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<백강균에 감염된 사슴벌레>

한국경제 2001. 10. 28.자 기사 '백강균 동충하초' 대량생산 기술 개발 

자연상태로만 존재하는 것으로 알려졌던 "백강균(Beauveria bassiana) 동충하초"를 대량 생산하는 방법이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 미생물 연구기업인 마이코플러스(대표 윤철식 고려대교수)는 "중앙대학교 이찬 교수와 공동으로 백강균 동충하초의 자실체(子實體)를 형성하는 균주의 성격을 처음으로 밝혀냄에 따라 백강균 동충하초를 인공적으로 대량 생산하는 길을 열었다"고 28일 발표했다. 또 "자실체의 성분을 분석한 결과 면역 활성화,유해 미생물 억제,혈액 응고에 탁월한 효과를 지닌 것으로 나타났다"고 밝혔다.

윤철식 대표는 "국제학술지인 "마이크로바이올로지및 바이오테크놀로지 저널"에 이 결과를 보고할 예정"이라며 "조만간 백강균 동충하초의 서식환경과 균주를 특허출원할 계획"이라고 말했다. 윤 대표는 또 "영남대 의대 정희창 교수와 공동으로 백강균 동충하초의 임상실험 및 이를 이용한 신약개발을 추진키로 했다"고 덧붙였다. 그는 이어 "자라는 환경에 변화를 주면 백강균으로부터 다양한 약리작용을 가진 동충하초를 재배할 수 있다"며 "백강균 동충하초는 차세대 신약개발 물질도활용할 수 있을 뿐 아니라 이의 수요가 크게 늘 경우 농가소득을 높이는데도 도움을 줄 수 있다"고 말했다.

※ 백강잠(白殭蠶) : 백강균에 감염되어 죽은 누에나방의 새끼벌레를 건조시킨 것을 한방에서는 예로부터 백강잠이라고 하여 어린이들의 경련, 간질, 뇌졸중, 마비된 목의 치료를 위한 약재로 이용하고, 담이나 가래를 삭이고 파상풍, 두통, 후두염, 편도선염, 실선증, 피부가려움증, 단독(丹毒), 당뇨병 등의 치료에도 이용하여 왔다. 성미는 소독(小毒), 신함(辛鹹), 평(平)하고, 해독, 행경, 살삼충, 화담산결, 거풍해경 등의 효능이 있어서 소아의 경간, 중풍실음, 풍창은진, 후비, 후풍, 두풍, 단독, 나력결핵, 유선염 등을 치료한다. 자연적으로 병들어 죽었거나 인공적으로 육성한 강잠을 수집하여 석회에 버무려 수분을 흡수시킨 후 햇볕에 말리거나 불에 쬐어 말린다. 초강잠(炒)은 강잠을 황색이 될 때까지 희미한 불에 굽거나 혹은 밀기울을 사용하는 것으로 먼저 솥을 뜨겁게 한 후 밀기울을 넣어 연기가 날 때까지 볶은 후 다시 강잠을 넣어 황색이 될 때 까지 볶아 채로 쳐서 밀기울을 제거한다. 상표소(桑螵蛸), 길경(桔梗), 복령(茯笭), 복신(茯神), 비해(萆薢)와 상오(相惡)함. 산후통(産後痛)으로 풍이 없는 자, 붕중(崩中)에는 쓰지 못함(운곡본초학 참조).

선행연구로는, 백강균을 이용한 유해곤충의 구제방법에 관한 특허 "국내 누에나방으로부터 분리한 백강균 CS-1 균주 및 이를 이용한 배추좀나방의 방제방법(특허등록 제239209호, 특허권자 대한민국)",

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∨ 소나무 재선충병을 일으키는 솔수염하늘소의 구제방법과 관련되는 "하늘소류 곤충을 방제하는 백강균 속 균주 및 이를 이용한 하늘소류 곤충의 살충 방법(특허등록 제854721호, 특허권자 전라남도)" 등이 있었고, 

【발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술】 

동충하초를 포함하는 곤충병원성곰팡이는 전세계적으로 약 100속 750여종이 분포하는 것으로 알려져 있다(Kobayashi 등 1983, Samson 등 1988). 그 중 완전세대사, 즉 자실체를 형성하며 자낭균류(Ascomycetes)에 속하는 곤충병원성 곰팡이로는 코디셉스(Cordyceps) 속, 시미즈마이세스(Shimizuomyces) 속, 토루비엘라(Torrubiella) 속 등 3속이 알려져 있지만, 동충하초라고 할 수 있는 대표적인 속은 코디셉스속이다(Kobayashi, 1982). 코디셉스속에는 현재 전 세계적으로 300여종이 분포하는 것으로 알려져 있으며, 백강균(Beauveria bassiana ), 녹강균(Metarhizium anisopliae ) 같은 불완전균강(Deuteromycetes )에 속하는 대부분의 곤충병원성 곰팡이가 코디셉스속의 불완전세대로 알려져 있다.  

