KR20020066986A - Method for the production of thermostable and acid-stable oligosaccharide by using dextransucrase - Google Patents

Method for the production of thermostable and acid-stable oligosaccharide by using dextransucrase Download PDF

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KR20020066986A KR1020020007363A KR20020007363A KR20020066986A KR 20020066986 A KR20020066986 A KR 20020066986A KR 1020020007363 A KR1020020007363 A KR 1020020007363A KR 20020007363 A KR20020007363 A KR 20020007363A KR 20020066986 A KR20020066986 A KR 20020066986A
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Abstract

PURPOSE: Provided is a production method of thermostable and acid-stable oligosaccharide, which is used as a sweetening agent for beverage and foods, by using dextransucrase. CONSTITUTION: The production method of thermostable and acid-stable oligosaccharide is characterized by adding dextransucrase, which is derived from Leuconostoc mesenteroides strain, to a solution containing 0.5M-5M of sugar and additionally maltose then followed by reacting them and recovering produced oligosaccharide.

Description

덱스트란수크레이즈를 이용한 내산성, 내열성 올리고당 생산 방법{Method for the production of thermostable and acid-stable oligosaccharide by using dextransucrase}Method for the production of thermostable and acid-stable oligosaccharide by using dextransucrase}

본 발명은 올리고당을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for preparing oligosaccharides.

최근 설탕의 과잉 섭취와 기존의 당류의 다량 섭취로 생기는 충치, 비만, 당뇨병, 성인병 등의 문제점을 보완하기 위해서 생물공학 기술을 통해 천연식품 소재의 올리고당이라는 새로운 종류의 대체 당질이 개발되고 있다.Recently, in order to compensate for problems such as caries, obesity, diabetes, and adult diseases caused by excessive intake of sugar and large amounts of existing sugar, a new type of alternative sugar, oligosaccharide of natural food material, has been developed through biotechnology.

일반적으로 올리고당은 구성당의 종류에 관계없이 단당이 글리코사이드 결합에 의해 탈수·축합된 중합도 2∼10개(분자량으로는 300∼2,000)의 소당류를 의미한다. 현재 상업적으로 생산되는 올리고당은 프락토올리고당, 이소말토올리고당, 말토올리고당, 갈락토올리고당 등이 있으며, 대두올리고당과 자일로올리고당에 대한 연구가 진행중에 있다.In general, an oligosaccharide means a small sugar having 2 to 10 degree of polymerization (300 to 2,000 in molecular weight) in which a single sugar is dehydrated and condensed by a glycoside bond, regardless of the type of constituent sugar. Commercially produced oligosaccharides include fructooligosaccharides, isomaltooligosaccharides, maltooligosaccharides, galactooligosaccharides and the like, and research on soy oligosaccharides and xylo oligosaccharides is ongoing.

프락토올리고당은 설탕의 과당 전이효소인 β-fructofuranosidase(FFase)을 이용하여 설탕에 한 개에서 세 개의 과당 분자를 더 결합시켜 만든 DP가 3∼5인 당으로, 설탕용액에 효소를 반응시킨 후 탈색, 여과, 탈염 그리고 농축과정을 거쳐 최종제품을 생산한다.Fructooligosaccharides are sugars with 3 to 5 DPs made by combining one to three more fructose molecules with sugar using β-fructofuranosidase (FFase), a fructose transferase of sugar. The final product is produced by bleaching, filtration, desalting and concentration.

이소말토올리고당은 포도당 분자가 α-1,6결합을 하고 있는 당을 말하며 이것은 기질인 전분용액을 α-아밀레이즈로 액화시킨 후, β-아밀레이즈와 트랜스글루코시데이즈를 작용시켜 당화작용(saccharification)과 전이작용(transition)을 동시에 일어나게 함으로써 생산한다.Isomaltooligosaccharide refers to a sugar to which the glucose molecule has α-1,6 bond. This is a saccharification process by liquefying the starch solution, which is a substrate, with α-amylase, and then acting β-amylase and transglucosidase. ) And the transition to produce at the same time.

말토올리고당은 포도당 분자가 α-1,4 결합을 하고 있으며, 보통 말토트리오스 또는 말토테트라오스가 주 성분(전체 당 함량의 50% 이상)인 당을 말한다. 공정은 전분 용액을 기질로 사용하는 이소말토올리고당과 비슷하나 당화 전이과정에서 α-아밀레이즈, β-아밀레이즈 그리고 풀루라네이즈를 사용한다는 점에서 차이가 있다.Maltooligosaccharide refers to a sugar in which a glucose molecule has α-1,4 bonds and usually maltotriose or maltotetraose is a main component (50% or more of the total sugar content). The process is similar to isomaltooligosaccharides using starch solution as a substrate, except that α-amylase, β-amylase and pullulanase are used in the saccharification transition process.

갈락토올리고당은 갈락토오스와 포도당으로 구성된 올리고당을 말하며 기질로 사용되는 유당에 당전이효소(β-갈락토시데이즈를 반응시켜 갈락토오스를 첨가시켜 제조한다.Galactooligosaccharide refers to an oligosaccharide composed of galactose and glucose, and is prepared by adding galactose by reacting a sugar transferase (β-galactosidase) to lactose used as a substrate.

상업적으로 생산되는 말토올리고당은 일반적인 글루코스로 구성된 올리고당들처럼 산과 열에 강한 특성이 있으나 단맛이 적으며, 프락토올리고당은 단맛은 좋으나 산과 열에 약한 특성이 있어, 두 올리고당들을 산성이 강하고 공정 중 고온 처리가 필요한 식품의 첨가제, 감미료 등으로는 사용상 제약이 있다.Commercially produced maltooligosaccharides are resistant to acids and heats like oligosaccharides composed of glucose, but they are less sweet.Fructooligosaccharides are sweeter but weaker to acids and heat. As necessary food additives, sweeteners, etc., there are restrictions on use.

덱스트란수크레이즈(dextransucrase) (EC 2.4.1.5)는 설탕으로부터 글루칸을 합성하는 효소들을 포괄적으로 일컬으며LeuconostocStreptococcus속의 미생물들로부터 주로 생산된다. 덱스트란수크레이즈의 설탕에 대한 반응기작은 다음과 같다.Dextransucrase (EC 2.4.1.5) is a generic term for enzymes that synthesize glucans from sugar and is produced mainly from microorganisms of the genus Leuconostoc and Streptococcus . The reactor operation for the sugar of dextran sucrose is as follows.

n 수크로오스 → (글루코오스)n-m-w + n-m 프락토오스 + m 루크로오스(Leucrose) + w 글루코오스n sucrose → (glucose) n-m-w + n-m fructose + m leucrose + w glucose

이 효소반응의 주된 산물은 약 107∼108Da 정도의 고분자량의 글루칸과 프락토오스이며 부산물로는 글루코오스와 루크로오스(5-O-α-D-glucopyranosyl-D-fructopyranose)가 생산된다.The main products of this enzymatic reaction are high molecular weight glucan and fructose of about 10 7 to 10 8 Da, and by-products of glucose and lucrose (5-O-α-D-glucopyranosyl-D-fructopyranose) are produced. .

