KR100876972B1 - 베타 프로펠러 파이타아제를 첨가함으로써 식품 중의 유리칼슘 함량을 증대시키는 방법 및 그 방법에 의해 유리칼슘 함량이 증대된 식품 - Google Patents
베타 프로펠러 파이타아제를 첨가함으로써 식품 중의 유리칼슘 함량을 증대시키는 방법 및 그 방법에 의해 유리칼슘 함량이 증대된 식품 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100876972B1 KR100876972B1 KR1020070068115A KR20070068115A KR100876972B1 KR 100876972 B1 KR100876972 B1 KR 100876972B1 KR 1020070068115 A KR1020070068115 A KR 1020070068115A KR 20070068115 A KR20070068115 A KR 20070068115A KR 100876972 B1 KR100876972 B1 KR 100876972B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- calcium
- food
- insp
- inositol
- phosphate
- Prior art date
Links
- 239000011575 calcium Substances 0.000 title claims abstract description 108
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 58
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 58
- 108010011619 6-Phytase Proteins 0.000 title claims abstract description 49
- 229940085127 phytase Drugs 0.000 title claims abstract description 46
- 235000013305 food Nutrition 0.000 title claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- IMQLKJBTEOYOSI-GPIVLXJGSA-N Inositol-hexakisphosphate Chemical compound OP(O)(=O)O[C@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](OP(O)(O)=O)[C@H](OP(O)(O)=O)[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H]1OP(O)(O)=O IMQLKJBTEOYOSI-GPIVLXJGSA-N 0.000 claims abstract description 29
- IMQLKJBTEOYOSI-UHFFFAOYSA-N Phytic acid Natural products OP(O)(=O)OC1C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C1OP(O)(O)=O IMQLKJBTEOYOSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 229940068041 phytic acid Drugs 0.000 claims abstract description 27
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 claims description 5
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 claims description 4
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 claims description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 21
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 19
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 19
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 17
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 16
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 15
- CDAISMWEOUEBRE-GPIVLXJGSA-N inositol Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O CDAISMWEOUEBRE-GPIVLXJGSA-N 0.000 description 13
- 229960000367 inositol Drugs 0.000 description 13
- CDAISMWEOUEBRE-UHFFFAOYSA-N scyllo-inosotol Natural products OC1C(O)C(O)C(O)C(O)C1O CDAISMWEOUEBRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 12
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 12
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 12
- INAPMGSXUVUWAF-GCVPSNMTSA-N [(2r,3s,5r,6r)-2,3,4,5,6-pentahydroxycyclohexyl] dihydrogen phosphate Chemical compound OC1[C@H](O)[C@@H](O)C(OP(O)(O)=O)[C@H](O)[C@@H]1O INAPMGSXUVUWAF-GCVPSNMTSA-N 0.000 description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 10
- SQUHHTBVTRBESD-UHFFFAOYSA-N Hexa-Ac-myo-Inositol Natural products CC(=O)OC1C(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C1OC(C)=O SQUHHTBVTRBESD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 9
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 8
- 235000013322 soy milk Nutrition 0.000 description 8
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 7
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- 230000006652 catabolic pathway Effects 0.000 description 6
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 6
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- MMWCIQZXVOZEGG-XJTPDSDZSA-N D-myo-Inositol 1,4,5-trisphosphate Chemical compound O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](OP(O)(O)=O)[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](O)[C@@H]1OP(O)(O)=O MMWCIQZXVOZEGG-XJTPDSDZSA-N 0.000 description 5
- RURWIJNHQMXJDV-UHFFFAOYSA-N (2,4,6-trihydroxy-3,5-diphosphonooxycyclohexyl) dihydrogen phosphate Chemical compound OC1C(OP(O)(O)=O)C(O)C(OP(O)(O)=O)C(O)C1OP(O)(O)=O RURWIJNHQMXJDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 3
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 3
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 3
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001198387 Escherichia coli BL21(DE3) Species 0.000 description 2
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 description 2
