효모에서 글루타치온을 추출하는 방법은?

글루타티온은트리펩타이드 (L-Y-glutamyl-L-cysteinyl-glycine) 화합물로 동물, 식물, 곡류, 기름씨 등에 널리 분포하며 세포 기능의 하나는 각종 독소와 발암물질로부터 보호하는 것이다.동물, 식물, 곡류, 유자 등에 널리 분포되어 있다.글루타치온이 소장에서 완전히 흡수되고 일부 상피세포가 해독에 외인성 글루타치온을 사용할 수 있다는 것이 밝혀졌으며, 이는 식이 글루타치온이 체내 세포 손상 정도를 결정한다는 것을 시사한다 [1].

글루타티온은 항독성 물질인 것 외에도 일부 설프히드릴 효소에 활성화 효과를 가지고 있으며, 효소와 다른 단백질 설프히드릴 그룹을 보호하는 항산화제로 사용될 수 있고, 생물학적 산화, 아미노산 수송, 헤모글로빈의 보호에 역할을 한다 [2].이외에도 글루타치온은 노화를 억제하고 당뇨병을 예방하며 피로를 없애는 효능이 있다.최근에는 글루타치온도 HIV를 억제하는 것으로 밝혀졌다.따라서 글루타치온에 대한 연구는 인류의 건강과 생명에 매우 중요한 의의를 가진다.

1.자연계의 글루타치온 분포

글루타치온은 자연계에 널리 분포되어 있으며, 주로 동물의 조직이나 혈액에서 발견되지만 채소, 콩류, 곡류, 감자, 버섯 등과 같은 많은 식물에도 함유되어 있습니다.또한, 효모 중의 글루타치온의 함량도 높다.추정 결과에 따르면 글루타치온의 함량은 가공되지 않은 육류에 50~200 mg/kg, 신선한 과일과 채소 [3]에 50~150 mg/kg, 말린 효모 [4]에 약 15% 정도이며, 유제품, 곡류, 조리된 식품에는 함량이 더 낮다.

2.Glutathione의 성질과 생리적 기능

글루타치온의 성질 2.1

글루타티온의 분자량은 307.33 이고 녹는점은 189~199이다.글루타티온의 분자량은 307.33, 녹는점은 189~193 ℃ (분해), 결정은 무색과 투명한 길쭉한 기둥 (판), 등전점 (PI)은 5.93이다.빛에 쉽게 분해되며, 결정 형태는 무색투명하다.빛에 의해 쉽게 분해되고 쉽게 산화된다.글 루타 티 온 분자는 특별 한 δ-펩 티 드 본드,은의 응축에 의해 형성 된 δ-COOH의 글 루타 민산 및 α-NH2시 스 테인다.

이 펩 티 드 본드은 펩 티 드 과는 다르 본드의 응축에 의해 형성 된 α 하나 아미노산에서-COOH α의 또 다른 아미노산에서-NH2 단백질 분자이다.글루타치온은 쉽게 산화되는 활발한 설프히드릴기를 포함하고 있기 때문에, 환원된 글루타치온 (줄여서 GSH)의 2분자는 탈수소가 되고 이황화 결합 (S S)으로 연결되어 산화된 글루타치온 (줄여서 GSSG)이 됩니다.따라서 글루타치온은 크게 두 그룹으로 나눌 수 있습니다:산화된 것과 환원된 것, 환원된 글루타치온은 생물체의 기능에 중요한 역할을합니다.

글루타치온의 생리적 기능 2.2

글루타치온의 생리 기능은 주로 6가지 측면에서 나타난다:

(1) 적혈구막의 온전성을 유지한다.

(2) 설프히드릴기를 필요로 하는 효소의 활동을 보호하고 회복시킨다.

(3) 글루타치온은 많은 효소의 보조인자이며 조효소이다.

(4) 아미노산의 흡수와 수송에 관여.

(5) 메트헤모글로빈의 감소 및 철분 흡수 촉진에 관여한다.

(6) 인체에 해로운 독과 대사산물을 제거한다.

3.생산 글 루타 티 온의

글루타치온은 다양한 방법으로 제조할 수 있는데, 대략 추출법, 발효법, 효소법, 화학합성법 등으로 분류할 수 있다.현재,글루타치온은 주로 효모에서 추출된다다.소나 돼지의 간은 글루타치온이 비교적 풍부하지만 간은 독특한 맛과 지질 산화가 있고 입맛을 돋우지 않아 보통 효모를 글루타치온 추출의 원료로 사용한다.

효모에서 글루타치온 추출 3.1

3.1.1 글루타치온 추출용액의 준비

글루타치온은 효모의 세포 내에 존재하기 때문에 효모에서 글루타치온을 추출하는 중요한 문제는 세포에서 글루타치온이 분비되도록 만드는 것이며 지금까지 사용된 방법은 세 가지로 나눌 수 있다:

(1) 효소처리방법

이처럼 자연자동분해법:효모를 적당한 온도, pH, 완충기에 넣어 일정 기간이 지나면 세포내 자동분해 효소 시스템이 활성화되고, 효모의 세포벽과 세포막에 작용하여 세포 내 물질을 녹여 방출하게 한다.

