• 한국식품과학회지
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• 제35권5호
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• pp.830-834
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• 2003

Cholesterol 생합성의 저해, 혈압강하 등의 생리기능을 갖는 물질로 알려진 Monascus속 곰팡이의 대사산물인 monacolin K의 최적 생성 및 추출조건에 대해 검토하였다. 고체와 액체 배양한 홍국균 종균을 콩, 밀, 보리, 찹쌀, 백미에 배양 시 백미에 고체 배양한 종균을 접종한 경우의 monacolin K 생성량이 가장 많았다(0.35g/100g). 또한 홍국을 고온에서 장시간 건조하여 수분을 제거함에 따라 monacolin K의 수율도 증가하였으며, 홍국균 사멸과 monacolin K 함량을 고려시 $80^{\circ}C$에서 60분 건조가 최적 조건이었다. Monacolin K는 유기용매 가용성으로 80% ethanol에서 가장 높은 수율을 나타냈다. 한편 홍국 분말을 인위적으로 1분간 흔들어 추출한 경우와 초음파로 균체를 파쇄하고 0-24시간 방치하면서 추출한 경우의 monacolin K 함량은 거의 유사하였다. 홍국 분말과 80% ethanol간의 비율을 1:9로 추출 시 monacolin K 함량이 가장 많았으며, 홍국 색소량과는 비례관계를 보였다.

• KSBB Journal
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• 제23권6호
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• pp.519-524
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• 2008

Monacolin-K는 Monascus sp.로부터 polyketide pathway를 통해 생합성 되는 이차대사산물로써 강력한 콜레스테롤 저하제로 알려져 있다. 본 연구에서는 monacolin-K의 생합성 경로에 대한 이해에 근거한 지속적인 rational screening을 통해 monacolin-K의 생산성을 향상시킬 수 있었는데 그 중에서 특히 monacolin-K 생합성에 관련된 전구체를 최적화된 생산배지에 첨가함으로써 monacolin-K 생산성이 대조군에 비해 눈에 띠게 증가하는 결과를 확인하였다. 황의 동화작용에서 cysteine이 여러 단계를 거쳐 S-adenosylmethionine (SAM)으로 전환된다는 연구결과와 더불어, SAM은 다양한 세포내에서 주된 methyl donor 역할을 하므로 monacolin-K 구조에 포함되어있는 많은 methyl기 역시 SAM으로부터 유래한다고 알려져 있다. 따라서 첨가한 cysteine이 SAM을 생합성하는데 이용된 것으로 보고 SAM을 생산균주 내에서 고농도로 생산한다면 monacolin-K 생산성이 증가할 것이라 기대하였다. 따라서 여러 균주에서 보고된 SAM synthetase 유전자를 cloning하여 생산균주 내로 도입함으로써 생산균주가 cysteine의 별도첨가 없이도 세포내에서 SAM을 고농도로 생산하도록 하여 monacolin-K의 생산성 향상을 꾀하고자 하였다. 이를 위해 염기서열이 밝혀진 균사형성 곰팡이인 Aspergillus nidulans로부터 SAM synthetase를 암호화하는 metK 유전자를 cloning하고 Monascus 유래의 gpdA promoter에 의해 발현되도록 하는 재조합 발현벡터 pBMmetK를 제작하였고 이를 생산균주 내로 도입하여 형질전환체와 대조군의 monacolin-K 생산성을 확인한 결과, 대조군에 비해 형질전환체에서 Monacolin-K 생산성이 약 3.3배가량 증가한 것을 관찰하였다. 이는 metK 유전자가 생산균주의 DNA 내로 삽입되어 안정적으로 발현됨으로써 세포내에서 많은 methyl 기를 제공함으로써 monacolin-K 생산성이 향상된 것으로 판단되며, 현재는 분자적 수준에서 이러한 형질전환체 내에서 metK 유전자의 발현 정도를 확인하는 중이다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제33권1호
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• pp.164-169
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• 2004

