KR101919129B1 - Method for preparing fructooligosaccharides - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반응 기질에 활성이 높은 효소를 처리하여 고수율로 프락토올리고당을 생산하는 방법 및 이의 방법에 의해 생산된 프락토올리고당에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a fructooligosaccharide in a high yield by treating an enzyme having high activity to a reaction substrate and a fructooligosaccharide produced by the method.

Description

프락토올리고당 생산 방법 {Method for preparing fructooligosaccharides}Method for preparing fructooligosaccharides [

본 발명은 높은 활성을 갖는 효소를 처리하여 높은 수율로 프락토올리고당을 생산하는 방법 및 이에 의해 생산된 프락토올리고당에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing fructooligosaccharide in high yield by treating an enzyme having high activity and a fructooligosaccharide produced thereby.

프락토올리고당은 3당류 이상의 천연 올리고당으로 설탕의 과당 잔기에 1 ~ 3개의 과당이 결합된 당류의 혼합물로서 그 구성성분은 1-케스토스 (1-Kestose, GF2), 니스토스 (Nystose, GF3), 1-F 프락토퓨라노실니스토스(1-F Fructofuranosyl nystose)이다. 프락토올리고당은 바나나, 양파, 아스파라거스, 우엉, 마늘, 벌꿀, 치커리 뿌리 등과 같은 채소나 버섯, 과일류 등에 포함되어 있으며, Agave vera curz (용설란 속 식물), 돼지 감자 등에서 발견된다. 프락토올리고당은 설탕의 60%의 감미도를 나타내며, 물에 잘 녹아 설탕과 비슷한 상쾌한 감미질을 보이며, 우리 몸에서 소화 및 흡수가 어려워 오래 전부터 저칼로리 식품으로 사용해 왔다. 또한 식이섬유가 33% 이상 함유되어 있어 우리 몸에서 섭취 시, 소장하부에서 장내세균인 비피터스균의 증식 및 장내 유해균 성장 억제에 도움이 되며 배변 활동을 원활히 하는 데 도움이 된다. 그 외에 프락토올리고당은 섭취만으로 대장에서의 칼슘 용해도를 높이고, 흡수를 촉진하는 기능을 가지고 있다. Fructo-oligosaccharides are natural oligosaccharides of three or more sugars, and are composed of 1-Kestose (GF2), Nystose (GF3) , 1-F fructofuranosyl nystose. Fructo-oligosaccharides are found in vegetables, mushrooms and fruits such as bananas, onions, asparagus, burdocks, garlic, honey, chicory roots and the like. They are found in Agave vera curz (potato plants) and potatoes. Fructo-oligosaccharides show 60% sweetness of sugar, they are well dissolved in water and show refreshing sweetness similar to sugar. They have been used as low-calorie food for a long time because of difficulty in digestion and absorption in our bodies. Also, it contains more than 33% of dietary fiber, which helps to prevent the growth of non - petioles, enteric bacteria, and the growth of enteric bacteria in the lower intestine when ingested from our body. In addition, fructo-oligosaccharides have the function of increasing calcium solubility and promoting absorption in the colon by ingestion alone.

프락토올리고당은 1980년대부터 미생물에서 얻은 효소를 이용하여 생산하기 시작하였다. 설탕으로부터 프락토올리고당을 생산하는 효소인 β-프락토푸라노시다제는 미생물이 생산하는 프락토올리고당 생산 효소로서 설탕으로부터 프락토올리고당을 반비례적으로 생산하며 1-케스토스를 초기에 생산하다가 니스토스를 그리고 마지막에 1-F 프락토퓨라노실 니스토스를 생산한다. 본 효소는 세균 또는 곰팡이에서 분리할 수 있다. 보고된 미생물로는 Aspergillus niger, Aureobasidium pullulans , Athrobacter sp . Penicillium frequentens 등이 있다. Fructo-oligosaccharides began to be produced using enzymes obtained from microorganisms in the 1980s. Β-Fructofuranosidase, an enzyme that produces fructo-oligosaccharides from sugar, is an enzyme producing fructo-oligosaccharides produced by microorganisms that produce fructo-oligosaccharides in an inverse proportion from sugar, And finally produces 1-F fructofuranosylnitose. This enzyme can be isolated from bacteria or fungi. The reported microorganisms include Aspergillus niger, Aureobasidium pullulans , Athrobacter sp . Penicillium and frequentens .

본 발명은 반응 기질에 높은 활성을 갖는 효소를 처리하여 높은 수율로 프락토올리고당을 생산하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide a method for producing fructooligosaccharide with high yield by treating an enzyme having high activity to a reaction substrate.

본 발명의 또 다른 목적은 반응 기질에 높은 활성을 갖는 효소를 처리하여 생산된 프락토올리고당을 제공한다.Yet another object of the present invention is to provide a fructooligosaccharide produced by treating an enzyme having high activity in a reaction substrate.

본 발명의 또 다른 목적은 야생형에서 유도된, 상기 균주로부터 생성되는 효소의 단위 단백질 당 활성이 높은 아스페르길루스 나이거 균주를 제공한다.Yet another object of the present invention is to provide an Aspergillus strain which is derived from the wild type and has high activity per unit protein of the enzyme produced from the strain.

설탕을 프락토올리고당으로 전환하는 활성이 우수한 프락토올리고당 전환효소를 우수한 수율로 생산할 수 있는 야생형으로부터 유도된 신규 아스페르길루스 나이거 변이주(non-GMO)를 분리 및 동정하였으며, 이들의 활성을 최적화 하기 위한 배지 조성을 확인하였다. 또한, 상기 균체를 사용하여 설탕에서 프락토올리고당으로의 전환능이 우수한 균체 반응의 최적 pH 조건 또는 반응 시간 등을 확인하여 프락토올리고당을 효율적으로 대량 생산하기 위한 조건을 확립하여 본 발명을 완성하였다.A novel Aspergillus strain or non-GMO strain derived from wild type which can produce a fructooligosaccharide converting enzyme having an excellent activity to convert sugar into fructooligosaccharide in an excellent yield was isolated and identified, The composition of the medium for optimization was confirmed. In addition, by confirming the optimal pH condition or reaction time of the cell reaction, which is excellent in the ability to convert sugar to fructooligosaccharide using the above-mentioned cells, conditions for efficiently producing fructooligosaccharide in a large quantity were established and the present invention was completed.

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

본 발명의 일 예는 활성이 높은 효소, 상기 효소를 생산하는 균주의 균체, 배양물, 파쇄물 및 파쇄물의 상등액으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상을 반응 기질에 처리하여 고수율로 프락토올리고당을 생산하는 방법 및 이의 방법에 의해 생산된 프락토올리고당을 제공한다.One example of the present invention is a method for producing fructooligosaccharide in a high yield by treating at least one enzyme selected from the group consisting of a highly active enzyme, a bacterial strain producing the enzyme, a culture, a supernatant of a lysate, and a lysate to a reaction substrate And a fructooligosaccharide produced by the method.

본 발명의 생산발명에 따르면 높은 수율로 프락토올리고당을 제조할 수 있으며, 상기 프락토올리고당은 1-케스토스(1-kesotse, GF2), 니스토스(Nystose, GF3) 및 1-F-프락토퓨라노실 니스토스(1-F-Fructofuranosyl nystose, GF4)로 이루어진 군에서 선택된 1 이상을 포함할 수 있다. According to the production invention of the present invention, fructooligosaccharide can be produced with high yield, and the fructooligosaccharide can be produced by using 1-kesotse (GF2), Nystose (GF3) and 1-F- And 1-F-fructofuranosyl nystose (GF4).

바람직한 일 실시예에서 본 발명의 프락토올리고당은 프락토올리고당 전환 효소를 60℃의 온도에서 30시간 동안 반응시킨 경우, 프락토올리고당 총고형분 100중량%를 기준으로 1-케스토스를 10 내지 60중량%, 바람직하게는 15 내지 45중량%, 더욱 바람직하게는 28 내지 35중량%로 포함할 수 있다. In one preferred embodiment, the fructooligosaccharide of the present invention is prepared by reacting a fructooligosaccharide converting enzyme with a fructooligosaccharide converting enzyme at a temperature of 60 DEG C for 30 hours, %, Preferably 15 to 45 wt%, and more preferably 28 to 35 wt%.

바람직한 일 실시예에서 본 발명의 프락토올리고당은 프락토올리고당 전환 효소를 60℃의 온도에서 30시간 동안 반응시킨 경우, 프락토올리고당 총고형분 100중량%를 기준으로 니스토스를 0 내지 50중량% 또는 0.01 내지 50중량%, 바람직하게는 0 내지 35중량% 또는 0.01 내지 35중량%로 포함할 수 있다. In one preferred embodiment of the present invention, the fructooligosaccharide of the present invention is characterized in that when the fructooligosaccharide converting enzyme is reacted at a temperature of 60 ° C. for 30 hours, the content of the fructo-oligosaccharide converting enzyme is 0 to 50% by weight 0.01 to 50% by weight, preferably 0 to 35% by weight or 0.01 to 35% by weight.

바람직한 일 실시예에서 본 발명의 프락토올리고당은 프락토올리고당 전환 효소를 60℃의 온도에서 30시간 동안 반응시킨 경우, 프락토올리고당 총고형분 100중량%를 기준으로 1-F-프락토퓨라노실 니스토스를 0 내지 15중량% 또는 0.01 내지 15중량%, 바람직하게는 0 내지 10중량% 또는 0.01 내지 10중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 5중량% 또는 0.01 내지 5중량%로 포함할 수 있다. In one preferred embodiment, the fructooligosaccharide of the present invention is a 1-F-fructofuranosyl-converting enzyme when the fructooligosaccharide converting enzyme is reacted at a temperature of 60 DEG C for 30 hours, based on the total solid content of fructooligosaccharide of 100% Can contain from 0 to 15% by weight or from 0.01 to 15% by weight, preferably from 0 to 10% by weight or from 0.01 to 10% by weight, more preferably from 0 to 5% by weight or from 0.01 to 5% by weight .