② 유도자기분해:saccharase와 protease를 첨가하여 효모세포벽과 세포내 대분자를 용해시킴으로써 세포내 물질이 원활하게 용해될수 있다.

(2) 화학적 처리방법 (Chemical Treatment Method)

주로 용매 처리.일부 무기 또는 유기 화학 시약을 사용하여 효모 세포 벽과 막의 표면 구조를 용해시키거나 세포막의 투과도를 변화시켜 효모 세포 물질이 유출되는데, 일반적으로 사용되는 방법은 온수 추출, 포름산 추출, 에탄올 추출, 트리클로로 아세트산 추출 및 유기산 혼합 추출 등이 있다 [5].

(3) 기계적 분쇄방법

이 방법은 특히 고압 균질화 방법과 고속 볼 밀 연삭 방법이 가장 널리 사용되고 있습니다.전자는 간격의 균질기 헤드에서 빠른 속도로 유체 흐름을 이용하여 강한 전단 효과를 내고 효모 셀을 파손시키고, 고속 볼밀 연마 방법은 유리 볼 연마를 포함하는 볼밀에 배치된 효모 슬러리이다.

효모에서 글루타치온을 추출하는 데 가장 큰 장애물은 세포벽이다.비용 절감과 간편성 관점에서 해외 제조사들은 폐맥주 효모를 세포내 활성물질을 파괴하지 않고 치료하는 데 흔히 초음파, 이온화 방사선 등을 사용해 왔다.이 방법은 안전하고 위생적이며 대량 생산이 용이합니다.또한, 신선효모의 자동분해 역시 효모 자동분해 촉진 효과가 뚜렷한데, 이는 자동분해 효모에 포함된 다양한 효소계가 세포벽의 용해를 돕기 때문인 것으로 생각된다.

3. 2.1. 글루타치온의 분리 및 정제

글루타치온의 분리와 정제를 위해 지금까지 크게 네 가지 방법이 보고되고 있는데, 동염법 [6]은 전통적인 방법이고, 실용적인 가치가 있지만 오염이 크다;이온교환법 [7], 경제적 이익이 더 높아 동염법을 완전히 대체할 것으로 예상된다;또한, 유기 친화 크로마토그래피를 수행하기 위해 합성 수은 수지 방법을 사용하는 경우가 있는데,이 방법의 회수율은 최대 82.96% [8];최신 보고에 따르면, 양상 분할 (biphasic partitioning)을 사용하여 온도 유도 상 분리와 결합 할 수있다,이 방법은 또한 글루타치온의 80% 이상 회수 될 수있다.96% [8];최근 보고에 따르면, 쌍방향 분할에 의한 온도 유도 상 분리와 결합할 수 있으며, 글루타치온의 회수율은이 방법으로 80% 이상이 될 수 있어 [9] 더 좋은 방법이기도하다.

글루타치온 생산을 위한 발효 3.2.2

발효에 의한 glutathione의 생산은 일본 등 여러 나라에서 심도 있게 연구되고 있으며, 생산공정은 Y-glutamate cysteine 합성효소와 glutathione 합성효소의 합성을 조절하고, glutathione의 수율을 향상시키기 위한 glutamyl transpeptidase의 분해활성;대장균에 유전자 클로닝 기술을 적용해 얻은 글루타치온 합성효소는 글루타치온의 수율 향상에 이용됐다.대장균에서 유전자 클로닝으로 얻은 글루타치온 합성효소는 글루타치온 생산을 증가시키는 것으로 연구되어 왔다.

세포 내 글루타치온의 투과성을 변화시켜 세포 내 글루타치온이 세포 외로 배출되도록 하기 위해, 세포막, 특히 원형질막의 구조와 기능에 영향을 미치는 일부 물질 (예:에탄올 등)에 첨가할 수 있습니다.최근 글루타치온의 생산을 개선하기 위해 생공학적 박테리아의 응용도 큰 진전을 이루었다.

발효는 글루타치온 생산에 가장 유망한 방법입니다.일본과 일부 서방국가에서는 글루타치온의 공업생산을 실현하였다.그들은 글루타치온의 생합성에 대해 더 많은 연구를 했고 글루타치온의 생산에 유전공학적 방법을 적용했다.그 중 글루타치온을 생산하는 가장 일반적인 방법은 돌연변이 발생에 의해 높은 함량의 효모를 얻는 방법이며, 사용된 효모로는 saccharcomyces cystl-norolens KNc-1, candida petrophilum AI0-2, candida utilis ER388, candida uilis 등이 있다.ER388과 candida uilisn 74-8.