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 2
- 241000282887 Suidae Species 0.000 description 2
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000013330 chicken meat Nutrition 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 235000002949 phytic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 2
- INAPMGSXUVUWAF-UHFFFAOYSA-L (2,3,4,5,6-pentahydroxycyclohexyl) phosphate Chemical group OC1C(O)C(O)C(OP([O-])([O-])=O)C(O)C1O INAPMGSXUVUWAF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- -1 1.0mM concentrations Chemical class 0.000 description 1
- 241000195628 Chlorophyta Species 0.000 description 1
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 description 1
- YDHWWBZFRZWVHO-UHFFFAOYSA-H [oxido-[oxido(phosphonatooxy)phosphoryl]oxyphosphoryl] phosphate Chemical compound [O-]P([O-])(=O)OP([O-])(=O)OP([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O YDHWWBZFRZWVHO-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 235000019728 animal nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000000433 anti-nutritional effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000007806 chemical reaction intermediate Substances 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 210000002249 digestive system Anatomy 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- ATDKGHSRHNLQSA-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O.OP(O)(O)=O.OP(O)(O)=O.OP(O)(O)=O.OP(O)(O)=O.OP(O)(O)=O.OP(O)(O)=O ATDKGHSRHNLQSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003016 phosphoric acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000008979 phosphorus utilization Effects 0.000 description 1
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 235000021067 refined food Nutrition 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000007928 solubilization Effects 0.000 description 1
- 238000005063 solubilization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
- A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
- A23L33/105—Plant extracts, their artificial duplicates or their derivatives
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
- A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
- A23L33/16—Inorganic salts, minerals or trace elements
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L7/00—Cereal-derived products; Malt products; Preparation or treatment thereof
- A23L7/10—Cereal-derived products
- A23L7/104—Fermentation of farinaceous cereal or cereal material; Addition of enzymes or microorganisms
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
- A23V2250/00—Food ingredients
- A23V2250/15—Inorganic Compounds
- A23V2250/156—Mineral combination
- A23V2250/1578—Calcium
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Nutrition Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Botany (AREA)
- Coloring Foods And Improving Nutritive Qualities (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
본 발명은 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)를 이용하여 불용성 칼슘 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)을 특이적으로 가수분해하여 가용성 인산과 칼슘로 유리시킴으로써, 단위동물의 인산 및 칼슘의 흡수를 촉진시킬 수 있는 것에 관한 것으로, 고칼슘 함량의 식품을 제조할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.
칼슘, 흡수, 이용, 베타 프로펠러 파이테이즈, 칼슘 이노시톨 6인산
Description
본 발명은 식품에 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)를 첨가하여 식품 중 유리 칼슘 농도를 증대시키는 방법 및 그로부터 제조된 칼슘 농도가 증대된 식품에 관한 것이다.
자연계에서 가장 풍부한 미량원소인 Mg2 + 및 Ca2 +과 같은 2가 양이온(divalent cations)은 인산기가 풍부한 이노시톨 6인산(InsP6; phytate)과 결합하여, Mg2 +-InsP6, 혹은 Ca2 +-InsP6로 존재한다.
이러한 칼슘 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)은 곡물 중 인 함량의 70-85%를 차지 하지만, 돼지, 닭, 사람과 같은 단위동물의 소화기관에는 칼슘 이노시톨 6인산 (Ca2+-InsP6)를 분해하는 효소가 결핍되어 인산의 이용률이 극히 낮을 뿐 아니라, 소화되지 못한 칼슘 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)은 동물의 분뇨로 방출되어 호수의 녹조, 바다의 적조현상을 유발하는 환경오염원으로 작용한다.
또한, 이노시톨 6인산(InsP6)은 단위동물의 중요한 미량원소인 Mg2 +, Ca2 +, Fe2+, Zn2 +와 결합하여 단위동물의 생체에서 소화 흡수되지 않고 배출되어 항 영양인자(anti-nutritional factors)로 작용하기도 한다.
이에, 곡물 중 불용성 인의 이용률 향상과 동시에 미량 생체 원소인 칼슘의 이용률을 향상시키기 위한 기술의 개발이 적극적으로 요구된다 할 것이나, 종래에 효소를 사용하여 그와 같은 필요를 해결할 만한 구체적인 기술의 개발은 없었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 효소를 첨가함으로써 칼슘의 이용률을 증대시킬 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 식품에 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)를 첨가하여 식품 중 유리 칼슘 농도를 증대시키는 방법과 그로부터 제조된 것으로, 칼슘의 함량이 증진된 식품을 제공한다.