한국특허출원 1998-24355호에는 설탕을 기질로 하고 말토오스, 겐티오바이오스, 라피노스 또는 락토오스를 수용체로 사용하여,Leuconostoc mesenteroides의 돌연변이 균주로부터 얻은 덱스트란수크레이즈를 사용하여 신규한 올리고당을 생산하는 하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이 방법에서는 총 탄수화물량을 100mM의 낮은 농도로 고정하였으며, 고농도의 설탕(500mM-4M)에서의 올리고당 생산 방법은 제시하지 않고 있다. 또한 본연구에서는 수용체가 없이 설탕만을 이용한 올리고당 생산 방법을 제시하고 있다. 이렇게 생산된 올리고당은 내산성, 내열성 특성과 더불어 특허 24355에서 제조한 올리고당과는 달리 단맛도 있다.Korean Patent Application No. 1998-24355 discloses a method for producing novel oligosaccharides using dextran sucrose obtained from a mutant strain of Leuconostoc mesenteroides using sugar as a substrate and maltose, genthiobiose, raffinose or lactose as receptors. Is disclosed. However, this method fixed the total carbohydrates at a low concentration of 100 mM and did not suggest how to produce oligosaccharides in high concentrations of sugar (500 mM-4M). In addition, this study proposes a method for producing oligosaccharides using only sugar without receptors. The oligosaccharides produced in this way have acid and heat resistance properties and have a sweet taste unlike the oligosaccharides prepared in Patent 24355.

본 발명의 목적은 내산성 및 내열성이 강한 올리고당을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide oligosaccharides having strong acid and heat resistance.

본 발명의 또다른 목적은 내산성 및 내열성이 강한 올리고당을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing oligosaccharides having strong acid and heat resistance.

도 1은 고농도 설탕 용액에E.coliDH5α/pFMCM(KCTC 0859BP)와L. mesenteroidesB-742(ATCC 13146)로부터 얻은 덱스트란수크레이즈을 각각 반응시켰을 때 생합성된 산물의 패턴을 보여주는 TLC 결과이다.1 is a TLC result showing the pattern of the biosynthesized product when the dextran sucrose obtained from E. coli DH5α / pFMCM (KCTC 0859BP) and L. mesenteroides B-742 (ATCC 13146), respectively, in a high concentration sugar solution.

래인 1, 말토덱스트린 표준물질 혼합물;Lane 1, maltodextrin standard mixture;

래인 2, 말토덱스트린 표준물질 혼합물;Lane 2, maltodextrin standard mixture;

래인 3, 패노오스Lane 3, Panos

래인 4, 4M 수크로오스 +E.coliDH5α/pFMCM 덱스트란수크레이즈;Lane 4, 4M sucrose + E. coli DH5α / pFMCM dextran sucrose;

래인 5, 2M 수크로오스 +E.coliDH5α/pFMCM 덱스트란수크레이즈;Lane 5, 2M sucrose + E. coli DH5α / pFMCM dextran sucrose;

래인 6, 2M 수크로오스 +L. mesenteroidesNRRL 742 덱스트란수크레이즈.Lane 6, 2M sucrose + L. mesenteroides NRRL 742 dextran sucrose.

도 2는E.coliDH5α/pFMCM 덱스트란수크레이즈의, 말토오스 첨가시 설탕 기질 이용 정도와 생합성된 덱스트란의 크기를 나타내는 TLC 결과이다.FIG. 2 is a TLC result of E. coli DH5α / pFMCM dextran sucrose showing the degree of use of sugar substrate and the size of biosynthetic dextran when maltose was added.

래인 1, 말토덱스트린 표준물질 혼합물;Lane 1, maltodextrin standard mixture;

래인 2, 아이소말토덱스트린 표준물질 혼합물;Lane 2, isomaltodextrin standard mixture;

래인 3, 수크로오스;Lane 3, sucrose;

래인 4, 말토오스;Lane 4, maltose;

래인 5, 4M 수크로오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 5, 4M sucrose + dextran sucrose;

래인 6, 3M 수크로오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 6, 3M sucrose + dextran sucrose;

래인 7, 2M 수크로오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 7, 2M sucrose + dextran sucrose;

래인 8, 1M 수크로오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 8, 1M sucrose + dextran sucrose;

래인 9, 0.5M 수크로오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 9, 0.5 M sucrose + dextran sucrose;

래인 10, 4M 수크로오스 + 0.4M 말토오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 10, 4M sucrose + 0.4M maltose + dextran sucrose;

래인 11, 3M 수크로오스 + 0.3M 말토오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 11, 3M sucrose + 0.3M maltose + dextran sucrose;

래인 12, 2M 수크로오스 + 0.2M 말토오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 12, 2M sucrose + 0.2M maltose + dextran sucrose;

래인 13, 1M 수크로오스 + 0.1M 말토오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 13, 1 M sucrose + 0.1 M maltose + dextran sucrose;

래인 14, 0.5M 수크로오스 + 0.05M 말토오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 14, 0.5 M sucrose + 0.05 M maltose + dextran sucrose;

래인 15, 4M 수크로오스 + 0.04M 말토오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 15, 4M sucrose + 0.04M maltose + dextran sucrose;

래인 16, 3M 수크로오스 + 0.03M 말토오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 16, 3M sucrose + 0.03M maltose + dextran sucrose;

래인 17, 2M 수크로오스 + 0.02M 말토오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 17, 2M sucrose + 0.02M maltose + dextran sucrose;

래인 18, 1M 수크로오스 + 0.01M 말토오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 18, 1 M sucrose + 0.01 M maltose + dextran sucrose;

래인 19, 0.5M 수크로오스 + 0.005M 말토오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 19, 0.5 M sucrose + 0.005 M maltose + dextran sucrose;

도 3은L. mesenteroidesB-742 덱스트란수크레이즈의, 말토오스 첨가시 설탕 기질 이용 정도와 생합성된 덱스트란의 크기를 나타내는 TLC 결과이다.Figure 3 is a TLC result of L. mesenteroides B-742 dextran sucrose, the degree of sugar substrate utilization and the size of biosynthetic dextran when maltose is added.

래인 1, 말토덱스트린 표준물질 혼합물;Lane 1, maltodextrin standard mixture;

래인 2, 아이소말토덱스트린 표준물질 혼합물;Lane 2, isomaltodextrin standard mixture;

래인 3, 수크로오스;Lane 3, sucrose;

래인 4, 2M 수크로오스 + 덱스트란수크레이즈Lane 4, 2M sucrose + dextran sucrose

래인 5, 2M 수크로오스 + 0.2M 말토오스 + 덱스트란수크레이즈Lane 5, 2M sucrose + 0.2M maltose + dextran sucrose

래인 6, 1M 수크로오스 + 덱스트란수크레이즈Lane 6, 1M Sucrose + Dextran Sucrose

래인 7, 1M 수크로오스 + 0.1M 말토오스 + 덱스트란수크레이즈Lane 7, 1M sucrose + 0.1M maltose + dextran sucrose

래인 8, 0.5M 수크로오스 + 덱스트란수크레이즈Lane 8, 0.5M sucrose + dextran sucrose

래인 9, 0.5M 수크로오스 + 0.05M 말토오스 + 덱스트란수크레이즈Lane 9, 0.5M sucrose + 0.05M maltose + dextran sucrose

도 4는L. mesenteroidesB-1299(ATCC 11449) 덱스트란수크레이즈의, 말토오스 첨가시 설탕 기질 이용 정도와 생합성된 덱스트란의 크기를 나타내는 TLC 결과이다.4 is a TLC result of L. mesenteroides B-1299 (ATCC 11449) dextran sucrose showing the degree of sugar substrate utilization and the size of biosynthetic dextran when maltose was added.