본 발명의 프락토올리고당 전환 효소에 의해 전환되는 프락토올리고당은 60℃의 온도에서 30시간 동안 설탕과 반응하여 제조되는 경우, HPLC로 측정하여 Area%로 측정된 값이 1-케스토스와 니스토스 및 1-F-프락토퓨라노실 니스토스 (1-케스토스: 니스토스 및 1-F-프락토퓨라노실 니스토스의 합계 중량)의 함량비가 0.5 내지 2.0, 바람직하게는 0.8 내지 1.5 중량%가 되도록 생산하는 것을 특징으로 할 수 있다. When the fructooligosaccharide converted by the fructooligosaccharide converting enzyme of the present invention is produced by reacting with sugar for 30 hours at a temperature of 60 ° C, the value measured in the area% measured by HPLC is 1 - And a content ratio of 1-F-fructofuranosylnitol (1-fecitose: nystose and 1-F-fructofuranosylnitol) is 0.5 to 2.0, preferably 0.8 to 1.5 %. ≪ / RTI >

본 발명의 생산방법에 있어서 반응 기질은 설탕을 사용할 수 있으며, 설탕을 반응 기질로 사용하여 과당 및 포도당으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상이 추가적으로 생성되어, 반응 생성물이 프락토올리고당, 과당, 포도당 및 설탕으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상이 될 수 있다. In the production method of the present invention, sugar may be used as a reaction substrate, and one or more selected from the group consisting of fructose and glucose may be additionally produced using sugar as a reaction substrate, and the reaction product may include fructooligosaccharide, fructose, And the like.

바람직한 일 실시예에서 본 발명의 프락토올리고당은 반응 기질로서 설탕을 사용하여 프락토올리고당 전환 효소를 60℃의 온도에서 30시간 동안 반응시킨 경우, 반응 기질 총고형분 100중량%를 기준으로 프락토올리고당을 50 내지 70중량%, 바람직하게는 55 내지 65중량%, 더욱 바람직하게는 60 내지 63중량%로 생산할 수 있다. In one preferred embodiment, the fructooligosaccharide of the present invention, when reacted with a fructooligosaccharide converting enzyme at a temperature of 60 DEG C for 30 hours using sugar as a reaction substrate, is characterized in that the fructooligosaccharide conversion enzyme Can be produced in an amount of 50 to 70% by weight, preferably 55 to 65% by weight, more preferably 60 to 63% by weight.

일 구체예에서, 상기 균주를 기질과 반응 또는 처리하는 단계는 상기 균주의 파쇄물, 상기 파쇄물의 상등액 또는 상기 균체로부터 유래된 효소를 설탕이 포함된 배양 배지에서 배양하는 단계에 의하여 수행될 수 있다. 다른 구체예에서, 상기 기질과 반응시키는 단계는 상기 균주(균체, 균주의 배양물, 균주의 파쇄물 및/또는 상기 파쇄물의 상등액)를 기질과 접촉시키는 단계, 예컨대, 상기 균주를 기질과 혼합하는 단계 또는 상기 균주가 고정화된 담체에 기질을 접촉시키는 단계에 의하여 수행될 수 있다. 이와 같이 균주를 기질과 반응시킴으로써 기질, 예를 들어 설탕을 프락토올리고당으로 전환하여 프락토올리고당을 생산할 수 있다.In one embodiment, the step of reacting or treating the strain with a substrate may be carried out by culturing a lysate of the strain, a supernatant of the lysate, or an enzyme derived from the bacterial strain in a culture medium containing sugar. In another embodiment, the step of reacting the substrate with the substrate comprises contacting the substrate with a substrate, such as a cell, a culture of the strain, a lysate of the strain, and / or a supernatant of the lysate, Or contacting the substrate with the carrier on which the strain is immobilized. By reacting the strain with the substrate, the fructooligosaccharide can be produced by converting the substrate, for example, sugar to fructooligosaccharide.

상기 프락토올리고당 생산 방법에 있어서, 효율적인 프락토올리고당 생산을 위하여, 기질로서 사용되는 설탕의 농도는 전체 반응물 기준으로 30 내지 90, 바람직하게는 40 내지 80%(w/v)일 수 있다. 상기 설탕은 완충용액 또는 물(예컨대 증류수)에 용해된 용액 상태로 사용될 수 있다.In the method for producing fructooligosaccharide, the concentration of sugar used as a substrate for efficient fructooligosaccharide production may be 30 to 90, preferably 40 to 80% (w / v) based on the total reactants. The sugar can be used in the form of a solution dissolved in a buffer solution or water (for example, distilled water).

본 발명의 생산방법에 사용되는 효소는 프락토올리고당 생성 효소로서, 예를 들어 베타-프락토푸라노시다제일 수 있으며, 아스페르길루스 나이거 균주로부터 생성된 것일 수 있다. The enzyme used in the production method of the present invention may be a fructooligosaccharide-forming enzyme, for example, beta-fructofuranosidase, and may be one produced from Aspergillus niger strain.

상기 아스페르길루스 속 균주는 바람직하게는 아스페르길루스 나이거(Aspergillus niger) 균주로서, 전분 당화력이 강하고, 당으로부터 구연산, 글루콘산 등을 다량 생산하는 능력이 있어, 유기산 발효 공업에 이용되는 것으로 종래에 알려져 있다, 본 발명의 균주는 발효식품으로부터 분리한 야생형(wild type) 아스페르길루스 나이거를 무작위 돌연변이, 예를 들어 NTG (N-methyl-N-nitroso-guanidin) 또는 UV 조사에 의한 돌연변이를 1 차 이상 수행한 변이주(non-GMO)일 수 있다. The Aspergillus sp. Strain is preferably an Aspergillus niger strain and has a strong starch saccharifying ability and is capable of producing a large amount of citric acid, gluconic acid and the like from sugar, and is used in an organic acid fermentation industry The strains of the present invention can be obtained by subjecting a wild-type Aspergillus or the like isolated from a fermented food to a random mutation such as N-methyl-N-nitroso-guanidine (NTG) (Non-GMO) that has undergone mutation by the first or more.

바람직하게는 본 발명의 균주는 바람직하게는 2016.10.28자로 KCTC에 기탁된 기탁번호 KCTC13140BP(Aspergillus niger SYG-Neo1)의 균주일 수 있다. Preferably, the strain of the present invention is preferably a strain of Accession No. KCTC13140BP ( Aspergillus niger SYG-Neo1) deposited at KCTC in 2016.10.28.

본 발명의 명세서에서 사용되는 용어, 균주 활성은 아래 수학식 1로 계산된 균주 활성으로, 균주 배양물의 상등액 및 기질을 포함하는 반응액의 단위 부피 당 1분 동안 생성되는 1-케스토스 양(mM)을 생산할 수 있는 효소의 양으로 측정된 균주 활성을 의미한다. As used in the specification of the present invention, the activity of the strain is the activity of the strain calculated by the following equation (1), and the amount of 1-cystose (mM) produced per minute of the reaction solution containing the supernatant and the substrate Quot;), < / RTI >

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112016129377718-pat00001
Figure 112016129377718-pat00001

예를 들어 본 발명의 생산 방법에 사용되는 아스페르길루스 나이거 변이주는 야생형 아스페르길루스 나이거 균주에 무작위 돌연변이를 2차 이상 실시한 것으로서, 상기 수학식 1에 의해 산출된 균주 활성이 150 내지 600 U/ml, 바람직하게는 200 내지 400 U/ml일 수 있다. 상기 균주 활성은 야생형 아스페르길루스 나이거 균주 활성 100%를 기준으로 상대적인 균주 활성이 150 내지 800%, 바람직하게는 300 내지 650% 인 것을 특징으로 한다.For example, the Aspergillus niger mutant used in the production method of the present invention is a mutant of wild type Aspergillus oryzae, which has been subjected to a random mutation for a second time or more. The strain activity calculated by the above formula (1) 600 U / ml, preferably 200 to 400 U / ml. The activity of the strain is characterized in that the relative activity of the strain is 150 to 800%, preferably 300 to 650% based on 100% of the wild type Aspergillus oryzae activity.

유전자 재조합 균주 즉, GMO의 경우 식품에서 사용시에 소비자들이 구매를 매우 꺼려하며, 유전자 조작으로 인해 환경 생태학적인 측면에서도 해로울 수 있는 단점이 있다. 또한 유전자 재조합 미생물(GMO)의 효소를 이용하는 경우, 고효율의 프락토올리고당 생산이 가능하다는 장점이 있으나 이를 사람이 섭취하기 위해 안전성 입증에 많은 비용과 시간이 소모되는 단점이 있다. 반면 안전성이 입증된 자연계 균주(식용 경험이 있는 Non-GMO 균주)를 이용하는 경우, 상기와 같은 수고를 덜기 위해서 자연계 균주(식용 경험이 있는 Non-GMO 균주)를 개량하여 고생산 프락토올리고당 전환 능력을 갖는 돌연변이를 제작하는 것이 중요하다.In the case of genetically modified organisms, GMOs, consumers are very reluctant to purchase them when used in foods, and genetically modified organisms are harmful to environmental ecology. In addition, when an enzyme of a genetically modified organism (GMO) is used, it is possible to produce high-efficiency fructooligosaccharide, but it has a disadvantage in that it takes much time and cost to prove safety for ingesting by a human. On the other hand, in the case of using the natural strain (non-GMO strain with food experience) which has been proven as safe, the natural strain (Non-GMO strain having edible experience) was modified to reduce the above- Lt; / RTI > is important.

상기 발효 식품은 예를 들어 된장, 청국장, 누룩, 고추장, 낫또 및 메주로 이루어진 군에서 선택된 1 이상일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The fermented food may be, but is not limited to, at least one selected from the group consisting of miso, chungkukjang, koji, kuchujang, natto, and meju.

본 발명의 아스페르길루스 속 균주는 특히 높은 역가로 설탕을 프락토올리고당으로 전환할 수 있는 프락토올리고당 전환 효소를 고수율로 생산할 수 있는 것을 특징으로 한다. 상기 균주는 프락토푸라노시다제 효소를 암호화하는 핵산 서열 및/또는 그 상류(upstream)에 작동 가능하도록 연결되어 균주 내에서 프락토푸라노시다제 효소의 발현을 조절하는 조절서열을 포함할 수 있다. 바람직하게는 본원발명의 균주는 서열번호 5의 18S rRNA 서열을 가질 수 있다.The Aspergillus strain of the present invention is characterized in that it is capable of producing a fructooligosaccharide converting enzyme capable of converting a high transversal sugar into a fructooligosaccharide with high yield. The strain may comprise a nucleic acid sequence encoding the fructofuranosidase enzyme and / or a control sequence operably linked upstream thereof to regulate the expression of the fructofuranosidase enzyme in the strain have. Preferably, the strain of the present invention may have the 18S rRNA sequence of SEQ ID NO: 5.

