KR890003087B1 - L-glutamin acid of analysis use kit and biosensor - Google Patents

L-glutamin acid of analysis use kit and biosensor Download PDF

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KR890003087B1
KR890003087B1 KR1019890005399A KR890005399A KR890003087B1 KR 890003087 B1 KR890003087 B1 KR 890003087B1 KR 1019890005399 A KR1019890005399 A KR 1019890005399A KR 890005399 A KR890005399 A KR 890005399A KR 890003087 B1 KR890003087 B1 KR 890003087B1
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glutamic acid
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히도시 구사까베
히로시 야마우찌
유유이찌로오 미도리가와
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야마사쇼유 가부시기가이샤
하마구찌 미찌오
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Abstract

The biosensor and analysis kit of L-glutamic acid are presented. Thus L-glutamic acid oxydase having strong affinity and high specificity is prepared with an analysis reagent containing the above enzyme for analysis with the kit.

Description

L-글루타민산의 분석용 키트 및 바이오센서L-Glutamic Acid Analysis Kits and Biosensors

제1도는 본원 발명 효소(실선)와 공지효소(점선)의 작용 pH범위를 나타내는 그래프.1 is a graph showing the pH range of action of the enzyme (solid line) and known enzyme (dotted line) of the present invention.

제2도는 본원 발명 효소(실선)와 공지효소(점선)의 안정 pH범위(37℃, 60분간 유지)를 나타내는 그래프.Figure 2 is a graph showing the stable pH range (37 ℃, 60 minutes) of the enzyme (solid line) and known enzyme (dotted line) of the present invention.

제3도는 본원 발명 효소의 안정 pH범위(45℃, 15분간 유지)를 나타내는 그래프.3 is a graph showing a stable pH range of the enzyme of the present invention (45 ℃, maintained for 15 minutes).

제4도는 본원 발명 효소의 안정 pH범위(60℃, 15분간 유지)를 나타내는 그래프.4 is a graph showing a stable pH range of the enzyme of the present invention (60 ℃, maintained for 15 minutes).

제5도는 본원 발명 효소의 작용 적온 범위를 나타내는 그래프.5 is a graph showing the functional temperature range of the enzyme of the present invention.

제6도는 본원 발명 효소(실선)와 공지효소(점선)의 안정 온도범위를 나타내는 그래프.Figure 6 is a graph showing the stable temperature range of the enzyme (solid line) and known enzyme (dotted line) of the present invention.

제7도는 본원 발명 효소의 자외선 흡수 스펙트럼을 나타내는 그래프.7 is a graph showing the ultraviolet absorption spectrum of the enzyme of the present invention.

제8도 및 제9도는 실시예 B1의 키트에 있어서, 시약 B로서 페놀용액 또는 디메틸아닐린용액을 사용한 경우의 L-글루타민산의 검량선을 각각 나타내는 그래프.8 and 9 are graphs respectively showing calibration curves of L-glutamic acid in the case of using the phenol solution or the dimethylaniline solution as the reagent B in the kit of Example B1.

제10도는 실시예 B2에 있어서의 L-글루타민산의 검량선을 나타내는 그래프.10 is a graph showing an analytical curve of L-glutamic acid in Example B2.

제11도는 실시예 B3에 있어서의 L-글루타민산의 검량선을 나타내는 그래프.11 is a graph showing a calibration curve of L-glutamic acid in Example B3.

제12도는 실시예 B4에 있어서의 GOT 활성의 검량선을 나타내는 그래프.12 is a graph showing a calibration curve of GOT activity in Example B4.

제13도는 실시예 B4에 있어서의 GPT 활성의 검량선을 나타내는 그래프.FIG. 13 is a graph showing a calibration curve of GPT activity in Example B4. FIG.

제14도는 실시예 B5에 있어서의 L-글루타민산의 검량선을 나타내는 그래프.14 is a graph showing an analytical curve of L-glutamic acid in Example B5.

제15도는 실시예 B6의 효소전극을 사용해서 얻어진 L-글루타민산의 검량선을 나타내는 그래프.15 is a graph showing an analytical curve of L-glutamic acid obtained using the enzyme electrode of Example B6.

제16도는 실시예 B7에 있어서의 글루타미나아제활성의 검량선을 나타내느 그래프.Fig. 16 is a graph showing the calibration curve of glutaminase activity in Example B7.

제17도는 본원 발명에 의한 L-글루타임산 센서를 나타내는 개략도.17 is a schematic view showing an L-glutime acid sensor according to the present invention.

제18도는 제17도의 L-글루타민산 센서를 사용한 L-글루타민산 분석장치를 나타내는 개략도.FIG. 18 is a schematic view showing an L-glutamic acid analyzer using the L-glutamic acid sensor of FIG. 17. FIG.

제19도는 제18도의 장치를 사용할때의 L-글루타민산나트륨 농도와 전류감소치와의 관계를 나타내는 그래프.FIG. 19 is a graph showing the relationship between sodium L-glutamate concentration and current reduction value when using the apparatus of FIG. 18. FIG.

제20도는 제18도의 장치를 사용할때의 각 온도에 있어서의 응답성을 나타내는 그래프.FIG. 20 is a graph showing the responsiveness at each temperature when using the apparatus of FIG. 18. FIG.

제21도는 제18도의 장치를 사용할때의 각 pH에 있어서의 응답성을 나타내는 그래프.FIG. 21 is a graph showing the responsiveness at each pH when using the apparatus of FIG. 18. FIG.

제22도는 실시예 C2의 L-글루타민산 분석장치를 사용할때의 L-글루타민산 나트륨 농도와 전류치와의 관계를 나타내는 그래프.22 is a graph showing the relationship between the L-glutamic acid concentration and the current value when the L-glutamic acid analyzer of Example C2 is used.

제23도는 제18도의 장치를 사용할때의 L-글루타민산 나트륨의 첨가량과 회수량과의 관계를 나타내는 그래프.FIG. 23 is a graph showing the relationship between the addition amount and recovery amount of sodium L-glutamate in the apparatus of FIG.

제24도는 실시예 C2의 L-글루타민산 분석장치를 사용할때의 L-글루타민산 나트륨의 첨가량과 회수량과의 그래프를 나타내는 그래프.24 is a graph showing a graph of the addition amount and recovery amount of sodium L-glutamate when the L-glutamic acid analyzer of Example C2 is used.

본 원의 발명은 신규의 효소 L-글루타민산의 분석용 키트 및 바이오센서에 관한 것이다.The present invention relates to kits and biosensors for the analysis of the novel enzyme L-glutamic acid.

좀 더 구체적으로 설명하자면, 본원 발명은 L-글루타민산에 대하여 강력한 친화성과 고도의 기질특이성을 가지고, 다른 아미노산에 대하여 실질적으로 거의 작용하지 않으며, 안정성이 높은 L-글루타민산 옥시다아제, 그 미생물에 의한 제조법, 이 효소를 사용하는 분석시료중의 L-글루타민산의 분석법, 이 효소를 함유하는 L-글루타민산의 분석용 시약, 이 효소를 이용하는 L-글루타민산의 분석용 키트, 및 이 효소를 사용하는 바이오센서(biosensor)에 관한 것이다.More specifically, the present invention has a strong affinity for L-glutamic acid and a high substrate specificity, substantially hardly acts on other amino acids, and is highly stable L-glutamic acid oxidase, a method for producing by the microorganism, Analysis of L-glutamic acid in an assay sample using this enzyme, reagent for analyzing L-glutamic acid containing this enzyme, kit for analysis of L-glutamic acid using this enzyme, and biosensor using the enzyme ).

종래, L-글루타민산의 분석법으로서, 크로마토그라피법(chromatographic method), 미생물 정량법, 전기영동법(電氣泳動法) 및 효소법이 알려져 있으나, 일반적으로는 크로마토그라피법 및 효소법이 사용되고 있다.Conventionally, chromatographic methods, microbial quantification methods, electrophoresis methods, and enzyme methods are known as L-glutamic acid analysis methods, but chromatographic methods and enzyme methods are generally used.

크로마토그라피법으로서는 아미노산 자동분석계를 사용하는 방법이 일반적이다. 이 방법은 정밀도와 신뢰도가 높고 우수한 방법이지만, 장치가 고가이며, 시료에 따라서는 단백질 제거가 필요하며, 시료조제법이 복잡해지는 등의 문제점이 있다.As a chromatographic method, a method using an amino acid automatic analyzer is common. This method has high precision and reliability and is an excellent method. However, the apparatus is expensive, the protein needs to be removed depending on the sample, and the sample preparation method is complicated.

효소법으로는 (1) L-글루타민산 탈탄산효소를 사용하는 방법 및 (2) L-글루타민산 탈수소효소를 사용하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 이들 공지의 효소를 사용하는 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.As the enzyme method, (1) a method using L-glutamic acid decarboxylase and (2) a method using L-glutamic acid dehydrogenase are known. However, the method of using these known enzymes has the following problems.

(1) L-글루타민산 탈탄산효소를 사용하는 방법에 있어서는 반응의 측정은 반응생성물인 탄산가스를 검출하므로써 행해지고 있으며, 통상 (가) 와르브르크(Warburg) 검압계(檢壓計)를 사용하는 방법, 또는 (나) 자동분석장치를 사용하는 방법이 채용되고 있다.(1) In the method of using L-glutamic acid decarboxylase, the reaction is measured by detecting carbon dioxide gas, which is a reaction product, and (a) using a Warburg pressure gauge. The method or (b) the method of using an automatic analyzer is adopted.

(가)의 와르브르크검압계를 사용하는 방법은 정밀도는 높으나, 상당한 숙련을 요하는 방법이며, 측정에 긴시간을 요하며, 샘플처리 능력이 낮다. 또한, (나)의 자동분석장치를 사용하는 방법은 탄산가스를 페놀프탈레인의 탄산나트륨용액에 흡수시켜서, 감색도(減色度)에서 발생한 탄산가스량을 측정하는 방법이므로, 미리 효소액과 완충액중의 탄산가스 및 산소의 탈기를 냉각시키면서 행하는 등, 예비조작이 필요하며, 반응 후에 기액분리가 필요하며, 장치가 복잡화되는 문제점이 있다.The method of using the Warbruck pressure gauge of (A) is high in accuracy but requires considerable skill, requires a long time for measurement, and has a low sample processing capacity. In addition, the method of using the automatic analyzer of (b) is a method of absorbing carbon dioxide gas into sodium carbonate solution of phenolphthalein and measuring the amount of carbon dioxide generated at darkness. There is a problem in that preliminary operation is required, such as cooling while degassing oxygen, gas-liquid separation is required after the reaction, and the apparatus is complicated.

또한, 글루타민산 탈탄산효소로서는 일반적으로 호박 또는 대장균 유래(由來)의 효소가 사용되지만, 호박 유래의 효소는 우레아제 활성을 가지고 있으며, 요소를 함유하는 시료를 대상으로 하는 경우에는 요소유래의 탄산가스에 의해서 측정오차를 발생할 염려가 있으며, 또한 이 효소는 아세트산 등의 유기산의 저해를 받기 때문에 유기산을 많이 함유한 샘플에서는 효소활성이 저해되어서 정확한 결과를 얻지 못하는 결점이 있다. 또한, 대장균유래의 효소는 L- 아르기닌 및 L-글루타민에 대해서 활성을 나타내므로, 이들 아미노산을 많이 함유한 시료를 대상으로 할 경우에는 정확한 결과가 얻어지지 않는다. 또한, 효소 자체의 보존율도 좋지 않다.As glutamate decarboxylase, an enzyme derived from pumpkin or Escherichia coli is generally used, but an enzyme derived from pumpkin has urease activity, and when a sample containing urea is used, There is a concern that measurement errors may occur, and since this enzyme is inhibited by organic acids such as acetic acid, there is a drawback that the enzyme activity is inhibited in a sample containing a large amount of organic acids and thus an accurate result is not obtained. In addition, since E. coli-derived enzymes exhibit activity against L-arginine and L-glutamine, accurate results are not obtained when a sample containing a large amount of these amino acids is used. In addition, the retention rate of the enzyme itself is also poor.

(2) L-글루타민산 탈수소효소는 L-글루타민산을 NAD(산화형 니코틴아미드 아데닌디누클레오티드)의 존재하에 반응시켜서 α-케토글루타르산, 암모니아 및 NADH(환화형 니코틴아미드아데닌 디누클레오티드)를 생성하는 반응을 촉매하지만, 이 효소를 사용하는 방법에 있어서는 반응의 측정은 NADH의 생성량을 340nm에 있어서의 흡광도의 증가를 검출하므로써 이루어진다. 그러나, 이 효소반응의 평행은 L-글루타민산 형성으로 기울어져 있고, 이 효소를 사용해서 L-그루타민산을 분석하기 위해서는반응의 평형을 α-케토글루타르산을 생성하는 쪽으로 기울어져야 하며, 이 때문에 여러가지 연구가 필요해진다. 이 목적으로 통상 α-케토글루타르산의 포착제가 반응계에 첨가되지만, 농도를 엄밀하게 조절하지 않으면 반응을 저해할 수도 있다. 그리고, NAD 농도도 엄밀하게 조절하지 않으면 안된다. 또한, 간장 등 측정파장에 있어서 흡수를 나타내는 물질을 함유하는 시료를 대상으로 하는 경우, 블랭크(blank) 시험의 값을 사용해서 반응에 의해서 얻어진 값을 보정하지 않으면 안된다. 그리고, 사용하는 효소에 유산탈수소효소 활성이 존재할는 경우가 있으므로, 이와 같은 효소활성의 영향도 고려하지 않으면 안된다.(2) L-glutamic acid dehydrogenase reacts L-glutamic acid in the presence of NAD (oxidized nicotinamide adeninedinucleotide) to produce α-ketoglutaric acid, ammonia and NADH (cyclized nicotinamide adenine dinucleotide) Although the reaction is catalyzed, in the method using this enzyme, the reaction is measured by detecting an increase in absorbance at 340 nm for the amount of NADH produced. However, the parallelism of this enzymatic reaction is inclined to L-glutamic acid formation, and in order to analyze L-glutamic acid using this enzyme, the equilibrium of the reaction must be inclined toward producing α-ketoglutaric acid. Therefore, various studies are required. Although the trapping agent of (alpha)-ketoglutaric acid is normally added to the reaction system for this purpose, reaction may be inhibited unless the concentration is adjusted strictly. In addition, the NAD concentration must also be strictly controlled. In addition, when the sample containing the substance which shows absorption in measurement wavelengths, such as soy sauce, is used, the value obtained by reaction must be corrected using the value of a blank test. In addition, lactic acid dehydrogenase activity may exist in the enzyme to be used, so the influence of such enzyme activity must also be considered.

최근, L-글루타민산에 대한 기질특이성이 높은 L-아미노산 옥시다아제가 스트랩토마이세스(Streptomyces : 이하 "S"라고 약칭하는 경우도 있음) 속에 속하는 미생물, 구체적으로 스트래보마이세스 바이오라센스(Streptomyces violascens)의 배양에 의해서 생산되는 것이 발견되었다(일본국 특개소 57(1982)-43685호 공보 참조). 이 글루타민산 옥시다아제(이하 "공시효소"라고 약칭하는 경우도 있음)의 단백질로서의 이화학적 성질은 확실하지는 않으나 효소학적 성질로서 기재되어 있는 성질을 들면 다음과 같다.Recently, L-amino acid oxidase having high substrate specificity to L-glutamic acid belongs to a microorganism belonging to the genus Streptomyces (hereinafter sometimes referred to as "S"), specifically, Streptomyces bio license (Streptomyces). violascens) was found to be produced (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 57 (1982) -43685). Although the physicochemical properties of this glutamic acid oxidase (sometimes abbreviated as "public enzyme" below) as proteins are not certain, the properties described as enzymatic properties are as follows.

(1) 기질특이성(1) substrate specificity

L-글루타민산에 대한 활성을 100으로 한 경우, L-글루타민에 대해서 8, 4, L-히스티딘에 대해서 6.8의 상대활성을 나타내고, 다른 아미노산에 대해서는 실질적인 활성을 나타내지 않는다.When the activity against L-glutamic acid is set to 100, it shows a relative activity of 8, 4 for L-glutamine, 6.8 for L-histidine, and no substantial activity for other amino acids.

(2) 최적 pH(2) optimum pH

ph 5-6ph 5-6

(3) pH 안정성(3) pH stability

pH 3.5-6.5의 범위(37℃, 1시간 유지)에서 안정이다.It is stable in the range of pH 3.5-6.5 (37 degreeC, hold for 1 hour).

(4) 온도 안정성(4) temperature stability

50℃까지(10분간 유지) 안정이다.Stable to 50 ° C (hold for 10 minutes).

(5) 저해제의 영향(5) effect of inhibitor

수은이온, 동이온 및 디에틸디티오 카르바메이트에 의해서 거의 완전하게 저해된다.Almost completely inhibited by mercury ions, copper ions and diethyldithio carbamate.

상기와 같은 공지효소를 L-글루타민산의 분석에 이용하기 위해서는 여러가지 문제점이 있다.There are various problems in order to use such known enzymes for the analysis of L-glutamic acid.

공지효소는 종래 알려져 있던 L-아미노산 옥시다아제와 비교하면 L-글루타민산에 대한 기질특이성은 높지만, 상기와 같은 여전히 다른 아미노산에 명백히 활성을 나타내는 것이며, 이들 아미노산의 존재하에 있어서의 L-글루타민산의 특이적 정량(特異的 定量)에는 사용할 수 없다. 또한, 공지효소는 안전성이 높지 않으며, 분석용 시약으로서의 보존안전성 및 사용안정성도 반드시 좋다고는 생각되지 않는다. 그리고, 분석시료중에 동이온이 존재하는 경우, 공지효소 활성은 현저하게 저해되며, 분석이 곤란해진다고 생각된다. 또한, 여러가지 임상 생화확 검사분석, 특히 혈액내의 효소활성의 분석에 있어서 사용되는 반응액의 pH는 보통 중성이며, 공지의 효소는 한시간 37℃에서 처리될때 pH 7.5에서 그 활성을 완전히 잃게 되므로, 중성 pH범위에 있어서 공지의 효소분석에 사용하기가 곤란하다.Known enzymes have a higher substrate specificity for L-glutamic acid than conventionally known L-amino acid oxidases, but are apparently active against other amino acids as described above. Specific quantification of L-glutamic acid in the presence of these amino acids It cannot be used for the characterization. In addition, known enzymes do not have high safety, and it is not considered that the preservation safety and the use stability as reagents for analysis are also good. In the case where copper ions are present in the sample to be analyzed, known enzyme activity is markedly inhibited, which makes it difficult to analyze. In addition, the pH of the reaction solution used in various clinical biochemical assays, particularly in the analysis of enzymatic activity in the blood, is usually neutral, and the known enzymes lose their activity completely at pH 7.5 when treated at 37 ° C. for one hour. It is difficult to use for the well-known enzyme analysis in pH range.

그리고, 종래 L-아미노산 옥시다아제를 사용하는 L-아미노산의 분석법은 알려져 있었으나, 공지의 L-아미노산 옥시다아제는 L-글루타민산에 대해서는 작용하기 어렵고, 이와 같은 효소를 사용하는 방법으로는 L-글루타민산의 특이적인 분석은 할 수 없었다.In addition, although a conventional method for analyzing L-amino acids using L-amino acid oxidase has been known, known L-amino acid oxidase is difficult to act on L-glutamic acid, and a specific method of L-glutamic acid may be used by such an enzyme. The analysis could not be done.

한편, L-글루타민산의 다른 분석법으로서 바이오센서를 사용하는 방법이 알려져 있다.On the other hand, a method of using a biosensor as another analysis method of L-glutamic acid is known.

종래, L-글루타민산을 분석하기 위한 바이오센서로서는 (1) L-글루타민산 탈수소효소를 L-글루타민산의 레셉터로서 사용하고, 트랜스규서부로서 양이온전극을 사용하는 효소전극(Anal.Chim.Acta,56,333(1971)), 및 (2) L-글루타민산 탈탄산효소활성을 나타내는 대장균(E.coli)의 동결건조균제를 L-글루타민산의 레셉터부로서 사용하고, 트랜스듀서부로서 탄산가스 전극을 사용하는 미생물전극(Anal.Chim.Acta, 116, 61(1980))이 알려져 있다.Conventionally, as a biosensor for analyzing L-glutamic acid, (1) an enzyme electrode using L-glutamic acid dehydrogenase as a receptor of L-glutamic acid and using a cationic electrode as a transregulator part (Anal.Chim.Acta, 56) , 333 (1971)), and (2) using the freeze-dried gyunje of Escherichia coli (E.coli) represents the L- glutamic acid decarboxylase enzyme activity as LES acceptor portion of L- glutamic acid and a carbon dioxide electrode as the transducer West The microbial electrode used (Anal. Chim. Acta, 116, 61 (1980)) is known.