래인 1, 말토덱스트린 표준물질 혼합물;Lane 1, maltodextrin standard mixture;

래인 2, 아이소말토덱스트린 표준물질 혼합물;Lane 2, isomaltodextrin standard mixture;

래인 3, 패노오스;Lane 3, panose;

래인 4, 0.5M 수크로오스 + 0.05M 말토오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 4, 0.5 M sucrose + 0.05 M maltose + dextran sucrose;

래인 5, 0.5M 수크로오스 + 0.1M 말토오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 5, 0.5 M sucrose + 0.1 M maltose + dextran sucrose;

래인 6, 0.5M 수크로오스 + 0.5M 말토오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 6, 0.5 M sucrose + 0.5 M maltose + dextran sucrose;

래인 7, 0.5M 수크로오스 + 1M 말토오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 7, 0.5M sucrose + 1M maltose + dextran sucrose;

래인 8, 0.5M 수크로오스 + 1.5 M 말토오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 8, 0.5 M sucrose + 1.5 M maltose + dextran sucrose;

래인 9, 말토덱스트린 표준물질 혼합물;Lane 9, maltodextrin standard mixture;

래인 10, 아이소말토덱스트린 표준물질 혼합물;Lane 10, isomaltodextrin standard mixture;

래인 11, 3.09M 수크로오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 11, 3.09M sucrose + dextran sucrose;

래인 12, 2.06M 수크로오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 12, 2.06M sucrose + dextran sucrose;

래인 13, 1.55M 수크로오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 13, 1.55 M sucrose + dextran sucrose;

래인 14, 1.03M 수크로오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 14, 1.03M sucrose + dextran sucrose;

래인 15, 0.52M 수크로오스 + 덱스트란수크레이즈;Lane 15, 0.52M sucrose + dextran sucrose;

래인 16, 0.1M 수크로오스 + 덱스트란수크레이즈Lane 16, 0.1M Sucrose + Dextran Sucrose

도 5는E.coliDH5α/pFMCM 덱스트란수크레이즈로 제조된 올리고당의, 다양한 온도에서의 내산성을 확인할 수 있는 TLC 결과이다.5 is a TLC result of confirming acid resistance at various temperatures of an oligosaccharide prepared with E. coli DH5α / pFMCM dextran sucrose.

래인 1, 아이소말토덱스트린 표준물질 혼합물;Lane 1, isomaltodextrin standard mixture;

래인 2, 올리고당(4M 수크로오스+E.coliDH5α/pFMCM 덱스트란수크레이즈);Lane 2, oligosaccharide (4M sucrose + E. coli DH5α / pFMCM dextran sucrose);

래인 3-7, pH 2 in 40, 60, 80, 100, 120℃;Lanes 3-7, pH 2 in 40, 60, 80, 100, 120 ° C .;

래인 8-12, pH 3 in 40, 60, 80, 100, 120℃;Lanes 8-12, pH 3 in 40, 60, 80, 100, 120 ° C .;

래인 13-17, pH 4 in 40, 60, 80, 100, 120℃;Lanes 13-17, pH 4 in 40, 60, 80, 100, 120 ° C .;

래인 18-22, pH 5 in 40, 60, 80, 100, 120℃;Lanes 18-22, pH 5 in 40, 60, 80, 100, 120 ° C .;

래인 23, 말토덱스트린 표준물질 혼합물.Lane 23, maltodextrin standard mixture.

도 6은E.coliDH5α/pFMCM 덱스트란수크레이즈로 제조된 올리고당의 내열성을 확인할 수 있는 TLC 결과이다.Figure 6 is a TLC result that can confirm the heat resistance of oligosaccharides prepared with E. coli DH5α / pFMCM dextran sucrose.

래인 1, 말토덱스트린 표준물질 혼합물;Lane 1, maltodextrin standard mixture;

래인 2, 아이소말토덱스트린 표준물질 혼합물;Lane 2, isomaltodextrin standard mixture;

래인 3, 패노오스;Lane 3, panose;

래인 4, 올리고당(4M 수크로오스 +E.coliDH5a/pFMCM 덱스트란수크레이즈);Lane 4, oligosaccharide (4M sucrose + E. coli DH5a / pFMCM dextran sucrose);

래인 5-6, 120℃에서 30분, 60분;Lanes 5-6, 30 min at 120 ° C., 60 min;

래인 7-8, 140℃에서 30분, 60분;Lanes 7-8, 30 min at 140 ° C., 60 min;

래인 9-10, 160℃에서 30분, 60분.Lane 9-10, 30 minutes at 160 ° C., 60 minutes.

도 7은 이차원 박막크로마토그래피를 방법을 이용한 고분지 올리고당의 분리결과를 나타내는 사진으로 레인 17: 말토텍스트린 시리즈, 레인 18: 고분지 올리고당, 레인 19: 고분지 올리고당 이차원 박막크로마토그래피 시작점, 레인 20: 이소말토덱스트린 시리즈, 레인 21: 고분지 올리고당이고, 전개 용매로 2:5:1.5 (v/v/v) 니트로메탄/1-프로판올/물 (첫 번째 전개) → 85:20:50:50 (v/v/v/v) 아세토니트릴/에틸아세테이트/1-프로판올/물 (두 번째 전개)를 사용했으며, 1-16 : 고분지 올리고당 안의 각각의 구성 물질들을 고유의 번호를 지정하였다.Figure 7 is a photograph showing the separation of high-branched oligosaccharides using two-dimensional thin-film chromatography method Lane 17: maltofulin series, lane 18: high-branched oligosaccharide, lane 19: high-branched oligosaccharide two-dimensional thin layer chromatography starting point, lane 20 : Isomaltoxtrin series, lane 21: high branched oligosaccharide, as developing solvent 2: 5: 1.5 (v / v / v) nitromethane / 1-propanol / water (first run) → 85: 20: 50: 50 (v / v / v / v) acetonitrile / ethylacetate / 1-propanol / water (second run) was used, 1-16: each constituent in the highly branched oligosaccharides was assigned a unique number.

도 8은 고분지 올리고당에서 분리한 분획들의 여러 가지 효소 처리후 분해 산물의 박막크로마토그래피를 이용한 분석결과를 나타내는 사진으로, 레인 1: 말토덱스트린 시리즈, 레인 2, 19: 고분지 올리고당, 레인 20: 이소말토덱스트린 시리즈, (1) 레인 3-10: 고분지 올리고당에서 분리된 분획 2의 효소 반응 산물, 레인 11-18: 고분지 올리고당에서 분리된 분획 3의 효소 반응 산물, (2) 레인 3-10: 고분지 올리고당에서 분리된 분획 8의 효소 반응 산물, Lane 11-18: 고분지 올리고당에서 분리된 분획 9의 효소 반응 산물이다.FIG. 8 is a photograph showing analysis results of thin-film chromatography of decomposition products after various enzyme treatment of fractions separated from high-branched oligosaccharides. Lane 1: Maltodextrin series, lanes 2 and 19: high-branched oligosaccharide, lane 20: Isomaltodextrin series, (1) lanes 3-10: enzymatic reaction product of fraction 2 isolated from high-branched oligosaccharide, lanes 11-18: enzymatic reaction product of fraction 3 isolated from high-branched oligosaccharide, (2) lane 3- 10: Enzyme reaction product of fraction 8 isolated from high branched oligosaccharides, Lane 11-18: Enzyme reaction product of fraction 9 isolated from high branched oligosaccharides.

각 분획은 α-, β-와 이소-아밀라아제, α-와 β-글루코시다아제, 덱스트라나아제, α-아밀로글루코시다아제와 인버타아제.와 같은 순서로 각각의 효소를 처리 하였다Each fraction was treated with enzymes in the following order: α-, β- and iso-amylase, α- and β-glucosidase, dextranase, α-amyloglucosidase and invertase.

도 9는 고분지 올리고당에서 분리한 각각의 분획에 덱스트라나아제를 처리한 후 분해 산물의 박막 크로마토그래피 분석결과를 보여주는 사진으로, 레인 1: 이소말토덱스트린 시리즈, 레인 2: 말토덱스트린 시리즈, 레인 3: 고분지 올리고당, 레인 4: 고분지 올리고당에서 분리한 분획의 덱스트라나아제 분해 산물, 레인 5: 이소말툴로스에 덱스트라나아제 처리 후 분해 산물, 레인 6: 레우크로스에 덱스트라나아제 처리 후 분해 산물, 레인 7: 고분지 올리고당, 레인 8: 이소말토올리고당이다.9 is a photo showing the results of thin-film chromatography analysis of the decomposition product after the dextranase treatment to each fraction separated from the high-branched oligosaccharide, lane 1: isomaltoxtrin series, lane 2: maltodextrin series, lane 3: high-branched oligosaccharide, lane 4: dextranase degradation product of fractions separated from high-branched oligosaccharide, lane 5: decomtranation product after dextranase treatment with isomaltulose, lane 6: dextranase to leucrose Post-treatment degradation products, lane 7: high branched oligosaccharides, lane 8: isomaltooligosaccharides.

