Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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v.31
no.1
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pp.50-56
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2002
The $\beta$-galactosidase was purified from the internal organs of edible snail by fractionation with ammonium sulfate, ion exchange chromatography on DEAE-Sephadex, Mono Q HR 5/5 and gel filtration on Sephacryl S-200. Superose 12 HR 10/30 chromatography. The specific activity of the purified $\beta$-galactosidase was 18.8 units/mg protein with 31.3 purification fold from crude extract. The $\beta$-galactosidase had native molecular weight of 144,000 dalton and was composed of two subunits of 72,000 dalton. The isoelectric point of the enzyme was determined 4.1. This enzyme was the most active at pH 3.0 and 6$0^{\circ}C$, and was stable in the pH range 2.0~8.0 and below 5$0^{\circ}C$. The enzyme was inhibited by metal ions and sugars such as fructose, glucose, galactose, maltose and xylose.
An $\alpha$-D-galactosidase ($\alpha$-D-galactoside galactohydrolase, EC 3. 2. 1. 22) from earthworm was purified by affinity chromatography using N-$\varepsilon$-aminocaproyl-$\alpha$-D-galactopyranosylamine coupled to sepharose and its properties were examined. The specific activity of the purified enzyme, tested with p-nitrophenyl-$\alpha$-D-galactopyranoside as substrate, was 314 units/mg protein, representing an 122-fold purification of the original crude extract. The final preparation obtained from by Sephadex G-25 chromatography showed a single band on SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. The molecular weight was determined to be 48,000 by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. The purified galactosidase was showed maximum activity at pH 4.5 and 4$0^{\circ}C$, and was stable in the pH and temperature ranges from 4.0 to 5.5 and 30 to 5$0^{\circ}C$, respectively. The enzyme activity was inhibited by Zn2+, Hg2+ and Co2+. When the purified $\alpha$-galactosidase treated to guar gum for 6 hour, gel-promoting property was increased. It was clear that enzymatic elimination of galactose from guar gum by purified $\alpha$-galactosidase would lead to a significant increase in gelation ability.
Regulation of $\beta$-galactosidase biosynthesis was studied with alkalophilic, thermophilic Bacillus sp. TA-11. Biosynthesis of the enzyme was effectively induced by lactose and some low level by isoprophyl-$\beta$-D-thiogalactopyranoside(IPTG). When 30mM glucose was added at the different intervals to the culture that had been in contact with lactose, the different levels of the enzyme synthesis were observed. So, this suggests that glucose interfered with the entry of the lactose into the cells.The glucose inhibitory effect was not relieved by adding cAMP to the culture.
This study was attempted to prepare milk and soymilk containing high number of viable cells of bifidobacteria during the fermentation as well as to establish the optimum condition for bacteria growth. Activity of ${\alpha}$- and ${\beta}-galactosidase$ produced by bifidobacteria was also determined. Milk and soymilk inoculated with Bifidobacterium longum ATCC 15707 were incubated in a nitrogen-carbon dioxide atmosphere at $37^{\circ}C$ for two days. and time courses of pH, acidity, viable cells and effect of growth factors were determined. After two days, pH of milk gradually decreased from 6.81 to 4.84 and pH of soymilk changed from 7.02 to 3.89. The viable cell numbers of bifidobacteria increased constantly in soymilk, while bacterial growth in milk appeared to be delayed after storage of two days. Both of ${\alpha}$- and ${\beta}-galactosidase$ activities were detected in soymilk, but activity of ${\beta}-galactosidase$ was predominant in milk. Fucosyllactose appeared to be a good growth factor in soymilk. During the fermentation of milk, L-cysteine HCl enhanced growth of bifidobacteria at the early stage and fucosyllactose was a good growth factor in the propagations of bifidobacteria from middle stage.
This study was carried out to select the lactic acid bacteria producing ${\beta}-galactosidase$ (lactase) and investigate the properties of the ${\beta}-galactosidase$. About 100 strains of lactic acid bacteria showing blue colony on the MRS agar medium containing X-gal were isolated from several kinds of Kimchi. Among them, 2 strains were selected as potential ${\beta}-galactosidase$ producers. The selected strains, ET-1 and LA-12, were identified as Lactobacillus fermentum and L. acidophilus, respectively by the analysis of 16S rDNA sequences. They showed relatively high ${\beta}-galactosidase$ activity and cellular viability. Their ${\beta}-galactosidase$ showed the highest activity at $55^{\circ}C$. And the optimum pHs of the enzymes produced by ET-1 and LA-12 were pH 5.5 and pH 7.0, respectively. They were also highly resistant to artificial gastric juice and bile. Two selected strains showed little change of viable cell number for 3 hr incubation in artificial gastric juice, and maintained the viable cell number at $10^8CFU/ml$ for 24 hr in 0.3% oxgall after incubation for 2 hours in artificial gastric juice. Based on these results, ET-1 and LA-12 are expected to be applied in dairy industry.