중국에서는 Zhuo Zhaowen [10]에 의한 효모에서의 글루타치온 추출에 관한 연구와 Zhan Guyu [11]에 의한 Pseudohyphae glutathione의 고수익 균주에 대한 성공적인 스크리핑과 Brewer&에 의한 글루타치온 합성에 관한 최근의 보고 외에는 글루타치온과 그 생합성에 관한 연구는 거의 없다#39;s 효모, 즉 Brettanomyces cerevisiae m-05 변종의 고수익 균주 선발 및 개발.이 균주는 건조세포 1g 당 글루타치온 14.43 mg을 함유하고 있어 이전 균주보다 높은 수치를 보이고 있다.이 균주는 건조된 세포 1g 당 글루타치온 14.43 mg을 함유하고 있으며, 이는 이전 균주보다 68.4% 증가한 수치이다 [12].

4.글 루타 티 온 애플리케이션

글루타치온은 매우 중요한 아미노산 유도체로 다양한 용도로 사용됩니다.글루타치온은 시약으로서 생화학, 의학, 생물학, 화학연구 및 결정에 널리 사용된다.임상적으로는 간염의 보조 치료, 유기물 및 중금속의 해독, 암 방사선 및 화학 요법 보호, 백내장과 HIV 억제, 세포막 보호, 성기능 개선 등에 사용될 수 있습니다.식품 가공에서 글루타치온은 식품 첨가물로 영양 개선, 식품의 풍미 향상, 변질 방지;또한 인간의 건강관리에 사용되는 치료용 의약품과 의료용 의약품을 조합하여 만들 수 있습니다.

글루타치온의 보존 안정성이 낮아 상품화가 어렵다.음료의 글루타치온 함량 감소의 주요 이유가 명확해졌으며, 음료에서 장기간 안정성을 갖는 글루타치온 함유 효모 추출물을 개발하는데 성공하였다, 즉, 글루타치온의 안정화가 수행되고, 특정 조건에서 글루타치온 2분자가 안정화 된 글루타치온 단일 분자로 복합된다.이 안정화 된 글루타치온은 매우 안정적이어서 다양한 식품에 사용될 수 있습니다.체내로 섭취되면 소장 상부에서 글루타치온으로 환원되어 글루타치온과 같은 생리적 효과를 보인다.

글루타치온에 대한 연구가 심화됨에 따라 글루타치온은 임상 및 제약 분야에서 더 많은 응용이 가능할 것입니다.또한 글루타치온은 기능성 식품 제조에 이상적인 첨가제로서 유제품, 육류, 파스타, 음료, 과자류, 발효식품 등에 첨가하여 건강관리 및 영양소 강화제로 활용할 수 있기 때문에 식품 가공 산업에서의 응용범위가 매우 넓으며, 식품 가공 산업에서도 널리 이용되고 있다.글루타치온은 식품첨가물로서 기타 방부제, 항산화제보다 뛰여나며 인체건강에 유익하다.

참조:

[1] 조 신지.글루타치온의 분리 및 건조 방법.광저우식품공업과학기술, 1996 (2), 44~45

[2] 중국 음식 잡지.유명한 중국 음식 모음.북경:전망출판사, 1998

[3] 셴베이잉, 장쯔웨이.생물학적 활성을 가진 새로운 기능성 식품 첨가물인 글루타치온.곡물 및 지방, 1993(2):27~32

[4] 지앙 M-F.cystathionine을 함유한 효모 추출물의 개발.산동 식품 발효, 1992 (4)

[5] Zhou ND, Li Y 등이 있다.효모로부터 글루타치온 추출에 관한 기초 연구.생명공학, 1997, 7(4):31

[6] 요시카즈 이소와아미노산 dermentation V glutathione Hakko To Koggo, 1981, 40(7):631~636

[7] 후쿠다 하루히코 마키 히데키 (Haruhiko Maki Hideki Fukuda)는 모의 노빙-베드 흡수기 시스템을 이용하여 글루타티온과 글루타민산의 분리.j Fermend. 1987, 65(1):61~70

[8] 왕 F, 풍 WX.수은함유 수지에 의한 글루타치온의 분리 및 정제.동계학술발표논문집 1996년, 제22(6)

[9] 메이동허, 린레치앙, 주지앙.온도 유도 상분리와 결합한 2 상 수용액 분할에 의한 효모로부터 글루타치온 추출.한국화학공학회 추계학술발표논문집 1998년, 제1998권 49(총 4 쪽)

[10] 주오자오원, 저우진신 외.효모로부터 환원된 글루타치온의 결정화를 위한 변형된 방법.한국클로로겐산학회지, 1988(3):6~9

[11] 잔구유, 티안핑 외.Saccharomyces cerevisiae에 의한 glutathione의 생합성 (Biosynthesis of glutathione by Saccharomyces cerevisiae)약국학회지 1990, 25(7):494~499

[12] 쉬 BJ, 황 JZ 외.Brewer&에 의한 Glutathione의 합성#39;s 효모 (saccharomyces cererisiae) M-05 변종 I.균주의 선발 및 육종 I.푸젠사범대학 논문집 (자연과학편), 1996, 12(4):91~95