(1)의 효소전극은 효소의 안전성이 극단적으로 나쁘며(2일), 양이온전극을 사용하고 있기 때문에, 나트륨이온, 칼륨이온 등이 공존하는 양이온의 양향을 받기 쉬우며, 실용적은 아니다. (2)의 미생물전극은 고정화 미생물균체를 사용하고 있으므로 안정성은 뛰어나지만(3주간, 1500회 이상), 호기적조건에서는 균체의 호흡작용에 의해서 탄산가스가 생성되고, 측정에 영향을 준다. 이와 같은 영향을 제거하기 위해 질소가스의 취입 등으로 균체의 호흡작용을 저해하는 동시에 시료중의 탄산가스를 제거할 필요가 있다. 또한, 이 미생물 전극은 기질특이성이 높지 않으므로, 발효의 프로세스제어 등 개략적인 측정에만 사용할 수 있다고 생각된다.The enzyme electrode of (1) is extremely poor in enzyme safety (2 days), and since a cationic electrode is used, it is easy to receive a positive effect of a cation in which sodium ions, potassium ions and the like coexist, and are not practical. The microbial electrode of (2) uses immobilized microbial cells, which is excellent in stability (more than 1,500 times for 3 weeks), but under aerobic conditions, carbon dioxide gas is generated by the respiratory action of the cells and affects the measurement. In order to remove such effects, it is necessary to inhibit the respiratory action of the cells by injecting nitrogen gas and to remove carbon dioxide gas from the sample. In addition, since the microorganism electrode does not have high substrate specificity, it is considered that it can be used only for the rough measurement such as the process control of fermentation.

미생물 전극의 기질특이성Substrate Specificity of Microbial Electrode

Figure kpo00001
Figure kpo00001

* : 아세톤 처리 균체 사용*: Use of acetone treated cells

그리고, 레셉터부로서 L-아미노산 옥시다아제를 사용하는 효소전극도 알려져 있다(Anal.Chem. 47, 1359(1975)). 그러나, 이와 같은 효소전극에 사용되고 있는 종래의 L-아미노산 옥시다아제는 L-글루타민산에 대해서는 작용하기 어렵고, 상기 효소전극을 사용해도 L-글루타민산의 특이적인 분석은 할 수 없었다.An enzyme electrode using L-amino acid oxidase as the receptor portion is also known (Anal. Chem. 47, 1359 (1975)). However, the conventional L-amino acid oxidase used for such an enzyme electrode hardly acts on L-glutamic acid, and the specific analysis of L-glutamic acid was not possible even if the enzyme electrode was used.

상기와 같은 공지효소를 L-글루타민산을 특이적으로 분석하기 위한 바이오센서에 이용될 수 있는지의 여부에 대해서 상기 일본국 공개특허공보에는 아무런 개시도 되어 있지 않으나, 가령 바이오센서의 레셉터부에 공지효소를 이용했다하더라도 여러가지 문제점이 고려된다. 즉, 공지효소는 종래 알려져 있던 L-아미노산 옥시다아제와 비교하면 L-글루타민산에 대한 기질특이성은 높지만, 상기와 같은 여전히 다른 아미노산에 명확한 활성을 나타내는 것이며, 이들 아미노산의 공존하에 있어서의 L-글루타민산의 특이적 분석을 행하기 위한 바이오센서로서는 이용할 수 없다. 또한, 공지효소는 안정성은 높지 않으며, 바이오센서의 레셉터부에 이용하는 경우에도 보존안정성 및 사용안전성이 반드시 좋다고는 생각되지 않는다. 또한, 공지효소 pH 7 이상에서는 극히 불안정하므로, 임상분야에서 여러가지 생화학분석이 행하여지는 중성 pH에서는 공지효소의 바이오센서를 사용하는 것이 곤란한 경우도 있다. 그리고, 분석 시료중에 동이온이 존재하는경우, 공지효소는 현저하게 저해되며 분석이 곤란해진다고 생각된다.Whether or not such a known enzyme can be used in a biosensor for specifically analyzing L-glutamic acid is not disclosed in the Japanese Laid-Open Patent Publication, but is known in the receptor portion of the biosensor, for example. Even if the enzyme is used, various problems are considered. In other words, the known enzyme has a high substrate specificity for L-glutamic acid compared to the known L-amino acid oxidase, but still exhibits a clear activity to other amino acids as described above, and the specificity of L-glutamic acid in the coexistence of these amino acids. It cannot be used as a biosensor for performing analytical analysis. In addition, known enzymes do not have high stability, and even when used in the receptor portion of a biosensor, storage stability and use safety are not necessarily good. In addition, since the enzyme is extremely unstable at pH 7 or higher, it is sometimes difficult to use the biosensor of the known enzyme at neutral pH where various biochemical analyses are performed in the clinical field. In the case where copper ions are present in the sample to be analyzed, it is considered that the known enzyme is significantly inhibited and the analysis becomes difficult.

상기와 같이, 종래 L-글루타민산을 특이적으로 식별하기 위한 레셉터부로서 옥시다아제를 이용한 L-글루타민산 분석용의 바이오센서는 존재하지 않고, 이와 같은 목적을 달성할 수 있는 L-아미노산 옥시다아제도 존재하지 않았었다.As described above, there is no biosensor for L-glutamic acid analysis using an oxidase as a receptor portion for specifically identifying L-glutamic acid, and there is no L-amino acid oxidase which can achieve the above object. Did not.

본원 발명자들은 미생물의 배양물에 대해서 L-아미노산을 산화적으로 탈아미노하는 효소를 검색한 바, 자연계에서 새로 분리된 방선균(放線菌)의 배양물중에 L-글루타민산에 대한 기질특성이 매우 높은 L-아미노산 옥시다아제가 존재하는 것을 발견하고, 이와 같은 미생물의 배양물중에서 본원 발명 효소를 단일의 효소단백질로서 정제 단리하여, 본원 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention searched for an enzyme that oxidatively deaminoizes L-amino acid with respect to a culture of microorganisms. As a result, L-glutamic acid has a very high substrate property in the culture of actinomycetes newly isolated from nature. -Amino acid oxidase was found to exist, and the enzyme of the present invention was purified and isolated as a single enzyme protein in a culture of such microorganisms to complete the present invention.

본원 발명은 L-글루타민산의 α-아미노기를 물과 산소의 존재하에서 산화적으로 탈아미노해서 α-케토글루타르산, 암모니아 및 과산화수소를 생성하는 작용을 가지며, L-글루타민산에 대한 기질특이성이 매우 높고, L-글루타민 및 L-히스티딘에는 실질적으로 전혀 작용하지 않고, 안정성이 높은 L-아미노산 옥시다아제인 L-글루타민산 옥시다아제를 제공하는 것이다.The present invention has the action of producing an α-ketoglutaric acid, ammonia and hydrogen peroxide by oxidatively deaminoating the α-amino group of L-glutamic acid in the presence of water and oxygen, and having a very high substrate specificity for L-glutamic acid. It is to provide L-glutamic acid oxidase which is a highly stable L-amino acid oxidase which does not act substantially at all on L-glutamine and L-histidine.

그리고, 본원 발명은 스트랩토 마이세스속에 속하고, 상기 L-글루타민산 옥시다아제 생산능을 가진 미생물을 이 미생물이 생육될 수 있는 배지에 배양하고, 배양물에서 상기 L-글루타민산 옥시다아제를 채취하는 것을 특징으로 하는 L-글루타민산 옥시다아제의 제조법을 제공하는 것이다.The present invention is characterized in that the microorganism belonging to the genus Straptomyses, the microorganism having the L- glutamic acid oxidase production capacity is cultured in a medium in which the microorganism can be grown, and the L-glutamic acid oxidase is collected from the culture. It is to provide a method for producing L-glutamic acid oxidase.

본원 발명 효과는 L-글루타민산에 특이적으로 작용하고, 다른 아미노산에는 실질적으로는 작용하지 않으므로 다종류의 아미노산을 함유하는 계에 있어서의 L-글루타민산의 정량에 적합하다. 예를들면 간장, 에키스류, 액체 조미료 등의 식품중에 있어서의 글루타민산 함량의 측정, 글루타민산 발효 또는 간장의 제조 등의 분야에 있어서의 공정관리 또는 공정분석 또는 글루타민산 생산균의 스크리닝 등에 사용할 수 있다. 또, 글리타미나아제, 글루타민산-옥살로아세트산 트란스아미나아제(GOT), 글루타민산-피루빈산 트란스 아미나아제(GPT), Υ-글루타밀 트란스펩티다아제(Υ-GTP) 등 글루타민산을 생성물로 하는 효소의 활성측정을 본원 발명 효소를 사용하여 용이하게 행할 수 있으므로, 임상검사 또는 생화학 분야에 있어서도 유용하다.The effect of the present invention acts specifically on L-glutamic acid and does not substantially act on other amino acids, so it is suitable for quantification of L-glutamic acid in a system containing many kinds of amino acids. For example, it can be used for process control or process analysis or screening of glutamic acid-producing bacteria in the fields of measurement of glutamic acid content in foods such as soy sauce, ekisu, liquid seasoning, glutamic acid fermentation or soy sauce production. In addition, enzymes such as glutamic acid, glutamic acid-oxaloacetic acid transaminase (GOT), glutamic acid-pyruvic acid transaminase (GPT), and glutamic acid transpeptidase (X-GTP) are used as products of glutamic acid. Since activity measurement can be easily performed using the enzyme of the present invention, it is also useful in the field of clinical examination or biochemistry.

또한, 본원 발명 효소는 이 효소반응이 임상검사 또는 식품분석에 등에 있어서도 가장 널리 실용화 되어 있는 옥시다아제 반응이므로, 그 효소반응의 검출도 옥시다아제 반응의 검출수단으로서 널리 사용되고 있는 공지의 방법을 그대로 전용할 수 있는 이점이 있다.In addition, since the enzyme of the present invention is an oxidase reaction which is most widely used in clinical tests or food analysis, the enzyme reaction can also be used as it is. There is an advantage to that.

그리고, 본원 발명 효소는 공지효소를 비롯해서 일반 분석용 효소와 비교해도 안정성이 높으므로, 글루타민산 센서용 효소전극 으로서 이용할 수 있으며, 효소면역 측정에 있어서의 표지효소로서의 이용(일본국 특개소 57(1982)-37261호) 공보 참조)도 기대되며, 본원 발명의 분석용 시약은 보존 및 사용에 있어서 안정되며, 높은 범용성과 경제성을 구비하고 있다.In addition, the enzyme of the present invention has high stability even when compared with a general enzyme for analysis, including a known enzyme, and thus can be used as an enzyme electrode for glutamic acid sensor, and can be used as a labeling enzyme for measuring enzyme immunity (Japanese Patent Application Laid-Open No. 57 (1982). ) -37261) is also expected, and the analytical reagent of the present invention is stable in storage and use, and has high versatility and economy.

또한 본원 발명은 L-글로타민산 옥시다아제를 산소와 물의 존재하에 L-글루타민산과 적용시키고, 반응에 따르는 산소의 소비 또는 과산화수소, 암모니아 또는 α-케토글루타르산의 생성을 검출하는 것을 특징으로 하는 L-글루타민산의 분석법을 제공하는 것이다.In another aspect, the present invention is applied to L- glutamic acid oxidase and L- glutamic acid in the presence of oxygen and water, and to detect the consumption of oxygen or the production of hydrogen peroxide, ammonia or α-ketoglutaric acid according to the reaction To provide an analysis of glutamic acid.

그리고, 본원 발명은 L-글루타민산과 함께 실질적으로 본원 발명의 L-글루타민산의 분석에 영향을 줄 정도의 다량의 L-아스파라긴산을 함유하는 분석시료중의 L-글루타민산에 대해서, 상기 L-글루타민산 옥시다아제를 산소와 물의 존재하에 작용시킬때 pH 5-6에 있어서 반응시키고, 반응에 따른 산소의 소비 또는 과산화수소, 암모니아 또는 α-케토글루타르산의 생성을 검출하는 것을 특징으로 하는 L-글루타민산의 분석법을 제공하는 것이다.In addition, the present invention relates to the L-glutamic acid oxidase for L-glutamic acid in an assay sample containing a large amount of L-aspartic acid together with L-glutamic acid to substantially affect the analysis of the L-glutamic acid of the present invention. When reacted in the presence of oxygen and water, it reacts at pH 5-6, and provides an assay for L-glutamic acid, characterized by detecting the consumption of oxygen or the production of hydrogen peroxide, ammonia or α-ketoglutaric acid according to the reaction. It is.

또한, 본원 발명은 상기 L-글루타민산 옥시다아제를 함유하여 이루어진 L-글루타민산의 분석용 시약을 제공하는 것이다.The present invention also provides a reagent for analyzing L-glutamic acid, which comprises the L-glutamic acid oxidase.

또한, 본원 발명은 상기 L-글루타민산 옥시다아제와 이 효소에 의한 반응의 검출시약으로 이루어진 L-글루타민산의 분석용 키트를 제공하는 것이다.The present invention also provides a kit for the analysis of L- glutamic acid consisting of the L- glutamic acid oxidase and the reagent for detecting the reaction by the enzyme.

또한, 본원 발명은 피검지물질의 레셉터부로서의 효소와 이 효소의 작용에 의한 분석시료중의 화학적 또는 물리적 변화를 검출하고, 전기신호로 변환하는 트랜스듀서부로 이루어진 바이오센서에 있어서, 효소로서 L-글루타민산에 대한 기질특이성이 매우 높고, L-글루타민산 이외의 아미노산에는 실질적으로 작용하지 않고, 안정성이 높은 L-글루타민산 옥시다아제를 사용하는 것을 특징으로 하는 바이오센서를 제공하는 것이다.The present invention also provides a biosensor comprising an enzyme serving as a receptor portion of a substance to be detected and a transducer portion for detecting chemical or physical changes in an analytical sample caused by the action of the enzyme and converting the same into an electrical signal. It is to provide a biosensor characterized by using L-glutamic acid oxidase having a very high substrate specificity to glutamic acid, substantially not acting on amino acids other than L-glutamic acid, and having high stability.

본원 발명의 바이오센서는 공지의 L-글루타민산 분석용 바이오센서와 다르며, 바이오센서의 레셉터부로서 가장 널리 사용되고 있는 옥시다아제를 사용하므로, 그 제작이 용이하다. 그리고 효소의 반응의 검출수단도 기질인 산소의 감소를 검출하는 수단 또는 반응 생성물인 과산화수소 또는 암모니아의 증가를 검출하는 수단 등 공지의 수단중에서 목적에 따라 선택할 수 있으며, 다양성도 있다. 그리고, 본원 발명의 바이오센서는 공지의 바이오센서와 비해서 L-글루타민산에 대한 특이성이 각별히 높고, 다종류의 아미노산을 함유하는 시료라도 다른 아미노산에 방해되는 일없이 L-글루타민산만을 선택적으로 분석할 수 있다.The biosensor of the present invention is different from known biosensors for L-glutamic acid analysis, and since the oxidase which is most widely used as the receptor portion of the biosensor is used, its production is easy. The means for detecting the enzyme reaction can be selected according to the purpose from a known means such as a means for detecting a decrease in oxygen as a substrate or a means for detecting an increase in hydrogen peroxide or ammonia as a reaction product. In addition, the biosensor of the present invention has a particularly high specificity for L-glutamic acid as compared with known biosensors, and even a sample containing multiple amino acids can selectively analyze only L-glutamic acid without interfering with other amino acids. .

이상과 같이, 본원 발명의 바이오센서을 사용함으로써 식품, 발효액 등 그 본래의 성분으로서 L-글루타민산을 함유하는 분석 시료중의 L-글루타민산을 선택적으로 분석할 수 있을 뿐만이 아니고, L-글루타민산이 관여하는 반응계, 예를들면 글루타미나아제, 글루타민산 라세마아제, 글루타민산-옥살로아세트산 트란스아미나아제(GOT), 글루타민산-피루빈산 트란스아미나아제(GPT), Υ-글루타밀 트란트펩티다아제(Υ-GPT) 등 L-글루타민산이 관여하는 효소의 반응계에 있어서의 효소활성 또는 반응에 관여하는 다른 물질을 분석할 수도 있다.As described above, by using the biosensor of the present invention, not only L-glutamic acid in an analytical sample containing L-glutamic acid as its original component such as food and fermentation broth can be selectively analyzed, but also a reaction system involving L-glutamic acid. For example, glutaminase, glutamic acid racease, glutamic acid-oxaloacetic acid transaminase (GOT), glutamic acid-pyruvic acid transaminase (GPT), Υ-glutamyl transpeptidase (VII-GPT) For example, the enzyme activity in the reaction system of an enzyme involving L-glutamic acid or another substance involved in the reaction can be analyzed.

(Ⅰ) 본원 발명 효소(I) the enzyme of the present invention

본원 발명 효소는 L-글루타민산에 대한 기질특이성이 매우 높고, L-글루타민산 이외의 아미노산에는 실질적으로 작용하지 않고, 안전성이 높은 L-글루타민산 옥시다아제이면 되며, 그 기원·유래를 불문하고, 그 제조법도 불문에 붙인다.The enzyme of the present invention has a very high substrate specificity to L-glutamic acid, does not substantially act on amino acids other than L-glutamic acid, and may be a highly safe L-glutamic acid oxidase, regardless of its origin or origin, and regardless of its production method. Attach to

다음에 스트렙토마이세스에 속하는 미생물의 배양에 의해 얻어진 효소를 들고, 이 예시 효소에 대하여 구체적 성질 및 제조법을 설명한다.Next, enzymes obtained by culturing microorganisms belonging to Streptomyces are taken, and specific properties and production methods are described for this exemplary enzyme.

(A) 본원 발명의 효소학적 및 이화학적 성질(A) Enzymatic and Physicochemical Properties of the Invention

뒤에 기재된 실시예 A1의 방법으로 제조한 L-글루타민산 옥시다아제의 정제효소 표품의 효소학적 및 이화학적 성질은 다음과 같다.The enzymatic and physicochemical properties of the purified enzyme product of L-glutamic acid oxidase prepared by the method of Example A1 described below are as follows.

(1)작용(1) action

본원 발명 효소는 L-글루타민산을 기질로 한 경우, 하기 반응식과 같이 L-글루타민산 1몰에 대해 1몰의 산소와 1몰의 물을 요하고, 1몰의 α-케토글루타르산, 1몰의 암모니아 및 1몰의 과산화수소를 생성한다.When the enzyme of the present invention uses L-glutamic acid as a substrate, 1 mole of oxygen and 1 mole of water per 1 mole of L-glutamic acid, 1 mole of α-ketoglutaric acid, 1 mole, Produces ammonia and 1 mole of hydrogen peroxide.

Figure kpo00002
Figure kpo00002

(2) 기질특이성(2) substrate specificity

여러가지의 아미노산에 대해서 본원 발명 효소의 정제표품을 작용시킨 결과가 제1표이다. 각 기질의 농도는 10mM이며, 반응은 pH 7.4(0.1M 인산칼륨완충액) 및 pH 6.0(0.1M 아세트산 완충액)으로 행하였다. 효소활성은 후술하는 산소전극법에 의해 측정하고, L-글루타민산에 대한 활성의 상대치로서 표시했다.The result of having made the purified product of the enzyme of this invention act on various amino acids is a 1st table | surface. The concentration of each substrate was 10 mM, and the reaction was performed at pH 7.4 (0.1 M potassium phosphate buffer) and pH 6.0 (0.1 M acetic acid buffer). The enzyme activity was measured by the oxygen electrode method described below and expressed as a relative value of the activity with respect to L-glutamic acid.

[제1표][Table 1]

Figure kpo00003
Figure kpo00003

상기와 같은 본원 발명 효소는 L-글루타민산에 대한 기질 특성이 높고, 다른 아미노산에 대해서는 pH 7.4에 있어서 L-아스파라긴산에 약간의 활성(0.6%)을 나타낼 뿐이고, L-글루타민산 및 L-히스티딘을 함유한 다른 L-아미노산 및 D-글루타민산에는 실질적으로는 전혀 활성을 나타내지 않으며, pH 6.0에 있어서는 L-아스파라긴산에 대해서도 실절적으로 활성을 나타내지 않는다.As described above, the enzyme of the present invention has high substrate properties for L-glutamic acid, and shows only a slight activity (0.6%) to L-aspartic acid at pH 7.4 for other amino acids, and contains L-glutamic acid and L-histidine. There is practically no activity with other L-amino acids and D-glutamic acid, and practically no activity with L-aspartic acid at pH 6.0.