A gene coding for the $\beta$-galactosidase (lactase) of Kluyveromyces tragilis UCD 55-55 was isolated by complementation in Escherichia coli YMC9. From the plasmid library made from Sau3A-digested chromosomal DNA, one positive clone was selected. The cloned gene for $\beta$-galactosidase was on 7.3 kilobase pair DNA fragment, and a slightly low level of $\beta$-galactosidase enzyme activity was detecied in E. coli. It was also confirmed that the cloned gene comes from K. tragilis by DNA-DNA hybridization and immunochemical blotting experiments. In order to construct a new yeast strain having the metabolic ability for lactose, the cloned gene for K. tragilis $\beta$-galactosidase was inserted in yeast vector YEp24 and YRp17, and transformed into Saccharomyces cerevisiae YNN27 and Ml-2B. The yeast transformants showed the nearly the same $\beta$-galactosidase productivity as level of K. tragilis when uninduced, but these could not utilize lactose as a sole carbon source, presumably due to the lack of lactose transport system. Nevertheless, a slightly higher ethanol productivity was achieved by these transformants than S. cerevisiae or K. tragilis, in the medium containing glucose and lactose.
${\beta}-Galactosidase$ activity of Aspergillus phoenicis was studied using ONPG and lactose as substrate. It increased monotonically during the exponential growth phase and dropped rapidly at the beginning of the stationary one. It exhibited high tolerable temperature and acidic optimal pH which provides certain advantages from the industrial view point. Enzyme of ${\beta}-galactosidase$ had more subsrate affinity for ONPG than for lactose and its apparent maximum activity was also higher with the former as substrate. Activity of this enzyme depended upon the conditions of immobilization. Optimum crosslinking reaction was occurred at pH 7.2 and 0. 35 vol. % of glutaraldehyde concentration.
Extracellular $\beta$-galactosidase from the culture broth of L. sporogenes was purified to apparent homogeniety by procedures including ammonium sulfate fractionation, Sephadex G-200 gel filtration, DEAE-Sephadex A-50 ion exchange chromatography, and Hydroxyapatite adsorption chromatography. The purifying procedures resulted in 347-fold purification with the overall yield of 39.5% The purified enzyme had a specific activity(using ONPG as a substrate) of about 1, 585 units per mg protein. The molecular weight of the enzyme protein was estimated to be 140, 000 by gel filtration on Sephadex G-200, and SDS-polyacrylamide gel electorphoresis showed that the enzyme consisted of two identical subunits with a molecular weight of 72, 000.
In order to study the physiological properties of the intestinal bacteria, we isolated the intestinal bacteria of Koreans and tested the enzymatic patterns. Isolated Bifidobacterium sp. Int-57 had the higher activity of $\alpha$-glucosidase, $\beta$-glucosidase, $\alpha$-galactosidase, $\beta$-galactosidase. $\beta$-xylosidase and $\alpha$-arabinofuranosidase than other intestinal microorganisms. The effect of the carbon sources on the production of each enzymes of Bijidobacterium sp. Int-57 was investigated. The most suitable carbon source for the production of $\beta$-glucosidase was maltose, for a-glucosidase cellobiose, for $\alpha$-galactosidase raffinose, for $\beta$-galactosidase lactose, and for $\beta$-xylosidase and $\alpha$-arabinofuranosidase xylose, respectively. In addition, we investigated the optimal conditions and pH stability of each crude enzymes. The optimal condition of a-glucosidase was pH 6.0 and $40^{\circ}C$. that of Jj-glucosidase pH 7.0 and 50oe, that of $\beta$-galactosidase pH 7.0 and $50^{\circ}C$, that of $\beta$-xylosidase pH 6.0 and $40^{\circ}C$ , and that of $\alpha$-arabinofuranosidase pH 5.0 and $50^{\circ}C$. respectively. a-Glucosidase was stable at pH 4.0-9.0. Jj-glucosidase at pH 4.0-7.0. $\beta$-galactosidase at pH 4.0-9.0, $\beta$-xylosidase at pH 4.0-6.0, and /3-arabinofuranosidase at pH 7.0-9.0, respectively.
The gene coding for $\beta$-galactosidase of Neisseria lactamica 2118 was cloned into Escherichia coli MC 1061. The isolated 6.5 Kb EcoR I fragement and 7.2 Kb BamH I fragment of chromosomal DNA in Southern hybridization were ligated to a vector plasmid pBR322 and then transformed into Escherichia coli MC 1061 cells. Finally, I obtained three clones as $\beta$-galactosidase positive clone by colony hybridization and Southern hybridization($\beta$-galactosidase probe: lac Z gene of pMC1871). Three recombinant plasmids(pNL.13. 17 and 24) were found to contain the 7.2Kb BamH I fragment originated from Neisseria lactamica 2118 chromosomal DNA by Southern hybridization and pNL 24 was showed high homology to probe especially and also its physical map was constructed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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