도 10은 분리된 고분지 올리고당 분획들의 덱스트란수크라아제를 이용한 수용체 반응산물을 박막 크로마토그래피를 통한 분석결과를 보여주는 사진으로, ①: 말토텍스트린 시리즈, ②: 이소말툴로스의 수용체 산물 (㉠, ㉠', ㉠'')*, ③: 레우크로스의 수용체 산물 (㉡, ㉡')**, ④: 고분지 올리고당 ⑤: 이소말토덱스트린 시리즈, 레인1-20: 고분지 올리고당에서 분리한 분획들의 덱스트란수크라아제의 수용체 반응산물을 나타낸다.10 is a photograph showing the results of analysis of thin-film chromatography of the receptor reaction product using dextran sucrase of the separated high-branched oligosaccharide fractions, ①: maltotextrin series, ②: receptor product of isomaltulose (㉠ , ㉠ ', ㉠'') * , ③: Receptor product of leucose (㉡, ㉡') ** , ④: Highly branched oligosaccharide ⑤: Isomaldextrin series, Lane 1-20: Fraction separated from high branched oligosaccharide Receptor reaction products of these dextran sucrases.

사진에서 ㉠, ㉠', ㉠'' : 고분지 올리고당 분획들과 분획들의 수용체 반응 산물이 이소말툴로스의 수용체 반응 산물과 일치함을 확인할 수 있고, ㉡, ㉡' : 고분지 올리고당 분획들과 분획들의 수용체 반응 산물이 레우크로스의 수용체 반응 산물과 일치함을 확인할 수 있다.In the photograph, ㉠, ㉠ ', ㉠' ': the high-branched oligosaccharide fractions and the receptor reaction products of the fractions can be confirmed that the same as the receptor reaction product of isomaltulose, ㉡, ㉡': high-branched oligosaccharide fractions and fractions It can be confirmed that their receptor reaction product is consistent with the receptor reaction product of leucrose.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내산성 및 내열성이 강한 올리고당을 제조하는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing an oligosaccharide having a strong acid resistance and heat resistance.

또한 본 발명은 상기의 제조방법에 의해 생산된 올리고당을 제공한다.In another aspect, the present invention provides an oligosaccharide produced by the above production method.

본 발명의 방법은 설탕을 0.5M-5M의 고농도로 함유하는 배지에서Leuconostoc mesenteroides종 균주로부터 유래된 덱스트란수크레이즈를 생산하는 균주를, 생산된 올리고당을 회수하는 것으로 이루어진다.The method of the present invention consists in recovering the oligosaccharide produced, a strain producing dextran sucrose derived from Leuconostoc mesenteroides species strain in a medium containing a high concentration of 0.5M-5M sugar.

본 발명에 따른 또다른 방법은 설탕을 0.5M-5M의 고농도로 함유하는 용액에Leuconostoc mesenteroides종 균주로부터 유래된 덱스트란수크레이즈를 첨가하여 반응시키고, 생산된 올리고당을 회수하는 것으로 이루어진다.Another method according to the invention consists in the addition of dextran sucrose derived from Leuconostoc mesenteroides species strain to a solution containing sugar at a high concentration of 0.5M-5M, followed by recovery of the oligosaccharides produced.

본 발명에서 덱스트란수크레이즈는 산업적으로 덱스트란을 합성하는 효소로서Leuconostoc mesenteroides로부터 유래된 덱스트란수트레이즈를 말한다. 예를 들어Leuconostoc mesenteroidesNRRL B-742(ATCC 13146),Leuconostoc mesenteroidesNRRL B-1299(ATCC 11449),Leuconostoc mesenteroidesNRRL B-512F(ATCC 10830)와 같은Leuconostoc mesenteroides균주, 이들의 돌연변이주 또는 본 발명자에 의해 기탁된E.coliDH5a/pFMCM(KCTC 0859BP)와 같이Leuconostoc mesenteroides균주 또는 이들의 돌연변이주로부터 분리된 덱스트란수트레이즈 유전자를 도입하여 얻은 형질전환주로부터 얻은 덱스트란수크레이즈를 포함한다.In the present invention, dextran sucrose refers to dextran sutrases derived from Leuconostoc mesenteroides as an enzyme synthesizing dextran industrially. For example, Leuconostoc mesenteroides NRRL B-742 (ATCC 13146), Leuconostoc mesenteroides NRRL B-1299 (ATCC 11449), Leuconostoc mesenteroides NRRL B-512F by Leuconostoc mesenteroides strains, these mutants or the inventors, such as (ATCC 10830) Dextran sucrose obtained from a transformant obtained by introducing a dextran watertrace gene isolated from a Leuconostoc mesenteroides strain or a mutant thereof, such as deposited E. coli DH5a / pFMCM (KCTC 0859BP).

본 발명의 방법에 설탕과 더불어 추가로 말토오스를 첨가함으로써, 내열성 및 내산성이 있는 올리고당의 생산을 촉진할 수 있다.By adding maltose in addition to sugar in the method of the present invention, it is possible to promote the production of oligosaccharides having heat resistance and acid resistance.

실시예 1. 효소액의 조제Example 1 Preparation of Enzyme Liquid

E.coliDH5a/pFMCM(KCTC 0859BP)를 앰피실린(50μg/ml)을 포함한 LB 액체배지(1% 트립톤, 0.5% 효모추출물, 0.5% NaCl)에 접종하여 37℃에서 배양한 후, 배양액에서 균체만을 분리하여 조효소액을 준비하여 덱스트란수크레이즈 효소액으로 사용하였다. E. coli DH5a / pFMCM (KCTC 0859BP) was inoculated in LB liquid medium (1% tryptone, 0.5% yeast extract, 0.5% NaCl) containing ampicillin (50 μg / ml) and incubated at 37 ° C. Only the cells were separated to prepare a crude enzyme solution, which was used as dextran sucrose enzyme solution.

L. mesenteroidesNRRL B-742를 1L의 물에 효모추출물 5g, 펩톤 5g, K2HPO420g와 수크로오스 20g을 함유하는 LB 배지에 접종하여 37℃에서 배양한 후, 배양액에서 균체만을 분리하여 조효소액을 준비하여 덱스트란수크레이즈 효소액으로 사용하였다. L. mesenteroides NRRL B-742 was inoculated in LB medium containing 5 g of yeast extract, 5 g of peptone, 5 g of K 2 HPO 4 and 20 g of sucrose in 1 L of water and incubated at 37 ° C. Was prepared and used as the dextran sucrose enzyme solution.

L. mesenteroidesNRRL B-1299를 1L의 물에 효모추출물 5g, 펩톤 5g, K2HPO420g와 수크로오스 20g을 함유하는 LB 배지에 접종하여 37℃에서 배양한 후, 배양액에서 균체만을 분리하여 조효소액을 준비하여 덱스트란수크레이즈 효소액으로 사용하였다. L. mesenteroides NRRL B-1299 was inoculated in LB medium containing 5 g of yeast extract, 5 g of peptone, 5 g of K 2 HPO 4 and 20 g of sucrose in 1 L of water and incubated at 37 ° C. Was prepared and used as the dextran sucrose enzyme solution.

