• Journal of Animal Science and Technology
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• 제49권4호
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• pp.491-500
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• 2007

세계적으로 축산 폐수로 인한 환경오염 문제는 매우 심각하게 거론되어져 왔으며 특히 네덜란드, 덴마크, 영국 등과 같은 축산 선진 국가에서의 연구는 매우 심도 있게 이루어져 왔다. 우리 나라의 경우도 최근 들어 축산업이 대규모 전업화 혹은 기업화 되면서 가축이 배설하는 분뇨가 심각한 수질 및 토양 오염원이 됨에 따라, 정부는 이들 축산 폐수를 억제하기 위한 일환으로 환경 시행법을 법률화하고 있다. 또한 농림수산부는 시설 개선과 축산 폐수의 처리를 위한 시설 지원에 많은 노력을 기울이고 있다. 특히 환경청이나 환경 관련 단체의 활동이 강화되면서 일반 국민의 수질오염에 대한 관심이 고조되고 있는 가운데 이에 부응하는 축산인들의 자체 노력이 가세하여 축산 폐기물로부터 발생하는 수질오염에 대한 경각심은 초미의 관심사로 대두되고 있다. 동물의 품종의 개량과 함께 생산성을 저해하는 각종 질병의 예방, 치료 약제, 성장 촉진 및 사료 효율을 개선할 수 있는 물질이 사료첨가제로 개발되어 사용되었다. 동물의 성장 능력을 향상시키고 사료 효율을 개선하기 위하여 사용되는 물질로서는 항생제(Thrasher, 1968), 효소제(권 등, 2003), 호르몬제(Chung, 1990) 등이 있으며, 최근에는 축산악취저감 및 사료 효율개선 등을 위한 생균제에 관한 연구(박 등, 2001; 길 등, 2004)가 진행되고 있다. 하지만, 양돈 산업에 있어 생산성 향상뿐만 아니라 환경 친화적인 축산을 위하여 양돈을 하면서 발생하는 오염 물질을 감소시키는 것이 가장 시급한 문제로 대두됨에 따라 질소의 배설량을 줄이기 위해서는 저단백질 사료를 급여하거나 단백질 소화율을 개선시킬 수 있는 소화효소제나 미생물제제, 효모제, 생균제 등을 이용하여 배설량 및 질소의 배출량을 감소시킨다는 연구들이 있었으며(민 등, 1992; Park 등, 1994), Sutton 등(1999)과 Shriver 등(2003)은 사료내 단백질 수준을 낮추고, 합성아미노산을 급여함으로써 질소 배설량을 감소시켰다고 보고하였다. 따라서 본 연구에서 친환경적인 사료 개발은 사료 효율 및 영양소 소화율의 개선, 분뇨내 질소 배출량 및 악취 발생량을 감소시킬 수 있는 저공해 사료 개발에 대하여 연구하고자 하였다. 저공해 사료 개발에 대한 시험에서는 육성돈의 사료에서 대사에너지 함량을 낮추고, α-1, 6-galactosidase와 β-1,4-mannanase를 포함한 복합 효소제를 첨가하여 성장 능력 및 소화율에 미치는 영향을 알아보고자 시험을 실시하였다. 사료내 낮은 CP의 함량과 복합 생균제를 첨가 급여 성장능력, 질소배설량 및 악취발생량에 미치는 영향을 조사하기 위하여 실시하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제38권3호
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• pp.824-831
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• 2021

