KR100746666B1 - A method purifying fructosyl transferase form Penicillium citrinum KCCM 11663 - Google Patents

A method purifying fructosyl transferase form Penicillium citrinum KCCM 11663 Download PDF

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Abstract

본 발명은 페니실리움 시트리눔(Penicillium citrinum) KCCM 11663 균주로부터 프락토실 트랜스퍼라제의 분리, 정제방법에 관한 것으로서, 상세하게는 수크로스(sucrose)가 포함된 배지조성에서 배양한 페니실리움 시트리눔 KCCM 11663이 생산하는 여러 효소 중 설탕을 네오프락토 올리고당으로 만드는 새로운 프락토실 트랜스퍼라제의 분리정제방법에 관한 것이다. 일반적으로는 프락토 올리고당과 네오프락토 올리고당이 함께 생산되었지만 본 발명의 정제된 프락토실 트랜스퍼라제를 이용하여 수크로스에 반응시킨 결과 프락토 올리고당은 생산되지 않고 네오프락토 올리고당만을 선택적으로 생산할 수 있어 여러 식품, 의약 산업의 첨가제로 사용이 용이하게 된다.The present invention is penicillium citrinum ( Penicillium) citrinum ) A method for isolating and purifying fructosyl transferase from KCCM 11663 strains, and in particular, sugar among various enzymes produced by penicillium citrinum KCCM 11663 cultured in a medium composition containing sucrose. The present invention relates to a method for the separation and purification of a new fructosyl transferase to make neoprelacto oligosaccharides. In general, fructo oligosaccharides and neoprelacto oligosaccharides were produced together, but as a result of reacting with sucrose using the purified fructosyl transferase of the present invention, fructo oligosaccharides are not produced and only neoprelacto oligosaccharides can be selectively produced. It is easy to use as an additive in many food and pharmaceutical industries.

페니실리움 시트리눔 KCCM 11663, 프락토실 트랜스퍼라제, 수크로스, 네오플락토 올리고당 Penicillium citrinum KCCM 11663, fructosyl transferase, sucrose, neofloto oligosaccharide

Description

페니실리움 시트리눔 KCCM 11663으로부터 프락토실 트랜스퍼라제를 분리정제하는 방법{A method purifying fructosyl transferase form Penicillium citrinum KCCM 11663}A method purifying fructosyl transferase form Penicillium citrinum KCCM 11663}

도 1은 황산암모늄의 농도에 따른 프락토실 트랜스퍼라제 활성의 차이를 나타내는 도이며,1 is a diagram showing the difference in fructosyl transferase activity according to the concentration of ammonium sulfate,

도 2는 단백질 침전물을 디에틸아미노에틸-세파로스(DEAE-sepharose) 크로마토그래피로 추출하여 첨가되는 염의 농도에 따른 용출된 단백질의 프락토실 트랜스퍼라제 활성의 차이를 나타낸 도이며,2 is a diagram showing the difference in the fructosyl transferase activity of the eluted protein according to the concentration of the salt added by extracting the protein precipitate by DEAE-sepharose chromatography,

도 3은 단백질 침전물을 카르복시메틸-세파로스(CM-sepharose) 크로마토그래피로 추출하여 첨가되는 염의 농도에 따른 용출된 단백질의 프락토실 트랜스퍼라제 활성의 차이를 나타낸 도이며,3 is a diagram showing the difference in the fructosyl transferase activity of the eluted protein according to the concentration of the salt added by extracting the protein precipitate by carboxymethyl-sepharose chromatography,

도 4는 세파덱스 G75(Sephadex G 75) 크로마토그래피을 수행한 후의 용출된 단백질의 프락토실 트랜스퍼라제 활성을 나타낸 도이다.4 is a diagram showing the fructosyl transferase activity of the eluted protein after Sepadex G 75 chromatography.

본 발명은 페니실리움 시트리눔(penicillium citrinum) KCCM 11663 균주로부 터 프락토실 트랜스퍼라제의 분리정제방법에 관한 것이다.The present invention is penicillium citrinum ( penicillium citrinum ) relates to a method for the isolation and purification of fructosyl transferase from KCCM 11663 strain.