실시예 2. 올리고당 생산 반응 및 반응 산물의 구성 확인Example 2. Confirmation of Oligosaccharide Production Reaction and Composition of Reaction Products

올리고당을 생산하기 위하여 4.5M의 설탕용액을 준비하고, 실시예 1에서 얻은 효소와 섞어 효소 반응기의 반응기의 최종 설탕의 농도를 0.5M에서 4.0M로 하여 28℃에서 반응시켰다.In order to produce oligosaccharides, 4.5 M of sugar solution was prepared, and mixed with the enzyme obtained in Example 1, the final sugar concentration in the reactor of the enzyme reactor was 0.5M to 4.0M and reacted at 28 ° C.

사용한 효소의 양은 0.1 U/ml에서 10U/ml을 사용하였으며 효소 1 유니트는 1분당 효소 1ml당 설탕으로부터 유리되는 프락토스의 μmol 수로 나타내었다. 반응은 반응기의 설탕이 모두 소모될 때까지 수행하였다. 올리고당의 생산과 설탕의 완전한 사용은 반응액 1㎕를 취하여 Merck K6F TLC 플레이트에 점적한 후 MeNO/1-프로판올/물 (2/5/2.5, v/v/v)에서 두 번 전개하고. 분리된 탄수화물의 성분을 TLC 플레이트를 0.5%(w/v) α-나프톨과 5%(v/v) 황산을 함유한 발색시약을 이용하여 확인하였다. 각 탄수화물에 대한 정량분석은 매킨토시(Power PC ; 7100/80) 컴퓨터를이용하여 NIH Image Program으로 하였다. 또한 생산된 산물의 구성을 HPLC를 이용하여 확인하였다.The amount of enzyme used was from 0.1 U / ml to 10 U / ml and one unit of enzyme was expressed in μmol of fructose free from sugar per ml of enzyme per minute. Indicated. The reaction was performed until all the sugar in the reactor was consumed. The production of oligosaccharides and complete use of sugar were taken up in Merck K6F TLC plates with 1 μl of reaction solution and then run twice in MeNO / 1-propanol / water (2/5 / 2.5, v / v / v). The components of the separated carbohydrates were identified by using a coloring reagent containing 0.5% (w / v) α-naphthol and 5% (v / v) sulfuric acid in the TLC plate. Quantitative analysis of each carbohydrate was performed by NIH Image Program using a Macintosh (Power PC; 7100/80) computer. The composition of the produced product was also confirmed using HPLC.

E.coliDH5a/pFMCM 덱스트란수크레이즈를 효소로 사용하고 위의 합성 조건에서 반응시킨 후, 합성 산물의 성분과 분포를 TLC와 HPLC로 확인하였다. 결과를 도 1과 2에 나타낸다. After using E. coli DH5a / pFMCM dextran sucrose as an enzyme and reacting under the above synthetic conditions, the components and distribution of the synthesized product were confirmed by TLC and HPLC. The results are shown in FIGS. 1 and 2.

L. mesenteroidesNRRL B-742 덱스트란수크레이즈를 효소로 사용하고, 설탕 4M, 2M, 1M 용액을 기질로 사용하여 상기의 조건에서 반응시킨 후 합성 산물의 성분과 분포를 TLC로 확인하였다. 결과를 도 1과 도 3에 나타낸다. L. mesenteroides NRRL B-742 dextran sucrose was used as an enzyme, and 4M, 2M, and 1M sugars were used as a substrate, and then reacted under the above conditions. The composition and distribution of the synthetic product were confirmed by TLC. The results are shown in FIGS. 1 and 3.

L. mesenteroidesNRRL B-1299 덱스트란수크레이즈를 효소로 사용하고 효소 1 unit와 최종 설탕 농도를 3.09M에서 0.1M로 하여 상기의 조건에서 반응시킨 후, 합성 산물의 성분과 분포를 TLC로 확인하였다. 말토오스는 설탕 농도의 1/10, 1/100의 농도로 첨가하였다. 결과를 도 4에 나타낸다. After using L. mesenteroides NRRL B-1299 dextran sucrose as an enzyme and reacting with 1 unit of enzyme and the final sugar concentration from 3.09M to 0.1M under the above conditions, the composition and distribution of the synthetic product were confirmed by TLC. . Maltose was added at a concentration of 1/10 and 1/100 of the sugar concentration. The results are shown in FIG.

실시예 3. 올리고당의 내산 및 내열 특성 확인Example 3 Identification of Acid and Heat Resistance Characteristics of Oligosaccharides

4M 수크로스 1000ml에, 실시예 1에서 얻은E.coliDH5a/pFMCM 덱스트란수크레이즈 120U(1ml)을 첨가하고 28℃에서 시간 반응시켜 효소 반응액을 얻었다.To 1000 ml of 4M sucrose, 120 U (1 ml) of E. coli DH5a / pFMCM dextran sucrose obtained in Example 1 was added and reacted at 28 ° C. for a time to obtain an enzyme reaction solution.

효소 반응액 50ml을 각각 pH 2, 3, 4, 그리고 5로 맞추어 5개로 분주하여 40, 60, 80, 100, 그리고 120℃에서 15분간 정치한 후 급냉하였다. TLC를 이용하여 효소 반응액 내의 올리고당의 패턴 변화를 관찰한 결과 올리고당의 패턴에는 거의 변화가 없었다. 결과를 도 5에 나타낸다.50 ml of the enzyme reaction solution was adjusted to pH 2, 3, 4, and 5, respectively, and the mixture was divided into 5 parts, and left at 40, 60, 80, 100, and 120 ° C for 15 minutes, and then quenched. As a result of observing the pattern change of the oligosaccharide in the enzyme reaction solution using TLC, there was almost no change in the pattern of the oligosaccharide. The results are shown in FIG.

효소 반응액 50ml을 120, 140, 그리고 160℃에서 각각 30분 그리고 1시간 정치시킨 후 급냉하였다. TLC를 이용하여 효소 반응액 내의 올리고당의 패턴 변화를 관찰한 결과 올리고당의 패턴에는 거의 변화가 없었다. 결과를 도 6에 나타낸다.50 ml of the enzyme reaction solution was quenched after standing at 120, 140, and 160 ° C for 30 minutes and 1 hour, respectively. As a result of observing the pattern change of the oligosaccharide in the enzyme reaction solution using TLC, there was almost no change in the pattern of the oligosaccharide. The results are shown in FIG.

효소 반응액 50ml을 120, 140, 그리고 160℃에서 각각 30분 그리고 1시간 정치시킨 후 급냉하였다. TLC를 이용하여 효소 반응액 내의 올리고당의 패턴 변화를 관찰한 결과 올리고당의 패턴에는 거의 변화가 없었다. 결과를 도 6에 나타낸다.Enzyme reaction 50 ml were quenched after standing at 120, 140, and 160 ° C. for 30 minutes and 1 hour, respectively. As a result of observing the pattern change of the oligosaccharide in the enzyme reaction solution using TLC, there was almost no change in the pattern of the oligosaccharide. The results are shown in FIG.

실시예 4: 올리고당의 분리 및 구조 분석Example 4: Isolation and Structure Analysis of Oligosaccharides

1) 덱스트란수크라아제와 고농도 설탕에 의해 합성된 올리고당을 당별로 분리하고 여러 가지 방법으로 구조 분석을 시도하여 올리고당의 구성성분을 밝히고자 하였다.1) The oligosaccharides synthesized by dextran sucrase and high concentration of sugar were separated by sugar and structural analysis was performed by various methods to identify the components of oligosaccharides.

