• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제7권1호
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• pp.21-25
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• 2002

To maximize and sustain the productivity of Monascus pigments, various environmental and nutritional parameters, such as the initial moisture content, pH, inoculum size, sample size, and nutrient supplement, that influence pigment production were evaluated in solid-state cultures as follows: initial moisture content, $50\%;$ pH, 6.0; inoculum size $1\;\times\;10^4$ spore cells $(grams\;of\;dry\;solid\;substrate)^{-1};$ sample size, 300 g. All supplementary nutrients (carbon, nitrogen, and mineral sources) added has inhibitory effects on the cell growth and red pigment production. In open tray culture the maximum biomass yield and specific productivity of red pigments were 223 mg DCW $(grams\;of\;initial\;dry\;substrate)^{-1}$ and, $47.6\;OD_{500}\;(DCW\;grams)^{-1}h^h{-1}$ respectively.

• 한국식품영양과학회지
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• 제30권6호
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• pp.1047-1052
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• 2001

Monascus속 곰팡이를 이용한 메주의 재료에 따른 색소함량을 조사하였다. 균의 생육과 색소생성과의 관계는 정의 상관으로 상관계수 r=0.9879를 나타내었다. M. purpureus와 M. pilosus 백미메주의 구성 색소는 각각 9종과 8종으로 구성 되었으며 다같이 황색색소는 1종,나머지는 모두 적색계 색소였다. 구성색소의 합계치는 M. purpureus 백미메주는 그램당 335.25$\mu\textrm{g}$/g, M. pilosus 백미메주는 1428.90$\mu\textrm{g}$이였다. 온도별 색소생성량을 조사한 결과 두 균주 모두 3$0^{\circ}C$가 20 및 40 $^{\circ}C$보다 높았다. 두 균주의 재료별 색소생성량은 백미>발아 현미>통밀>현미>찰현미>발아찰현미 순이였다. 백미메주의 색소함량은 기타 재료들과 M. purpureus로 발효시킨 메주에 비하여 현저하게 높았다. 종배양액은 10% 첨가시에 색소 생성량이 높았으며 분말에 비하여 낟알에서 높았다 콩메주의 제조시 종배양액 첨가는 균의 생육과 색소생성이 원만하지 못했으며, 증자콩에 백미분말 10% 첨가 또는 Monascus 백미 메주분말을 종균으로 10%를 첨가함으로서 각각 메주그램당 23.0$\mu\textrm{g}$ 및 75.0 $\mu\textrm{g}$으로 색소생성 량을 높일 수 있었으나 백미만을 사용한 메주보다는 색소함량이 현저하게 낮았다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제60권3호
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• pp.249-256
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• 2017

The Monascus azaphilone (MAz) pigment is a well-known food colorant that has yellow, orange and red components. The structures of the yellow and orange MAz differ by two hydride reductions, with yellow MAz being the reduced form. Orange MAz can be non-enzymatically converted to red MAz in the presence of amine derivatives. It was previously demonstrated that mppE and mppG are involved in the biosynthesis of yellow and orange MAz, respectively. However, ${\Delta}mppE$ and ${\Delta}mppG$ knockout mutants maintained residual production of yellow and orange MAz, respectively. In this study, we deleted the region encompassing mppD, mppE and mppG in M. purpureus and compared the phenotype of the resulting mutant (${\Delta}mppDEG$) with that of an mppD knockout mutant (${\Delta}mppD$). It was previously reported that the ${\Delta}mppD$ strain retained the ability to produce MAz but at approximately 10% of the level observed in the wildtype strain. A chemical analysis demonstrated that the ${\Delta}mppDEG$ strain was still capable of producing both yellow and orange MAz, suggesting the presence of minor MAz route(s) not involving mppE or mppG. Unexpectedly, the ${\Delta}mppDEG$ strain was observed to accumulate fast-eluting pigments in a reverse phase high-performance liquid chromatography analysis. A LC-MS analysis identified these pigments as ethanolamine derivatives of red MAz, which had been previously identified in an mppE knockout mutant that produces high amounts of orange MAz. Although the underlying mechanism is largely unknown, this study has yielded an M. purpureus strain that selectively accumulates red MAz.

