Oligofructo당 생산에 이용될 수있는 endoinulinase 분석방법은 그 균주가 endo- 및 exoinulinase를 함께 내는 경우, 일반적인 환원당 분석법으로는 정량하기가 어려워진다. 이 실험에서는 endoinulinase만을 선택적으로 정량하기 위한 하나의 방법으로써 항체 분석법을 이용하였다. Aspergillus niger ATCC 16882 조효소액을 CM-DEAE ion exchange chromatography, pI 2.5-5에서 preparative isoelectric focusing, HPLC gel filtration을 통해 순수하게 endoinulinase에 대한 항체를 얻었다.DEAE-ion exchange 및 protein A에서 정제된 이항체는 immunoassay 한 결과, exoinulinase 가 아닌 endoinulinase와 만 특이하게 반응하였고, immuno affinity chromatography 결과들은 배양액 중의 다른 단백질과 반응하지 않음이 확인되었다. 이눌린을 유일한 탄소원으로 한 배지에서 자란 1200여개의 야생균주들로부터 배양 특성이 우수한 균주를 1차로 선별하고 이 균주들의 endoinulinase 함량을 rocket immunoassay를 통하여 조사하였다. 이 중 1개의 균주는 Novozyme의 ATCC 1688와 비교할만한 정도의 endoinulinase를 배양액 중에 분비함을 확임할 수 있었다.
The production of inulooligosaccharides from inulin by a dual endoinulinase system of Pseudomonas sp and Xanthomonas sp. was investigated the optimum conditions for a dual endoinulinase reaction were as follows : pH,5.8; temperature, $50^{\circ}C$; substrate concentration, 50 g/l; enzyme ratio, 3:1 as Xanthomonas endoinulinase to Pseudomonas endoinulinase. Under optimum conditions, the maximum yield of oligosaccharides was 90.5% in total sugar basis by dual endoinulinase system
The INU2 gene encoding an endoinulinase of Aspergillus ficuum was expressed by the Kluyveromyces marxianus INU1 promoter in a SUC2-deleted Saccharomyces cerevisiae to produce the endoinulinase free of an exoinulinase and an extracellular invertase in the culture medium. When inulin was included in the medium, a recombinant yeast strain produced the sufficient amount of the enzyme to make a halo around its colony. An expression of endoinulinase was dependent on the culture temperature and shaking. The highest expression of endoinulinase was observed at $30^{\circ}C$, and 150rpm.
Production of inulo-oligosaccharides from inulin was carried out with the maximum yield of 94% using a purified endoinulinase from Aspergillus ficcum. The optimum reaction temperature and pH were 55-60$^{\circ}C$ and pH 5.5-6.0, respectively. The Michaelis constant and maximum reaction velocity of the endoinuinase for inulin were 13.27 g/L and 0.13 g/L$.$min at 55$^{\circ}C$, pH 5.5, respectively. Inulin source had no significant effect on oligosaccharide yield and product composition, although initial production rate differed according to inulin origins. The reaction pH was a critical factor in inulo-oligosaccharide production because considerable free monosaccharides were released, decreasing oligosaccharide yield at low pH conditions. An empirical relationship describing the reaction performance was developed from kinetic data: the time to reach maximum oligosaccharide yield (tw) as a function of initial concentration of inulin (lo) and enzyme (Eo); i.e., log tM = -1.025 log Eo - 0.011 l0 + 2.655.
Kim Hyun-Chul;Kim Hyun-Jin;Choi Woo-Bong;Nam Soo-Wan
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제16권3호
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pp.360-367
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2006
The endoinulinase gene (inu1) from Pseudomonas mucidolens was expressed on the cell surface of Saccharomyces cerevisiae by fusing with Aga2p linked to the membrane anchored protein, Aga1p. The inu1 gene of P. mucidolens was subcloned into the surface display vector, pCTcon (GAL1 promoter). The constructed plasmid, pCTENIU (8.5kb), was then introduced to S. cerevisiae EBY100 cells and the yeast transformants selected on synthetic defined media lacking uracil and inulin-containing media. The inu1 gene under the control of the GAL1 promoter was successfully expressed in the yeast transformants, and the surface display of endoinulinase confirmed by immunofluorescence microscopy, along with its enzymatic ability to form inulooligosaccharides (IOSs) from inulin. The total endoinulinase activity reached about 2.31 units/ml when the yeast transform ants were cultivated on a YPDG medium. To efficiently hydrolyze the inulin, various reaction conditions were examined, including the pH, temperature, and inulin source. The optimized conditions were then determined as follows: pH, 7.0; temperature, $50^{\circ}C$; inulin source, Jerusalem artichoke. Under the optimized condition and 46 units of endoinulinase per g of inulin, IOSs started to be produced after 10 min of enzymatic reaction. The highest yield, 71.2% of IOSs, was achieved after 30 h of reaction without any significant loss of the initial enzyme activity. As a result of the reaction with inulin, IOSs consisting of inulobiose (F2), inulotriose (F3), inulotetraose (F4), and inulopentaose (F5) were produced, and F4 was the major product.
Endoinulinase was purified from a commercial inulin preparation produced by Aspergillus ficuum using ion exchange chromatography on CM-Sephadex C-50 and DEAE-Sepharose 6B, HPLC gel filtration on a Protein Pak 125 Colum and HPLC ion exchange chromatography on a TSK DEAE-5pw Column. The endoinulinase had a molecular weight of 72,000${\pm}$1,000 and was glycoprotein with 23 to 25% w/w sugar content. The enzyme was much more active on inulin with random cleavage mode than on sucrose and on palatinose: The ration of activity on inulin and sucrose (I/S ratio) was 10~14.
Inulinase의 효율적인 재사용을 위하여 vinylsulfone activated agarose에 endo- 및 exoinulinase를 고정화시켰다. Gram gel당 exoinulinase는 400U, endoinulinase는 80U까지 고정화시킬 수가 있었고 열안정성은 exoinulinase 에서 증가되었다. 두 고정화 효소의 혼합비율에 따른 synergistic effect는 endo/exo가 0.5-0.1일 대 가장 컸으며, synergistic effect는 혼합되지 않은 상태의 고정화 효소에 비해 그 활성이 약 1.7배 증가하였다. 두 고정화 효소의 최적 pH는 4.4-5.0 범위이었으며 operational stability는 batch reactor에서 20번 반복된 실험결과 어떠한 효소활성의 감소도 보이지 않았다.
Xanthmonas oryzae MGL21유래의 CFTase의 repeat영역을 deletion 시킨 ${\triangle}N{\triangle}C$ deletion mutant는 protein 정제결과 약 90kDa 이있으며 pH6.5, $45^{\circ}C$에서 최적 효소 반응을 하였다. 또한 Inulin과 반응시켰을 때 CFTase는 main product가 CF인데 비해 ${\triangle}N{\triangle}C$ deletion mutant는 main product가 fructooligosaccharide였다. 이러한 결과로부터 CFTase의 N말단 repeat영역과 C말단 repeat영역을 제거하였을 경우 endoinulinase와 활성이 유사하며, 유전자 크기 및 아미노산 서열도 유사함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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