KR100664582B1 - Chitinase-producing trichoderma viride ????-?41 strain, chitinases purified therefrom and a method for producing ?-acetylglucosamine using the chitinases - Google Patents

Chitinase-producing trichoderma viride ????-?41 strain, chitinases purified therefrom and a method for producing ?-acetylglucosamine using the chitinases Download PDF

Info

Publication number
KR100664582B1
KR100664582B1 KR1020040108887A KR20040108887A KR100664582B1 KR 100664582 B1 KR100664582 B1 KR 100664582B1 KR 1020040108887 A KR1020040108887 A KR 1020040108887A KR 20040108887 A KR20040108887 A KR 20040108887A KR 100664582 B1 KR100664582 B1 KR 100664582B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chitinase
chitin
agcc
exo
trichoderma viride
Prior art date
Application number
KR1020040108887A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20060070224A (en
Inventor
신용철
전영중
윤영철
김영수
Original Assignee
아미코젠주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아미코젠주식회사 filed Critical 아미코젠주식회사
Priority to KR1020040108887A priority Critical patent/KR100664582B1/en
Publication of KR20060070224A publication Critical patent/KR20060070224A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100664582B1 publication Critical patent/KR100664582B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/14Fungi; Culture media therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/14Fungi; Culture media therefor
    • C12N1/145Fungal isolates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/38Chemical stimulation of growth or activity by addition of chemical compounds which are not essential growth factors; Stimulation of growth by removal of a chemical compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/645Fungi ; Processes using fungi
    • C12R2001/885Trichoderma

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 엑소-키티나아제(exo-chitinase)와 엔도-키티나아제(endo-chitinase)를 동시에 생산하는 트리코더마 비리데(Trichoderma viride) AGCC-M41 균주, 상기 균주로부터 분리·정제된 엑소-키티나아제 및 엔도-키티나아제, 및 상기 키티나아제를 이용하여 N-아세틸글루코사민(N-acetylgucosamine)을 생산하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주로부터 생산된 키티나아제는 효소의 생산수율이 높고 효과적으로 키틴을 가수분해하여 대부분 N-아세틸글루코사민으로 전환시킬 수 있으므로, 키틴의 효소적 가수분해에 의한 N-아세틸글루코사민의 생산에 유용하게 사용될 수 있다.The present invention is a Trichoderma viride AGCC-M41 strain that produces exo-chitinase and endo-chitinase at the same time, exo-kitty separated and purified from the strain the better and endo- relates to a method of producing acetylglucosamine (N -acetylgucosamine) - kitty better claim, and N using a first come the kitty. The chitinase produced from the Trichoderma viride AGCC-M41 strain of the present invention has a high yield of enzyme and effectively converts chitin into N -acetylglucosamine, so that N − by enzymatic hydrolysis of chitin. It can be usefully used for the production of acetylglucosamine.

Description

키티나아제를 생산하는 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주, 상기 균주로부터 분리된 키티나아제 및 이를 이용한 N-아세틸글루코사민의 생산방법{CHITINASE-PRODUCING TRICHODERMA VIRIDE AGCC-M41 STRAIN, CHITINASES PURIFIED THEREFROM AND A METHOD FOR PRODUCING N-ACETYLGLUCOSAMINE USING THE CHITINASES} CHITINASE-PRODUCING TRICHODERMA VIRIDE AVCC-M41 STRAIN, CHITINASES PURIFIED THEREFROM AND A METHOD FOR PRODUCING N-ACETYLGLUCOSAMINE USING THE CHITINASES}             

도 1은 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주의 배양 시간에 따른 엑소-키티나아제의 생산성을 나타낸 것이고, 1 shows the productivity of exo-chitinases according to the incubation time of Trichoderma viride AGCC-M41 strain,

-■-: 엑소-키티나아제 활성(U/㎖), -▲-: 건조 세포중량(g/ℓ),-■-: exo-chitinase activity (U / ml),-▲-: dry cell weight (g / l),

-◆-: pH-◆-: pH

도 2는 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 키티나아제 효소제로부터 페닐-토요펄 컬럼 크로마토그라피를 이용하여 엔도-키티나아제와 엑소-키티나아제 활성을 나타내는 키티나아제 분획을 정제한 결과이고, FIG. 2 is a result of purifying chitinase fractions showing endo-chitinase and exo-chitinase activity from phenylo-Toyopearl column chromatography from trichoderma viride AGCC-M41 strain-derived chitinase enzyme.

도 3도 2에서 페닐-토요펄 컬럼 크로마토그래피에 의해 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주로부터 정제된 엔도-키티나아제와 엑소-키티나아제 함유 키티나아제 활성분획을 Q-세파로스 컬럼 크로마토그라피로 정제하여 엑소-키티나아제 및 엔도-키티나아제를 분리한 결과이고, FIG. 3 shows Q-Sepharose column chromatography of endo-chitinase and exo-chitinase-containing chitinase active fractions purified from Trichoderma viride AGCC-M41 strain by phenyl-Toyopearl column chromatography in FIG. 2 . Purification with exo-chitinase and endo-chitinase is the result of separation,

도 4는 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 엑소-키티나아제와 엔도-키티나아제의 분자량을 SDS-PAGE로 측정한 결과이고, Figure 4 is the result of measuring the molecular weight of exo-chitinase and endo-chitinase derived from Trichoderma viride AGCC-M41 strain by SDS-PAGE,

M: 단백질 표준 분자량 사이즈 마커, M: protein standard molecular weight size marker,

레인 1: 엔도-키티나아제 분획, 레인 2: 엑소-키티나아제 분획Lane 1: endo-chitinase fraction, lane 2: exo-chitinase fraction

도 5는 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 엑소-키티나아제 및 엔도-키티나아제에 의한 키틴의 가수분해 산물을 TLC로 분석한 결과이고 (이때 N1∼N4는 N-아세틸글루코사민의 단당체 내지 4당체를 각각 나타낸다), 5 is a result of TLC analysis of the hydrolysis products of chitin by exo-chitinase and endo-chitinase derived from Trichoderma viride AGCC-M41 strain (wherein N1 to N4 are monosaccharides of N-acetylglucosamine to Tetrasaccharides)

도 6은 다양한 pH 조건에서 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 엑소-키티나아제의 상대활성(▼) 및 안정성(○)을 나타낸 것이고, Figure 6 shows the relative activity (▼) and stability (○) of the exo- chitinase derived from Trichoderma viride AGCC-M41 strain at various pH conditions,

도 7은 다양한 온도 조건에서 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 엑소-키티나아제의 상대활성(▼) 및 안정성(○)을 나타낸 그래프이고, 7 is a graph showing the relative activity (▼) and stability (○) of the exo-chitinase derived from Trichoderma viride AGCC-M41 strain at various temperature conditions,

도 8은 다양한 pH 조건에서 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 엔도-키티나아제의 상대활성(▼) 및 안정성(○)을 나타낸 것이고, 8 shows the relative activity (▼) and stability (○) of endo-chitinase derived from Trichoderma viride AGCC-M41 strain at various pH conditions,

도 9은 다양한 온도 조건에서 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 엔도-키티나아제의 상대활성(▼) 및 안정성(○)을 나타낸 그래프이다. Figure 9 is a graph showing the relative activity (▼) and stability (○) of endo-chitinase derived from Trichoderma viride AGCC-M41 strain at various temperature conditions.

본 발명은 엑소-키티나아제(exo-chitinase)와 엔도-키티나아제(endo- chitinase)를 동시에 생산하는 트리코더마 비리데(Trichoderma viride) AGCC-M41 균주, 상기 균주로부터 분리·정제된 엑소-키티나아제 및 엔도-키티나아제, 및 상기 키티나아제를 이용하여 N-아세틸글루코사민(N-acetylgucosamine)을 생산하는 방법에 관한 것이다. The present invention is Trichoderma viride AGCC-M41 strain that produces exo-chitinase and endo-chitinase at the same time, exo-kitty separated and purified from the strain the better and endo- relates to a method of producing acetylglucosamine (N -acetylgucosamine) - kitty better claim, and N using a first come the kitty.

섬유소 다음으로 풍부한 생물질(biomass)인 키틴은 N-아세틸글루코사민(N-acetylgucosamine, NAG)을 기본 단위로 하여 β-1,4 결합으로 연결된 다당류로서 분자량은 약 1×106 Da 정도이다. 키틴은 게, 크릴새우, 보리새우 등과 같은 바다 갑각류들과 거미, 개미, 메뚜기 등과 같은 곤충의 외피를 구성하는 주성분이며, 미생물에서는 녹조류, 효모, 사상균 등의 세포벽 성분으로 발견된다. Chitin fiber, and then the rich raw material (biomass) is N - acetylglucosamine (N -acetylgucosamine, NAG) to the basic unit as a molecular weight polysaccharide linked by β-1,4 bonds is about 1 × 10 6 Da or so. Chitin is a major component of the shells of sea crustaceans such as crabs, krill, lobsters, and insects such as spiders, ants, and grasshoppers.

이러한 키틴은 최근에 중요한 천연자원으로서 그 응용성이 점차 증가되고 있다. 특히, 키틴의 가수분해에 의해 생산되는 D-글루코사민(D-glucosamine, DGA)과 DGA의 아세틸화 형태인 NAG는 퇴행성 관절염에 뛰어난 효과를 나타낼 뿐만 아니라 항염증, 심장보호, 간장보호, 물질동화 촉진에도 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 키틴의 단량체인 NAG는 생체내 결합조직이나 힘줄, 연골조직 등의 당단백질을 만드는 주요성분으로 작용하는데, NAG를 포함하는 당단백질은 세포와 세포사이를 연결하는 결합물질로서 조직이나 기관의 완전한 유지에 필수적이다. 또한, NAG는 소화관의 점막을 구성하는 주요성분으로 소화관의 궤양치료에도 도움을 주며 체내에서 NAG가 DGA보다 점막세포에서 훨씬 빨리 이용되는 것으로 밝혀져 있다. 이러한 사실들로 미루어볼 때 NAG는 DGA보다 개량된 생물 신소재로서 그 효용가치가 매우 높 을 것으로 판단된다.Such chitin is an important natural resource recently, its application is gradually increasing. In particular, D-glucosamine (DGA) produced by hydrolysis of chitin and NAG, an acetylated form of DGA, not only have excellent effects on degenerative arthritis, but also promote anti-inflammatory, cardioprotective, hepatoprotective and mobilization It is known to be effective. NAG, a monomer of chitin, acts as a major component to make glycoproteins such as connective tissues, tendons and cartilage tissues in vivo. Glycoprotein containing NAG is a binding material that connects cells to cells and maintains complete tissue or organs. Is essential. In addition, NAG is a major component of the mucous membrane of the digestive tract and helps treat ulcers in the digestive tract, and it has been found that NAG is used in mucosal cells much faster than DGA in the body. In view of these facts, NAG is an improved biological material than DGA and its utility value is very high.

이와 같이 의약용 및 기능성 식품 소재로서의 효용가치가 큰 NAG는 대부분 키틴을 6∼12 N HCl, 60∼80℃ 조건에서 가수분해하는 산 가수분해법(acid hydrolysis)에 의해 생산되고 있다. 이러한 산 가수분해 과정에서는 키틴이 단당으로 분해되는 동시에 탈아세틸화가 일어나 DGA와 NAG가 동시에 생성되며, 산 가수분해 조건에 따라서 DGA와 NAG의 상대적인 비율이 달라질 수 있다. 그러나, 탈아세틸화를 줄이기 위해서 산의 농도와 온도를 낮추게 되면 키틴으로부터 얻어지는 NAG의 효율이 낮아지는 문제점이 있다. 게다가, 기존의 산 가수분해법에 의한 NAG 제조공정은 고농도 산을 사용하기 때문에 장치의 부식, 작업상의 위험, 인체에 유해한 불순물의 발생 및 이의 제거를 위한 복잡한 정제공정의 필요 등과 같은 문제점이 있다.As described above, NAG having a large useful value as a medicinal and functional food material is produced by acid hydrolysis which hydrolyzes chitin at 6 to 12 N HCl at 60 to 80 ° C. In this acid hydrolysis, chitin is decomposed into monosaccharides and deacetylation occurs to simultaneously generate DGA and NAG. The relative ratio of DGA and NAG may vary depending on acid hydrolysis conditions. However, when the acid concentration and temperature are lowered to reduce deacetylation, there is a problem in that the efficiency of NAG obtained from chitin is lowered. In addition, the conventional NAG manufacturing process by acid hydrolysis method has a high concentration of acid, there is a problem such as corrosion of the device, risk of operation, generation of impurities harmful to the human body and the need for a complex purification process for removal thereof.

