• 한국미생물·생명공학회지
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• 제17권1호
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• pp.35-45
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• 1989

Streptococcus thermophilus 510으로부터 $\beta$-galactosidase의 생성조건은 탄소원으로 0.5% lactose를 첨가한 배지에서 초기 pH7.0, 배양온도 37$^{\circ}C$, 배양기간 18시간이었다. 배양여액으로부터 $\beta$-galactosidase를 ammonium sulfate 분획, 핵산의 제거, Sephadex G-200 gel filtration 및 DEAE-Sephadex A-50 ion exchange chromatography 등의 4단계 정제과정을 거쳐 정제한 결과 18배 정제되어 단일 단백질로 분리되었다. 정제효소의 활성 최적온도는 5$0^{\circ}C$, 최적 pH는 7.0이었고, 효소활성이 Mn$^{2+}$, $K^+$과 같은 금속이온과 dithiothreitol, 2-mercaptoethanol에 의해 촉진되었고, Hg$^{2+}$, $Zn^{2+}$, Co$^{2+}$, $Ca^{2+}$, EDTA, 8-hydroxyquinoline, galactose 등에 의해 저해되었다. 효소의 분자량이 520,000, 합성기질인 ONPG에 대한 $K_{m}$ 은 1,25mM, V$_{max}$는 88.50 $\mu$mole/min.mg protein이었고, 주종 아미노산은 glutainic acid, aspartic acid, leucine 및 valine이었다.

• 한국축산식품학회지
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• 제39권5호
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• pp.725-741
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• 2019

In the current study, we first investigated a method for directly transforming lactose into galacto-oligosaccharides (GOS) for manufacturing low-lactose and GOS-enriched skim milk (GSM) and then evaluated its prebiotic potential by inoculating five strains of Bifidobacterium spp. In addition, fermented GSM (FGSM) was prepared using a potentially probiotic Lactobacillus strain and its fermentation characteristics and antioxidant capacities were determined. We found that GOS in GSM were metabolized by all five Bifidobacterium strains after incubation and promoted their growth. The levels of antioxidant activities including radical scavenging activities and 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase inhibition rate in GSM were significantly increased by fermentation with the probiotic Lactobacillus strain. Moreover, thirty-nine featured peptides in FGSM was detected. In particular, six peptides derived from ${\beta}$-casein, two peptides originated from ${\alpha}s_1$-casein and ${\kappa}$-casein were newly identified, respectively. Our findings indicate that GSM can potentially be used as a prebiotic substrate and FGSM can potentially prevent oxidative stress during the production of synbiotic fermented milk in the food industry.

• Animal Bioscience
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• 제35권1호
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• pp.13-21
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• 2022

Objective: The aim of the study was to evaluate the influence of gene polymorphisms and nongenetic factors on the somatic cell score (SCS) in the milk of Holstein (n = 148) and Simmental (n = 73) cows and their crosses (n = 6). Methods: The SCS was calculated by the formula SCS = log₂(SCC/100,000)+3, where SCC is the somatic cell count. Polymorphisms in the casein alpha S1 (CSN1S1), beta-casein (CSN2), kappa-casein (CSN3), beta-lactoglobulin (LGB), acyl-CoA diacylglycerol transferase 1 (DGAT1), leptin (LEP), fatty acid synthase (FASN), stearoyl CoA desaturase 1 (SCD1), and 1-acylglycerol-3-phosphate O-acyltransferase 6 (AGPAT6) genes were genotyped, and association analysis to the SCS in the cow's milk was performed. Further, the impact of breed, farm, year, month of the year, lactation stage and parity on the SCS were analysed. Phenotype correlations among SCS and milk constituents were computed by Pearson correlation coefficients. Results: Only CSN2 genotypes A¹/A² were found to have significant association with the SCS (p<0.05), and alleles of CSN1S1 and DGAT1 genes (p<0.05). Other polymorphisms were not found to be significant. SCS had significant association with the combined effect of farm and year, lactation stage and month of the year. Lactation parity and breed had not significant association with SCS. The phenotypic correlation of SCS to lactose content was negative and significant, while the correlation to protein content was positive and significant. The correlations of SCS to fat, casein, nonfat solids, urea, citric acid, acetone and ketones contents were very low and not significant. Conclusion: Only CSN2 genotypes, CSN1S1 and DGAT1 alleles did show an obvious association to the SCS. The results confirmed the importance of general quality management of farms on the microbial milk quality, and effects of lactation stage and month of the year. The lactose content in milk reflects the health status of the udder.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제6권5호
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• pp.337-340
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• 2001

A galactooligosaccharide(GalOS)-producing yeast, OE-20 was selected from forty seven strains of yeast growing in Korean traditional Meju (cooked soybean) and the yeast was tentatively identified as Kluyveromyces maxianus var lactis by its morphology and fermentation profile. A maximum yield of 25.1%(w/w) GalOS, which corresponds to 25.1 g of GalOS per liter, was obtained from the reaction of 100 g per liter of lactose solution at 3$0^{\circ}C$, pH 7.0 for 18 h with an intracellular crude $\beta$-galactosidase. Glucose and galactosidase were found to inhibit GalOS formation. The GalOS that were purified by active carbon and celite 545 column chromatography were supplemented in MRS media and a stimulated growth was observed of some intestinal bacteria. In particular the growth rate of Bifidobacterium infantis in the GalOS containing MRS broth increased up to 12.5% compared to that of the MRS-glucose broth during a 48h incubation period.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제21권3호
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• pp.236-242
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• 2011

