Abstract
In this research, an extractive production system for alkaloids, where production and some degree of separation occur simultaneously, was developed in a way that the fast removal of alkaloid produced from the suspension cultures was done by capturing alkaloid with cyclodextrins. The alkaloid production was substantially enhanced up to 40 fold when the solid cultures of E. califonica cells treated with ${\beta}$-cyclodextrin compared to the control. The enhancement of alkaloid production was also observed in the suspension cultures. Interestingly, the production pattern seemed to change when the cultures were treated with ${\beta}$-cyclodextrin so that the major part of the alkaloids in the treated cultures was present in the medium, while the non-treated cultures produced the alkaloids intracellularly. ${\beta}$-cyclodextrin was the most effective one in terms of the alkaloid production among the cyclodextrilns(${\alpha}$-cylodextrin, ${\beta}$-cyclodextrin and ${\gamma}$-cyclodextrin) tested in the suspension cultures. ${\beta}$-cyclodextrin showed no adverse effect on the cell growth. The most effective concentration of ${\beta}$-cyclodextrin was observed around 1.5% (w/v) in the suspension cultures. The formation of the inclusion complex of the alkaloids with ${\beta}$-cyclodextrin in the suspension cultures was confirmed by detecting the shift of UV absorbance from 274 nm to 282 nm with a UV spectrophotometer.
본 연구에서는, 최근 들어 관심의 대상이 되어 의 품 산업에 응용의 수가 늘고 있는 cyclodextrin을 이용하여 세포밖으로 배출된 식물세포 2차 대사물질을 신속히 포획하여 생산수율을 증대시키고자 하였다. 실험결과 양귀비 현탁배양에서 a-, y-cyclodex trin보다는 ${\beta}$-cyclodextrin이 benzophenan-thridine alkaloid를 생산하는데 더 효과적업을 알았다. 이때 ${\beta}$-cyclodextrin의 optimum concentration이 존재하였는데, 그 농도는 현탁배양배지의 1.5% (w/v) 부 근에서였다. 고체 배지에서 ${\beta}$-cyclodextrin의 첨가는 sangumarme의 생산성을 control의 경우보다 약 4 40배(포함), 약 17배(살포) 정도 증가시켰다. ${\beta}$-cyclodextrin은 현탁배양 배지의 수용액상에서 세포 외로 배출된 alkaloid를 신속히 포획하여 inclusion complex를 형생함으로써 product의 배출을 촉진하여 결과적으로, product pattern을 변화시켜 줌으로 써 생산과 분리가 통시에 이루어질 수 있는 연속공정의 가능성을 확인시켜주었다. 또한 $\beta$cyclodex trin 1.5%(w/v)을 첨가시기를 달리하여 실험한 결과 배양초기에 넣어주는 것이 효과적이었으며, 이때 ${\beta}$-cyclodextrin은 세포성장에 미치는 영향이 없음을 확인하였다. ${\beta}$-cyclodextrin에 의한 benzophenant thridine alkaloid의 엄청난 생산 중대 효과는 1) Inc clusion complex 형성에 의한 안정성 증대뿐만 아니라 2) elicitor로서의 역할 등의 복합적 인 요인을 생 각해 볼 수 있는데 2)의 경우에 대한 실험을 세포와 ${\beta}$-cyclodextrin간의 직접적인 접촉을 시키지 않고 해본 결과 미세한 영향을 나타내었으므로 elicitation 의 경우를 완전히 배제한다고 할 수 없었다. 그러나 uv에 의한 inclusion complex의 확인이 1)의 경우를 확인하여 주었으므로 본 실험에서 ${\beta}$-cyclodext trin의 역할은 inclusion complex에 의한 생산성 증대라 할 수 있다.