프락토 올리고당은 수크로스(sucrose)에 프락토오스(fructose) 1 내지 3분자가 β-(2,1) 결합하여, 1-케스토스(1-kestose), 니스토스(nystose) 및 프락토실 니스토스(fructosyl nystose)로 이루어진 올리고당으로 아스파라거스, 양파, 벌꿀 등에 널리 분포되어 있다. 이러한 식물 유래의 프락토 올리고당은 그 생산에 있어 계절적, 보관적 요인에 의해 영향을 크게 받으므로 현재는 미생물 유래의 공정을 통해 생산되고 있다. 이러한 프락토 올리고당을 생산하는 방법으로는 프락토실 트랜스퍼라제(fructosyl transferase)나 β-프락토퓨라노시다제(β-fructofuranosidase)를 이용하는 효소적 방법과 미생물 균체 자체를 이용하여 오레오바시디움 플루란스(Aureobasidium pullulans), 아스퍼질러스 나이거 (Aspergillus niger) 또는 푸사리움 속(Fusarium sp.) 균주 등을 직접 자당 용액과 반응하는 균체 고정화 방법이 있다.Fructo oligosaccharides are β- (2,1) -binding of 1 to 3 molecules of fructose to sucrose, and thus 1-kestose, nystose and fructosyl varnish. Oligosaccharide composed of toss (fructosyl nystose), widely distributed in asparagus, onions, honey, etc. Since plant-derived fructo oligosaccharides are greatly influenced by seasonal and storage factors in their production, they are currently produced through microbial processes. As a method for producing fructo oligosaccharides, oreovacsidium flulans using enzymatic methods using fructosyl transferase or β-fructofuranosidase and microbial cells themselves. ( Aureobasidium pullulans ), Aspergillus niger or Fusarium sp. strains, etc. There is a cell immobilization method that directly reacts with the sucrose solution.

네오프락토 올리고당은 수크로스(sucrose)에 프락토오스(fructose) 1 내지 3분자가 β-(2,6) 결합한 구조로 기존의 프락토 올리고당 구조와는 상이하며, 네오케스토스(Neokestose, 6G-β-fructofuranosyl-sucrose), 네오니스토스 (Neonystose, 6G-β-fructofuranosyl-kestose), 그리고 네오프락토실 니스토스 (Neofructosyl nystose, 6G-β-fructofuranosyl-nystose)로 이루어진 물질이다. 일본특허 제 10-165192호는 페니실리움 시트리눔 (Penicillium citrinum) FERM-15944 곰팡이를 이용하여 기존의 프락토 올리고당과 함께 네오프락토 올리고당의 혼합물을 생산하였고 상기 네오프락토 올리고당이 우수한 보습작용, 우수한 단맛, 저 칼 로리성, 항우식 작용, 장내 세균의 증식, 장관 국소면역 증강작용 등의 기능을 갖고 있기 때문에 감미료, 기능성 식품, 사료, 의약, 식물의 방역 촉진제 등의 다방면의 적용 가능성이 있음을 예시하였다. 또한 한국특허 제 10-2002-0004445호는 토양 유래 페니실리움 시트리눔 KCTC 18080P를 동정하였고, 배양된 균체를 고농도의 자당용액과 반응시켜 프락토 올리고당과 네오프락토 올리고당을 함께 생산하였다.Neoprelacto oligosaccharide is a structure in which 1-3 molecules of fructose (fructose) are bound to sucrose and β- (2,6), which is different from the existing fructo oligosaccharide structure, and neokeestose (Neokestose, 6G-). It is composed of β-fructofuranosyl-sucrose, Neonystose (6G-β-fructofuranosyl-kestose), and Neofructosyl nystose (6G-β-fructofuranosyl-nystose). Japanese Patent No. 10-165192 discloses a penny room Solarium sheet rinum (Penicillium citrinum ) FERM-15944 fungus was used to produce a mixture of neoprelacto oligosaccharides along with existing fructo oligosaccharides. The neoprelacto oligosaccharides have excellent moisturizing effect, excellent sweetness, low calorie, anti-carious activity, and enteric bacteria. Because it has a function of proliferation and intestinal local immunity, it has been exemplified that there are various applications such as sweeteners, functional foods, feeds, medicines, and plant protection agents. In addition, Korean Patent No. 10-2002-0004445 identified soil-derived penicillium citrinum KCTC 18080P, and reacted the cultured cells with a high concentration of sucrose solution to produce fructo oligosaccharides and neoprelacto oligosaccharides together.

향후 네오프락토 올리고당이 여러 식품, 의약 산업의 첨가제로 사용되기 위해서는 프락토 올리고당과의 혼합물이 아닌 순수한 물질로 생산되어야 한다. 기존의 생산방법으로는 생산된 프락토 올리고당과 네오프락토 올리고당을 분리하는 새로운 공정이 추가되어야 하므로 네오프락토 올리고당만을 생산할 수 있는 공정개발이 필요하다.In order to be used as an additive in many food and pharmaceutical industries in the future, neoprelacto oligosaccharides must be produced as pure substances, not mixtures with fructo oligosaccharides. Existing production methods require a new process to separate the produced fructo oligosaccharides and neoprelacto oligosaccharides, so it is necessary to develop a process capable of producing only neoprelacto oligosaccharides.