자실체를 형성하는 일부 코디셉스속 동충하초와 불완전균류인 백강잠(Beauveria bassiana )은 중국, 한국, 일본 등지에서 예로부터 훌륭한 한방제로 이용되어 왔다(Jianzhe 등, 1989). 자실체를 형성하는 대표적인 종으로는 코디셉스 시넨시스(C. sinensis )가 있는데, 박쥐나방의 유충을 기주로 자실체를 형성하며 중국에서만 발견된다. 이 밖에도 코디셉스 밀리타리스(C. militaris) , 코디셉스 마티아리스(C. martialis) , 코디셉스 오피오글로소이디스(C. ophioglossoides) , 코디셉스 소보리페라(C. soborifera) , 코디셉스 호케스(C. hawkesii) , 톨리포클래디엄속(Tolypocladium sp.), 보베리아 바시아나(B. bassiana) 등이 약용으로 이용되고 있다(Cunningham 등, 1950).

최근에는 생명공학의 발달로 이러한 동충하초 또는 한방제로부터 생리활성물질 탐색에 관한 연구가 수행되고 있으며, 일부 연구에서 항암효과 등 다양한 생리활성을 나타내는 뉴글레오사이드(nucleoside) 유도체인 코디세핀<Cordycepin(3'-deoxyadenosin)>의 이화학적 특성이 구명되었다(Cunningham 등, 1950, 1951 Hubbel 등 1985). 또한 코디셉스 시넨시스(C. sinensis) 로부터 디-만니톨(D-mannitol), 스테아르산(stearic acid), 마이코스(mycose), 에고스테롤(ergosterol), 우라실(uracil), 아데닌(adenine), 아데노신(adenosine)이 확인되었고, 코디셉스 시카데(C. cicadae) 로부터 사코마(sarcoma) 180의 성장을 억제하는 다당류인 갈락토만난(galactomannan)이 분리되었다. 이 외에도 코디셉스 오피오글로소이디스(C. ophioglossoides) 로부터도 항암 활성이 있는 다당류가 분리되었다(Ohmori 등 1986). 상기와 같이 코디셉스속 동충하초에 관한 연구는 일부 수행이 되었지만, 동의보감에서 항암제, 중풍치료제, 항생제, 강장제로 특효가 있다고 전하는 백강잠(B. bassiana )에 대한 연구는 전무한 실정이다.

【발명이 이루고자 하는 기술적 과제】

본 발명자들은 백강균 동충하초로부터 면역활성물질을 규명하기 위해 예의 연구한 결과, 백강균 동충하초를 열수추출(hot-water extract)법으로 추출하여 정제함으로써 기능성 식품의 소재, 의약품 소재 등으로 활용할 수 있는 면역활성물질을 규명할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다. 본 발명의 목적은 동충하초의 불완전세대이며 백장감의 원료로 곤충병원성 곰팡이인 백강균 균사체 및 자실체의 추출방법을 제공하는 것이다.

【발명의 구성 및 작용】

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 백강균 동충하초 균사체 및 자실체의 추출방법은

(1) 백강균 동충하초 균사체 및 자실체에 20배 부피의 물을 가하여 끊인 후, 넣은 물의 부피가 반이 되면 거어즈를 이용하여 잔사와 상등액을 분리하는 단계;

(2) 상기의 잔사에 다시 20배 부피의 물을 가하여 끊인 후 넣은 물의 부피가 반이 되면 거어즈를 이용하여 잔사를 분리하고, 다시 처음 부피의 반이되면 거어즈를 이용하여 잔사와 상등액을 분리하여 처음 분리된 상등액과 합치는 단계; 및

(3) 상기에서 회수한 상등액을 약 1/3 부피로 농축하고 원심분리하여 상등액을 회수하여 동결건조하는 단계;를 포함하는 열수추출법임을 특징으로 한다.