이러한 산 가수분해법의 문제점을 해결하기 위한 대안으로 효소를 사용하여 NAG를 생산하는 방법이 제시되고 있다. 효소 가수분해법은 키틴 가수분해 효소인 엔도-키티나아제와 엑소-키티나아제의 상승적인 가수분해작용에 의해 키틴을 단량체인 NAG로 전환시킨다. 이러한 효소 가수분해법은 키틴 분해산물인 NAG의 탈아세틸화가 일어나지 않고 불순물이 생기지 않기 때문에 정제공정이 매우 단순하고 높은 수율로 NAG를 생산할 수 있다는 장점이 있다. 그런데, 키틴으로부터 효소 가수분해법에 의해 NAG를 생산하기 위해서는 결정 상태의 딱딱한 키틴을 키틴올리고당으로 분해하는 엔도-키티나아제와 함께, 이렇게 생성된 키틴올리고당을 NAG로 완전 가수분해시키는 엑소-키티나아제가 필요하다. 그러나, 아직까지 이러한 효소들을 효율적으로 생산하고 이들을 이용하여 NAG를 경제적으로 생산하는 기술이 개발되지 않아 산업적으로 적용되지 못하고 있는 실정이다.As an alternative to solve this problem of acid hydrolysis, a method of producing NAG using an enzyme has been proposed. Enzymatic hydrolysis converts chitin into monomeric NAG by synergistic hydrolysis of endo-chitinases and exo-chitinases, chitinases. This enzymatic hydrolysis method has the advantage that the purification process is very simple and the NAG can be produced with high yield because no deacetylation of NAG, a chitin decomposition product, and no impurities are generated. However, in order to produce NAG from chitin by enzymatic hydrolysis, exo-chitinase which completely hydrolyzes chitin oligosaccharides thus formed with NAG, together with endo-chitinase which decomposes crystalline chitin into chitin oligosaccharides. need. However, the technology for producing these enzymes efficiently and economically producing NAG using them has not yet been applied industrially.

이에, 본 발명자들은 키틴을 효소적으로 가수분해하여 NAG를 효율적으로 생산하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 인공 돌연변이에 의해 효소활성이 개량된 신규한 돌연변이 균주로부터 기존에 보고된 다른 키티나아제보다 효소활성이 월등히 높고 NAG 생산능력이 뛰어난 키티나아제를 생산할 수 있음을 확인하고, 상기 균주로부터 생산된 키티나아제를 이용하여 고순도의 NAG를 생산하는 방법을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have made extensive efforts to efficiently produce NAG by enzymatic hydrolysis of chitin, and as a result, the enzyme activity is higher than other chitinases previously reported from a novel mutant strain whose enzyme activity is improved by artificial mutation. The present invention was completed by confirming that it is possible to produce chitinase, which is extremely high and excellent in NAG production capacity, and developing a method of producing high purity NAG using the chitinase produced from the strain.

따라서, 본 발명의 목적은 엑소-키티나아제와 엔도-키티나아제를 동시에 생산하는 트리코더마 비리데 균주를 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a Trichoderma viride strain that produces exo-chitinases and endo-chitinases simultaneously.

본 발명의 다른 목적은 상기 트리코더마 비리데 균주로부터 분리·정제된 엑소-키티나아제 및 엔도-키티나아제를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an exo-chitinase and an endo-chitinase isolated and purified from the Trichoderma viride strain.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 엑소-키티나아제 및 엔도 키티나아제를 이용하여 NAG를 생산하는 방법을 제공하는 것이다.
Still another object of the present invention is to provide a method for producing NAG using the exo-chitinases and endo chitinases.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 엑소-키티나아제와 엔도-키티나아제를 동시에 생산하는 신규한 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a novel Trichoderma Biride AGCC-M41 strain that produces exo-chitinases and endo-chitinases at the same time.

키틴을 분해하여 NAG를 생산하는데 관여하는 효소는 키틴을 키틴올리고당으로 분해하는 엔도-키티나아제와 상기 키틴올리고당을 NAG로 완전히 분해하는 엑소-키티나아제 두 가지이다. NAG의 생산에는 이 두 가지 효소가 모두 중요하나 이 중 NAG 생성속도를 결정하는 것은 후자인 엑소-키티나아제의 역가이기 때문에, 본 발명에서는 NAG 제조용 키티나아제 생산균주를 선발하고 개량하는데 있어서 기준이 되는 지표로 엑소-키티나아제의 역가를 사용한다.Enzymes involved in the production of NAG by decomposing chitin are endo-chitinase which decomposes chitin into chitin oligosaccharides and exo-chitinase which completely decomposes chitin oligosaccharide into NAG. Both of these enzymes are important for the production of NAG, but since the determination of NAG production rate is the latter titer of exo-chitinase, in the present invention, the criteria for selection and improvement of the chitinase producing strain for NAG production are used. As an indicator, the titer of exo-chitinase is used.

국내외 균주보관소에서 입수한 미생물과 자연계에서 수집한 미생물 등 총 500여종의 미생물을 대상으로 엑소-키티나아제 효소활성이 높고, 키틴을 분해할 때 NAG를 다량 생성하는 균주를 선발한다. 이로부터 트리코더마 비리데(Trichoderma viride) AGCC-27 균주가 높은 엑소-키티나아제 활성과 NAG 생산성을 나타냄을 확인한다(표 1 참조).A total of 500 microorganisms, including microorganisms obtained from domestic and overseas strain storage and microorganisms collected from nature, are selected for strains that have high exo-chitinase enzymatic activity and produce large amounts of NAG when decomposing chitin. This confirms that Trichoderma viride AGCC-27 strain exhibits high exo-chitinase activity and NAG productivity (see Table 1 ).

그러나, 상기 트리코더마 비리데 AGCC-27 균주는 다른 균주에 비하여 엑소-키티나아제 활성이 상대적으로 높기는 하지만, 산업적 목적으로 사용하기에는 여전히 활성이 부족한 편이다. 본 발명에서는 NAG 생산용 키티나아제 생산균주로 선발된 트리코더마 비리데 AGCC-27 균주의 엑소-키티나아제 생산성을 증대시키고자 N-메틸-N'-나이트로-N''-나이트로소-구아니딘(N-methyl-N'-nitro-N''-nitroso-guanidine, NTG)을 이용한 무작위 돌연변이를 수행한다. 구체적으로, 트리코더마 비리데 AGCC-27에 NTG를 처리하여 키틴 한천배지에 도말한 후 콜로니들의 키틴 분해환의 크기를 관찰함으로써 엑소-키티나아제 생산성이 증가된 돌연변이 균주들을 1차로 선발한다. 그 후 이들 균주를 키틴 액체배지에 배양하여 엑소-키티나아제 생산성을 비교함으로써 트리코더마 비리데 AGCC-27 균주에서 유래된 1차 변이주들 중에서 가장 높은 엑소-키티나아제 생산성을 보이는 돌연변이 균주를 선발한다. 본 발명에서는 이와 같은 방법으로 약 8.3 U/㎖의 엑소-키티나아제 생산성을 나타내는 균주를 선발하여 AGCC-M8로 명명한다(표 2 참조).However, the Trichoderma viride AGCC-27 strain is relatively high in exo-chitinase activity compared to other strains, but still lacks in activity for industrial purposes. In the present invention, N -methyl- N' -nitro- N '' -nitroso- to increase the exo-chitinase productivity of the Trichoderma viride AGCC-27 strain selected as a chitinase producing strain for NAG production. Random mutations with guanidine ( N- methyl- N'- nitro- N ''-nitroso-guanidine, NTG) are performed. Specifically, Trichoderma viride AGCC-27 is treated with NTG and plated on chitin agar medium, and mutant strains having increased exo-chitinase productivity are first selected by observing the size of chitin cleavage rings of colonies. These strains are then cultured in chitin liquid medium to compare exo-chitinase productivity to select mutant strains that exhibit the highest exo-chitinase productivity among the primary mutants derived from the Trichoderma viride AGCC-27 strain. . In the present invention, a strain showing an exo-chitinase productivity of about 8.3 U / ml is selected in this manner and named AGCC-M8 (see Table 2 ).

효소활성 개량을 위하여 선발된 1차 균주를 대상으로 2차 NTG 돌연변이를 상기와 동일한 방법으로 수행한다. 트리코더마 비리데 AGCC-M8을 이용한 2차 돌연변이에 의해 엑소-키티나아제 생산성이 18.5 U/㎖로서 모균주인 트리코더마 비리데 AGCC-M8 보다 키티나아제 생산성이 약 2.2배 향상된 균주를 선발하고, 이를 AGCC-M41로 명명한다(표 3 참조).Secondary NTG mutations were carried out in the same manner as described above for the primary strains selected for enzyme activity improvement. Tricoderma Biride Secondary mutations using AGCC-M8 resulted in the selection of a strain of exo-chitinase productivity of 18.5 U / ml, with a 2.2-fold improvement in the kinase productivity of the parent strain Trichoderma biride AGCC-M8, which was AGCC-M41. (See Table 3 ).

상기와 같은 2차의 NTG 돌연변이 과정을 거쳐서 키티나아제 활성이 모균주인 트리코더마 비리데 AGCC-27(0.35 U/㎖)보다 약 53배 증가된 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주를 키티나아제 고생산성 균주로 최종 선발한다. 이러한 효소활성은 지금까지 보고된 바 없는 매우 높은 활성으로, 상기 균주를 2004년 12월 1일자로 한국생명공학연구원 부설 유전자은행에 기탁하였다(기탁번호: KCTC 10734BP).Trichoderma viride whose chitinase activity is the parent strain through the second NTG mutation process as described above. Trichoderma viride, about 53-fold more than AGCC-27 (0.35 U / mL) The AGCC-M41 strain is finally selected as chitinase high productivity strain. This enzymatic activity is very high activity that has not been reported so far, the strain was deposited on December 1, 2004 to the Korea Biotechnology Research Institute affiliated Gene Bank (Accession No .: KCTC 10734BP).

상기와 같이 키티나아제 고생산성 균주로 선발된 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주를 배양하여 최대의 키티나아제 생산성을 얻기 위해서는, 상기 균주를 키틴 0.1∼5.0%, 옥수수 침지액 분말(corn-steeped powder) 0.1∼5.0%, 암모늄 설페이트 0.05∼2.0%, 인산칼륨 0.1∼3.0%, 염화칼슘 0.01∼1.0%, 황산마그네슘 0.01∼1.0%, 트라이톤 X-100 0.05∼3.0% 및 포도당 0.01∼2.0%를 포함하는 배지에서 배양온도 20∼30℃, 초기 pH 2.5∼5.0, 통기조건 0.1∼2.0 vvm, 교반속도 100 ∼500 rpm, 종균 접종량 0.5∼10.0%, 배양시간 72∼168시간 동안 배양하는 것이 바람직하다. 상기 조건으로 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주를 배양하면 배양시간이 경과함에 따라서 균체량이 증가하며, 배양 132시간째에 엑소-키티나아제 생산량이 25 U/㎖로서 최대 생산성을 나타낸다(도 1 참조). In order to obtain the maximum chitinase productivity by culturing the Trichoderma viride AGCC-M41 strain selected as the high productivity of chitinase as described above, 0.1 to 5.0% of chitin, corn-steeped powder ) 0.1-5.0%, ammonium sulfate 0.05-2.0%, potassium phosphate 0.1-3.0%, calcium chloride 0.01-1.0%, magnesium sulfate 0.01-1.0%, triton X-100 0.05-3.0% and glucose 0.01-2.0% It is preferable to incubate in the medium for 20 to 30 ° C., initial pH of 2.5 to 5.0, aeration condition of 0.1 to 2.0 vvm, agitation speed of 100 to 500 rpm, spawn inoculation amount of 0.5 to 10.0%, and culture time of 72 to 168 hours. When culturing Trichoderma viride AGCC-M41 under the above conditions, the cell mass was increased as the incubation time elapsed, and exo-chitinase production was 25 U / ml at 132 hours of cultivation (see FIG. 1 ). .

또한, 본 발명은 상기 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주로부터 엑소-키티나아제와 엔도-키티나아제를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing exo-chitinases and endo-chitinases from the Trichoderma viride AGCC-M41 strain.

이를 위하여, 본 발명에서는 먼저 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주로부터 NAG를 생산할 수 있는 키티나아제 효소제를 제조하는데, 이를 단계별로 나누어 설명하면 하기와 같다.To this end, in the present invention, first, a chitinase enzyme capable of producing NAG from Trichoderma viride AGCC-M41 strain is prepared.

먼저, 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주를 감자 덱스트로스 한천배지(포도당 2%, 감자 추출액 20%, 한천 1.5%, pH 7.0)에 접종하여 20∼30℃에서 1∼4일간 종균 배양한다. 배양된 균사체 블락(가로×세로=0.5×0.5 ㎝)을 상기에서 확립된 최적의 배지조성을 갖는 100∼500 ㎖의 키틴 액체배지에 접종하고, 20∼30℃, 100∼300 rpm으로 1∼4일간 진탕 배양하여 종배양액을 얻는다. First, Tricoderma viride AGCC-M41 strain is inoculated in potato dextrose agar medium (2% glucose, 20% potato extract, 1.5% agar, pH 7.0) and incubated for 1 to 4 days at 20 to 30 ° C. The cultured mycelium block (width × length = 0.5 × 0.5 cm) is inoculated into 100 to 500 ml of chitin liquid medium having the optimum medium composition established above, and then for 1 to 4 days at 20 to 30 ° C. and 100 to 300 rpm. Shake culture to obtain a seed culture solution.