최근 콜레스테롤 합성을 억제하는 효능을 가진 것으로 알려진 홍국균 대사생성물의 일종인 monacolin K를 이용한 건강식품의 개발에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 본 연구에서는 monacolin K를 이용한 건강식품의 개발을 위한 기초연구로 monacolin K의 생산 효율성을 높이고자 미동정된 1종의 홍국균을 포함해 29종의 홍국균을 수집하여 monacolin K를 대량생산하는 균주를 탐색하였다. 홍국은 PDA배지에서 배양한 흥국균을 침지ㆍ증자한 백미에 5%가 되도록 접종 후, 3$0^{\circ}C$에서 10일간 배양하여 제조하고 이를 건조, 분말로 하여 사용하였다. 그 결과 색소생성량이 많은M. purpureus ATCC 16457, M. puypureus IFO 32316, M. purpureus IFO 32228, M. kaoliang ATCC 46595, M. kaoliang ATCC 46596 등의 균체를 배양한 홍국에서 monacolin K 생성량도 높았다. 그러나 색소와 monacolin K 생산량은 미동정된 홍국균이 가장 많은 것으로 나타나 형태학적 관찰과 ITS 및 28S rRNA부분 유전자 염기서열분석을 실시한 결과, M. purpureus CBS 281.34인 것으로 동정되었다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제33권6호
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• pp.1022-1027
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• 2004

홍국을 이용한 기능성 건강식품을 개발하기 위해서는 먼저 홍국의 유효성분인 monacolin K의 안정성을 검토할 필요성이 있다. 이에 열(20, 40, 60, 8$0^{\circ}C$), pH(2, 4, 8, 10), 유기산(pH 4.0으로 조정하기 위해 6% acetic acid, 0.6% citric acid, 1.5% lactic acid를 첨가) 및 수분량(0∼80%)을 조절하여 저장하면서 monacolin K 함량을 측정하였다. 그리고 중성 aluminum oxide를 이용하여 open column chromatography를 행하여 홍국으로부터 monacolin K를 분리하였다. 그 결과, monacolin K는 4$0^{\circ}C$ 이상의 온도에서 상당히 불안정하여 분해되었다. pH에 대해서는 pH를 조절하지 않은 상태 (pH 5.9) 에서 가장 안정하였고, 이어서 pH 8>4, 2>10의 순이었다. 3종의 유기산에 대한 안정성은 lactic acid>citric acid>acetic acid의 순으로 안정하였고, 산에 의한 안정성은 강산과 약산에 의한 차이보다 산의 종류에 따라 다른 것으로 사료되었다. 또한 monacolin K는 수분 함량이 증가함에 따라 분해율이 현저히 증가하였다. Open column chromatography에 의해 monacolin K는 홍국 중의 적색 및 홍색 색소나 다른 비색소성 성분으로부터 분리 할 수 있었으며, 이의 회수율은 70%로 나타났다.

• 한국작물학회지
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• 제59권2호
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• pp.167-173
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• 2014

혈중 콜레스테롤 저하작용이 있는 monacolin K 고함유 홍국쌀 생산을 위해 2종의 홍국 균주와 7종의 쌀 품종을 사용하여 홍국쌀을 생산하였다. 생산된 홍국쌀의 monacolin K 함량을 분석한 결과는 다음과 같다. 1. 발효된 홍국쌀의 색은 균주에 비해 품종에 따라 차이가 크게 나는 경향이었으며, 상주찰벼가 붉은 색소 함량이 높았지만, monacolin K 생산량과 붉은 색소의 정도가 상관관계가 크다고 판단할 수 없다. 2. 홍국추출물을 UPLC로 이용하여 활성형 monacolin K와 비활성형 monacolin K가 분리 되었고, LC-MS/MS로 분자량을 확인한 결과, 활성형과 비활성형 monacolin K의 선구이온(precursor ion)은 각각 m/z 421, 405였고, 생성이온(product ion) 중 활성형은 m/z 101,319, 비활성형은 m/z 199, 285의 분자량을 확인하였다. 3. M. ruber KCTC6122과 M. ruber KCCM60141 균주를 이용하여 쌀 품종별로 생산한 홍국쌀의 monacolin K 함량을 분석한 결과, 상주찰벼가 각각 47.24, 117.03ppm으로 가장 많은 함량을 나타내었다. 4. 7종의 품종을 비교했을 때, M. ruber KCCM60141이 KCTC6122과 비교하여 monacolin K 생산량이 더 높은 균주이고, 그 중 상주찰벼를 이용하는 것이 홍국쌀 생산에 적절한 품종 선택이라고 판단된다.