본 발명의 높은 프락토올리고당 전환능을 갖는 상기 효소는 상기 균주의 균체, 상기 균주의 배양물, 상기 균주의 파쇄물 및 상기 파쇄물의 상등액으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상일 수 있다. 바람직하게는 상기 효소는 상기 균주의 파쇄물의 상등액 내 포함된 프락토푸라노시다제 효소, 바람직하게는 베타-프락토푸라노시다제 효소일 수 있다. 예를 들어 본 발명의 베타-프락토푸라시노다제 효소는 서열번호 7의 유전자 서열을 갖는 것일 수 있다.The enzyme having the high fructooligosaccharide converting ability of the present invention may be at least one selected from the group consisting of the cells of the strain, the culture of the strain, the lysate of the strain and the supernatant of the lysate. Preferably, the enzyme may be a fructofuranosidase enzyme, preferably a beta-fructofuranosidase enzyme, contained in the supernatant of the lysate of the strain. For example, the beta-fructofurachidase enzyme of the present invention may have the gene sequence of SEQ ID NO: 7.

이러한 본 발명의 균주로 제조되는 효소의 우수한 전환능은 종래 가장 널리 사용되는 Meiji사 균주 대비 우수한 전환능으로 프락토올리고당을 생산할 수 있을 뿐 아니라 프락토올리고당 동량 생산을 위해 소요되는 시간이 더 짧다. 이에 본 발명의 아스페르길루스 나이거 균주 또는 이에 의해 생산되는 효소는 프락토올리고당, 특히 이의 대량 생산에 유용하게 적용될 수 있는 종래 균주의 유용한 대체제일 뿐 아니라, 프락토올리고당 생산 수율을 보다 증진시킬 수 있다.The excellent conversion of the enzyme produced by the strain of the present invention not only yields fructooligosaccharide but also shortens the time required for the production of the same amount of fructooligosaccharide as compared with the most widely used Meiji strain. Therefore, the Aspergillus niger strain of the present invention or the enzyme produced thereby is not only a useful substitute for fructooligosaccharides, especially conventional strains which can be usefully used for mass production thereof, but also enhances the yield of fructooligosaccharide production .

본 발명의 명세서에서 사용되는 효소 활성은 프락토올리고당 전환 활성으로서, 아래 수학식 2의 식으로 계산된 균주 활성을 균주 배양물의 상등액 및 기질을 포함하는 반응액 내 단백질 고형분 중량으로 나누어 계산된 단위 단백질 당 활성이다. The enzymatic activity used in the specification of the present invention is the activity of converting fructooligosaccharide into a unit protein which is calculated by dividing the activity of the strain calculated by the following formula 2 by the weight of the protein solid content in the reaction solution containing the supernatant and the substrate of the strain culture Lt; / RTI >

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112016129377718-pat00002
Figure 112016129377718-pat00002

예를 들어 본 발명의 생산 방법에서 사용되는 효소는 단위 단백질 당 효소 활성이 300 내지 1500 U/mg, 바람직하게는 300 내지 1400 U/mg, 더욱 바람직하게는 300 내지 500 U/mg 또는 1200 내지 1400 U/mg 일 수 있다. 상기 균주 활성은 야생형 아스페르길루스 나이거 균주로부터 생성된 효소 활성 100%를 기준으로 상대적인 효소 활성이 150 내지 1000%, 바람직하게는 600 내지 1000% 또는 250 내지 400% 높은 것을 특징으로 한다.For example, the enzyme used in the production method of the present invention has an enzyme activity per unit protein of 300 to 1500 U / mg, preferably 300 to 1400 U / mg, more preferably 300 to 500 U / mg, or 1200 to 1400 U / mg. The activity of the strain is characterized in that the relative enzyme activity is 150 to 1000%, preferably 600 to 1000% or 250 to 400% higher on the basis of the enzyme activity 100% produced from the wild-type Aspergillus niger strain.

본 발명의 균주로 프락토올리고당을 제조하는 경우 반응 기질인 설탕 1kg 이 60(w/v)%의 농도로 30시간 동안 반응하는 경우 0.005 내지 0.050g, 바람직하게는 0.007 내지 0.03g, 더욱 바람직하게는 0.009 내지 0.02g의 효소가 반응하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the case of preparing fructooligosaccharide as a strain of the present invention, 0.005 to 0.050 g, preferably 0.007 to 0.03 g, of the sugar substrate 1 kg of the reaction substrate is reacted at a concentration of 60 (w / v)% for 30 hours, Is characterized in that 0.009 to 0.02 g of enzyme is reacted.

본 발명의 효소는 보관 안정성이 우수하며, 최초 보관 시 상기 수학식 2로 측정된 효소 활성을 100%로 하는 경우 4, 25 또는 37℃의 온도에서 7개월 보관 시, 60 내지 100%, 바람직하게는 70 내지 100%, 더욱 바람직하게는 75 내지 95% 범위로 활성이 유지되어 장기 보관성이 매우 우수함을 확인하였다. 예를 들어 4℃의 온도에서 7개월 보관 시, 90 내지 100%,바람직하게는 90 내지 95%로 유지될 수 있다.The enzyme of the present invention is excellent in storage stability. When the enzyme activity measured by the above formula (2) is 100% at the initial storage, it is preferably 60 to 100% when stored at a temperature of 4, 25 or 37 캜 for 7 months Was maintained in the range of 70 to 100%, and more preferably, in the range of 75 to 95%, indicating that the long-term storage property was excellent. For example, 90 to 100%, preferably 90 to 95% when stored at a temperature of 4 DEG C for 7 months.

공시된 일본 수출 규격은 프락토올리고당의 당조성 규격은 단당류 (과당 + 포도당) 33% 이하, 설탕 10% ± 1.5, 1-Kestose(GF2) 26% ± 3, Nystose(GF3) 26% ± 3, 1-F-Fructofuranosyl nystose(GF4) 5% ± 3으로 총 프락토올리고당 함량이 57%이상이 되어야 하지만, 내수 규격은 당 조성과 상관없이 프락토올리고당이 55% 이상이면 제품으로 합격한다. 본 발명의 균주로부터 생산되는 프락토올리고당은 상기 규격을 모두 만족할 수 있다.The published Japanese specification for the export of fructo-oligosaccharides contains sugar of 33% or less, sugar 10% ± 1.5, 1-Kestose (GF2) 26% ± 3, Nystose (GF3) 26% ± 3, 1-F-Fructofuranosyl nystose (GF4) 5% ± 3, the total fructooligosaccharide content should be 57% or more, but the water-soluble standard will pass the product if the fructooligosaccharide content is 55% or more regardless of the sugar composition. The fructooligosaccharide produced from the strain of the present invention may satisfy all the above specifications.

본 발명의 프락토올리고당 전환 효소를 기질과 반응시키는 온도는, 40 내지 80℃, 바람직하게는 50 내지 70℃, 더욱 바람직하게는 55 내지 65℃의 반응 온도에서 효소 활성이 우수하다. 또한 상기 효소는 60℃의 온도에서 pH 4 내지 8, 바람직하게는 pH 5 내지 7, 더욱 바람직하게는 pH 5.5 내지 6.5의 범위로 반응하는 경우 우수한 효소 활성을 나타낸다. The temperature at which the fructooligosaccharide converting enzyme of the present invention is reacted with the substrate is excellent at an enzyme activity at a reaction temperature of 40 to 80 ° C, preferably 50 to 70 ° C, more preferably 55 to 65 ° C. In addition, the enzyme exhibits excellent enzyme activity when it is reacted at a temperature of 60 ° C in the range of pH 4 to 8, preferably pH 5 to 7, more preferably pH 5.5 to 6.5.

본 발명의 프락토올리고당 생산방법은 전환 효소 생산을 위한 배양 시, 에어레이션하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 0.1 내지 5vvm, 바람직하게는 0.5 내지 3vvm에서 수행할 수 있다. 상기 에어레이션으로 인하여 균주의 프락토올리고당 전환 효율을 더욱 높일 수 있다.The fructooligosaccharide production method of the present invention may further include an aeration step in culturing for conversion enzyme production, and may be carried out at 0.1 to 5 vvm, preferably 0.5 to 3 vvm. The aeration can further increase the conversion efficiency of the fructooligosaccharide of the strain.

본 발명의 프락토올리고당 전환 효소는 3 내지 60 시간, 바람직하게는 12 내지 48시간 조건으로 기질과 반응되는 것을 특징으로 할 수 있다.The fructooligosaccharide converting enzyme of the present invention can be characterized in that it is reacted with the substrate under the conditions of 3 to 60 hours, preferably 12 to 48 hours.

본 발명의 또 다른 일 예는 반응 기질을 프락토올리고당으로 전환하는 특성을 갖는 아스페르길루스 속 균주 배양용 배지 조성물 또는 상기 균주를 포함하는 프락토올리고당 생산용 조성물을 제공한다.Another example of the present invention provides a culture medium for culturing an Aspergillus strain having the property of converting a reaction substrate into a fructooligosaccharide, or a composition for producing a fructooligosaccharide containing the strain.

상기 아스페르길루스 속 균주 또는 상기 프락토올리고당 전환 효소에 관한 사항은 아스페르길루스 속 균주 배양용 배지 조성물 또는 프락토올리고당 생산용 조성물에 동일하게 적용될 수 있다.The above Aspergillus strain or the above-mentioned fructooligosaccharide converting enzyme can be equally applied to a culture medium for culturing Aspergillus strain or a composition for producing fructooligosaccharide.

