KR100194075B1 - Purification Method of Cyclodextrin Glucanotransferase Using Aqueous Two-Phase System - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수성 2상계(aqueous two-phase system)를 이용한 사이클로덱스트린 글루카노트랜스퍼레이즈(cyclodextrin glucanotransferase, EC 2.4.1.19., 이하, 'CGTase'라 함)의 정제방법에 관한 것이다. 좀더 구체적으로, 본 발명은 폴리에틸렌글리콜(polythylene glycol)과 덱스트란(dextran), 또는 폴리에틸렌글리콜과 염(salt)에 의해 상분리가 형성되는 수성 2상계를 이용하여, CGTase 생산 미생물의 배양액으로부터 전기 효소를 정제하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 CGTase 정제방법에 의하면, 수성 2상계를 이용하여 대량 제조가 용이하고 효율적이고도 경제적으로 CGTase를 정제할 수 있다.The present invention relates to a method for purifying cyclodextrin glucanotransferase (EC 2.4.1.19., Hereinafter referred to as 'CGTase') using an aqueous two-phase system. More specifically, the present invention uses an aqueous two-phase system in which phase separation is formed by polyethylene glycol and dextran, or salts of polyethylene glycol and salt. It relates to a method of purification. According to the CGTase purification method of the present invention, CGTase can be purified easily, efficiently and economically by mass production using an aqueous two-phase system.

Description

수성 2상계(aqueous two-phase system)를 이용한 사이클로덱스트린 글루카노트랜스퍼레이즈의 정제방법Method for Purification of Cyclodextrin Glucanotransferase Using Aqueous Two-phase System

본 발명은 수성 2상계(aqueous two-phase system)를 이용한 사이클로덱스트린 글루카노트랜스퍼레이즈(cyclodextrin glucanotransferase, EC 2.4.1.19)의 정제방법에 관한 것이다. 좀더 구체적으로, 본 발명은 폴리에틸렌글리콜(polythylene glycol)과 덱스트란(dextran), 또는 폴리에틸렌글리콜과 염(salt)에 의해 상분리가 형성되는 수성 2상계를 이용하여, 사이클 로덱스트린 글루카노트랜스퍼레이즈 생산 미생물의 배양액으로부터 전기 효소를 정제하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for purifying cyclodextrin glucanotransferase (EC 2.4.1.19) using an aqueous two-phase system. More specifically, the present invention provides a cyclodextrin glucanotransferase-producing microorganism using an aqueous two-phase system in which phase separation is formed by polyethylene glycol and dextran, or salt and polyethylene glycol. It relates to a method for purifying the electric enzyme from the culture solution of.

일반적인 화학공정에서는 보통 분리하고자 하는 물질의 분자성질에 따라 적합한 추출, 결정, 증류, 투석 및 건조 등의 여러 가지 방법을 통하여 혼합물로부터 물질을 분리한다. 예를 들면, 추출의 경우 유기용매와 물을 혼합하여 원하는 물질은 두 상(phase) 중에서 어느 한 상에 농축시켜 회수하고, 불순물은 다른 상에 농축시켜 분리한다. 그러나, 생리활성 물질 및 효소 등 단백질을 다루는 생물공학 분야에서는 유기용매와의 접촉에 의한 생리활성의 저하로 특별한 경우에만 유기용매를 이용한 추출법이 사용되고 있다. 따라서, 생물공학분야에서는 생리활성 물질 및 단백질들을 변성되지 않고 안정한 상태로 분리·정제하기 위한 여러 가지 방법들이 연구되고 있다.In general chemical processes, the material is separated from the mixture by various methods such as extraction, crystallization, distillation, dialysis, and drying, which are usually appropriate depending on the molecular nature of the material to be separated. For example, in the case of extraction, the organic solvent and water are mixed to collect the desired substance by concentration in one of two phases, and the impurities are separated by concentration in another phase. However, in the biotechnology field dealing with proteins such as physiologically active substances and enzymes, extraction methods using organic solvents are used only in special cases due to the decrease in physiological activity by contact with organic solvents. Therefore, in the biotechnology field, various methods for separating and purifying bioactive substances and proteins in a stable state without degeneration are being studied.

