-1,4-Xylosidase Activity of Leuconostoc Lactic Acid Bacteria Isolated from Kimchi

The ${\beta}$-xylosidase (EC 3.2.1.37) production capabilities of lactic acid bacteria in the genus Leuconostoc, isolated from a variety of kimchi (fermented vegetables), were examined. The intracellular levels of ${\beta}$-xylosidase were similar to the extracellular levels, when most Leuconostoc lactic acid bacteria were grown in a medium containing xylose as the carbon source. Intracellular ${\beta}$-xylosidase with a maximum activity of $1.2{\pm}0.1units/mL$ (mean${\pm}$standard error) was obtained from Leuconostoc lactis KCTC 13344, which was isolated from fermented Chinese cabbage. The optimum reaction conditions for Leu. lactis KCTC 13344 ${\beta}$-xylosidase activity were pH 6.0 and $30^{\circ}C$, and the addition of most divalent cations, except zinc, to the reaction mixture resulted in a slight increase in enzyme activity. Compared with a media containing other carbon sources, the ${\beta}$-xylosidase activity was 5 times higher when Leu. lactis KCTC 13344 was grown in a medium containing xylose as carbon source. Zymographic analysis indicated that the synthesis of Leu. lactis KCTC 13344 ${\beta}$-xylosidase (approximate size, 64 kDa) is induced by xylose. A maximum intracellular ${\beta}$-xylosidase activity of $7.1{\pm}0.3units/mL$ was obtained in a batch cultivation in an MRS medium containing 30 g/L xylose.

김치에서 분리된 Leuconostoc 속 젖산균의 -1,4-xylosidase 효소생산 특성

[ ${\beta}$ ]Xylosidase 효소활성이 높은 균주를 선발하기 위하여 다양한 김치에서 분리된 Leuconostoc 속 젖산균의 ${\beta}$-xylosidase 활성을 탐색하였다. 김치에서 분리된 55개의 Leuconostoc 속 젖산균 중 36개의 균주만이 자일로스를 탄소원으로 이용하였으며, 배추김치에서 분리된 Leu. lactis KCTC 13344 균주가 가장 높은 세포내 ${\beta}$-xylosidase 효소활성을 나타내었으며, 효소활성은 pH 6, $30^{\circ}C$ 반응조건에서 가장 높게 나타났다. $Zn^{2+}$을 제외한 금속이온은 효소활성을 유의적으로 증가시켰으며, $Fe^{2+}$은 1 mM의 농도에서 ${\beta}$-xylosidase 대조구와 비교하여 효소활성을 약 40% 증가시켰다. 균주를 배양할 때 사용한 탄소원 중 자일로스가 가장 높은 효소활성을 나타내었고, 효소활성을 위한 최적의 자일로스 농도는 30 g/L였다. 단백질 전기영동 및 활성염색을 수행한 결과 분자량이 약 64 kDa인 Leu. lactis KCTC 13344 균주의 ${\beta}$-xylosidase는 자일로스에 의하여 발현이 유도되는 것으로 추정되었다. 자일로스가 30 g/L의 농도로 첨가된 MRS 배지에서 Leu. lactis KCTC 13344 균주의 성장은 20시간 후에 최고에 도달하였고, ${\beta}$-xylosidase 효소활성은 16시간 후에 최대 $7.1{\pm}0.3units/mL$이었다. 배양 초기에 주입한 자일로스는 약 20% 정도 소모하였고, 젖산과 아세트산은 3.0 g/L 수준으로 생성되었지만 에탄올은 생성되지 않았다.