본 발명의 배지 조성물 또는 생산용 조성물에 적용되는 상기 균주는 우수한 프락토올리고당 전환능을 가지며, 상기 프락토올리고당 전환능은 상기 아스페르길루스 나이거 균주가 설탕을 프락토올리고당으로 전환시키는 효소, 바람직하게는 베타-프락토푸라노시다제 효소를 생산함으로써 얻어지는 것으로, 상기 조성물은 프락토올리고당 전환 효소 활성이 최적화되는 배지 조성을 포함할 수 있다.The strain applied to the culture medium composition or the production composition of the present invention has excellent fructooligosaccharide conversion ability and the fructooligosaccharide conversion ability is determined by the enzyme which converts the sugar into the fructooligosaccharide, Preferably a beta-fructofuranosidase enzyme, wherein the composition may comprise a medium composition in which the fructooligosaccharide converting enzyme activity is optimized.

이에 따라 본 발명의 배지 조성물은 C/N 비(ratio)가 1:3 내지 1:10, 바람직하게는 1:3 내지 1:7의 중량비 범위일 수 있다.Accordingly, the medium composition of the present invention may have a C / N ratio ranging from 1: 3 to 1:10, preferably 1: 3 to 1: 7.

본 발명의 또 다른 일 예로서, 야생형에서 유도된 아스페르길루스 나이거 균주로서, 상기 균주로부터 생성되는 효소의 단위 단백질 당 활성이 높은 균주 또는 상기 균주에 의해 생성된 프락토올리고당 전환 효소를 제공한다.As another example of the present invention, there is provided an Aspergillus strain which is derived from a wild type strain, wherein a strain having high activity per unit protein of an enzyme produced from the strain or a fructooligosaccharide converting enzyme produced by the strain is provided do.

상기 프락토올리고당 생산 방법에 관한 사항은 상기 균주 및 효소에 동일하게 적용될 수 있다.The method for producing the fructooligosaccharide may be applied equally to the strain and the enzyme.

본 발명의 일 예로서, 반응 기질에 활성이 높은 효소를 처리하여 생산된 프락토올리고당 함유 기능성 식품을 제공한다.As an example of the present invention, a functional food containing a fructooligosaccharide produced by treating an enzyme having high activity to a reaction substrate is provided.

상기 프락토올리고당 생산 방법에 관한 사항은 상기 기능성 식품에 동일하게 적용될 수 있다.The method for producing the fructooligosaccharide may be equally applied to the functional food.

본 발명의 아스페르길루스 나이거 균주는 대규모에서도 높은 수율로 설탕으로부터 프락토올리고당을 전환하는 활성을 갖는 프락토올리고당을 높은 수율로 생산할 수 있고, 종래 널리 사용되는 균주 대비 빠른 시간 내에 프락토올리고당을 제조할 수 있을 뿐 아니라 보관 안정성이 높은 효소를 생산할 수 있어, 기능성 당 관련 건강식품 및 의약 산업에서 폭넓게 사용될 것으로 기대된다.The Aspergillus niger strain of the present invention can produce a fructooligosaccharide having an activity of converting fructooligosaccharide from a sugar at a high yield at a high yield in a large scale and can produce a fructooligosaccharide having a fructooligosaccharide And it is expected to be widely used in functional sugar-related health foods and medicines industry since it can produce enzymes with high storage stability.

도 1은 본 발명의 아스페르길루스 나이거 균주의 등고선도 분석 결과이다.
도 2는 본 발명의 아스페르길루스 나이거 균주의 반응 최적화 도구로 분석한 결과이다.
도 3은 모균주 아스페르길루스 나이거와 본 발명의 균주 1 및 2를 5L 발효소에서 배양한 결과 활성 변화를 비교한 결과이다.
도 4는 정제 단계 별 효소 단백질의 SDS-PAGE 결과를 나타낸 것이다.
Fig. 1 shows the results of contour line analysis of the Aspergillus niger strain of the present invention.
Fig. 2 shows the result of analysis of the reaction optimization tool of Aspergillus niger strain of the present invention.
FIG. 3 shows the results of comparing the activity changes when the parent strain Aspergillus niger and the strains 1 and 2 of the present invention were cultured in a 5 L fermentor.
Fig. 4 shows the result of SDS-PAGE of the enzyme protein by the purification step.

하기 예시적인 실시예를 들어 본 발명을 더욱 자세히 설명할 것이나, 본 발명의 보호범위가 하기 실시예로 한정되는 의도는 아니다. The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the scope of protection of the present invention is not intended to be limited to the following examples.

실시예Example 1: One: 식품 유래Food origin 미생물 분리 Microbial separation

1.1 시료 내 균주 배양 및 분리1.1 Culture and isolation of a strain in a sample

프락토올리고당 전환효소를 생산하는 미생물을 탐색하기 위해 국내의 된장, 청국장, 누룩, 고추장, 낫또 및 메주(백화점, 마트 및 재래시장에서 구입 : 대구 롯데백화점, 대구 칠성시장, 대전 둔산동 이마트, 대전 대덕 롯데마트)와 같은 대표적인 발효 식품으로부터 시료를 채취하였다. 채취한 식품시료 1g을 0.85% NaCl 10mL에 현탁하고, 현탁액 100ul를 Wallerstein Laboratory Nutrient Agar(WLNA), Potato Dextrose Agar(PDA), Inulin Agar(IA) 배지에 도말한 후 28℃에서 3일간 배양하였다. 고체배지에서 자란 콜로니 중에서 모양과 크기가 다른 것을 선별하여 분리한 후 생산배지에 30℃의 온도에서 5일간 진탕 배양 하였다. 상기 각 배지의 조성은 아래 표 1에 나타내었다.To investigate microorganisms producing fructooligosaccharide converting enzyme, domestic miso, Chungkukjang, Nuruk, Kochujang, Natto and Meju (purchased from department store, Mart and traditional market: Daegu Lotte Department Store, Daegu Chilsung Market, Daejeon Dunsan- Lotte Mart). 1 g of the collected food sample was suspended in 10 mL of 0.85% NaCl, and 100 μl of the suspension was plated on a Wallerstein Laboratory Nutrient Agar (WLNA), a Potato Dextrose Agar (PDA) and an Inulin Agar (IA) medium and then cultured at 28 ° C for 3 days. The colonies grown in the solid medium were sorted and separated in different shapes and sizes, and cultured in the production medium at 30 ° C for 5 days with shaking. The composition of each of the above media is shown in Table 1 below.

배지성분Medium component WLNA(g/L)WLNA (g / L) PDA(g/L)PDA (g / L) IA(g/L)IA (g / L) 생산배지Production badge Yeast extractYeast extract 44 -- 1One 3535 Potato starchPotato starch -- 44 -- -- InulinInulin -- -- 2020 -- BactocasitoneBactocasitone 55 -- -- -- SucroseSucrose -- -- -- 150150 DextroseDextrose 5050 2020 -- -- K2HPO4 K 2 HPO 4 1One -- 1One -- KClKCl 0.1250.125 -- -- -- MgSO4-7H2OMgSO 4 -7H 2 O 0.250.25 -- 0.50.5 -- FeCl3 FeCl 3 0.00250.0025 -- -- -- MnSO4-4H2OMnSO 4 -4H 2 O 0.00250.0025 -- -- -- NaNO3 NaNO 3  -- -- 33 -- Bromocresol greenBromocresol green 0.0220.022 -- -- -- AgarAgar 2020 2020 2020 -- CMC*CMC * -- -- -- 55 pHpH pH6pH6 -- pH5pH5 pH6.5pH 6.5

* CMC : carboxymethylcellulose sodium salt* CMC: carboxymethylcellulose sodium salt

배양한 균체는 원심분리하여 상등액을 취하여 상등액을 crude enzyme으로 사용하였다. Crude enzyme은 100g/L 설탕을 기질로 사용해 40℃에서 24시간 동안 반응하였으며, 반응물은 TLC(thin layer chromatography)로 분석하였다. TLC 플레이트는 TLC silica gel 60 F254, 전기 용매로는 85%의 아세토니트릴을 사용하여 3차례 전개를 진행하여 Methanol : 황산 : N-(1-Naphthyl_ethylene diamine dihydrochloride = 95 : 4.7 : 0.3 혼합된 용액에 침지한 후 열처리하여 발색을 관찰하였다. TLC 결과를 통해 상기 467종의 균주 중 설탕을 프락토올리고당으로 전환한 균주 10종을 스크리닝 하였다. The supernatant was centrifuged and the supernatant was used as a crude enzyme. Crude enzyme was reacted for 24 hours at 40 ℃ using 100 g / L sugar as a substrate. The reaction products were analyzed by thin layer chromatography (TLC). The TLC plate was developed three times using TLC silica gel 60 F254 and 85% acetonitrile as an electric solvent and immersed in a mixed solution of methanol: sulfuric acid: N- (1-Naphthyl_ethylene diamine dihydrochloride = 95: And the color development was observed by heat treatment. Ten kinds of strains transformed from the 467 kinds of strains into fructo-oligosaccharides were screened by TLC.

상기 고체배지에서 스크리닝한 467종의 균주는 누룩 시료에서 48개, 청국장 시료에서 68개, 고추장 시료에서 13개, 된장 시료에서 138개, 메주가루 시료에서 19개, 메주 시료에서 46개, 낫또 시료에서 4개, 막걸리 시료에서 8개, 기타 123개의 분포인 것으로 나타났다.Forty-seven species of strains screened in the solid medium were 48 in the Nuruk sample, 68 in the Chungkukjang sample, 13 in the Kochujang sample, 138 in the Miso sample, 19 in the Meju flour sample, 46 in the Meju sample, 4 in makkolli samples, 8 in makgeolli samples, and 123 in others.

1.2 모균주 선정1.2 Selection of parent strain

실시예 1.1에서 선별된 균주 10종은 15% 설탕(sucrose), 3.5% 효모추출물(yeast extract)와 0.5% 카르복시메틸셀룰로스-CMC (pH6.5) 함유한 액체배지에 접종하여 30℃의 온도에서 5일간 진탕배양 하였다. 배양액은 원심분리하여 상등액과 균체를 분리한 뒤, 상등액만 취하여 Crude enzyme으로 사용하였다. Crude enzyme은 100g/L 설탕을 기질로 사용하여 40℃의 온도에서 30분 동안 반응하였으며 HPLC RI 분석을 통해 프락토올리고당 생성 효소의 활성을 비교하였다. Agilent HPLC를 사용하였으며 구체적 분석 조건은 아래와 같다.Ten strains selected in Example 1.1 were inoculated into a liquid medium containing 15% sucrose, 3.5% yeast extract and 0.5% carboxymethylcellulose-CMC (pH 6.5), and cultured at 30 ° C And cultured for 5 days with shaking. The culture broth was centrifuged to separate the supernatant and cells, and the supernatant was used as a crude enzyme. Crude enzyme was reacted with 100 g / L sugar at 40 ℃ for 30 min. The activity of fructooligosaccharide - forming enzyme was compared by HPLC RI analysis. Agilent HPLC was used. Specific analytical conditions were as follows.

