퇴비에서 maltotetraose 생산성 아밀라제를 분비하는 세균 KSM-35를 분리하여 그의 형태적, 생화학적 특성을 고려하여 Steptomyces albus로 잠정 동정 하였다. 이 균주가 생산하는 아밀라제는 유안침전 분획, DEAE-Toyo pearl 및 2회의 sephadex-100 크로마토그라피로 44.5배 정제하며 27.1%의 활성을 회수할 수 있었다 이 효소의 등전점은 4.3이었으며 SDS-PAGE로 분석한 결과 분자량은 약 50,000이었다. 이 균주의 아밀라제를 2% 전분과 26시간 반응시킨 후 생성된 올리고당류를 HPLC로 조사한 결과 56%가 maltotetraose로서 주산물이었고 maltose와 maltoriose가 각각 20% 및 16%를 차지하였으며 기타 소량의 glucose, maltopentaose가 검출되었다.
KIM, DAE-OK;KYUNGMOON PARK;JAE-WOOK SONG;JIN-HO SEO
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제7권6호
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pp.417-422
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1997
Recombinant Bacillus subtilis LKS88[pASA240] containing the amylase gene from Streptomyces albus KSM-35 was exploited in fed-batch cultivation for mass production of maltotetraose-producing amylase. The effects of dissolved oxygen, additional organic nutrients (peptone and yeast extract) and mixed carbon sources (glucose plus soluble starch) on amylase production were examined in fed-batch operations in an effort to determine the optimum conditions for a maximum amylase productivity. Under the optimum conditions, maximum amylase activity was about 4.2 times higher than that obtained in batch cultivations, indicating that mass production of maltotetraose-producing amylase could be accomplished in fed-batch cultivation of the recombinant B. subtilis strain.
Alkali metal salts were introduced to enhance the ionization efficiency of glucose and maltooligoses in electrospray ionization-mass spectrometry (ESI-MS). A mixture of the same moles of glucose, maltose, maltotriose, maltotetraose, maltopentaose, maltohexaose, and maltoheptaose was used. Salts of lithium, sodium, potassium, and cesium were employed as the cationizing agent. The ionization efficiency varied with the alkali metal cation types as well as the analyte sizes. Ion abundance distribution of the [M+$cation]^+$ ions of the carbohydrates varied with the fragmentor voltage. The maximum ion abundance at low fragmentor voltage was observed at maltose, while the maximum ion abundance at high fragmentor voltage shifted to maltotriose or maltotetraose for Na, K, and Cs. Variation of the ionization efficiency was explained with the hydrated cation size and the binding energy of the analyte and alkali metal cation.
The effects of carbon sources on vancomycin production were investigated using Nocardia orientalis CSVC 3300. Among carbon sources tested, glucose, maltose and fructose were effective for the production of vancomycin. Glucose was favored for growth, but decrease the production of vancomycin at the concentration above 7.5%. In comparison, maltose did not decrease the production of vancomycin up to the concentration of 20%. When the mixture of glucose and maltose was used in the ratio 1:3 to 1:4, the highest production of vancomycin was achieved. When glucose concentration was set at 3.0%, catabolite repression could not be observed up to total sugar concentration of 16.0%. Fermentation was carried out using commercial hydrolyzed starch composed of glucose, maltose, maltotriose and maltotetraose, The initial glucose concentration was set at 3.0% and subsequent oligosaccharide consumption was monitored by checking their supernatant with HPLC. During initial cultivation for 38 hour, glucose was the sole carbon source leading to rapid growth. After cell growth stopped, the maltose and glucose concentrations increased due to degradation of maltotriose and maltotetraose, but glucose level was maintained at around 3.0%. After 70 hour fermentation, maltose slowly converted to glucose, and vancomycin production continued during the period.