백강균(Beauveria bassiana )은 하늘소 등 약 700여 종의 곤충을 감염시킬 수 있을 정도로 곤충병원성 곰팡이 중 기주범위가 가장 넓다. 백강균은 기주의 표면에서 붕생포자를 형성하고, 분생포자는 균사에서 분생자병을 형성한 다음, 그 위에 둥근 플라스크 모양의 파이어라이드(phialide)를 만들며 파이얼라이드 상단에 긴 목을 형성하여 여러개의 마디를 형성한다. 이러한 마디의 끝부 분에 각각 1개씩의 분생포자가 지그재그 모양으로 발달하여 포도송이와 유사한 형태를 지니며 색깔은 무색이다. 배지상에서 많은 양의 포자가 생성되기 때문에 육안으로는 밀가루처럼 보이는 것이 특징이다.

본 발명에서는 백강균으로 모든 종류의 기주곤충으로부터 분리한 백강균을 이용할 수 있으며, 예를들면 누에로부터 분리한 백강균을 이용할 수 있다.

<시험예 1>

 1-1. 임파구 활성측정(Mitogen 활성능), 1-2. 대식세포 활성측정(Macrophage 활성능) 임파구 활성은 8개의 분획 중 b, c, e, h 및 i에서 활성을 보였으며, 대식세포 활성은 b, e, h 및 i에서 높은 활성을 나타냄을 확인하였다.

<시험예 2>

2-1. 음이온 교환 크로마토그래피(Anion exchange chromatography)

<시험예 3>

3-1. 일반성분 분석 : 면역활성을 보이는 분획의 구성당분석의 결과에서 b 분획은 만노오스(mannose)와 갈락토오스(galactose)가 82%를 넘게 차이하고 있었고, i 분획의 경우 크실로오스(xylose), 만노오스(mannose), 글루코오스(glucose)와 갈락토오스(galactose)가 대부분을 차지하고 있음을 확인하였다.

3-2. 구성당 분석 : 구성당 분석을 통하여 백강균 균사체 및 자실체의 면역활성 물질은 탄수화물 성분임을 확인할 수 있었다.

<시험예 4>

4-1. HPLC에 의한 순도확인, 정제 및 분자량 측정, 4-2. 겔여과 크로마토그래피(Gel filtration chromatography)

도 5의 결과로부터 b 분획의 경우는 20,800 Da에서 5,000 Da이하의 물질이 혼합되어 있고, e 분획의 경우 340,000 Da에서 5,000 Da이하의 다양한 분자량을 가진 물질이 혼합되어 있음을 확인할 수 있었다.

<시험예 5>시험예 4에서 분리한 b-1, b-2와 e-1, e-2, e-3의 면역활성을 측정하였다.

대식세포활성(Macrophage phosphatase activity)은 b-1 및 e-1인 고분자 분획에서 보다 높은 활성을 나타냄을 확인하였으며, 하기 도 9의 임파구활성측정에서는 농도가 1㎎/㎖에서 e-2를 제외한 모든 분획에서 활성을 나타내었고, 0.1㎎/㎖에서 e-1의 경우가 상대적으로 높은 활성을 나타냄을 확인하였다.

<시험예 6>시험예 2에서 확인된 활성획분 중 양이 적고 단 2개의 피크만을 보이는 h분획을 상기 4-1의 HPLC(high performance liquid chromatography) 과정을 통해 정제하여 얻은 분획 h-1 및 h-2의 면역활성을 측정하였다.

도 10 및 도 11의 결과에서 h-1분획이 공통적으로 면역 활성을 나타내었고, h-2는 면역 활성을 나타내지 않음을 확인하였다. 또한, 상기 표 5의 결과에서 정제된 h-1 분획은 250,000 Da, 및 i 분획은 550 Da의 분자량을 가진 물질임을 확인할 수 있었다.

【발명의 효과】

본 발명에서는 열수추출법으로 백강균 동충하초 균사체 및 자실체를 추출하여 그 추출물을 정제, 분리함으로써 면역활성 성분을 구체적으로 규명하여 기능성 식품 소재, 의약품 소재 등으로의 활용을 가능하게 하며, 자원이 부족한 우리나라에서 곤충병원성곰팡이의 자원화를 유도할 수 있다. 또한, 이러한 면역활성 성분의 개발은 국내토착 유용 곰팡이자원의 발굴 및 자원화로 이어져 미생물자원의 경제적 가치를 증대하고 국내 토착 동충하초자원 이용관련 새로운 산업군의 창출이 가능할 것이라고 예상된다.

청구의 범위, 도표 등 일부 생략