그중의 한가지 방법으로서, 수성 2상계가 도입되고 있는데, 수성 2상계는 두가지의 고분자 물질 사이, 또는 고분자 물질과 염 사이의 비상용성(incompatability)으로 인하여 형성되는 상분리를 의미한다.As one of them, an aqueous two-phase system is introduced, which means a phase separation formed due to incompatability between two polymer materials or between a polymer material and a salt.

마티아손(Mattiasson) 등은 클로스트리디움 아세토부틸리쿰(Clostridium ace tobutylicum)으로부터의 아세톤 및 부탄올 발효시 야기되는 미생물 성장에 대한 저해현상을 제거할 목적으로 수성 2상계를 적용함으로써 고수율의 생산물을 얻었다(참조 : Mattiasson et al., Biotech, Bioeng., 7:355-366(1965)). 아울러, 수성 2상계는 세포내 효소(intracellular enzyme)나 조효소(cofactor)의 분리에 이용되고 있는데, 베이드(Veide) 등은 수성 2상계를 채용하여 대장균(E. coli)으로부터 β-갈락토시데이즈(β-galactosidase)를 분리하였다(참조 : Veide et al., Biotech. Bioeng., 25:1789-1800(1983). 트젤넬드(Tjerneld)는 셀룰로스의 당화와 효소에 의한 산물의 전환(enzymatic bioconversion)에 수성 2상계를 적용하였으며(참조 : Tjerneld, Biotech. Bioeng., 27:1036-1043(1985)), 멘즈(Menge) 등은 α-아밀레이즈를 생산하는 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis)를 수성 2상계에서 배양시킴으로써 세포를 고정화시킨 것과 같은 효과를 얻었으며, 동시에 효소의 생산성을 증가시켰다(참조 : Menge et al., J. Appl. Biochem., 5:75-90(1983).Mattiasson et al. Applied a high yield of product by applying an aqueous two-phase system to remove the inhibition of microbial growth caused by acetone and butanol fermentation from Clostridium ace tobutylicum. (Mattiasson et al., Biotech, Bioeng., 7: 355-366 (1965)). In addition, the aqueous two-phase system is used for the separation of intracellular enzymes and cofactors, and Veide, etc. employs an aqueous two-phase system, and β-galactosi from E. coli. Β-galactosidase was isolated (see Veide et al., Biotech. Bioeng., 25: 1789-1800 (1983). Tjerneld is a glycosylation of cellulose and enzymatic bioconversion). Aqueous two-phase system (Tjerneld, Biotech. Bioeng., 27: 1036-1043 (1985)) and Menz et al., Bacillus subtilis producing α-amylase The same effect as immobilization of cells was obtained by culturing in an aqueous two-phase system while simultaneously increasing the productivity of the enzyme (Menge et al., J. Appl. Biochem., 5: 75-90 (1983).