한편, 바람직하게 상기 식품은 칼슘 이노시톨 6인산이 함유되어 있는 식품인 것이 좋다.
또한, 바람직하게 상기 칼슘 이노시톨 6인산이 함유되어 있는 식품은 곡물을 원료로 한 식품인 것이 좋고, 더욱 바람직하게 상기 곡물은 콩인 것이 좋다.
또한, 바람직하게 상기 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase) 효소는, 미생물로부터 분리된 것이 좋고, 더욱 바람직하게 상기 미생물은 바실러스 속 미생물인 것이 좋다.
이하, 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하고자 한다.
본 발명자들은 칼슘 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)을 효과적으로 가수분해하는 효소의 작용기작을 밝혀 산업적 유용성이 높은 효소를 개발하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)를 이용하면, 식품 중의 유리 칼슘 농도를 증대시킬 수 있는 것을 규명하였다.
상기의 효소 작용기작에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명자들은 일 실시예로 바실러스에서 생산되는 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)를 이용하여 자연계에 존재하는 칼슘 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)에 대해 가수분해 반응으로 생성되는 반응 산물의 분석을 통하여 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)는 Ca2 +이온과 이노시톨 인산의 인접한 두 개의 인산기에 특이적으로 결합한 바이덴테이트 칼슘(P-Ca2 +-P)과 결합하여 하나의 인산을 가수분해하여 최종적으로 이노시톨의 6개의 인산기 중에 1,3,5번을 가수분해하여 미오-이노시톨 3인산(myo-inositol 2,4,6-trisphosphate)과 3개의 인산기와 3개의 칼슘을 유리시키는 효소반응을 촉매하는 사실을 NMR분석을 통해 확인하였다.
이러한 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)의 작용기작을 이용하여, 자연계에서 풍부하게 존재하는 이노시톨 6인산이 다량 함유된 두유에 대해 효소 반응을 수행한 결과, 두유에 존재하는 칼슘 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)을 효과적으로 가수분해하여 인산기와 칼슘을 생산함을 확인하였다.
이러한 최종 산물의 분석을 통하여, 자연계에 존재하는 대두를 원료로 만든 두유에 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)를 처리하여 불용성 칼슘 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)을 가수분해함으로써, 가용성 인과 칼슘을 유리하여 동물 및 사람의 성장에 중요한 칼슘과 인의 이용률을 향상시킬 수 있다는 결론을 내릴 수 있었다.
결국, 본 발명은 식품에 존재하는 칼슘 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)을 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)를 이용하여 가수분해하여 단위동물인 사람, 돼지, 닭에서 칼슘의 흡수를 촉진시키는 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 특징이 있는 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선 본 발명의 상기와 같은 작용기작은 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)에 의해 수행된다. 이 파이테이즈는 칼슘 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)의 3번째 인산기를 가수분해 후, 1번째, 5번째 인산기를 순차적으로 가수분해한다.
이상의 결과는, 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase) 효소에 의하여, 식품에 풍부하게 존재하는 불용성 인산인 칼슘 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)을 효과적으로 가수분해하여 단위동물의 성장에 필수적인 인산기와 칼슘의 이용률을 향상시킬 수 있음을 의미하는 것이다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)를 이용하여 불용성 칼슘 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)을 특이적으로 가수분해하여 가용성 인산과 칼슘을 유리시켜 단위동물의 인산 및 칼슘의 흡수를 촉진시킬 수 있으므로, 고칼슘 함량 식품을 제조할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.
이하, 본 발명의 내용을 하기 실시예를 통해 더욱 상세히 설명하지만 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 바실러스 유래 베타 프로펠러
파이테이즈(β-propeller phytase)
의 분리 및 효소 반응 산물 분석
바실러스 유래 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)의 유전자(출처: Genbank accession No. U85968)를 상용 벡터인 pET 22 벡터(Novagen)에 넣어 재조합 백터를 구축하였다. 이 후, 이 재조합 백터로 이콜라이(E. coli) BL21(DE3)를 형질전환시켰다. 그 후, 이 형질전환된 이콜라이 BL21(DE3)를 LB 배지에서 약 4시간 배양하고 원심분리한 후 초음파를 이용하여 파쇄하고, 다시 원심분리한 후 상등액을 취하였다.
