Purification and Characterization of Cyclodextrin Glucanotransferase Excreted from Newly Isolated Alkalophilic Bacillus circulans

Alkalophilic Bacillus circulans가 생산하는 Cyclodextrin Glucanotransferase 의 정제와 효소반응특성

An Alkalophilic Bacillus circulans that can produce significant amount of cyclodextrin glucanotransferase (CGTase) was newly isolated from soil. The culture filtrate was successively purified by ($NH_4$)$_2$$SO_4$precipitation, DEAE-Sephadex column chromatography, and Sephadex G-100 column chromatography. The enzymatic properties, including molecular weight, optimal pH and temperature, stability, and kinetic parameters, were determined. The cyclodextrin synthesis reaction catalized by the purified CGTase was also studied. The sweet potato and corn starch were found to be the most suitable substrates with 60% conversion to cyclodextrin. The highest conversion was achieved at the CGTase concentration of 900-1,100 units/g of soluble starch. The purified CGTase could also catalize the transglycosylation on stevioside.

토양으로부터 역가높은 CGTase를 분비하는 호알칼리성 미생물을 분리하였으며, 동정 결과 Bacillus circulans로 판정되었다. 배양액 중의 CGTase를 ammonium sulfate 침전, DEAE-Sephadex 그리고 Sephadex G-100 column chromatography로 분리, 정제하여 단일 단백질 band를 얻었다. 정제된 CGTase의 분자량은 약 93,000, 최적 pH와 온도는 6.0, $50^{\circ}C$였으며, pH와 온도안정성은 5.5-11, $65^{\circ}C$까지였다. Soluble starch를 기질로 할 때의 $V_{max}$ 와 $K_{m}$ 값은 각각 0.16$\mu$mole $\beta$-CD/min, 14.3mg soluble starch/mi이였고 24시간 반응액의 $\alpha$-：$\beta$-:${\gamma}$-CD 의 생성비율은 1：8.1：1.9로서 $\beta$-CD를 우선적으로 합성하였다. 기질로 glucose와 maltose를 사용하였을 때 CD합성작용이 없었으며, sweet potato 그리고 cornstarch를 사용하였을 때 가장 높은 CD합성작용을 보였다. 어느 수준 이상의 과다한 CGTase 첨가경우에는 $\alpha$-CD생성이 급격히 증가하였다. 또한 정제된 CGTase는 stevioside에로의 당전이성을 갖고 있었다.