한편, 사이클로덱스트린 글루카노트랜스퍼레이즈(cyclodextrin glucanotrans ferase, 이하, 'CGTase'라 함)는 동일분자내에서의 트랜스글리코실화반응(intramolecular transglycosylation, cyclization)을 촉매하여 기질인 전분으로부터 사이클로덱스트린을 생산한다. 전기 효소는 바실러스 서큘란스(Bacillus circulans), 바실러스 마세란스(B. macerans), 바실러스 메가테리움(B. megaterium), 바실러스 오벤시스(B. ohbensis), 바실러스 스테아로써모필루스(B. stearothermophilus), 바실러스 섭틸리스(B. subtilis), 클렙시엘라 옥시토가(Klebsiella oxytoga), 마이크로코커스 속(Micrococcus sp.), 써모언에어로박터 속(Thermoanaerobacter sp.) 등의 미생물에서 생산되는 것으로 알려져 있는데, 이로부터 생산된 CGTase는 식품, 의약, 농약 및 향료 등에서 휘발성 물질의 안정화, 고미(苦味)의 제거, 불용성 물질의 가용화 및 색상의 균일화 등의 목적으로 널리 사용되고 있는 사이클로덱스트린을 제조하는데 이용되어 왔다.On the other hand, cyclodextrin glucanotransferase (hereinafter referred to as 'CGTase') catalyzes the transglycosylation reaction (intramolecular transglycosylation, cyclization) in the same molecule to produce a cyclodextrin from the starch substrate. Electrolytic enzymes include Bacillus circulans, B. macerans, B. megaterium, B. ohbensis, B. stearothermophilus, It is known to be produced in microorganisms such as B. subtilis, Klebsiella oxytoga, Micrococcus sp., And Thermomoeroerobacter sp. CGTase produced therefrom has been used to prepare cyclodextrins, which are widely used for the purpose of stabilizing volatiles, eliminating bitumen, solubilizing insoluble substances and uniformizing colors in food, medicine, pesticides and flavorings.

이러한 배경에서, 전기 미생물로부터 세포외 효소인 CGTase를 효율적이고도 경제적인 방법으로 분리 정제하는 공정은 사이클로덱스트린의 산업적 제조에 있어 매우 중요한 부분을 차지하여 왔다.Against this background, the process for separating and purifying the CGTase, an extracellular enzyme from an electric microorganism in an efficient and economic manner, has been a very important part in the industrial production of cyclodextrin.

이에, 본 발명자들은 CGTase 생산 미생물로부터 전기 효소를 효율적이고도 간단한 방법으로 분리하고자 예의 연구노력한 결과, 수성 2상계를 이용하여 대량제조(scale-up)가 용이하고 효율적이고도 경제적으로 CGTase를 정제할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have made intensive studies to separate the electric enzymes from the CGTase producing microorganisms in an efficient and simple manner. As a result, the CGTase can be purified easily and efficiently and economically using an aqueous two-phase system. It has been found that the present invention has been completed.

결국, 본 발명의 목적은 수성 2상계를 이용하여 CGTase 생산 미생물의 배양액으로부터 CGTase 효소를 정제하는 방법을 제공하는 것이다.After all, it is an object of the present invention to provide a method for purifying CGTase enzyme from a culture of CGTase producing microorganisms using an aqueous two-phase system.

제1도는 10% PEG35000과 15% 염(salt)으로 형성되는 수성 2상계를 이용하여 하층으로부터 분리한 CGTase의 회수율을 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the recovery of CGTase separated from the lower layer using an aqueous biphasic system formed of 10% PEG35000 and 15% salt.

제2도는 10% PEG35000과 각기 다른 농도의 황산나트륨으로 형성되는 수성 2상계를 이용하여 하층으로부터 분리한 CGTase의 회수율을 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing the recovery of CGTase separated from the lower layer using an aqueous biphasic system formed of 10% PEG35000 and different concentrations of sodium sulfate.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

토양으로부터 분리한 바실러스 속의 CGTase 생산 미생물 중에서, 내열성이 있으며 고생산성의 β-사이클로덱스트린을 제공하는 CGTase을 생산하고, 발효역가가 높은 균주를 선별하였다. 이렇게 선별한 균주를 0.6% 수용성 전분, 0.6% 효모추출물, 0.6% 박토펩톤, 0.16% NH4Cl, 0.2% KH2PO4및 0.01% 소포제(antifoam) B 현탁액으로 구성된 배양배지(pH 8.0)에서 온도 30℃, 교반속도 400rpm, 통기량 1vvm의 조건으로 배양하였다.Among the CGTase-producing microorganisms of the genus Bacillus isolated from the soil, CGTase producing heat-resistant and high-productivity β-cyclodextrin was produced, and strains with high fermentation titer were selected. The selected strains were cultured (pH 8.0) consisting of 0.6% aqueous starch, 0.6% yeast extract, 0.6% bactopeptone, 0.16% NH 4 Cl, 0.2% KH 2 PO 4 and 0.01% antifoam B suspension. The culture was carried out under the conditions of temperature 30 ℃, stirring speed 400rpm, aeration rate 1vvm.