안전한 화장품용 방부제에 대한 연구를 위하여 1, 2-octanediol (OD)에 galactose 한 분자가 결합된 1, 2-octanediol galactoside (OD-gal)의 합성을 시도하였다. 이를 위하여, 재조합 대장균의 β-galactosidase (β-gal)를 이용하여 transgalactosylation 반응을 수행하였으며, OD-gal 합성을 확인하기 위하여 mass spectrometry 분석과 NMR (¹H- and ¹³C-) spectroscopy 분석을 실시하였다. 합성반응물에서 m/z=331.1732의 sodium adduct ion 형태로 OD-gal 분자의 합성을 확인하였고, 정제된 OD-gal의 NMR 분석을 통하여 OD-gal의 ¹H NMR 스펙트럼에서 OD에 갈락토실화가 되었음을 보여주는 다양한 피크를 확인하였다. ¹H NMR 스펙트럼의 다운필드인 δ_H 4.39 ppm과 δ_H 3.98~3.55 ppm에서 나타나는 다양한 피크들은 이들이 OD에 갈락토실화가 되었다는 것을 잘 암시하고 있으며, 또한 ¹H NMR 스펙트럼의 업필드에서 나타나는 δ_H 1.52~1.26 ppm과 0.89 ppm의 피크는 OD의 CH₂ 와 CH₃ 작용기로 부터 나타나는 피크로써 OD가 본 물질에 존재함을 알 수 있었다. ¹³C NMR 스펙트럼에서는 OD-gal의 알파-아노머와 베타-아노머의 구조에서 기인하는 총 24개의 탄소피크가 나타났고, 각 아노머 마다 14개의 탄소가 존재하는데 이중 δ_c 31.4, 29.0, 22.3 그리고 13.7 ppm에 보이는 OD 4개의 탄소는 지방족 사슬의 끝부분에 해당하며 화학적 구조의 유사성으로 인하여 탄소 피크가 겹쳐서 나타난 것으로 보인다. 따라서 총 28개의 탄소 피크 중 24개가 나타났다. 마지막으로, 합성된 OD-gal의 β-gal을 이용한 가수분해 반응을 통하여 OD-gal에 gal이 결합되어 있다는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 세포독성이 감소된 첨가물 개발을 기대하고 있으며, 추가적인 후속연구를 진행할 예정이다.

• 한국축산식품학회지
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• 제37권5호
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• pp.735-742
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• 2017

This study was conducted to isolate and characterize Paenibacillus sp. MBT213 possessing ${\beta}$-glucosidase activity from raw milk, and examine the enzymatic capacity on the hydrolysis of a major ginsenoside ($Rb_1$). Strain MBT213 was found to have a high hydrolytic ability on ginsenoside $Rb_1$ by Esculin Iron Agar test. 16S rDNA analysis revealed that MBT213 was Paenibacillu sp. Crude enzyme of MBT213 strain exhibited high conversion capacity on ginsenoside $Rb_1$ into ginsenoside Rd proven by TLC and HPLC analyses. The API ZYM kit confirmed that Paenibacillu sp. MBT213 exerted higher ${\beta}$-glucosidase and ${\beta}$-galactosidase activity than other strains. Optimum pH and temperature for crude enzyme were found at 7.0 and $35^{\circ}C$ in hydrolysis of ginsenoside $Rb_1$. After 10 d of optimal reaction conditions for the crude enzyme, ginsenoside $Rb_1$ fully converted to ginsenoside Rd. Ginseng roots (20%) were fermented for 14 d, and analyzed by HPLC showed that amount of ginsenoside $Rb_1$ significantly decreased, while that of ginsenoside Rd was significantly increased. The study confirmed that the ${\beta}$-glucosidase produced by Paenibacillus sp. MBT213 can hydrolyze the major ginsenoside $Rb_1$ and convert to Rd during fermentation of the ginseng. The ${\beta}$-glucosidase activity of this novel Paenibacillus sp. MBT213 strain may be utilized in development of variety of health foods, dairy foods and pharmaceutical products.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제22권3호
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• pp.218-222
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• 2007

에스트로젠 수용체와 리포터 유전자인 ${\beta}-galactosidase$가 도입된 효모재조합검색시험법을 이용하여 DEHP와 DBP의 내분비계 장애작용을 검색하였다. 양성대조 시험물질로 $17{\beta}-estradiol$을 설정하여 DEHP와 DBP의 에스트로젠 활성을 비교분석 하였을 때, $17{\beta}-estradiol$의 경우 $10^{-9}M$에서 가장 활성이 높게 관찰되었다. DEHP의 경우 $10^{-10}M$에서 $10^{-7}M$까지 시험하였을 때 농도의존적으로 에스트로젠활성이 증가하였으며, $10^{-7}M$의 경우 가장 강력한 에스트로젠활성을 보였다. DBP의 경우 $10^{-9}M$에서 $10^{-6}M$까지 에스트로젠활성이 관찰되었다. DEHP와 DBP의 경우 최대활성화 대비 50% 이상의 활성도를 보이기 시작하는 농도가 $10^{-9}M$로 나타나서 비슷한 농도에서 에스트로젠 활성화가 이루어지는 것으로 추측할 수 있었다. 그러나, 에스트로젠 최대활성화 시의 농도를 비교해 보면 DBP가 DEHP보다 10배 낮은 농도에서 최대활성치가 관찰되었기 때문에 DBP가 DEHP보다 에스트로젠 작용에 더 민감하게 반응하는 것으로 판단할 수 있었다. 결과적으로 본 실험에 사용되어진 시험물질인 DEHP와 DBP는 효모재조합시험법에 있어서 에스트로젠 활성을 유도하는 것으로 판단되어지며 감수성에 있어서는 DBP가 DEHP보다 높은 것으로 여겨진다.

• 한국식품과학회지
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• 제31권1호
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• pp.246-251
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• 1999

다양한 유전형질을 갖고 있는 E. coli WP series, E. coli TK series 및 E. coli GW series 변이주들을 이용하여 chloropropanol의 변이원성 기구를 해석하였다. 3종류의 chloropropanol 모두 E. coli WP2s와 WP67에서는 돌연변이활성이 나타났으나 E. coli WP2와 CM611에서는 변이원성이 거의 나타나지 않았으며 2,3-DCP>3-MCPD>1,3-DCP 순으로 돌연변이 활성을 나타내었다. E. coli WP2s와 비교하여 E. coli WP2 $(WP2s\;uvrA^+)$에서 돌연변이활성이 크게 감소한 반면 균 생존율이 상당히 증가한 결과로부터 절제수복에 의해 쉽게 제거되는 DNA 손상임을 확인할 수 있었으며, E. coli CM611(WP2s lexA102)에서 돌연변이활성 및 균 생존율 모두 상당히 감소된 결과로부터 이들 물질에 의한 주요 DNA 손상이 SOS 수복 의존성임이 시사되었다. 또한 E. coli TK610 (umuC)에서의 돌연변이율과 균 생존율은 그 대조 균주인 E. coli TK603 $(umuC^+)$에 비하여 상당히 감소하여 chloropropanol에 의한 돌연변이 유발은 umuC가 관여하는 SOS 수복을 통하여 일어나는 것으로 확인되었다. E. coli GW1105 [lexA3 (Ind)]와 GW1107 [lexA51 (Def)] 두 균주에서 ${\beta}-galactosidase$의 활성이 chloropropnaol 첨가에 의해 변화하지 않았기 때문에 SOS 반응의 repressor로 작용하는 LexA에 대하여 chloropropnol이 직접적으로 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 따라서 chloropropanol에 의한 DNA 손상은 가장 기본적인 수복계라 할 수 있는 절제수복에 의하여 제거될 수 있으며, 돌연변이의 발생은 주로 SOS 수복계를 통하여 일어남을 확인할 수 있었다.

• Journal of Dairy Science and Biotechnology
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• 제37권4호
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• pp.223-236
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• 2019

본 연구는 김치로부터 비만 억제능력이 있는 젖산균을 분리 및 동정하고, 이 균주의 생리적 특성을 규명하여 상업적으로의 이용가능성을 검토하고자 실시하였다. 이를 위해 Modified MRS 분별배지를 사용하여 노란색 집락을 형성하는 균주를 대상으로 각각 α-amylase inhibitory activity, α-glucosidase inhibitory activity와 단쇄지방산 생산이 우수한 균주를 선발한 결과, KI69 균주가 최종 선발되었다. KI69 균주는 α-amylase억제활성 91.17±2.23%, α-glucosidase 억제활성 98.71±4.23%, 단쇄지방산인 프로피온산, 에세트산, 브티르산이 MRS broth에서 각각 8.78±1.12 ppm, 1.34±0.07%(w/v), 0.876±0.003 g/kg이 나타났으며, 동정결과 L. plantarum으로 판명되었고, L. plantarum KI69로 명명하였다. L. plantarum KI69는 답즙산과 산성의 pH에서 모두 우수한 생존력을 나타내었고, 효소활성은 β-galactosidase, β-glucosidase와 N-acetyl-β-glucosaminidase에 대해 높은 효소 활성을 나타내었다. 항생제 내성 실험 결과 vancomycin에 내성이 있는 반면 penicillin-G와rifampicin에 감수성을 나타냈으며, Escherichia coli, Salmonella Typhimurium, Listeria monocytogenes와 Staphyloccous aureus에 대해 각각 15.44%, 50.79%, 58.62%와 37.85%의 억제 효과를 지니고 있는 것으로 나타났다. 장 부착성은 대조구인 L. rhamnosus GG보다 우수하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제18권2호
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• pp.287-294
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• 2008

Three amino acid residues (His119, Glu164, and Glu338) in the active site of Thermus caldophilus GK24 ${\beta}$-glycosidase (Tca ${\beta}$-glycosidase), a family 1 glycosyl hydrolase, were mutated by site-directed mutagenesis. To verify the key catalytic residues, Glu164 and Glu338 were changed to Gly and Gln, respectively. The E164G mutation resulted in drastic reductions of both ${\beta}$-galactosidase and ${\beta}$-glucosidase activities, and the E338Q mutation caused complete loss of activity, confirming that the two residues are essential for the reaction process of glycosidic linkage hydrolysis. To investigate the role of His119 in substrate binding and enzyme activity, the residue was substituted with Gly. The H119G mutant showed 53-fold reduced activity on 5mM p-nitrophenyl ${\beta}$-D-galactopyranoside, when compared with the wild type; however, both the wild-type and mutant enzymes showed similar activity on 5mM p-nitrophenyl ${\beta}$-D-glucopyranoside at $75^{\circ}C$. Kinetic analysis with p-nitrophenyl ${\beta}$-D-galactopyranoside revealed that the $k_{cat}$ value of the H119G mutant was 76.3-fold lower than that of the wild type, but the $K_m$ of the mutant was 15.3-fold higher than that of the wild type owing to the much lower affinity of the mutant. Thus, the catalytic efficiency $(k_{cat}/K_m)$ of the mutant decreased to 0.08% to that of the wild type. The $k_{cat}$ value of the H119G mutant for p-nitrophenyl ${\beta}$-D-glucopyranoside was 5.l-fold higher than that of the wild type, but the catalytic efficiency of the mutant was 2.5% of that of the wild type. The H119G mutation gave rise to changes in optima pH (from 5.5-6.5 to 5.5) and temperature (from $90^{\circ}C\;to\;80-85^{\circ}C$). This difference of temperature optima originated in the decrease of H119G's thermostability. These results indicate that His119 is a crucial residue in ${\beta}$-galactosidase and ${\beta}$-glucosidase activities and also influences the enzyme's substrate binding affinity and thermostability.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권4호
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• pp.407-412
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• 2014

락툴로오스는 식품과 제약분야에서 기능성 성분으로 알려져 있으며, 산업적으로 많이 활용되고 있어 주목을 받고 있다. 식품분야에서는 정장작용을 위한 비피더스 인자, 제약분야에서는 주로 변비, 간성뇌증, 간질환의 합병증 그리고 혈액 내 포도당(glucose)과 인슐린 수치의 유지 등을 위하여 이용되고 있다. 락툴로오스 합성은 크게 화학적, 생물학적 방법으로 분류할 수 있으며, 화학적 방법에서는 젖당(lactose)의 알칼리 이성질체화법에 의하여 합성되지만, 생성물의 분해 및 다양한 부반응에 의한 정제의 난점과 폐기물 관리 등의 문제점들을 가지고 있다. 이러한 문제점들을 해결하고자, 효소를 이용한 합성 방법이 최근 연구되고 있다. 베타-갈락토시다아제(${\beta}$-galactosidase)는 젖당의 가수분해물 생산이 가능하기에 유제품 산업에서 매우 중요한 효소이며, 과당(fructose)으로 갈락토실(galactosyl) 잔기의 전달반응에 의하여 젖당으로부터 락툴로오스를 합성할 수 있다. 그러나 정제된 젖당은 매우 고가의 물질로써 락툴로오스를 합성하기에는 경제적으로 적합하지 않다. 본 총설에서는 락툴로오스를 합성하기 위한 화학적, 생물학적 공정에 대한 연구 동향을 간략하게 소개하고, 저가의 기질을 활용한 경제적인 락툴로오스 생산에 대한 연구 및 전망을 제시하고자 한다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제45권6호
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• pp.380-389
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• 2012

Background: Bovine pericardium is one of the most widely used materials in bioprosthetic heart valves. Immunologic responses have been implicated as potential causes of limited durability of xenogenic valves. This study aimed to determine the effectiveness of decellularization and ${\alpha}$-galactosidase (${\alpha}$-gal) to remove major xenoreactive antigens from xenogenic tissues. Materials and Methods: Recombinant Bacteroides thetaiotaomicron (B. thetaiotaomicron) ${\alpha}$-gal or decellularization, or both were used to remove ${\alpha}$-gal from bovine pericardium. It was confirmed by ${\alpha}$-gal-bovine serum albumin-based enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), high-performance anion exchange chromatography, flow cytometry, 3,3'-diaminobenzidine-staining, and lectin-based ELISA. The mechanical properties of bovine pericardium after decellularization or ${\alpha}$-gal treatment were investigated by tests of tensile-strength, permeability, and compliance. Collagen fiber rearrangement was also evaluated by a 20,000${\times}$ transmission electron microscope (TEM). Results: Recombinant B. thetaiotaomicron ${\alpha}$-gal could effectively remove ${\alpha}$-gal from bovine pericardium B. thetaiotaomicron (0.1 U/mL, pH 7.2) while recombinant human ${\alpha}$-gal removed it recombinant human ${\alpha}$-gal (10 U/mL, pH 5.0). There was no difference in the mechanical properties of fresh and recombinant ${\alpha}$-gal-treated bovine pericardium. Furthermore, the TEM findings demonstrated that recombinant ${\alpha}$-gal made no difference in the arrangement of collagen fiber bundles with decellularization. Conclusion: Recombinant B. thetaiotaomicron ${\alpha}$-gal effectively removed ${\alpha}$-gal from bovine pericardium with a small amount under physiological conditions compared to human recombinant ${\alpha}$-gal, which may alleviate the harmful xenoreactive immunologic responses of ${\alpha}$-gal. Recombinant ${\alpha}$-gal treatment had no adverse effects on the mechanical properties of bovine pericardium.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제16권3호
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• pp.392-399
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• 2009

녹차는 생리활성의 촉진작용뿐아니라 항암, 항산화, 고혈압 억제효과, 체중조절 등 다방면의 약리효과를 보이는 것으로 보고되고 있다. 아울러, 녹차의 항균 및 항진균 작용에 관한 연구결과도 발표되고 있으나, 항균작용 기작에 접근한 기초 연구는 별로 많지 않다. 본 연구는 식품변패미생물에 대한 녹차추출물의 항균작용을 구명하는 기초자료를 획득하는데 그 목적이 있다. 녹차추출물의 항균력을 조사한 결과, $500{\mu}g/mL$ 이상의 농도에서 뚜렷한 항균활성을 보였고, 광역의 병원성 및 부패성 미생물들에 대하여 항균활성을 나타내었다. 또한, 녹차추출물의 항균물질은 넓은 범위의 온도($40{\sim}150^{\circ}C$) 및 pH($3{\sim}11$)에서 안정성을 나타냈다. 따라서 녹차추출물의 항균물질은 항균활성이 높고, 항균 대상 미생물의 분야가 광범위할 뿐아니라, 넓은 범위의 온도 및 pH에 안정하여 이상적인 천연 항균제로서의 개발가능성을 제시하였다. 아울러, 녹차추출물의 항균작용을 알기 위하여, 녹차추출물 처리가 미생물 세포막 기능에 미치는 영향을 조사한 결과, 녹차추출물의 주요 작용기작은 세포막 perturbation에 기인한 것으로 사료되었다.