• 한국식품조리과학회:학술대회논문집
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• 한국식품조리과학회 1993년도 춘계 학술심포지움
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• pp.149-159
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• 1993

The concept of Solid-State Fermentation is briefly explained in comparison to other fermentation principles, and several types of fermenters are presented. A recently developed "Swing Reactor" for SSF is shown. When inoculated on rice, the mould Monascus purpureus forms red pigments, Which can be used as food colors (Ang-kak, Red Rice). By Response Surface Methodology, serveral factors have been optimized for maximal red colour formation. Showing that presoaking time of rice, pH of soaking water, age of preculture and inoculum size were not of importance within the observed limits. For a fermentation time of 7 days, start humidity is optimal at 34% and temperature is optimal at 28.8 C. These results of small scale fermentation could be transferred to the Swing Reactor.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제6권5호
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• pp.341-346
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• 2001

For the purpose of mass producing Monascus red pigments optimum medium composition and environmental conditions were investigated in submerged flask cultures. The optimum carbon and nitrogen sources were determined to be 30g/L of glucose and 1.5 g/L of monosodium glutamate (MSG). Of the three metals examined, Fe$\^$2+/ showed the strongest stimulatory effect on pigment production and some stimulatory effect was also found in Mn$\^$2+/. Optimum pH and agitation speed were determined to be 6.5 and 700 rpm, respectively. Under the optimum culture conditions batch fermentation showed that the maximum biomass yield and specific productivity of red pigments were 0.20 g DCW/g glucose and, 32.5 OD$\sub$500/g DCW$\^$-1/h$\^$-1/, respectively.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제61권1호
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• pp.83-91
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• 2018

박테리아와 진균의 유전체 정보 탐색을 통하여 이차대사 생합성을 지정하는 다수의 잠재 유전자군을 찾을 수 있으며, 유전체 정보를 기반으로 특정 유전자의 발현을 활성화하여 잠재 유전자군의 생성물을 추론하고, 해당 물질의 생물학적 기능을 연구하는 것이 가능하다. 동아시아 지역에서 잘 알려진 식용 사상진균 홍국에 대하여 몇 몇 유전체 정보가 공개되어있으며, 본 연구에서는 Monascus purpureus ${\Delta}MpPKS5$ 균주에서 polyketide synthase-nonribosomal peptide synthase 유전자 Mpfus1 상단에 Aspergillus gpdA 프로모터를 삽입하는 방식으로 이 유전자의 발현을 활성화하였다. Mpfus1 유전자군은 2-pyrrolidone/conjugated polyene 구조를 갖는 물질의 생합성 유전자군들과 높은 유사성을 보이며, 이들 화합물 그룹에서 진균 독소인 fusarin이 잘 알려져 있다. ${\Delta}MpPKS5$ 균주는 홍국 azaphilone 색소 생산 능력이 소실된 균주이며 색소 및 자외선 흡수 특성을 보이는 화합물들의 동정에 적절한 균주이다. Mpfus1 활성화는 균사체가 노란색을 띠도록 유도하며, 균사체의 methanol 추출액은 365 nm에서 최대 흡광도를 보임을 확인할 수 있었다. 해당 추출액의 HPLC 분석을 통하여 다수의 화합물들이 포함되어 있음을 확인할 수 있었으며 이를 통하여 MpFus1 효소의 생성물이 대사적, 화학적으로 불안정함을 추론할 수 있다. Mpfus1 활성화 균주 추출물을 LC-MS로 분석하여 MpFus1 생성물의 구조를 유추하여 Mpfus1 유전자군이 fusarin의 탈메틸 유사체 생합성을 지정하는 것으로 제안할 수 있었다. 본 연구는 홍국 균주에서 유전체 기반-미지 화합물 발굴 연구의 예를 제시하고 홍국 균주에서 새로운 생리활성의 동정 가능성을 시사하여 준다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제18권5호
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• pp.933-941
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• 2008

An extracellular $\beta$-glucosidase produced by Monascus purpureus NRRL1992 in submerged cultivation was purified by acetone precipitation, gel filtration, and hydrophobic interaction chromatography, resulting in a purification factor of 92-fold. A $2^2$ central-composite design (CCD) was performed to find the best temperature and pH conditions for enzyme activity. Maximum activity was observed in a wide range of temperature and pH values, with optimal conditions set at $50^{\circ}C$ and pH 5.5. The $\beta$-glucosidase showed moderate thermostability, was inhibited by $HgCl_2$, $K_2Cr_O_4$, and $K_2Cr_2O_7$, whereas other reagents including $\beta$-mercaptoethanol, SDS, and EDTA showed no effect. Activity was slightly stimulated by low concentrations of ethanol and methanol. Hydrolysis of p-nitrophenyl-$\beta$-D-glucopyranoside (pNPG), cellobiose, salicin, n-octyl-$\beta$-D-glucopyranoside, and maltose indicates that the $\beta$-glucosidase has broad substrate specificity. Apparently, glucosyl residues were removed from the nonreducing end of p-nitrophenyl-$\beta$-D-cellobiose. $\beta$-Glucosidase affinity and hydrolytic efficiency were higher for pNPG, followed by maltose and cellobiose. Glucose and cellobiose competitively inhibited pNPG hydrolysis.