수성 2상계를 이용하여 전기에서 배양한 균주로부터 CGTase 효소를 정제하기 위하여, 균주배양액에 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol: PEG)와 덱스트란, 또는 PEG와 1종의 염을 첨가하여 혼합하고 교반한 다음, 정치시켜 상분리를 형성시키고, 하층에 존재하는 CGTase를 분리함으로써 효소를 정제하였다. 이때, PEG는 분자량이 4,000 이상인 것을 사용하며, 염은 인산칼륨, 인산나트륨 또는 황산나트륨 등을 사용한다. 또한, 전기 PEG와 덱스트란에 의한 수성 2상계는 전기 두가지 고분자 물질외에 염을 추가로 포함할 수도 있다.In order to purify the CGTase enzyme from the previously cultured strain using an aqueous two-phase system, polyethylene glycol (PEG) and dextran or PEG and one salt are added to the strain culture solution, mixed and stirred, The enzyme was purified by standing still to form a phase separation and separating the CGTase present in the lower layer. In this case, PEG is a molecular weight of 4,000 or more, and salt is used as potassium phosphate, sodium phosphate or sodium sulfate. In addition, the aqueous two-phase system by electric PEG and dextran may further include a salt in addition to the two polymer materials.

상기의 PEG와 덱스트란에 의한 수성 2상계를 위하여, 미생물 배양액에 대하여 PEG는 3 내지 7%(w/v), 가장 바람직하게는 5% 첨가하고, 덱스트란은 5 내지 10%(w/v), 가장 바람직하게는 7% 첨가한다. 아울러, PEG와 1종의 염에 의한 수성 2상계를 위하여, 미생물 배양액에 대하여 PEG는 7 내지 12%(w/v), 가장 바람직하게는 10% 첨가하고, 염이 인산칼륨이나 인산나트륨인 경우는 염을 10 내지 18%(w/v), 가장 바람직하게는 15% 첨가하며, 황산나트륨인 경우는 염을 3 내지 10%(w/v), 가장 바람직하게는 10% 첨가한다.For the aqueous biphasic system by PEG and dextran, 3 to 7% (w / v) PEG, most preferably 5% is added to the microbial culture, and 5 to 10% (w / v) dextran. ), Most preferably 7%. In addition, for the aqueous biphasic system with PEG and one salt, 7 to 12% (w / v) PEG, most preferably 10% is added to the microbial culture, and the salt is potassium phosphate or sodium phosphate Adds 10 to 18% (w / v), most preferably 15% of salt, and 3 to 10% (w / v), most preferably 10% of salt for sodium sulfate.

상기와 같은 본 발명의 CGTase 정제방법에 의하면, 수성 2상계를 이용하여 대량 제조가 용이하고 효율적이고도 경제적으로 CGTase를 정제할 수 있다.According to the CGTase purification method of the present invention as described above, mass production is easy, efficient and economical purification of CGTase using an aqueous two-phase system.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention. .

[실시예 1]Example 1

[CGTase 생산균주의 분리][Isolation of CGTase Producing Strains]

CGTase 생산 미생물을 토양으로부터 분리하기 위하여, 100여종의 토양시료를 페놀프탈레인 및 전분함유 아가 플레이트상에 배양하고, 투명영역(clear zone) 형성능을 비교하여 CGTase 생산균주를 1차 선별한 다음, 선별한 각 균주를 삼각플라스크에서 배양하고, 각 분리 균주의 역가를 비교하여 36주를 2차 선별하였다. 이렇게 2차 선별된 균주를 5리터 발효조에서 온도, 내열성, 효소가 생산하는 사이클로덱스트린의 조성 및 발효특성을 조사하였으며, 이들 효소 특징을 고려하여 β-사이클로덱스트린의 생산성 및 발효역가가 높아 산염화 가능성이 있는 바실러스(Bacillus)속의 두 균주를 선별하였다.To isolate CGTase-producing microorganisms from soil, 100 soil samples were cultured on phenolphthalein and starch-containing agar plates, and CGTase-producing strains were first selected by comparing their ability to form clear zones, and then selected. Strains were cultured in Erlenmeyer flasks and 36 strains were secondarily selected by comparing the titer of each isolated strain. The secondary screened strains were examined for temperature, heat resistance, composition and fermentation characteristics of the cyclodextrin produced by the enzyme in a 5 liter fermenter, and the productivity and fermentation potency of β-cyclodextrin were considered in consideration of these enzyme characteristics. Two strains of the genus Bacillus were selected.