[HPLC R1 분석 조건][HPLC R1 analysis conditions]

컬럼: NH2-P 50 4E(shodex) 컬럼Column: NH2-P50 4E (shodex) column

이동상 용매: 70% 아세토니트릴Mobile phase solvent: 70% acetonitrile

분석 온도: 30℃Analysis temperature: 30 ° C

유속: 1ml/minFlow rate: 1 ml / min

Injection volume: 10lInjection volume: 10l

검출기: RI detectorDetector: RI detector

활성을 비교한 10개의 분리 균주에 대해 동정도 진행하였다. 균주 동정을 위해 PCR을 진행하였으며 universal primer NL1, NL4를 사용하여 PCR 진행 후, 염기 서열 분석을 진행하였다. 염기 서열 분석 후, NCBI의 database를 참고하여 확인하여 균주를 동정하였다. Identification was also performed on 10 isolates that were compared for activity. PCR was performed for identification of strains. PCR was carried out using universal primers NL1 and NL4, followed by sequencing. After the nucleotide sequence analysis, the strain was identified by referring to the NCBI database.

상기 균주를 분석하여 동정한 결과를 표 2에 나타내었다. 동정된 균주는 Pichia farinose , Yarrowia lipolytica , Millerozyma farinose , Aspergillus oryzae, 아스페르길루스 나이거이었으며, 이들의 18S 리보좀 RNA의 염기서열은 차례대로 서열번호 1 내지 5의 서열이다. 이 중 활성이 가장 우수한 아스페르길루스 나이거를 최종 우수 분리 균주로 선정하였으며, 이를 대상으로 추후 실험을 진행하였다.The results are shown in Table 2. The identified strains were Pichia farinose , Yarrowia lipolytica , Millerozyma farinose , Aspergillus oryzae, and Aspergillus niger , and the nucleotide sequences of the 18S ribosomal RNAs thereof are the sequences of SEQ ID NOS: 1 to 5, respectively. Among them, Aspergillus niger, which has the highest activity, was selected as the final best isolate.

동정된 균주명Identified strain name 18S rRNA서열번호18S rRNA SEQ ID NO 식품종류Food type 개수Count 균주 활성(U/mL)Strain activity (U / mL) pichiapichia farinosefarinose 서열번호 1SEQ ID NO: 1 된장Miso 1One 3.33.3 YarrowiaYarrowia liplyticaliplytica 서열번호 2SEQ ID NO: 2 청국장Cheonggukjang 1One 1.711.71 MilerozymaMilerozyma farinosefarinose 서열번호 3SEQ ID NO: 3 청국장Cheonggukjang 1One 2.472.47 AspergillusAspergillus oryzaeoryzae 서열번호 4SEQ ID NO: 4 메주Meju 66 20~2520-25 AspergillusAspergillus niger niger 서열번호 5SEQ ID NO: 5 메주Meju 1One 3030 총계sum 1010  

실시예Example 2.  2. 프락토올리고당Fructooligosaccharide 고생산 1차 변이주 선별 Selection of high production primary mutants

2.1 1차 변이주 선별2.1 Selection of first mutant

실시예 1에서 분리한 모균주를 Potato dextrose Agar(PDA) 고체 재지에 도말한 후, 28℃의 온도에서 3일간 배양하였다. 고체 배지에 생성된 포자만 모아서 glycerol stock을 제조하여 보관하였다. 제조한 Glycerol stock을 돌연변이에 사용하기 위해 glycerol을 제거하고 3차례 세척을 진행하였다. 세척된 포자를 이용하여 돌연변이를 진행하며 돌연변이원은 NTG(N-methyl-N-nitroso-guanidin)와 UV 254nm를 함께 사용하였다. 세척된 포자에 2 mg/ml로 녹인 NTG 용액 1 ml을 혼합하여 10분간 실온에서 방치하였다. 원심분리 과정을 통해 NTG 용액을 제거한 후, 3차례 세척 과정을 진행하였다. 세척 완료된 포자에 멸균수 1 ml을 첨가하여 현탁 시킨 후 적당히 희석하여 고체 배지에 도말하였다. 고체 배지 조성은 아래 표 3에 나타내었다.The parent strain isolated in Example 1 was plated on a Potato dextrose agar (PDA) solid substrate and incubated at 28 ° C for 3 days. Glycerol stock was prepared and stored in the solid medium. The glycerol stock was used to mutagenize glycerol stock and washed 3 times. Mutants were mutagenized using washed spores, and NTG (N-methyl-N-nitroso-guanidine) and UV 254 nm were used in combination. The washed spores were mixed with 1 ml of NTG solution dissolved at 2 mg / ml and left at room temperature for 10 minutes. The NTG solution was removed by centrifugation and then washed three times. The washed spores were suspended in 1 ml of sterilized water, appropriately diluted and plated on a solid medium. The solid medium composition is shown in Table 3 below.

배지 성분Medium component g/Lg / L GlycerolGlycerol 3030 2-Deoxyglucose2-Deoxyglucose 1, 51, 5 MgSO4·7H2OMgSO 4 .7H 2 O 1One Sodium glutamateSodium glutamate 22 KClKCl 0.50.5 K2HPO4 K 2 HPO 4 1One FeSO4·7H2OFeSO 4 .7H 2 O 0.010.01 AgarAgar 2020 pHpH pH 6pH 6

Maker로 2-deoxyglucose를 사용하여 2-deoxyglucose가 포함된 고체배지에 도말하여 UV 254nm에서 1분간 조사하였다. 돌연변이를 통해 선별된 콜로니는 액체 배양(표 1의 생산 배지)하여 활성 측정을 진행하였다. 설탕 100g/L를 pH(40 mM McIlvain buffer, pH5)에서 30분 동안 40℃의 반응 온도에서 반응한 후 끓는 물에 10분간 처리하여 효소 실활하여 반응 정지시킨 후 HPLC 분석을 통해 환산된 값으로 활성을 측정하였다. 이때 전환 활성이 우수한 1차 변이주를 선별하였다.2-deoxyglucose was used as a maker and irradiated for 1 min at 254 nm in a solid medium containing 2-deoxyglucose. The colonies selected through the mutation proceeded to an activity measurement by liquid culture (production medium of Table 1). 100 g / L of sugar was reacted at pH 40 (40 mM McIlvain buffer, pH 5) for 30 minutes at a reaction temperature of 40 ° C, and then treated with boiling water for 10 minutes to inactivate the enzyme. Were measured. At this time, the first mutants having excellent conversion activity were selected.

2.2 최적 C/N비 설정2.2 Optimum C / N ratio setting

실시예 2.1에서 선별된 1차 변이주를 이용하여 최적 C/N비를 설정하는 실험을 진행하였다. 실험 계획법을 이용하여 설탕은 150 ~ 350 g/L, 효모 추출물은 30 ~ 60 g/L 범위 내에서 5일간 배양 후 활성 결과값을 Minitab의 반응 최적화 도구를 사용하여 분석하였다. 배지 조성은 기존 생산배지에서 CMC를 제거하고 MES 100 mM을 첨가하여 사용하였다.Experiments were performed to set the optimal C / N ratio using the first-order mutant selected in Example 2.1. Using the experimental design method, activity values of 150 ~ 350 g / L of sugar and 30 ~ 60 g / L of yeast extract were incubated for 5 days and analyzed by Minitab 's reaction optimization tool. The culture medium was prepared by removing CMC from the existing production medium and adding 100 mM MES.

등고선도 분석 결과를 도 1에 나타내었으며, 등고선도를 확인하였을 때 대체적으로 설탕의 농도가 높을수록, 효모 추출물의 농도가 높을수록 활성이 높아지는 경향이 있는 것을 확인하였다. 또한, 배지 조건별 활성을 비교한 결과를 표 4에 나타내었고, 반응 최적화 도구를 분석한 결과를 도 2에 나타내었다. 설탕은 250 g/L, 효모 추출물은 53 g/L(CMC 100 mM) 일 때 최대 활성을 나타내었다. 따라서 프락토올리고당 균주 활성을 높일 수 있는 배지 C/N비는 4.7로 확인되었다. 상기 균주 활성은 아래의 식으로 계산하였다.The results of the contour line analysis are shown in FIG. 1, and it was confirmed that when the contour line was checked, the higher the sugar concentration and the higher the yeast extract concentration, the higher the activity. Table 4 shows the results of comparing the activities by the media conditions, and FIG. 2 shows the result of analyzing the reaction optimization tool. 250 g / L of sugar and 53 g / L of CMC (100 mM of yeast extract) showed the maximum activity. Therefore, the medium C / N ratio, which can increase the fructooligosaccharide activity, was found to be 4.7. The activity of the strain was calculated by the following equation.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112016129377718-pat00003
Figure 112016129377718-pat00003

균주 (실험구)The strain (experimental group) 설탕 (g/L)Sugar (g / L) 효모 추출물 (g/L)Yeast extract (g / L) C/N 비C / N ratio 균주 활성 (U/ml)The strain activity (U / ml) 1차 변이주(대조구)The first mutant (control) 150150 3535 4.34.3 8181 1차 변이주(최적조건)Primary mutant (optimal condition) 250250 5353 4.74.7 140140

실시예Example 3.  3. 프락토올리고당Fructooligosaccharide 고생산 2차 변이주 선별 High Production Secondary Mutant Selection

실시예 2.1의 상기 1차 변이주를 모균주로 사용한 것 이외에 실시예 2.1과 동일한 방법으로 배양한 후 NTG(N-methyl-N-nitroso-guanidin)와 UV 254nm를 돌연변이원으로 하는 돌연변이를 통해 총 1522개의 변이주의 프락토올리고당 전환 활성 테스트 하였으며, 가장 활성이 우수한 2차 변이주를 선별하였다.The cells were cultured in the same manner as in Example 2.1, except that the primary mutant of Example 2.1 was used as the parent strain, and then mutagenized using NTG (N-methyl-N-nitroso-guanidine) and UV 254 nm as a mutant, The mutant strains were tested for their ability to convert fructooligosaccharides and the second most active mutants were selected.