이에 따라 본 발명자들은 네오프락토 올리고당만을 생산하기 위한 연구를 계속하던 중, 페니실리움 시트리눔 KCCM 11663 균주로부터 네오프락토 올리고당만을 선택적으로 생산하는 효소를 발견하였고, 이를 분리정제하는 방법을 개발하여 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the inventors of the present invention continued to produce only neoprelacto oligosaccharides, and found an enzyme that selectively produces only neoprelacto oligosaccharides from the penicillium citrinum KCCM 11663 strain, and developed a method for separating and purifying them. The present invention has been completed.

본 발명의 목적은 페니실리움 시트리눔(penicillium citrinum) KCCM 11663 균주로부터 프락토실 트랜스퍼라제의 분리정제방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is penicillium citrium citrinum ) to provide a separate purification method of fructosyl transferase from KCCM 11663 strain.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 페니실리움 시트리눔(penicillium citrinum) KCCM 11663 균주로부터 프락토실 트랜스퍼라제의 분리, 정 제방법을 제공한다. 구체적인 정제방법은 하기와 같다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for isolation and purification of fructosyl transferase from penicillium citrinum KCCM 11663 strain. Specific purification method is as follows.

(1)페니실리움 시트리눔 KCCM 11663을 수크로스를 단일 탄소원으로 하는 배지에서 15-35℃, 100-300rpm에서 60-90시간 동안 진탕 배양하여 활성화시켜 종배양하는 제1단계;(1) a first step of culturing the penicillium citrinum KCCM 11663 by activating shaking culture for 15-35 ° C. and 100-300 rpm for 60-90 hours in a medium containing sucrose as a single carbon source;

(2) 제1단계의 종배양과 동일한 조성의 배지에서 15-35℃, 400-700rpm에서 80-120시간 동안 진탕 배양하여 프락토실 트랜스퍼라제를 대량생산하는 제2단계;(2) a second step of mass production of fructosyl transferase by shaking culture for 15-35 ° C. and 80-120 hours at 400-700 rpm in a medium having the same composition as the seed culture of the first step;

(3) 제2단계의 발효액을 원심분리하여 균체를 제거하고 남은 여액을 50-60%의 황산암모늄으로 단백질을 침전시켜 단백질을 농축하는 제3단계;(3) a third step of centrifuging the fermentation broth of step 2 to remove the cells and precipitating the remaining filtrate with 50-60% ammonium sulfate to concentrate the protein;

(4) 제3단계에서 농축된 단백질을 디에틸아미노에틸-세파로스 (DEAE-sepharose) 컬럼을 통한 1차 크로마토그래피를 수행한 후 0.05-0.2M 의 염으로 단백질을 용출하는 제4단계;(4) a fourth step of performing the first chromatography of the concentrated protein in the third step through a DEAE-sepharose column and eluting the protein with a salt of 0.05-0.2M;

(5) 제4단계에서 용출된 단백질을 카르복시메틸-세파로스 (CM-sepharose) 컬럼을 통한 2차 크로마토그래피를 수행한 후 0.05-0.2M의 염으로 단백질을 용출하는 제5단계;(5) performing a second chromatography on the protein eluted in the fourth step through a carboxymethyl-sepharose column and eluting the protein with a salt of 0.05-0.2 M;

(6) 제5단계에서 용출된 단백질에 세파덱스 G75 (Sephadex G75) 컬럼을 통한 3차 크로마토그래피를 수행하여 프락토실 트랜스퍼라제를 정제하는 제6단계로 구성됨을 특징으로 하는 페니실리움 시트리눔 KCCM 11663 으로부터 프락토실 트랜스퍼라제를 정제하는 방법을 제공한다.(6) penicillium citrine, comprising a sixth step of purifying fructosyl transferase by performing third-order chromatography on a Sephadex G75 column of the eluted protein. A method for purifying fructosyl transferase from KCCM 11663 is provided.

상기 프락토실 트랜스퍼라제는 수크로스로부터 네오케스토스 또는 네오니스토스 등의 네오프락토 올리고당 만을 선택적으로 생산함을 특징으로 한다.The fructosyl transferase is characterized by selectively producing only neoprelacto oligosaccharides such as neokestos or neonistos from sucrose.

또한 상기의 정제방법에 의해 수득되어지고, 하기 (a) 내지 (e)의 특징을 가지는 정제된 프락토실 트랜스퍼라제를 제공한다.Also provided is a purified fructosyl transferase obtained by the above purification method and having the following characteristics (a) to (e).

