Purification and Characterization of Polyphenol Oxidase from Burdock (Arctium lappa L.)

Polyphenol oxidase (PPO) from Burdock (Arctium lappa L.) was purified and characterized. Purification of polyphenol oxidase was achieved by ammonium sulfate precipitation, Phenyl-sepharose CL-4B hydrophobic chromatography and Sephadex G-100 gel filtration chromatography. The molecular mass of the purified PPO was estimated to be 30 kDa by SDS polyacrylamide gel electrophoresis. In a substrate specificity, maximum activity was achieved with chlorogenic acid, followed by catechol and catechin. Whereas, there was low activity with hydroquinic acid, resorcinol or tyrosine. The optimum pH and temperature for enzyme activity were 7.0 and 35$\circC$ with catechol, respectively. The enzyme was most stable at pH 7.0 while unstable at acidic and alkaline pH. The enzyme was stable when heated to 40$\circC$. But heating at 50$\circC$ for more than 30 min caused 50% loss of activity. Ascorbic acid, L-cystein and $Cu^{2+}$ inhibited the activity of pholyphenol oxidase.

우엉(Arctium lappa L.) 뿌리 Polyphenol Oxidase의 부분정제 및 특성

우엉 뿌리(Arctium lappa L.)에서 polyphenol oxidase가 DEAE-Cellulose 음이온 수지, 황산암모늄 침전법, Phenyl-sepharose CL-4B 친화크로마토그래피 그리고 Sephadex G-100 겔여과크로마토그래피 등의 과정으로 정제되었며 정제효소의 효소학적 특성을 검토하였다. 정제된 효소의 분자량은 약 30 kDa의 단일폴리펩티드 사슬로 구성되어 있었다. 효소반응의 최적 pH와 온도는 각각 7.0과 35$\circC$이었으며, pH 2와 6 사이의 산성조건과, pH 8과 10 사이의 알카리 조건에서는 활성이 감소되거나 상실되었다. 온도에 대한 영향을 살펴본 결과, 40$\circC$까지 비교적 안정한 활성을 나타내고 있었으나, 50$\circC$에서 30분간 정치 시 효소활성을 50%이상 감소하는 것으로 나타내었다. 이 효소는 catechol과 L-DOPA에 대하여 높은 효소활성을 나타내었으며, chlorogenic acid과 catechol에 대한 Km 값은 각각 16.18 mM과 23.11 mM이었다. Ascorbic acid와 L-cysteine은 우엉 뿌리 polyphenol oxidase의 효소활성을 감소시켰으며, 금속이온의 경우 $Cu^{2+}$가 효소의 활성을 감소시키는 인자로 나타났다.