• 생명과학회지
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• 제31권2호
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• pp.192-198
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• 2021

홍국은 동아시아 국가에서 예로부터 음식과 전통의학에 이용되어 왔다. 홍국은 특정 미생물(일반적으로 Monascus purpureus)이 쌀을 발효시켜 생산되어진다. Monascus sp.는 2차 대사과정을 통해 Monascus 색소, monacolins, γ-aminobutyric acid 등을 생산할 수 있다. Monascus 종의 대사산물인 monacolin K, γ-aminobutyric acid와 dimerumic acid 및 monascus pigments는 항산화 효과, 콜레스테롤과 혈압과 항비만 효과들이 알려져 있다. 본 연구에서는 Monascus sp.로 발효된 홍맥 에탄올 추출물의 항비만 활성을 알아보고자 지방 세포를 이용하여 실험을 실시하였다. 홍국 에탄올 추출물의 항비만 효과는 MDI로 유도된 3T3-L1 전지방세포의 Oil Red O staining과 Real time RT-PCR을 이용하여 비만 유전자 발현을 통해 확인하였다. 홍맥 추출물을 3T3-L1 전지방세포에 각각 200 ㎍/ml, 400 ㎍/ml, 800 ㎍/ml을 처리한 결과 5.04%, 12.24%, 23.52%로 지방축적을 감소시키는 것을 확인하였다. 또한, 홍맥 추출물은 3T3-L1 전지방세포로부터의 C/EBPα, SREBP-1, PPAR-γ 유전자의 발현이 농도 의존적으로 감소되는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 홍맥 추출물의 지방 합성 억제활성을 확인하였으며, 향후 항비만 기능성 식품소재로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제33권4호
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• pp.711-715
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• 2004

홍국균이 생산하는 색소를 상업적으로 이용하기 위한 기초연구로서 Monascus purpureus CBS 281.34 80% ethanol 가용성 색소의 열 pH, 유기산 존재 시의 안정성을 알아보았다. 또한 ethanol 가용성 색소 추출물에 증류수를 가해 수분 함량이 0∼80%가 되도록 하고 수용성 색소와 함께 저장하면서 이들의 안정성도 검토하였다. 80% ethanol 가용성 홍국색소는 1$0^{\circ}C$의 저온에서 4주간 저장 시 9.74%의 분해율을 보였으나, 60∼8$0^{\circ}C$의 고온에서는 24시간과 12시간 저장 시 각각 23.06%와 30.36%나 분해되어 색소의 안정성은 단기간 내 크게 저하하였다. pH 2와 pH 10에서의 80% ethanol 가용성 색소 분해율은 pH 4∼8보다 높았고, 0.6% citric acid, 6% acetic acid 및 1.5% lactic acid를 가해 pH 4로 조정하여 4주간 저장 시에는 대조구와 대조구와의 차이가 가장 큰 acetic acid 하에서의 분해율과의 차이도 6.08%로 거의 나타나지 않아 80% ethanol 가용성 홍국 색소는 유기산하에서 비교적 안정한 것으로 사료되었다. 또한 ethanol 가용성 색소에 증류수를 가해 저장하면 색소 안정성은 저하하였는데, 색소 분해율은 수분함량 20%에서 가장 높았고 80%에서 가장 낮았다. 한편 수중에서의 ethanol 가용성 색소는 2$0^{\circ}C$보다 1$0^{\circ}C$에서 현저하게 안정하였다.

• 생명과학회지
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• 제15권4호
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• pp.536-541
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• 2005

홍국 김치의 투여가 고지방식이를 섭취한 흰쥐의 혈청지질구성과 간장기능에 미치는 영향을 조사하였다. Sprague-Dawely계의 흰쥐를 I군(정상식이군), II군(정상식이+홍국 $5\%$ 첨가 김치분말 $1\%$군), III군(고지방식이군), IV군(고지방식이+김치분말 $1\%$군), V군(고지방식이+홍국 $2.5\%$ 첨가 김치분말 $1\%$군), 그리고 VI군(고지방식이+홍국 $5\%$ 첨가 김치분말 $1\%$군)으로 나누어 각 군마다 8마리씩 4주간 사육하였다. 실험 종료일의 체중은 고지방식이급여로 고지방식이군은 정상군 보다 높은 수치를 보였으나, 홍국 김치 투여군에서는 홍국의 농도에 관계없이 체중의 증가가 유의적으로 감소하였다. 단위 체중당 간장 및 비장의 중량은 정상군에 비해 고지방식이 군에서 증가하였고, 김치 및 홍국 김치의 투여에 따라 감소하였으나, 신장의 중량은 각 군들 간에 유의성은 없었다. 중성지질의 농도는 정상군에 비해 고지방식이군에서 높았으며, 홍국 김치의 투여에 따라 감소하였고, 동맥경화와 밀접한 상관관계가 있는 LDL 콜레스테롤과 총콜레스테롤의 농도 및 동맥경화 지수는 김치 및 홍국 김치 투여군에서 유의적으로 감소하였다. 혈장 중 AST활성은 고지방식이군에서 증가하였고, ALT 활성은 각 군간에 차이를 보이지 않았다.