Biotransformation of major ginsenosides using whole cells of Leuconostocs and Lactobacilli

Abstract

인삼의 성분 중 의학적 및 생물학적 활성을 나타내는 것은 ginsenoside 라고 불리는 인삼 특유의 사포닌이다. 이 연구의 목적은 ginsenoside 를 식품미생물의 효소와 반응시켜 특이적인 deglycosylated ginsenoside 를 생산하고 그 특징을 규명하는 것이었다. 대표적인 식품미생물인 Leuconostoc 과 Lactobacilli 세포의 효소와 반응시켜 major ginsenoside 를 minor ginsenoside 로의 전환을 시도하였으며, 전환 과정 중의 최적의 전환조건을 확인하고자 하였다. 이 중, Leuconostoc mesenteroides KFRI 690, Leuconostoc paramesenteroides KFRI 159, 그리고 Lactobacillus delbruckii KCCM 35486 균주가 생물전환을 통해 compound K를 생산하는 활성을 가지고 있음을 확인하였다. 특히, Leu. mesenteroides KFRI 690 균주의 경우 비배당체 형태의 compound K로의 전환활성이 가장 높음을 확인하였으며, 전환조건의 최적화 실험을 통해 2% sucrose를 첨가하여 배양시킨 후의 효소를 사용하여 반응과정동안 pH 7.0, 37℃의 최적조건에서 전환시켰을 경우 compound K의 생산효율이 가장 높음을 확인하였다. 이 연구는 처음으로 유산균의 파쇄하지 않은 효소액을 이용하여 생물전환 시킨 것에 의미가 있으며, 식품산업에서 잠재적 경제적 가치를 지니고 있다고 보여진다.

Various strains of Lactobacillus and Leuconostoc species were evaluated to select the most promising strain to carry out transforming major ginsenosides into minor ginsenosides. Among the experimental lactic acid bacteria(LAB), Leuconostoc mesenteroides KFRI 690, Leuconostoc paramesenteroides KFRI 159, and Lactobacillus delbrueckii KCCM 35486 produced compound K from major ginsenoside precursors (Rb1, Rc, Rd and F2). KFRI 690 showed the best transforming activity among them. Furthermore, these LABs could biotransform ginsenosides without disrupting the cell to release enzyme activity. The production yield of compound K using KFRI 690 has been enhanced by adding 2% sucrose into the culture medium and incubating at pH 7.0 and 37℃ for 96 h during the transformation reaction. This is the first report on the production of compound K using whole cells of Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc paramesenteroides, and Lactobacillus delbrueckii, which are food grade lactic acid bacteria.