• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권7호
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• pp.1206-1215
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• 2016

Ginsenosides are the major active ingredients in ginseng used for human therapeutic plant medicines. One of the most well-known probiotic bacteria among the various strains on the functional food market is Lactobacillus rhamnosus GG. Biocatalytic methods using probiotic enzymes for producing deglycosylated ginsenosides such as Rd have a growing significance in the functional food industry. The addition of 2% cellobiose (w/v) to glucose-free de Man-Rogosa-Sharpe broths notably induced β-glucosidase production from L. rhamnosus GG. Enzyme production and activity were optimized at a pH, temperature, and cellobiose concentration of 6.0, 40℃, and 2% (w/v), respectively. Under these controlled conditions, β-glucosidase production in L. rhamnosus GG was enhanced by 25-fold. Additionally, whole-cell homogenates showed the highest β-glucosidase activity when compared with disrupted cell suspensions; the cell disruption step significantly decreased the β-glucosidase activity. Based on the optimized enzyme conditions, whole-cell L. rhamnosus GG was successfully used to convert ginsenoside Rb1 into Rd.

• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2010년도 정기총회 및 추계학술발표회
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• pp.20-20
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• 2010

Panax ginseng C.A Meyer is frequently taken orally as a traditional herbal medicine in Asian countries. The major components of ginseng are ginsenoside, which are pharmaceutical activity. The six major ginsenosides, including Rb1, Rb2, Rc, Rd, Re and Rg1 account for 90% of total ginsenosides. Even though the minor ginsenosides, including Rg3, Rh2 and compound K has high pharmacetical activities, the price of minor ginsenosides is too high. Therefore we isolated the gypenoside V and made it converted to minor ginsenosides. In the plant Gynostemma pentaphyllum Makino, gypenosdie V was presented as dominant saponin (content about 2.4%), and was similar to protopanaxadol type ginsenosides such as ginsenoside Rb1. In this study, we confirmed that the coversion of gypenoside V to minor ginsenosides after using the various treatment such as heating, acid treatment, commercial edible enzyme, and lactobacillus. Consequently, we optimizied the transformation of gypenoside V to minor ginsenoside using Thin Layer Chromatography (TLC), High Performance Liquid Chromatography (HPLC), Time-of-flight Mass Spectrometry (LC/TOF/MS).

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권9호
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• pp.1559-1565
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• 2017

Naturally occurring ginsenoside F1 (20-O-${\beta}$-$\text\tiny{D}$-glucopyranosyl-20(S)-protopanaxatriol) is rare. Here, we produced gram-scale quantities of ginsenoside F1 from a crude protopanaxatriol saponin mixture comprised mainly of Re and Rg1 through enzyme-mediated biotransformation using recombinant ${\beta}$-glucosidase (BgpA) cloned from a soil bacterium, Terrabacter ginsenosidimutans Gsoil $3082^T$. In a systematic step-by-step process, the concentrations of substrate, enzyme, and NaCl were determined for maximal production of F1. At an optimized NaCl concentration of 200 mM, the protopanaxatriol saponin mixture (25 mg/ml) was incubated with recombinant BgpA (20 mg/ml) for 3 days in a 2.4 L reaction. Following octadecylsilyl silica gel column chromatography, 9.6 g of F1 was obtained from 60 g of substrate mixture at 95% purity, as assessed by chromatography. These results represent the first report of gram-scale F1 production via recombinant enzyme-mediated biotransformation.

• 한국식생활문화학회지
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• 제30권2호
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• pp.197-205
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• 2015

This study was conducted to investigate the bioconversion of ginsenosides as well as anti-inflammatory activities of fresh ginseng Kkakdugi during fermentation. Fresh ginseng Kkakdugi reached proper ripeness, pH 4.30, and acidity 1.69% at $15^{\circ}C$ after 10 days. Lactic acid bacteria grew until reaching $1.10{\times}10^9CFU/mL$ after 20 days of fermentation, and ${\beta}$-glucosidase activity increased from 1.154 to 1.885 units/g. The bioconversion of ginsenosides was confirmed based on increased content of Rg3, an aglycone, from 0.13 to 0.17 mg/g during fermentation through HPLC. Fresh ginseng Kkakdugi did not display cytotoxicity up to the concentrations of $80{\mu}g/mL$, regardless of ripening period. Nitrite production and expression of inflammation-related proteins, iNOS and COX-2, decreased in a dose-dependent manner regardless of ripening period. From these results, fresh ginseng Kkakdugi showed the bioconversion of ginsenosides to aglycone during the lactic acid fermentation as well as an anti-inflammatory effect through the reduction of NO production and iNOS and COX-2 expression.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제38권5호
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• pp.1335-1344
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• 2021