상기 본원 발명 효소에 대해서, 상기와 같은 공지효소는 L-아스파라긴산에 대해서는 활성을 나타내지 않으나(0.1% 이하), L-글루타민에 대해서 8.4%, L-히스티딘에 대해서 6.8%의 활성을 각각 나타내는 효소이며, 기질특이성에 있어서 양자는 다르다. 또한, 본원 발명 효소의 L-글루타민산에 대한 Km치는 pH 7.4에 있어서 2.1×10-4M이며, L-아스파라긴산에 대한 km치는 pH 7.4에 있어서 2.9×10-2M이다.With respect to the enzyme of the present invention, the above-mentioned known enzymes do not show activity against L-aspartic acid (0.1% or less), but are enzymes showing activity of 8.4% for L-glutamine and 6.8% for L-histidine, respectively. However, they differ in substrate specificity. The Km value for L-glutamic acid of the enzyme of the present invention is 2.1 × 10 −4 M at pH 7.4, and the km value for L-aspartic acid is 2.9 × 10 −2 M at pH 7.4.

(3) 역가(力價)의 측정(3) Measurement of titer

본원 발명 효소의 역가의 측정은 산소전극법으로 행하였다. 즉 10mM의 L-글루타민산나트륨을 함유하는 0.1M 인산칼륨 완충액(pH 7.4) 1m1를 산소전극셀에 넣고, 10μ 1의 효소액을 첨가해서 산소소비속도를 측정하였다. 30℃에서 1분간에 1μ 몰의 산소를 소비하는 효소량을 1단위(Unit : 본 명세서에 있어서, "U"라 약칭함)로 하였다.The titer of the enzyme of the present invention was measured by an oxygen electrode method. That is, 1m1 of 0.1 M potassium phosphate buffer (pH 7.4) containing 10 mM sodium L-glutamate was placed in an oxygen electrode cell, and 10 μl of enzyme solution was added to measure the oxygen consumption rate. The amount of enzyme that consumed 1 mol of oxygen at 30 ° C. for 1 minute was set to 1 unit (Unit: abbreviated as “U” in the present specification).

그리고, 반응액의 용존산소농도는 온도의 상승과 함께 감소하므로 높은 반응온도에서의 역가측정에는 상기 방법은 상용할 수 없다. 이와 같은 경우에는 MBTH법(Anal.Biochem., 25, 228(1968) 참조)에 의해 행한다. 즉, L-글루타민산나트륨, 카탈라아제 및 본원 발명 효소를 함유하는 반응액을 적당한 온도오 20분간 인큐베이트하고, 트리클로로아세트산(TCA)를 가해서 반응을 정지하고, 이 반응정지액에 아세트산 완충액(pH 5.0) 및 3-메틸-2-벤조티아졸리논히드라존 하이드로클로라이드(MBTH)를 가해서, 50℃에서 30분간 이큐베이트한 후 실온까지 냉각해서 316nm의 흡광도를 측정하고, 검량선에서 생성된 α-케토글루타르산을 정량한다.In addition, since the dissolved oxygen concentration of the reaction solution decreases with the increase in temperature, the above method cannot be used for measuring the titer at a high reaction temperature. In this case, it is carried out by the MBTH method (see Anal. Biochem., 25, 228 (1968)). That is, the reaction solution containing sodium L-glutamate, catalase and the enzyme of the present invention is incubated for 20 minutes at an appropriate temperature, trichloroacetic acid (TCA) is added to stop the reaction, and the reaction stop solution is diluted with acetic acid buffer (pH 5.0). ) And 3-methyl-2-benzothiazolinonehydrazone hydrochloride (MBTH) were added, incubated at 50 ° C for 30 minutes, cooled to room temperature, and the absorbance at 316 nm was measured, and the α-ketoglu produced in the calibration curve. Quantify taric acid.

(4) 최적(4) optimal

최적 pH는제1도에 도시된 바와 같이 pH 7-8.5 부근이다. 각 pH에 있어서의 효소활성의 측정은 기질로서 L-글루타민산 나트륨을 사용하고, 완충액으로서 0.2M 아세트산 완충액(pH 3.5-6.0), 0.2M 인산칼륨 완충액(pH 6.0-8.5) 및 0.2M 글리신-염화나트륨-수산화나트륨(pH 8.5-12.0)을 사용하여 30℃에서 행하였다.The optimum pH is around pH 7-8.5 as shown in FIG. Determination of enzymatic activity at each pH was performed using sodium L-glutamate as a substrate, 0.2 M acetic acid buffer (pH 3.5-6.0), 0.2 M potassium phosphate buffer (pH 6.0-8.5) and 0.2 M glycine-sodium chloride as buffers. -Sodium hydroxide (pH 8.5-12.0) was used at 30 degreeC.

또한, 제1도에서는 본원 발명효소와 공지효소의 적당한 pH의 비교를 위해 본원 발명 효소(실선)와 공지 효소(점선 : 일본국 특개소 57-(1982)-43685호 공보의 제1도에서 인용하였음)의 pH 활성곡선을 병기하였다.In addition, FIG. 1 is cited in FIG. 1 of the present invention enzyme (solid line) and the known enzyme (dotted line: Japanese Patent Application Laid-Open No. 57- (1982) -43685 for comparison of proper pH of the present enzyme and known enzyme). PH activity curves are written together.

제1도에서 명백한 바와 같이 본원 발명 효소는 최적 pH에 있어서도 공지효소와는 다르다.As is apparent from FIG. 1, the enzyme of the present invention differs from a known enzyme even at an optimum pH.

그리고, 아스파라긴산을 기재로 한 경우의 작용 pH범위는 좁고, 최적 pH는 7-8이지만, pH 6.0 이하 및 10.0 이상에 있어서는 L-아스파라긴산에 대해서 거의 작용하지 않는다(pH 6.0에 있어서 글루타민산에 대한 활성의 0.1% 이하).In addition, the pH range of the case of using aspartic acid as a base is narrow and the optimum pH is 7-8. However, at pH 6.0 and above 10.0, it has little effect on L-aspartic acid (activity of glutamic acid at pH 6.0). 0.1% or less).

(5) pH 안정성(5) pH stability

pH 3.5-11.5의 각 pH에 있어서 37℃에서 60분간, 45℃에서 15분간 및 60℃에서 15분간의 각 조건으로 유지한 후, pH 7.4에 있어서 글루타민산에 대한 효소활성을 측정하였다. 그 결과, 37℃에서 60분간 유지한 조건에서는 pH 5.5-10.5의 범위에 있어서 안정되어 있으며(제2도의 실선), 45℃에서 15분간 유지의 조건이라고 pH 5.5-9.5의 범위에 있어서 안정되어 있으며(제3도), 60℃에서 2분간 유지의 조건에서는 pH 5.5-7.5의 범위에 있어서 안정되어 있다(제4도).After maintaining at 37 ° C. for 60 minutes, 45 ° C. for 15 minutes and 60 ° C. for 15 minutes at each pH of pH 3.5-11.5, the enzyme activity against glutamic acid was measured at pH 7.4. As a result, it is stable in the range of pH 5.5-10.5 in the conditions hold | maintained at 37 degreeC for 60 minutes (solid line of FIG. 2), and is stable in the range of pH 5.5-9.5 when it is the condition of hold | maintain for 15 minutes at 45 degreeC, (FIG. 3) It is stable in the range of pH 5.5-7.5 on the conditions of the hold | maintenance for 2 minutes at 60 degreeC (FIG. 4).

또한, 제2도에는 본원 발명 효소와 공지효소의 pH 안정성의 비교를 위해, 공지효소의 pH 안정곡선(일본국 특개소 57(1982)-43685호 공보의 제2도에서 인용하여 점선으로 표시함)를 본원 발명의 것과 병기하였다.In addition, in FIG. 2, the pH stability curve of the known enzyme (in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57 (1982) -43685) is shown as a dotted line for comparison of pH stability of the enzyme and known enzyme of the present invention. ) Is combined with that of the present invention.

상기 제2도, 제3도 및 제4도에서 명백한 바와 같이, 본원 발명 효소와 공지효소의안정 pH범위를 비교하면, 양자는 명백하게 다르며, 전자의 쪽이 후자에 비해서 넓은 pH범위에 있어서 안정되어 있다.As apparent from FIGS. 2, 3, and 4, when comparing the stable pH ranges of the enzymes of the present invention and known enzymes, the two are distinctly different, and the former is more stable in a wider pH range than the latter. have.

(6) 적당한 작용온도의 범위(6) range of suitable working temperature

30℃-80℃의 각 온도에 있어서 L-글루타민산나트륨을 기질로 해서 20분간 반응시키고, 상기 MBTH 법으로 효소활성을 측정하였다.At each temperature of 30 ° C-80 ° C, the reaction was performed for 20 minutes using sodium L-glutamate as a substrate, and the enzyme activity was measured by the MBTH method.

그 결과, 본원 발명 효소의 적당한 작용온도의 범위는 30-60℃이며, 작용 최적 온도는 50℃ 부근이었다(제5도).As a result, the suitable operating temperature of the enzyme of the present invention was in the range of 30-60 ° C., and the optimum operating temperature was around 50 ° C. (FIG. 5).

(7) 열안정성(7) thermal stability

40℃-90℃의 각 온도에 있어서 pH 5.5, pH 7.5 및 pH 9.5의 각 조건으로 15분간 유지한 후, pH7.4에 있어서 글루타민산에 대한 효소활성을 측정하였다.After maintaining for 15 minutes in each condition of pH 5.5, pH 7.5, and pH 9.5 at each temperature of 40 degreeC-90 degreeC, the enzyme activity with respect to glutamic acid was measured at pH7.4.

그 결과, pH 5.5에 있어서는 65℃까지 안정되고 있고, 85℃에서 약 50%의 잔존활성을 나타낸다(제6도, ▲-▲). pH 7.5에 있어서는 50℃까지 안정되어 있고, 75℃에서 약 60%의 잔존활성을 나타낸다(제6도, ●-●). pH 9.5에 있어서도 45℃까지 안정되어 있고, 70℃에서 약 50%의 잔존활성을 나타낸다(제6도, ■-■).As a result, in pH 5.5, it is stabilized to 65 degreeC and shows the remaining activity of about 50% at 85 degreeC (FIG. 6, ▲-▲). In pH 7.5, it is stable up to 50 degreeC, and shows the remaining activity of about 60% at 75 degreeC (FIG. 6,-). It is stable up to 45 degreeC also in pH 9.5, and shows about 50% of residual activity at 70 degreeC (FIG. 6, ■-■).

그리고 본원발명 효소와 공지효소의 열안정성의 비교를 위해, 공지효소의 온도안정곡선(일본국 특개소 57(1982)-43685호 공보의 제3도에서 인용하고, 점선으로 표시함)을 본원 발명 효소의 것과 병기하였다.And for comparing the thermal stability of the present invention enzyme and known enzyme, the temperature stability curve of the known enzyme (cited in FIG. 3 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 57 (1982) -43685, indicated by a dotted line) In parallel with that of the enzyme.

제6도에서 명백한 바와 같이, 본원 발명 효소는 공지효소보다 온도안정성이 높다.As is apparent from FIG. 6, the enzyme of the present invention has higher temperature stability than the known enzyme.

(8) 저해, 활성화 및 안정화(8) inhibition, activation and stabilization

본원 발명 효소에 대한 열러가지 첨가물지의 영항을 조사하기 위해, 제2표에 나타내는 각 물질 1mM을 함유하는 반응액(pH 7.4)중에서 효소반응을 행하였다.In order to investigate the effects of the various additives on the enzyme of the present invention, the enzyme reaction was carried out in a reaction solution (pH 7.4) containing 1 mM of each substance shown in the second table.

그 결과는 제2표와 같다.The results are shown in Table 2.

[제2표][Table 2]

Figure kpo00004
Figure kpo00004

1) EDTA : 에틸렌디아민 4아세트산EDTA: Ethylenediaminetetraacetic acid

2) NEM : N-에틸말레이미드2) NEM: N-ethylmaleimide

3) PCMB : 파라클로로머쿠리벤조 에이트3) PCMB: Parachloromercurybenzoate

4) DDTC : 디에틸디티오 카르바메이트4) DDTC: diethyldithio carbamate

5) 티론(Tiron) : 4, 5-디히드록시-1, 3-벤젠디술폰산 2나트륨염5) Tiron: 4, 5-dihydroxy-1, 3-benzenedisulfonic acid disodium salt

제2표에서 명백한 바와 같이 본원 발명 효소는 파라클로로머쿠리 벤조에이트에 의해서 약 45% 저해되지만, 염화 제2동 및 디에틸 디티오카르바메이트에는 전혀 저해되지 않는다. 한편, 공지효소는 염화 제2동 디에틸디티오카르바메이트에 의해서 완전히 저해된다. 따라서, 양 효소는 저해제에 의해 영향이라는 점에 있어서도 서로 다르다. 또한 본원 발명 효소의 활성화제 및 안정화제는 아직 발견되어 있지 않다.As is clear from Table 2, the enzymes of the present invention are inhibited by about 45% by parachloromercury benzoate, but not at all by cupric chloride and diethyl dithiocarbamate. On the other hand, known enzymes are completely inhibited by dichlorodithiocarbamate chloride. Therefore, both enzymes are also different in that they are influenced by an inhibitor. In addition, activators and stabilizers of the enzymes of the present invention have not yet been found.

(9) 자외선 흡수 스펙트럼(제7도 참조)(9) UV absorption spectrum (see Figure 7)

λmax: 273nm, 385nm, 465nm 숄더 : 290nm 부근, 490 nm 부근λ max : 273nm, 385nm, 465nm Shoulder: around 290nm, around 490nm

(10) 보(補)효소(10) coenzyme

본원 발명 효소를 열처리 또는 트리클로로아세트산(TCA)처리하고, 원침(遠沈)해서 얻어진 상증액은 그 흡수가 플리빈 아데닌 디누클레오티드(FAD)와 일치하고, D-아미노산 옥시다아제의 아포효과를 활성화하였으므로, 본원 발명 효소의 보효소가 FAD 인 것이 판명되었다. 또한, 박층 크로마토그라피에 있어서의 Rf 치로부터도 FAD라고 동정(同定)된다. FAD 는 본원 발명 효소 1몰에 대해서 2몰 존재하는 것으로 추정되었다.The supernatant obtained by subjecting the enzyme of the present invention to heat treatment or trichloroacetic acid (TCA) treatment and centrifugation, the absorption was consistent with plyvin adenine dinucleotide (FAD), and activated the apo-effect of D-amino acid oxidase. It has been found that the coenzyme of the enzyme of the present invention is FAD. In addition, it is also identified as FAD from the Rf value in thin layer chromatography. FAD was estimated to exist 2 moles per mole of the enzyme of the present invention.

(11) 폴리아크릴아미드겔 전기영동(11) polyacrylamide gel electrophoresis

정제된 본원 발명 효소는 단일 밴드를 나타냈다.The purified enzyme of the present invention showed a single band.

(12) 분자량(12) molecular weight

본원 발명 효소의 분자량은 세파덱스(Sephadex)G-200 (Pharmacia Fine Chemicals사 제품)에 의한 겔여과법 에서는 135.000±10,000으로 축정되었다.The molecular weight of the enzyme of the present invention was determined to be 135.000 ± 10,000 in gel filtration by Sephadex G-200 (manufactured by Pharmacia Fine Chemicals).

(13) 등전점(等電點)(13) isoelectric point

암포라인(Ampholine) (LKB사 제품)을 사용한 등전점 전기영동에 의해 측정한 바, pI는 6.2였다.As measured by isoelectric point electrophoresis using Ampoline (manufactured by LKB), pI was 6.2.

(14) 결정구조 및 원소분석(14) Crystal structure and elemental analysis

본원 발명 효소는 결정화 되어있지 않으므로 측정하지 않았다.Since the enzyme of the present invention was not crystallized, it was not measured.

(15) 정재방법(15) Resetting Method

본원 발명 효소의 제법은 염석법(鹽析法), 등전점 침전법, 유기용매에 의한 침전법, 규조토, 활성탄 등에 의한 흡착법, 각종 크로마토그래피법 등을 적당히 조합해서 행할 수 있다. 정제방법의 구체예는 실시예 A1에 나타내는 바와 같다.The production method of the enzyme of the present invention can be appropriately combined with a salting method, an isoelectric point precipitation method, an organic solvent precipitation method, an adsorption method with diatomaceous earth, activated carbon, and various chromatography methods. Specific examples of the purification method are as shown in Example A1.

(B) 본원 발명 효소의 조재(B) Preparation of the enzyme of the present invention

다음에, 본원 발명 효소를 미생물의 배양에 의해서 제조하는 방법을 구제적으로 기술한다.Next, the method for producing the enzyme of the present invention by culturing the microorganism will be described in detail.

사용 미생물Used microorganism

본원 발명 효소의 제법에 사용되는 미생물은 스트랩토마이세스속에 속하며, 본원 발명 효소를 생산하는 능력을 가진 미생물이다. 이와 같은 미생물의 구체적 예로서는 일본국 지바켄 가토리군 도노쇼마찌의 토양에서 분리되어, 단일 균주로서 단리(短籬)X-119-6 주를 들 수 있다. 이 균주의 균학적 성질은 다음과 같다.The microorganisms used in the preparation of the enzymes of the present invention belong to the genus Streptomyces and are microorganisms having the ability to produce the enzymes of the present invention. Specific examples of such microorganisms are isolated from the soil of Tonosho-machi, Chibaken Katori-gun, Japan, and isolated X-119-6 strains as a single strain. The bacteriological properties of this strain are as follows.

A 현미경적 관찰A microscopic observation

기균사(氣菌 "t5" )는 직선형상이며, 그 폭은 0.9-1.0μ이고, 단순 분지(분지分枝 )를 나타낸다. 포자병(胞子柄)은 다수의 포자의 연쇄로 이루어져 있으며, 2-5회전의 나선(螺旋)을 형성한다. 포자는 약간 타원형이며, 그 크기는 0.9-1.0×1.1×1.2μ이고, 전자현미경에 의해서 표면의 가시형상 구조임이 관찰된다. 기균사의 분단은 관측되지 않았다.The aerial mycelia (氣 菌 5) are linear, the width of which is 0.9-1.0 µ, and represents a simple branch. Spore disease (胞子 柄) consists of a chain of a large number of spores, forming a spiral of 2-5 rounds. The spores are slightly elliptical, the size is 0.9-1.0 × 1.1 × 1.2μ, and the electron microscope shows that the spores have a visible structure on the surface. No fragmentation of the mycelia was observed.

B. 육안적 관찰B. Visual Observation

각종 배지(培地)에 있어서의 생육(30℃, 16일간 배양)의 육안적 관찰의 결과는 다음과 같다.The result of visual observation of the growth (30 degreeC, 16 days culture) in various media is as follows.

(1) 슈크로스질산염 한천배지(1) sucrose nitrate agar medium

그 생육은 불량하다. 기균사는 회갈색이며, 한천 속에 침입하지 않고, 기균사는 가루모양으로 한천위에 방사상으로 얇게 퍼진다. 색은 회갈색이며, 회색의 포자를 형성한다. 배지 속으로의 색소의 생성은 보이지 않았다.Its growth is poor. The mycelia are grayish brown and do not penetrate into the agar. The mycelia are powdery and spread radially thinly on the agar. The color is grayish brown and forms gray spores. No production of pigment into the medium was seen.

(2) 글루코오스 아스파라긴 한천배지(2) Glucose Asparagine Agar Medium

그 생육은 양호하다. 기균사는 백황색이며, 한천 속으로 침입하는 동시에, 약간 솟아 오른다. 기균사는 백색으로 빈약하며, 배지속으로 색소의 생성은 보이지 않았다.The growth is good. The mycelia are white yellow, invading into the agar and at the same time rising slightly. The mycelia were poor in white, and no pigment was observed in the medium.

(3) 글리세린 아스파라긴 한천배지(3) Glycerin Asparagine Agar Medium

그 생육은 양호하다. 기균사는 백황색이며, 한천 속으로 침입하는 동시에 솟아 오른다. 기균사는 형성되지 않으며, 배지로의 색소의 생성도 보이지 않았다.The growth is good. The mycelia are white yellow and invade into the agar and rise at the same time. No aerial mycelium was formed, and no production of pigment into the medium was observed.

(4) 전분무기염 한천배지(4) starch inorganic salt agar medium

그 생육은 양호하다. 기균사는 백황색이며, 한천속으로 침입하는 동시에 솟아 오른다. 기균사는 백색이고 풍부하며, 회색의 포자를 착생(着生)한다. 배재속으로의 색소의 생성은 보이지 않았다.The growth is good. Bacillus mycelia are white yellow and invade into the agar and rise at the same time. Bacillus mycelia are white and abundant, and gray spores grow. No pigmentation was found in the embryo.

