조건을 확인하기 위해 효소의 종류, 효소농도, 효소반응시간을 달리하여 이소말토올리고 당을 제조하였다. Maltogenase L, Promozyme D2, Transglucosidase L을 동시에 첨가하여 반응시켰을 때 isomaltose와 panose를 많이 생산하면서 총 이소말토올리 고당의 함량이 가장 높게 나타났다. 그리고 효소의 첨가량을 결정하기 위해 각각 농도에 변화를 주어 시간별로 당 함량을 검토하였다. 그 결과, Maltogenase L은 0.0015%, Promozyme D2는 0.05-0.1%, TransglucosidaseL은 0.1%를 첨가하였을 때, glucose의 함량은 감소되고 중합도가 높은 이소말토올리고당의 함량은 증가하는 효과가 있었다. 최적 효소반응시간 결정을 위해 6시간마다 생성물의 변화를 관찰한 결과, 36시간에 총 이소말토올리고당이 75.36 g/L로 가장 높은 것으으로 확인되었다. 최적 조건으로 제조된 이소말토올리고당은 18 brix였고, isomaltose 35.11 g/L, panose 11.97 g/L, isomaltotriose 19.95 g/L, isomaltotetraose 7.46 g/L, isomaltopentaose 1.05 g/L 이 생성되었으며, 총당 중 이소말토올리고당의 비율은 56.37%였다.

최근에 화장품, 식품, 그리고 의약용품의 첨가제로 사용되어지는 benzyl alcohol (BzOH)에 대한 독성 문제와 피부 알러지 문제가 보고되고 있다. 그래서, 본 연구에서는 이러한 첨가제의 문제점을 해결하기 위하여 galactose 한 분자를 BzOH 분자에 결합시킨 benzyl alcohol galactoside (BzO-gal)를 합성하여 이러한 문제를 해결하려는 시도를 수행하였다. 이미 선행연구에서 대장균의 β-galactosidase (β-gal)를 이용하여 BzOH로부터 BzO-gal이 transgalactosylation 반응으로 합성된다는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 먼저 대장균의 β-gal을 이용하여 BzOH로부터 BzO-gal의 합성을 반응액의 액체 크 로마토그래피/질량 분석을 이용하여 BzO-gal-sodium adduct ion (m/z=293.1004)과 BzO-gal의 protonated ion (m/z=271.1180)의 검출로 확인할 수 있었다. 그리고, BzOH로부터 BzO-gal로의 합성 반응을 실시 할 때, 최적의 β-gal 양, BzOH 양, 반응 온도, 반응 pH, lactose 농도 등 반응의 최적 조건을 확인하는 실험을 수행하였다. 그 결과 0.75 U/ml β-gal, 185 mM BzOH, 온도 40℃, pH 7.5, 350 g/l lactose의 조건이 가장 많은 양의 BzO-gal이 합성되는 최적의 조건을 확인하였다. 또한, BzO-gal의 최적 합성 조건에서 36시간 동안 β-gal에 의하여 185 mM BzOH로부터 약 131 mM BzO-gal이 합성되었고, 이 때, 전환 수율(conversion, %)은 약 72%로 확인되었다. 본 연구를 통하여 보다 안전한 식품, 화장품, 그리고 의약품용 첨가제의 개발을 기대하고 있으며, BzO-gal의 특성 분석 등 추가적인 연구를 계획하고 있다.

We fabricated glucose oxidase (GOx)-modified biosensor for detection of glucose by physical immobilization of GOx after electrochemical polymerization of the conductive mixture monomers of the 3-thiophenecarboxylic acid (TCA) and thiophene (Th) onto ITO electrode in this study. We confirmed the successfully fabrication of GOx-modified biosensor via FT-IR spectroscopy, SEM, contact angle, and cyclic voltammetry. The fabricated biosensor has the detection limit of 0.1 μM, the linearity of 0.001-27 mM, and sensitivity of 38.75 mAM-1cm-2, respectively. The fabricated biosensor exhibits high interference effects to dopamine, ascorbic acid, and L-cysteine, respectively. From these results, the fabricated GOx-modified biosensor with long linearity and high sensitivity could be used as glucose sensor in human blood sample.

비식용 원료인 Palm Acid Oil, 동물성 폐유지 등은 상대적으로 자유 지방산 함량이 높기 때문에 일반적인 염기 촉매를 이용한 전이에스테르화 반응에 적합하지 않다. 효소 촉매를 이용하면 염기 촉매에서 해결할 수 없는 몇 가지 문제를 해결할 수 있으며, 에너지 소비가 작고, 바이오디젤 부산물인 글리세롤 회수가 쉬우며, 자유 지방산 함량이 높은 트리글리세라이드에 대한 전이에스테르화 반응이 가능하다. 본 연구에서는 고정화 효소 촉매를 이용하여 1 ton/day 용량의 반응기에서 비식용 폐유지를 바이오디젤로 합성하였으며, 반응 공정의 변수를 최적화하였다.