진세노사이드 Compound K는 트라이터펜계 사포닌으로써 인삼의 잎, 줄기, 뿌리등에서 발견된다. 본 연구는 효소 Plantase를 이용하여 인삼 추출물로부터 고부가가치의 진세노사이드인 Compound K를 생산하는 연구를 하였다. Plantase는 인삼추출물에서 Compound K를 매우 효율적으로 생산함을 보여 주었다. 또한 다양한 온도와 pH에서 Compound K 생산에 대한 최적의 반응을 조사한 결과 pH 5, 50 ℃에서 가장 높은 효율을 보였다. 최적 조건에서 Compound K는 전체 추출물의 35%이상 농축될 수 있음을 확인하였다. 생물전환된 Compound K 농축물의 항균효과를 검정한 결과 여드름균인 Cutibacterium acnes KCTC 3314에 선택적인 활성을 보였다. Compound K (35% 함유) 인삼 생물전환물의 C. acnes KCTC 3314 균주에 대한 최소저해농도 측정 결과 31.25ug/mL로 확인되었다. 따라서 향후 여드름균 완화용 화장품의 잠재적 소재로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제16권10호
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• pp.1629-1633
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• 2006

Ginsenosides have been regarded as the principal components responsible for the pharmacological and biological activities of ginseng. The transformation of ginsenosides with live lactic acid bacteria transformed ginsenosides Rb2 and Rc into Rd, but the reactions were slow. When the crude enzymes obtained from several lactic acid bacteria were used for transformation, those from Bifidobacterium sp. Int57 exhibited the most potent transforming activity of ginsenosides to compound K. In comparison, a relatively higher level of Rh2 was produced by the enzymes from Lactobacillus delbrueckii and Leuconostoc mesenteroides. These results suggest that it is feasible to develop a specific bioconversion process to obtain specific ginsenosides using the appropriate combination of ginsenoside substrates and specific microbial enzymes.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제20권4호
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• pp.573-582
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• 2013

본 연구에서는 ${\beta}$-glucosidase 활성이 있는 유산균주를 이용하여 발효인삼의 ginsenoside 유용 유도체의 전환 검토 및 품질특성 알아보고자 하였다. ${\beta}$-glucosidase 활성 유산균주를 검색하여 인삼 및 홍삼 발효에 따른 TLC 패턴, ginsenoside 함량 변화, 총 페놀성 화합물 함량, 전자공여능 및 총당 함량을 분석하였다. $37^{\circ}C$에서 65시간 발효 후 Rg2r, Rh2s, Rh2r은 모두 불검출되었으며, 인삼 및 홍삼 추출물 발효에서 발효전과 비교하여 Rg1, Re는 감소한 반면, Rh1, Rg2s, Rd, Rg3r, Rg3s는 발효 후 모두 증가한 것으로 나타났다. 홍삼에서 대표적인 성분으로 알려져 있는 Rg3의 경우 홍삼액 발효전 $104.56{\mu}g/mL$에서 발효 후 균주 종류에 따라 $114.83{\sim}131.68{\mu}g/mL$으로 증가하였다. 7일간 발효 후 홍삼액의 총 페놀성 화합물 및 전자공여능은 일부 균주에서는 발효전과 비교하여 감소하다가 다시 증가하는 경향을 나타내기도 하였으나, 발효가 0~7일차까지 진행됨에 따라 전반적으로 약간 감소되는 경향을 나타내었다. 전자공여능은 인삼 추출물 발효액은 발효 후 균주 종류에 따라 증가하는 경향을 보였으나, 홍삼 추출액은 발효 후 낮아지는 경향을 보였다. 인삼 및 홍삼 추출액을 첨가하여 유산균주별로 발효를 실시한 결과 총당 함량은 발효에 따라 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국식품영양학회지
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• 제25권3호
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• pp.570-578
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• 2012