상기 균주는 2016년 10월 28자로 KCTC에 기탁하여 수탁번호 KCTC13140BP 를 부여 받았다.The strain was deposited with KCTC on October 28, 2016, and was granted accession number KCTC13140BP.

실시예Example 4.  4. 프락토올리고당Fructooligosaccharide 고생산 균주의 활성 평가 Evaluation of activity of high production strain

실시예 2 및 3에서 돌연변이를 통해 선별된 콜로니는 액체 배양(표 1의 생산 배지) 활성을 측정하였다. 활성 측정 시에는 GF3 이상 생성되면 GF2 정량이 어렵기 때문에, GF2까지만 생성되도록 효소를 희석하여 사용해야 한다. 설탕 100 g/L를 pH 5(40 mM McIlvain buffer)에서 30분 동안 40℃의 반응 온도에서 반응한 후 끓는 물에 10분간 처리하여 효소 실활하여 반응 정지시킨다. 효소가 실활된 반응액을 2배 희석하여 HPLC 분석을 진행하며, 분석하여 환산된 값으로 활성을 측정하였다. . Colonies selected through mutation in Examples 2 and 3 measured the activity of liquid culture (production medium of Table 1). In the measurement of activity, GF3 or higher is difficult to quantify when GF3 is produced. Therefore, the enzyme should be diluted so that only GF2 is produced. 100 g / L of sugar is reacted in a pH 5 (40 mM McIlvain buffer) for 30 minutes at a reaction temperature of 40 ° C, and then treated with boiling water for 10 minutes to inactivate the enzyme. The enzyme-inactivated reaction solution was diluted 2-fold, subjected to HPLC analysis, and assayed for activity at the converted value. .

균주 활성은 아래 수학식 1으로, 효소 활성은 아래 수학식 2로 도출된 단위 단백질 당 균주 활성으로 나타내었다.The activity of the strain was expressed by the following equation (1), and the activity of the enzyme was expressed as a strain activity per unit protein derived from the following equation (2).

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112016129377718-pat00004
Figure 112016129377718-pat00004

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112016129377718-pat00005
Figure 112016129377718-pat00005

상기 균주 활성 측정 결과 및 단위 단백질당 균주 활성으로 나타낸 효소 활성 측정 결과를 아래 표 5에 나타내었다.The result of the above-mentioned activity of the strain and the result of measuring the enzyme activity as a strain activity per unit protein are shown in Table 5 below.

균주Strain 균주 활성 (U/ml)The strain activity (U / ml) 단백질(mg/ml)Protein (mg / ml) 효소 활성(U/mg)Enzyme activity (U / mg) 모균주Parent strain 3535 1515 4747 1차 변이주Primary mutant 8181 2525 6565 2차 변이주Secondary mutant 221221 4343 409409

실시예Example 5. 발효조에 의한 균주의 배양 5. Culture of strain by fermentation tank

실시예 3의 2차 변이주를 4.7의 C/N 비를 갖는 배지 조성으로 5L 발효조 배양을 진행하였다. 배양 조건은 암모니아 수를 이용하여 배양 중 pH를 5.5~ 6.5로 유지하였으며, 1 vvm으로 에어레이션을 하고, 온도 30℃, rpm 300 ~ 650으로 144시간 배양하였다. 종배양액은 발효조 배양액의 3 ~ 5% 되도록 접종하였다. 배양 중 샘플링하여 활성과 단백질 패턴을 분석하였다. The second mutant of Example 3 was cultured in a 5 L fermenter with a medium composition having a C / N ratio of 4.7. The culture conditions were maintained at pH 5.5 ~ 6.5 using ammonia water, cultured for 144 hours at a temperature of 30 ℃, rpm 300 ~ 650, and aerated with 1 vvm. The seed culture was inoculated to 3 ~ 5% of the fermenter culture. Activity and protein patterns were analyzed by sampling during culture.

상기 2차 변이주를 5L 발효조에서 배양한 후 상등액을 수득하여 시간에 따른 프락토올리고당 전환 활성, 균주 활성을 상기 실시예 4와 동일하게 계산하산 도 3에 나타내었고, 변이주 별 프락토올리고당 전환 활성 및 배양 상등액 내 단백질 농도를 아래 표 6에 나타내었다. 표 6에서 볼 수 있듯, 2차 변이주에서 프락토올리고당 전환 효소의 생산 활성이 높고 단백질 함량이 높은 것을 확인하여 가장 높은 수율로 프락토올리고당 생산 효소가 생성되었음을 확인할 수 있었다. 비교예로 Meiji 사의 프락토실푸라노시다제(Meiji)를 사용하여 상기와 같은 방법으로 기질과 혼합하여 반응을 진행하여 비교하였다The secondary mutant was cultured in a 5 L fermentor and supernatant was obtained. The fructooligosaccharide conversion activity and the strain activity over time were calculated in the same manner as in Example 4, and the conversion activity of fructooligosaccharide Protein concentrations in culture supernatants are shown in Table 6 below. As shown in Table 6, it was confirmed that the fructooligosaccharide converting enzyme was highly produced and the protein content was high in the second mutant strain, and the fructooligosaccharide producing enzyme was produced at the highest yield. As a comparative example, fructosylpuranosidase (Meiji) manufactured by Meiji Co., Ltd. was used to carry out the reaction by mixing with the substrate in the same manner as described above

균주Strain 균주 활성 (U/ml)The strain activity (U / ml) 단백질 (mg/ml)Protein (mg / ml) 단위 단백질 당 활성(U/mg)Activity per unit protein (U / mg) 모균주Parent strain 150150 3030 400400 1차 변이주Primary mutant 315315 5050 504504 2차 변이주Secondary mutant 455455 7070 13001300 비교예Comparative Example -- 740740

상기 결과로부터 프락토올리고당 생산 반응 시 반응기질인 설탕이 1kg의 60(w/v)% 농도로 30 시간 동안 반응하는 경우 상기 2차 변이주는 0.012g의 효소가, 비교예 균주는 0.008g의 효소가 첨가되어야 하는 것으로 확인되었다. When the reaction was carried out for 30 hours at a concentration of 60 (w / v)% of 1 kg of sugar as a reaction substrate in the production of fructooligosaccharide, 0.012 g of the enzyme was used for the second mutant and 0.008 g of enzyme Should be added.

실시예Example 6.  6. 프락토올리고당Fructooligosaccharide 생산 효소 분리 및 정제 Production enzyme separation and purification

실시예 5에서 5L 발효조에서 배양한 변이주 2의 배양액으로부터 효소 얻기 위해 먼저 MF(Micro filteration, 정밀여과)와 UF(Ultra filteration, 한외여과) 과정을 진행하였다. 먼저 균체 제거를 위해 원심분리를 진행하였으며 상기 원심분리 후 얻은 상등액을 10 ㎛ 필터 페이퍼를 이용해 감압 여과를 한 후, 필터를 통과한 여액을 회수하였다. 균체가 제거된 여액을 이용하여 30 KDa 사이즈의 반투막을 통과시켜 프락토올리고당 생산 효소 포함 반투막 사이즈보다 큰 물질을 회수하였으며, 20 mM sodium phosphate buffer (pH 7.2) 용액으로 투석을 실시하여 용액의 pH가 6.8 ~ 7.2가 될 때가지 buffer 교환을 실시하였다. UF 처리 용액은 원심분리하여 상등액을 회수하였으며, FPLC 정제를 진행하였다. Resin은 Q Sepharose FF를 사용하였으며, 버퍼 A는 20 mM Sodium phosphate (pH7.2)를 사용하였고 버퍼 B는 버퍼 A와 1 M NaCl (pH7.2) 혼합액을 사용하였다. Resin 충진 후 유속 10 ml/min으로 Resin 부피의 약 2 ~ 3배의 버퍼 A를 흘려 충분히 안정화 시켜주었다. Resin이 충분히 안정화 되면 UF 처리 후 불순물을 처리한 상등액을 유속 10 ml/min으로 로딩하였으며, UV 260 nm로 용출액을 검출하며 용출되는 분획을 회수하여 효소 활성을 측정하였다. 배양 상등액으로부터 프락토올리고당 생산 효소 정제 시, 단계별로 목적 단백질을 제외한 저분자량이 제거 되고 현재 상업적으로 이용되고 있는 Meiji사의 효소 밴드와 거의 유사한 패턴을 보이고 있는 것을 확인하였다.In Example 5, MF (micro filtration) and UF (ultrafiltering) processes were first performed to obtain the enzyme from the culture of mutant strain 2 cultured in the 5 L fermenter. The supernatant obtained by centrifugation was subjected to filtration under reduced pressure using a 10 탆 filter paper, and the filtrate passed through the filter was recovered. The filtrate was passed through a semipermeable membrane of 30 KDa size using a filtrate from which cells were removed, and a substance larger than the semipermeable membrane size containing fructo-oligosaccharide producing enzyme was recovered and dialyzed with 20 mM sodium phosphate buffer (pH 7.2) The buffer was exchanged until it reached 6.8 ~ 7.2. UF treatment solution was centrifuged to recover the supernatant, and FPLC purification proceeded. Resin was Q Sepharose FF. Buffer A was 20 mM sodium phosphate (pH 7.2) and buffer B was buffer A and 1 M NaCl (pH 7.2). After resin filling, the buffer A was flowed at a flow rate of 10 ml / min about 2 to 3 times the volume of the resin to sufficiently stabilize the resin. When the resin was stabilized sufficiently, the supernatant treated with the impurity after the UF treatment was loaded at a flow rate of 10 ml / min. The eluate was detected with UV 260 nm and the fraction eluted was recovered to measure the enzyme activity. In the purification of fructooligosaccharide production enzyme from the culture supernatant, it was confirmed that the low molecular weight except for the target protein was removed step by step, and the pattern was similar to the enzyme band of Meiji which is currently used commercially.