상등액은 NI-NTA 컬럼을 이용하여 정제하고, 불순물은 슈퍼텍스 200HR 겔 투과 크로마토 그래피를 이용하여 99%이상의 순수한 베타 프로펠러 파이테이즈(β- propeller phytase)를 정제하였다.
그 후, 순수 분리된 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)는 효소 반응을 위하여 2mM에 2mM Ca2 +이온을 첨가하였다. 효소 반응을 위하여 가용성 이노시톨 6인산(InsP6)을 불용성 칼슘 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)로 전환시켜 효소의 기질로 이용하였고, pH 7.0, 37℃에서 효소반응을 수행하면서 유리되는 총 인산의 함량을 측정하였다.
그 결과, 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)는 칼슘이 가용성 이노시톨 6인산에 결합하여 생성된 불용성 칼슘 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)을 특이적으로 가수분해하는 특성을 보였다(도 2A).
또한, 칼슘 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)을 가수분해하여 유리되는 총 인산의 양을 측정한 결과, 칼슘 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)으로부터 3개의 인산기를 가수분해함을 확인할 수 있었다.
총 인산 측정 이외에 동일한 반응조건에서 TLC방법을 통하여 분석 한 결과, 효소반응으로 생성되는 3개의 인산기와 미오 이노시톨 3인산(myo-inositol trisphosphate)을 생성함을 확인할 수 있었다(도 2B).
이러한 효소 반응을 통하여 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)가 불용성 칼슘 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)을 특이적으로 가수분해하는 것을 규명한 것이다.
실시예 2: 이노시톨
6인산
(
InsP
6
)에 대한 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller
phytase
)의 가수 분해에 있어,
Ca
2
+
역할의 조사
이노시톨 6인산(InsP6; Phytate)에 대한 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)의 가수 분해에 있어, Ca2 +역할을 조사하였다.
Ca2 +농도가 낮은 조건 하에서는 베타 프로펠러 파이테이즈가 이노시톨 6인산(InsP6)을 가수분해하지 못하므로, Ca2 +와 이노시톨 6인산(InsP6) 간의 복합체 형성이 효소의 역가에 중요한 영향을 주는지 여부를 조사하였다.
먼저, Ca2 +이온의 농도를 0.1 mM로 고정하고 가용성 이노시톨 6인산(InsP6)의 농도(도 3A에서 Ca2 +-free InsP6로 표시)를 증가시키면서 효소 반응을 수행하였다.
그 결과 가용성 이노시톨 6인산(InsP6)의 농도가 약 0.6mM 일 때, 이노시톨 6인산(InsP6)로부터 3개의 인산기를 효과적으로 가수 분해함이 확인되었고, 그 보다 높은 조건에서는 효소의 반응속도가 억제됨이 확인되었다(도 3A).
다음으로, 가용성 이노시톨 6인산(InsP6)의 농도를 1mM로 고정하고, Ca2 +이온의 농도를 점차적으로 증가시키면서 효소의 최적 반응조건을 탐색하였다(도 3B). 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)는 이노시톨 6인산(InsP6)과 Ca2 +이온의 농도가 같은 Ca2 + 1.0mM에서 최적의 효소 활성을 보였으며, 총 인산 함량측정 결과 3개의 인산기가 유리됨이 역시 확인되었다(도 3B).
이러한 실험을 통하여 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)가 활성을 유효 적절하게 발휘하기 위해서는 Ca2 +가 이노시톨 6인산(InsP6)에 킬레이팅되어야 한다는 것을 확인할 수 있었다.
이상, 상기의 실험 결과로부터 Ca2 +이온과 가용성 이노시톨 6인산(InsP6)의 농도가 동일한 조건에서 효소 반응이 최적임을 확인하였고, 동일 농도의 Ca2 +이온과 가용성 이노시톨 6인산(InsP6)의 기질을 이용하여, 불용성 칼슘 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)을 형성시킨 후, 효소반응을 수행한 결과, 효소의 반응이 매우 효과적으로 짧은 시간에 일어남을 확인하였다. 즉, 20분의 효소 반응으로 불용성 칼슘 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)으로부터 3개의 인산기를 유리시킬 수 있다는 사실을 확인하였다(도 3C).
