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상업용 β-glucanase를 이용한 홍삼유래 사포닌으로부터 Ginsnoside Rd 의 생물 전환

Biotransformation of Ginsenoside Rd from Red Ginseng Saponin using Commercial β-glucanase

대한화장품학회지 2020년 46권 4호 p.349 ~ 360
강혜정, 이종우, 박태우, 박혜윤, 박준성,
소속 상세정보
강혜정 ( Kang Hye-Jung ) - Chungbuk National University College of Engineering Department of Engineering Chemistry
이종우 ( Lee Jong-Woo ) - Chungbuk National University College of Engineering Department of Engineering Chemistry
박태우 ( Park Tae-Woo ) - Chungbuk National University College of Engineering Department of Engineering Chemistry
박혜윤 ( Park Hye-Youn ) - National institute of Environmental Research
박준성 ( Park Jun-Seong ) - Chungbuk National University College of Engineering Department of Engineering Chemistry

Abstract

최근 피부 기능 개선과 관련한 다양한 가능성으로 인해 화장품 소재로서 수요가 높아지고 있는 인삼유래 사포닌의 한 종류인 ginsenoside Rd를 위한 생물 전환 제조 기술을 확립하였다. 홍삼 사포닌(RGS)에포함된 ginsenoside Rb1을 Rd로 전환하기 위하여 상업용 효소를 탐색하였고 그 중 Viscoflow MG가 가장효율적인 것을 확인하였다. Ginsenoside Rd로의 전환에 영향을 주는 요인을 최적화하기 위하여 반응표면분석법(RSM)을 통하여 실험 조건을 설계하였다. 주요 독립변수는 RGS 농도, 효소 농도와 반응 시간이었고Box-Behnken design (BBD) 모델설계법에 따라 선정된 17 가지 조건으로 ginsenoside Rd로 전환을 수행하고최적화 조건을 분석하였다. 전환된 Ginsenoside Rd의 농도는 0.3113 g/L에서 최대 0.5277 g/L까지였고 RGS 2%, 효소 1.25%를 13.5 h 반응시킨 조건에서 가장 높은 생성량을 보였다. 결론적으로, ginsenoside Rd 생물전환의 독립변수인 RGS 농도, 효소 농도는 p-value가 0.05보다 작은 값으로 유의미한 값을 나타내었고 각독립변수 사이의 교호작용 중에서는 효소 농도와 반응 시간 사이의 교호 작용이 가장 큰 영향력을 갖고 있음을확인하였다.

Bio-conversion manufacturing technology has been developed to produce ginsenoside Rd which is increasingly in demand as a cosmetic material due to various possibilities related to improving skin function. In order to convert ginsenoside Rb1 which is contained in red ginseng saponin (RGS) into Rd, several commercial enzymes were tested.
Viscoflow MG was found to be the most efficient. In order to optimize the conversion of RGS to ginsenoside Rd by enzymatic transition was carried out using response surface methodology (RSM) based on Box-Behnken design (BBD).
The main independent variables were RGS concentration, enzyme concentration, and reaction time. Conversion of ginsenoside Rd was performed under 17 conditions selected according to BBD model and optimization conditions were analyzed. The concentration of the converted ginsenoside Rd ranged from 0.3113 g/L to 0.5277 g/L, and the highest production volume was obtained under condition of reacting 2% RGS and 1.25% enzyme for 13.5 hours. Consequently, RGS concentration, enzyme concentration which is 0.05 less than p-value and among the interactions between the independent variables, the interaction between enzyme concentration and reaction time was confirmed to be the most influential.

키워드

red ginseng extract; ginsenoside Rd; bioconversion; β-glucanase; RSM

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