[실시예 2]Example 2

[CGTase 생산균주의 발효][Fermentation of CGTase Producing Strains]

실시예 1에서 분리한 바실러스 속의 균주에 대한 발효 최적조건을 찾기 위하여, 배양배지의 구성성분 및 조성비와 배양 pH, 온도, 교반속도, 통기량 등의 배양조건을 달리하면서 5리터의 발효조에서 균주를 배양하였다. 그 결과, 0.6% 수용성 전분, 0.6% 효모추출물, 0.6% 박토펩톤, 0.16% NH4Cl, 0.2% KH2PO4및 0.01% 소포제 B 현탁액으로 구성된 배양배치(pH 8.0)에서, 온도 30℃, 교반속도 400rpm, 통기량 1vvm의 조건으로 배양한 균주가 가장 잘 자라는 것을 확인하였다. 따라서, 상기와 같은 발효 최적화 조건에서 30리터 발효조에서 균주를 배양함으로써 CGTase 효소생산을 수행하였다.In order to find the optimum fermentation conditions for the strains of the Bacillus genus isolated in Example 1, strains were fermented in 5 liters of fermenter while varying the cultivation conditions such as the composition and composition ratio of the culture medium and the culture pH, temperature, stirring speed, aeration rate, etc. Incubated. As a result, in a culture batch consisting of 0.6% water soluble starch, 0.6% yeast extract, 0.6% bactopeptone, 0.16% NH 4 Cl, 0.2% KH 2 PO 4 and 0.01% antifoam B suspension, pH 8.0, It was confirmed that the strain cultured under the conditions of agitation speed 400rpm, aeration rate 1vvm grows best. Therefore, CGTase enzyme production was performed by culturing the strain in a 30 liter fermenter under fermentation optimization conditions as described above.

[실시예 3]Example 3

[수성 2상계를 이용한 CGTase의 정제]Purification of CGTase Using Aqueous Two-phase System

알버트손(Albertsson)이 제시한 여러 가지 수성 2상계에 대한 상도표를 이용하여(참조 : Albertsson, Biochem. Biophys. Acta., 27:378-395(1958)), PEG와 덱스트란, PEG와 염에 대하여 같은 대응선(tie-line) 상의 여러 점을 선택하고, 그 조성비에서 CGTase의 분배 실험을 수행하였다.Using a topographical chart of the various aqueous two-phase systems presented by Albertsson (Albertsson, Biochem. Biophys. Acta., 27: 378-395 (1958)), PEG and dextran, PEG and salts Several points on the same tie-line were selected for, and a distribution experiment of CGTase was performed at the composition ratio.

즉, 균주 발효배양액에 전기에서 선택한 조성비에 해당하는 양의 PEG와 덱스트란, 또는 PEG와 염을 첨가하여 혼합하고 교반한 다음, 정치시켜 상분리를 형성시키고, 분리된 상의 상층 및 하층에 존재하는 CGTase의 역가를 각각 측정함으로써, CGTase 효소의 정제정도를 결정하였다.That is, PEG and dextran, or PEG and salt, are added to the strain fermentation broth in an amount corresponding to the composition ratio selected in the previous, mixed, stirred, and left to form a phase separation, and the CGTase present in the upper and lower layers of the separated phase. By measuring the titers of, the degree of purification of the CGTase enzyme was determined.