2) 실험방법2) Experiment Method

a. 박막크로마토그래피를 이용한 올리고당 분리a. Oligosaccharide Separation Using Thin Film Chromatography

분리용 실리카겔 판을 이용하여 올리고당을 희석 후 1㎕를 점적하여 전개용매(아세토니트릴/에틸아세테이트/1-프로판올/물=85/20/50/50)를 이용하여 전개 후 옆면을 절단하여 분리된 탄수화물의 성분을 0.3% (w/v) N-(1-나프틸)에틸렌디아민, 5% (v/v) 황산을 함유한 발색시약을 이용하여 확인하였다. 발색 후 절단시킨 plate를 발색되지 않은 중간의 실리카겔 판과 비교하여 분획별로 실리카겔을 모아 동일한 전개용매에 녹인 후 원심분리후 상등액을 얻어 건조후 물에 녹여 박막크로마토그래피를 이용하여 분리 여부를 확인한 수 실험에 이용하였다.After diluting the oligosaccharides using a silica gel plate for separation, 1 μl was added dropwise and developed using a developing solvent (acetonitrile / ethylacetate / 1-propanol / water = 85/20/50/50), and then the side surfaces were cut and separated. Carbohydrate components were identified using a coloring reagent containing 0.3% (w / v) N- (1-naphthyl) ethylenediamine and 5% (v / v) sulfuric acid. Compared to the non-colored silica gel plate after color development, the silica gel was collected by fractions and dissolved in the same developing solvent. After centrifugation, the supernatant was obtained, and after drying, it was dissolved in water and confirmed by separation using thin layer chromatography. It was used for.

b. 올리고당 구조 확인b. Oligosaccharide Structure Verification

① 이차원 박막크로마토그래피: 올리고당의 구조 분석을 위해 각기 다른 전개 용매를 사용하여 양방향으로 전개하여 각기 당들의 독립적으로 분리하여 순수한 당들만의 구조를 확인하고자 하였다. 여러 가지 전개 용매를 순서를 달리하여 세가지 다른 조건(b→a, b→c, a→c)에서 전개시킨 후 분리된 양상을 확인하였다.① Two-dimensional thin-film chromatography: For the structural analysis of oligosaccharides, two different development solvents were used to develop bidirectionally to determine the structure of pure sugars independently. Various developing solvents were developed in three different conditions (b → a, b → c, a → c) in different orders, and then separated from each other.

먼저 올리고당을 점적하여 첫번째 전개 용매에서 전개시킨 후 완전히 건조후 방향을 90°회전하여 표준 물질을 양 끝에 점적하고 두 번째 전개용매에서 전개하였다. 분리된 탄수화물의 성분은 TLC plate를 0.3%(w/v) N-(1-나프틸)에틸렌디아민과 5%(v/v) 황산을 함유한 발색시약을 이용하여 확인하였다.The oligosaccharides were first dropped and developed in the first developing solvent, then completely dried and then rotated 90 ° in a direction to drop standard materials at both ends and developed in a second developing solvent. The components of the separated carbohydrates were identified by using a coloring reagent containing 0.3% (w / v) N- (1-naphthyl) ethylenediamine and 5% (v / v) sulfuric acid in the TLC plate.

사용한 전개용매 중 a)는 아세토니트릴/에틸아세테이트/1-프로판올/물=85/20/50/50, b)는 니트로메탄/1-프로판올/물=2/5/1.5, c)는 아세토니트릴/에틸아세테이트/1-프로판올/물=85/20 /50/70이다.In the developed solvent, a) acetonitrile / ethyl acetate / 1-propanol / water = 85/20/50/50, b) nitromethane / 1-propanol / water = 2/5 / 1.5, c) acetonitrile / Ethyl acetate / 1-propanol / water = 85/20/50/70.

② 질량 분석② mass spectrometry

MALDI-TOF (Finnigan Lasermat 2000 mass spectrometers, CA, USA) 질량 분석계를 이용하여 올리고당들의 중합도를 확인하였다. 올리고당 각기 분획들과 분리전의 올리고당 각각 1㎕를 지지체인 아세토니트릴에 용해된 1㎕ 2,4-디하이드로벤조익산(DHB) 와 섞은 후 40℃에서 건조 후에 분석하였다. 각각 산출되어 나오는 정점을 분석하기 위해서 비교 물질로써 이소말토올리고당 역시 분석하였다.The degree of polymerization of oligosaccharides was determined using a MALDI-TOF (Finnigan Lasermat 2000 mass spectrometers, CA, USA) mass spectrometer. Each fraction of the oligosaccharide and 1 μl of the oligosaccharide before separation were mixed with 1 μl 2,4-dihydrobenzoic acid (DHB) dissolved in acetonitrile as a support and then dried at 40 ° C. for analysis. In order to analyze the resulting peaks, isomaltoligosaccharide was also analyzed as a comparative substance.

③ 각기 다른 결합 부위를 절단하는 효소 (α-, β-, 이소-아밀라아제, α-,β-글루코시다아제, 덱스트라나아제, α-아밀로글루코시다아제, 인버타아제)를 위에서 얻은 각각의 올리고당 분획들에 처리하여 각각의 반응 조건에서 반응시킨 후 잘리는 양상을 확인하기 위해 반응액 1㎕를 실리카겔 판에 점적하여 니트로메탄/1-프로만올/물(v/v/v/v, 2/5/1.5)에서 두 번 전개하였다. 실리카겔 판을 0.3%(w/v) N-(1-나프틸)에틸렌디아민과 5%(v/v) 황산을 함유한 발색시약을 이용하여 분리된 탄수화물의 성분을 확인하고 각기 효소에 대한 분해 결과로서 구조를 예측하였다.(3) enzymes (α-, β-, iso-amylase, α-, β-glucosidase, dextranase, α-amyloglucosidase, invertase) obtained above 1 μl of the reaction solution was added to a silica gel plate in order to confirm the cut-off state after treating the oligosaccharide fractions in each reaction condition, and then nitromethane / 1-promanol / water (v / v / v / v, 2/5 / 1.5). The silica gel plate was identified by using a color developing reagent containing 0.3% (w / v) N- (1-naphthyl) ethylenediamine and 5% (v / v) sulfuric acid to identify the components of the carbohydrates and to decompose each enzyme. The structure was predicted as a result.

④ 산가수분해: 각각 분획들을 1M 염산과 섞어 100℃에서 30분간 가수분해를 실시하고 진공 건조한 후 물에 녹여 반응액 1㎕를 실리카겔 판에 점적한 후 아세토니트릴/ 물(v/v, 85/15)에 두 번 전개한 후 발색하여 단당의 구성도를 확인하였다.④ Acid hydrolysis: Each fraction was mixed with 1M hydrochloric acid, hydrolyzed at 100 ° C for 30 minutes, dried in vacuo, and dissolved in water. 1 μl of the reaction solution was added to a silica gel plate, followed by acetonitrile / water (v / v, 85 / 15) was developed twice, and then colored to confirm the composition of the monosaccharide.

⑤ 수용체 반응 : 각각에서 얻은 분획들을 덱스트란수크라아제와 100mM 설탕와 1:1:1로 섞어서 28℃에서 12시간 반응후 생성물을 위와 같은 박막크로마토그래피 분석법에 의해 확인한 후 올리고당들과 비교하여 올리고당들이 각각의 수용체 반응에 의해 생성되었는지 확인하였다.⑤ Receptor reaction: The fractions obtained from each were mixed 1: 1 with dextran sucrase and 100 mM sugar and reacted for 12 hours at 28 ° C. After confirming the product by thin layer chromatography, the oligosaccharides were compared with oligosaccharides. It was confirmed that it was produced by each receptor reaction.

실험결과를 도 7에서 도 10까지 나타내었다.Experimental results are shown in FIGS. 7 to 10.