(a) 최적온도 50℃(a) Optimum Temperature 50 ℃

(b) 최적 pH 5.0(b) optimum pH 5.0

(c) 온도 20 내지 50℃ 및 pH 5.0 내지 7.0 에서 안정(c) stable at a temperature of 20-50 ° C. and pH 5.0-7.0

(d) 등전점 pI 5.0 내지 6.0(d) isoelectric point pi 5.0 to 6.0

(e) SDS-PAGE 측정 분자량 80-90 kDa.(e) SDS-PAGE measurement molecular weight 80-90 kDa.

상기의 특징을 가지는 프락토실 트랜스퍼라제를 이용하여 수크로스에서 네오케스토스 또는 네오니스토스의 네오플락토 올리고당을 생산하는 방법을 제공한다.Provided is a method of producing neoketos or neoflicto oligosaccharides of neoketos or neonitos in sucrose using fructosyl transferase having the above characteristics.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 프락토스 트랜스퍼라제는 하기와 같은 방법에 의해 정제될 수 있다.The fructose transferase of the present invention can be purified by the following method.

페니실리움 시트리눔 KCCM 11663을 수크로스를 단일 탄소원으로 하며, NaNO3, K2HPO4, 효모추출물, MgSO4·7H2O, KCl 또는 FeSO4·7H2O로 조성된 배지에서 15-35℃, 바람직하게는 25-30℃에서, 100-300rpm, 바람직하게는 180-230rpm에서, 60-90시간, 바람직하게는 70-80시간 동안 진탕 배양하여 활성화시켜 종배양하는 제1단계;Penicillium citrinum KCCM 11663 with sucrose as a single carbon source, 15-35 in a medium composed of NaNO 3 , K 2 HPO 4 , yeast extract, MgSO 4 · 7H 2 O, KCl or FeSO 4 · 7H 2 O A first step of culturing by activating by incubating shaking culture at 60 ° C., preferably 25-30 ° C., at 100-300 rpm, preferably 180-230 rpm, for 60-90 hours, preferably 70-80 hours;

제1단계의 종배양과 동일한 조성의 배지에서 15-35℃, 바람직하게는 25-30 ℃, 400-700rpm, 바람직하게는 450-550rpm에서 80-120시간, 바람직하게는 90-100시간 동안 진탕 배양하여 프락토실 트랜스퍼라제를 대량생산하는 제2단계;Shake at 15-35 ° C., preferably 25-30 ° C., 400-700 rpm, preferably 450-550 rpm, 80-120 hours, preferably 90-100 hours, in a medium of the same composition as the first stage seed culture Culturing the second step of mass production of fructosyl transferase;

제2단계의 발효액을 원심분리하여 균체를 제거하고 남은 여액을 50-60%의 황산암모늄, 바람직하게는 55%의 황산암모늄으로 단백질을 침전시켜 단백질을 농축하는 제3단계;Centrifuging the fermentation broth of the second step to remove the cells and depositing the remaining filtrate with 50-60% ammonium sulfate, preferably 55% ammonium sulfate to concentrate the protein;

제3단계에서 농축된 단백질을 디에틸아미노에틸-세파로스 (DEAE-sepharose) 컬럼을 통한 1차 크로마토그래피를 수행한 후 0.05-0.2M, 바람직하게는 0.1M의 염으로 단백질을 용출하는 제4단계;Fourth step of eluting the protein with a salt of 0.05-0.2M, preferably 0.1M after performing the first chromatography on the concentrated protein in the third step through a column of DEAE-sepharose (DEAE-sepharose) step;

(5) 제4단계에서 용출된 단백질을 카르복시메틸-세파로스 (CM-sepharose) 컬럼을 통한 2차 크로마토그래피를 수행한 후 0.05-0.2M의 염, 바람직하게는 0.1M으로 단백질을 용출하는 제5단계;(5) A second step of eluting the protein eluted in the fourth step through a carboxymethyl-sepharose column and eluting the protein with a salt of 0.05-0.2M, preferably 0.1M. Step 5;

(6) 제5단계에서 용출된 단백질에 세파덱스 G75 (Sephadex G75) 컬럼을 통한 3차 크로마토그래피를 수행하여 프락토실 트랜스퍼라제를 정제하는 제6단계로 구성됨을 특징으로 하는 페니실리움 시트리눔 KCCM 11663 으로부터 프락토실 트랜스퍼라제를 정제하는 방법을 제공한다.(6) penicillium citrine, comprising a sixth step of purifying fructosyl transferase by performing third-order chromatography on a Sephadex G75 column of the eluted protein. A method for purifying fructosyl transferase from KCCM 11663 is provided.