[실시예 3-1]Example 3-1

[PEG와 덱스트란의 수성 2상계를 이용한 CGTase의 정제][Purification of CGTase Using Aqueous Two-Phase System of PEG and Dextran]

PEG와 덱스트란의 수성 2상계에 의한 상분리 형태를 알아보기 위하여, 발효배양액에 5% PEG 8000가 7% 덱스트란 T70을 첨가하고 상분리 형태를 조사하였다. 그 결과, PEG가 다량으로 존재하는 상층과 덱스트란이 다량으로 존재하는 하층으로 완전한 상분리가 형성됨을 확인하였으며, 배양액내의 균체는 상층과 하층의 중간에 형성되어 상분리와 동시에 균체를 효율적으로 제거할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 상층과 하층에서의 균체 제거율을 측정한 결과, 각각 98.3%와 97.5%를 나타내었는데, 이러한 결과로부터 수성 2상계는 균체 제거에도 상당히 효과적임을 알 수 있었다.To determine the phase separation form of PEG and dextran by aqueous two-phase system, 5% PEG 8000 was added 7% dextran T70 to the fermentation broth, and the phase separation form was investigated. As a result, it was confirmed that complete phase separation was formed into the upper layer containing a large amount of PEG and the lower layer containing a large amount of dextran, and the cells in the culture medium were formed in the middle of the upper layer and the lower layer to efficiently remove the cells at the same time as the phase separation. I could see that. In addition, the cell removal rates in the upper and lower layers were 98.3% and 97.5%, respectively. From these results, the aqueous two-phase system was found to be very effective in cell removal.

아울러, 5% PEG와 7% 덱스트란의 분자량 변화에 따른 CGTase의 분배양상을 조사하였으며, 그 결과를 하기 표 1 및 2에 나타내었다.In addition, the distribution pattern of CGTase according to the molecular weight change of 5% PEG and 7% dextran was investigated, and the results are shown in Tables 1 and 2 below.

상기 표 1에서 보듯이, 상층보다는 하층에서 다량의 CGTase가 회수되었으며, 또한 하층에서의 CGTase 회수율은 덱스트란의 분자량 변화에 대해서는 거의 영향이 없는 반면, PEG의 분자량 변화에 대해서는 상당히 많은 영향을 받음을 알 수 있었고, PEG 분자량이 클수록 하층으로 분리되는 CGTase의 양이 많음을 알 수 있었다. 또한, PEG35000과 덱스트란 T2000의 수성 2상계를 이용한 CGTase 분리시, 하층에서의 CGTase 회수율은 83.4%로 가장 효과적임을 확인하였다.As shown in Table 1, a large amount of CGTase was recovered from the lower layer than the upper layer, and the CGTase recovery rate in the lower layer had little effect on the molecular weight change of dextran, but was significantly affected by the molecular weight change of PEG. The higher the molecular weight of PEG, the higher the amount of CGTase separated into the lower layer. In addition, the CGTase recovery in the lower layer was the most effective (83.4%) when separating CGTase using PEG25000 and dextran T2000 aqueous phase system.

한편, PEG35000과 덱스트란 T2000에 0.3M 황산나트륨을 미량으로 첨가할 경우, 하층에서의 CGTase 회수율이 85.8%로 증가함을 알 수 있었다. 아울러, PEG의 분자량이 4000 이하에서는 수성 2상계의 상분리가 형성되지 않음을 확인하였다.On the other hand, when 0.3 M sodium sulfate was added in small amounts to PEG35000 and dextran T2000, the CGTase recovery in the lower layer was increased to 85.8%. In addition, it was confirmed that phase separation of an aqueous two-phase system was not formed when the molecular weight of PEG was 4000 or less.

상기 표 2에서 보듯이, PEG의 분자량이 클수록 부피비 및 CGTase 분배계수는 감소함을 알 수 있었다. 즉, 하층에서의 CGTase 회수율이 증가하면서 부피도 증가함을 확인하였다.As shown in Table 2, it was found that the larger the molecular weight of PEG, the smaller the volume ratio and the CGTase partition coefficient. That is, it was confirmed that the volume increases with increasing CGTase recovery in the lower layer.