(5) 디토신 한천배지(5) ditocin agar medium

그 생육은 매우 양호하다. 기균사는 백황색이다. 기균사는 백색으로 풍부하며, 회색의 포자를 착생한다. 배지속으로의 색소의 생성은 보이지 않았다.Its growth is very good. The mycelia are white yellow. Bacillus mycelia are rich in white and greyish spores. No production of pigment into the medium was seen.

(6) 영향한천배지(6) Impacted Agar Badge

그 생육은 매우 양호하다. 기균사는 백황색이며, 한천 속으로 침입하는 동시에 솟아 오른다. 기균사는 백색이며, 포자의 착생은 보이지 않는다. 배지 속으로의 색소의 생성도 보이지 않는다.Its growth is very good. The mycelia are white yellow and invade into the agar and rise at the same time. The aerial mycelia are white, and no spore engraftment is seen. The production of pigments into the medium is also not seen.

(7) 이스트 맥아한천배지(7) East Malt Agar Badges

그 생육은 매우 양호하다. 기균사는 백황색이며, 한천 속에 침입하는 동시에 솟아 오른다. 기균사는 백색이며 풍부하고, 회색의 포자를 착생한다. 배지 속으로의 생성은 보이지 않는다.Its growth is very good. The mycelia are white yellow and invade into the agar and rise at the same time. The aerial mycelia are white and abundant, and greyish spores are grown. No production into the medium is seen.

(8) 오트밀 한천배지(8) Oatmeal Agar Badge

그 생육은 매우 양호하다. 기균사는 백색이며, 한천 속에 침입하지만, 배지 위로는 솟아 오르지 않는다. 기균사는 백색이고 풍부하며, 회색의 포자를 착생한다. 배지 속으로의 색소의 생성은 보이지 않는다.Its growth is very good. The mycelia are white and invade into the agar, but do not rise above the medium. Bacillus mycelia are white and abundant, greyish spores. The production of pigment into the medium is not seen.

C. 생리적 성질C. Physiological Properties

생육온도범위는 8-40℃이며, 35℃근처가 적당하다. 티토신 한천배지 및 펩톤-이스트-철-한천배지에서는 모두 메라닌과 같은 색소는 생성되지 않고, 젤라틴을 약간 액화하고, 전분을 가수 분해한다.The growth temperature range is 8-40 ℃, near 35 ℃ is suitable. In both the cytosine agar medium and the peptone-east-iron-agar medium, no pigments such as melanin are produced, and the gelatin is slightly liquefied and the starch is hydrolyzed.

D. 각종 탄소원의 동화성D. Assimilation of Various Carbon Sources

프리드햄-고트리프(Pridham-Gottrib)한천배지 위에서의 각종 탄소원의 이용성은 제3표와 같다.The availability of the various carbon sources on the Friedham-Gottrib agar medium is shown in Table 3.

[제3표][Table 3]

Figure kpo00005
Figure kpo00005

* + : 이용함* +: Used

- : 이용하지 않음-: Not used

정상의 성상을 요약하면 다음과 같다. 즉 가균사는 나선형이며, 포자의 표면은 가시모양이다. 배지 위에서의 발육으로는 백황색 또는 회갈색을 나타내고, 기균사는 백색 내지 회갈색이며, 용해성의 색고 및 메라닌과 같은 색소의 생성은 보이지 않았다. 또한, 전분 수해성(水解性)은 강한 편이다. 이들의 결과와 제3표에 나타낸 탄소원의 동화성을 기준으로 버지즈 마뉴얼 오브 디터미네이티브 박테리올로지(Bergey's Manual of Determinative Bacteriology)제8판 (1974년)에 있어서의 분류체계에 따라서 본 균주의 동정(同定)을 행하였던 바, 본 균주는 스트렙토마이세스속에 속하지만, 본 균주의 특징에 충분히 일치되는 공지의 종은 발견되지 않고, 본 균주를 신규주라고 동정하고, 스트렙토마이세스 에스 피X-119-6(Streptomyces spX-119-6)이라고 명명하였다.Summarizing the appearance of normal is as follows. That is, the pseudohyphae is helical, and the surface of the spores is spiny. The growth on the medium showed white yellow or grayish brown, the mycelia were white to grayish brown, and no soluble color and production of pigments such as melanin were observed. In addition, starch decomposability is strong. Based on these results and the assimilation of the carbon sources shown in Table 3, according to the classification system in the 8th edition of Burgy's Manual of Determinative Bacteriology (1974) As the strains were identified, this strain belongs to the genus Streptomyces, but no known species sufficiently consistent with the characteristics of the strains were not found, and this strain was identified as a new strain and Streptomyces sp. Named X-119-6 (Streptomyces spX-119-6).

본 균주에 대해서, 1982년 6월 5일자로 일본국 이바가키켄쓰쿠바군 야타베마찌 1쪼메 1-3 공업기술원 미생물 공업기술연구소(FRI)에 수탁되어, 기탁번호로서 FERM P-6560이 부여되어 있다. 또한, 이 균주는 상기 일본국 FRI 에서 직접 미합중국 메릴랜드 록빌 파크론 드라이브 12301, 미합중국 종균협회(American Type Culture Collection) 로 송달되고, 이 미생물이 수탁되어서 1983년 4월 26일 기탁번호 ATCC 39343를 부여받았다. 그리고, 또 이 스트렙토마이세스 에스피 X-119-6균주는 상기 일본국 공업 기술원 미생물 공업기술연구소에서 직접 한국 과학기술원으로 송달되어 수탁되어서 1983년 9월5일자로 한국 과학기술원의 기탁번호 KAIST 830905-10715 로서 기탁되어 있다.About this strain, it was entrusted to 1-3 microbial industrial technology research institute (FRI) 1-3 Yatabe-machi, Ibagaki Kentsukuba-gun, Japan on June 5, 1982, and FERM P-6560 is given as a deposit number have. In addition, the strain was delivered directly from the Japanese FRI to Rockville Parkron Drive 12301, American Type Culture Collection, United States of America, and the microorganisms were deposited and received accession number ATCC 39343 on April 26, 1983. . In addition, the Streptomyces sp X-119-6 strain was delivered directly to the Korea Advanced Institute of Science and Technology from the Japan Institute of Industrial Technology and Microbiological Technology Research Institute and deposited with the Korean Institute of Science and Technology on September 5, 1983. KAIST 830905- Deposited as 10715.

상기 균주는 본원 발명 효소의 생산능이 높은 균주의 일예이며, 본원 발명의 사용 미생물은 이것에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 이와 같은 본원 발명 효소생산균을 통상의 미생물 돌연변이 유도법, 예를 들면 자외선, x선, r선 조사등의 물리적처리, 니트로소구 아니딘 등의 약제에 의학 화학적 처리 등의 처리법에 의해서 변이 시켜서 얻어진 본원 발명 효소의 고생산성 돌연변이 균주의 어느 것이나 적당하게 사용할 수 있다. 그리고, 본원 발명의 제조법의 목적은 기본적으로는 상기 미생물의 본원 발명 효소의 생산에 관한 유전정보를 담당하는 유전자 DNA 에 의한 효소단백질의 합성기능을 이용하는데 있다. 따라서, 이와같은 유전자 DNA 를 적당한 벡타로 넣고, 상기 이외의 속의 미생물에 형질 전환에 의해 옮겨 넣던가, 또는 유전자 DNA 를 프로토플라스트(protoplast)법에 의한 세포융합에 의해서 타속 미생물에 들어가게 하는등 유전자 조작적수법에 의해서 얻은 미생물에 의한 본원 발명 효소의 제조법도 본원 발명의 범위에 포함된다.The strain is an example of a strain having high production capacity of the enzyme of the present invention, and the microorganism used in the present invention is not limited thereto. Then, the enzyme-producing bacterium of the present invention is mutated by a conventional microbial mutation induction method, for example, physical treatment such as ultraviolet ray, x-ray, r-ray irradiation, and treatment by medical chemical treatment such as nitrosoguanidine or the like. Any of the highly productive mutant strains of the obtained enzyme of the present invention can be suitably used. In addition, the object of the production method of the present invention is basically to use the function of synthesizing the protein by the genetic DNA responsible for the genetic information relating to the production of the enzyme of the present invention of the microorganism. Therefore, such genetic DNA is put into an appropriate vector and transferred into a microorganism other than the above by transformation, or the genetic DNA is introduced into another genus microorganism by cell fusion by protoplast method. The manufacturing method of the enzyme of this invention by the microorganism obtained by the integrating method is also included in the scope of the present invention.

배양 방법 및 조건Cultivation Methods and Conditions

상기 사용 미생물의 배양방법 및 조건은 이 미생물을 양호하게 생육하고, 본원 발명 효소가 충분히 생산되는 방법 및 조건이면 특히 한정되지 않으나, 고체 배양법 또는 그것에 준하는 방법이 적당하다.The method and conditions for culturing the microorganisms used are not particularly limited as long as the microorganisms grow well and the enzymes of the present invention are sufficiently produced, but a solid culture method or a method equivalent thereto is suitable.

고체배양에 사용하는 고체배지는 통상 사용되는 것과 다르지 않다. 즉, 고체배지로서는 밀기울, 탈지대두, 쌀겨, 옥수수, 채종박(菜種粕), 밀, 쌀, 왕겨 등의 천연고체의 단독 또는 2종 이상의 조합한 것을 주체로 하고, 필요에 따라 본원 발명의 사용 미생물이 자화(資化)가능한 영양원, 예를 들면 글루코오스, 슈크로오스, 아라비노오스, 프록토오스, 만니틀, 이노시틀, 가용성 전분, 에탄올 등의 탄소원, 각종 아미노산, 펩톤, 대두분, 단백질 가수분해물, 콘스팁리커, 고리에키스, 효모에키스, 각종 암모늄염, 각종 질산염, 요소 등의 질소원, 각종 나트륨염, 칼륨염, 칼슘염, 망간염, 마그네슘염, 아연염, 철염, 인산염 황산염등의 염류, 다이아민, 리보플라빈, 니코틴산, 판토텐산, 비오틴, p-아니노안식향산, 시아노코발라닌 등의 발육소를 적당히 첨가한 배지, 또는 이들을 적당한 배합, 크기, 형상의 입자로 만든 배지 등이다. 이와같은 고체 배지는 통상의 방법에 의해 멸균 또는 변성 처리하고, 종균은 접종해서 고체배양을 행한다.The solid medium used for the solid culture is not different from that usually used. That is, the solid medium mainly consists of a single solid or a combination of two or more kinds of natural solids such as bran, skim soybean, rice bran, corn, rapeseed, wheat, rice, rice husk, and if necessary, the use of the present invention. Nutrients that microorganisms can magnetize, such as glucose, sucrose, arabinose, fructose, mannitol, inositol, soluble starch, carbon sources such as ethanol, various amino acids, peptone, soy flour, Protein hydrolysates, cornspikers, gorekis, yeasts, various ammonium salts, various nitrates, nitrogen sources such as urea, various sodium salts, potassium salts, calcium salts, manganese salts, magnesium salts, zinc salts, iron salts, phosphate sulfates the no-no acid, cyano Noko soften non such as growth medium with appropriately adding a cow, or an appropriate combination thereof, size, medium, etc. made of the particles of the form-such as salts, diamine, riboflavin, niacin, pantothenic acid, biotin, p . Such a solid medium is sterilized or denatured by a conventional method, and the seed is inoculated to carry out solid culture.

그리고, 상기 이외의 배양법, 예를들면 스폰지 등의 적당한 담체에 액체배지를 흡수 또는 피복하여(일본국 특개소 49(1974)-14679호 공보 참조), 종균을 접종해서 배양하는 방법이라도 사용미생물이 번식하고, 본원 발명 효소를 양호하게 생산하는 한 채용할 수 있다. 배양조건은 사용 미생물의 종류에 따라 효소의 생산에 가장 적합한 조건을 선택하면 되며, 특히 한정되어 있지 않다. 통상, 예를들면 20-30℃, pH 5-7로 5-15일간 배양하면 된다.In addition, even if the culture method other than the above, for example, by absorbing or coating the liquid medium in a suitable carrier such as a sponge (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 49 (1974) -14679), inoculation and incubation of the seed microorganisms are used. As long as it breeds and produces the enzyme of this invention favorable, it can employ | adopt. The culture conditions may be selected in accordance with the type of microorganism used to best suit the conditions for the production of enzymes, and is not particularly limited. Usually, what is necessary is just to culture | cultivate for 5-15 days, for example at 20-30 degreeC and pH 5-7.

본원 발명 효소의 채취Sampling of the Enzyme of the Invention

사용 미생물의 배양에 의해 생산된 본원 발명 효소는 적당한 추출법에 의해 배양물, 즉, 배지 및/또는 배양균체에서 추출분리되어. 그대로 조효소액(組酵素液)으로서 사용하거나, 또는 상기한 바와같이 통상의 효소정제법에 따라서 사용 목적에 맞는 정제단계로 정제된다. 추출법은 특히 한정되지 않으며, 통상의 방법에 의해 행해진다. 예를들면, 고체배양물로부터의 추출은 통상, 물 또는 완충액에 의해 행해진다. 또한 균체내의 본원 발명 효소는 통상의 방법에 의해 균체를 파쇄하고, 가용화해서 추출한다.The enzymes of the present invention produced by the culturing of the microorganisms used are extracted and separated from the culture, i.e., the medium and / or the culture by a suitable extraction method. It is used as a crude enzyme solution as it is, or it is refine | purified by the refinement | purification stage suitable for a use purpose according to a conventional enzyme purification method as mentioned above. The extraction method is not particularly limited and is performed by a conventional method. For example, extraction from solid cultures is usually done with water or buffers. In addition, the enzyme of the present invention in cells is crushed, solubilized and extracted by a conventional method.

(Ⅱ) L-글루타민산의 분석(II) Analysis of L-Glutamic Acid

1) 분석시료1) Analytical Sample

본원 발명에 있어서 "분석시료"라는 용어는 (A)그 함유성분으로서 L-글루타민산을 함유하고, 또는 함유할 것이 예상되는 시료이며, L-글루타민산 함량 또는 그 유무를 분석할 시료, 또는 (B) L-글루타민산을 유리(遊離)하고, 또는 유리하는 것이 예상되는 반응계를 함유하는 시료이며, 그 계의 L-글루타민산 함량의 변화를 측정하므로써, 그 계에 관여하는 효소활성 또는 그 계에 있어서 L-글루타민산으로 변환하는 물질의 함유량 또는 이들 물질의 유무를 분석하기 위한 시료를 의미한다.In the present invention, the term "analytical sample" (A) is a sample containing or expected to contain L-glutamic acid as its component, and a sample to analyze the content of L-glutamic acid or the presence or absence thereof, or (B) A sample containing a reaction system which is expected to liberate or liberate L-glutamic acid, and by measuring a change in the L-glutamic acid content of the system, the enzyme activity involved in the system or L- in the system It means a sample for analyzing the content of substances to be converted into glutamic acid or the presence or absence of these substances.

상기(A)로 분류되는 시료소서는 식품(예를들면, 간장, 아미노산조미료, 각종 에키스류, 액체 스프 맛나니 등의 액체 조미식품, 청주, 감주 등의 알콜 함유식품, 수산연제품, 소세지, 햄등의 고형식품의 추출액)등 생체 시료(오줌, 혈액등), 기타를 들 수 있으며, (B)로 분류되는 시료로서는 글루타미나아제, 글루타민산 라세마아제, GOT, GPT, r-GTP 등 L-글루타민산을 반응생성물로 하는 효소와 그 기질을 함유하는 계, 또는 상기 계와 다른 1종 또는 2종 이상의 다른 공역(共役)효소계를 함유하는 계를 들수 있다.Sample sauces classified in the above (A) are foods (e.g., soy sauce, amino acid seasonings, various seasonings, liquid seasonings such as liquid soup flavors, alcohol-containing foods such as sake, sake, sake products, sausages, Biological samples (eg, urine, blood, etc.) such as extracts of solid foods such as ham, and the like, and the samples classified into (B) include glutaminase, glutamic acid racemase, GOT, GPT, and r-GTP. -A system containing an enzyme which uses glutamic acid as a reaction product and its substrate, or a system containing one or two or more different conjugated enzyme systems different from the above-mentioned systems.

2) L-글루타민산의 분석2) Analysis of L-Glutamic Acid

본원 발명에 있어서 L-글루타민산의 분석법은 시료중의 L-글루타민산의 본원 발명 효소에 의한 효소 반응계에 있어서는 pH5-9, 특히 다량의 L-아스파라긴산이 공존하는 시료중의 L-글루타민산에 대해서는 pH5-6에 있어서의 효소반응계와, 이에 따라서 소비 또는 생성되는 시표(示標)물질의 정량적 또는 정상적인 검출을 행하는 시표물질의 검출계로 이루어진다.In the present invention, the analysis method of L-glutamic acid is pH5-9 in the enzyme reaction system of the enzyme of the present invention of L-glutamic acid in the sample, particularly pH 5-6 for L-glutamic acid in the sample in which a large amount of L-aspartic acid coexists. The enzyme reaction system in the present invention and the detection system for the target substance which performs quantitative or normal detection of the target substance consumed or produced accordingly.

효소반응Enzyme reaction

L-글루타민산의 분석에 있어서의 효소반응 조건은 다음과 같다. 즉, 반응 pH는 본원 발명 효소가 실활(失活)하지 않고, L-글루타민산에 대해서 충분하게 작용하는 pH이면 되며, 또한 시표물질의 검출계가 pH에 의존하는 것이면 이와 같은 조건도 고려해서 pH를 설정하는 것이 바람직하다. 통상, pH5-9의 범위에서 효소반응은 행하여진다. 그리고, 시료중에 실질적으로 본원 발명에 의한 L-글루타민산의 분석에 영향을 주는 정도의 다량의 L-아스파라긴산이 함유되는 경우, 본원 발명 효소는 적당한 pH 부근에서는 L-아스파라긴산에 대해서 다소 작용하므로, L-글루타민산에 대해서는 시표물질의 검출에 충분한 정도로 작용하고, L-아스파라긴산에 대해서는 작용하지 않은 조건을 선택해서 반응을 행하므로써 이와같은 시료라도 L-글루타민산을 특이적으로 분석할 수 있다. 이와 같은 조건에서는 pH 5-6의 반응조건이 적당하다.The enzyme reaction conditions in the analysis of L-glutamic acid are as follows. In other words, the reaction pH should be a pH that does not deactivate the enzyme of the present invention and fully functions against L-glutamic acid, and if the detection system of the target substance depends on pH, the pH is set in consideration of such conditions. It is desirable to. Usually, enzyme reaction is performed in pH5-9. In the case where the sample contains a large amount of L-aspartic acid that substantially affects the analysis of L-glutamic acid according to the present invention, the enzyme of the present invention acts somewhat against L-aspartic acid at an appropriate pH, so that L- By reacting with glutamic acid to a degree sufficient for detection of a target substance and reacting with conditions that do not act with L-aspartic acid, even such a sample can specifically analyze L-glutamic acid. Under these conditions, a reaction condition of pH 5-6 is appropriate.

그리고, 효소반응의 pH를 적당한 범위로 유지할 목적으로, 반응매질(媒質)로서 각종 완충액을 사용하는 것이 바람직하다. 완충액으로서는 상기 pH범위를 유지할 수 있으며, 또한 본원 발명 효소를 저해하지 않는 것이며, 시표물질의 검출계에 영향을 주지 않는 것이면 된다. 예를들면 인산완충액, 트리스염산완충액, 아세트산 완충액,, 구연산완충액, 벨로날완충액 등이 예시된다.In addition, for the purpose of maintaining the pH of the enzyme reaction in an appropriate range, it is preferable to use various buffers as the reaction medium. As the buffer solution, it is possible to maintain the pH range, and not to inhibit the enzyme of the present invention, and not to affect the detection system of the target substance. For example, phosphate buffer, tris hydrochloric acid buffer, acetic acid buffer, citric acid buffer, bellanal buffer and the like are exemplified.

반응온도는 특히 한정되지 않는다. 본원 발명 효소의 최적온도, 안정온도 및 사용하는 시표물질의 검출계 등을 감안해서 이 기술 분야에 숙련된 사람이면 용이하게 결정할 수 있다. 그리고, 반응에 있어서 본원 발명 효소는 가용성 효소 또는 포괄법, 흡착법, 가교법, 공유결합법 등의 일반적이 방법에 의해서 고정화된 고정화 효소로서 사용된다.The reaction temperature is not particularly limited. In view of the optimum temperature of the enzyme of the present invention, the stable temperature, the detection system of the target substance to be used and the like, any person skilled in the art can easily determine the result. In the reaction, the enzyme of the present invention is used as an immobilized enzyme immobilized by a general method such as a soluble enzyme or a comprehensive method, an adsorption method, a crosslinking method, and a covalent bonding method.

