The raw starch hydrolysis by amylase prepared from alkaline-tolerant Bacillus sp. were investigated. Degree of hydrolysis(%) of 5%(w/v) raw rice, corn and potato starch by this enzyme were about 40, 25 and 20%, respectively. The hydrolysis action on raw starch by change of blue value was similar to the action pattern of exo ${\beta}$-amylase. The hydrolysis products of rice starch were mainly glucose and maltose. Oligosaccarides were also detected. From the above results, this enzyme was considered as exo type ${\alpha}$-amylase. This enzyme activity on the raw starch and the gelatinized starch were 28.40 and 86.60 IU/mg protein, respectively, and the ratio of raw starch-digesting activity to gelatinized starch-digesting activity (raw starch digestivity) was about 32%. The Km values for the raw and the gelatinized starch were 4.22 and 3.0mg/mL, respectively, and the VmaX values were 0.20 and 0.31mg/mL/min, respectively.
수계에서 전분 가수분해 효소의 transglycosylation 반응을 이용하여 배당체(glycoside)를 합성하였다. Glycosyl donor인 가용성전분과 glycosyl acceptor인 benzylalcohol을 기질로 하여 ${\alpha}$-amylase에 의해 합성되는 배당체는 glucose의 1번 OH기에 benzylalcohol이 ${\alpha}$형태로 결합한 benzylalcohol-${\alpha}$-glucoside(BG)와 benzylalcohol-${\alpha}$-maltoside(BM)이었다. pH 5.0의 반응에서는 주로 BG가, pH 8.0의 반응에서는 BM만이 합성되는 특이한 반응양상을 보였다. Transglycosylation 반응의 최적조건은 가용성전분 50 mg/ml, benzylalcohol 50 mg/ml, 온도 $30-35^{\circ}C$, 효소량 10 unit/ml이었으며, 합성된 BG는 ${\alpha}$-glucodisase에 의해 glucose와 benzylalcohol로 가수분해되었으며 BM의 경우는 pH 5.0에서는 glucose와 BG로 가수분해되었으나 pH 8.0이상에서는 전혀 분해되지 않았다. BM과 구조적으로 유사한 maltotriose는 pH 5.0에서 glucose와 maltose로 가수분해 되었으나 transglycosylation반응은 거의 일어나지 않았으며 pH 8.0에서는 가수분해도 transglycosylation반응도 일어나지 않았다.
잡곡류인 수수, 기장 율무, 메밀의 가열처리에 따른 in vitro 전분가수분해율을 원곡과 비교하여 분석하였다. 잡곡류의 가열처리로서 열탕처리 또는 증자 후 볶음처리를 하였으며 원곡 상태 또는 가열처리한 후 $pancreatic\;{\alpha}-amylase$를 사용하여 60분간 배양하면서 in vitro 전분가수분해율을 측정하였다. 잡곡류는 ${\alpha}-amylase$ 가수분해가 진행됨에 따라 전분가수분해율(%)이 지속적으로 증가하였다. 원곡의 경우 60분후 전분가수분해율이 메밀 5.4%, 기장 31.3%, 율무 48.3%, 수수 54.7% 순으로 큰 차이가 있었다. 전분가수분해율은 원곡 상태에 비해 가열처리한 곡물에서 $48.6{\sim}99.2%$로 현저히 높았으며 증자 후 볶음처리 방법이 열탕처리에 비해 수수를 제외하고 전분가수분해율이 높은 경향이었다. 본 실험에 사용한 잡곡류 중 amylose 함량이 낮은 기장, 수수, 율무가 amylose 함량이 높은 메밀에 비해 원곡 상태와 가열처리후의 전분가수분해율이 높게 나타났다.
To improve the fermentation characteristics of the haploid starch-fermenting recombinant yeast strain K114/YIpMS$\Delta$R(LEU2/URA3) secreting both $\alpha$-amylase and glucoamylase was rare-mated with polyploid industrial yeast Saccharomyces sp. K35. The K35 strain had good fermentation-characteristics such as ethanol-tolerance, high temperature and sugar-tolerance, and high fermentation rate. Among the resulting 66 hybrids, the best strain RH51 was selected. The RH51 exhibited amylolytic activity of K114/YIpMS$\Delta$R(LEU2/URA3) as well as ethanol and sugar tolerance of K35. The optimum temperature of hybrid RH51 for starch fermentation was 34$\circ$C which was same as that of K35 but different from that (30$\circ$C) of K114/YIpMS$\Delta$R(LEU2/URA3). The optimum pH was 5.0. The optimum size of inoculum was 2% as the pellet (w/v) of yeast cells. The hybrid strain RH51 produced 7.0% ethanol (w/v) from 20% (w/v) soluble starch while K35 formed almost no ethanol, 0.3% (w/v). RH51 strain produced 7.5% (w/v) ethanol after 8 days in a 2.5 l fermenter containing 800 ml of 20% (w/v) soluble starch. The residual starch content in the fermentation medium was 1.68% (w/v), and therefore almost all the starch was fermented completely.
