변이주 Bacillus sp. A4442가 생산하는 갈락토스 전이활성이 높은 $\beta-galactosidase$의 고정화

Immobilization of $\beta-galactosidase$ with High Transgalactosylation Activity from Bacillus sp. A4442 Mutant

갈락토올리고당의 연속 생산을 위하여 Bacillus sp. A4442가 생산하는 갈락토스 전이활성이 높은 $\beta-galactosidase$를 균체제거 후 농축, 탈염하여 $Diaion^{TM}$ HPA 75(styrene-divinylbenzene resin)에 고정화하였다. 고정화 수율 및 고정화 효소의 활성을 높이기 위하여 효소 고정화에 영향을 주는 변수들을 최적화하였다. 고정화 시간은 실온에서 3시간, Tris 완충액의 농도는 30mM, pH는 8이 적당하였다. 단백질부하가 증가할수록 효소는 다른 단백질과 경쟁적이며 가역적으로 담체에 결합하였으며, 최적부하는 약 25 mg Protein/g resin 이었다. 가교제로서 glutaraldehyde 0.5%를 사용하였을 때 효소의 열 안정성 및 운전 안정성이 현저히 증가하였다. 이러한 실험조건하에서 고정화를 실시하였을 때 고정화 수율은 40% 이상이었으며 그 활성이 약 200 U/g resin인 고정화 효소를 얻을 수 있었다. Packed-bed reactor에서 유당을 갈락토올리고당으로 연속적으로 전환 가능하였고, 이때 고정화 효소 1 g으로 갈락토올리고당 약 300 g을 생산할 수 있었다.

For continuous production of galactooligosaccharides(GOS), $\beta-galactosidase$ with h1gh transgalactosylation activity from Bacillus sp. A 4442 was Immobilized onto $Diaion^{TM}$ HPA 75(styrene-divinylbenzene resin). The parameters influencing enzyme immobilization were scrutinized in order to maximize immobilization yield while minimizing enzyme inactivation. The optimum conditions turned out to be: Tris buffer concentration 30 mM, pH 8.0, contact time at room temperature 3 hr, and enzyme loading 25 mg protein/g resin. Both the thermal stability and the operational stability of immobilized enzyme were markedly enchanced by the treatment with 0.5% glutaraldehyde as a cross-linker. Under the experimental conditions established, the yield of ${\beta}-galactosidase$ immobilization was 40% or more and the activity of the immobilized enzyme ca. 200 U/g resin. When a packed-bed reactor was employed to continuously convert lactose to GOS, the specific production, which refers to as the amount of commercially valuable GOS produced by a unit amount of immobilized ${\beta}-galactosidase$, was found to be ca. 300 g GOS/g carrier.