실험예1
: 베타 프로펠러
파이테이즈(β-propeller phytase)의
반응 최종산물의 분리 및 화학적 구조 분석
베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)를 이용하여 불용성 인산 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)의 가수분해 반응 후, 생산된 미오 이노시톨 3인산(myo-inositol trisphosphate)의 화학적 구조를 분석하기 위하여 아래와 같은 실험을 수행하였다.
반응 산물의 분리 정제를 위하여 Dowex 컬럼에 반응 산물을 결합시킨 후 1M HCl을 이용하여 분리하고, 반응 산물은 동결 건조하였다. 동결 건조된 반응 산물은 D2O를 이용하여 용해한 후, 1H NMR 및 13C NMR을 통하여 화학적 구조를 분석하였다. +1H NMR 및 13C NMR을 이용하여 구조 분석 결과, 반응 최종산물은 미오 이노시톨 2,4,6-3인산(myo-inositol 2,4,6 trisphosphate)로 구성된 특이적 화학구조임을 확인하였다(도 4A와 B, 표 1).
한편, 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)에 의해 불용성 인산 이노시톨 6인산(Ca2 +-InsP6)로부터 3개의 인산기와 칼슘을 유리됨으로써 생성된 미오 이노시톨 2,4,6-3인산(myo-inositol 2,4,6 trisphosphate)은 바로 인접한 인산기가 제거되어 더 이상 칼슘 이온이 결합할 수 없는 가용성 특징을 나타내었다.
실험예2
: 베타 프로펠러
파이테이즈(β-propeller phytase)에
의한
Ca
2
+
-InsP
6
의 분해 경로 및 중간 산물의 분석
베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)에 의한 Ca2 +-InsP6의 분해 경로 및 중간 산물의 분석을 위하여 효소 반응을 D2O에서 직접 수행하여, 반응 산물을 분리 동결 건조 후, 1H NMR 및 13C NMR을 이용하여 반응 중간 산물을 확인하였다.
그 후, 효소반응의 중간 산물을 분리한 후, 화학적 구조를 분석하였다. 구조 분석 결과, 2,4,5,6번에 인산기가 결합한 미오 이노시톨 2,4,5.6-4인산(myo-inositol 2,4,5,6 tetraphosphate)임을 확인하였다(표 2).
또한, 이러한 실험 결과로부터 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)에 의한 Ca2 +-InsP6의 분해 경로도 확인되었다.
즉, 효소 반응시 3번 위치의 인산기가 우선적으로 가수분해되고, 1번, 5번 위치의 인산기가 순차적으로 가수분해되는 분해 경로를 확인한 것이다(도 5A, B).
효소 반응의 분해 경로로부터 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)가 특이적으로 불용성 인산 이노시톨(Ca2 +-InsP6)을 가수분해하여 최종산물인 미오 이노시톨 2,4,6-3인산(myo-inositol 2,4,6 trisphosphate)을 생성하면서 더 이상 칼슘 이온이 결합하지 못하는 화학적 구조로 형성됨을 규명한 것이다.
따라서, 이러한 결과로부터 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)는 불용성 칼슘 이노시톨 6인산을 가용성 인산 이노시톨로 변환시켜 단위동물의 성장에 필수적인 인산기와 칼슘의 흡수를 촉진시키는 효과가 기대되는 것이다(도 5).
실시예 3: 베타 프로펠러
파이테이즈(β-propeller phytase)를
이용한 대표적인 대두 가공식품인 두유에서
Ca
2
+
-
InsP
6
의 분해를 통한
인산기와
칼슘 흡수 촉진 식품개발
베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)를 이용하여 대표적인 대두 식품의 예로서 두유에 존재하는 불용성 칼슘 이노시톨 인산(Ca2 +-InsP6)의 가용화 실험을 수행하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다.
두유에 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)를 첨가하여 37℃에서 약 90분 동안 반응을 수행하면서 유리되는 총 인산의 함량을 조사하였다.