도 7은 이차원 박막크로마토그래피를 방법을 이용한 고분지 올리고당의 분리결과를 나타내는 사진으로 레인 17: 말토텍스트린 시리즈, 레인 18: 고분지 올리고당, 레인 19: 고분지 올리고당 이차원 박막크로마토그래피 시작점, 레인 20: 이소말토덱스트린 시리즈, 레인 21: 고분지 올리고당이고, 전개 용매로 2:5:1.5 (v/v/v) 니트로메탄/1-프로판올/물 (첫 번째 전개) → 85:20:50:50 (v/v/v/v) 아세토니트릴/에틸아세테이트/1-프로판올/물 (두 번째 전개)를 사용했으며, 1-16 : 고분지 올리고당 안의 각각의 구성 물질들을 고유의 번호를 지정하였다.Figure 7 is a photograph showing the separation of high-branched oligosaccharides using two-dimensional thin-film chromatography method Lane 17: maltofulin series, lane 18: high-branched oligosaccharide, lane 19: high-branched oligosaccharide two-dimensional thin layer chromatography starting point, lane 20 : Isomaltoxtrin series, lane 21: high branched oligosaccharide, as developing solvent 2: 5: 1.5 (v / v / v) nitromethane / 1-propanol / water (first run) → 85: 20: 50: 50 (v / v / v / v) acetonitrile / ethylacetate / 1-propanol / water (second run) was used, 1-16: each constituent in the highly branched oligosaccharides was assigned a unique number.

기준물질 (레인 17, 20)과 비교를 통하여 분획 1, 4, 8, 12, 16, 그리고 다당을 확인 하였다.Fractions 1, 4, 8, 12, 16, and polysaccharide were identified by comparison with the reference material (lanes 17 and 20).

도 8은 고분지 올리고당에서 분리한 분획들의 여러 가지 효소 처리후 분해 산물의 박막크로마토그래피를 이용한 분석결과를 나타내는 사진으로, 레인 1: 말토덱스트린 시리즈, 레인 2, 19: 고분지 올리고당, 레인 20: 이소말토덱스트린 시리즈, (1) 레인 3-10: 고분지 올리고당에서 분리된 분획 2의 효소 반응 산물, 레인 11-18: 고분지 올리고당에서 분리된 분획 3의 효소 반응 산물, (2) 레인 3-10: 고분지 올리고당에서 분리된 분획 8의 효소 반응 산물, Lane 11-18: 고분지 올리고당에서 분리된 분획 9의 효소 반응 산물이다.FIG. 8 is a photograph showing analysis results of thin-film chromatography of decomposition products after various enzyme treatment of fractions separated from high-branched oligosaccharides. Lane 1: Maltodextrin series, lanes 2 and 19: high-branched oligosaccharide, lane 20: Isomaltodextrin series, (1) lanes 3-10: enzymatic reaction product of fraction 2 isolated from high-branched oligosaccharide, lanes 11-18: enzymatic reaction product of fraction 3 isolated from high-branched oligosaccharide, (2) lane 3- 10: Enzyme reaction product of fraction 8 isolated from high branched oligosaccharides, Lane 11-18: Enzyme reaction product of fraction 9 isolated from high branched oligosaccharides.

각 분획은 α-, β-와 이소-아밀라아제, α-와 β-글루코시다아제, 덱스트라나아제, α-아밀로글루코시다아제와 인버타아제.와 같은 순서로 각각의 효소를 처리 하였다Each fraction was treated with enzymes in the following order: α-, β- and iso-amylase, α- and β-glucosidase, dextranase, α-amyloglucosidase and invertase.

위와 같은 탄수화물 분해 효소의 반응 산물을 비교하여 2, 3, 5, 8, 9, 13등이 구조를 확인 하였다.Comparing the reaction products of the carbohydrate decomposing enzyme as described above, 2, 3, 5, 8, 9, 13, etc. confirmed the structure.

도 9는 고분지 올리고당에서 분리한 각각의 분획에 덱스트라나아제를 처리한 후 분해 산물의 박막 크로마토그래피 분석결과를 보여주는 사진으로, 레인 1: 이소말토덱스트린 시리즈, 레인 2: 말토덱스트린 시리즈, 레인 3: 고분지 올리고당, 레인 4: 고분지 올리고당에서 분리한 분획의 덱스트라나아제 분해 산물, 레인 5: 이소말툴로스에 덱스트라나아제 처리 후 분해 산물, 레인 6: 레우크로스에 덱스트라나아제 처리 후 분해 산물, 레인 7: 고분지 올리고당, 레인 8: 이소말토올리고당이다.9 is a photo showing the results of thin-film chromatography analysis of the decomposition product after the dextranase treatment to each fraction separated from the high-branched oligosaccharide, lane 1: isomaltoxtrin series, lane 2: maltodextrin series, lane 3: high-branched oligosaccharide, lane 4: dextranase degradation product of fractions separated from high-branched oligosaccharide, lane 5: decomtranation product after dextranase treatment with isomaltulose, lane 6: dextranase to leucrose Post-treatment degradation products, lane 7: high branched oligosaccharides, lane 8: isomaltooligosaccharides.

덱스트라나아제와 프락토스의 화합물들의 구조와 비교 함으로써 6, 7, 10, 11, 13, 14, 15 등의 구조를 확인하였다.The structures of 6, 7, 10, 11, 13, 14, and 15 were confirmed by comparing the structures of the compounds of dextranase and fructose.

[표 1] 고분지 올리고당에서 분리한 산물들의 다양한 효소로 처리 후 분해 산물Table 1 Decomposition products after treatment with various enzymes of products isolated from high-branched oligosaccharides

처리한 효소Processed enzymes 분리된 탄수화물 구성 성분Isolated Carbohydrate Components 1One 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 1111 1212 1313 1414 1515 1616 α-아밀라아제α-amylase -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- β-아밀라아제β-amylase -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 이소-아밀라아제Iso-amylase -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- α-글루코시다아제α-glucosidase ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ β-글루코시다아제β-glucosidase -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 아밀로글루코시다아제Amyloglucosidase -- -- -- ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ 인버타아제Invertase -- -- -- -- ++ -- -- -- ++ -- -- -- ++ -- -- -- 스트라나아제(덱스트라나아제 처리 반응 후 분해 산물의 조성)Stranase (composition of degradation product after dextranase treatment reaction) 1One ++ ++ ++ ++ -- ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ 22 -- -- -- -- -- ++ -- -- -- -- ++ -- -- -- -- -- 33 -- -- -- -- -- -- ++ -- -- ++ -- -- -- -- -- -- 44 -- -- -- -- -- -- -- ++ -- ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ 55 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- ++ -- -- -- 66 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- ++ -- -- 77 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- ++ -- 88 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- ++

표에서 "+"는 분해산물이 존재한다는 것을 의미하며, "-"는 분해산물이 존재하지 않는다는 것을 의미한다."+" In the table means that the degradation product is present, "-" means that there is no decomposition product.

상기의 표는 도 8과 9의 결과를 표로 장리한 내용으로 효소들에 대한 분해 패턴을 확인하여 구조를 확인 할 수 있다.The above table can be confirmed by confirming the decomposition pattern of the enzymes in the contents of the table in the results of FIGS. 8 and 9 as a table.

도 10은 분리된 고분지 올리고당 분획들의 덱스트란수크라아제를 이용한 수용체 반응산물을 박막 크로마토그래피를 통한 분석결과를 보여주는 사진으로, ①: 말토텍스트린 시리즈, ②: 이소말툴로스의 수용체 산물 (㉠, ㉠', ㉠'')*, ③: 레우크로스의 수용체 산물 (㉡, ㉡')**, ④: 고분지 올리고당 ⑤: 이소말토덱스트린 시리즈, 레인1-20: 고분지 올리고당에서 분리한 분획들의 덱스트란수크라아제의 수용체 반은 산물을 나타낸다.10 is a photograph showing the results of analysis of thin-film chromatography of the receptor reaction product using dextran sucrase of the separated high-branched oligosaccharide fractions, ①: maltotextrin series, ②: receptor product of isomaltulose (㉠ , ㉠ ', ㉠'') * , ③: Receptor product of leucose (㉡, ㉡') ** , ④: Highly branched oligosaccharide ⑤: Isomaldextrin series, Lane 1-20: Fraction separated from high branched oligosaccharide Half of the receptors of dextransukrases in the wild represent products.