고정화 상태는 특히 한정되지 않는다("고정화 효소"지하타 이치로 편집, 1975년 3월20일(주)고단샤 발행참조). 예를들면, 고정화 담체의 소재로서는 셀롤로오스(셀로판, 필터 페이퍼), 아세틸셀룰로오스 유도체를 포함한 셀룰로오스유도체, 니트로셀룰로오스 (콜로디온), 각종 이온교환 셀룰로오스유도체(DEAE-셀룰로오스, TEAE-셀룰로오스, ECTEOLA-셀룰로오스, CM-셀룰로오스, P-셀룰로오스), 전분, 덱스트린유도체(Sephadex(상호)), 아가로오스, 만난(콘작만난), 치토산, 카라기난, 알긴산, 크산탄검, 한천 등의 다당류, 몰라겐, 겔라틴, 피브로인, 케라틴, 알부민, 구텐 등의 단백질, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알콜 등의 중합겔류, 폴리염화비밀, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴니트릴, 폴리스티렌, 폴리아미노스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리아미드(나일론, 폴리아미노산), 플루오르수지(Teflon(상호)), 실리콘수지, 감광성수지, 흡착수지, 이온교환수지 등의 합성유기고분자, 유리, 실리카, 세라믹, 알루미나, 카을리나이트, 벤토나이트, 인산칼륨, 히드록시 아파타이트, 활성탄 등의 무기고분자 등이 사용되며, 이들 물질은 그대로 또는 효소 단백과 반응할 수 있는 기능군의 도입 또는 상기 기능군의 활성화 후에 사용할 수 있다.The immobilization state is not particularly limited (see "Immobilization Enzyme" Chihiro Ichita, published by Godansha, March 20, 1975). For example, the material of the immobilization carrier is cellulose (cellophane, filter paper), cellulose derivatives including acetylcellulose derivatives, nitrocellulose (collodione), various ion exchange cellulose derivatives (DEAE-cellulose, TEAE-cellulose, ECTEOLA-). Cellulose, CM-cellulose, P-cellulose), starch, dextrin derivatives (Sephadex), agarose, mannan (conjacmannan), chitosan, carrageenan, alginic acid, xanthan gum, polysaccharides such as agar , Gelatine, fibroin, keratin, albumin, guten and other proteins, polyacrylamide, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol and the like, polymer gels, polyvinyl chloride, polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polystyrene, poly Aminostyrene, polyethylene, polypropylene, polyurethane, polycarbonate, polyamide (nylon, polyamino acid), fluororesin (Teflon), silicone water Synthetic organic polymers such as resins, photosensitive resins, adsorptive resins, ion exchange resins, inorganic polymers such as glass, silica, ceramics, alumina, kallinite, bentonite, potassium phosphate, hydroxyapatite, activated carbon, etc. May be used as is or after introduction of a functional group capable of reacting with an enzyme protein or activation of the functional group.

상기 효소는 고분자성, 겔, 셀룰로오스 유도체, 다당류 또는 단백질류등에 의한 포괄, 마이크로캡슐이 경우유기고분자물질 또는 셀룰로우스 유도체 등에 의한 다공성막에 의한 코팅, 담체결합법의 경우 디아조화법, 펩티드법, 알킬화법 또는 가교법(글루타르알데히드, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 등으로) 등에 의한 담체에의 공유결합, 이온교환군을 가진 담체에의 이온결합 또는 물리흡착에 의하여 고정화 할 수 있다. 또, 상기 가교법에 의하면 글루타르알데히드, 이소시아네이트 유도체류(헥사메틸렌디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아 네이트 등), 이소티오시아네이트 유도체류(헥사메틸렌디이소티오시아네이트등), N, N'-에틸렌비스말레인이미드, N, N'-(1,2-페닐렌)비스말레인이미드, N, N'-(1,4-페닐렌)비스말레인이미드 및 N, N'-폴리메틸렌-비스이오도아세트아미드와 같은 2 이상의 기능군을 가진 시약을 사용하여 효소 사이에 가교함으로써 고정화 할 수 있다. 또한, 고정화 효소는 상기 방법의 두가지 또는 그 이상을 결합하여 제조할 수 있다.The enzyme may be polymerized, gelled, cellulose derivatives, polysaccharides or proteins, microcapsules, organic polymers or cellulose derivatives, etc. And immobilized by covalent bonding to a carrier by an alkylation method or a crosslinking method (by glutaraldehyde, hexamethylene diisocyanate, etc.), ionic bonding to a carrier having an ion exchange group, or physical adsorption. Further, according to the crosslinking method, glutaraldehyde, isocyanate derivatives (hexamethylene diisocyanate, toluene diisocyanate and the like), isothiocyanate derivatives (hexamethylene diisothiocyanate and the like), N, N'-ethylene Bismaleimide, N, N '-(1,2-phenylene) bismaleimide, N, N'-(1,4-phenylene) bismaleimide and N, N'-poly It can be immobilized by crosslinking between enzymes using a reagent having two or more functional groups such as methylene-bisiodoacetamide. Immobilized enzymes can also be prepared by combining two or more of the above methods.

상기 방법에 의하면 본원 발명 효소를 고정화 할 수 있으며, 박막, 겔, 과립, 분말, 마이크로캡슐, 튜브, 파이버, 중공파이버 및 용기등과 같은 적당한 형태로 제조할 수 있다.According to the above method, the enzyme of the present invention can be immobilized, and can be prepared in a suitable form such as thin film, gel, granule, powder, microcapsules, tube, fiber, hollow fiber and container.

시표물질의 검출계Detection system of target substance

본원 발명 방법에 의해서 L-글루타민산을 분석하기 위한 시표물질은 효소반응에 의해서 소비되는 산소와 생성되는 과산화수소, 암모니아 및 α-케토글루타르산이다. 각 시표물질의 검출은 각각 임의의 방법에 의해서 행해지고, 본원 발명은 그 검출방법은에는 한정되는 않는다. 즉 , 검출방법은 통상 공지의 방법이 채용되지만, 금후 더욱 개발될 여러가지 방법도 채용가능하다고 생각된다. 다음에, 각 시표물질의 검출방법에 대해서 설명한다.The target substances for analyzing L-glutamic acid by the method of the present invention are oxygen consumed by the enzymatic reaction, hydrogen peroxide produced, ammonia and α-ketoglutaric acid. Detection of each target substance is carried out by an arbitrary method, and the present invention is not limited to the detection method. That is, although a well-known method is employ | adopted as a detection method normally, it is thought that various methods further developed in the future can also be employ | adopted. Next, the detection method of each target substance is demonstrated.

(1) 산소의 검출(1) detection of oxygen

소비된 산소를 검출하는 방법으로서는 와르브르크검압법(생화학 실험 강좌 5, 효소연구법 제35-41페이지, (주)도쿄가가쿠도진, 1975년 8월 20일 발행)과 산소전극법(전극법에 의한 산호측정, 하기와라 분지편, (주)고단샤, 1977년 11월 20일 발행)이 알려져 있으며, 본원 발명에 있어서는 어는 방법을 채용해도 된다.As a method of detecting the consumed oxygen, the Würburg test method (Biochemistry Experiment Lecture 5, Enzyme Research Method, pages 35-41, Tokyo Kagakudojin Co., Ltd., issued August 20, 1975) and the oxygen electrode method (by electrode method) Coral measurement, Hagiwara basin piece, Godansha Co., Ltd., issued November 20, 1977) are known, and a freezing method may be employed in the present invention.

산소전극법에 사용하는 전극으로서는 작용전극으로선 백금, 금, 이리듐 등이 귀금속전극을 사용하고, 제조전극으로서 은, 은/염화은계, 포화 칼토멜, 연, 아연, 알루미늄 등의 전극을 사용하고, 이들 전극 및 전해액(수산화칼륨, 수산화나트륨 등의 알칼리용액)의 피검액을 기본 구성으로 한다. 클라크형 전극 등 복잡형 전극(제17도) 또는 분리형 전극이 사용된다. 그 방식은 폴라로그래프방식이라도 갈바니 전지방식이라도 된다. 산소전극에 의해서 산소를 측정하는데 있어서는 효소반을 혼합물의 용존산소를 통상의 방법으로 측정하면 된다. 또한, 효소전극을 사용해서 측정해도 된다.As the electrode used in the oxygen electrode method, platinum, gold, iridium and the like are used as working electrodes, and electrodes such as silver, silver / silver chloride, saturated caltomel, lead, zinc, and aluminum are used as manufacturing electrodes. The test liquid of an electrode and electrolyte solution (alkali solution, such as potassium hydroxide and sodium hydroxide) is taken as a basic structure. Complex electrodes (Fig. 17) or separate electrodes, such as a Clark type electrode, are used. The method may be a polar graph method or a galvanic cell method. In the measurement of oxygen by an oxygen electrode, the enzyme half may be measured by the conventional method of dissolved oxygen of the mixture. In addition, you may measure using an enzyme electrode.

(2) 과산화수소의 검출(2) detection of hydrogen peroxide

생성되는 과산화수소를 검지하는 방법으로서는 전기화학적 분석법, 분광학적 분석법, 형광분석법, 화학발광 분석법 등이 알려져 있고, 본원 발명에 있어서는 어느 방법을 채용해도 된다.As a method of detecting the generated hydrogen peroxide, electrochemical analysis, spectroscopic analysis, fluorescence analysis, chemiluminescence analysis and the like are known, and any method may be employed in the present invention.

전기화학적 분석법으로서는 상기 산소전극과 같은 구조의 과산화 수소 검지형 전극을 사용하여, 전류법에 의해 측정하는 방법이 일반적이다. 예를들면, 백금 등의 귀금속전극으로 이루어지는 작용전극과 은전극 등으로 이루어진 대조전극과 과산화수소 투과성막으로 이루어지는 클라크형 과산화수소 전극을 사용하는 방법은 본원 발명에 적합하게 사용된다. 또한 산소전극과 같이 효소전극으로서 사용해도 된다. 그리고, 상기 방법 외에 전기화학 분석법으로서 본원 발명효소와 함께 퍼옥시다아제 또는 몰리브덴산염등의 과산화수소 분해용 촉매를 사용하여, 과산화수소와 요오드 이온을 반응시켜서, 전극 표면에 있어서는 요오드이온의 활량감소를 요오드이온전극으로 측정하는 방법도 사용할 수 있다. 또한, 이 방법은 본원 발명 효소와 퍼옥시다아제 또는 촉매를 함유하는 고정화 효소를 요오드이온전극으로 장착한 효소전극으로서 적합하게 사용된다.As an electrochemical analysis method, it is common to measure by an electric current method using the hydrogen peroxide detection electrode of the same structure as the said oxygen electrode. For example, the method of using the working electrode which consists of a noble metal electrode, such as platinum, a control electrode which consists of silver electrodes, etc., and the Clark type hydrogen peroxide electrode which consists of a hydrogen peroxide permeable membrane is used suitably for this invention. Moreover, you may use as an enzyme electrode like an oxygen electrode. In addition to the above-described methods, hydrogen peroxide and iodine ions are reacted with an enzyme of the present invention using a catalyst for decomposition of hydrogen peroxide, such as peroxidase or molybdate, together with the enzyme of the present invention to reduce the amount of iodine ion active on the surface of the electrode. The measuring method can also be used. In addition, this method is suitably used as an enzyme electrode equipped with an iodine ion electrode and an immobilized enzyme containing the enzyme, peroxidase or catalyst of the present invention.

분광학적 분석법으로서는 (1)피산화성 발색체를 퍼옥시디아제 또는 같은 활성을 나타내는 물질의 존재하에 과산화수소와 반응시켜서 생성색도의 흡광도 측정을 행하는 퍼옥시다아제법, (2) 알콜을 카탈라아제의 존재하에 과산화수소와 반응시켜서 생성되는 알데히드를 발색계에 유도하고, 생성색도의 흡광도 측정을 하던가, 또는 알데히드 탈수소효소를 NAD 의 공존하에 작용시켜서 환원형 NAD (NADH)의 생성을 측정하는 카탈라아제법, 및 (3) Ti(IV)/크실레놀 오렌지계, Ti(IV)/4-(2-피리딜아조)레소르시놀계, V-(V)/크실레놀 오렌지계 등을 사용하는 화학적 방법이 있다.Spectroscopic methods include (1) a peroxidase method in which an oxidative chromophore is reacted with hydrogen peroxide in the presence of a peroxidase or a substance exhibiting the same activity to measure the absorbance of the resulting color, and (2) hydrogen peroxide in the presence of catalase. A catalase method which induces an aldehyde produced by reacting with a chromophore and measures the absorbance of the produced color, or measures the production of reduced NAD (NADH) by reacting an aldehyde dehydrogenase in the presence of NAD, and (3) There are chemical methods using Ti (IV) / xylenol orange series, Ti (IV) / 4- (2-pyridylazo) resorcinol series, V- (V) / xylenol orange series and the like.

(1)의 퍼옥시다아제법에 있어서 정색(呈色)반응은 발색제의 단독의 산화반응 또는 발색제의 커플러(coupler)와의 산화축합반응이다. 전자의 방법으로서는 발색제로서 0-디아니시딘, 0-톨리딘, 0-톨루이딘, 0-아니노페놀, 2, 4-디클로로인도페놀, 벤지딘, 3, 3', 5, 5'-테르라알킬벤지딘(3, 3', 5, 5'-테트라벤지딘 등), 4-메톡시-1-나프톨, 2,2'-아지노-디(3-에틸벤조티아졸린-6-술폰산), 구아이아쿰수지(구아이아콜), N-(4-안티피릴)-아닐린유도체(N-(4'-안티피릴)-2-카르복실-4-히드록시아닐린 등), p-히드록시페닐 아세트산, N, N-디메틸-p-페닐렌 디아민 등을 사용할 수 있다.In the peroxidase method of (1), the color reaction is an oxidation reaction of a coloring agent alone or an oxidation condensation reaction with a coupler of the coloring agent. As the former method, as a coloring agent, 0- dianisidine, 0-tolidine, 0-toluidine, 0-aninophenol, 2, 4-dichloroindophenol, benzidine, 3, 3 ', 5, 5'-terraalkyl Benzidine (3, 3 ', 5, 5'- tetrabenzidine, etc.), 4-methoxy-1-naphthol, 2,2'-azino-di (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid), guiacum Resin (Guiaacol), N- (4-antipyryl) -aniline derivative (N- (4'-antipyryl) -2-carboxy-4-hydroxyaniline etc.), p-hydroxyphenyl acetic acid, N , N-dimethyl-p-phenylene diamine and the like can be used.

또한 후자의 방법으로는 발색제로서 4-아미노안티피린, 4-아미노안티피린 아미드 등의 4-아미노안티피린유도체 ; 4-아미노페나존, 4-아미노-N, N-디메틸 아닐린, p-페닐렌디아민, 4-아미노-N, N-디에틸-m-톨루이딘 등의 페닐렌디아민유도체 ; 3-메틸-2-벤조티아졸리논히드라존(MBTH)등이 사용되고, 커플러로서는 페놀, 카테콜, 레소르신, 히드로퀴논, 크레졸, 구아이아콜, 피로갈롤, 오르시놀, p-클로로페놀, p-브로모페놀, 2, 4-디클토로페놀, 2, 4-디브로모페놀, 2, 4, 6-트리브로모페놀, 아닐린, N, N- 디메틸아닐린, N, N-디에틸아닐린, N-에틸( N-3- 메틸페닐)-N-아세틸렌디아민, 3-아세트아미노-N, N-디에틸아닐린, N, N-디에틸-m-톨루이딘, N-에틸N-(2-히드록시-3-술포프로필-m-톨루이딘, N-글리실-N-에틸-m-톨루이딘, p-디메틸아미노페놀 0-아미노페놀, m-아미노페놀, p-메틸아미노페놀, 2-클로로-6-메틸페놀, 4-클로로-3-메틸페놀, 3, 5-디틀로로-2-히드록시벤젠술폰산 등의 페놀계, 아닐린계 또는 톨루이딘계 화합물 ; 4-할로게노-1-나프톨-2-술폰산(4-클로로-1-나프톨-2-술폰산 등), 1-나프톨-2-술폰산, 2-아미노-5-나프톨-7-술폰산, 2, 4-디클로로-1-나프톨, 1-히드록시-2-나프토산, 4,5-디히드록시-2, 7-디술폰산 등의 나프톨계화합물 ; 나프틸아민 또는 그 유도체 ; 히드록시퀴놀린, 아미노퀴놀린 등의 퀴놀린계 화합물 등을 사용할 수 있다.Moreover, as a latter method, 4-amino antipyrine derivatives, such as 4-amino antipyrine and 4-amino antipyrine amide; Phenylenediamine derivatives such as 4-aminophenazone, 4-amino-N, N-dimethyl aniline, p-phenylenediamine, 4-amino-N, and N-diethyl-m-toluidine; 3-methyl-2-benzothiazolinonehydrazone (MBTH) and the like are used, and as a coupler, phenol, catechol, resorcin, hydroquinone, cresol, guaiacol, pyrogallol, orcinol, p-chlorophenol, p Bromophenol, 2, 4-diclotophenol, 2, 4-dibromophenol, 2, 4, 6-tribromophenol, aniline, N, N-dimethylaniline, N, N-diethylaniline, N-ethyl (N-3-methylphenyl) -N-acetylenediamine, 3-acetamino-N, N-diethylaniline, N, N-diethyl-m-toluidine, N-ethylN- (2-hydroxy -3-sulfopropyl-m-toluidine, N-glysyl-N-ethyl-m-toluidine, p-dimethylaminophenol 0-aminophenol, m-aminophenol, p-methylaminophenol, 2-chloro-6- Phenol-based, aniline-based or toluidine-based compounds such as methylphenol, 4-chloro-3-methylphenol, 3,5-difluoro-2-hydroxybenzenesulfonic acid, and 4-halogeno-1-naphthol-2-sulfonic acid (4-chloro-1-naphthol-2-sulfonic acid, etc.), 1-naphthol-2-sulfonic acid, 2-amino-5-naphthol-7- Naphthol-based compounds such as phonic acid, 2,4-dichloro-1-naphthol, 1-hydroxy-2-naphthoic acid, 4,5-dihydroxy-2, 7-disulfonic acid, naphthylamine or derivatives thereof; Quinoline compounds, such as oxyquinoline and aminoquinoline, can be used.

발색제와 커플러의 적합한 조합예로서는 4-아미노안티피린과 페놀, N, N-디메틸아닐린, N, N-디에밀아닐린 또는 N-디에틸-m-톨루이딘과의 조합 또는 3-메틸-2-벤조티아졸리논히드라존과 N, N-디메틸아닐린과의 조합을 들 수 있다. 본원 발명은 이들 발색계 또는 발색제와 커플러의 종류에는 한정되지 않고, 정량적으로 산화되어서 색조변화를 나타낼 수 있는 것이라면 모두 사용 가능하다. 또한, 퍼옥시다이제는 통상 서양겨자(horseradish) 또는 고구마 유래의 효소가 사용되지만, 퍼옥시다아제 모양의 활성을 나타내는 것이면 되고, 특히 한정되지 않는다. 그리고 퍼옥시다아제 와 같은 활성을 나타내는 촉매라도 된다.Suitable combinations of colorants and couplers include combinations of 4-aminoantipyrin with phenol, N, N-dimethylaniline, N, N-diethymaniline or N-diethyl-m-toluidine or 3-methyl-2-benzothiazoli And combinations of nonhydrazone with N and N-dimethylaniline. The present invention is not limited to these types of colorimeters or colorants and couplers, and any one can be used as long as it can be quantitatively oxidized to exhibit color change. In addition, although peroxidase is a horseradish or sweet potato-derived enzyme, a peroxidase-like activity is usually used, and the peroxidase is not particularly limited. And a catalyst exhibiting the same activity as peroxidase.

(2) 의 카탈라아제법에 있어서 발색계를 사용하는 방법에는 통상 알콜로서 메탄올이 사용되고, 과산하수소와의 반응으로 생성한 포름알데히드를 산화제(예를들면 과요오드산나트륨, 칼륨시아노페놀레이트, 염화 제2철 등)의 존재하에서 히드라존(예를들면 3-메틸-2-벤조디아졸리논히드라존, 4-아미노-3-히드라지노-5-메르캅토-1, 2, 4-트리아졸(AHMT)등) 과 반응시켜서 발색시키는 방법, 포름알데히드를 아세틸아세톤 및 암모늄과 반응시켜서 발색하는 방법등이 채용된다.In the catalase method of (2), methanol is usually used as an alcohol, and formaldehyde produced by reaction with hydrogen peroxide is oxidized (e.g., sodium periodate, potassium cyanophenolate, Hydrazone (eg 3-methyl-2-benzodiazolinonehydrazone, 4-amino-3-hydrazino-5-mercapto-1, 2, 4-triazole in the presence of ferric chloride, etc.) (AHMT, etc.), and the method of coloring, and the method of coloring by reacting formaldehyde with acetylacetone and ammonium.