동일한 조성의 발효배지를 발효기에 넣고 멸균한 후 상기에서 배양한 종배양액을 0.5∼10.0%의 양으로 접종한다. 예를 들면, 500 ℓ 발효조(배양액 부피 300 ℓ)의 경우에는 배양온도 20∼30℃, 초기 pH 2.5∼5.0, 통기조건 0.1∼2.0 vvm, 교반속도 100∼500 rpm, 접종량 1.5∼30 ℓ의 조건을 유지하며 3∼7일간 배양한다. 이때, 발효조의 부피에 따라 교반속도 및 통기조건을 적절하게 조절하는 것이 바람 직하다. 정상적으로 배양된 엑소-키티나아제의 역가는 20∼30 U/㎖이다.The fermentation broth of the same composition is put into the fermentor and sterilized, and the seed culture solution cultured above is inoculated in an amount of 0.5 to 10.0%. For example, in the case of a 500 L fermenter (culture volume 300 L), the culture temperature is 20 to 30 ° C., an initial pH of 2.5 to 5.0, aeration condition of 0.1 to 2.0 vvm, agitation speed of 100 to 500 rpm, and inoculation amount of 1.5 to 30 L. Incubate for 3-7 days. At this time, it is preferable to properly adjust the stirring speed and aeration conditions according to the volume of the fermenter. Normally cultured exo-chitinase titers are 20-30 U / mL.

상기 방법으로 획득한 배양액으로부터 원심분리 혹은 막여과를 통하여 균사체를 제거한 후 한외여과(ultrafiltration)를 거쳐서 효소를 농축한다. 상기 막여과시 막의 세공(pore)의 크기는 0.45∼2.0 ㎛, 한외여과시 분자량 컷-오프(cut-off)치는 5,000∼30,000 Da인 것이 바람직하다. 얻어진 효소 농축액으로부터 투석여과(diafiltration)를 통해 배양액 중의 배지성분들을 제거하여 효소 농축액을 얻는다. 이때, 투석 완충용액으로는 인산나트륨, 구연산, 소듐 포스페이트 또는 초순수 증류수 등이 사용될 수 있다. 상기 효소 농축액을 희석하여 액상 효소제를 만들거나 동결건조하여 분말 효소제를 제조할 수 있다. 정상적으로 정제된 경우, 10∼15 U/㎎의 분말 효소제를 배양액 ℓ당 1.5∼2.0 g의 양으로 얻을 수 있다. 이와 같이 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주의 배양액으로부터 정제된 키티나아제 효소제는 엔도-키티나아제와 엑소-키티나아제를 포함하고, 효소제 중 엔도-키티나아제와 엑소-키티나아제의 함량은 각각 3.0∼15.0% 및 85.0∼97.0%이다.The mycelium is removed from the culture broth obtained by the above method by centrifugation or membrane filtration, and the enzyme is concentrated by ultrafiltration. The pore size of the membrane during membrane filtration is preferably 0.45 to 2.0 μm, and the molecular weight cut-off value during ultrafiltration is 5,000 to 30,000 Da. The enzyme concentrate is obtained by removing the media components in the culture solution through diafiltration from the obtained enzyme concentrate. In this case, as the dialysis buffer, sodium phosphate, citric acid, sodium phosphate or ultrapure distilled water may be used. The enzyme concentrate may be diluted to make a liquid enzyme or lyophilized to prepare a powdered enzyme. When purified normally, 10-15 U / mg of powdered enzyme can be obtained in an amount of 1.5-2.0 g per liter of culture. The chitinase enzymes purified from the culture medium of Tricoderma viride AGCC-M41 strain include endo-chitinases and exo-chitinases, and the content of endo-chitinases and exo-chitinases in the enzyme is 3.0 to 15.0% and 85.0 to 99.0%, respectively.

상기와 같이 제조된 키티나아제 효소제로부터 엑소-키티나아제 및 엔도-키티나아제를 분리·정제하는 방법은 다음과 같다.The method for separating and purifying exo-chitinase and endo-chitinase from the chitinase enzyme prepared as described above is as follows.

전술한 방법으로 수득한 키티나아제 효소제를 페닐-토요펄(Phenyl-Toyopearl) 컬럼 크로마토그래피에 걸어 엑소-키티나아제 활성을 보이는 분획을 분리한 후 이 분획들을 모아 Q-세파로스 컬럼 크로마토그라피에 걸어 엔도-키티나아제 활성분획을 분리한다(도 23 참조). 이와 같이 분리된 엑소-키티나아제 및 엔도-키티나아제의 분자량을 SDS-PAGE로 측정하면 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균 주 유래 엑소-키티나아제는 65,000 Da의 분자량을 가지며 엔도-키티나아제는 42,000 Da의 분자량을 갖는 것으로 확인된다(도 4 참조).The chitinase enzyme obtained by the above-mentioned method was subjected to phenyl-Toyopearl column chromatography to separate fractions showing exo-chitinase activity, and the fractions were collected and subjected to Q-Sepharose column chromatography. Gual endo-chitinase active fractions are isolated (see FIGS. 2 and 3 ). The molecular weights of the isolated exo-chitinases and endo-chitinases were measured by SDS-PAGE. The exo-chitinases derived from the Tricoderma viride AGCC-M41 strain had a molecular weight of 65,000 Da and endo-kinase. Is found to have a molecular weight of 42,000 Da (see FIG . 4 ).

상기와 같이 분리·정제된 엑소-키티나아제 및 엔도 키티나아제의 효소학적 특성을 인산 처리에 의해 팽윤된 키틴을 효소반응의 기질로 사용하여 조사할 수 있다. 먼저, 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 엑소-키티나아제에 의한 키틴의 가수분해 산물을 박층 크로마토그래피(thin layer chromatography, TLC)로 분석한 결과, 반응 초기와 말기 모두에서 NAG만이 검출되었는데, 이는 본 발명에 따른 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 엑소-키티나아제가 키틴을 엑소 타입(exo-type)으로 절단하여 NAG만을 생산하는 N-아세틸-β-D-글루코사미니다제(N-acetyl-β-D-glucosaminidase)임을 나타내는 것이다(도 5의 A참조). 상기와 동일한 방법으로 엔도-키티나아제에 의한 키틴의 가수분해 산물을 분석한 결과, 단당류뿐만 아니라 이당류 이상의 다당류도 검출되어 본 발명의 키티나아제 생산균주 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 엔도-키티나아제가 키틴을 무작위로 분해하여 키틴올리고당을 생산하는 엔도 타입의 엔도-키티나아제임을 확인하였다(도 5의 B 참조).The enzymatic properties of the exo-chitinase and endo chitinase isolated and purified as described above can be investigated using swelled chitin as a substrate for enzymatic reaction. First, thin layer chromatography (TLC) of the hydrolysis products of chitin by exo-chitinase derived from Trichoderma viride AGCC-M41 strain revealed that only NAG was detected at both the beginning and the end of the reaction. N -acetyl-β-D-glucosaminidase ( N -acetyl-), wherein the exo-chitinase derived from the Trichoderma viride AGCC-M41 strain according to the present invention produces only NAG by cleaving chitin into exo-type. β-D-glucosaminidase) (see A of FIG. 5 ). As a result of analyzing the hydrolysis products of chitin by endo-chitinases in the same manner as described above, polysaccharides more than disaccharides were detected as well as monosaccharides, and endo-kitty from chitinase-producing strain Trichoderma viride AGCC-M41 strain of the present invention. It was confirmed that the naase was an endo-chitinase of endo type that randomly decomposed chitin to produce chitin oligosaccharides (see B of FIG. 5 ).

또한, 트리코더마 비리데 AGCC-M41 유래 엑소-키티나아제의 최적 pH는 5.0이고, pH 4.0∼6.0 범위에서 비교적 안정하며(도 6 참조), 최적 온도는 50℃이고, 40∼50℃ 범위에서 안정적으로 효소활성을 나타낸다(도 7 참조). 아울러, 트리코더마 비리데 AGCC-M41 유래 엔도-키티나아제의 최적 반응 pH는 5.0이고, pH 4.0∼7.0 범위에서 비교적 안정하며(도 8 참조), 최적 온도는 45℃이고, 40∼50℃ 범위에서 안정적으로 효소활성을 나타낸다(도 9 참조).In addition, the optimum pH of the exo-chitinase derived from Trichoderma viride AGCC-M41 is 5.0, relatively stable in the range of pH 4.0 to 6.0 (see Fig. 6 ), the optimum temperature is 50 ℃, stable in the range 40 to 50 ℃ Enzyme activity is shown as (see FIG . 7 ). In addition, the optimal reaction pH of Trichoderma viride AGCC-M41-derived endo-chitinase is 5.0, relatively stable in the range of pH 4.0-7.0 (see FIG. 8 ), the optimum temperature is 45 ℃, in the range of 40-50 ℃ The enzyme activity was stably shown (see FIG. 9 ).

본 발명은 또한 상기 엑소-키티나아제 및 엔도 키티나아제를 이용하여 NAG를 생산하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing NAG using the exo-chitinases and endo chitinases.

상기와 같이 확립된 최적의 발효조건에 따라 본 발명의 트리코더마 비리데 AGCC-M41 유래 엑소-키티나아제 및 엔도-키티나아제를 함유하는 키티나아제 효소제를 이용하여 NAG를 제조하는 방법은 하기 단계를 포함한다:According to the optimum fermentation conditions established as described above, a method for preparing NAG using a chitinase enzyme containing tricoderma viride AGCC-M41 derived exo-chitinase and endo-chitinase of the present invention is as follows. Includes:

1) 키틴을 팽윤화하여 효소기질을 준비하는 단계;1) swelling chitin to prepare an enzyme substrate;

2) 단계 1)에서 얻은 팽윤키틴을 키티나아제 효소제로 가수분해하는 단계;2) hydrolyzing the swelling chitin obtained in step 1) with a chitinase enzyme;

3) 단계 2)에서 얻은 가수분해액을 진공농축하는 단계;3) vacuum concentrating the hydrolysis solution obtained in step 2);

4) 단계 3)에서 얻은 농축액을 탈색 및 여과하는 단계;4) decoloring and filtering the concentrate obtained in step 3);

5) 단계 4)에서 얻은 여과액으로부터 NAG를 결정화시키는 단계; 및5) crystallizing the NAG from the filtrate obtained in step 4); And

6) 단계 5)에서 얻은 NAG 결정을 건조시키는 단계.6) drying the NAG crystals obtained in step 5).

먼저, 단계 1)은 키틴을 팽윤화시키는 공정으로 키틴에 2∼4배 부피의 50∼85%, 바람직하게는 85% 인산을 첨가하고 잘 혼합한 후, 상온에서 4∼12시간 동안 10∼100 rpm으로 교반하면서 키틴을 팽윤시킨다. 팽윤된 키틴에 5∼20배 부피의 정제수를 첨가하면서 10∼100 rpm으로 교반시킨 후, 팽윤키틴을 정제수로 수차례 세척하여 pH를 3.0∼7.0으로 맞춘 다음 이를 효소반응의 기질로 사용한다.First, step 1) is a process of swelling chitin, adding 2 to 4 times the volume of 50 to 85%, preferably 85% phosphoric acid, and mixing well, followed by 10 to 100 rpm at room temperature for 4 to 12 hours. The chitin is swollen with stirring. After adding 5-20 times the volume of purified water to the swollen chitin and stirring at 10-100 rpm, the swollen chitin was washed several times with purified water to adjust the pH to 3.0-7.0 and then used as a substrate for enzymatic reaction.

단계 2)는 가수분해 공정으로, 먼저 상기 단계 1)에서 준비된 1∼10 %(w/v)의 팽윤키틴, 바람직하게는 2∼5%의 팽윤키틴을 물에 용해하여 기질용액을 준비하 는데, 이때 pH를 3.0∼6.0, 바람직하게는 4.0∼5.0으로 조정하는 것이 바람직하다. 상기 기질용액을 교반장치와 항온장치가 갖추어진 반응기에 옮기고 키틴 g당 1∼100 U, 바람직하게는 5∼30 U의 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 키티나아제를 첨가한 후 온도를 30∼60℃로, 바람직하게는 40∼50℃로 유지하면서 24∼72시간 동안 가수분해시킨다. 이때, 사용되는 키티나아제는 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주의 배양액으로부터 정제된 엑소- 및 엔도-키티나아제를 함유하는 키티나아제 효소제이다. 가수분해반응 후 한외여과막(분자량 컷-오프치: 8∼30 kDa)을 이용하여 반응액으로부터 효소 및 단백질을 회수하고 가수분해액을 정제한다.Step 2) is a hydrolysis process, in which 1-10% (w / v) of swelling chitin, preferably 2-5% of swelling chitin, prepared in step 1) is dissolved in water to prepare a substrate solution. At this time, it is preferable to adjust pH to 3.0-6.0, Preferably it is 4.0-5.0. The substrate solution was transferred to a reactor equipped with an agitator and a thermostat, and chitinase derived from Trichoderma viride AGCC-M41 strain of 1 to 100 U, preferably 5 to 30 U, per chitin was added and the temperature was 30 to 30. Hydrolysis is carried out at 60 ° C., preferably at 40-50 ° C., for 24 to 72 hours. At this time, the chitinases used are chitinase enzymes containing exo- and endo-chitinases purified from the culture solution of Trichoderma viride AGCC-M41 strain. After the hydrolysis reaction, the enzyme and protein are recovered from the reaction solution by using an ultrafiltration membrane (molecular weight cut-off value: 8-30 kDa), and the hydrolysis solution is purified.

