발효 국물의 HA 함량은 어떻게 분석하나요?

소개

히알루론산 (HA)은 제약, 화장품 및 생물의학 산업에서 널리 사용되는 자연 발생 다당류입니다. HA의 생산에는 일반적으로 박테리아 균주의 발효가 포함되며, 발효액의 HA 함량 분석은 최종 제품의 품질과 순도를 보장하기 위해 생산 공정에서 중요한 단계입니다. 이 글에서는 발효 원액의 HA 함량을 분석하는 방법에 대해 설명합니다. 장단점에 대해 알아보고 연구 또는 비즈니스에 적합한 HA 제품을 선택할 수 있기를 바랍니다.

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그림 1. HA의 화학 구조

발효 국물을 사용하여 HA를 생산하는 방법?

히알루론산은 전통적으로 닭의 빗에서 추출했지만, 낮은 추출률과 복잡한 분리 과정, 막대한 비용으로 인해 이 방법은 폐기되었습니다. 요즘에는 살아있는 미생물의 히알루로난 합성 효소에 의해 HA가 제조되는 미생물 발효를 통해 대규모의 HA가 생산됩니다. 다음과 같은 이점이 있습니다.

• 새로운 영양소: 흡수에 도움이 되는 새로운 물질이 생성됩니다.
• 더 높은 추출률: 프로테아제, 셀룰라아제 및 기타 효소는 식물 세포 파열과 그 과정에서 활성 성분의 방출을 촉진하여 결과적으로 HA의 수율과 추출 속도를 높입니다.
• 더 쉬운 흡수: 폴리펩타이드, 다당류 및 기타 나노 크기의 작은 분자가 생성되어 흡수가 더 쉽습니다.
• 부작용 감소: 미생물 세포는 유해 물질을 분해하고 안전하지 않은 요인을 줄일 수 있습니다.

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그림 2. HPLC 시스템 다이어그램

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발효 국물의 HA 함량을 분석하는 방법은?

히알루론산 생산의 효율성, 생산성 및 순도를 개선하기 위해 수많은 기술이 사용되어 왔습니다. 그중에서도 발효 과정에서 HA 함량을 분석하는 데는 여러 가지 접근법이 사용됩니다.

1. 세틸피리디늄 클로라이드를 사용한 침전

세틸피리디늄 염화물(CPC)을 사용한 침전은 전통적인 분석 방법이며, 540nm에서 분광광도계로 측정합니다. 하지만 다른 다당류의 간섭과 낮은 정확도 등의 한계가 있습니다.

2. 고성능 액체 크로마토그래피

이러한 CPC의 한계를 극복하기 위해 최근 다양한 분석 방법이 개발되고 있습니다. 이러한 방법 중 하나가 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)입니다. HPLC는 분자량을 기준으로 HA 분자를 분리한 다음 UV 검출기를 사용하여 검출하는 방식입니다. HPLC는 높은 감도, 정확도 및 선택성으로 인해 광범위하게 사용되고 있습니다. 발효액에 있는 HA의 분자량과 함량을 모두 분석하는 데 HPLC를 사용할 수 있습니다.

3. 모세관 전기 영동

최근 주목받고 있는 또 다른 방법은 모세관 전기영동(CE)입니다. CE는 전하 대 크기 비율에 따라 HA 분자를 분리하는 고해상도 분석 기법입니다. 높은 분해능, 낮은 시료 소비량, 짧은 분석 시간으로 발효액 내 HA의 분자량과 함량을 모두 분석할 수 있습니다.

4. 적외선 분광법

최근에는 기존 분석법의 한계를 극복할 수 있는 새로운 분석법을 개발하기 위한 노력이 계속되고 있습니다. 예를 들어 적외선 분광법(IR)을 기반으로 한 새로운 분석법이 개발되었습니다. 이 방법은 HA 분자의 흡수 스펙트럼을 직접 측정하고 그 결과를 보정 곡선과 비교하여 HA 함량을 결정하는 방식입니다. 이 방법은 높은 감도, 저렴한 비용, 간단한 시료 준비 등의 장점이 있습니다.

5. 다른 방법

이 외에도 다른 방법도 있습니다. 예를 들어, 질량 분석법(MS)을 사용하여 HA 분자가 생성하는 이온을 감지하여 HA의 분자량과 함량을 분석할 수 있습니다. 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 적용하여 분자량을 기준으로 HA 분자를 분리한 다음 205nm에서 분광광도계로 측정할 수도 있습니다.

표 1은 이러한 방법의 장점과 단점을 보여줍니다. 자세한 내용은 여기에서 확인할 수 있습니다.

표 1. HA 함량에 대한 다양한 분석 방법 비교

결론

한마디로 발효 국물의 HA 함량 분석은 HA 생산에 매우 중요합니다. 각각 한계와 장점이 있는 다양한 분석 방법이 개발되었습니다. 방법 선택은 시료 매트릭스, 필요한 감도 및 정확도, 사용 가능한 장비 및 자원과 같은 요인에 따라 달라집니다. 발효액 내 HA 함량 분석의 정확성, 감도 및 비용 효율성을 개선하기 위해서는 새로운 분석 방법의 개발이 필수적입니다.

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참조:

[1] 왕 얀 & 카이, 리콴 & 누그라하, 브라마스타 & 가오, 이 & 레오, 화. (2013). 복잡한 조직의 복구 및 재생을위한 최신 하이드로 겔 솔루션. 현재 의약 화학. 21. 10.2174/0929867321666131212151855.

[2] Czaplicki, Sylwester. (2013). 화합물의 생체 활성 분석에서의 크로마토그래피. 10.5772/55620.