Transformant의 Glucoamylase 생성조건과 Ethanol 발효성

Culture Conditions for Glucoamylase Production and Ethanol Productivity of Heterologous Transformant of Saccharomyces cerevisiae by Glucoamylase Gene of Saccharomyces diastaticus

Starch로부터 직접적으로 ethanol을 발효 생산할 수 있는 새로운 효모균주의 개발을 목적으로 S. diastaticus의 glucoamylase gene을 cloning vector를 사용하지 않고 S. cerevisiae에 transformation시켜, soluble starch를 직접 발효 할 수 있는 transformants를 얻는데 성공하였으며 이들 중 glucoamylase 생성능이 가장 우수한 균주인 TSD-14를 전보에서 선별하였다. Transformant TSD-14의 glucoamylase 생성조건과 ethanol productivity를 parent strain과 비교 검토한 결과 이들 성질에 있어서 TSD-14는 donor인 S. diastaticus와 거의 유사하였다. 즉, 탄소원으로는 soluble starch가 균의 생육 및 효소생성에 가장 효과적이었으며 glucose, maltose 등은 균의 생육에는 효과적이었으나 효소생성은 저해하였다. 질소원으로 무기태 질소원에 비하여 유기태 질소원이 좋은 효과를 나타냈으며 특히, peptone과 yeast extract가 효과적이었다. 또한 금속염으로는 FeSO$_4$, MgSO$_4$, MnCl$_2$, NiSO$_4$등이 효과적이었으며 CoCl$_2$, HgCl$_2$, PbCl$_2$등은 오히려 균의 생육뿐만 아니라 효소생성을 크게 저해하였다. 한편, TSD-14의 ethanol productivity를 조사한 결과, 15% sucrose, soluble starch, liquefied potato starch 등에서 8.3% (v/v) , 4.8%(v/v), 7.5%(v/v)의 ethanol을 생성하여 각각 총당에 대해 84%, 45%, 70%의 발효율을 나타냈다.

The optimum conditions for glucoamylase production, and ethanol productivity of the transformant TSD-14 were investigated as compared with the parental strains. The properties of TSD-14 were comparatively similar to the donor S. diastaticus IFO 1046 as regards the conditions of glucoamylase production and ethanol productivity. The soluble starch was the most effective carbon source for the glucoamylase production. While inorganic nitrogen sources did not prompt cell growth and enzyme production, the organic nitrogen sources generally enhanced both cell growth and glucoamylase production. The metal salts such as FeSO$_4$, MgSO$_4$, MnCl$_2$, and NiSO$_4$were favorable to the enzyme production. And the optium temperature and initial pH for glucoamylase production were 3$0^{\circ}C$ and 5. The transformant TSD-14 produced 8.3%(v/v) ethanol from 15% sucrose medium, 4.8%(v/v) ethanol from 15% soluble starch medium, and 7.5%(v/v) ethanol from 15% liquefied potato starch medium. The corresponding fermentation efficiency were 84% , 45% and 70%, respectively.