한편, 키틴은 제조과정에서 약 10%의 탈아세틸화가 일어나 키틴 분자내에 D-글루코사민 잔기들이 존재한다. 따라서, 산 가수분해 공정에서 키틴 분자내에 존재하는 D-글루코사민을 보다 효과적으로 분해하기 위해서는 키티나아제 외에 엑소-키토산아제를 1 g당 5∼30 U의 양으로 첨가하는 것이 바람직하다. 엑소-키토산아제를 부가적으로 첨가하면 NAG 생산성이 키티나아제만을 첨가한 경우보다 10∼20% 정도 증가한다(표 10 참조).On the other hand, chitin undergoes about 10% deacetylation in the manufacturing process so that D-glucosamine residues exist in the chitin molecule. Therefore, in order to more effectively decompose D-glucosamine present in the chitin molecule in the acid hydrolysis step, it is preferable to add exo-chitosanase in an amount of 5 to 30 U per gram in addition to the chitinase. Additional addition of exo-chitosanase increases NAG productivity by 10-20% compared to the addition of chitinase alone (see Table 10 ).

단계 3)은 농축공정으로, 상기와 같이 정제된 가수분해액을 총 고형분 함량이 40∼60%에 도달할 때까지 진공농축한다. 진공농축은 가온에 의한 착색을 방지하기 위하여 가급적 낮은 온도에서 실시하거나 박막식 혹은 원심형 농축기 등을 사용하는 것이 바람직하다. Step 3) is a concentration step, wherein the hydrolyzate purified as described above is concentrated in vacuo until the total solid content reaches 40 to 60%. In order to prevent coloring by heating, vacuum concentration is preferably carried out at a low temperature or a thin film or centrifugal concentrator is used.

단계 4)는 탈색 및 여과공정으로, 단계 3)에서 얻은 농축액에 액량 대비 1∼10%, 바람직하게는 2∼5%의 활성탄을 첨가하여 30∼60℃의 온도에서 탈색을 실시 한다. 이때, 0.1∼1.0%, 바람직하게는 0.3∼0.5%의 규조토를 첨가하면 탈색효과가 더욱 좋아진다. 탈색이 완료된 후, 활성탄과 규조토는 적당한 여과기를 이용하여 제거한다. Step 4) is a decolorization and filtration step, and decolorization is carried out at a temperature of 30 to 60 ° C. by adding 1 to 10%, preferably 2 to 5%, of activated carbon to the concentrate obtained in step 3). At this time, when 0.1-1.0%, preferably 0.3-0.5% of diatomaceous earth is added, the decolorization effect will become more favorable. After decolorization is complete, activated carbon and diatomaceous earth are removed using a suitable filter.

단계 5)는 결정화공정으로, 탈색이 완료된 반응액의 온도를 10℃ 이하에서 12시간 이상 방치하여 NAG 결정을 생성시킨 후, 원심분리기나 여과기를 이용하여 결정을 회수한다. 결정회수 후 발생하는 모액을 고형분 농도 50%까지 농축한 후 10℃ 이하의 저온에서 12시간 이상 방치하여 2차 결정을 획득할 수 있다. 결정의 형성을 촉진하기 위하여 소량의 NAG 결정을 첨가하거나 농축액 대비 1∼2배 부피의 에탄올을 첨가할 수도 있다.Step 5) is a crystallization process. After the decolorization is completed, the reaction solution is left at a temperature of 10 ° C. or lower for at least 12 hours to generate NAG crystals, and the crystals are recovered by using a centrifuge or a filter. After recovering the crystals, the mother liquor may be concentrated to 50% of a solid content, and then left at a low temperature of 10 ° C. or lower for at least 12 hours to obtain secondary crystals. Small amounts of NAG crystals may be added to promote the formation of crystals or ethanol in a volume of 1 to 2 times the concentration.

단계 6)은 건조공정으로, 상기 단계 5)에서 수득한 NAG 결정을 40℃ 이하의 온도로 유지되는 진공건조기에 넣고 12시간 이상 건조한다. Step 6) is a drying process, the NAG crystals obtained in step 5) are put into a vacuum dryer maintained at a temperature of 40 ℃ or less and dried for more than 12 hours.

상기 단계를 통해 본 발명에 따른 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 키티나아제를 이용하여 NAG를 생산함으로써 순도 95% 이상의 NAG 결정분말을 50∼90% 수율로 얻을 수 있다.Through the above steps, NAG is produced using trichoderma viride AGCC-M41 strain-derived chitinase according to the present invention to obtain NAG crystal powder having a purity of 95% or more in a 50 to 90% yield.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1: 키티나아제 생산균주의 선발Example 1 Selection of Chitinase Producing Strains

키티나아제 생산균주를 선발하기 위하여 국내외 균주보관소와 자연계에서 수집한 미생물을 대상으로 키티나아제 활성을 조사하였다. 이때, 엔도-키티나아제 활성은 팽윤키틴으로부터 생성되는 환원당의 양을 다이나이트로-살리실산(dinitro-salicylic acid, DNS) 방법(Miller. G.L., Anal. Chem. 31: 426-428, 1959)에 따라 하기와 같이 측정하였다. 먼저, 2 %(w/v) 팽윤키틴(50 M 소듐 포스페이트 완충용액, pH 5.0) 0.3 ㎖에 550 ㎚ 파장의 범위(0.1 내지 0.9)에 들도록 적당히 희석한 엔도-키티나아제 효소액 0.3 ㎖을 첨가한 후 50℃에서 30분간 반응시켰다. 반응액을 12,000 rpm, 4℃에서 10분간 원심분리하여 상등액을 분리한 후, 상등액 0.3 ㎖을 DNS 1 ㎖에 잘 혼합하고 100℃에서 5분간 가열하였다. 반응액을 찬물에서 냉각시킨 후, 550 ㎚에서 흡광도를 측정하여 NAG로 정량한 표준 곡선을 이용하여 생성된 NAG 절대량을 결정하였고, 이로부터 효소역가를 산출하였다. 이때, 엔도-키티나아제 효소단위(1 U)는 1분 동안에 1 μmole의 NAG를 생산하는 효소의 양으로 정의하였다.To select chitinase producing strains, we investigated the activity of chitinase from microorganisms collected from domestic and overseas strain archives. At this time, the endo-chitinase activity is determined by the amount of reducing sugars produced from the swelling chitin in the dinitro-salicylic acid (DNS) method (Miller. GL, Anal. Chem. 31: 426-428, 1959). It was measured as follows. First, 0.3 ml of endo-chitinase enzyme solution diluted appropriately to fall in the range of 550 nm wavelength (0.1 to 0.9) was added to 0.3 ml of 2% (w / v) swelling chitin (50 M sodium phosphate buffer, pH 5.0). After reacting at 50 ° C. for 30 minutes. After the reaction solution was centrifuged at 12,000 rpm and 4 ° C for 10 minutes to separate the supernatant, 0.3 ml of the supernatant was mixed well with 1 ml of DNS and heated at 100 ° C for 5 minutes. After cooling the reaction solution in cold water, the absorbance was measured at 550 nm to determine the absolute amount of NAG produced using a standard curve quantified by NAG, from which the enzyme titer was calculated. In this case, the endo-chitinase enzyme unit (1 U) was defined as the amount of enzyme that produces 1 μmole NAG in 1 minute.

또한, 엑소-키티나아제 활성을 측정하기 위해서, ρ-나이트로-페닐-N-아세틸글루코사민(ρ-nitro-phenyl-N-acetylglucosamine) 용액(1 mM, 50 mM Na-인산염, pH 5.0) 0.2 ㎖에 420 ㎚ 파장의 범위(0.1 내지 0.5)에 들도록 적당히 희석한 엑소-키티나아제 효소액 0.2 ㎖을 첨가하여 50℃에서 30분간 반응시킨 후, 0.1 M 글리신-NaOH 완충용액(pH 10.5) 1 ㎖를 첨가하여 효소반응을 정지시켰다. 반응액의 흡광도를 420 ㎚에서 측정하여 표준곡선으로부터 유리되는 ρ-나이트로페놀(ρ-nitrophenol)의 양을 결정하였다. 엑소-키티나아제 효소단위(1 U)는 1분 동안에 1 μmole의 ρ-니트로페놀을 생산하는 효소의 양으로 정의하였다. In addition, exo-order to determine the activity better Kitty, ρ--nitro-phenyl-N-acetylglucosamine (ρ-nitro-phenyl- N -acetylglucosamine ) solution (1 mM, 50 mM Na- phosphate, pH 5.0) 0.2 After adding 0.2 ml of exo-chitinase enzyme solution diluted appropriately to fall within the range of 420 nm wavelength (0.1 to 0.5) to ㎖ and reacting at 50 ° C for 30 minutes, 1 ml of 0.1 M glycine-NaOH buffer solution (pH 10.5) was added. Was added to stop the enzyme reaction. The absorbance of the reaction solution was measured at 420 nm to determine the amount of p-nitrophenol liberated from the standard curve. Exo-chitinase enzyme unit (1 U) was defined as the amount of enzyme that produced 1 μmole of p-nitrophenol in 1 minute.

상기와 같이 측정된 효소 역가를 하기 표 1에 나타내었다.The enzyme titers measured as above are shown in Table 1 below.

Figure 112004060050975-pat00001
Figure 112004060050975-pat00001

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 500여종의 대상 미생물로부터 키티나아제 활성이 높고, 키틴을 분해할 때 NAG를 대량으로 생성하는 7종의 균주를 선발하였다. 이 중에서 트리코더마 비리데(Trichoderma viride) AGCC-27 균주가 가장 높은 키티나아제 활성과 NAG 생산수율을 나타내어 이 균주를 키티나아제 생산균주로 선발하였다.As shown in Table 1 , seven strains were selected from 500 species of microorganisms having high chitinase activity and generating large amounts of NAG when decomposing chitin. Among these, Trichoderma viride AGCC-27 strain showed the highest chitinase activity and yield of NAG, and this strain was selected as a chitinase producing strain.

실시예 2: 트리코더마 비리데 AGCC-27 균주의 개량Example 2: Improvement of Trichoderma viride AGCC-27 Strain

NAG 생산용 키티나아제 생산균주로 선발된 트리코더마 비리데 AGCC-27 균주의 키티나아제 효소활성을 증대시키고자 NTG(N-methyl-N'-nitro-N''-nitroso-guanidine)를 이용한 무작위 돌연변이를 수행하였다. 트리코더마 비리데 AGCC-27 배양액에 NTG를 0.5 ㎎/㎖ 농도로 처리하여 키틴 한천배지(팽윤키틴 1.0%, 효모추출물 0.5%, 일인산칼륨 0.2%, 암모늄설페이트 0.2%, 한천 1.5%)에 도말한 후 25℃에서 5일간 배양하였다. 이로부터 형성된 콜로니들의 키틴 분해환의 크기를 관찰함으로써 1차로 키티나아제 효소활성이 증가된 돌연변이 균주들을 약 50여종 선발하였다. 그 후 이들 균주를 키틴 액체배지에 배양하여 키티나아제 효소활성을 비교하였다. Randomization using NTG ( N- methyl- N'- nitro- N '' -nitroso-guanidine) to enhance the kinase enzyme activity of Trichoderma viride AGCC-27 strain selected as chitinase producing strain for NAG production Mutations were performed. Trichoderma viride AGCC-27 culture solution was treated with NTG at a concentration of 0.5 mg / ml and plated on chitin agar medium (1.0% swelling chitin, 0.5% yeast extract, 0.2% potassium monophosphate, 0.2% ammonium sulfate, 1.5% agar). Then incubated for 5 days at 25 ℃. About 50 species of mutant strains with increased chitinase enzyme activity were selected by observing the size of the chitin cleavage ring formed from the colonies. These strains were then cultured in chitin liquid medium to compare chitinase enzyme activity.

Figure 112004060050975-pat00002
Figure 112004060050975-pat00002

그 결과, 상기 표 2에 나타난 바와 같이, 트리코더마 비리데 AGCC-27 균주 에서 유래된 1차 변이주들 중에서 8번 변이주가 배양 7일째 약 8.3 U/㎖의 가장 높은 키티나아제 생산성을 보임을 확인하고, 이를 AGCC-M8로 명명하였다.As a result, as shown in Table 2 , among the first mutants derived from the Trichoderma viride AGCC-27 strain 8 mutants showed the highest chitinase productivity of about 8.3 U / ㎖ on the 7th day of culture It was named AGCC-M8.