또한 상기 프락토올리고당 생산 효소의 프락토올리고당을 생산하는 효소인 베타-프락토푸라노시다제 의 전체 서열(complete cds)을 분석하여 서열번호 7(2차 변이주)의 서열로 나타내었으며, 모균주(wild type)의 서열(서열번호 6)과 상기 2차 변이주 서열을 비교한 결과모균주의 유전자 서열에서 1376bp가 G에서 C로 변경되었음을 확인하였다.The complete cds of beta-fructofuranosidase, an enzyme that produces fructooligosaccharide of the fructooligosaccharide-producing enzyme, was analyzed to show the sequence of SEQ ID NO: 7 (secondary mutant) (SEQ ID NO: 6) of the wild type (SEQ ID NO: 6) was compared with the secondary mutant sequence. As a result, it was confirmed that 1376 bp was changed from G to C in the parental gene sequence.

실시예Example 7. 효소 장기 보관 안정성 평가 7. Stability evaluation of enzyme long-term storage

실시예 6에서 분리된 프락토올리고당 생산 효소의 장기 보관 안정성을 평가하기 위하여, 4, 25, 및 37℃의 온도에서 7개월 차에 효소 활성을 측정하였다. 효소 활성은 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 계산하였다.In order to evaluate the long-term storage stability of the fructooligosaccharide-producing enzyme isolated in Example 6, the enzyme activity was measured at a temperature of 4, 25, and 37 ° C for 7 months. Enzyme activity was calculated in the same manner as in Example 4 above.

그 결과, 4℃의 온도에서 활성이 92%으로 유지하여 장기 보관 안정성이 매우 우수함을 확인하였고, 실온 25℃ 또는 37℃의 온도에서도 각각 80% 및 79%로 활성을 유지하여 보관 안정성이 매우 우수함을 확인하였다. As a result, it was confirmed that the activity was maintained at 92% at a temperature of 4 ° C, and that the long-term storage stability was excellent, and the activity was maintained at 80% and 79% at room temperature of 25 ° C or 37 ° C, respectively. Respectively.

실시예Example 8.  8. 프락토올리고당Fructooligosaccharide 생산 효소를 이용한  Using production enzymes 프락토올리고당Fructooligosaccharide 생산 production

실시예 6에서 분리된 프락토올리고당 생산 효소를 이용하여 프락토올리고당 생산이 규격에 맞게 되는지 확인하기 위해 설탕과 반응을 진행하였다. 공시된 일본 수출 규격은 프락토올리고당의 당조성 규격은 단당류 (과당 + 포도당) 33% 이하, 설탕 10% ± 1.5, 1-Kestose(GF2) 26% ± 3, Nystose(GF3) 26% ± 3, 1-F-Fructofuranosyl nystose(GF4) 5% ± 3으로 총 프락토올리고당 함량이 57%이상이 되어야 하지만, 내수 규격은 당 조성과 상관없이 프락토올리고당이 55% 이상이면 제품으로 합격한다. 이와 같은 규격에 맞는 당조성으로 생성이 되는지 확인하기 위해 설탕 1.5 Kg과 증류수 1 Kg을 혼합하여 최종 농도가 60% 가 되는 기질을 제조하였다. The fructooligosaccharide production enzyme isolated in Example 6 was used to react with sugar to confirm that fructooligosaccharide production meets the standard. The published Japanese specification for the export of fructo-oligosaccharides contains sugar of 33% or less, sugar 10% ± 1.5, 1-Kestose (GF2) 26% ± 3, Nystose (GF3) 26% ± 3, 1-F-Fructofuranosyl nystose (GF4) 5% ± 3, the total fructooligosaccharide content should be 57% or more, but the water-soluble standard will pass the product if the fructooligosaccharide content is 55% or more regardless of the sugar composition. In order to confirm that the sugar composition according to this standard is produced, 1.5 Kg of sugar and 1 Kg of distilled water were mixed to prepare a substrate having a final concentration of 60%.

기질의 pH는 약 6.2 ~ 6.5 정도가 되도록 필요 시에는 HCl 또는 NaOH를 첨가하여 조정하였다. 단 반응 중에는 pH 조절은 없다. 제조된 기질에 정제 효소를 첨가하여 반응 온도 60℃에서 진행하였다. 초기 반응 1시간 동안은 200 rpm으로 교반하여 효소와 기질이 혼합되도록 하였으며, 이후에는 정치하여 반응을 진행하였다. 반응물을 HPLC RI로 분석하고 Area%값으로 각 당 조성의 생산율을 평가하였다. 비교예로 Meiji 사의 프락토실푸라노시다제(Meiji)를 사용하여 상기와 같은 방법으로 기질과 혼합하여 반응을 진행하여 비교하였다.The pH of the substrate was adjusted to about 6.2 to 6.5 by adding HCl or NaOH if necessary. There is no pH control during the reaction. The purified enzyme was added to the prepared substrate and the reaction was carried out at a reaction temperature of 60 ° C. For the first reaction, the mixture was stirred at 200 rpm for mixing the enzyme and the substrate. After that, the reaction was allowed to proceed. The reaction was analyzed by HPLC RI and the yield of each saccharide composition was assessed as Area% values. As a comparative example, fructosylpuranosidase (Meiji) manufactured by Meiji Co., Ltd. was used and the reaction was carried out by mixing with the substrate in the same manner as above.

상기 실시예 6에서 분리된 프락토올리고당 생산 효소를 이용한 경우, 15시간 내지 30시간으로 반응하는 경우 프락토올리고당이 55% 이상이 되었으며, 특히 22시간 반응 시, 프락토올리고당 함량이 61.39%로 가장 높은 것을 확인하였다. 30시간 반응 시 생성되는 당 조성을 비교예 결과와 함께 아래 표 7에 나타내었다.When the fructooligosaccharide-producing enzyme isolated in Example 6 was used, the fructooligosaccharide was found to be 55% or more when reacted for 15 hours to 30 hours, and the fructooligosaccharide content was 61.39% Respectively. The composition of the saccharide produced in the reaction for 30 hours is shown in Table 7 together with the results of the comparative examples.

종류Kinds FruFru GluGlu SucSuc GF2GF2 GF3GF3 GF4GF4 FOSFOS GF2/(GF3+GF4)GF2 / (GF3 + GF4) 실시예 7Example 7 1.28%1.28% 26.88%26.88% 10.83%10.83% 31.66%31.66% 26.04%26.04% 3.31%3.31% 61.01%61.01% 1.1 1.1 비교예Comparative Example 2.35%2.35% 27.80%27.80% 10.74%10.74% 25.86%25.86% 26.72
%
26.72
%
6.53%6.53% 59.11%59.11% 0.780.78

상기 표 7에서 확인할 수 있듯 현재 상업적으로 가장 활발하게 사용되는 비교예 균주보다 높은 수준으로 프락토올리고당을 생산할 수 있으며, 특이적으로 프락토올리고당 중, GF2, 즉 1-케스토스 생산 비율이 더욱 높을 뿐 아니라 일본 수출 규격에 적합함을 확인하였다.As can be seen in Table 7, fructooligosaccharide can be produced at a higher level than that of the commercially available strain of the comparative example, and the production rate of GF2, i.e., 1-cystose, in the fructooligosaccharide is higher As well as the Japanese export standard.

실시예Example 9. 반응 조건에 따른  9. Depending on the reaction conditions 프락토올리고당Fructooligosaccharide 생산 production

9.1 pH 조건에 따른 활성 평가9.1 Evaluation of activity according to pH condition

실시예 6에서 분리된 프락토올리고당 생산 효소를 이용하여 설탕을 프락토올리고당으로 전환하는 경우, 60℃의 반응 온도에서, pH를 pH 6, pH 7, pH 8 및 pH 8.5로 변경함에 따른 효소 활성을 0, 1, 2, 3, 및 4시간 후에 측정하여 검토하였다. 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 효소 활성을 계산하고 이를 반응시 값을 100%으로 하여 상대 활성값으로 전환한 값을 아래 표 8에 나타내었다.When the sugar was converted to fructooligosaccharide using the enzyme produced by the fructooligosaccharide isolated in Example 6, the enzyme activity was changed to pH 6, pH 7, pH 8 and pH 8.5 at a reaction temperature of 60 ° C Were measured after 0, 1, 2, 3, and 4 hours. The enzyme activity was calculated in the same manner as in Example 4, and the value converted to the relative activity value at 100% was shown in Table 8 below.

pHpH 반응전Before reaction 1시간1 hours 2시간2 hours 3시간3 hours 4시간4 hours 66 100%100% 37.76%37.76% 22.28%22.28% 4.18%4.18% 3.62%3.62% 77 100%100% 18.54%18.54% 3.87%3.87% 0.64%0.64% 0.49%0.49% 88 100%100% 5.35%5.35% 0.61%0.61% 0.37%0.37% 0.27%0.27% 8.58.5 100%100% 1.34%1.34% 0.36%0.36% 0.15%0.15% 0.12%0.12%

상기와 같이, pH 6의 조건에서 효소 활성이 가장 우수하며, 오랫동안 활성이 유지될 수 있음을 확인하였다.As described above, it was confirmed that the enzyme activity was the best in the condition of pH 6, and the activity could be maintained for a long time.

9.2 온도 조건에 따른 활성 평가9.2 Evaluation of activity according to temperature condition

실시예 6에서 분리된 프락토올리고당 생산 효소를 이용하여 설탕을 프락토올리고당으로 전환하는 경우, 상기 효소 활성이 가장 우수한 것으로 나타난 pH 6의 조건에서, 60, 70, 80 및 90℃의 반응 온도에 따른 효소 활성을 0, 1, 2, 3, 및 4시간 후에 측정하여 검토하였다. 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 효소 활성을 계산하고 이를 반응시 값을 100%으로 하여 상대 활성값으로 전환한 값을 아래 표 9에 나타내었다.When the sugar was converted to fructooligosaccharide by using the fructooligosaccharide-producing enzyme isolated in Example 6, the reaction was carried out at a reaction temperature of 60, 70, 80 and 90 ° C under the condition of pH 6, The enzyme activity was measured at 0, 1, 2, 3, and 4 hours. The enzyme activity was calculated in the same manner as in Example 4, and the value converted to the relative activity value at 100% was shown in Table 9 below.