A yeast strain secreting glucoamylase was transformed with an expression vector (pMS12) containing the promoter of yeast alcohol dehydrogenase I gene ADC1, mouse salivary $\alpha$-amylase cDNA, and a segment of yeast $21\mu m$ plasmid. The transformed strain could produce ethanol from starch (4%, w/v) through a direct one-step process with the conversion efficiency of 93.2%, during 5 days of fermentation, while the original, untransformed strain exhibited a conversion efficiency of 38.1% under the same condition. When the regulatory site of the ADC1 promoter region was removed, the production of ethanol increased to 29~37% in the presence of exogenous 3%(v/v) ethanol in the fermentation medium.
도토리 가루를 알칼리로 침전시키면서 정제하여 도토리 전분을 얻었다. 다시 이 starch를 부탄올 개량법으로 분획하여 도토리 amylose와 amylopectin을 얻었고 Corn starch와 corn amylose, corn amylopectin은 시판되는 시약을 사용하였다. 이 시료들의 분자량 분포도를 관찰하기 위하여 GCP측정을 하였다. GCP측정은 DMSO와 DMF의 용매사용과 표준물질로 pullulan을 사용하여 검정하고 각 시료들의 지연시간으로부터 행하여졌다. 분자량분포도로부터 수평균분자량 (Mn)과 중량평균분자량(Mw) 및 다 분산도를 얻었다. 그 결과 acorn amylose와 corn amylose의 중량평균 분자량이 amylopectin에 비해서 뚜렷이 작게 나타나 ${\alpha}-1,4$ 선형결합을 갖는 amylose와 ${\alpha}-1,4$ 선형결합에 ${\alpha}-1,6$ 결합가지가 있는 amylopectin의 구조상의 차이를 확인할 수 있었다. 또한 분획한 acorn과 시판되는 corn과의 분자량분포도 측정을 비교한 결과 같은 경향을 나타내어 도토리 전분의 분획이 잘 이루어졌음을 확인하였다. 다분산도는 acorn starch와 corn starch 모두 amylose와 amylopectin에 비해 크게 나타났으며 이는 전분이 분획되기전 두 성분의 불균일성에 의한 성질로 분자량분포 범위가 넓게 나타났음을 알 수 있었다. 또한, 전단속도와 온도에 따르는 점도를 관찰하였더니 전단속도가 증가하면 점도는 감소하는 현상을 나타내는 pseudo plastic power law fluid 거동(13)을 보였으며 온도가 증가하면 점도는 지수 함수적으로 감소하였다.
A Bacillus strain capable of producing an extracellular malto-oligosaccharides forming $\alpha $-amylase was isolated from soil and designated as Bacillus sp. SUH4-2. The enzyme was purified by ammonium sulfate fractionation, DEAE-Toyopearl and Mono-Q HR 5/5 column chromatographies using a FPLC system. The specific activity of the enzyme was increased by 16.1-fold and the yield was 13.5%. The optimum temperature for the activity of $\alpha $-amylase was 60-65$\circ$C and more than 50% of initial activity was retained after the enzyme was incubated at 60$\circ$C for 40 min. The enzyme was stable over a broad pH range of 5.0-8.0 and the optimum pH was 5.0-6.0. The molecular weight of the enzyme was determined to be about 63.6 kD and isoelectric point was around 5.8. The enzyme activity was strongly inhibited by Mn$^{2+}$, Ni$^{2+}$, and Cu$^{2+}$ ; slightly by Ca$^{2+}$. The purified enzyme produced starch hydrolyzates containing mainly maltose and maltotriose from soluble starch. The starch hydrolyzates were composed of 11% glucose, 59% maltose, 25% maltotriose and 5% maltotetraose.
1) 세균액화효소(BLA), 세균당화효소 (BSA), isoamylase에 의한 전분의 가수분해 조건을 조사한 다음 이들 효소를 여러가지로 배합하여 물엿을 만들었다. 네가지 물엿 중에서 BLA와 BSA 또는 isoamylase를 같이 사용하여 만든 것은 밀감류 통조림용 시럽으로서 설탕시럽과 비슷한 결과를 나타 내었다. 2) BLA 및 BSA에 의한 전분분해액 중에서 두가지 소당류를 분리하고 그들의 구조를 결정한 바 ${\alpha}-1,6$결합을 하나씩 가지는 5당류 및 6당류임을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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