1차 균주 트리코더마 비리데 AGCC-M8을 이용하여 2차 NTG 돌연변이를 수행하였다. 2차 돌연변이와 스크리닝 방법은 1차 돌연변이 방법과 동일하게 수행하여 키틴 한천배지에서 키틴 분해환이 큰 균주를 약 50여종 선발하였고, 이들을 다시 키틴 액체배지에 배양하여 키티나아제 효소활성을 비교하였다. Primary strain Tricoderma viride Secondary NTG mutations were performed using AGCC-M8. Secondary mutations and screening methods were performed in the same manner as the first mutation method, and about 50 species of chitin-degrading rings were selected in chitin agar medium, and these were incubated in chitin liquid medium to compare the enzyme activity of chitinase.

Figure 112004060050975-pat00003
Figure 112004060050975-pat00003

그 결과, 상기 표 3에 나타난 바와 같이, 키티나아제 생산성이 18.5 U/㎖로서 모균주인 트리코더마 비리데 AGCC-M8보다 약 2.2배 향상된 균주를 선발하였고, 이를 AGCC-M41로 명명하였다. 상기와 같은 2차의 NTG 돌연변이 과정을 거쳐서 트리코더마 비리데 AGCC-27 보다 약 53배 키티나아제 활성이 증가된 트리코더마 비리 데 AGCC-M41 균주를 최종적으로 선발하였다. 상기 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주를 한국생명공학연구원 부설 유전자은행에 2004년 12월 1일자로 기탁하였다(기탁번호: KCTC 10734BP).As a result, as shown in Table 3 , the strain was selected as the chitinase productivity of 18.5 U / ml about 2.2 times improved than the parent strain Trichoderma viride AGCC-M8, which was named AGCC-M41. Trichoderma viride through the second NTG mutation process Trichoderma viridede, approximately 53-fold higher in chitinase activity than AGCC-27 The AGCC-M41 strain was finally selected. The Trichoderma Biride The AGCC-M41 strain was deposited on December 1, 2004 to the Gene Bank of Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (Accession No .: KCTC 10734BP).

실시예 3: 키티나아제 고생산성 변이주의 발효조건 최적화 및 키티나아제 효소제의 제조 Example 3: Optimization of fermentation conditions and preparation of chitinase enzyme

<3-1> 배지조성 최적화<3-1> Medium Composition Optimization

키티나아제 생산균주로 최종 선발된 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주의 대량 발효를 위한 배지조성 최적화 연구를 수행하였다. 배지 중 탄소원, 질소원, 인산공급원, 미량원소 등을 종류별 및 농도별로 다양하게 변화시켜 배지를 이용한 배양실험을 수행하여, 키티나아제의 활성이 높고, 원료의 비용과 수급을 고려하여 산업화에 용이한 발효배지 조건을 결정하였다. 최종 확정된 배지의 조성은 하기 표 4와 같다.A medium composition optimization study for mass fermentation of Trichoderma viride AGCC-M41 strain finally selected as chitinase producing strain was performed. Culture experiments using medium by changing carbon source, nitrogen source, phosphoric acid source, trace element, etc. in the medium by type and concentration, high activity of chitinase, easy to industrialize in consideration of cost and supply of raw materials Fermentation medium conditions were determined. The composition of the finally confirmed medium is shown in Table 4 below.

Figure 112004060050975-pat00004
Figure 112004060050975-pat00004

<3-2> 발효조건 최적화<3-2> Fermentation Conditions Optimization

트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주의 키티나아제 생산성을 증대시키기 위해서 표 4의 배지조성을 기본으로 하여 발효조건 최적화 연구를 수행하였다. 그 결과, 키티나아제 제조를 위한 최적 발효조건은 500 ℓ 발효기 규모(배양액 부피 300 ℓ)에서 배양온도 25℃, 초기 pH 3.2, 통기조건 0.5 vvm, 교반속도 120 rpm, 종균 접종량 15 ℓ였으며, 배양시간은 약 144시간으로 결정되었다. 상기 조건으로 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주를 배양한 결과, 도 1에서 보는 바와 같이 배양시간이 경과함에 따라서 균체량이 증가하였으며, 배양 132시간째에 엑소-키티나아제 생산성이 25 U/㎖에 이르러 최대 생산성을 나타내었다. In order to increase the productivity of chitinase of Trichoderma viride AGCC-M41 strain, fermentation condition optimization study was performed based on the medium composition of Table 4 . As a result, the optimum fermentation conditions for the preparation of chitinase were 25 ℃, initial pH 3.2, aeration condition 0.5 vvm, agitation speed 120 rpm, spawn inoculation 15 L at 500 L fermenter scale (culture volume 300 L). The time was determined to be about 144 hours. As a result of culturing Trichoderma viride AGCC-M41 strain under the above conditions, as shown in FIG. 1 , the cell mass increased as the incubation time elapsed, and the exo-chitinase productivity reached 25 U / ml at 132 hours of culture. Maximum productivity was shown.

<3-3> 키티나아제 효소제의 제조<3-3> Preparation of chitinase enzyme

트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주의 260 ℓ 배양액을 15,000 rpm에서 연속원심분리하여 균사체를 제거하고, 1차 막여과(막의 세공은 1.0 ㎛)와 한외여과(분자량 컷-오프치: 30 kDa)를 통해 배양 상등액을 농축하였다. 초순수 정제수를 이용하여 농축액의 약 25배 부피의 투석여과(diafiltration)를 통해 농축액으로부터 배지성분을 제거하였다. 이로부터 얻은 여과액을 2차 막여과(막의 세공은 0.45 ㎛)를 통하여 실시하여 제균한 후, 동결건조의 과정을 거쳐서 최종적으로 키티나아제 효소제를 제조하였다. 260 ℓ culture medium of Trichoderma viride AGCC-M41 strain was removed by continuous centrifugation at 15,000 rpm to remove mycelium, and by primary membrane filtration (membrane pore 1.0 μm) and ultrafiltration (molecular weight cut-off value: 30 kDa). The culture supernatant was concentrated. Medium components were removed from the concentrate by diafiltration of about 25 times the volume of the concentrate using ultrapure purified water. The filtrate obtained therefrom was subjected to secondary membrane filtration (membrane pore 0.45 μm) for sterilization and finally freeze-dried to prepare a chitinase enzyme.

Figure 112004060050975-pat00005
Figure 112004060050975-pat00005

그 결과, 상기 표 5에 나타난 바와 같이, 260 ℓ의 배양액으로부터 410 g의 효소제를 제조할 수 있었으며, 배양액으로부터 효소제의 정제수율은 92%로 나타났다. 상기와 같이 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주의 배양액으로부터 정제된 키티 나아제 효소제는 엔도-키티나아제와 엑소-키티나아제가 혼합된 형태로 엑소-키티나아제 활성은 13.5 U/㎎ 분말이었고, 엔도-키티나아제 활성은 195.08 U/㎎ 분말이었다. As a result, as shown in Table 5 above, 410 g of enzyme could be prepared from 260 L of culture, and the purification yield of enzyme from the culture was 92%. As described above, the enzyme kinases purified from the culture medium of the Trichoderma viride AGCC-M41 strain were endo-chitinase and exo-chitinase in a mixed form, and the exo-chitinase activity was 13.5 U / mg powder. -Chitinase activity was 195.08 U / mg powder.

실시예 4: 키티나아제의 특성Example 4: Properties of Chitinase

상기 실시예 3에서 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주를 배양하여 획득한 키티나아제 효소제로부터 엑소-키티나아제와 엔도-키티나아제를 순수하게 정제하고, 이들의 효소학적 특성을 하기와 같이 조사하였다.Exo-chitinases and endo-chitinases were purified from chitinase enzymes obtained by culturing the Trichoderma viride AGCC-M41 strain in Example 3, and their enzymatic properties were examined as follows. .

<4-1> 엑소-키티나아제 및 엔도-키티나아제의 정제<4-1> Purification of exo-chitinases and endo-chitinases

실시예 <3-3>에서 제조된 키티나아제 효소제를 페닐-토요펄(Phenyl-Toyopearl, Tocho사, 일본) 컬럼 크로마토그라피에 걸어 정제하였다. 먼저, 효소제 분말을 1%의 농도로 10 mM 인산나트륨 완충용액(pH 6.8) 15 ㎖에 용해시켰다. 컬럼에 페닐-토요펄 레진을 15 ㎖ 충진시킨 뒤 완충용액 A로는 1.5 M 황산암모늄을 포함한 10 mM 인산나트륨 완충용액을, 완충용액 B로는 10 mM 인산나트륨 완충용액을 사용하여 역농도구배 방식으로 용출시켰다. 용출속도는 시간당 60 ㎖로 4 ㎖씩 분획하였다. 도 2는 페닐-토요펄 컬럼 크로마토그라피에 의한 엑소-키티나아제와 엔도키티나아제의 정제 결과를 나타내는 것이다. 대부분의 키티나아제 활성은 분획 138 내지 152에서 관찰되었으며, 이 분획들에서 엔도-키티나아제 활성과 엑소-키티나아제 활성이 동시에 검출되었다. The chitinase enzyme prepared in Example <3-3> was purified by column chromatography on phenyl-Toyopearl (Tocho Co., Japan). First, the enzyme powder was dissolved in 15 ml of 10 mM sodium phosphate buffer (pH 6.8) at a concentration of 1%. After 15 ml of phenyl-Toyopearl resin was charged to the column, the solution was eluted by back-cultivation using 10 mM sodium phosphate buffer containing 1.5 M ammonium sulfate as buffer A and 10 mM sodium phosphate buffer as buffer B. I was. The dissolution rate was fractionated by 4 mL at 60 mL per hour. FIG. 2 shows the results of purification of exo-chitinases and endocytase by phenyl-Toyopearl column chromatography. Most of the chitinase activity was observed in fractions 138 to 152, in which the endo-chitinase activity and the exo-chitinase activity were detected simultaneously.

페닐-토요펄 컬럼 크로마토그래피 방법으로는 엔도-키티나아제와 엑소-키티나아제를 분리할 수 없었기 때문에, 본 발명에서는 페닐-토요펄 컬럼 크로마토그래피에서 키티나아제 활성이 높은 분획 138 내지 152(엔도-키티나아제와 엑소-키티나아제 효소활성을 모두 가진 분획)를 모아 10 mM 인산나트륨 완충용액(pH 6.5)에 투석하여 여과하였다. 컬럼에 Q-세파로스(Q-Separose, Pharmacia사, 미국) 레진을 30 ㎖ 충진시킨 뒤, 동일한 완충용액으로 세척한 후 상기 분획 138 내지 152를 로딩하였다. 상기 컬럼에 0∼1 M 염화나트륨 용액으로 농도구배를 걸어주면서 Q-세파로스 컬럼에 흡착된 단백질을 용출시켰다. 이때, 용출속도는 분당 1 ㎖로 4 ㎖씩 분획하였다. 도 3은 Q-세파로스 컬럼 크로마토그라피에 의한 엔도-키티나아제와 엑소-키티나아제의 분리 결과를 나타내는 것이다. 분획 60 내지 67에서는 엔도-키티나아제 활성이 높게 나타났고, 분획 81 내지 85에서는 엑소-키티나아제 활성이 높게 나타났다. 도 3에 나타난 바와 같이, 엔도-키티나아제 분획에서 동시에 엑소-키티나아제 활성이 측정되었는데, 이는 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주로부터 생산되는 엔도-키티나아제가 엑소-키티나아제 활성을 동시에 가지고 있다는 것을 시사하는 것이다. 또한, 엑소-키티나아제 분획에서도 엔도-키티나아제 활성이 검출되었는데, 이는 엑소-키티나아제가 엔도-키티나아제의 기질인 팽윤키틴을 엑소-절단(exo-cleavage) 방법으로 분해하여 환원당을 생성하기 때문인 것으로 판단된다. 이러한 추정은 분리된 엔도-키티나아제와 엑소-키티나아제의 팽윤키틴 분해 결과에서 확인할 수 있는데(도 5), 엑소-키티나아제는 팽윤키틴을 분해하여 단당체를 만들었고, 엔도-키티나아제는 팽윤키틴을 분해하여 단당체를 포함하여 이당류 이상의 올리고당을 만들었다. 이로부터 Q-세파로스 컬럼의 분획 60 내지 67을 엔도-키티나아제 활성분획으로 분리하였고, 분획 81 내지 85를 엑소-키티나아제 활성분획으로 분리하여 이후의 실험에 사용하였다. Since endo-chitinase and exo-chitinase cannot be separated by the phenyl-toyopearl column chromatography method, in the present invention, fractions 138 to 152 having high chitinase activity in phenyl-toyopearl column chromatography ( Fractions having both endo-kinase and exo-chitinase enzymatic activity) were collected and dialyzed in 10 mM sodium phosphate buffer (pH 6.5) and filtered. The column was filled with 30 ml of Q-Separose (Q-Separose, Pharmacia, USA) resin, washed with the same buffer, and then loaded with the fractions 138-152. The protein adsorbed onto the Q-Sepharose column was eluted with a gradient of 0-1 M sodium chloride solution. At this time, the dissolution rate was fractionated by 4 ml at 1 ml per minute. Figure 3 shows the results of separation of endo-chitinase and exo-chitinase by Q-Sepharose column chromatography. Endo-chitinase activity was high in fractions 60 to 67, and exo-chitinase activity was high in fractions 81 to 85. As shown in FIG. 3 , exo-chitinase activity was simultaneously measured in the endo-chitinase fraction, which means that the endo-chitinase produced from the Trichoderma viride AGCC-M41 strain simultaneously had exo-chitinase activity. It suggests that there is. In addition, the endo-chitinase activity was also detected in the exo-chitinase fraction, which means that exo-chitinase decomposes swelling chitin, a substrate of endo-chitinase, by exo-cleavage. It is because it is generated. This presumption can be confirmed from the result of swelling chitin digestion of isolated endo-kinase and exo-chitinase ( FIG. 5 ). The exo-chitinase decomposed swelling chitin to form monosaccharides, and endo-kitinaa. Decomposing the swelling chitin to produce oligosaccharides more than disaccharides, including monosaccharides. From this, fractions 60 to 67 of the Q-Sepharose column were separated into endo-chitinase active fractions, and fractions 81 to 85 were separated into exo-chitinase active fractions and used in subsequent experiments.