• 한국식품과학회지
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• 제35권2호
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• pp.242-245
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• 2003

좋은 아미노산 조성의 단백질과 높은 식이섬유 함량을 비롯한 좋은 영양조성을 가지고 있어 건강기능식품의 재료로 주목을 받고 있는 메밀에는 항산화효과, 혈압강하작용 등에 효과가 있는 것으로 알려진 rutin이라는 flavonol 배당체가 많이 함유되어 있다. 홍국의 제조에 쓰이는 Monascus속 곰팡이는 cholesterol 생합성 저해효과를 나타내는 monacolin K라는 대사산물을 생산하는 것으로 보고되었다. 본 연구에서는 두가지 성분을 모두 함유한 건강기능식품의 제조를 위해 도정메밀과 발아시킨 도정메밀을 이용한 홍국을 제조하여 두가지 성분의 변화를 검토하였다. 도정메밀의 발아에 따른 rutin 함량은 초기에 약간 감소하였으나 싹의 길이에 비례하여 증가했고, 홍국균의 증식이 메밀에 함유된 rutin 함량에는 영양을 미치지 않는 것으로 나타났다. 발아시킨 도정메밀로 제조한 홍국의 monacolin K 함량은 발아시키지 않은 도정메밀에서 보다 낮게 나타났으며, 메밀 싹 길이의 증가에 따라 monacolin K 함량은 점차 감소하는 것으로 나타났다. 발아시킨 메밀을 이용한 홍국의 제조에서는 발아에서 오는 탄소원 및 영양분 감소가 홍국균의 증식에 영향을 주어 monacolin K의 함량을 떨어뜨리는 것으로 추정된다.

• KSBB Journal
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• 제28권6호
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• pp.400-407
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• 2013

The growth characteristics and production of color pigments by Monascus strains were investigated during liquid culture, and production of monacolin K in red mold rice was carried out by solid state fermentation. Four different Monascus ruber strains were cultured in potato dextrose yeast extract broth (PDYB) media at $25^{\circ}C$ for 15 days. The high producing strain for red pigment was not corresponded to the strain for yellow pigment. Production of red pigment was high in the strain causing the fast pH change in culture broth. Production of monacolin K in red mold rice by solid state fermentation was influenced by a combination of wet cell weight and spore density in inoculum by liquid culture. Most strains showed the high production of monacolin K in red mold rice, when submerged fermentation was carried out for 5 days as inoculum for solid state fermentation. These results suggest that submerged fermentation period of inoculum have an effect on the production of monacolin K in red mold rice by solid state fermentation, and monacolin K in red mold rice could be increased by controlling the condition of submerged fermentation for inoculum.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권7호
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• pp.975-980
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• 2012

Monacolin K-enriched ganghwayakssuk (Artemisia princeps Pamp.) was developed by fermentation with Monascus sp. Among the 15 Monascus spp. isolated previously from Monascus fermentation products, Monascus pilosus KMU108 produced 2,219 mg/kg of monacolin K during ganghwayakssuk fermentation with no detectable citrinin. The optimum concentrations of ganghwayakssuk and glucose determined from the response surface methodology (RSM) design were 2.2% and 3.8%, respectively. By applying these conditions, the monacolin K productivity was increased to 3,007 mg/kg after 15 days of fermentation. On the other hand, other characteristics such as the total content of flavonoids and phenolic compounds, and the antioxidant activity were relatively unchanged. Therefore, Monascus-fermented ganghwayakssuk is an excellent biomaterial for the development of functional foods because of its high level of monacolin K, known to lower cholesterol levels.