그 결과, 효소 첨가 후 시간의 경과에 따라 유리되는 인산기의 함량이 점차적으로 증가하였다. 또한 두유에 약 1mM의 Ca2 +의 첨가 시 효소의 반응 속도가 급격이 증가되고 유리되는 총 인산의 함량이 증가하였다(도 6).
이노시톨 6인산(InsP6)에서 인산 사이의 거리는 약 1Å 정도여서 칼슘이 인산기 사이에 끼워져 결합할 수 있으나, 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)에 의해 1, 3, 5에 위치한 인산기가 떨어져 나와 형성된 2, 4, 6-이노시톨 인산에 있어서는, 2, 4, 6-인산기 사이의 거리가 약 6.7Å 정도가 되는데, 이 거리는 칼슘 이온의 끼워져 결합할 수 없는 거리이므로, 결국 칼슘의 재결합이 억제되어 궁극적으로 불용화도가 억제되는 것이다.
이상의 실험 결과로부터 식품에 존재하는 불용성 이노시톨 인산을 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)에 의해 가수분해하여, 가용성 인산으로 변화시키면, 단위동물인 사람의 성장 촉진 및 뼈 성장에 필수적인 칼슘의 이용률 향상을 기할 수 있는바, 칼슘 흡수를 향상시키는 식품개발에 매우 유용할 것이다.
도 1은 이노시톨 인산기와 2가 양 이온의 상호작용에 관한 모식도이다.
도 2는 Ca2 +-InsP6을 기질로 이용하여 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)의 총 인산 분석에 관한 내용이다. 즉 Ca2 +-InsP6를 가수분해하여 미오-이노시톨 3인산(myo-inositol trisphosphate)과 3개의 인산을 생산하는 결과이다.
도 3은 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)의 기질인 Ca2 +-InsP6의 최적 분해 조건에 관한 내용이다.
도 4는 최종산물인 미오-이노시톨 3인산(myo-inositol trisphosphate)의 1H와 13C NMR분석을 나타낸것이다.
도 5는 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)에 의한 Ca2 +-InsP6의 분해 경로 및 중간 산물에 분석에 관한 내용이다.
도 6은 두유에 첨가한 칼슘농도 및 처리 시간에 따른, 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)의 총 인산 함량 분석에 관한 내용이다.
Claims (7)
- 식품에 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase)를 첨가하여 식품 중 유리 칼슘 농도를 증대시키는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 식품은,칼슘 이노시톨 6인산이 함유되어 있는 식품인 것을 특징으로 하는 식품 중 유리 칼슘 농도를 증대시키는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 칼슘 이노시톨 6인산이 함유되어 있는 식품은,곡물을 원료로 한 식품인 것을 특징으로 하는 식품 중 유리 칼슘 농도를 증대시키는 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 곡물은 콩인 것을 특징으로 하는 식품 중 유리 칼슘 농도를 증대시키는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 베타 프로펠러 파이테이즈(β-propeller phytase) 효소는,미생물로부터 분리된 것을 특징으로 하는 식품 중 유리 칼슘 농도를 증대시키는 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 미생물은,바실러스 속 미생물인 것을 특징으로 하는 식품 중 유리 칼슘 농도를 증대시키는 방법.