사진에서 ㉠, ㉠', ㉠'' : 고분지 올리고당 분획들과 분획들의 수용체 반응 산물이 이소말툴로스의 수용체 반응 산물과 일치함을 확인할 수 있고, ㉡, ㉡' : 고분지 올리고당 분획들과 분획들의 수용체 반응 산물이 레우크로스의 수용체 반응 산물과 일치함을 확인할 수 있다.In the photograph, ㉠, ㉠ ', ㉠' ': the high-branched oligosaccharide fractions and the receptor reaction products of the fractions can be confirmed that the same as the receptor reaction product of isomaltulose, ㉡, ㉡': high-branched oligosaccharide fractions and fractions It can be confirmed that their receptor reaction product is consistent with the receptor reaction product of leucrose.

도 10은 작은 올리고당들을 덱스트란수크라제를 이용하여 설탕과 반응하여 합성되는 수용체산물을 비교함으로써 구조를 확인할 수 있었다.Figure 10 was able to confirm the structure by comparing the receptor product synthesized by reacting small oligosaccharides with sugar using dextran sucrase.

이상의 방법과 결과로 부터 본 특허에서 합성 된 올리고당은 약 17개 이상의 구성물로 되어있었으며 각각에서 실시한 이차원 박막크로마토그래피, MALDI-TOF 결과, 효소의 분해 산물 분석, 산가수분해 산물 분석, 수용체 반응 산물들을 비교하여 표 2와 같이 구조를 정의하였다.From the above methods and results, the oligosaccharides synthesized in this patent are composed of more than 17 constituents. In comparison, the structure was defined as shown in Table 2.

[표 2] 고분지 올리고당의 구성 성분의 구조와 함량 결정[Table 2] Determination of structure and content of components of high-branched oligosaccharide

고분지 올리고당의 분리된 분획Isolated Fraction of Highly Branched Oligosaccharides 구성 성분Component 구성 성분의 구조Structure of components 함량(%)content(%) 1One D-프락토스D-fractose FrcFrc 13.513.5 22 이소말툴로스( 6-α-D-글루코피라노실-D-프락토퓨라노스)Isomaltulose (6-α-D-glucopyranosyl-D-fractopuranos) α-Glc(1→6)Frcα-Glc (1 → 6) Frc 4.64.6 33 레우크로스( 5-α-D-글루코피라노실-D-프락토피라노스 )Leucross (5-α-D-glucopyranosyl-D-fractopyranose) α-Glc(1→5)Frcα-Glc (1 → 5) Frc 12.412.4 44 이소말토스Isomaltos α-Glc(1→6)Glcα-Glc (1 → 6) Glc 77 55 32-O-α-D-글루코실 이소말토스3 2 -O-α- D-glucosyl isomaltose α-Glc(1→6)Glcα-Glc(1→3)α-Glc (1 → 6) Glcα-Glc (1 → 3) 5.25.2 66 6-α-이소말토실-D-프락토스6-α-isomaltosyl-D-fractose α-Glc(1→6)α-Glc(1→6)Frcα-Glc (1 → 6) α-Glc (1 → 6) Frc 3.73.7 77 5-α-이소말토실-D-프락토피라노스5-α-isomaltosyl-D-fractopyranose α-Glc(1→6)α-Glc(1→5)Frcα-Glc (1 → 6) α-Glc (1 → 5) Frc 4.34.3 88 이소말토트라이오스Isomaltotriose α-Glc(1→6)α-Glc(1→6)Glcα-Glc (1 → 6) α-Glc (1 → 6) Glc 6.36.3 99 32-O-α-D-글루코실-이소말토트라이오스3 2 -O-α- D-glucosyl-isomaltotriose α-Glc(1→6)α-Glc(1→6)Glcα-Glc(1→3)α-Glc (1 → 6) α-Glc (1 → 6) Glcα-Glc (1 → 3) 2.92.9 1010 6-α-이소말토트라이오실-D-프락토스6-α-isomaltotriosyl-D-fractose [α-Glc(1→6)]2α-Glc(1→6)Frc[α-Glc (1 → 6)] 2 α-Glc (1 → 6) Frc 3.33.3 1111 5-α-이소말토트라이오실-D-프락토피라노스5-α-isomaltotriosyl-D-fractopyranose [α-Glc(1→6)]2α-Glc(1→5)Frc[α-Glc (1 → 6)] 2 α-Glc (1 → 5) Frc 3.83.8 1212 이소말토테트라오스Isomaltotetraos [α-Glc(1→6)]3Glc[α-Glc (1 → 6)] 3 Glc 6.26.2 1313 32-O-α-D-글루코실-이소말토테트라오스3 2 -O-α- D-glucosyl-isomaltotetraose [α-Glc(1→6)]3α-Glc(1→6)Glcα-Glc(1→3)[α-Glc (1 → 6)] 3 α-Glc (1 → 6) Glcα-Glc (1 → 3) 2.82.8 1414 6-α-이소말토테트라오실-D-프락토스6-α-isomaltotetraosyl-D-fractose [α-Glc(1→6)]3α-Glc(1→6)Frc[α-Glc (1 → 6)] 3 α-Glc (1 → 6) Frc 2.72.7 1515 5-α-이소말토테트라오실-D-프락토피라노스5-α-isomaltotetraosyl-D-fractopyranose [α-Glc(1→6)]3α-Glc(1→5)Frc[α-Glc (1 → 6)] 3 α-Glc (1 → 5) Frc 2.72.7 1616 이소말토펜타오스Isomaltopentaos [α-Glc(1→6)]4Glc[α-Glc (1 → 6)] 4 Glc 5.65.6 1717 중합도가 5이상인 올리고당들Oligosaccharides with a degree of polymerization of 5 or more 8.48.4 다당Polysaccharide 덱스트란Dextran [α-Glc(1→6)]nGlc[α-Glc (1 → 6)] n Glc 4.64.6

본 발명의 방법으로 고농도의 설탕으로부터 올리고당을 생산할 수 있다. 본 발명의 방법에 의해 생산된 올리고당은 산과 열에 강하므로, 이는 내산, 내열성을요구하는 음료 등의 식품의 감미료로 적당하다.Oligosaccharides can be produced from high concentrations of sugar by the method of the present invention. Since the oligosaccharide produced by the method of the present invention is resistant to acid and heat, it is suitable as a sweetener for foods such as beverages requiring acid resistance and heat resistance.

Claims (4)

설탕을 0.5M-5M 함유하는 배양조건에서Leuconostoc mesenteroides종 균주를 배양하고, 생산된 올리고당을 회수하는 것으로 이루어지는, 내산성 및 내열성 올리고당 제조방법.A method for producing acid and heat resistant oligosaccharides, comprising culturing Leuconostoc mesenteroides strains under culture conditions containing 0.5M-5M sugar and recovering the produced oligosaccharides. 설탕을 0.5M-5M 함유하는 용액에Leuconostoc mesenteroides종 균주로부터 유래되는 덱스트란수크레이즈를 첨가하여 반응시키고, 생산된 올리고당을 회수하는 것으로 이루어지는, 내산성 및 내열성 올리고당 제조방법.A method for producing an acid resistant and heat resistant oligosaccharide comprising the reaction of dextran sucrose derived from Leuconostoc mesenteroides species strain to a solution containing 0.5M-5M sugar and recovering the produced oligosaccharide. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 배양조건 또는 상기용액이 추가로 말토오스를 함유하는 방법.Said culture conditions or said solution further contains maltose. 제 1 항 또는 제 2 항의 제조방법에 의해 제조된 올리고당.An oligosaccharide prepared by the method of claim 1.
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