• KSBB Journal
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• 제23권6호
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• pp.463-469
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• 2008

본 연구에서는 홍국균 (Monascus pilosus)을 이용하여 이차대사 산물인 monacolin-K를 대량생산하기 위하여 탄소원 또는 질소원으로 콩 분말을 기질로 하여 배지를 최적화하고자 하였다. 생산 배지에서 탄소원으로 콩 분말을 적용한 실험에서는 soluble starch 대신에 콩 분말을 전량 또는 50% 대체하였을 경우 전 실험구간에서 monacolin-K 생산량이 대조구의 50% 미만으로 생산되거나 전혀 생산되지 않았다. Soluble starch 대신에 sucrose를 사용한 실험의 경우 monacolin-K와 건조균체량은 각각 262 mg/L, 31.6 g/L로 대조구의 218 mg/L, 30.2 g/L보다 생산량이 증가하였다. 따라서 생산배지의 탄소원으로 sucrose를 변경하였다. 생산배지의 질소원으로 사용하는 yeast extract (15 g/L), malt extract (40 g/L), beef extract (30 g/L) 대신에 3종류의 콩 분말로 대체 실험을 한 결과, 대조구에서 monacolin-K는 262 mg/L를 생산되었고, yeast extract 50% 대신에 DSM 콩 분말을 사용한 실험구에서는 monacolin-K를 215 mg/L을 생산되어 가장 좋은 결과를 냈다. 따라서 생산배지에 yeast extract 50% 대신에 DSM 콩 분말을 적용하기로 하였다. Plackett-Burman Design 실험계획법에 의한 실험결과 monacolin-K의 생산에 영향을 미치는 인자는 yeast extract, beef extract, (NH4)2SO4 순으로 영향을 주는 것으로 나타났다. Monacolin-K 생산에 영향을 미치는 주요인자 3가지로 중심합성계획에 의한 반응표면분석을 수행한 결과 최적배지 조성은 sucrose 96 g/L, DSM 7.5 g/L, yeast extract 8.4 g/L, $(NH_4)_2SO_4$ 12.0 g/L, malt extract 40 g/L, beef extract 26.7 g/L, $Na_2HPO_4$ 0.5 g/L, L-Histidine 3.0 g/L, $KHSO_4$ 1.25 g/L 이고, monacolin-K 생산 예상량은 369.9 mg/L 이었다. 최적배지를 이용하여 홍국균을 $27^{\circ}C$, 200 rpm 조건에서 플라스크 배양 한 결과 monacolin-K 생산량과 건조균체량은 각각 418 mg/L, 27.1 g/L이었다. 결과적으로 monacolin-K 생산과 균체량의 감소 없이 콩 분말을 이용한 배지성분의 변화는 어느 정도 가능함을 알 수 있었다. 현재 알려진 고가의 질소원을 대체하기 위해서는 초기부터 균의 형태구조에 영향을 미치는 배지와 발효환경을 고려하여야 할 것으로 판단되었다.

• 한국식품영양학회지
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• 제14권6호
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• pp.521-526
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• 2001

홍버섯쌀은 현재 혈압과 혈중 고지혈 강하제로서 의약품 뿐만 아니라 기능성 식품으로서 많은 관심을 불러일으키고 있다. 그러나 이 홍버섯에 함유된 유효성분인 monacolin K의 정성법과 정량적인 분석 방법이 제시되지 못하였다. 본 연구에서는 monacolin K의 lactone과 acid 형태에 대한 각각의 정확한 정성법과 정량가능한 분석법을 제안하였다. 이 방법은 HPLC의 역상컬럼을 사용하여 acetonitrile과 0.1%TFA를 62:38의 비율로 혼합한 용매를 사용하는 것이다. 이 제시된 방법을 활용했을 때 홍국중의 monacolin K의 최소 검출농도는 5ng이었다.