상기 프락토실 트랜스퍼라제는 수크로스로부터 하기 화학식 1의 네오케스토스 또는 하기 화학식 2의 네오니스토스 등의 네오프락토 올리고당 만을 선택적으로 생산함을 특징으로 한다.The fructosyl transferase is characterized by selectively producing only neoprelacto oligosaccharides such as neokestos of formula (1) or neonisuto of formula (2) from sucrose.

Figure 112005036878089-pat00001
Figure 112005036878089-pat00001

Figure 112005036878089-pat00002
Figure 112005036878089-pat00002

따라서, 상기의 정제방법에 의해 수득되어지는 정제된 프락토실 트랜스라제는, 최적온도 50℃, 최적 pH 5.0에서 최적의 활성을 가지며, 온도 20 내지 50℃ 및 pH 5.0 내지 7.0 에서 안정성을 유지하면서, 등전점은 pI 5.0 내지 6.0이며, SDS-PAGE 측정 분자량은 80-90 kDa임을 특징으로 한다.Therefore, the purified fructosyl translase obtained by the above purification method has an optimum activity at an optimum temperature of 50 ° C. and an optimum pH of 5.0, while maintaining stability at a temperature of 20 to 50 ° C. and a pH of 5.0 to 7.0. , Isoelectric point is pi 5.0 to 6.0, characterized in that the SDS-PAGE measurement molecular weight is 80-90 kDa.

또한 본 발명은 상기의 특징을 가지는 프락토실 트랜스퍼라제를 이용하여 수 크로스에서 네오케스토스 또는 네오니스토스의 네오플락토 올리고당을 생산하는 방법을 제공한다. 40-70%, 바람직하게는 50-60% 수크로스 용액과 상기 정제된 프락토실 트랜스퍼라제를 2-10시간, 바람직하게는 5-7시간동안 반응시켜 수크로스에서 프락토 올리고당을 제외한 네오케스토스 및 네오니스토스의 네오플락토 올리고당만을 순수하게 생산할 수 있다.In another aspect, the present invention provides a method for producing neoketos or neo-fructose oligosaccharides of neokestos or neo-nistos at several cross using fructosyl transferase having the above characteristics. 40-70%, preferably 50-60% sucrose solution and the purified fructosyl transferase were reacted for 2-10 hours, preferably 5-7 hours, and neokes except fructo oligosaccharides in sucrose Only neoflacto oligosaccharides of toss and neonisuto can be produced purely.

이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 실험예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 하기의 실시예 및 실험예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 권리범위를 한정하지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following Examples and Experimental Examples. The following examples and experimental examples are only specific examples of the present invention, and do not limit the scope of the present invention.

실시예Example 1.  One. 페니실리움Penicillium 시트리눔Citrinum KCCMKCCM 11663의  11663 종배양Cultivation

페니실리움 시트리눔 KCCM 11663의 종균(seed) 배양을 위해 수크로스를 단일 탄소원으로 하여 채용한 하기 표 1과 같은 조성을 가진 배지를 사용하여다. 상기 균주는 250 ㎖ 플라스크에서 50 ㎖의 배지량을 첨가하여 28℃, 200rpm으로 72시간동안 종배양을 하였다. For seed culture of penicillium citrinum KCCM 11663, a medium having a composition as shown in Table 1 employing sucrose as a single carbon source is used. The strain was cultured for 72 hours at 28 ° C., 200 rpm by adding 50 ml of medium in a 250 ml flask.

배지조성Badge composition 성분ingredient 조성 (g/L)Composition (g / L) 수크로스 (Sucrose)Sucrose 126.5126.5 NaNO3 NaNO 3 22 K2HPO4 K 2 HPO 4 55 효모추출물Yeast extract 2929 MgSO4·7H2OMgSO 4 7 H 2 O 1One KClKCl 1One FeSO4·7H2OFeSO 4 7H 2 O 0.020.02

실험예Experimental Example 1.  One. 프락토실Fructosyl 트랜스퍼라제의Transferase 분리 및 정제 Separation and Purification

1-1. 1-1. 페니실리움Penicillium 시트리눔Citrinum KCCMKCCM 11663의 본 배양 Cultivation of 11663

상기 실시예 1에서 종배양된 페니실리움 시트리눔 KCCM 11663의 본 배양은 상기 종배양의 배지와 동일한 조성을 갖는 배지로 2.5ℓ 발효조(Kobiotech, korea)에서 28℃, 500rpm, 1.5vvm으로 96시간동안 배양하여 프락토실 트랜스퍼라제를 대량생산하였다.The main culture of the penicillium citrinum KCCM 11663 cultured in Example 1 is a medium having the same composition as the culture medium of the species and cultured in a 2.5 L fermenter (Kobiotech, Korea) at 28 ° C., 500 rpm, and 1.5 vm for 96 hours. Incubation resulted in mass production of fructosyl transferase.