이상의 상기 표 1 및 2에서, CGTase 생산 미생물로부터의 CGTase 분리를 위하여 5% PEG35000과 7% 덱스트란 T2000의 수성 2상계를 이용할 경우, 하층에서의 CGTase 회수율이 가장 높음을 알 수 있었다.In Tables 1 and 2 above, when the aqueous two-phase system of 5% PEG35000 and 7% dextran T2000 was used for the separation of CGTase from the CGTase producing microorganism, it was found that the CGTase recovery in the lower layer was the highest.

[실시예 3-2]Example 3-2

PEG와 염의 수성 2상계를 이용한 CGTase의 정제Purification of CGTase Using PEG and Aqueous Two-phase System

PEG와 염의 수성 2상계에 의한 상분리 형태를 알아보기 위하여, 발효배양액에 10% PEG35000과 15% 염을 첨가하고 상분리 형태를 조사하였다. 그 결과, PEG가 다량으로 존재하는 상층과 염이 다량으로 존재하는 하층으로 완전한 상분리가 형성됨을 확인하였다.To determine the phase separation form of PEG and salts by aqueous two-phase system, 10% PEG35000 and 15% salt were added to the fermentation broth and the phase separation form was investigated. As a result, it was confirmed that complete phase separation was formed into an upper layer in which a large amount of PEG is present and a lower layer in which a large amount of salt is present.

아울러, 10% PEG35000과, 염의 종류 및 농도에 따른 CGTase의 분배 양상을 조사하였으며, 그 결과를 제1 및 제2도에 나타내었다. 제1도는 10% PEG35000과 15% 염으로 형성되는 수성 2상계를 이용하여 하층으로부터 분리한 CGTase의 회수율을 나타내는 그래프이고, 제2도는 10% PEG35000과 각기 다른 농도의 황산나트륨으로 형성되는 수성 2상계를 이용하여 하층으로부터 분리한 CGTase의 회수율을 나타내는 그래프이다.In addition, the distribution patterns of 10% PEG35000 and CGTase according to the type and concentration of salts were investigated, and the results are shown in FIGS. 1 and 2. 1 is a graph showing the recovery of CGTase separated from the lower layer using an aqueous two-phase system formed with 10% PEG35000 and 15% salt. FIG. 2 is an aqueous two-phase system formed with 10% PEG35000 and sodium sulfate at different concentrations. It is a graph showing the recovery rate of CGTase separated from the lower layer by using.

제1도에서 보듯이, 10% PEG35000과 15% 인산칼륨의 수성 2상계에서는 하층에서의 CGTase 회수율이 90%이며, 10% PEG35000과 15% 인산나트륨의 수성 2상계에서는 하층에서의 CGTase 회수율이 95.5%임을 알 수 있었다. 아울러, 제2도에서 보듯이, 10% PEG35000과 10% 황산나트륨의 수성 2상계에서는 하층에서의 CGTase 회수율이 93.2%임을 알 수 있었다. 또한, 황산나트륨의 농도가 10% 이상일때는 상분리가 형성되지 않음을 확인하였다.As shown in FIG. 1, the recovery of CGTase in the lower layer was 90% in the aqueous two-phase system of 10% PEG35000 and 15% potassium phosphate, and the recovery of CGTase in the lower layer was 95.5 in the aqueous two-phase system of 10% PEG35000 and 15% sodium phosphate. It was found to be%. In addition, as shown in FIG. 2, in the aqueous two-phase system of 10% PEG35000 and 10% sodium sulfate, the recovery rate of CGTase in the lower layer was 93.2%. In addition, it was confirmed that phase separation is not formed when the concentration of sodium sulfate is 10% or more.