- 제1항의 방법에 의하여 제조된 것으로, 칼슘의 함량이 증진된 식품.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060064031 | 2006-07-07 | ||
| KR20060064031 | 2006-07-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20080005141A KR20080005141A (ko) | 2008-01-10 |
| KR100876972B1 true KR100876972B1 (ko) | 2009-01-07 |
Family
ID=39215626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020070068115A KR100876972B1 (ko) | 2006-07-07 | 2007-07-06 | 베타 프로펠러 파이타아제를 첨가함으로써 식품 중의 유리칼슘 함량을 증대시키는 방법 및 그 방법에 의해 유리칼슘 함량이 증대된 식품 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100876972B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0219A (ja) * | 1987-01-23 | 1990-01-05 | Toray Ind Inc | 液晶素子および液晶素子配向膜用コーティング用組成物 |
| JPH022A (ja) * | 1984-06-20 | 1990-01-05 | Tomio Konno | 真空フアイバー電子通信の方法とその装置 |
| US20040086624A1 (en) | 2001-02-28 | 2004-05-06 | Tsutomu Saito | Soybean protein, process for producing the same and acidic protein foods with the use of the same |
-
2007
- 2007-07-06 KR KR1020070068115A patent/KR100876972B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH022A (ja) * | 1984-06-20 | 1990-01-05 | Tomio Konno | 真空フアイバー電子通信の方法とその装置 |
| JPH0219A (ja) * | 1987-01-23 | 1990-01-05 | Toray Ind Inc | 液晶素子および液晶素子配向膜用コーティング用組成物 |
| US20040086624A1 (en) | 2001-02-28 | 2004-05-06 | Tsutomu Saito | Soybean protein, process for producing the same and acidic protein foods with the use of the same |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 논문(2000.2) |
| 논문(2001.9) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20080005141A (ko) | 2008-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kumar et al. | β-Propeller phytases: diversity, catalytic attributes, current developments and potential biotechnological applications | |
| Neira-Vielma et al. | Purification and biochemical characterization of an Aspergillus niger phytase produced by solid-state fermentation using triticale residues as substrate | |
| Kaur et al. | Production and characterization of a neutral phytase of Penicillium oxalicum EUFR-3 isolated from Himalayan region | |
| JP3587876B2 (ja) | フィチン酸加水分解用酵素組成物及びフィチン酸の加水分解方法 | |
| Handa et al. | Biotechnological applications of microbial phytase and phytic acid in food and feed industries | |
| Fu et al. | Bacillus phytases: present scenario and future perspectives | |
| KR0169913B1 (ko) | 신균주 바실러스속 ds11과 이로부터 생산되는 신규 파이타아제 | |
| Gote et al. | Thermostable α-galactosidase from Bacillus stearothermophilus (NCIM 5146) and its application in the removal of flatulence causing factors from soymilk | |
| Herrmann et al. | Engineered phytases for emerging biotechnological applications beyond animal feeding | |
| Gessler et al. | Phytases and the prospects for their application | |
| Vijayaraghavan et al. | Thermostable alkaline phytase from Alcaligenes sp. in improving bioavailability of phosphorus in animal feed: in vitro analysis | |
| Balwani et al. | Role of phytase producing microorganisms towards agricultural sustainability | |
| RU2407791C2 (ru) | Синергический эффект комбинации фитаз в отношении гидролиза фитиновой кислоты | |
| Kumar et al. | Screening, optimization and application of extracellular phytase from Bacillus megaterium isolated from poultry waste | |
| Hill et al. | Isolation and assessment of microorganisms that utilize phytate | |
| Singh et al. | Enhanced cost-effective phytase production by Aspergillus niger and its applicability in dephytinization of food ingredients | |
| CN103555688A (zh) | 一种高效表达植酸酶的工程菌株构建 | |
| JP5128020B2 (ja) | 海洋由来のＢａｃｉｌｌｕｓｂａｒｂａｒｉｃｕｓＳＣＳＩＯ０２４２９及びこれを用いたイカオリゴペプチドの調製方法 | |
| KR100876972B1 (ko) | 베타 프로펠러 파이타아제를 첨가함으로써 식품 중의 유리칼슘 함량을 증대시키는 방법 및 그 방법에 의해 유리칼슘 함량이 증대된 식품 | |
| Anisha et al. | Production and characterization of partially purified thermostable α-galactosidases from Streptomyces griseoloalbus for food industrial applications | |
| CN101906387B (zh) | 一种植酸酶及其生产菌株、生产方法 | |
| Thyagarajan et al. | Evaluation of phytase production by Hypocrea lixii SURT01 in submerged and solid-state fermentation | |
| Farouk et al. | Purification and properties of a phytate-degrading enzyme produced by Enterobacter sakazakii ASUIA279 | |
| Ogino et al. | Purification of a chitinase from the posterior salivary gland of common octopus Octopus vulgaris and its properties | |
| El-Gindy et al. | Extracellular phytase production by solid-state cultures of Malbranchea sulfurea and Aspergillus niveus on cost-effective medium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20121224 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140624 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141224 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |