Lactobacillus salivarius subsp. salivarius Nam27 with a high ${\beta}$-galactosidase activity was selected for enzymatic characterization. For purification, cell pellet was disrupted by Bead Beater, by DEAE-Sepharose and Mono-Q chromatography. The specific activity of the purified enzyme was 5,312 units/mg. The molecular weight of native monomeric ${\beta}$-galactosidase was estimated to be 30,000 dalton (monomer) by the SDS-PAGE. The optimum temperature and optimum pH were $50^{\circ}C$ and 5.0, respectively. This enzyme was stable between 35 and $55^{\circ}C$. ${\beta}$-galactosidase activity was lost rapidly above pH 7.0. But ${\beta}$-galactosidase was more stable at pH 4.0 (acidic conditions). And ${\beta}$-galactosidase activity was lost rapidly above $65^{\circ}C$ after 10 min incubation. $Ca^{2+}$ and $Zn^{2+}$ metal ions enhanced ${\beta}$-galactosidase activity by 164.09% and 127.37% while $Cu^{2+}$, $Fe^{3+}$ and $Mn^{2+}$ lowered ${\beta}$-galactosidase activity by 58.29%,85.10% and 77.66% respectively. Other metal ions didn't affect ${\beta}$-galactosidase activity significantly.
본 실험은 yoghurt와 yoghurt culture에서의 ${\beta}-galactosidase$의 활성도를 측정하였다. Liquid medium에서 자란 yoghurt culture의 ${\beta}-galactosidase$의 활성도는 S. thermophilus가 Lactobacillus에 비해 $5{\sim}10$배 높은 것으로 나타났으며 제조 yoghurt를 저장온도에 따른 차이를 실험한 결과 냉장보관$(4^{\circ}C)$시 한달 정도까지는 효소활성도와 생균수를 보전함을 볼 수 있었으나 실온저장시는 5일 정도 밖에 효소활성도와 생균수를 유지하지 못했다. 실험을 통해 ${\beta}-galactosidase$ activity는 생균수와 비례함을, 특히 S. thermophilus의 생균수와 비례함을 알수 있었다. 시판 yoghurt와의 비교실험에서는 활성도와 생균수에 있어서 반정도의 수준도 못 미침을 알수 있었는데 이는 다음호에 계속될 여러 요인들에 기인함을 짐작케 한다.
본 연구는 합성기질인 $X-{\alpha}-Gal$를 이용하여 발효유 및 유제품내의 Bifidobacteria 생균수를 측정할 목적으로 하였다. 젖산균과 Bifidobacteria의 ${\alpha}-galactosidase$ specific activity를 측정한 결과 Bifidobacteria 균주에서는 높은 ${\alpha}-galactosidase$ activity를 가지고 있었으며, 그 중 Bif. longum KCTC 3215의 specific activity는 8.57 unit/mg protein으로 가장 높게 나타났다. Lactobacillus, Streptococcus, Pediococcus와 Leuconostoc 균주에서는 활성이 미약하거나 없었다. 합성기질인 $X-{\alpha}-Gal$을 MRS agar 배지에 $100{\;}{\mu}M$ 첨가한 결과 Bifidobacteria는 blue colony로, Lac. bulgaricus, Lac. casei와 Leu. mescenteroides 균주는 light blue colony로, 그 외 젖산균에서는 white colony로 나타났다.
Aspergillus niger가 생산하는 $\alpha$-galactosidase의 효소학적 성질을 조사하기 위하여 시험균주를 밀기울 배양한 후 생성된 $\alpha$-galactosidase를 염석, 이온교환 크로마토그래피 및 겔 여과 등의 방법으로 정제한 후 정제효소의 효소학적 성질을 검토하였다. Asp. niger를 밀기울 배지에서 $30^{\circ}C$, 4일 배양했을 때 효소활성이 가장 높았으며 $\alpha$-galactosidase는 황산암모늄 염석, DEAE-cellulose 및 DEAE-Sephadex A-50 이온교환 크로마토그래피, sephadex G-150 겔 여과 등에 의하여 23.7배까지 정제되었으며 비활성이 1,229U/mg.protein, 수율 14이었고 HPLC와 PAGE에 의해 순도가 확인되었다.
Glycosidase activities in the grape flesh (Marguerite) were assayed, and the order of activity was marked as follows: ${\alpha}$-D-galactosidase>${\alpha}$-D-mannosidase>${\alpha}$-D-glucosidase>${\beta}$-D-galactosidase>${\beta}$-D-glucosidase. Of these glycosidases, ${\alpha}$- and ${\beta}$-D-galactosidases were prominently expressed by the treatment of gibberellic acid, resulting in 56 and 238% increase of activity, respectively. Most of ${\alpha}$-D-galactosidase was found in the flesh texture, and the activity increase by gibberellic acid occurred mostly in this tissue. The increase in ${\alpha}$-D-galactosidase activity was dependent on the concentration of gibberellic acid treated, showing a positive correlation. Gibberellic acid affected the content of total protein in the grape flesh, 49% increase by 75 ppm treatment. Above this concentration, higher gibberellic acid level did not influence the protein expression. Specific activity of the ${\alpha}$-D-galactosidase still increased, showing 24% increase in activity. Grape flesh subjected by gibberellic acid (100 ppm) resulted in the increased activity against a natural substrate, stachyose, showing 55% increase in activity from the grapes treated with 100 ppm of gibberellic acid. Other natural substrates, such as melibiose and raffinose, were also considerably hydrolyzed, and the extent was similar to that of stachyose hydrolysis. During postharvest storage, ${\alpha}$-D-galactosidase activity in the grape flesh increased by 51% after 20 days and then declined slowly.
발아대두 $\alpha$-galactosidase와 Aspergillus niger가 생산하는 $\alpha$-galactosidase의 효소학적 성질을 비교하기 위하여 대두 발아 중의 $\alpha$-galactosidase활성 및 소당류의 함량변화를 측정하였고, 대두 발아 과정 중 활성이 가장 강할때에 추출한 $\alpha$-galactosidase 및 Aspergillus niger를 밀기울 배양하였을 때 생성되는 $\alpha$-galactosidase를 염석, 이온교환 크로마토그래피 및 겔여과 등을 사용하여 정제한 후 정제효소의 이화학적 및 효소학적 성질을 측정, 비교하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 대두 $\alpha$-galactosidase의 활성은 대두를 $25^{\circ}C$에서 120시간 발아시켰을 때 가장 높았으며, 대두 중의 raffinose는 96시간, stachyose는 120시간 발아시켰을 때 완전히 분해되었다. 2. Aspergillus niger를 밀기울배지에서 $30^{\circ}C$, 4일간 배양했을 때 $\alpha$-galactosidase 활성이 최고에 달하였다. 3. 대두 $\alpha$-galactosidase는 황산암모늄 염석, DEAE-Cellulose 및 DEAE-Sephadex A-50 이온교환 크로마토그래피, Sephadex G-l50 겔여과 등에 의하여 6.6배까지 정제되었으며 그의 비활성이 825U/mg protein, 수율 2.5%에 달하였고, Aspergillus niger의 $\alpha$ -galactosidase는 23.7배까지 정제되었으며 그의 비활성이 1,229U/mg protein, 수율 14%에 달하였다. 4. 정제된 대두 및 Aspergillus niger의 $\alpha$-galactosidase는 HPLC, PAGE 및 SDS-PAGE에 의해서 순도가 확인되었다. 5. 정제효소의 이화학적 성질 1) Aspergillus niger의 $\alpha$-galactosidase는 periodic acid schiff 염색에 의하여 당단백질임이 확인되었다. 2) 대두 $\alpha$-galactosidase의 등전점은 pH4.8이었고, 분자량이 30,000인 monomer이었으나, Aspergillus niger의 $\alpha$-galactosidase는 등전점이 pH4.6이었고 분자량은 112,000이었으며 분자량 28,000인 monomer 4개로 구성된 tetramer이었다. 3) 대두 및 Aspergillus niger $\alpha$-galactosidase의 활성에 관여하는 아미노산은 diethyl pyrocarbonate에 의한 화학 수식에 의하여 histidine임이 확인되었다. 4) 대두 $\alpha$-galactosidase의 활성은 2-mercaptoethanol과 L-cysteine에 의하여 약간 저해되었다. 6. 정제효소의 효소학적 성질 1) 대두 $\alpha$-galactosidase의 최적 작용 pH는 pH6.0, 최적 작용온도는 $40^{\circ}C$이었고, Aspergillus niger $\alpha$-galactosidase 각각 pH6.5 및 $40^{\circ}C$이었다. 2) 대두 및 Aspergillus niger의 $\alpha$-galactosidase는 $45^{\circ}C$이하에서 비교적 안정하였으나 $60^{\circ}C$에서 10분 처리시 대두 $\alpha$-galactosidase는 25%, Aspergillus niger $\alpha$-galactosidase는 46%의 잔존활성을 나타내었다. 3) 대두 $\alpha$-galactosidase는 pH5.5~6.5, Aspergillus niger의 $\alpha$-galactosidase는 pH6.0~7.0에서 매우 안정하였다. 4) 대두 및 Aspergillus niger의 $\alpha$-galactosidase간에 기질 특이성상의 차이가 없었으며, stachyose보다 raffinose를 잘 분해하였고, gaIactose는 양효소의 활성을 저해하였다. 5) 대두 $\alpha$-galactosidase의 P-nitrophenyl-$\alpha$-gaIactopyranoside, raffinose 및 stachyose에 대한 Km값은 각각 5.3mM, 50.0mM 및 55.5mM이 었고, Aspergillus niger $\alpha$-galactosidase에 있어서는 각각 5.0mM, 37.0mM 및 55.5mM이었다. 6) 대두 $\alpha$-galactosidase의 p-nitrophenyl-$\alpha$-d-gaIactopyranoside에 대한 활성화 에너지는 13.024Kcal/mole, $Q_{10}$값은 2.0이 었으며, Aspergillus niger의 $\alpha$-galactosidase는 각각 8.515Kcal/mole 및 1.38이었다.
We observed that an inclusion body (IB) of recombinant ${\beta}$-galactosidase that was produced by the araBAD promoter system in Escherichia coli (E. coil) showed enzyme activity. In order to improve its activity, the lowering of the transcription rate of the ${\beta}$-galactosidase structural gene was attempted through competition between an inducer (L-arabinose) and an inducer analog (D-fucose). In the deep-well microtiter plate culture and lab-scale fermentor culture, it was demonstrated that the addition of D-fucose caused an improvement in specific ${\beta}$-galactosidase production, although ${\beta}$-galactosidase was produced as an IB. In particular, the addition of D-fucose after induction led to an increase in the specific activity of ${\beta}$-galactosidase IB. Finally, we confirmed that the addition of D-fucose after induction caused changes in the structure of ${\beta}$-galactosidase IB, with higher enzyme activity. Based on these results, we expect that an improved enzyme IB will be used as a biocatalyst of the enzyme bioprocess, because an enzyme IB can be purified easily and has physical durability.
Glycosidase activities were tested from the grape berries, Vitis labruscana B. Takasumi. Among various glycosidases, $\alpha$-D-galactosidase was found to be the most active in the flesh and other glycosidases were considerably active in the order of the following: $\alpha$-D-mannosidase>$\alpha$-D-glucosidase>$\beta$-D-glucosidase>$\beta$-D-galactosidase. In the seeds, $\alpha$-D-glucosidase activity was the highest and other glycosidases such as $\alpha$-D-galactosidase, $\beta$-D-glucosidase, and $\beta$-D-galactosidase were still significantly active. The $\alpha$-D-galactosidase in the grape flesh was purified over 83-folds through salting-out with $(NH_4)_2SO_4$ and a series of chromatographies employing Sephadex G-50, Octyl-Sepharose, Q-Sepha- rose, and Biogel P-100. The enzyme was a monomer of 45 kDs as determined through SDS-PAGE and Sephacryl S-200 chromatography. The purified enzyme showed a preference of $\alpha$-D-galactose to $\beta$-D-galactose as a substrate about 5.4 times. Sulfhydryl specific reagents such as N-ethylmaleimide and iodoacetamide significantly inhibited the enzyme activity to the extents of 48 and 52% of its initial activity, respectively. The optimumpH range of $\alpha$-D-galactosidase was around 6.5-7.0. The enzyme activity increased by 46% in the presence of 1mM $Fe^{2+}$.
This examined some conditions for the induction of ${\beta}$-D-galactosidase synthesis in Candida kefyr CBS 834. The optimal pH, temperature, and inoculum size either for growth or${\beta}$-D-galactosidase synthesis were 5.5, $30^{\circ}C$ and above 0.2 at A610nm, respectively. Enzyme activity began to increase at 2h after the addition of inducer, and continued to increase linearly up to $2{\sim}3h$ before reaching stationary phase, and thereafter its activity was decreased. ${\beta}$-D-galactosidase was induced either by lactose or galactose but not either by glucose or ethanol. The greater activity of ${\beta}$-D-galactosidase on galactose than on lactose indicated that the former might be natural inducer for ${\beta}$-D-galactosidase synthesis. The rate of its induction as a function of lactose concentration showed that enzyme activity increased linearly above 4mM, while it was very low below that. Glucose represed the induction of ${\beta}$-D-galactosidase, and the period of adaptation to inducer from other carbon sources was relatively short.
가정에서 제조된 된장으로부터 -galactosidase의 생산균으로 분리된 YB-42는 형태적 특성, 생화학적 성질 및 16S rRNA의 염기서열에 근거하여 Bacillus licheniformis로 동정되었다. B. lichentyormiE YB-42의 -galactosidase 활성은 균체내ㆍ외에서 모두 관찰되었다. 배양상등액으로부터 DEAE-Sepharose와 Q-Sepharose 컬럼 크로마토그래피를 통해 부분 정제한 -galactosidase을 사용하여 para-nitrophenyl--D-galactopyranoside(pNP-Gal)의 가수분해 반응특성을 조사한 결과 와 pH 6.5에 서 최대 활성을 보였다. Melibiose, raffinose와 stachyose는 부분 정제효소액에 의해 완전히 가수분해 되었으며, 분해산물로 galactose가 생성된 것으로 보아 -1,6 결합이 분해된다는 것이 확인되었다. 한편 pNP-Gal과 melibiose의 가수분해 활성은 galactose에 의해 가장 크게 저해되었으며, galactose보다는 낮지만 pNP-Gal의 가수분해 활성이 mannose와 glucose에 의해서도 저해되는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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