1-2. 1-2. 프락토실Fructosyl 트랜스퍼라제의Transferase 농축 concentration

상기 실험예 1-1에서 본 배양된 페니실리움 시트리눔 KCCM 11663의 배양액을 회수하여 원심분리한 뒤 균체를 제거하고 여액 내에 있는 단백질에 0-70%의 황산암모늄을 첨가하여 침전시켰을 때 프락토실 트랜스퍼라제의 농축효과를 관찰하였다.Fructo was recovered by centrifuging the culture solution of the penicillium citrinum KCCM 11663 cultured in Experimental Example 1-1, removing the cells and precipitating by adding 0-70% ammonium sulfate to the protein in the filtrate. The thickening effect of the seal transferase was observed.

그 결과, 도 1에서 보는 바와 같이 55%의 황산암모늄을 첨가하여 침전하였을 경우에 프락토실 트랜스퍼라제의 농축효과가 가장 탁월함을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 배양된 페니실리움 시트리눔 KCCM 11663의 배양액을 회수하여 원심분리한 뒤 균체를 제거하고 여액 내에 있는 단백질에 55%의 황산암모늄을 첨가하여 침전시켰다.As a result, as shown in Figure 1, when the precipitate was added to 55% ammonium sulfate it was confirmed that the concentration of fructosyl transferase is the most excellent. Therefore, the culture of the cultured penicillium citrinum KCCM 11663 was recovered and centrifuged to remove the cells and precipitated by adding 55% ammonium sulfate to the protein in the filtrate.

1-3. 1-3. 디에틸아미노에틸Diethylaminoethyl -- 세파로스Sepharose (( DEAEDEAE -- sepharosesepharose ) 크로마토그래피) Chromatography

상기 실험예 1-2에서 농축된 단백질 침전물을 원심분리를 통해 회수하여 디에틸아미노에틸-세파로스가 충진된 컬럼을 통해 1차 크로마토그래피를 수행하였다.The concentrated protein precipitate in Experimental Example 1-2 was recovered by centrifugation and subjected to primary chromatography through a column filled with diethylaminoethyl-sepharose.

그 후 각기 다른 염이온 농도구배도(0-0.3M NaCl)에서 단백질을 용출하여 단백질의 농도 및 프락토실 트랜스퍼라제의 활성을 측정하였다.Then, the protein was eluted at different salt ion concentration gradients (0-0.3 M NaCl) to measure the protein concentration and the activity of fructosyl transferase.

그 결과, 도 2에서 보는 바와 같이 0.1M 농도로 용출한 구간에서 프락토실 트랜스퍼라제의 활성이 측정되었다. As a result, the activity of fructosyl transferase was measured in the section eluted at a concentration of 0.1M as shown in FIG.

따라서 프락토실 트랜스퍼라제의 활성이 측정된 분획을 회수하여 2차 크로마토그래피를 수행하기 위하여 한외여과를 통해 다시 농축하였다.Therefore, the fraction in which the activity of fructosyl transferase was measured was recovered and concentrated again by ultrafiltration in order to perform secondary chromatography.

1-4. 1-4. 카르복시메틸Carboxymethyl -- 세파로스Sepharose (CM-(CM- sepharosesepharose ) 크로마토그래피) Chromatography

상기 실험예 1-3에서 농축된 분획을 카르복시메틸-세파로스가 충진된 컬럼에 흘려보내 2차 크로마토그래피를 수행하였다. 그 후 다양한 염이온 농도구배 (0-0.3M NaCl)를 통해 단백질을 용출하여 단백질의 농도 및 프락토실 트랜스퍼라제의 활성을 측정하였다.The concentrated fraction in Experimental Example 1-3 was flowed into a column filled with carboxymethyl-sepharose to perform secondary chromatography. Then, the protein was eluted through various salt ion concentration gradients (0-0.3M NaCl) to measure the protein concentration and the activity of fructosyl transferase.

그 결과, 도 3에서 보는 바와 같이 0.1M 농도로 용출한 구간에서 프락토실 트랜스퍼라제의 활성이 측정되었다.As a result, the activity of fructosyl transferase was measured in the section eluted at a concentration of 0.1M as shown in FIG.