<4-2> 분자량 측정<4-2> Molecular weight measurement

상기 <4-1>에서 정제된 엑소-키티나아제(Q-세파로스 컬럼의 분획 81 내지 85)와 엔도-키티나아제 분획(Q 세파로스 컬럼의 분획 60 내지 67)을 12% 폴리아크릴아마이드 겔(polyacrylamaide gel)에 로딩한 후 30 mA에서 다이(dye)가 다 빠질 때까지 전기영동하였다. 전기영동 겔을 0.05% 쿠마시 브릴리언트 블루(coomassie brilliant blue) R-250으로 염색한 뒤 탈염색(destaining) 용액으로 탈색시켜 확인하였다. 이때, 97,400∼14,400 Da 범위를 갖는 단백질 사이즈 마커(protein size markers)를 사용하여 분자량을 측정하였다. 그 결과, 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 엑소-키티나아제는 65,000 Da의 분자량을 가지며 엔도-키티나아제는 42,000 Da의 분자량을 가짐을 알 수 있었다(도 4). The exo-chitinase (fractions 81 to 85 of the Q-Sepharose column) and the endo-chitinase fraction (fractions 60 to 67 of the Q Sepharose column) purified in <4-1> were 12% polyacrylamide. The gel was loaded onto a polyacrylamaide gel and electrophoresed until the die ran out at 30 mA. The electrophoretic gel was stained with 0.05% Coomassie brilliant blue R-250 and then decolorized with a destaining solution. At this time, molecular weight was measured using protein size markers (protein size markers) having a range of 97,400 to 14,400 Da. As a result, it can be seen that the exo-chitinase derived from Trichoderma viride AGCC-M41 strain has a molecular weight of 65,000 Da and the endo-chitinase has a molecular weight of 42,000 Da ( FIG. 4 ).

실시예 5: 키티나아제 효소제의 특성Example 5: Properties of Chitinase Enzyme

<5-1> 팽윤키틴의 제조<5-1> Preparation of swollen chitin

엑소-키티나아제에 의한 효소처리를 위해서는 딱딱한 키틴을 전처리하여 팽윤(swollen) 상태의 키틴으로 만들어 주어야 한다. 이를 위해, 키틴 10 g에 85% 인산 40 ㎖를 첨가하고 잘 혼합한 후, 상온에서 12시간 동안 40 rpm으로 교반시키 면서 키틴을 팽윤시켰다. 팽윤된 키틴에 400 ㎖의 증류수를 첨가하면서 40 rpm으로 교반시켰고, 팽윤키틴을 증류수로 수차례 세척하여 pH를 4.0으로 맞춘 후 이후의 실험에 사용하였다. Enzymatic treatment with exo-chitinases requires pretreatment of hard chitin to produce swollen chitin. For this purpose, 40 ml of 85% phosphoric acid was added to 10 g of chitin and mixed well, and the chitin was swollen with stirring at 40 rpm for 12 hours at room temperature. 400 ml of distilled water was added to the swollen chitin and stirred at 40 rpm. The swollen chitin was washed several times with distilled water to adjust the pH to 4.0 and then used in subsequent experiments.

<5-2> 엑소-키티나아제의 가수분해반응 생성물<5-2> Hydrolysis Product of Exo-Kittinase

2% 팽윤키틴용액 100 ㎖에 실시예 <4-1>에서 정제된 엑소-키티나아제 100 U를 가하여 40℃, pH 4.0의 조건에서 반응시켰다. 반응시작 후 0.5 및 15시간 이후의 반응용액을 채취하여 TLC로 반응생성물을 조사하였다. TLC는 아이소프로파놀:피리딘:초산:물(10:6:6:9)의 혼합용매를 사용하여 완전히 전개시킨 뒤 포화 뷰탄올에 1% 닌하이드린(ninhydrin)을 녹인 용액을 분무한 다음 100℃에서 타지 않게 조심하면서 색깔이 나타날 때까지 발색시켰다. 그 결과, 0.5 및 15시간 모두에서 동일하게 NAG만이 검출되었는데, 이는 본 발명의 키티나아제 생산균주 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 엑소-키티나아제가 키틴을 엑소 타입으로 잘라서 NAG만을 생산하는 N-아세틸-β-글루코사미니다제(N-acetyl-β-glucosaminidase)임을 나타내는 것이다(도 5의 A).100 U of exo-chitinase purified in Example <4-1> was added to 100 ml of the 2% swollen chitin solution, and the mixture was reacted at 40 ° C and pH 4.0. 0.5 and 15 hours after the start of the reaction, the reaction solution was collected and the reaction product was examined by TLC. TLC was developed fully using a mixed solvent of isopropanol: pyridine: acetic acid: water (10: 6: 6: 9) and then sprayed with a solution of 1% ninhydrin in saturated butanol and then 100 The color was developed until color appeared while being careful not to burn at ℃. The result was the same NAG only detected at both 0.5 and 15 hours, better kitty of the invention The producing strain Trichoderma irregularities having AGCC-M41 strain derived from exo-forth Kitty I cut produces only NAG chitin with exo-type N- Acetyl-β-glucosaminidase ( N- acetyl-β-glucosaminidase) to indicate that ( Fig. 5A ).

<5-3> 엔도-키티나아제의 가수분해반응 생성물<5-3> Hydrolysis Product of Endo-Kitinase

2% 팽윤키틴용액 100 ㎖에 실시예 <4-1>에서 정제된 엔도-키티나아제 100 U를 가하여 40℃, pH 4.0의 조건에서 반응시켰다. 반응시작 후 0.5 및 15시간 이후의 반응용액을 채취하여 TLC로 반응생성물을 조사하였다. 이후 상기 실시예 <5-2> 와 동일한 방법으로 발색반응을 유도한 결과, 단당류뿐만 아니라 이당류 이상의 다당류가 검출되었다. 이는 본 발명의 키티나아제 생산균주 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 엔도-키티나아제가 키틴을 무작위로 분해하여 키틴올리고당을 생산하는 엔도 타입의 엔도-키티나아제임을 나타내는 것이다(도 5의 B).To 100 mL of the 2% swollen chitin solution, 100 U of the endo-chitinase purified in Example <4-1> was added, and the mixture was reacted at 40 ° C and pH 4.0. 0.5 and 15 hours after the start of the reaction, the reaction solution was collected and the reaction product was examined by TLC. Then, as a result of inducing a color reaction in the same manner as in Example <5-2>, not only monosaccharides but polysaccharides or more were detected. This indicates that the endo-chitinase derived from the chitinase-producing strain Trichoderma viride AGCC-M41 strain of the present invention is an endo type endo-chitinase that randomly decomposes chitin to produce chitin oligosaccharides ( FIG. 5B ). .

<5-4> 효소활성에 미치는 pH의 영향 <5-4> Effect of pH on Enzyme Activity

트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주로부터 생산된 엑소-키티나아제의 pH에 의한 영향을 조사하기 위하여, 기질인 팽윤키틴의 pH를 1 N 염산 혹은 1 N 가성소다로 다양하게 조절한 후 효소활성을 측정하여 최적 pH를 결정하였고, 100 mM 초산나트륨 완충용액(pH 3∼6), 말레이트 완충용액(pH 6∼7), 트리스 완충용액(pH 7∼9), 글리신 완충용액(pH 9∼11)으로 pH가 조절된 용액에 효소를 넣고 35℃에서 1시간 방치한 후 잔존 효소활성을 측정함으로써 pH 안정성을 조사하였다. 그 결과, 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 엑소-키티나아제의 최적 pH는 5.0이었고, pH 4∼6 범위에서 비교적 안정한 것으로 나타났다(도 6). 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주로부터 생산된 엔도-키티나아제의 pH에 의한 영향을 조사하기 위하여, 상기와 동일한 방법으로 팽윤키틴을 기질로 사용하여 효소활성을 측정한 결과, 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 엔도-키티나아제의 최적 pH는 5.0이었고, pH 4∼7 범위에서 비교적 안정한 것으로 나타났다(도 8).In order to investigate the effect of pH of exo-chitinase produced from Trichoderma viride AGCC-M41 strain, the enzyme activity was measured after variously adjusting the pH of swelling chitin as a substrate with 1 N hydrochloric acid or 1 N caustic soda. The optimum pH was determined, 100 mM sodium acetate buffer (pH 3-6), malate buffer (pH 6-7), Tris buffer (pH 7-9), glycine buffer (pH 9-11) The enzyme was added to a pH-adjusted solution and allowed to stand at 35 ° C. for 1 hour to measure pH stability by measuring residual enzyme activity. As a result, the optimum pH of the exo-chitinase derived from Trichoderma viride AGCC-M41 strain was 5.0, and appeared to be relatively stable in the pH range 4-6 ( Fig. 6 ). In order to investigate the effect of pH of endo-chitinase produced from Trichoderma viride AGCC-M41 strain, enzyme activity was measured using swelling chitin as a substrate in the same manner as above, and Trichoderma viride AGCC-M41 The optimum pH of the strain-derived endo-chitinase was 5.0 and was found to be relatively stable in the pH range of 4-7 ( FIG. 8 ).

<5-4> 효소활성에 미치는 온도의 영향 <5-4> Effect of Temperature on Enzyme Activity

pH 5.0 조건에서 30, 40, 50, 60 및 70℃의 온도별로 효소활성을 측정하여 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 엑소- 및 엔도-키티나아제의 온도에 의한 영향을 조사하였다. 또한, 각 온도별로 1시간 처리시 효소의 잔존역가를 조사하였다. 그 결과, 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 엑소-키티나아제의 겉보기 최적 온도는 50℃이었고, 40℃ 이상의 온도에서는 효소의 안정성이 비교적 떨어지는 것으로 나타났다(도 7). 또한, 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 엔도-키티나아제의 겉보기 최적 온도는 45℃이었고, 50℃ 이상의 온도에서는 효소의 안정성이 비교적 떨어지는 것으로 나타났다(도 9).Enzyme activity was measured at temperatures of 30, 40, 50, 60 and 70 ° C. under pH 5.0 to investigate the effects of temperature of exo- and endo-chitinases derived from Trichoderma viride AGCC-M41 strain. In addition, the remaining titer of the enzyme was investigated at each temperature for 1 hour. As a result, the apparent optimum temperature of the exo-chitinase derived from Trichoderma viride AGCC-M41 strain was 50 ℃, the stability of the enzyme was found to be relatively low at a temperature above 40 ℃ ( Fig. 7 ). In addition, the apparent optimum temperature of the endo-chitinase derived from Trichoderma viride AGCC-M41 strain was 45 ℃, it was shown that the stability of the enzyme is relatively low at a temperature above 50 ℃ ( Fig. 9 ).

