• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.267-270
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• 2000

이차대사산물의 생산에 영향을 미치는 인자 중 통기성의 조절을 통한 Monascus 적색색소의 생산을 증가 시켰다. 높은 산소공급조절은 균체량을 증가 시켰으며, 낮은 산소공급조절은 고농도의 적색색소를 생산하였다. 따라서, 산소 공급량의 조절을 통하여 적색색소 생합성 과정을 활성화 시킬 수 있다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권3호
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• pp.364-374
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• 2013

Monacolin K and yellow pigment, produced by Monascus sp., have each been proven to be beneficial compounds as antihypercholesterolemic and anti-inflammation agents, respectively. However, citrinin, a human toxic substance, was also synthesized in this fungus. In this research, solidstate fermentation of M. purpureus TISTR 3541 was optimized by statistical methodology to obtain a high production of monacolin K and yellow pigment along with a low level of citrinin. Fractional factorial design was applied in this study to identify the significant factors. Among the 13 variables, five parameters (i.e., glycerol, methionine, sodium nitrate, cultivation time, and temperature) influencing monacolin K, yellow pigment, and citrinin production were identified. A central composite design was further employed to investigate the optimum level of these five factors. The maximum production of monacolin K and yellow pigment of 5,900 mg/kg and 1,700 units/g, respectively, and the minimum citrinin concentration of 0.26 mg/kg were achieved in the medium containing 2% glycerol, 0.14% methionine, and 0.01% sodium nitrate at $25^{\circ}C$ for 16 days of cultivation. The yields of monacolin K and yellow pigment were about 3 and 1.5 times higher than the basal medium, respectively, whereas citrinin was dramatically reduced by 36 times.

• 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.

• 미생물학회지
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• 제43권1호
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• pp.59-65
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• 2007

홍국 색소의 액체배양에 의한 대량생산조건을 개발하기 위하여 Monascus sp. KM 1001 변이주를 대상으로 균체생산 및 색소생성에 미치는 최적배양조건을 비교 검토하였다. 실험균주의 색소생성을 위한 액체배지의 최적화학적 조성은 4% rice powder, 0.15% Bacto-peptone, 0.1% glycine, 0.01% $FeSO_{4}{\cdot}7H_{2}O,\;0.1%\;MgSO_{4}{\cdot}7H_{2}O,\;0.25%\;KH_{2}PO_{4},\;pH4.5$였다. 실험균주의 $2.0{\times}10^{6}\;spores/ml$의 포자현탁액을 액체배지 50 ml에 접종하여 배양온도 $30^{\circ}C$에서 150 rpm으로 5일간 배양하였을 때, 10.00 g/L의 균체생산과 세포외 황색색소 오렌지색소와 적색색소는 각각 3.25 unit, 1.59 unit, 0.88 unit를 생성하였으며, 세포내 황색색소 오렌지색소와 적색색소는 84.96 unit, 78.84 unit, 91.80 unit의 색소를 생산할 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제17권1호
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• pp.137-142
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• 2007

Monascus purpureus KFRI 1134 균주에 대해 UV ($235_{nm}$, 30 second) 조사를 통한 변이주 형성을 유도하여 Monascus sp. MK2-2를 분리하였다. 홍국 천연색소 생산의 최적조건은 rice powder 0.3%와 0.2% yeast extract, 0.3% $NH_4H_2PO_4$의 배지 조성에서 초기 pH 5.0, 배양온도 $30^{\circ}C$ 및 배양기간은 5일이었으며, 홍국 천연색소 생산에 미치는 탄소원의 영향은 wheat flour > rice powder > fructose 순으로 높았다. 질소원은 sodium nitrate > $KNO_3$의 순서로 생성능이 높았으며, C/N ratio가 $17\sim22$일 때 색소의 생성능이 우수하였다. Anti-thrombosis activity 측정결과 Monascus sp. MK2-2 추출물은 aspirin과 유사한 항혈전 기능을 지니고 있음을 알 수 있었다.

• 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.

• 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.

• 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.

• 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.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2001년도 추계학술발표대회
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• pp.315-316
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• 2001

In this study various nutritional and environmental parameters such as, initial moisture content, pH. inoculum size, air rate, sample size and nutrient supplement that influence pigment production were evaluated in solid-state cultures. optimum initial moisture content and pH were determined to be 50% and 6.0, respectively. The supplement of the substrate with different carbon, nitrogen, and mineral source reveals a more inhibitive effect as the substrate concentration increase. optimum aeration rate was determined to be 2vvm in flask culture. The maximum amount of red pigment, 3500 OD/g dried fermented rice, was obtained in optimum conditions which is obtained in solid flask culture.