그리고, 과산화수소의 글루타티온 퍼옥시다아제에 의해 산화형 글루타디온으로 유도하여, 이것을 NADPH의 존재하에서 글루타디온 레둑타아제에 의해 환원하고, NADPH의 산화량을 측정하는 방법(Anal. Biochem,76,184-191(1976)), 등이온-히스타민계로 인디고카르민을 산화 탈색하고, 그 색도의 감량으로 정량하는 방법등도 있다.Then, a method of inducing hydrogen peroxide into oxidized glutadione by glutathione peroxidase, reducing this by glutadione reductase in the presence of NADPH, and measuring the oxidation amount of NADPH (Anal. Biochem, 76, 184). -191 (1976)), and isoion-histamine-based oxidative bleaching, and there is also a method for quantifying the loss of chromaticity.

형광분석법으로서는 호모바닐린산을 퍼옥시다아제의 존재하에 과산화수소와 반응시켜서 형광성의 2, 2'-디히드록시-3, 3'-디메톡시비페닐-5,5'-디아세트산으로 변환하고, 형광강도를 측정하는 방법을 들 수 있다.같은 방법으로, 호모 바닐린산 대신 p-히드록시페닐 아세트산, 디아세틸플루오레스신유도채(디아세틸플루오레스신, 디아세틸디클로로플루오레스신 등)등을 발형광 시약으로서 사용해도 된다. 또한, 스코폴레틴, 3, 5-디아세틸-1, 2-디히드로루티딘 등의 형광물질을 과산화수소/퍼옥시다아제에 의해 산화해서 비형광성 물질로 변환하고, 형광의 감소를 측정하는 방법도 있다.In fluorescence analysis, homovanic acid is reacted with hydrogen peroxide in the presence of peroxidase to convert to fluorescent 2, 2'-dihydroxy-3, 3'-dimethoxybiphenyl-5,5'-diacetic acid, and the fluorescence intensity In the same manner, p-hydroxyphenyl acetic acid, diacetyl fluorescin derivatives (diacetyl fluorescin, diacetyl dichloro fluorescin, etc.) are emitted instead of homo vanillic acid. You may use as a reagent. There is also a method of oxidizing fluorescent substances such as scopoline, 3, 5-diacetyl-1, and 2-dihydrolutidine by oxidizing with hydrogen peroxide / peroxidase, converting them into non-fluorescent substances, and measuring the decrease in fluorescence. .

광학발광분석법으로서는 루미놀을 퍼옥시다아제의 존재하에 과산화수소와 반응시켜서 산화하고, 발광량을 측정하는 방법(일본국 특개소 57(1982)-71399호, 특개소 57(1982)-71400호 참조)가 있다. 같은 방법으로 루미놀 대신 이소루미놀, 피로갈롤, 비스(2, 4, 6-트리클로로페닐)옥살레이트 등을 사용해도 되며, 퍼옥시다아제 대신 헤모글로빈, 헤마틴, 헤민, 시안화철(Ⅲ)칼륨, 염화코발트 등을 촉매로서 사용해도 된다.As an optical luminescence analysis method, there is a method of reacting luminol with hydrogen peroxide in the presence of peroxidase and measuring the amount of emitted light (see Japanese Patent Laid-Open No. 57 (1982) -71399 and Japanese Patent Laid-Open No. 57 (1982) -71400). In the same way, isoluminol, pyrogallol, bis (2, 4, 6-trichlorophenyl) oxalate may be used instead of luminol, and hemoglobin, hematin, hemin, iron (c) potassium cyanide, cobalt chloride instead of peroxidase. Etc. may be used as a catalyst.

(3) 암모니아의 검출(3) detection of ammonia

암모니아는 미크로켈달(micro-kjeldahl)법, 네슬러(Nessler)법, 인도페놀법, 닌히드린법, 페노사프라닌법 등의 방법에 의해 분석할 수 있다. 또한, 양이온 선택성 전극에 의하여 암모늄이온을 분석할 수 있다. 또한, 양이온 선택성 전극에 의해서 암노늄이온을 분석하는 방법 또는 소수성(疎水性)의 가스투과성막을 장착한 유리전극으로 이루어지는 암모니아가스전극에 의해 암모니아가스로서 분석하는 방법 등, 전기화학적 분석법에 의해서 분석해도 된다. 그리고, 이들 전극과 본원 발명 효소를 조합한 효소전극에 의해서 암노니아를 검출하고, L-글루타민산을 분석해도 된다.Ammonia can be analyzed by methods such as the micro-kjeldahl method, the Nessler method, the indophenol method, the ninhydrin method, the phenosafranin method, and the like. In addition, ammonium ions can be analyzed by a cation selective electrode. In addition, the analysis may be performed by an electrochemical analysis method, such as a method for analyzing ammonium ions by a cation-selective electrode or a method for analyzing ammonia gas by an ammonia gas electrode composed of a glass electrode equipped with a hydrophobic gas permeable membrane. do. And amnonia may be detected by the enzyme electrode which combined these electrodes and the enzyme of this invention, and L-glutamic acid may be analyzed.

(4) α-케토글루타르산의 검출(4) Detection of α-ketoglutaric acid

α-케토글루타르산은 3-메틸-2-벤조티아졸리논 히드라존(MBTH)와 반응시켜서 생성물의 흡광도를 측정하는 방법, 2, 4-디니트로페닐히드라진과 반응시켜서 생성물의 흡광도를 측정하는 방법, 0-페닐랜디아민과 반응시켜서 생성물의 흡광도를 측정하는 방법, 기타 공지의 방법을 사용할 수 있다.α-ketoglutaric acid is reacted with 3-methyl-2-benzothiazolinone hydrazone (MBTH) to measure the absorbance of the product, and 2,4-dinitrophenylhydrazine is reacted to measure the absorbance of the product , By measuring the absorbance of the product by reacting with 0-phenyllandiamine, and other known methods can be used.

3) 분석용 시약3) Reagent for analysis

본원 발명의 분석용 시약은 최소한 본원 발명 효소를 함유하는 시약이다. 즉, 그 형태는 한정되지 않으며, 용액, 분말 또는 과립의 가용성 효소라도 되며, 그리고 상기와 같이 각종 방법에 의해서 박막, 겔, 과립, 분말, 마이크로캡슐, 튜브, 파이버, 중공파이버 또는 용기의 담체에 고정화 된 고정화 효소라도 된다. 그리고, 본원 발명 효소 외에 액상 또는 인산완충제, 트리스염산완충제, 아세트산완충제, 구연산완충제, 벨로날완충제 등의 완충제, 염류(염화나트륨 등), 당류(자당등), 다가 알콜류(글리세롤, 프로필렌글리콜, 소르비톨 등), 기타 적당한 안정화제, 계면활성제 등을 첨가해도 된다.The analytical reagent of the present invention is a reagent containing at least the enzyme of the present invention. That is, the form is not limited, and may be a soluble enzyme of a solution, powder or granules, and may be applied to a carrier of a thin film, gel, granule, powder, microcapsules, tube, fiber, hollow fiber or container by various methods as described above. The immobilized immobilization enzyme may be sufficient. In addition to the enzymes of the present invention, in addition to liquid or phosphate buffers, tris hydrochloride buffers, acetic acid buffers, citric acid buffers, chloronal buffers, buffers, salts (such as sodium chloride), sugars (such as sucrose), polyhydric alcohols (glycerol, propylene glycol, sorbitol, etc.). ), Other suitable stabilizers, surfactants and the like may be added.

L-글루타민산의 분석에 있어서, 상기 분석용 시약은 상기 각종 검출법에 따라서, 필요한 효소활성이 얻어지도록 사용된다. 또한, 미리 각 검출법에 맞는 양을 시약병, 앰플 등의 용기에 봉입해도 된다.In the analysis of L-glutamic acid, the analytical reagent is used so that the required enzymatic activity is obtained according to the various detection methods. In addition, you may enclose in advance the quantity suitable for each detection method in containers, such as a reagent bottle and an ampule.

4) 분석용 키트4) Analysis Kit

분석용 키트는 상기 본원 발명 효소를 함유하는 분석용 시약과 본원 발명 효소에 의한 반응을 검출하는 수단인 검출용 시약으로 구성된다. 검출용 시약이란 상기 시표물질의 검출에 필요한 시약이다. 즉, 과산화수소를 시표물질로 할 경우, 검출용 시약으로서는 예를들면 퍼옥시다아제 또는 퍼옥시다아제와 같은 활성물과 발색제 또는 발색제 및 커플러와의 조합, 카탈라아제 또는 카탈라아제와 같은 활성물과 알콜과 발색계에 필요한 시약 또는 공역효소계에 필요한 시약과의 조합, 퍼옥시다아제 또는 퍼옥시다아제와 같은 활성물과 발형광제와의 조합, 퍼옥시다아제 또는 퍼옥시다아제와 같은 활성물과 발광시약과의 조합 등이 예시된다. 이들 시약의 구체예는 상기 "과산화수소의 검출"의 기재에서 명백하다.The kit for analysis consists of an assay reagent containing the enzyme of the present invention and a reagent for detection which is a means for detecting a reaction by the enzyme of the present invention. The detection reagent is a reagent necessary for detecting the target substance. In other words, when hydrogen peroxide is used as a target, detection reagents, for example, an active agent such as a peroxidase or a peroxidase, a combination of a colorant or a colorant and a coupler, an active agent such as a catalase or a catalase, and an alcohol and a color system are necessary. Combinations of reagents required for reagents or conjugated enzyme systems, combinations of active agents such as peroxidases or peroxidases with luminescent agents, combinations of active agents such as peroxidases or peroxidases with luminescent reagents, and the like. Specific examples of these reagents are apparent from the description of "detection of hydrogen peroxide" above.

그리고, 암모니아 또는 α-케토글루타르산을 시표물질로 한 경우도 마찬가지로 필요한 검출시약을 본원 발명 효소를 함유하는 분석용 시약과 조합하고, 분석용 키트로서 구성할 수도 있다. 또한, 본원 발명 효소를 함유하는 분석용 시약과 상기 검출용 시약은 전부를 혼합해서 단일 시약으로 해도 되며, 상호 간섭하는 성분이 존재하는 경우에는 각 성분을 적당한 조합이 되도록 분할해도 된다. 그리고, 이들은 용액상 또는 분말상 시약으로서 조제해도 되며, 그리고 이들을 여과지 또는 필름 등의 적당한 지지체에 함유시켜 시험지 또는 분석용 필름으로서 조제해도 된다. 그리고, 본원 발명의 분석용 키트에는 상기 조합시약 외에, L-글루타민산의 일정량을 함유하는 표준시약을 첨가해도 된다.Similarly, in the case where ammonia or α-ketoglutaric acid is used as the target substance, the necessary detection reagent may be combined with an analytical reagent containing the enzyme of the present invention and configured as an analytical kit. The reagent for analysis containing the enzyme of the present invention and the reagent for detection may be mixed with each other to form a single reagent, and when there are components that interfere with each other, the components may be divided so as to be in an appropriate combination. And these may be prepared as a solution form or a powdery reagent, and may be contained in a suitable support, such as a filter paper or a film, and may be prepared as a test paper or an analytical film. In addition to the combination reagent, a standard reagent containing a predetermined amount of L-glutamic acid may be added to the analysis kit of the present invention.

본원 발명의 분석용 키트의 적합한 일예로서는 과산화소소의 분광학적인 검출에 의해서 L-클루타민산을 분석하는 키트를 들 수 있다. 예를들면, 퍼옥시다아제법에 의한 키트의 경우, 통상 본원 발명 효소 0.02단위(U)이상/ 테스트, 퍼옥시다아제 1-10U/테스트, 발색제로서 4-아미노 안티피린과 페놀 또는 N, N-디메틸아닐린을 사용하는 경우, 이들의 시약은 생성하는 과산화수소에 대해서 1몰 이상, 바람직하게는 2몰 이상 사용된다.One suitable example of the analytical kit of the present invention is a kit for analyzing L-glutamic acid by spectroscopic detection of hydrogen peroxide. For example, in the case of a kit by a peroxidase method, at least 0.02 unit (U) of enzyme of the present invention / test, peroxidase 1-10U / test, 4-amino antipyrine and phenol or N, N-dimethylaniline as a colorant When used, these reagents are used at least 1 mole, preferably at least 2 moles, relative to the hydrogen peroxide produced.

(Ⅲ) 바이오 센서(Ⅲ) biosensor

1) 센서의 구성1) Configuration of Sensor

본원 발명에 있어서 "바이오센서"란 피검지물질을 식별하는 레셉터부로서의 효소와 이 효소의 작용에 의한 분석시료중의 화학적 또는 물리적 변화를 검출하고, 전기신호를 변환하는 신호변환부위인 트랜스듀서부로 구성되고 전기신호를 전류의 변화 또는 전위의 변화 로서 측정하고, 분석시료중에 있어서의 피검지물질의 존재량 또는 그 존부를 분석하기 위한 장치를 의미하는 ("화학의 영역, 중간 134호, Biomaterial Science 제1집"페이지 69-79, 1982년 4월 20일, (주)난꼬도 발행 및"화학공업"1982년 6월호, 페이지491-496참조). 상기와 같이 레셉터부로서 효소를 사용하는 바이오센서는"효소센서"라고도 하며, 특히 트랜스듀서부로서 전기화학 디바이스를 사용하는 효소센서는 "효소전극"이라고 불리운다("이온전극과 효소전극", 스즈키 슈이치편, 페이지 65-106, 1981년 11월 1일, (주)고단샤 발행 및 "화학의 영역"제36권 제5호, 페이지 343-349(1982년)참조). 또한 효소센서에는 레셉터부와 트랜스듀서부가 밀착 또는 근접해서 구성되는 전극장착형 효소전극 및 레셉터부와 트랜스듀서부가 분리해서 구성되는 리액터형 효소센서가 있다.In the present invention, a "biosensor" is a transducer that is a signal conversion site for detecting an enzyme and a chemical or physical change in an analyte sample by the action of the enzyme, and converting an electrical signal. Means a device for measuring an electrical signal as a change in electric current or a change in potential, and analyzing the amount or presence of a detected substance in an analytical sample ("Chemical Area, Intermediate 134, Biomaterial Science Vol. 1, pp. 69-79, issued April 20, 1982, published by Nankodo Co., Ltd. and the Chemicals, June 1982, pages 491-496. As described above, a biosensor using an enzyme as a receptor portion is also called an "enzyme sensor", and in particular, an enzyme sensor using an electrochemical device as a transducer portion is called an "enzyme electrode" ("ion electrode and enzyme electrode", Shuichi Suzuki, pp. 65-106, published November 1, 1981, issued by Godansha and "The Field of Chemistry", Vol. 36, No. 5, pages 343-349 (1982). In addition, the enzyme sensor includes an electrode-mounted enzyme electrode configured to be in close or close proximity to the receptor portion and the transducer portion, and a reactor-type enzyme sensor configured to separate the receptor portion and the transducer portion.

본원 발명에 의한 바이오센서는 상기 공지의 바이오센서에 있어서 레셉터부로서 신규 효소인 특정의 L-글루타민산 옥시다아제를 사용함으로써 신규의 바이오센서를 구성하고, 종래 기술에 비해서 각별한 효과를 달성해서 이루어진 것이다. 따라서 본원 발명에 있어서는 본원 발명 효소를 사용하는 외에는 공지의 기술을 채용할 수 있으며, 그리고 금후 개발될 기술도 본원 발명의 목적에 부합되는것이라면 채용할 수 있다.The biosensor according to the present invention constitutes a novel biosensor by using a specific L-glutamic acid oxidase, which is a novel enzyme, as a receptor in the known biosensor, and achieves a distinctive effect in comparison with the prior art. Therefore, in this invention, a well-known technique can be employ | adopted except for using the enzyme of this invention, and the technique to be developed in the future can also be employ | adopted if it meets the objective of this invention.

2) 레셉터부2) Receptor part

상기의 본원 발명 효소를 바이오센서의 레셉터부로서 사용하기 위해서는 본원 발명 효소와 피검지물질인 L-글루타민산의 접촉이 용이하게 행해지고, 효소반응이 원할하게 진행되는 동시에, 본원 발명 효소가 분석시료용액중에 실질적으로 용출하지 않는 상태로 레셉터부를 구성하지 않으면 안된다. 따라서, 본원 발명은 통상 고정화되거나 또는 반투막(半透膜)(예를들면 투석막透析膜), 한외(限外)여과막등)에 의해 피복되어 사용된다.In order to use the enzyme of the present invention as the receptor portion of the biosensor, the contact between the enzyme of the present invention and L-glutamic acid, which is a detection substance, is easily performed, and the enzyme reaction proceeds smoothly, and the enzyme of the present invention is analyzed. The receptor portion must be configured in a state that does not substantially elute during the process. Therefore, the present invention is usually used by being fixed or coated with a semipermeable membrane (for example, dialysis membrane, ultrafiltration membrane, etc.).

고정화는 레셉터부의 바이오센서에 있어서의 사용의 목적에 적합한 상태로 이루어지고, 본원 발명 효소가 실질적으로 실활(失活)되지 않고, 효소반응이 저해되지 않는 상태로 되면 좋고, 특히 한정되지 않는다("고정화 효소", 지하타 이치로편 1975년 3월 20일, (주)고단샤 발행 및 "이온전극과 효소전극" (동시발행)페이지65-77, 참조).Immobilization may be made in a state suitable for the purpose of use in the biosensor of the receptor portion, and the enzyme of the present invention may be inactivated substantially and the enzyme reaction may not be inhibited. "Fixing Enzyme", published by Godansha Co., Ltd., March 20, 1975, and "Ion Electrode and Enzyme Electrode" (simultaneous publication), pages 65-77).

즉, 고정화 방법은 포괄법(격자법, 마이크로캡슐형 등), 담체결합법(공유결합법, 이온결합법, 물리적 흡착법 등), 가교법 등의 공지의 방법에 의해 레셉터부로서 사용하는 고정화 효소의 조제법으로서 적당한 방법을 선택하면 된다. 구체적으로는 담체 또는 지지체의 소재로서 적당한 물질은 상기한 바와 같다.That is, the immobilization method is immobilization used as a receptor portion by a known method such as a comprehensive method (lattice method, microcapsule type, etc.), carrier bonding method (covalent bond method, ion bonding method, physical adsorption method, etc.), crosslinking method, and the like. What is necessary is just to select the suitable method as an enzyme preparation method. Specifically, materials suitable for the material of the carrier or the support are as described above.

얻어진 고정화 효소를 바이오센서의 레셉터부로서 사용하는 형태는 다음과 같다. 즉, 전극장착형 효소전극의 경우 통상 막상, 겔상, 분말상 또는 마이크로캡슐상의 고정화 효소를 측정전극의 작용면에 밀착 또는 근접해서 장착하고, 또한 바람직하게는 기질투과성 다공질막(예를들면 투석막, 한외여과막)을 피복하여 구성된다. 그리고, 전극막, 고정화 효소층 및 시료액과 접하는 피복막의 3자는 모두가 일체로 된 적측망 또는 불균질막 또는 앞의 2자 또는 후의 2자가 일체로 된 적층막 또는 불균질막으로하여 구성되어도 좋다. 또, 리액터형 효소센서의 경우 통상 입상 또는 분말상의 고정화 효소를 콜럼으로 충진하고 또는 튜브상 또는 섬유상(홀로우화이버상)의고정화 효소를 리액터로서 구성하고, 레셉터부로서 사용할 수 있다.The form which uses the obtained immobilized enzyme as a receptor part of a biosensor is as follows. That is, in the case of an electrode-mounted enzyme electrode, a membrane, gel, powder, or microcapsule-immobilized enzyme is usually attached to or close to the working surface of the measuring electrode, and preferably, a substrate-permeable porous membrane (e.g., dialysis membrane, ultrafiltration membrane). ) Is coated. The three members of the electrode membrane, the immobilized enzyme layer, and the coating membrane in contact with the sample liquid may be composed of an integral network or heterogeneous membrane in which all are integral, or a laminated membrane or heterogeneous membrane in which the former two or the latter two characters are integrated. good. In the case of a reactor-type enzyme sensor, a granular or powdery immobilized enzyme is usually filled with a column or a tube or fibrous (hollow-fiber) immobilized enzyme can be configured as a reactor and used as a receptor portion.

