일반기술

플루라나제를 생산하는 클레브시엘라속 미생물 및 이를 이용한 말토실 베타-사이클로덱스트린 제조방법

클레브시엘라속 미생물로부터 분리한 플루라나제를 이용하여 생산된 말토스와 β-사이클로덱스트린(β-CD) 혼합물로부터 말토실 β-CD를 제조하는 방법으로, 토양으로부터 클레브시엘라속 미생물을 분리 및 동정하여 이로부터 말토실 β-CD을 제조하는데 적합한 효소를 찾아내고, β-CD 와 말토스의 농도, 반응 온도 및 pH 범위를 조절하여 말토실 β-CD를 보다 효과적이고 경제적으로 제조하는 방법을 제공한다. 먼저 플루라나제를 생산하는 클레브시엘라속 미생물을 동정하고, 이 클레브시엘라속 미생물을 배양한 다음 원심분리하여 상등액을 취하고 이 상등액을 한외여과막에 통과시켜 분자량 3만 이상의 분획을 얻고, 이 분획을 투석막을 이용하여 투석하고 동결건조한 다음 희석시켜 플루라나제를 정제한 다음, 이를 이용하여 반응시킨 다음 반응물을 고압액체크로마토그래피 등을 수행하여 말토실 β-CD를 분리한다.본 기술에 의하면 β-CD 100mg/ml와 말토스 600mg/ml로부터 말토실 β-CD를 35.0mg/ml 까지 생산할 수 있어 소수성이 요구되는 의약품, 화장품 및 식품분야에 널리 이용될 수 있다플루라나제는 플루란에 있는 α-1,6-글루코시딕 연결을 가수분해하여 최종산물로 말토트리오스를 만드는데 관여하는 효소이며, 사이클로덱스트린(CD)은 α-1,4-결합으로 6개 내지 8개의 클루코실기가 환상으로 결합된 물질로서, 극성을 띄지 않는 중앙부는 소수성을 형성하여 유기물 등을 포접하는 능력을 가지며, 이러한 성질 때문에 의약품, 화장품 및 식품 분야에서 널리 사용되고 있다.한편, 용해도를 증가시키기 위해 CD가장자리의 히드록시기(-OH)를 치환시킨 분지성 CD를 제조할 때, β-CD와 말토스를 사용하여 말토실 β-CD를 제조하는 것이 다른 CD(α-CD 및 γ-CD)와 말토트리오스 등을 사용하여 기타 다른 분지성 CD를 제조하는 것보다 훨씬 경제적이다.본 기술에서는 플루라나제를 생산하는 미생물을 브라질의 토양으로부터 채집하고, 미생물의 형태, 각종 배지에서의 생육 상태, 생리적 특성 등을 조사하여 클레브시엘라속 미생물로 동정하였는데, 이중 특히 플루라나제 생산성이 우수한 미생물을 클레브시엘라속 192 (Klebsiella sp. 192) 균주로 명명하고, 이로부터 플루라나제를 정제하여 말토실 β-CD 제조에 이용하였다. 이때 플루라나제는 풀루란을 말토트리오스로 분해하는 효소이지만, β-CD의 농도가 낮고, 말토스 농도가 높을 때 말토실 β-CD의 생성능이 증가하였다.본 기술의 말토실 β-CD는 기존의 β-CD와 그 용도가 동일하지만, 용해도가 증가함에 따라 디곡신, 디기톡신, 니트라제팜, 비타민 D, 비타민 K 등 물에 녹지 않는 물질을 주사약으로 개발하는데 사용되는 등 그 용도는 더욱 확대될 것이다