본 연구에서는 재조합 Bacillus subtilis에서 발현된 Streptomyces albus KSM-35유래의 amylase를 정제하고 특성을 구명하였다. 정제된 효소는 SDS-PAGE를 통하여 분자량이 약 50 kD인 것으로 밝혀졌으며, isoelectric focusing을 통하여 측정된 pI값은 약 4.3이었다. 효소의 최적 반응온도는 $45^{\circ}C$이었으며 최적의 pH는 6.0이었다. D-value는 45, $55^{\circ}C$에서 각각 279분, 191분이었고 D-value로부터 계산된 Z-value는 $17.7^{\circ}C$였다. 수용성 전분용액을 기질로 사용한 효소반응의 초기에는 maltotriose, maltopentaose와 maltotetraose가 주로 생성되었지만 시간이 경과함에 따라 이들의 농도는 감소하였고 maltose의 농도가 점차 증가하였다. 이러한 반응 생성물의 분해는 Thin layer chromatography를 통하여 확인할 수 있었다. 기질에 의한 저해가 없다고 가정하고 Michaelis-Menten kinetics를 이용하여 속도상수를 추정하였을 때 최대 반응속도는 0.37 mM/min, Michaelis-Menten 상수는 0.13% (w/v)로 나타났다.
국내 사찰에서 제조된 된장으로부터 내열성 ${\alpha}$-amylase 생산균으로 분리된 YB-1234는 형태적 특성, 생화학적 성질 및 16S rRNA 유전자 염기서열에 근거하여 Bacillus licheniformis로 동정되었다. B. licheniformis YB-1234의 ${\alpha}$-amylase 유전자를 클로닝하여 그 염기서열을 결정하였으며 그로부터 유추된 ${\alpha}$-amylase의 아미노산 서열은 glycosyl hydrolase family 13에 속하는 B. licheniformis의 내열성 ${\alpha}$-amylases와 매우 높은 상동성을 보였다. ${\alpha}$-Aamylase 유전자를 함유한 재조합 대장균과 B. licheniformis에 의해 각각 생산된 ${\alpha}$-amylase는 pH 6.0에서 최대활성을 보였으나, 최적 반응온도는 약간의 차이가 있었다. 또한 B. licheniformis로부터 ${\alpha}$-amylase는 재조합 대장균에서 생산된 효소보다 열안정성이 매우 높았다. 이들 효소에 의한 maltotetraose와 maltohexaose의 주된 가수분해산물로는 glucose, maltose 및 maltotriose가 관찰되었다.
높은 난소화성 획분을 갖는 난소화성 덱스트린은 열처리 덱스트린의 효소 가수분해액을 에탄올 또는 강산성 양이온 교환수지(UBK 530)로 처리함으로써 제조하였다. 난소화성 획분, 식이섬유 및 수출을 고려하여 ${\alpha}-amylase$와 amyloglucosidase를 반응시킨 가수분해액으로부터 난소화성 덱스트린을 제조하기 위한 에탄올 처리의 최적 조건은 에탄올을 30%(w/w) 효소 반응액에 고형분 대비 5배로 첨가하여 상온에서 3시간 동안 방치시키는 공정이었다. 포도당을 포함하는 저분자 당류와 고분자 당류를 강산성 양이온 교환수지에 의해 분리한 결과 내열성 ${\alpha}-amylase$와 amyloglucosidase에 의한 초기 효소 반응액은 43.6%의 DPI(glucose)과 51.5%의 DP4+(maltotetaos이상)를 나타낸 반면, 양이온 교환수지에 의해 초기 효소 반응액의 50%까지 분취한 난소화성 덱스트린은 7.1%의 DPI(glucose)과 91.2%의 DP4+(maltoteoaose이상)를 나타내었다. 따라서, 초기 효소 반응액의 난소화성 획분 44.5%는 저분자 당류의 분리 후 78.9%까지 증가하였다.
We isolated a bacterium that produces an extracellular maltopentaose(G5)-forming amylase from amylose and soluble starch. The bacterium was identified and assigned as a Bacillus sp. AIR-5. The amylase did not hydrolyze maltose, maltotriose, maltotetraose or maltopentaose. Optimum medium composition for maltopentaose production in flask culture was 2%(w/v) soluble starch, 0.4%(w/v) tryptone, 0.5%(w/v) NaCl, 0.5%(w/v) K$_2$HPO$_4$, and 3 mM CaCl$_2$at pH 8.0, 28$^{\circ}C$. The highest yield for maltopentaose production in this condition was 6.45 g/L and was 32.55% of theoretical yield.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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