상기 실시예 3-1 및 3-2의 결과로부터, 수성 2상계를 이용한 CGTase 분리 정제시에는 PEG-덱스트린계(system)보다는 PEG-염계가 회수율 측면에서 더 효과적이며, 특히 10% PEG35000과 15% 인산나트륨계에서 가장 효과적임을 알 수 있었다.From the results of Examples 3-1 and 3-2, the PEG-salt system is more effective in terms of the recovery rate than the PEG-dextrin system, especially in the case of CGTase separation and purification using an aqueous two-phase system, in particular 10% PEG35000 and 15% Sodium phosphate was found to be the most effective.

이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 본 발명의 CGTase 정제방법에 의하면, 수성 2상계를 이용하여 대량 제조가 용이하고 효율적이고도 경제적으로 CGTase를 정제할 수 있다.As described and demonstrated in detail above, according to the CGTase purification method of the present invention, it is possible to purify CGTase easily and efficiently and economically using an aqueous two-phase system.

Claims (4)

사이클로덱스트린 글루카노트랜스퍼레이즈(cyclodextrin glucanotransferase ) 생산 미생물의 배양액에 분자량이 4,000 이상인 폴리에틸렌글리콜(polythylene gly col)과 덱스트란(dextran)을 전기 미생물 배양액에 대하여 각각 3 내지 7%(w/v) 및 5 내지 10%(w/v)를 첨가하여 수성 2상계(aqueous two-phase system)를 이용하여 사이클로덱스트린 글루카노트랜스퍼레이즈를 정제하는 방법.In the culture medium of cyclodextrin glucanotransferase producing microorganisms, polyethylene glycol (polythylene gly col) and dextran having a molecular weight of 4,000 or more were 3 to 7% (w / v) and 5, respectively, for the electric culture medium. Adding 10% (w / v) to purify the cyclodextrin glucanotransferase using an aqueous two-phase system. 사이클로덱스트린 글루카노트랜스퍼레이즈(cyclodextrin glucanotransferase ) 생산 미생물의 배양액에 분자량이 4,000 이상인 폴리에틸렌글리콜(polythylene gly col)과 인산염 및 황산염으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 염을 전기 미생물 배양액에 대하여 폴리에틸렌글리콜 7 내지 12%(w/v) 및 인산염 10 내지 18%(w/v) 또는 황산염 3 내지 10%(w/v)를 첨가하여 수성 2상계를 형성시키는 단계를 포함하는, 수성 2상계(aqueous two-phase system)를 이용하여 사이클로덱스트린 글루카노트랜스퍼레이즈를 정제하는 방법.At least one salt selected from the group consisting of polyethylene glycol (polythylene gly col) having a molecular weight of 4,000 or more and a phosphate salt and a sulfate salt in a culture medium of a cyclodextrin glucanotransferase producing microorganism is 7 to 7 days An aqueous two-phase comprising the addition of 12% (w / v) and phosphate 10-18% (w / v) or sulfate 3-10% (w / v) to form an aqueous two-phase system. purification of cyclodextrin glucanotransferase using a phase system. 제1항 또는 제2항에 있어서, 사이클로덱스트린 글루카노트랜스퍼레이즈(cyclodextrin glucanotransferase) 생산 미생물은 바실러스 속(Bacillus sp.), 클렙시엘라 속(Klebsiella sp.), 마이크로코커스 속(Micrococcus sp.) 및 써모언 에어로박터 속(Thermoanaerobacter sp.)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 정제방법.The microorganism according to claim 1 or 2, wherein the cyclodextrin glucanotransferase producing microorganisms are Bacillus sp., Klebsiella sp., Micrococcus sp. Purification method characterized in that it is selected from the group consisting of thermoanaerobacter sp. 제1항에 있어서, 수성 2상계는 폴리에틸렌글리콜(polythylene glycol)과 덱스트란(dextran) 이외에 인산염 및 황산염으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 염(salt)을 추가로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 정제방법.The tablet of claim 1, wherein the aqueous biphasic system further comprises one or more salts selected from the group consisting of phosphates and sulfates in addition to polyethylene glycol and dextran. Way.
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