초록 ▼

1. 최종목표
기능성식품 및 화장품소재로 활용하기 위하여 불용성 베타글루칸을 효소적 처리에 의해 수용성 베타글루칸을 생산하는 기술을 개발함
2. 개발내용 및 결과
가)베타글루칸 분해효소 탐색
·신속간편한 베타글루칸 분해효소의 agar plate 스크리닝법 개발
·30종의 균주로부터 우수 β-glucanase 효소를 스크리닝하고 유전자를 클로닝
나)베타글루칸 분해효소의 재조합 생산
·대장균 및 효모를 사용하여 3종의 재조합 효소 생산균주를 개발
다)수용성 베타글루칸 생산
·균주 배양액

1. 최종목표
기능성식품 및 화장품소재로 활용하기 위하여 불용성 베타글루칸을 효소적 처리에 의해 수용성 베타글루칸을 생산하는 기술을 개발함
2. 개발내용 및 결과
가)베타글루칸 분해효소 탐색
·신속간편한 베타글루칸 분해효소의 agar plate 스크리닝법 개발
·30종의 균주로부터 우수 β-glucanase 효소를 스크리닝하고 유전자를 클로닝
나)베타글루칸 분해효소의 재조합 생산
·대장균 및 효모를 사용하여 3종의 재조합 효소 생산균주를 개발
다)수용성 베타글루칸 생산
·균주 배양액 및 재조합효소를 사용하여 수용성 베타글루칸 최적생산 조건조사
3. 사업성과
○ 사업의 기술적 성과
본 과제를 수행한 결과 기존에 복잡한 과정과 많은 시간이 소요되던 β-glucanase의 탐색법을 비교적 손쉽고 편리하게 측정할 수 있는 방법을 개발하였다. 본 과제에서 개발된 β
-glucanase 탐색법을 적용하면 한 번에 많은 균주가 분비하는 β-glucanase의 활성을 육안으로 관찰할 수 있기 때문에 β-glucanase 균주 개발 연구에 유용하게 사용될 것이다. 개발된 방법을 사용하여 한국미생물보존센터와 한국생명공학연구소로부터 분양받은 균주로부터 우수한 효소를 스크리닝 하였고 해당유전자를 클로닝한 후 재조합 발현을 위한 균주를 개발하였으며 수용성 베타글루칸의 생산에 가장 적합한 균주를 선정하기 위하여 β-glucanase assay와 수용성 베타글루칸의 생산 수율을 측정한 결과 B. circulans IAM1165 BgiH/E. coli DH 5α가 가장 좋은 결과를 보여주었고 B. circulans WL-12GlcA/E. coli DH 5α와 Cellulomonas sp. Glu7/S. cerevisiae 균주도 우수한 결과를 나타내었다. 그러나 B. circulans IAM1165 BgiH/E. coli DH 5α와 B. circulans WL-12GlcA/E. coli DH 5α 균주는 세포 내부에 β-glucanase가 존재해서, 효소의 분리 및 정제공정이 어렵다는 점과 효소를 분비하는 숙주세포로 대장균을 사용했기 때문에 식품용 효소로 사용하기에 많은 제약이 따른다. 반면 Cellulomonas sp. Glu7/S. cerevisiae 균주는 효소활성과 수용성 베타글루칸 생산 수율도 비교적 우수하며 β-glucanase를 세포 밖으로 분비해서 효소의 분리 및 정제도 쉽다. 또한 β-glucanase를 분비하는 숙주 세포로 효모를 사용하여 효소 적용범위에 제약이 없어 수용성 베타글루칸의 생산에 사용될 β-glucanase 생산균주로 선정하였고 실제 수용성 베타글루칸을 생산하는 반응 최적 조건을 조사하였다. 따라서 베타글루칸 분해 활성이 높은 효소를 식품에 응용 가능한 효모에서 대량생산 할 수 있는 기술을 개발함으로써 기존에 화학적 방법을 이용하여 수용성 올리고당을 생산하는 기술을 효소적인 방법으로 대체하는 원천 기술을 확보하였다.
○ 사업의 경제적 성과
베타글루칸의 약리적인 효능이 뛰어남에도 불구하고 물에 녹지 않는 특성으로 인해 적용 분야가 한정되어왔지만 본 과제의 결과로 개발된 수용성 베타글루칸은 베타글루칸의 단점을 보완한 소재로 건강 기능성 식품 및 의약품의 소재로 이용이 가능하여 고부가가치의 매출을 창조할 것으로 기대되어진다. 또한 수용성 베타글루칸을 개발하기 위해 사용한 효소법은 유해한 화학적 물질을 사용하지 않고, 기질에 특이적으로 작용하는 효소를 사용하여 물질을 분해하는 방법으로 공정과정에서 발생하는 화학 폐기물을 생산하지 않기 때문에 공정 개선 및 비용 절감의 효과를 가진다.
4. 향후계획
효소적 방법을 이용하여 개발된 수용성 베타글루칸은 우수한 약리적인 효능을 가지고 있음에도 불구하고 물에 녹지 않는 불용성의 특징으로 인해 다양한 제품으로 적용이 불가능했던 베타-1,3-글루칸을 단점을 보완한 소재이다. 따라서 본 과제의 결과물로 개발된 수용성 베타글루칸은 건강 기능성 식품 및 의약품 소재로 적용하여 회사의 매출 증대를 이룩할 것이며, 과제 개발에 적용한 분석 방법 및 재조합 균주는 관련 특허 출원을 통하여 지적 재산권으로 활용할 방침이다.

목차 Contents

• 산학연 공동기술개발사업 최종보고서 ...1
• 최종보고서제출서 ...2
• 참여기업 최종보고서 제출내역 ...3
• 사업비 사용실적보고서 ...4
• 1. 과제별 비목집계 총괄표 ...4
• 2. 공동운영비 세부 집행내역 ...5
• 3. 과제별 세부 집행내역(과제별 작성) ...6
• 개발결과의견서 ...9
• 최종보고요약서 (초록) ...10
• 목 차 ...12
• 제 1 장 서론 ...13
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법 ...13
• 제 1 절 β-glucanase screening 방법 개발 ...13
• 제 2 절 수용성 베타글루칸 측정법 ...14
• 제 3 절 활성이 우수한 β-glucanase 생산균주 개발 ...14
• (1) 분양균주로부터 β-glucanase의 탐색 ...14
• (2) 선별된 Cellulomonas sp.로부터 β-1,3-glucanase 유전자 클로닝 ...16
• (3) 대장균에서 GlcA 및 BglH 유전자의 발현 ...17
• (4) 대장균에서 Glu7 유전자의 발현 ...19
• (5) S. cerevisiae Y2805 균주에서 β-1,3-glucanase의 발현 ...19
• (6) 재조합 효소를 사용한 베타글루칸 생산 ...21
• 제 4 절 수용성 베타글루칸 최적생산 조건 ...23
• (1)반응온도별 수용성 베타글루칸 생산 ...23
• (2) 반응시간별 수용성 베타글루칸 생산 ...24
• 제 3 장 사업성과 ...25
• 제 1 절 사업의 기술적 성과 ...25
• 제 2 절 사업의 경제적 성과 ...25
• 제 4 장 결론 ...26
• 제 1 절 β-glucanase screening 법 및 assay 법 개발 ...26
• 제 2 절 β-glucanase 생산균주 개발 ...26
• 제 3 절 수용성 베타글루칸 생산 ...26
• 제 4 절 향후 계획 ...27