실시예 6: 키티나아제 효소제를 이용한 NAG 생산조건의 최적화Example 6: Optimization of NAG Production Conditions Using Chitinase Enzyme

<6-1> 효소 첨가량의 영향<6-1> Effect of Enzyme Amount

1 N HCl을 이용하여 팽윤키틴의 반응 pH를 4.0으로 조정한 후 팽윤키틴 1 g에 대하여 각각 5, 10, 15, 20, 25 및 30 U에 해당하는 실시예 <3-3>에서 제조된 키티나아제 효소제를 첨가한 다음 42.5℃에서 48시간 동안 가수분해 반응을 수행하였다. 이때, 키티나아제 효소제는 약 1:9의 비율로 엔도-키티나아제와 엑소-키티나아제를 포함하고 있다. 그 후, 80℃에서 30분간 열처리하여 효소활성을 정지시킨 다음 NAG 생성량을 측정하여 NAG 전환수율을 결정하였다. 이때, NAG 함량을 측정하기 위하여 가수분해된 용액을 고형분의 함량이 약 10∼100 ㎍/㎖이 되도록 희석한 후 희석액 1 ㎖에 0.8 M 붕산 칼륨(potassium tetraborate) 0.2 ㎖을 첨가하여 3분간 끓는 물에서 가열하였다. 상기 반응액을 급냉한 후 여기에 ρ-다이메틸 아미노벤즈알데하이드(ρ-dimethylaminobenzaldehyde) 10 g을 아세트산 88 ㎖과 10 N HCl 12 ㎖에 용해한 용액 6.0 ㎖를 가하여 37℃에서 20분간 가열하였다. 상기 반응액을 다시 냉각시킨 후 585 ㎚에서 흡광도를 측정하고, 표준품 NAG를 이용하여 작성한 표준곡선과 비교하여 시험용액 중의 NAG 함량을 측정하였다. 본 실시예에서 전환수율(%)은 기질로 사용된 키틴과 이로부터 생성된 NAG의 무게비의 백분율(%)로 나타내었다.Kitty prepared in Example <3-3> corresponding to 5, 10, 15, 20, 25 and 30 U for 1 g of swelling chitin after adjusting the reaction pH of swelling chitin to 1 N HCl The hydrolase reaction was carried out at 42.5 ° C. for 48 hours after adding the enzyme enzyme. At this time, the chitinase enzyme agent includes an endo-chitinase and exo-chitinase in a ratio of about 1: 9. Thereafter, heat treatment was performed at 80 ° C. for 30 minutes to stop enzymatic activity, and then NAG conversion yield was determined by measuring NAG production. At this time, in order to measure the NAG content, the hydrolyzed solution was diluted so that the solid content was about 10 to 100 µg / ml, and 0.2 ml of 0.8 M potassium tetraborate was added to 1 ml of the diluted solution, followed by boiling water for 3 minutes. Heated at. After quenching the reaction solution, 6.0 g of a solution of 10 g of ρ-dimethylaminobenzaldehyde dissolved in 88 mL of acetic acid and 12 mL of 10N HCl was added thereto, and the mixture was heated at 37 ° C for 20 minutes. After cooling the reaction solution again, the absorbance was measured at 585 nm, and the NAG content in the test solution was measured by comparison with a standard curve prepared using a standard NAG. The conversion yield (%) in this example is expressed as a percentage (%) of the weight ratio of chitin used as a substrate and NAG produced therefrom.

Figure 112004060050975-pat00006
Figure 112004060050975-pat00006

그 결과, 상기 표 6에 나타난 바와 같이, 키티나아제 효소제의 첨가량이 증가함에 따라서 NAG 생성량이 증가하였고, 30 U의 키티나아제 효소제를 첨가하였을 때 키틴 1 g이 NAG로 100% 전환되었다.As a result, as shown in Table 6 , NAG production increased as the amount of chitinase enzyme increased, and 1 g of chitin was 100% converted to NAG when 30 U of chitinase was added.

<6-2> 반응 pH의 영향<6-2> Effect of Reaction pH

1 N HCl과 1 N NaOH를 사용하여 팽윤키틴용액의 반응 pH를 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 6.5 및 7.0으로 각각 조정한 다음, 팽윤키틴 1 g에 대하여 30 U에 해당하는 키티나아제 효소제를 첨가하였다. 이를 42.5℃에서 48시간 동안 가수분해시킨 후 80℃에서 30분간 열처리를 하여 효소반응을 정지시키고 실시예 <6-1>에서와 같이 NAG 전환수율을 측정하였다. The reaction pH of the swelling chitin solution was adjusted to 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 6.5 and 7.0 using 1 N HCl and 1 N NaOH, respectively, and for 1 g of swelling chitin. A chitinase enzyme equivalent to 30 U was added. This was hydrolyzed at 42.5 ° C. for 48 hours, followed by heat treatment at 80 ° C. for 30 minutes to stop the enzyme reaction, and the yield of NAG conversion was measured as in Example <6-1>.

Figure 112004060050975-pat00007
Figure 112004060050975-pat00007

그 결과, 표 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 트리코더마 비리데 AGCC-M41 유래 균주 키티나아제는 pH 3.5∼5.0 범위에서 가장 높은 전환수율(약 100%)을 보였다.As a result, as shown in Table 7 , the trichoderma viride AGCC-M41-derived strain chitinase of the present invention showed the highest conversion yield (about 100%) in the pH range of 3.5 to 5.0.

<6-3> 반응온도의 영향<6-3> Effect of reaction temperature

1 N HCl을 이용하여 팽윤키틴용액의 반응 pH를 4.0으로 조정한 후 팽윤키틴 1 g에 대하여 30 U의 키티나아제 효소제를 첨가하고 반응온도를 35, 37.5, 40, 42.5 및 45℃로 각각 조절한 후에 48시간 동안 가수분해반응을 수행하였다. 그 후, 80℃에서 30분간 열처리하여 반응을 정지시킨 다음 실시예 <6-1>에서와 같이 NAG 전환수율을 측정하였다. Adjust the reaction pH of the swelling chitin solution to 4.0 using 1 N HCl, and then add 30 U of chitinase enzyme to 1 g of swelling chitin and adjust the reaction temperature to 35, 37.5, 40, 42.5 and 45 ° C, respectively. After the hydrolysis reaction was performed for 48 hours. Thereafter, the reaction was stopped by heat treatment at 80 ° C. for 30 minutes, and then the NAG conversion yield was measured as in Example <6-1>.

Figure 112004060050975-pat00008
Figure 112004060050975-pat00008

그 결과, 표 8에서 보는 바와 같이, 본 발명의 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 키티나아제는 40∼45℃ 사이에서 90% 이상의 전환수율을 보였고, 특히 42.5℃에서 팽윤키틴을 거의 100% NAG로 전환시킬 수 있었다.As a result, as shown in Table 8 , the chitinase derived from the Trichoderma viride AGCC-M41 strain of the present invention showed a conversion yield of 90% or more between 40 and 45 ° C, in particular, almost 100% NAG swelling chitin at 42.5 ° C. Could be converted to

<6-4> 기질농도의 영향<6-4> Effect of Substrate Concentration

팽윤키틴의 농도를 1, 2, 3, 4, 5, 6 및 7%로 달리하여 키틴용액을 제조한 후 1 N HCl을 이용하여 반응 pH를 4.0으로 조정하였다. 상기 팽윤키틴용액에 팽윤키틴 1 g에 대하여 30 U의 키티나아제 효소제를 첨가하고 42.5℃에서 48시간 동안 효소반응를 수행하였다. 그 후, 80℃에서 30분간 열처리하여 효소반응을 정지시키 고 실시예 <6-1>에서와 같이 NAG 전환수율을 측정하였다. The chitin solution was prepared by varying the concentration of the swollen chitin at 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7%, and the reaction pH was adjusted to 4.0 using 1 N HCl. To the swelling chitin solution, 30 U of chitinase enzyme was added per 1 g of swelling chitin, and the enzyme reaction was performed at 42.5 ° C. for 48 hours. Thereafter, heat treatment was performed at 80 ° C. for 30 minutes to stop the enzyme reaction, and the yield of NAG conversion was measured as in Example <6-1>.

Figure 112004060050975-pat00009
Figure 112004060050975-pat00009

그 결과, 표 9에서 보는 바와 같이, 본 발명의 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주 유래 키티나아제는 1∼5% 농도의 팽윤키틴을 거의 100% NAG로 전환시켰고, 7% 농도의 팽윤키틴에서는 약 91%의 NAG 전환수율을 나타내었다.As a result, as shown in Table 9 , the chitinase derived from the Trichoderma viride AGCC-M41 strain of the present invention converted the swelling chitin at a concentration of 1 to 5% to almost 100% NAG, and at about 7% swelling chitin. NAG conversion yield of 91% was shown.

<6-5> 효소반응에 대한 엑소-키토산아제 첨가 효과<6-5> Effects of Exo-chitosanase Addition on Enzyme Reaction

키틴은 제조과정에서 약 10%의 탈아세틸화가 일어나 키틴 분자내에 D-글루코사민 잔기들이 존재한다. 키틴 분자내에 존재하는 D-글루코사민을 효과적으로 분해하기 위해서 키티나아제 외에 엑소-키토산아제를 첨가할 경우의 효과를 조사하였다. pH 4.0으로 조정된 팽윤키틴용액에 팽윤키틴 1 g에 대하여 엑소-키토산아제 3 U를 첨가하고 키티나아제 효소제를 5∼30 U까지 양을 달리하여 첨가한 후에 42.5℃에서 48시간 동안 효소반응을 수행하였다. 그 후, 80℃에서 30분간 열처리를 하여 효소반응을 정지시킨 다음 실시예 <6-1>에서와 같이 NAG 전환수율을 측정하였다. Chitin undergoes about 10% deacetylation during manufacture, resulting in the presence of D-glucosamine residues in the chitin molecule. In order to effectively decompose D-glucosamine present in the chitin molecule, the effect of adding exo-chitosanase in addition to chitinase was investigated. To the swelling chitin solution adjusted to pH 4.0, exo-chitosanase 3 U was added to 1 g of swelling chitin, and the enzyme was reacted for 48 hours at 42.5 ° C. after adding the chitinase enzyme in an amount of 5-30 U. Was performed. Thereafter, heat treatment was performed at 80 ° C. for 30 minutes to stop the enzymatic reaction, and the yield of NAG conversion was measured as in Example <6-1>.

Figure 112004060050975-pat00010
Figure 112004060050975-pat00010

그 결과, 표 10에 나타난 바와 같이, 키티나아제 효소제만을 첨가하여 반응을 수행한 경우보다 엑소-키토산아제를 부가적으로 첨가하였을 때 10∼20% 정도 NAG 생산성이 증가하였다.As a result, as shown in Table 10 , NAG productivity increased by about 10 to 20% when additionally adding exo-chitosanase than when the reaction was performed by adding only chitinase enzyme.

실시예 7: 키티나아제를 이용한 NAG 생산Example 7: NAG Production Using Chitinase

5% 팽윤키틴용액 200 ㎖에 키티나아제 효소제 30 U/g 키틴을 첨가하고 42.5℃, pH 4.0 반응조건에서 48시간 동안 가수분해시켰다. 가수분해반응 완료 후 활성탄 분말을 2 g 첨가하여 50℃에서 20분간 탈색시킨 다음, 여과처리를 통해 활성 탄 및 불순물을 제거하였다. 여과액을 약 60℃에서 50 브릭스(brix)까지 진공농축한 후 4℃에서 12시간 이상 방치하여 용해도 차이에 의해 NAG를 결정화시키고 40℃ 이하의 진공건조기에서 12시간 이상 건조하여 순도 95% 이상의 NAG 결정분말 8.5 g을 얻었다. Chitinase enzyme 30 U / g chitin was added to 200 ml of 5% swollen chitin solution and hydrolyzed for 48 hours at 42.5 ° C. and pH 4.0 reaction conditions. After completion of the hydrolysis reaction, 2 g of activated carbon powder was added to decolorize at 50 ° C. for 20 minutes, and then activated carbon and impurities were removed by filtration. The filtrate was concentrated in vacuo to 60 briquettes at about 60 ° C., and then left at 4 ° C. for at least 12 hours to crystallize NAG according to the difference in solubility. 8.5 g of crystal powder were obtained.

실시예 8: 한외여과를 이용한 키티나아제 효소제의 회수Example 8: Recovery of chitinase enzyme using ultrafiltration

실시예 7과 같이 5% 팽윤키틴용액 200 ㎖에 키티나아제 효소제 30 U/g 키틴을 첨가하고 42.5℃, pH 4.0 반응조건에서 48시간 동안 가수분해한 후, 한외여과막(cut-off: 5∼30 kDa)을 사용하여 키티나아제 효소를 회수하였다. NAG 제조에 사용된 총 키티나아제의 역가는 300 U였으며, 이로부터 키티나아제의 회수율은 표 11과 같았다.As in Example 7, 30 U / g chitin was added to 200 ml of 5% swollen chitin solution, and hydrolyzed for 48 hours at 42.5 ° C. and pH 4.0 reaction conditions. 30 kDa) was used to recover the chitinase enzyme. The titer of total chitinase used for NAG preparation was 300 U, from which the recovery of chitinase was shown in Table 11 .

Figure 112004060050975-pat00011
Figure 112004060050975-pat00011

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 트리코더마 비리데 AGCC-M41 균주로부터 생산된 키티나아제 효소제는 효소의 생산수율이 높고 효과적으로 키틴을 가수 분해하여 대부분 NAG로 전환시킬 수 있으므로, 키틴의 효소적 가수분해에 의한 NAG의 생산에 유용하게 사용될 수 있다.As described above, the chitinase enzyme produced from the Tricoderma viride AGCC-M41 strain of the present invention has a high yield of enzyme and can effectively convert chitin to NAG, thereby enzymatic hydrolysis of chitin. It can be usefully used for the production of NAG by.

