Purification and Characterization of Polyphenol Oxidase from Oyster Mushroom (Pleurotus ostreatus)

Polyphenol oxidase (PPO) isoforms were partially purified from oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) using various chromatography techniques, and their characteristics of heat stability, substrate affinity, optimum pH, and optimum temperature were investigated. Three PPO isoforms named PO-I, PO-II-1, and PO-II-2 were partially purified from oyster mushroom. The molecular weight of PO-II-1 was 70 kDa and PO-I and PO-II-2 were less than 6 kDa each. Characterization was carried out using a PPO isoform partially purified by hydrophobic interaction chromatography. Optimum temperature was $55^{\circ}C$ and optimum pH 5.0. However, the PPO was inactivated at neutral pH or by heating at $80^{\circ}C$ for 30 min, while the 40% PPO still remained active after heating at $60^{\circ}C$ for 45 min. The PPO isoform showed the highest substrate affinity to chlorogenic acid and pyrogallol, in which KM values were 1.01 and 2.06 mM, respectively. Therefore, these results suggested that the mushrooms should be stored at a pH higher than 7.0 and at a low temperature to prevent enzymatic browning.

느타리버섯(Pleurotus ostreatus)의 Polyphenol Oxidase 분리 정제 및 특성 조사

우리나라 버섯 생산량의 약 80%를 차지하는 느타리버섯(Pleurotus ostreatus)의 유통 중에 발생하는 갈변을 방지하기 위한 기초 조사로 갈변원인 효소인 polyphenol oxidase(PPO)를 분리 정제하여 그 특성을 조사하였다. 느타리버섯으로부터 3개의 PPO isoforms(PO-I, PO-II-1, PO-II-2)을 분리하였으며, gel-filteration을 이용한 분자량 확인 결과 PO-II-1은 void volume(70 kDa), PO-I과 PO-II-2는 include volume(6 kDa)에서 분리되는 것으로 보아 PO-II-1은 70 kDa 이상, PO-I과 PO-II-2는 6 kDa 이하인 것으로 확인되었다. 분리된 3개의 PPO isoform들을 partially denatured-PAGE 후, activity staining을 이용하여 분석한 결과, 비록 이들 PPO isoforms PO-II-1과 PO-II-2에 다수의 단백질들이 들어있기는 하지만 PPO 활성을 보이는 band가 하나로 나타남으로써 분리된 PPO isoform들이 실제 PPO 활성을 갖고 있는 단백질로 확인되었으며 다른 PPO isoform이 혼합되지 않은 단일 PPO isoform으로 분리되었음을 알 수 있다. Hydrophobic interaction chromatography에서 분리된 isoform PO를 이용하여 특성을 조사한 결과 최적 반응온도와 pH는 일반적인 다른 과채류와는 달리 $50{\sim}55^{\circ}C$, pH 5.5에서 높은 활성을 나타내었으며, 열 안정성 실험에 있어서는 $60^{\circ}C$에서 45분간 가열 처리 시 약 40%의 PPO activity가 남아있는 반면, $80^{\circ}C$에서 30분간 가열 처리 시 PPO가 완전히 불 활성화되었다. 그리고 chlorogenic acid와 pyrogallol에 대하여 높은 기질 특이성을 보였다.