Studies on the Production of $\beta$-Galactosidase by Lactobacillus sporogenes - Characterization of $\beta$-Galactosidase -

Lactobacillus sporgenes에 의한 $\beta$-Galactosidase생산에 관한 연구 -$\beta$-Galactosidase의 효소학적 성질-

Extracellular $\beta$-galactosidase was prepared from a culture of Lactobacillus sporogenes, a spore-forming lactic acid bacterium. The enzyme functioned optimally at pH 6.8 and at 6$0^{\circ}C$ o-nitrophenyl-$\beta$-D-galactopyranoside (ONPG) in 0.05M sodium phosphate buffer. The activation energy of the enzymatic hydrolysis of ONPG was about 16,000 cal/mole below $50^{\circ}C$ and 11,300 cal/mole above the temperature. It was fairly stable over a pH range from 4.0 to 8.0 losing only less than 30% of its activity after hearting at 6$0^{\circ}C$ and pH 6.8 for 3 hours. Metal ions showed no significant effect on the enzyme activity, whereas L-cysteine exerted a slight stimulatory effect at the concentration of 10mM. The km values were 1.48mM for ONPG and 64.5mM for lactose. Hydrolysis of ONPG by the enzyme was product-inhibited by galactose (Ki=13.3mM, competitive inhibition) and by glucose(Ki= 11.4mM, uncompetitive type). The enzyme activity was also noncompetitively inhibited in the presence of lactose (Ki= 17.8mM).

유포자 유산균인 Lactobacillus sporogenes에 의한 extracellular $\beta$-galactosidase의 생산에 관한 연구에 이어 본 효소의 효소학적 일반성질을 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. L. sporosenes $\beta$-glactosidase는 o-nitrophenyl-$\beta$-d-glaactopyranoside(ONPG)를 가수분해 할때에 0.05M-sodium phosphate buffer를 사용하여 pH6.8과 반응온도 6$0^{\circ}C$에서 가장 높은 효소활성을 나타냈으며 또한 이 효소반응의 activation enery는 50~6$0^{\circ}C$에서는 11,300ca1/mo1e, $50^{\circ}C$이하에서는 16,000ca1/mo1이었다. 효소활성에 미치는 금속 이온의 효과는 거의 없었으나 L-cysteine 10mM 첨가로 뚜렷한 첨가 효과를 나타내므로서 sulfhydryl enzyme의 특징을 보였다. 한편 lactose와 ONPG에 대한 Michaelis constant가 각각 6.45$\times$$10^{-2}$M, 1.48$\times$$10^{-3}$M을 나타냄으로서 본 효소는 ONPG에 휠씬 큰 친화성을 나타냈다. 또 ONPG분해반응은 lactose, galactose, glucose등의 당류첨가에 의해 그 반응속도가 현저히 감소되며 lactose는 특이하게 noncompe titive저해 양식을 나타내었으며 Ki값은 17.8mM galactose는 Ki값이 13.3mM, competitive inhibition glucose는 11.4mM의 Ki값에 uncompetitive inhibition을 나타냈다. 특히 본 효소는 중성부의 pH와 6$0^{\circ}C$에서 180분간 가열후에도 70%이상의 효소활성을 나타냄으로서 상당히 높은 열안정을 나타냄과 동시에 균체외 효소라는 장점도 아울러 가지고 있어 식품공업에의 그 이용 가능성이 매우 높다고 하겠다.