Bioconversion of Ginsenoside Rb1 to the Pharmaceutical Ginsenoside Compound K using Aspergillus usamii KCTC 6954

${\beta}$-Glucosidase from Aspergillus usamii KCTC 6954 was used to convert ginsenoside Rb1 to compound K, which has a high bio-functional activity. The enzymatic activities during culturing for 15 days were determined using ${\rho}$-nitrophenyl-${\beta}$-glucopyranoside. The growth rate of the strain and the enzymatic activity were maximized after 6 days (IU; $175.93{\mu}M\;ml^{-1}\;min^{-1}$). The activities were maximized at $60^{\circ}C$ in pH 6.0. During culturing, Rb1 was converted to Rd after 9 d and then finally converted to compound K at 15 d. In the enzymatic reaction, Rb1 was converted to the ginsenoside Rd within 1 h of reaction time and compound K could be detected after 8 h. As a result, this study demonstrates that $Rb1{\rightarrow}Rd{\rightarrow}F2{\rightarrow}$compound K is the main metabolic pathway catalyzed by ${\beta}$-glucosidase and that ${\beta}$-glucosidase is a feasible option for the development of specific bioconversion processes to obtain minor ginsenosides such as Rd and compound K.

Aspergillus usamii KCTC 6954에 의한 ginsenoside Rb1로 부터 의약용 소재인 compound K로의 생물학적 전환

본 연구는 인삼의 주요성분인 ginsenoside Rb1으로부터 보다 높은 생리기능성을 갖는 것으로 알려져 있는 compound K를 생산하기 위하여 Aspergillus usamii KCTC 6954에서 유래된 ${\beta}$-glucosidase를 사용하여 생물전환을 실시하였다. 15일 동안의 배양 중, 효소활 성 측정은 ${\rho}$-nitrophenyl-${\beta}$-glucopyranoside를 기질로 하여 분해 생성되는 ${\rho}$-nitrophenol (${\rho}NP$)을 비색계로 측정함으로써 실시되었다. 그 결과로서, 균주의 성장 속도는 접종 후 6일 후 최대로 나타났으며 이때의 ${\beta}$-glucosidas 활성도는 $175.93{\mu}M\;ml^{-1}min^{-1}$로 나타났다. 또 한 효소 반응의 최적 조건은 pH 6.0 이내에서는 $60^{\circ}C$인 것으로 나타났다. 배양 중 ginsenosides 분석 결과, 배양 9일 후에는 Rb1는 Rd 로 전환되고 15 days 후에는 compound K로 순차적으로 전환되는 것으로 나타났다. 효소반응에 있어서는 Rb1는 1시간 이내에 ginsenoside Rd로 전환되었고 8시간 이후에 최종산물인 compound K가 측정되었다. 본 연구결과로부터 Rb1으로부터 주요 생물학적 전환 경로는 $Rb1{\rightarrow}Rd{\rightarrow}F2{\rightarrow}$compound K로 나타났으며 이는 차후 Rd나 compound K와 같이 강한 생리기능성을 갖지만 자연에 미 량 존재하는 물질의 대량생산에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.