3) 트랜스듀서부3) Transducer

상기의 레셉터부에 있어서 분석시료중의 기질을 본 발명 효소에 의해 산화하고, 이 반응에 의한 화학적 또는 물리적 변화를 검출하여 전기신호로 변환하는 부위가 트랜스듀서부이다. 본원 발명에 있어서는 화학적 변화를 검출하는 경우를 예시하지만, 물리적 변화 예를들면 열의 수지를 서미스터 등에 의해 검출해도 된다.In the receptor section, the transducer section is a site for oxidizing the substrate in the analytical sample by the enzyme of the present invention, detecting chemical or physical changes caused by the reaction, and converting the substrate into an electrical signal. Although the case where a chemical change is detected in this invention is illustrated, physical change, for example, heat resin may be detected by a thermistor etc.

본원 발명 효소에 의해 반응에 수반하는 화학적 변화는 분석 시료중의 산소 및 L-글루타민산의 감소 및 과산화수소, 암모니아 및 α-케토글루타르산의 증가이지만, 트랜스듀서부에 의해 검출되는 것을 통상 산소의 흡수, 과산화수소의 증가 또는 암모니아의 증가이다. 산소의 흡수를 검출하여 전기신호로 변환하는 트랜스듀서로서는 산소전극이 사용된다. 과산화수소를 검출하여 전기신호로 변환하는 트랜스듀서로서는 과산화수소 검지형 전극이 사용된다. 구체적으로 상기의 산소 전극과 같은 구조의 전극을 사용할 수 있다. 또, 레셉터부로서 본원 발명 효소와 함께 퍼옥시다아제 또는 몰리브덴산염 등의 과산화수소 분해용 촉매를 사용하고, 과산화수소와 요오드이온의 활량(活量)감소를 검출하는 방법에 의해 과산화수소를 검출할 수도 있고, 이 경우에는 요오드이온전극을 사용할 수 있다.The chemical change accompanying the reaction by the enzyme of the present invention is a decrease in oxygen and L-glutamic acid and an increase in hydrogen peroxide, ammonia and α-ketoglutaric acid in the analytical sample, but the absorption of oxygen usually detected by the transducer part , Increase in hydrogen peroxide or increase in ammonia. An oxygen electrode is used as a transducer which detects the absorption of oxygen and converts it into an electrical signal. As a transducer for detecting hydrogen peroxide and converting it into an electrical signal, a hydrogen peroxide detection electrode is used. Specifically, an electrode having the same structure as the oxygen electrode may be used. In addition, hydrogen peroxide can be detected by a method of detecting the reduction in the amount of hydrogen peroxide and iodine ion using a catalyst for decomposition of hydrogen peroxide, such as peroxidase or molybdate, together with the enzyme of the present invention as the receptor portion. In this case, an iodine ion electrode can be used.

암모니아를 검출하여 전기신호로 변환하는 트랜스듀서로서는 암모니아를 암모늄이온으로서 분석하는 경우는 양이온 선택성 전극을 사용할 수 있고, 암모니아가스로서 분석하는 경우에는 소수성(疎水性)의 가수투과성막을 장착한 유리전극으로 이루어지는 암모니아 가스전극을 사용할 수 있다. 본원 발명에 의한 전극장착형 효소전극은 상기 레셉터부로서의 본원 발명 효소가 이상 예시한 각종 전극의 전극감응물질 투과성막 위 또는 이와같은 막과 일체화 해서 장착되어 구성된다. 또 본원 발명에 의한 리액터형 효소전극은 상기의 레셉터부로서의 본원 발명 효소를 고정화 한 리액터와, 효소반응부분과 분리해서 설치된 이상의 예시한 각종 전극으로 구성된다. 그리고, 본원 발명은 트랜스듀서 검지물질 및 트랜스듀서방식에 한정되는 것은 아니다.As a transducer that detects ammonia and converts it into an electrical signal, a cation selective electrode can be used when analyzing ammonia as ammonium ion, and a glass electrode equipped with a hydrophobic hydropermeable membrane when analyzing ammonia gas. An ammonia gas electrode can be used. The electrode-mounted enzyme electrode according to the present invention is constructed by being mounted on the electrode-sensitive material permeable membrane of the various electrodes exemplified above by the enzyme of the present invention as the receptor portion or integrally mounted with such a membrane. The reactor-type enzyme electrode according to the present invention is composed of a reactor in which the enzyme of the present invention as the receptor portion is immobilized, and various electrodes exemplified above separated from the enzyme reaction portion. In addition, the present invention is not limited to the transducer detection material and the transducer method.

[실시예 A1]Example A1

500㎖용 에르렌마이어(Erlenmeyer)플라스크에 밀기울 20g 및 물 16㎖를 넣고, 120℃, 30분간 가열 멸균해서 조제한 밀기울 배지에 스트렙토마이세스 에스피 X-119-6(KAIST 830905-10715, FERM P-6560, ATCC 39343) 을 식균하여, 28℃, 7일간 배양해서 종균을 조제하였다. 51용 에르렌마이어 플라스크 25개에 각각 밀기을 200g 및 물 160㎖ 를 넣고, 120℃, 30분간 가압 멸균한 다음, 상기 종균을 무균적으로 접종하고, 28℃에서 2일간 배양 후, 온도를 20℃로 내려서 다시 2주간 배양하였다.Into a 500 ml Erlenmeyer flask, 20 g of bran and 16 ml of water were placed, and Streptomyces sp X-119-6 (KAIST 830905-10715, FERM P-) was prepared in a bran medium prepared by heat sterilization at 120 ° C. for 30 minutes. 6560, ATCC 39343) were inoculated, and cultured at 28 ° C. for 7 days to prepare a seed. Each of 25 Erlenmeyer flasks for 51 was put 200 g of push and 160 ml of water, sterilized under pressure at 120 ° C. for 30 minutes, inoculated aseptically, incubated at 28 ° C. for 2 days, and then the temperature was 20 ° C. Down to 2 weeks of incubation.

얻어진 배양물을 37.5 ℓ의 물에 1시간 담근 다음 여과하고, 다시 규조토를 통과시켜서 조효소액 약 34 ℓ를 얻었다. 이 조효소액에 황산암모늄을 50% 포화까지 가하고, 생성된 침전을 원침 채취하여 0.02M 아세트산 완충액(pH 5.5) 3.9 ℓ에 용해하고, 57℃로 30분간 가열하였다. 이 열처리한 효소액을 5℃이하고 냉각후. 2배의 양의 미리 냉각한 에탄올을 가하여, 생성된 침전을 원침 채취해서 0.02M 인산완충액(pH7.4)에 용해하고 동일완충액으로 하루밤 투석하였다.The obtained culture was soaked in 37.5 L of water for 1 hour, filtered, and passed through diatomaceous earth to obtain about 34 L of crude enzyme solution. Ammonium sulfate was added to this crude enzyme solution to 50% saturation, the resulting precipitate was collected by centrifugation, dissolved in 3.9 L of 0.02M acetic acid buffer (pH 5.5), and heated to 57 ° C for 30 minutes. After the heat treatment of the enzyme solution at 5 DEG C or lower, the mixture was cooled. Two times the amount of pre-cooled ethanol was added, the resulting precipitate was collected by centrifugation, dissolved in 0.02 M phosphate buffer (pH 7.4), and dialyzed overnight with the same buffer.

투석중에 생성된 침전을 원침 제거하고, 상중액을 동일 완충액으로 평형화 한 DEAE(디에틸아미노에틸)-셀룰로오스콜럼(3.5×50cm)에 통과시키고, 흡착된 효소를 염화나트륨 0.35M을 함유한 동일 완충액을 사용해서 용출하였다. 용출된 활성 구분을 모아, 0.05M의 식염을 함유한 0.05M 아세트산 완충액(pH 5.5)으로 하루밤 투석하였다. 이투석내액을 동일 완충액으로 평형화 한 DEAE-세파로오스 CL-6B(Pharmacia Fine Chemicals 사 제품)콜롬(2×10cm)에 통과시키고, 흡착된 효소를 식염 0.05-0.75M의 리니어그라디엔트(Linear gradient)법으로 용출하였다.용출된 활성구분을모아 투석 농축 후, 세파댁스G-200(Pharmacia Fine Chemicals 사제품)콜롬(2.5×120cm)를 사용해서 겔 여과를 행하고, 활성구분을 모아서 농축 후, 0.02M인산칼륨완충액(pH7.4)으로 투석하였다. 이 투석내액을 원침하여, 상중액을 정밀여과한 다음, 동결건조해서 L-글루타민산 옥시다아제의 정제표품(비활성(非活性)55.1U/mg 단백, 수율 18.4%)30mg을 얻었다,The precipitate produced during dialysis was centrifuged, the supernatant was passed through DEAE (diethylaminoethyl) -cellulose column (3.5 x 50 cm) equilibrated with the same buffer, and the adsorbed enzyme was passed through the same buffer containing 0.35 M sodium chloride. Eluted using. The eluted fractions were collected and dialyzed overnight with 0.05 M acetic acid buffer (pH 5.5) containing 0.05 M of salt. The dialysate was passed through DEAE-Sepharose CL-6B (manufactured by Pharmacia Fine Chemicals) Colum (2 × 10 cm) equilibrated with the same buffer solution, and the adsorbed enzyme was passed through a linear gradient of 0.05-0.75 M of salt. The eluted active fractions were collected and concentrated by dialysis, followed by gel filtration using Sephadex G-200 (manufactured by Pharmacia Fine Chemicals) Colum (2.5 × 120 cm), and the active fractions were collected and concentrated. Dialysis was performed with 0.02 M potassium phosphate buffer (pH 7.4). The dialysis solution was centrifuged, the supernatant was subjected to microfiltration, and then lyophilized to obtain 30 mg of purified product of L-glutamic acid oxidase (inert 55.1 U / mg protein, yield 18.4%).

[실시예 B1]Example B1

(1) 키트의 조재(1) preparation of kits

시약 A : L-글루타민산 옥시다아제 1mg(10U/mg), 퍼옥시다아제5mg(100U/mg: 서양겨자 유래 : 도요보세키(주)제품)및 4-아미노안티피린 40mg이 1개의 시약병에 포함되도록 0.2M 인산칼륨완충액(pH6.5)2ml에 용해하고, 통상의 방법에 의해 동결 건조하였다. 시약 B : (1) 페놀 40mg을 0.1M 인산완충액(pH6.5)에 용해하고, 100ml로해서 시약병에 넣고, 또는 (2) 디메틸아닐린 100mg 을 0.1M 인산칼륨완충액(pH6.5)에 용해하고, 100ml로 해서 시약병에 넣었다.Reagent A: 0.2 M phosphoric acid so that 1 mg (10 U / mg) of L-glutamic acid oxidase, 5 mg of peroxidase (100 U / mg: derived from Western mustard: manufactured by Toyoboseki Co., Ltd.) and 40 mg of 4-aminoantipyrine in one reagent bottle It was dissolved in 2 ml of potassium buffer (pH 6.5) and lyophilized by a conventional method. Reagent B: (1) 40 mg of phenol was dissolved in 0.1 M phosphate buffer (pH 6.5), and 100 ml was added to the reagent bottle, or (2) 100 mg of dimethylaniline was dissolved in 0.1 M potassium phosphate buffer (pH 6.5). 100 ml was added to the reagent bottle.

(2) 조작법(2) How to operate

시험관에 L-글루타민산나트륨의 표준액 및 물을 각각 0.1ml 나누어 넣고, 상기 시약 A의 동결건조물을 시약 B의 (1)또는 (2)중 하나의 용액 100ml에 용해한 것을 상기 각 시험관에 각각 0,9ml 첨가하고, 37℃에서 호기적으로 진탕(振蕩)하면서 20분간 인큐베이트 하였다. 물에서의 블라인드 테스트(bind test)를 대조해서 상기(1)을 사용하는 경우는 500nm의 흡광도를 측정하고, 상기 (2)를 사용하는 경우는 565nm의 흡광도를 측정하였다. 이들의 검량선을 제8도(시약 B이(1)의 경우) 및 제9도(시약 B가 (2)인 경우)에 나타낸다.0.1 ml of the standard solution of sodium L-glutamate and water were each divided into 0.1 ml of the test tube, and the lyophilisate of the reagent A was dissolved in 100 ml of the solution of one of the reagents (1) or (2). It was added and incubated for 20 minutes, shaking aerobicly at 37 degreeC. In contrast to the blind test in water, the absorbance of 500 nm was measured when using (1), and the absorbance of 565 nm was measured when using (2). These calibration curves are shown in FIGS. 8 (for reagent B (1)) and 9 (for reagent B (2)).

[실시예 B2]Example B2

(1) 시약의 조제(1) Preparation of reagent

발색시약 : 페놀 20mg, 4-아미노안티피린 20mg 및 서양겨자 퍼옥시다아제 3mg(100U/mg)을 50ml의 0.2M 인산칼륨완충액 (pH 7.4)에 용해하였다. L-글루타민산 옥시다아제 : 정제효소 300μg(55U/ml)을 30ml의 0.02M 인산칼륨완충액(pH7.4)애 용해했다(0.05U/ml).Color Reagent: 20 mg of phenol, 20 mg of 4-aminoantipyrine and 3 mg of Western Mustard Peroxidase (100 U / mg) were dissolved in 50 ml of 0.2 M potassium phosphate buffer (pH 7.4). L-glutamic acid oxidase: 300 g (55 U / ml) of purified enzyme was dissolved in 30 ml of 0.02 M potassium phosphate buffer (pH 7.4) (0.05 U / ml).

(2) 조작법(2) How to operate

시험관에 발색시약 0.8ml를 나누어 넣고, L-글루타민산 옥시다아제 용액 0.1ml을 37℃ 항온조에 넣어서 5분간 가온하였다. 표준 L-글루타민산나트륨용액(0-2μ 몰/ml) 또는 시료용액(각종 제품 간장을 물로 150배로 희석한 용액) 0.1ml을 가하여 잘 섞어서, 37℃에서 호기적으로 진탕하면서 20분간 인큐베이트 하였다. 블라인드테스트를 대조로 해서 500nm의 흡광도를 측정하고, 제10도에 나타내는 검량선을 작성하였다. 이 검량선에서 구한 상기 시료중의 L-글루타민산 정량치를 L-글루타민산 탈탄산효소를 사용한 종래법(Technicon 자동분석장치에 의해 페놀프탈레인의 감색도를 측정하는 방법)에 의한 등 시료중의 L-글루타민산 정량치와 비교해서 제4표(실시예 B3의 뒤에 나타냄)에 나타냈다. 또한, 상관계수 r=0.997, 희귀분식 y=1.005x-0.575였다.0.8 ml of color reagent was divided into test tubes, and 0.1 ml of L-glutamic acid oxidase solution was placed in a 37 ° C. thermostat and warmed for 5 minutes. 0.1 ml of standard L-glutamate solution (0-2 μmol / ml) or a sample solution (a solution of 150 times diluted in soy sauce of various products) was added thereto, mixed well, and incubated for 20 minutes with aerobic shaking at 37 ° C. Using the blind test as a control, the absorbance at 500 nm was measured, and a calibration curve shown in FIG. 10 was prepared. Quantitative value of L-glutamic acid in the sample obtained from this calibration curve by the conventional method using L-glutamic acid decarboxylase (method of measuring the sensitivity of phenolphthalein by Technicon automatic analyzer). It showed in the 4th table (it shows after Example B3) compared with the process. Correlation coefficient r = 0.997 and rare equation y = 1.005x-0.575 were found.

[실시예 B3]Example B3

시험관에 0.1M 인산칼륨완충액(pH7.4)0.7ml, 키틸리아제(1000U/ml : 소의 간 유래, Sigma Chemical 사제품)용액 0.1ml 및 L-글루타민산 옥시다아제(0.6U/ml)의 용액 0.1ml를 취하고, 37℃에서 5분간 가온하였다. 이에 표준 L-플루타민산 나트륨용액(0-5mM)0.1ml 또는 시료용액 (실시예 B2와 동일한 제품 간장희석액)0.1ml를 가해서 반응을 개시하였다. 37℃에서 220분간 호기적으로 진탕하면서 인큐베이트 한후, 25% 트리클로로아세트산 0.1ml을 가해서 반응을 정지 시켰다. 반응정지액 1M 아세트산 완충액(pH5.0)1.9ml와 0.1% 3-메틸-2-벤조티아졸리논히드라존 염산용액 0.8ml을 가하여 섞은후, 50℃에서 30분간 인큐베이트 하였다. 실온까지 냉각후,블라인드 테스트를 대조로 하여 316nm의 흡광도를 측정하고, 제11도에 나타내는 검량선을 작성하였다. 이검량선에서 구한 시료용액 중의 L-글루타민산 정량치를 L-글루타민산 탈탄소 효소를 사용한 종래법에 의한 시료용액중의 L-글루타민산 정량치와 비교하여, 제4표에 나타냈다. 상관계수 r=0.996,회귀식 y=1.026x-3.122였다.0.7 ml of 0.1 M potassium phosphate buffer solution (pH7.4), 0.1 ml solution of chitillase (1000 U / ml from bovine liver, manufactured by Sigma Chemical) and 0.1 ml solution of L-glutamic acid oxidase (0.6 U / ml) Was taken and warmed at 37 ° C. for 5 minutes. The reaction was initiated by adding 0.1 ml of standard L-flutamate solution (0-5 mM) or 0.1 ml of sample solution (same soy diluent as in Example B2). After incubation with aerobic shaking at 37 ° C. for 220 minutes, 0.1 ml of 25% trichloroacetic acid was added to stop the reaction. 1.9 ml of 1 M acetic acid buffer solution (pH5.0) and 0.8 ml of 0.1% 3-methyl-2-benzothiazolinonehydrazone hydrochloric acid were added and mixed, followed by incubation at 50 ° C for 30 minutes. After cooling to room temperature, the absorbance at 316 nm was measured using the blind test as a control, and a calibration curve shown in FIG. 11 was prepared. The quantitative value of L-glutamic acid in the sample solution obtained from this calibration curve was compared with the quantitative value of L-glutamic acid in the sample solution by the conventional method using L-glutamic acid decarbonase, and is shown in Table 4 below. The correlation coefficient r = 0.996 and the regression equation y = 1.026x-3.122.

[제4표][Table 4]

Figure kpo00006
Figure kpo00006

[실시예 B4]Example B4

(1) 시약의 조제(1) Preparation of reagent

발색시약 : 페놀 30mg,4-아미노안티피린 30mg, 서양겨자 퍼옥시다아제 4mg(100U/mg) 및 L-글루타민산 옥시다아제 1mg(10U/mg)을 0.2M 인산칼륨완충액(pH6.5)50ml에 용해하였다. 기질용액A : L-아스파라긴산 나트륨 200mg 및 α-케토글루타르산 15mg을 0.1M 인산칼륨완충액(pH7.0) 10ml에 용해하였다. 기질용액 B : L-알라닌 140mg 및 α-케토글루타르산 15mg을 0.1M 인산칼륨완충액(pH7.0)10ml에 용해하였다.Color reagent: 30 mg of phenol, 30 mg of 4-aminoantipyrine, 4 mg of Western mustard peroxidase (100 U / mg) and 1 mg of L-glutamic acid oxidase (10 U / mg) were dissolved in 50 ml of 0.2 M potassium phosphate buffer (pH 6.5). Substrate solution A: 200 mg of sodium L-aspartate and 15 mg of α-ketoglutaric acid were dissolved in 10 ml of 0.1 M potassium phosphate buffer (pH 7.0). Substrate solution B: 140 mg of L-alanine and 15 mg of α-ketoglutaric acid were dissolved in 10 ml of 0.1 M potassium phosphate buffer (pH 7.0).

(2)조작법(2) Operation method

1)글루타민산-옥살로아세트산 트란스아미나아제(GOT)의 활성측정1) Measurement of glutamic acid-oxaloacetic acid transaminase (GOT) activity

시험관에 기질용액 A 0.2ml를 취하고, 표준 효소액(베링거야마노우치사 제품, 380U/mg)0.1ml를 가하고, 37℃에서 30분간 인큐베이트한 후, 25%트리클로로아세트산 0.1ml을 가해서 반응을 정지시켰다. 반응 정지액에 1M 인산칼륨완충액(pH6.5)0.1ml 및 L-글루타민산 옥시다아제를 발색시약 0.5ml를 가해서 37℃에서 20분간 인큐베이트하였다. 블라인즈테스느를 대조로 해서 500nm의 흡광도를 측정하여 제12도에 나타내는 검량선을 작성하였다.0.2 ml of Substrate Solution A was taken into a test tube, 0.1 ml of a standard enzyme solution (380 U / mg, manufactured by Beringo Manouchi Co.) was added thereto, and after incubation at 37 ° C. for 30 minutes, 0.1 ml of 25% trichloroacetic acid was added to stop the reaction. . 0.1 ml of 1 M potassium phosphate buffer (pH6.5) and 0.5 ml of L-glutamic acid oxidase were added to the reaction stopper, and the resultant was incubated at 37 ° C for 20 minutes. Using the blind test as a control, the absorbance of 500 nm was measured and the calibration curve shown in FIG. 12 was created.