따라서 프락토실 트랜스퍼라제의 활성이 측정된 분획을 회수하여 한외여과를 통해 다시 농축하였다.Therefore, the fraction in which the activity of fructosyl transferase was measured was recovered and concentrated again by ultrafiltration.

1-5. 1-5. 세파덱스Sephadex G75G75 (( SephadexSephadex G 75) 크로마토그래피 G 75) Chromatography

상기 실험예 1-4에서 회수된 분획을 세파텍스 G75가 충진된 컬럼에 흘려보내 3차 크로마토그래피를 수행하였다. The fraction recovered in Experimental Example 1-4 was run on a column filled with Sephatex G75 to carry out tertiary chromatography.

그 결과, 도 4에서 보는 바와 같이 대부분의 불순 단백질들은 1, 2차 크로마토그래피를 통해 제거되었고 3차 크로마토그래피에서 프락토실 트랜스퍼라제가 최종적으로 정제되었다. As a result, as shown in Fig. 4, most of the impure proteins were removed by primary and secondary chromatography, and the fructosyl transferase was finally purified by the tertiary chromatography.

상기의 방법으로 정제된 본 발명의 프락토실 트랜스퍼라제는 SDS 폴리아크릴아마이드 겔 전기영동에 의한 분석결과, 분자량이 약 80-90 kDa 범위였으며, pH 5.0, 50℃에서 최적활성을 나타내었으며, 등전점은 약 pI 5.0-6.0 범위이며 또한 열 및 pH 안정성 실험결과 이 효소는 pH 5.0-7.0 범위에서 안정적이며, 20-50℃ 범위의 온도에서 매우 안정하였다.The fructosyl transferase of the present invention purified by the above method was analyzed by SDS polyacrylamide gel electrophoresis, the molecular weight was in the range of about 80-90 kDa, showed optimum activity at pH 5.0, 50 ℃, isoelectric point Was in the range of about pI 5.0-6.0 and thermal and pH stability experiments showed that the enzyme was stable at pH 5.0-7.0 and very stable at temperatures ranging from 20-50 ° C.

또한 하기 표 2에서 보는 바와 같이 전체 분리정제 과정을 통해 네오프락토 올리고당만을 선택적으로 생산하는 프락토실 트랜스퍼라제는 페니실리움 시트리눔 KCCM 11663 균주의 배양액 2 L로부터 약 8배 정제되었고, 10.5%가 회수되었으며 최종 정제단계에서 비활성이 1.655 U/mg을 나타내었다. In addition, as shown in Table 2, fructosyl transferase selectively producing only neoprelacto oligosaccharides through the entire separation and purification process was purified about 8-fold from 2 L of the culture medium of the penicillium citrinum KCCM 11663 strain, and 10.5%. Was recovered and showed an inactivation of 1.655 U / mg in the final purification step.

프락토실 트랜스퍼라제의 정제Purification of fructosyl transferase 정제단계Purification stage 부피(ml)Volume (ml) 전체역가(U)Overall potency (U) 비활성(U/mg)Inactive (U / mg) 단백질량(mg)Protein amount (mg) 회수율(%)% Recovery 정제배수Purified drainage 배양여액Culture filtrate 20002000 100.5100.5 0.2190.219 459.3459.3 100100 -- 황산암모늄 침전Ammonium Sulfate Precipitation 200200 71.871.8 0.5690.569 126.2126.2 71.471.4 2.602.60 DEAE-sepharoseDEAE-sepharose 200200 49.249.2 0.8980.898 54.8154.81 48.948.9 4.104.10 CM-sepharoseCM-sepharose 150150 23.223.2 0.9870.987 23.5123.51 23.123.1 4.514.51 Sephadex G75Sephadex G75 8080 10.5910.59 1.6551.655 6.416.41 10.510.5 7.567.56

실험예Experimental Example 2. 정제된  2. Refined 프락토실Fructosyl 트랜스퍼라제를Transferase 이용한  Used 네오프락토Neoprelacto 올리고당의 생산 Production of Oligosaccharides

상기 실험예 1의 분리정제 과정을 통해 정제된 프락토실 트랜스퍼라제를 이용하여 60% 수크로스 용액과 6시간 반응 후의 생산량을 측정하였다.Production rate after 6 hours reaction with 60% sucrose solution was measured using the purified fructosyl transferase through the separation and purification process of Experimental Example 1.