온도Temperature 반응전Before reaction 1시간1 hours 2시간2 hours 3시간3 hours 4시간4 hours 60℃60 ° C 100100 37.7637.76 22.2822.28 4.184.18 3.623.62 70℃70 ℃ 100100 0.260.26 0.040.04 0.010.01 0.000.00 80℃80 ℃ 100100 0.010.01 0.000.00 0.000.00 0.000.00 90℃90 ° C 100100 0.000.00 0.000.00 0.000.00 0.000.00

상기와 같이 70℃ 이상이 되는 경우 반응 시작과 동시에 대부분이 효소가 실활되었으며, 특히 60℃의 반응 온도에서 우수한 효소 활성을 오랫동안 유지할 수 있음을 확인하였다.As described above, it was confirmed that most of the enzyme was inactivated at the start of the reaction when the temperature was 70 ° C or higher, and that the enzyme activity could be maintained for a long time at a reaction temperature of 60 ° C.

기탁기관명 : 한국생명공학연구원Institution name: Korea Biotechnology Research Institute

수탁번호 : KCTC13140BPAccession number: KCTC13140BP

수탁일자 : 20161028Checked on: 20161028

<110> SAMYANG CORPORATION <120> Method for preparing fructooligosaccharides <130> DPP20164679 <160> 7 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 646 <212> DNA <213> 18s rRNA of pichia farinose <400> 1 gaagattggn gtattcttct aggtatcttg ccagcgctta attgcgcggc tggtgctatt 60 agaagtccat aagttcttac acacaggtgt tttttttgtt tgtgaaaaaa atttactttg 120 gtctggaact agaaatagtt ttgggccaga gggcaactta acttcaattt atattgaatt 180 gtttttaaat ttatttgtca aattattgat attaatcaaa aatcttcaaa actttcaaca 240 acggatctct tggttctcgc atcgatgaag aacgcagcga aatgcgataa gtaatatgaa 300 ttgcagattt tcgtgaatca tcgaatcttt gaacgcacat tgcgcccttt ggtattccaa 360 agggcatgcc tgtttgagcg tcatttctct ctcaaaccgc aaggtttggt gttgagcaat 420 atagatattt cggtatctat ttgcttgaaa tggattggca tgagtattta cagtagataa 480 atgccgtttg actcttcaat gtattaggtc taaccaactc gttgaaacag ttagcggtag 540 tatctgtgta aaagaggctc ggccttacaa caatctacaa agtttgacct caaatcaggt 600 aggaataccc gctgaactta agcatatcaa aagcccggag gaaang 646 <210> 2 <211> 354 <212> DNA <213> 18s rRNA of 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ggcgtcgggc ccgcgcagtt cctctaccgc cagaacggcg ggaacgcttc cgagttccag 780 tactgggagt acctcgggga gtggtggcag gaggcgacca actccagctg gggcgacgag 840 ggcacctggg ccgggcgctg ggggttcaac ttcgagacgg ggaatgtgct cttcctcacc 900 gaggagggcc atgaccccca gacgggcgag gtgttcgtca ccctcggcac ggaggggtct 960 ggcctgccaa tcgtgccgca ggtctccagt atccacgata tgctgtgggc ggcgggtgag 1020 gtcggggtgg gcagtgagca ggagggtgcc aaggtcgagt tctccccctc catggccggg 1080 tttctggact gggggttcag cgcctacgct gcggcgggca aggtgctgcc ggccagctcg 1140 gcggtgtcga agaccagcgg cgtggaggtg gatcggtatg tctcgttcgt ctggttgacg 1200 ggcgaccagt acgagcaggc ggacgggttc cccacggccc agcaggggtg gacggggtcg 1260 ctgctgctgc cgcgcgagct gaaggtgcag acggtggaga acgtcgtcga caacgagctg 1320 gtgcgcgagg agggcgtgtc gtgggtggtg ggggagtcgg acaaccagac ggccacgctg 1380 cgcacgctgg ggatcacgat cgcccgggag accaaggcgg ccctgctggc caacggctcg 1440 gtgaccgcgg aggaggaccg cacgctgcag acggcggccg tcgtgccgtt cgcgcaatcg 1500 ccgagctcca agttcttcgt gctgacggcc cagctggagt tccccgcgag cgcgcgctcg 1560 tccccgctcc agtccgggtt cgaaatcctg gcgtcggagc tggagcgcac ggccatctac 1620 taccagttca gcaacgagtc gctggtcgtc gaccgcagcc agactagtgc ggcggcgccc 1680 acgaaccccg ggctggatag ctttactgag tccggcaagt tgcggttgtt cgacgtgatc 1740 gagaacggcc aggagcaggt cgagacgttg gatctcactg tcgtcgtgga taacgcggtt 1800 gtcgaggtgt atgccaacgg gcgctttgcg ttgagcacct gggcgagatc gtggtacgac 1860 aactccaccc agatccgctt cttccacaac ggcgagggcg aggtgcagtt caggaatgtc 1920 tccgtgtcgg aggggctcta taacgcctgg ccggagagaa attga 1965

Claims (17)

프락토올리고당 전환 활성이 300 내지 1500 U/mg이며, 4℃의 온도에서 7개월 보관 조건에서 최초 보관 시 효소 활성 100%를 기준으로 상대적인 효소 활성이 60 내지 100%의 보관 안정성을 가지는 기탁번호 KCTC13140BP을 갖는 아스페르길루스 나이거 균주로부터 생산된 프락토올리고당 전환 효소, 상기 효소를 생산하는 기탁번호 KCTC13140BP을 갖는 아스페르길루스 나이거 균주의 균체, 배양물, 파쇄물 및 파쇄물의 상등액으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상에, 반응 기질로서 설탕과 반응하는 단계를 포함하는, 프락토올리고당을 생산하는 방법으로서,
상기 설탕과 반응하는 단계는 5.5 내지 6.5의 pH 범위 및 55 내지 65℃의 온도 범위에서 수행되며,
상기 프락토올리고당은 1-케스토스, 니스토스 및 1-F-프락토퓨라노실 니스토스를 포함하고, 니스토스 및 1-F-프락토퓨라노실 니스토스의 합계 중량에 대한 1-케스토스의 중량비(1-케스토스/니스토스와 1-F-프락토퓨라노실 니스토스의 합계 중량)가 0.5 내지 2.0인 것인, 프락토올리고당을 생산하는 방법.
KCTC13140BP having a storage stability of 60 to 100% relative enzyme activity based on 100% of enzyme activity at the initial storage at a temperature of 4 DEG C for 7 months at a temperature of 4 to &lt; RTI ID = 0.0 &gt; , A fructooligosaccharide converting enzyme produced from an Aspergillus niger strain having the amino acid sequence of KCTC13140BP having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, a culture supernatant of an Aspergillus niger strain having the accession number KCTC13140BP producing the enzyme, Reacting at least one selected with the sugar as a reaction substrate to produce a fructooligosaccharide,
The step of reacting with the sugar is carried out in a pH range of 5.5 to 6.5 and a temperature range of 55 to 65 ° C,
Wherein the fructooligosaccharide comprises 1-cystose, nystose, and 1-F-fructofuranosylnitose and is selected from the group consisting of 1-kes Wherein the weight ratio of 1-cystose / 1-F-fructofuranosylnitose to the total weight of 1-fructose / 1-F-fructofuranosylnitose is 0.5 to 2.0.
제1항에 있어서, 상기 프락토올리고당은 반응기질로서 설탕 총고형분 100중량%를 기준으로 프락토올리고당이 50 내지 70중량%로 생산되는 것인, 생산 방법. The production method according to claim 1, wherein the fructooligosaccharide is produced as 50 to 70% by weight of fructooligosaccharide based on 100% by weight of the total sugar solid content as a reaction substrate. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 니스토스 및 1-F-프락토퓨라노실 니스토스의 합계 중량에 대한 1-케스토스의 중량비(1-케스토스/ (니스토스와 1-F-프락토퓨라노실 니스토스의 합계 중량)가 0.8 내지 1.5인 것인, 생산 방법. The method according to claim 1, wherein the ratio by weight of 1-cystose to the total weight of said nystatose and 1-F-fructofuranosylnitose (1-cystose / (1-F-fructofuranosyl nitrate, Lt; / RTI &gt; is from 0.8 to 1.5. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 효소는 서열번호 7의 유전자 서열을 갖는 베타-프락토푸라노시다제인, 생산 방법.The production method according to claim 1, wherein the enzyme is a beta-fructofuranosidase having the gene sequence of SEQ ID NO: 7. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 프락토올리고당 생산 활성을 가지는 기탁번호 KCTC13140BP을 갖는 아스페르길루스 나이거의 돌연변이 균주로서,
상기 균주로부터 생성되는 효소의 프락토올리고당 전환 활성이 300 내지 1500 U/mg 이며, 4℃의 온도에서 7개월 보관 조건에서 최초 보관 시 효소 활성 100%를 기준으로 상대적인 효소 활성이 60 내지 100%인 효소를 생산하며,
상기 프락토올리고당은 1-케스토스, 니스토스 및 1-F-프락토퓨라노실 니스토스를 포함하고, 5.5 내지 6.5의 pH 범위 및 55 내지 65℃의 온도 범위에서 배양 시, 니스토스 및 1-F-프락토퓨라노실 니스토스의 합계 중량에 대한 1-케스토스의 중량비(1-케스토스/니스토스와 1-F-프락토퓨라노실 니스토스의 합계 중량)가 0.5 내지 2.0인 것인, 프락토올리고당을 생산하는, 균주.
As the Aspergillus nasi mutant strain having the accession number KCTC13140BP having fructooligosaccharide production activity,
The enzyme activity of the enzyme produced from the strain is 300 to 1500 U / mg, and the relative enzyme activity is 60 to 100% based on 100% of the enzyme activity at the initial storage at a temperature of 4 ° C for 7 months. Enzymes,
Wherein the fructooligosaccharide comprises 1-cystose, nystose and 1-F-fructofuranosylnitose, and when incubated in a pH range of 5.5 to 6.5 and a temperature range of 55 to 65 ° C, (Total weight of 1-cystose / nystose and 1-F-fructofuranosylnitol) based on the total weight of 1-F-fructofuranosylnitose is 0.5 to 2.0 Wherein the strain produces a fructooligosaccharide.
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