인삼 조사포닌 추출물 내의 ginsenoside를 CK로 전환을 하기 위하여 T. reesei 유래 cellulolytic 복합 효소를 사용하였다. 온도, pH, 인삼 조사포닌 추출물 농도, 효소 농도와 반응시간별 T. reesei 효소의 인삼 조사포닌 추출물로부터 CK 전환에 대한 적정조건을 살펴본 결과, 온도는 $50^{\circ}C$에서 691.51 mg/100 g으로, pH는 조건별 큰 차이는 보이지 않았지만 pH 5.0일때 701.88 mg/100 g으로 가장 높은 함량을 나타내었다. 인삼 조사포닌 추출물과 효소 농도에 있어서는 각각 2%(w/v) 농도(678.82 mg/100 g)와 9%(v/v) 농도(691.51 mg/100 g)일 때 가장 높은 CK 농도를 보였다. 온도 $50^{\circ}C$, pH 5.0, 인삼 조사포닌 추출물 농도 2%(w/v)와 효소농도 9%(v/v)에서 반응시간에 따른 CK 생산을 분석한 결과, 반응 48시간까지 급격히 증가하다가 그 이후에는 반응속도가 현저하게 느려지는 경향을 보였지만, 반응 96시간에 784.97 mg/100 g으로 가장 높은 CK 농도를 나타내었다. 이러한 결과를 토대로 인삼 조사포닌 추출물의 농도 2%(w/v), 효소 농도 7%(v/v)와 반응 시간 48 hr를 CK 생산에 중요 요인변수로 선정하여 pH 5.0와 온도 $50^{\circ}C$에서 반응표면분석법 실험을 진행하였다. 그 결과, 인삼 조사포닌 추출물 농도 2.38%, 효소농도 6.07%와 효소반응 시간 64.04 hr를 최적조건으로 설정하였으며, CK 생산 예측 값은 840.77 mg/100 g이었다. 반응표면분석법으로 선정한 최적조건에서 플라스크와 생물반응기를 이용하여 효소반응을 수행한 결과 플라스크에서는 CK 생산 예측 값 보다 약 1.2배 높은 1,017.93 mg/100 g이 생성되었고, 생물반응기에서는 예측 값과 비슷한 862.31 mg/100 g의 CK가 생성되었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제38권6호
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• pp.1466-1475
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• 2021

Compound K (20-O-β-(_D-glucopyranosyl)-20(S)-protopanaxadiol)는 진세노사이드의 활성성분이다. Compound K는 경구 투여 후 Rb₁, Rb₂ 및 Rc가 사람의 장내 미생물의 β-glucosidase에 의해 생물전환 과정을 거쳐 생성된다고 알려져 있다. 본 연구는 생물전환된 인삼농축액에서 얻은 compound K를 이용해 항염증 및 독성을 조사하였다. 세포독성평가 결과, compound K는 0.001~1 ㎍/mL의 농도범위에서 유의적인 세포독성은 나타나지 않았으며, LPS로 염증이 유발된 RAW 264.7 세포에서 TNF-α, MCP-1, IL-6 및 NO의 생성을 억제하는 것으로 확인되었다. 동일 농도범위에서 TNF-α 및 IFN-γ로 염증이 유발된 HaCaT 세포는 compound K의 처리로 인해 IL-8의 생성을 감소시키는 것으로 나타났지만, IL-6의 경우 일부 농도에서 생성을 감소시켰으나, 통계적인 유의성은 나타나지 않았다. Brine shrimp를 이용한 치사율 검정법에서 compound K의 LC₅₀는 0.37mg/mL로 다소의 독성을 함유하고 있는 것으로 나타났으나 compound K가 35% 고함유된 생물전환물은 LC₅₀가 0.87mg/mL로 나타나 상대적으로 낮은 독성을 보였다. 따라서 이 생성물은 향후 여드름 완화용 화장품 개발에 사용할 수 있는 매우 우수한 기능성 소재가 될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제45권6호
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• pp.631-641
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• 2021

Background: Main bioactive constituents and pharmacological functions of ripened red ginseng berry (Panax ginseng Meyer) have been frequently reported. Yet, the research gap targeting the beneficial activities of transformed green ginseng berries has not reported elsewhere. Methods: Ginsenosides of new green berry cultivar K-1 (GK-1) were identified by HPLC-QTOF/MS. Ginsenosides bioconversion in GK-1 by bgp1 enzyme was confirmed with HPLC and TLC. Then, mechanisms of GK-1 and β-glucosidase (bgp1) biotransformed GK-1 (BGK-1) were determined by Quantitative Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction and Western blot. Results: GK-1 possesses highest ginsenosides especially ginsenoside-Re amongst seven ginseng cultivars including (Chunpoong, Huangsuk, Kumpoong, K-1, Honkaejong, Gopoong, and Yunpoong). Ginseng root's biomass is not affected with the harvest of GK-1 at 3 weeks after flowering period. Then, Re is bioconverted into a promising pharmaceutical effect of Rg2 via bgp1. According to the results of cell assays, BGK-1 shows decrease of tyrosinase and melanin content in α-melanocyte-stimulating hormone challenged-murine melanoma B16 cells. BGK-1 which is comparatively more effective than GK-1 extract shows significant suppression of the nuclear factor (NF)-κB activation and inflammatory target genes, in LPS-stimulated RAW 264.7 cells. Conclusion: These results reported effective whitening and anti-inflammatory of BGK-1 as compared to GK-1.