그 결과, 하기 표 3에서 보는 바와 같이 농축된 배양액으로 반응했을 경우 프락토 올리고당과 네오프락토 올리고당이 함께 생산되었지만 정제된 프락토실 트랜스퍼라제를 이용하여 반응시킨 결과 프락토 올리고당은 생산되지 않고 네오케스토스가 고형분비 약 11.2%, 네오니스토스가 고형분비 약 9.34%로 선택적으로 생산되었으며 총 고형분비 중 네오프락토 올리고당의 함량이 약 20% 이상 생산됨을 확인할 수 있었다. As a result, when reacted with the concentrated culture solution as shown in Table 3, the fructo oligosaccharides and neoprelacto oligosaccharides were produced together but as a result of the reaction using the purified fructosyl transferase was not produced fructo oligosaccharides neo Kestos was selectively produced at about 11.2% solids, and neonithos was produced at about 9.34% solids, and it was confirmed that the neoprelacto oligosaccharide content was more than about 20% of the total solids.

정제된 프락토실 트랜스퍼라제를 이용한 네오프락토 올리고당의 생산Production of Neoprelacto Oligosaccharides Using Purified Fructosil Transferase 당류(%, 총고형분에 대한 생산량)Sugars (%, output for total solids) 배양여액 농축액Culture filtrate concentrate 프락토실 트랜스퍼라제Fructosyl transferase 과당, 포도당Fructose, glucose 30.1730.17 37.2737.27 수크로스(sucrose)Sucrose 35.4635.46 42.1542.15 1-케스토스(1-kestose)1-kestose 10.2310.23 -- 니스토스(nystose)Nystose 9.569.56 -- 네오케스토스(neokestose)Neokestose 8.348.34 11.2411.24 네오니스토스(neonystose)Neonystose 6.246.24 9.349.34

상술한 바와 같이, 본 발명은 수크로스(sucrose)가 포함된 배지조성에서 배양한 페니실리움 시트리눔 KCCM 11663이 생산하는 여러 효소 중 설탕을 네오프락토 올리고당으로 만드는 새로운 프락토실 트랜스퍼라제의 분리정제방법에 관한 것이다. 네오프락토 올리고당의 경우 우수한 보습작용, 우수한 단맛, 저 칼로리성, 항우식 작용, 장내 세균의 증식, 장관 국소면역 증강작용 등의 기능을 갖고 있기 때문에 감미료, 기능성 식품, 사료, 의약, 식물의 방역 촉진제 등의 다방면의 적용이 가능한 것인데, 일반적으로는 프락토 올리고당과 네오프락토 올리고당이 함께 생산되어 그 생산량이 낮고 필요시에 프락토 올리고당으로 부터 다시 정제해야 하는 기술상의 어려움이 있어 네오프락토 올리고당 만의 이용에 제한이 따랐다. 그러나 본 발명의 정제된 프락토실 트랜스퍼라제를 이용하여 수크로스에 반응시킨 결과 프락토 올리고당은 생산되지 않고 네오프락토 올리고당만을 선택적으로 생산할 수 있어 여러 식품, 의약 산업의 첨가제로서의 사용시에 상당한 공정비의 절감과 고수율 생산이 가능하게 되므로 네오프락토 올리고당을 이용하는 산업에 유용한 발명이다.As described above, the present invention is the isolation of a new fructosyl transferase that makes the sugar neoprelacto oligosaccharides among the enzymes produced by the penicillium citrinum KCCM 11663 cultured in the medium composition containing sucrose (sucrose) It relates to a purification method. Neoprelacto oligosaccharides have excellent functions of moisturizing, sweetness, low calorie, anti-caries, intestinal bacterial growth and intestinal local immunity. It is possible to apply various fields such as accelerators. In general, fructo oligosaccharides and neoprelacto oligosaccharides are produced together, and their yield is low, and there is a technical difficulty of repurifying the fructo oligosaccharides when necessary. There was a restriction on the use of the bay. However, as a result of reacting sucrose with the purified fructosyl transferase of the present invention, only fructo oligosaccharides can be selectively produced without producing fructo oligosaccharides, which is a considerable process cost when used as an additive in various food and pharmaceutical industries. It is a useful invention for the industry using neoprelacto oligosaccharides because it is possible to reduce the yield and high yield production.

Claims (4)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 페니실리움 시트리눔(Penicillium citrinum) KCCM 11663에서 유래한 SDS-PAGE 측정 분자량이 80-90 kDa인 프락토실 트랜스퍼라제를 이용하여 수크로스에서 네오케스토스 또는 네오니스토스의 네오프락토 올리고당을 생산하는 방법.SDS-PAGE Determination from Penicillium citrinum KCCM 11663 Produces neoketos or neonitosose neoprelacto oligosaccharides in sucrose using fructosyl transferase having a molecular weight of 80-90 kDa. How to.
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