Claims (23)

엑소-키티나아제 및 엔도-키티나아제를 동시에 생산하는 트리코더마 비리데(Trichoderma viride) AGCC-M41(KCTC 10734BP). Trichoderma viride AGCC-M41 (KCTC 10734BP), which produces exo-chitinases and endo-chitinases simultaneously. 삭제delete 삭제delete 1) 트리코더마 비리데 AGCC-M41(KCTC 10734BP)을 키틴 함유 배지에 접종하여 배양하는 단계;1) culturing by inoculating Trichoderma viride AGCC-M41 (KCTC 10734BP) in chitin-containing medium; 2) 상기 배양액으로부터 균사체를 제거하는 단계;2) removing the mycelium from the culture solution; 3) 균사체가 제거된 여액을 한외여과(ultrafiltration)하여 효소를 농축하는 단계;3) concentrating the enzyme by ultrafiltration of the filtrate from which the mycelium is removed; 4) 상기 농축액으로부터 투석여과(diafiltration)를 통해 배지성분을 제거하는 단계; 및 4) removing the media component from the concentrate through diafiltration; And 5) 상기 여과액을 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 정제하는 단계를 포함하는, 엑소-키티나아제의 제조방법.5) purifying the filtrate using column chromatography, a method for producing an exo-chitinase. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 단계 1)에서 키틴 함유 배지가 키틴 0.1∼5.0%, 옥수수 침지액 분말(corn-steeped powder) 0.1∼5.0%, 암모늄 설페이트 0.05∼2.0%, 인산칼륨 0.1∼3.0%, 염화칼슘 0.01∼1.0%, 황산마그네슘 0.01∼1.0%, 트라이톤 X-100 0.05∼3.0% 및 포도당 0.01∼2.0%를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.In step 1), the chitin-containing medium was 0.1 to 5.0% of chitin, 0.1 to 5.0% of corn-steeped powder, 0.05 to 2.0% of ammonium sulfate, 0.1 to 3.0% of potassium phosphate, 0.01 to 1.0% of calcium chloride, and sulfuric acid. 0.01 to 1.0% of magnesium, 0.05 to 3.0% of Triton X-100 and 0.01 to 2.0% of glucose. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 단계 1)에서 트리코더마 비리데 AGCC-M41(KCTC 10734BP)을 20∼30℃, pH 2.5∼5.0, 통기조건 0.1∼2.0 vvm 및 교반속도 100∼500 rpm으로 72∼168시간 동안 배양하는 것을 특징으로 하는 제조방법.In step 1), Trichoderma viride AGCC-M41 (KCTC 10734BP) is incubated for 72 to 168 hours at 20 to 30 ℃, pH 2.5 to 5.0, aeration conditions 0.1 to 2.0 vvm and agitation speed 100 to 500 rpm Manufacturing method. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 컬럼 크로마토그래피가 페닐-토요펄 컬럼 크로마토그래피와 Q-세파로스 컬럼 크로마토그래피를 순차적으로 수행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조방법.The column chromatography is performed by sequentially performing phenyl-Toyopearl column chromatography and Q-Sepharose column chromatography. 삭제delete 삭제delete 1) 트리코더마 비리데 AGCC-M41(KCTC 10734BP)을 키틴 함유 배지에 접종하여 배양하는 단계;1) culturing by inoculating Trichoderma viride AGCC-M41 (KCTC 10734BP) in chitin-containing medium; 2) 상기 배양액으로부터 균사체를 제거하는 단계;2) removing the mycelium from the culture solution; 3) 균사체가 제거된 여액을 한외여과(ultrafiltration)하여 효소를 농축하는 단계;3) concentrating the enzyme by ultrafiltration of the filtrate from which the mycelium is removed; 4) 상기 농축액으로부터 투석여과(diafiltration)를 통해 배지성분을 제거하는 단계; 및 4) removing the media component from the concentrate through diafiltration; And 5) 상기 여과액을 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 정제하는 단계를 포함하는, 엔도-키티나아제의 제조방법.5) purifying the filtrate using column chromatography, a method for producing an endo-chitinase. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 단계 1)에서 키틴 함유 배지가 키틴 0.1∼5.0%, 옥수수 침지액 분말(corn-steeped powder) 0.1∼5.0%, 암모늄 설페이트 0.05∼2.0%, 인산칼륨 0.1∼3.0%, 염화칼슘 0.01∼1.0%, 황산마그네슘 0.01∼1.0%, 트라이톤 X-100 0.05∼3.0% 및 포도당 0.01∼2.0%를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.In step 1), the chitin-containing medium was 0.1 to 5.0% of chitin, 0.1 to 5.0% of corn-steeped powder, 0.05 to 2.0% of ammonium sulfate, 0.1 to 3.0% of potassium phosphate, 0.01 to 1.0% of calcium chloride, and sulfuric acid. 0.01 to 1.0% of magnesium, 0.05 to 3.0% of Triton X-100 and 0.01 to 2.0% of glucose. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 단계 1)에서 트리코더마 비리데 AGCC-M41(KCTC 10734BP)을 20∼30℃, pH 2.5∼5.0, 통기조건 0.1∼2.0 vvm 및 교반속도 100∼500 rpm으로 72∼168시간 동안 배양하는 것을 특징으로 하는 제조방법.In step 1), Trichoderma viride AGCC-M41 (KCTC 10734BP) is incubated for 72 to 168 hours at 20 to 30 ℃, pH 2.5 to 5.0, aeration conditions 0.1 to 2.0 vvm and agitation speed 100 to 500 rpm Manufacturing method. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 컬럼 크로마토그래피가 페닐-토요펄 컬럼 크로마토그래피와 Q-세파로스 컬럼 크로마토그래피를 순차적으로 수행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조방법.The column chromatography is performed by sequentially performing phenyl-Toyopearl column chromatography and Q-Sepharose column chromatography. 1) 키틴을 팽윤화하여 효소기질을 준비하는 단계;1) swelling chitin to prepare an enzyme substrate; 2) 단계 1)에서 얻은 팽윤키틴을 트리코더마 비리데 AGCC-M41 (KCTC 10734BP)로부터 얻은 키티아나제를 이용하여 가수분해하는 단계;2) hydrolyzing the swelling chitin obtained in step 1) using chitianase obtained from Trichoderma viride AGCC-M41 (KCTC 10734BP); 3) 단계 2)에서 얻은 가수분해액을 진공농축하는 단계;3) vacuum concentrating the hydrolysis solution obtained in step 2); 4) 단계 3)에서 얻은 농축액을 탈색 및 여과하는 단계;4) decoloring and filtering the concentrate obtained in step 3); 5) 단계 4)에서 얻은 여과액으로부터 N-아세틸글루코사민을 결정화시키는 단계; 및5) crystallizing N -acetylglucosamine from the filtrate obtained in step 4); And 6) 단계 5)에서 얻은 N-아세틸글루코사민 결정을 건조시키는 단계를 포함하는, 트리코더마 비리데 AGCC-M41(KCTC 10734BP) 유래 키티나아제를 이용한 N-아세틸글루코사민의 생산방법.6) A method for producing N -acetylglucosamine using trichoderma viride AGCC-M41 (KCTC 10734BP) derived chitinase, comprising drying the N -acetylglucosamine crystal obtained in step 5). 제 14항에 있어서,The method of claim 14, 단계 1)에서 키틴에 2∼4배 부피의 강산을 첨가하고 상온에서 4∼12시간 동안 교반하여 키틴을 팽윤시키는 것을 특징으로 하는 생산방법.In step 1), the chitin is swelled by adding 2-4 times the volume of strong acid to chitin and stirring at room temperature for 4-12 hours. 제 15항에 있어서,The method of claim 15, 팽윤된 키틴을 물에 1∼10 %(w/v) 농도로 용해시켜 효소기질을 준비하는 것을 특징으로 하는 생산방법.A swelling chitin is dissolved in water at a concentration of 1 to 10% (w / v) to prepare an enzyme substrate. 제 14항에 있어서,The method of claim 14, 단계 2)에서 키티나아제를 팽윤키틴 g당 1∼100 U의 양으로 사용하는 것을 특징으로 하는 생산방법.The method according to claim 2, wherein the chitinase is used in an amount of 1 to 100 U per gram of swelling chitin. 제 14항에 있어서,The method of claim 14, 가수분해 반응을 30∼60℃, pH 3.0∼7.0에서 24∼72시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 생산방법.Process for producing a hydrolysis reaction is carried out for 30 to 60 ℃, pH 3.0 to 7.0 for 24 to 72 hours. 제 14항에 있어서, The method of claim 14, 단계 2)에서 엑소-키토산아제가 추가로 첨가되는 것을 특징으로 하는 생산방법.Production method characterized in that the exo-chitosanase is further added in step 2). 제 19항에 있어서, The method of claim 19, 엑소-키토산아제가 팽윤키틴 1 g당 5∼30 U의 양으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 생산방법. Exo-chitosanase is added in an amount of 5 to 30 U per gram of swelling chitin. 제 14항에 있어서, The method of claim 14, 가수분해 반응 후 한외여과(분자량 컷-오프치: 8∼30 kDa)를 통해 키티나아제를 회 수하고 가수분해액을 얻는 것을 특징으로 하는 생산방법.After the hydrolysis reaction, the production method characterized by recovering the chitinase through ultrafiltration (molecular weight cut-off value: 8-30 kDa) to obtain a hydrolysis solution. 제 14항에 있어서, The method of claim 14, 단계 4)에서 농축액의 액량 대비 1∼10%의 활성탄을 첨가하여 30∼60℃의 온도에서 탈색하는 것을 특징으로 하는 생산방법.1 to 10% of activated carbon relative to the liquid amount of the concentrate in step 4), characterized in that the decolorization at a temperature of 30 ~ 60 ℃. 제 22항에 있어서, The method of claim 22, 0.1∼1.0%의 규조토를 추가로 첨가하는 것을 특징으로 하는 생산방법.0.1-1.0% of diatomaceous earth is added further. The production method characterized by the above-mentioned.
KR1020040108887A 2004-12-20 2004-12-20 Chitinase-producing trichoderma viride ????-?41 strain, chitinases purified therefrom and a method for producing ?-acetylglucosamine using the chitinases KR100664582B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040108887A KR100664582B1 (en) 2004-12-20 2004-12-20 Chitinase-producing trichoderma viride ????-?41 strain, chitinases purified therefrom and a method for producing ?-acetylglucosamine using the chitinases

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040108887A KR100664582B1 (en) 2004-12-20 2004-12-20 Chitinase-producing trichoderma viride ????-?41 strain, chitinases purified therefrom and a method for producing ?-acetylglucosamine using the chitinases

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060070224A KR20060070224A (en) 2006-06-23
KR100664582B1 true KR100664582B1 (en) 2007-01-04

Family

ID=37164011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040108887A KR100664582B1 (en) 2004-12-20 2004-12-20 Chitinase-producing trichoderma viride ????-?41 strain, chitinases purified therefrom and a method for producing ?-acetylglucosamine using the chitinases

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100664582B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100735826B1 (en) * 2005-09-30 2007-07-06 주식회사 키토라이프 Preparation Method of N-Acetyl-D-Glucosamine Using Enzyme Degradation

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060070224A (en) 2006-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2627334A1 (en) Enzyme and methodology for the treatment of a biomass
CN105431534A (en) beta-1,3-glucanase, polynucleotide, recombinant vector, transformant, production method for beta-1,3-glucanase, enzyme preparation, and production method for paramylon having reduced molecular weight
CN113215210B (en) Method for preparing sialic acid by adopting polysialic acid fermentation liquor
JP2806522B2 (en) Method for producing branched fructooligosaccharide
KR102013010B1 (en) Strain producing turanose and uses thereof
KR100664582B1 (en) Chitinase-producing trichoderma viride ????-?41 strain, chitinases purified therefrom and a method for producing ?-acetylglucosamine using the chitinases
JPS62228293A (en) Production of inulooligosaccharide
CN113563488A (en) Preparation method of pharmaceutical-grade micromolecular marine organism polysaccharide
JPH0219393A (en) N-acetylogalactosaminooligosaccahride and production thereof
KR100523528B1 (en) Novel Cellulomonas sp. GM13 strain producing chitinase
KR102612094B1 (en) Novel strain Cryptocline arctostaphyli RN2 having xylan degrading activity
JPS63283593A (en) Production of pullulan
KR100312638B1 (en) Method for manufacturing high purity hyaluronic acid
KR860000373B1 (en) Method for manufacturing sweet seasoning material from sorbitol and mannitol
JP3002140B2 (en) Novel chitinase and its production method
JPS62208277A (en) Production of inulinase
JPH0568239B2 (en)
JPH0789922B2 (en) Method for producing N-acetylchitooligosaccharide by enzyme
RU2605635C1 (en) METHOD FOR PRODUCING AN ENDO-INULINASE AND SUCRASE ENZYME PREPARATION BY CULTIVATION OF RECOMBINANT MYCELIAL FUNGUS PENICILLIUM CANESCENS Sopp INUA3 STRAIN
JPH0265788A (en) Production of agar oligosaccharide
Eyini et al. Effect of cell wall degrading enzymes on starch recovery from cassava bagasse
JP3026312B2 (en) Production method of chitin degradation products
KR860000913B1 (en) Method for producing sweeter
CN114921511A (en) Preparation method of fish cartilage hydrolysate rich in small-molecule chondroitin sulfate
JP3601618B2 (en) Method for producing laminaripentaose-producing enzyme

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121126

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131226

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141124

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151221

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161209

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171220

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181120

Year of fee payment: 13