2)글루타민산-피루빈산트란스아미나아제(GPT)의 합성2) Synthesis of glutamic acid-pyruvic acid transaminase (GPT)

측정시험관에 기질용액 B 0.2ml을 취하고, 표준 효소액(베링거야마노우치사 제품, 140U/mg)0.1ml를 가하고, 37℃에서 30분간 인큐베이트한 후, 25%트리클로로아세트산 0.1ml을 가해서 반응을 정지시켰다. 반응정지액중의 L-글루타민산 함량을 1)과 같이 측정하고, 제13도에 나타내는 검량선을 작성하였다.0.2 ml of Substrate Solution B was added to the test tube, 0.1 ml of standard enzyme solution (140 U / mg, manufactured by Beringa Manouchi Co.) was added thereto, and after incubation at 37 ° C. for 30 minutes, 0.1 ml of 25% trichloroacetic acid was added to stop the reaction. I was. The L-glutamic acid content in the reaction stopper was measured as in 1), and a calibration curve shown in FIG. 13 was prepared.

[실시예 B5]Example B5

L-글루타민산 옥시다아제(0.5U/ml)를 함유하는 0.1M 아세트산 완충액(pH 5.5)1ml를 30℃ 항온수가 순환되고 있는 클라크(Clark)방식의 산소전극의 큐베트(cuvette)에 밀봉하고, 50ml의 L-글루타민산 표준액(0-2mM)을 주입해서 산소소비량을 측정하고, 제14도에 나타내는 검량선을 작성하였다. 이 검량선에서 구한 시료(각종 간장)중의 L-글루타민산 정량치를 L-글루타민산 탈탄산효소를 사용한 종래법에 의한 시료중의 L-글루타민산 정량치와 비교해서, 제5표에 나타냈다. 상관계수 r=0.953, 회귀식 y=0.930x+6.11였다.1 ml of 0.1 M acetic acid buffer (pH 5.5) containing L-glutamic acid oxidase (0.5 U / ml) was sealed in a cuvette of a Clark type oxygen electrode with 30 ° C. constant temperature water circulated, and 50 ml of L-glutamic acid standard solution (0-2 mM) was injected to measure oxygen consumption, and a calibration curve shown in FIG. 14 was prepared. The L-glutamic acid quantitative value in the sample (various soy sauce) calculated | required by this calibration curve was compared with the quantitative value of L-glutamic acid in the sample by the conventional method using L-glutamic acid decarboxylase, and it is shown in the 5th table | surface. The correlation coefficient r = 0.953 and the regression equation y = 0.930x + 6.11.

[제5표][Table 5]

Figure kpo00007
Figure kpo00007

[실시예 B6]Example B6

L-글루타민산 옥시다아제(12.5U/ml)용액 0.5ml를 다공성 니트로셀로오스막(도요가가쿠 산교사 제품, TM-5 : 구멍지름 0.1μm,직경 25mm, 막두께 140μm)위에 적하, 흡인 하므로써 흡착 고정하고, L-글루타민산 옥시다아제막 조제물을 얻었다. 상기 고정화 효소막을 원형으로 재단(직경 5.0mm)한 후 격막 산소전극(이시카와세이사쿠쇼사 제품 U-2형)의 가스투과성막(테플론막, 막두께 10μm)위에 장착하고, 다시 고정화 효소에 셀룰로오스 투석막을 장착해서 L-글루타민산 센서를 제작하였다. 이 센서를 사용해서 공지 농도(0.05-1.0mM)의 L-글루타민산 나트륨 표준용액에 대한 전류감소치를 측정하고, 제15도에 나타내는 검량선을 작성하였다.0.5 ml of L-glutamic acid oxidase (12.5 U / ml) solution is dropped onto a porous nitrocellulose membrane (manufactured by Toyogaku Co., Ltd., TM-5: pore diameter 0.1 μm, diameter 25 mm, film thickness 140 μm) and absorbed by suction. It fixed and the L- glutamic-acid oxidase membrane preparation was obtained. After the immobilized enzyme membrane was cut in a circle (diameter 5.0 mm), it was mounted on a gas-permeable membrane (Teflon membrane, membrane thickness of 10 μm) of a diaphragm oxygen electrode (type U-2 manufactured by Ishikawa Seisakusho Co., Ltd.), and again the cellulose dialysis membrane was immobilized. Was mounted to produce an L-glutamic acid sensor. Using this sensor, the current reduction value for the sodium L-glutamate standard solution at a known concentration (0.05-1.0 mM) was measured, and a calibration curve shown in FIG. 15 was prepared.

[실시예 B7]Example B7

L-글루타민산 옥시다아제 2U와 L-글루타민산 20μ몰을 함유하는 0.1M 아세트산 완충액(pH 5.5)1ml를 30℃에서 순환되는 클라크형 산소전극의 큐베트내에 밀봉되었고, 글루타미나아제 표준액(4-20mU, 대장균에서 얻음)의 20μ1을 산소소비량을 측정하기 위하여 주입하여 제16도에 도시된 검량선을 작성하였다. 마찬가지로, 간장(5분간 1000r.p.m. 으로 0.1M 인산완충액 (pH7.0)50ml내에 간장10g을 동질화 한 다음 이 완충액을 첨가하여 300ml을 얻음)의 현탄액 50μ 1을 산소소비량을 측정하기 위하여 주입하였다. 간장 1g당 글루타미나아제 활성은 3.7U로 측정되었다.1 ml of 0.1 M acetic acid buffer (pH 5.5) containing 2 U of L-glutamic acid oxidase and 20 μmol of L-glutamic acid was sealed in a cuvette of a Clark type oxygen electrode circulated at 30 ° C., and a glutaminase standard solution (4-20 mU, 20 μl of Escherichia coli was injected to measure oxygen consumption, and a calibration curve shown in FIG. 16 was prepared. Similarly, 50 μl of suspension of soy sauce (10 g of soy sauce was homogenized in 50 ml of 0.1 M phosphate buffer (pH 7.0) at 1000 r.pm for 5 minutes and then buffered to obtain 300 ml) was injected to measure oxygen consumption. . Glutaminase activity per gram of soy sauce was measured at 3.7 U.

[실시예 C1]Example C1

L-글루타민산 옥시다아제(448U/ml)용액 0.1ml을 30mm×30mm사방의 셀로판막 (막두께30μm)에 적하·건고(乾固)하여, 이것에 25% 글루타르알데히드용액 0.1ml을 침윤시키고, 4℃에서 하루밤 건조하고, 280mm에 있어서의 흡수물질이 용출하지 않을때까지 물로 세정하고, L-글루타민산 옥시다아제 고정화 셀로판막을 얻었다. 상기 고정화 효소막을 원형의 소편으로 재단하여, 격막산소전극 (이시카와세이사쿠쇼사 제품)의 산소투과성막(테플론막, 막두께 10μm)위에 장착하고, 다시 이 고정화 효소막 위에 셀룰로오스 투석막(막두께 50μm, 비스킹사 제품)을 장착해서 L-글루타민산 센서를제작하였다(제17도).0.1 ml of L-glutamic acid oxidase (448 U / ml) solution was added dropwise to a 30 mm × 30 mm square cellophane membrane (film thickness of 30 μm) and dried, and 0.1 ml of 25% glutaraldehyde solution was infiltrated thereto. It was dried overnight at 占 폚 and washed with water until the absorbent material at 280 mm was not eluted to obtain an L-glutamic acid oxidase immobilized cellophane membrane. The immobilized enzyme membrane was cut into circular small pieces and mounted on an oxygen permeable membrane (teflon membrane, membrane thickness of 10 μm) of a diaphragm oxygen electrode (manufactured by Ishikawa Seisakusho Co., Ltd.), and then on the immobilized enzyme membrane, a cellulose dialysis membrane (film thickness of 50 μm, Visking Co., Ltd.) was installed to produce an L-glutamic acid sensor (FIG. 17).

제17도에 있어서, 격막산소전극은 음극은 백금전극(1), 양극은 연(鉛)전극(2)이며, 수산화칼륨용액을 내부액(전해액)(3)으로 해서 백금 음극 표면에 산소투과성의 태플론막(4)이 장착되어 있다. 이 테플론막 위에 상기 고정화 효소막 (5)이 장착되고, 다시 셀룰로오스 투석막(6)으로 피복되어 0링(7)으로 고정되어 있다.In FIG. 17, the diaphragm oxygen electrode has a platinum electrode (1) as a cathode, a lead electrode (2) as an anode, and an oxygen permeability on the surface of the platinum cathode with a potassium hydroxide solution as an internal liquid (electrolyte) 3. The teflon membrane 4 is mounted. The immobilized enzyme membrane 5 is mounted on the Teflon membrane, and is then covered with the cellulose dialysis membrane 6 and fixed with a zero ring 7.

상기의 L-글루타민산 센서를 사용하여, 제18도에 나타내는 L-글루타민산 분석장치를 제각하였다. 제18도에 있어서 시료 용액 주입구(1)에서 주입된 시료용액(2)은 용존산소포화 완충액 (3)과 함께 페리스 태틱펌프(4)에 의해서 셀(5)에 송입된다. 이때 L-글루타민산 센서(6)에 의해서 측정된 전류감소치는 기록계(7)에 기록된다. 상기 장치에 L-글루타민산 나트륨 표중액을 연속적으로 주입하여 전류감소치를 측정하고, L글루타민산 나트륨 농도와의 상관을 구하고, 결과를 제19도에 나타냈다.Using the above L-glutamic acid sensor, the L-glutamic acid analyzer shown in FIG. 18 was prepared. In FIG. 18, the sample solution 2 injected from the sample solution inlet 1 is fed to the cell 5 by means of the ferritic pump 4 together with the dissolved oxygen saturation buffer 3. At this time, the current reduction value measured by the L-glutamic acid sensor 6 is recorded in the recorder 7. The L- glutamate sodium sulfate solution was continuously injected into the apparatus, the current reduction value was measured, the correlation with sodium L-glutamate concentration was determined, and the results are shown in FIG.

이 장치를 사용하여 각 온도에 있어서의 응답성을 측정하며, 결과를 제20도에 나타냈다. 단, 측정은 0.8mM L-글루타민산 나트륨용액을 사용하여 20℃, 30℃ 및 40℃의 각 온도로 행하였다. 마찬가지로 각 pH의 L-글루타민산 나트륨용액(0.8mM)에 대한 응답성(30℃)을 측정하고, 결과를 제6도표에 나타냈다. 또한, 각 아미노산 용액의 농도는 2.0mML 이며, L-글루타민산 용액의 농도는 0.4mM 이고, 반응은 30℃에서 pH 5.5(0.1M 아세트산 나트륨 완충액)으로 행하였다.The responsiveness at each temperature was measured using this apparatus, and the result was shown in FIG. However, the measurement was performed at each temperature of 20 degreeC, 30 degreeC, and 40 degreeC using the 0.8 mM L- glutamate sodium solution. Similarly, the responsiveness (30 ° C.) to L-sodium glutamate solution (0.8 mM) at each pH was measured, and the results are shown in FIG. The concentration of each amino acid solution was 2.0 mM, the concentration of L-glutamic acid solution was 0.4 mM, and the reaction was carried out at 30 ° C. with pH 5.5 (0.1 M sodium acetate buffer).

[제6표][Table 6]

Figure kpo00008
Figure kpo00008

Figure kpo00009
Figure kpo00009

상기 센서가 0.02M 인산완충액내에 3℃에서 보존되고, L-글루타민산 나트륨용액에 대한 반응이 경과일에 대하여 상기와 같이 측정되었을때, 최초의 반응은 1개월간 유지되었다. 이리하여 상기 고정화 효소막은 3℃에서 최소한 1개월간 안정하다.When the sensor was stored at 3 ° C. in 0.02 M phosphate buffer and the response to sodium L-glutamate solution was measured as above for elapsed days, the initial response was maintained for 1 month. The immobilized enzyme membrane is thus stable for at least 1 month at 3 ° C.

[실시예 C2]Example C2

실시예 C1과 같이 얻어진 L-글루타민산 옥시다아제의 고정화 셀로판막을 원형으로 재단한 다음. 과산화수소전극(이시카와세이사쿠쇼사 제품)의 전극위에 장착하고, 다시 고정화 효소막을 셀룰로오스 투석막에 피복하여 실시예 C1에서 제조된 센서의 구조와 동일한 구조를 가진 L-글루타님산 센서를 제조하였다. 상기 센서를 사용하여 실시예 C1의 장치와 같은 L-글루타민산 분석장치가 제조되었다.The immobilized cellophane membrane of L-glutamic acid oxidase obtained as in Example C1 was cut in a circle. It mounted on the electrode of a hydrogen peroxide electrode (made by Ishikawa Seisakusho Co., Ltd.), and coat | covered the immobilized enzyme film | membrane again on the cellulose dialysis membrane, and produced the L- glutamic acid sensor which has the same structure as the sensor structure manufactured in Example C1. Using this sensor, an L-glutamic acid assay device, such as the device of Example C1, was prepared.

전류치를 측정하기 위하여 L-글루타민산 나트륨 표준액이 상기 장치로 주입되었고, 여기서 L-글루타민산 나트륨 농도와 전류치 사이의 상호관계는 제22도에서와 같이 얻어졌다.A sodium L-glutamate standard solution was injected into the apparatus to measure the current value, where the correlation between the sodium L- glutamate concentration and the current value was obtained as in FIG.

[실시예 C3]Example C3

시판 간장을 0.1M 인산완충액 (pH 7.0)으로 10배로 희석해서 공기를 바블링하여 용존산소를 포화상태로한 시료액을 조제하였다. 49ml의 0.1M 인산완충액(pH7.0)에 상기 시료액 1ml 를 주입하고, 실시예 C1에서 제작한 장치에 의해서 상기 간장중의 L-글루타민산 농도를 산출한 바, 이 값은 L-글루타민산 자동분석장치(Technicon Instruments 사 제품)에 의한 정량치와 잘 일치하고 있었다.Commercial soy sauce was diluted 10-fold with 0.1 M phosphate buffer (pH 7.0) to bubble the air to prepare a sample solution in which dissolved oxygen was saturated. 1 ml of the sample solution was injected into 49 ml of 0.1 M phosphate buffer (pH 7.0), and the concentration of L-glutamic acid in the liver was calculated by the apparatus prepared in Example C1. This value was automatically analyzed by L-glutamic acid. The results were in good agreement with the quantitative values obtained by the instrument (manufactured by Technicon Instruments).

또, 시판 간장에 실시예 C1 및 실시예 C2 의 장치를 사용하여 L-글루타민산 나트륨의 소정량(5-100mM)을 사하여 회수시험을 하였다. 각 장치에 대한 검량선에 의하여 회수된 L-글루타민산 나트륨의 양을 산출하였다. 이 산출량은 제23도 (실시예 C1의 장치)와 제24도(실시예 C2의 장치)에 나타낸 바와 같이 첨가된 L-글루타민산 나트륨의 양과 실질적으로 비례하였다.In addition, recovery tests were carried out on commercial soy sauce using the apparatuses of Examples C1 and C2 using a predetermined amount (5-100 mM) of sodium L-glutamate. The amount of sodium L-glutamate recovered by the calibration curve for each device was calculated. This yield was substantially proportional to the amount of sodium L-glutamate added as shown in FIG. 23 (apparatus of Example C1) and FIG. 24 (apparatus of Example C2).

Claims (7)

하기의 특성을 가지는 L-글루타민산 옥시다아제와 이 효소에 의한 반응의 검출시약으로 이루어진 것을 특징으로 하는 L-글루타민산의 분석용 키트.A kit for analyzing L-glutamic acid, comprising L-glutamic acid oxidase having the following characteristics and a reagent for detecting a reaction by the enzyme. A. 기질특이성A. Substrate Specificity L-글루타민산에 대한 기질 특이성이 높고, L-글루타민산 이외의 아미노산에는 작용하지 않는다.It has a high substrate specificity for L-glutamic acid and does not act on amino acids other than L-glutamic acid. B. 최적 pHB. Optimum pH 최적 pH는 pH7-8.5 부근이다.The optimum pH is around pH 7-8.5. C. 안정 pH범위C. Stable pH Range 37℃, 60분간 유지의 조건에서는 pH 5.5-10.5의 범위에 있어서 안정이다.It is stable in the range of pH 5.5-10.5 on 37 degreeC and 60 minute hold conditions. D. 열안정성D. Thermal Stability pH 5.5 15분간 유지의 조건에 있어서는 65℃ 까지 안정이다.It is stable to 65 degreeC on the conditions of pH 5.5 holding | maintenance for 15 minutes. E. 분자량E. Molecular Weight 겔여과법(세파덱스 G-200(파르마시아 파인 케미칼사 제품))으로 측정한 분자량이 135,000±10,000이다.The molecular weight measured by the gel filtration method (Sepadex G-200 (made by Parmacia Fine Chemicals)) is 135,000 +/- 10,000. 제1항에 있어서, L-글루타민산 옥시다아제가 pH 5.5, 15분간 유지 조건하에 있어서 65℃ 까지는 활성이 저하되지 않는 안정성을 가지는 효소인 것을 특징으로 하는 L-글루타민산의 분석용 키트.The kit for the analysis of L-glutamic acid according to claim 1, wherein the L-glutamic acid oxidase is an enzyme having stability which does not decrease activity up to 65 ° C under a pH of 5.5 and a holding condition for 15 minutes. 제1항 또는 제2항에 있어서, 반응의 검출시약이 과산화수소, 암모니아 또는α-케토글루타르산을 검출하기 위한 시약인 것을 특징으로하는 L-글루타민산의 분석용 키트.The kit for analyzing L-glutamic acid according to claim 1 or 2, wherein the reagent for detecting the reaction is a reagent for detecting hydrogen peroxide, ammonia or α-ketoglutaric acid. 제3항에 있어서, 반응의 검출시약이 단독의 발색제 또는 발색제와 커플러와의 조합시약인 것을 특징으로 하는 L-글루타민산의 분석용 키트.The kit for the analysis of L-glutamic acid according to claim 3, wherein the reaction detecting reagent is a single color developing agent or a combination reagent of the color developing agent and the coupler. 피검지물질의 레셉터부로서의 이 효소의 작용에 의한 분석 시료중의 화학적 또는 물리적 변화를 검출하여 전기신호로 변환하는 트랜스듀서부로 이루어지는 바이오센서에 있어서, 효소로서 하기의 특성을 가지는 L-글루타민산 옥시다아제를 사용하는 것을 특징으로 하는 바이오센서.A biosensor comprising a transducer unit which detects chemical or physical changes in an analytical sample and converts it into an electrical signal by the action of the enzyme as a receptor portion of a detected substance, wherein the enzyme is L-glutamic acid oxidase having the following characteristics. Biosensor, characterized in that using the. A. 기질특이성A. Substrate Specificity L-글루타민산에 대한 기질 특이성이 높고, L-글루타민산 이외의 아미노산에는 작용하지 않는다.It has a high substrate specificity for L-glutamic acid and does not act on amino acids other than L-glutamic acid. B. 최적 pHB. Optimum pH 최적 pH는 pH7-8.5 부근이다.The optimum pH is around pH 7-8.5. C. 안정 pH범위C. Stable pH Range 37℃, 60분간 유지의 조건에서는 pH 5.5-10.5의 범위에 있어서 안정이다.It is stable in the range of pH 5.5-10.5 on 37 degreeC and 60 minute hold conditions. D. 열안정성D. Thermal Stability pH 5.5 15분간 유지의 조건에 있어서는 65℃ 까지 안정이다.It is stable to 65 degreeC on the conditions of pH 5.5 holding | maintenance for 15 minutes. E. 분자량E. Molecular Weight 겔여과법(세파덱스 G-200(파르마시아 파인 케미칼사 제품))으로 측정한 분자량이 135,000±10,000이다.The molecular weight measured by the gel filtration method (Sepadex G-200 (made by Parmacia Fine Chemicals)) is 135,000 +/- 10,000. 제5항에 있어서, 트랜스듀서가 분석시료중의 화학적 변화를 검출하여 전기신호로 변환하는 전극인것을 특징으로 하는 바이오 센서.The biosensor according to claim 5, wherein the transducer is an electrode which detects a chemical change in an analytical sample and converts it into an electrical signal. 제5항 또는 제6항에 있어서, 레셉터부가 고정화 효소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오센서.The biosensor according to claim 5 or 6, wherein the receptor portion is made of an immobilized enzyme.
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