A psychrotrophic bacterium, Arthrobacter sp. ON14, isolated from Antarctica, was shown to exhibit a high ${\beta}$-galactosidase activity at a low temperature. A genomic library of ON14 was constructed and screened for ${\beta}$-galactosidase genes on functional plates containing 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-${\beta}$-D-galactopyranoside (X-gal) as the substrate. Two different ${\beta}$-galactosidase genes, named as galA, galB, were found in ON14. Computational analyses of the genes revealed that the encoded protein GalA belongs to family 2 of glycosyl hydrolysases and is a cold-active protein, whereas GalB belongs to family 42 of glycosyl hydrolysases and is a mesophilic protein. Reverse transcription analyses revealed that the expression of galA is highly induced at a low temperature ($4^{\circ}C$ ) and repressed at a high temperature ($28^{\circ}C$ ) when lactose is used as the sole carbon source. Conversely, the expression of galB is inhibited at a low temperature and induced at a high temperature. The purified GalA showed its peak activity at $15^{\circ}C$ and pH 8. The mineral ions $Na^+$, $K^+$, $Mg^{2+}$, and $Mn^{2+}$ were identified as enzyme activators, whereas $Ca^{2+}$ had no influence on the enzyme activity. An enzyme stability assay revealed that the activity of GalA is significantly decreased when it is incubated at $45^{\circ}C$ for 2 h, and all its activity is lost when it is incubated at $50^{\circ}C$.

• 한국식품과학회지
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• 제25권2호
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• pp.191-195
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• 1993

인체의 대장은 여러 종류의 균들에 의하여 상재균총이 이루어져 있는데 이들중 혐기성 균들이 주종을 이루고 있다. 이들 혐기성 균들 중 가장 많은 수가 Bacteroides이다. 본 연구에서 한국인으로부터 분리된 Bacteroides fragilis Roid 8은 장내의 다른 혐기성 균주들에 비하여 $N-acetyl-{\beta}-glucosaminidase$, ${\alpha}-fucosidase$, ${\beta}glucuronidase$ chitobiase, PNPCase 등의 활성이 높았다. ${\beta}-galactosidase$, ${\beta}-xylosidase$, ${\alpha}-arabinofuranosidae$활성은 없었고 ${\alpha}-glucosidase$, ${\beta}-glucosidase$, ${\alpha}-galactosidae$ 등의 생산은 Bifidobacteria 에 비하여 낮았다. BHI 기본배지에 여러 종류의 탄수화물을 첨가하여 배양한 뒤 생산된 $N-acetyl-{\beta}-glucosaminidae$, ${\alpha}-fucosidase$, ${\beta}-glucuronidase$ chitobiase, PNPCase, ${\beta}-glucosidase$, ${\beta}-glucosidase$ ${\alpha}-galactosidase$ 활성을 조사한 결과 모두 glucose와 lactose 첨가배지에서 이들 효소들의 활성이 낮았다. 조사된 모든 효소들에 대하여 특이적으로 현저히 생산을 증가시키는 당은 없었다. 이들 8개의 효소에 대하여 최적 pH와 최적온도가 조사되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권8호
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• pp.1392-1400
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• 2017

Galactooligosaccharides (GOSs) are known to be selectively utilized by Bifidobacterium, which can bring about healthy changes of the composition of intestinal microflora. In this study, ${\beta}-GOS$ were synthesized using bifidobacterial ${\beta}-galactosidase$ (G1) purified from recombinant E. coli with a high GOS yield and with high productivity and enhanced bifidogenic activity. The purified recombinant G1 showed maximum production of ${\beta}-GOSs$ at pH 8.5 and $45^{\circ}C$. A matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry analysis of the major peaks of the produced ${\beta}-GOSs$ showed MW of 527 and 689, indicating the synthesis of ${\beta}-GOSs$ at degrees of polymerization (DP) of 3 and DP4, respectively. The trisaccharides were identified as ${\beta}-{\text\tiny{D}}$-galactopyranosyl-($1{\rightarrow}4$)-O-${\beta}-{\text\tiny{D}}$-galactopyranosyl-($1{\rightarrow}4$)-O-${\beta}-{\text\tiny{D}}$-glucopyranose, and the tetrasaccharides were identified as ${\beta}-{\text\tiny{D}}$-galactopyranosyl-($1{\rightarrow}4$)-O-${\beta}-{\text\tiny{D}}$-galactopyranosyl-($1{\rightarrow}4$)-O-${\beta}-{\text\tiny{D}}$-galactopyranosyl-($1{\rightarrow}4$)-O-${\beta}-{\text\tiny{D}}$-glucopyranose. The maximal production yield of GOSs was as high as 25.3% (w/v) using purified recombinant ${\beta}-galactosidase$ and 36% (w/v) of lactose as a substrate at pH 8.5 and $45^{\circ}C$. After 140 min of the reaction under this condition, 268.3 g/l of GOSs was obtained. With regard to the prebiotic effect, all of the tested Bifidobacterium except for B. breve grew well in BHI medium containing ${\beta}-GOS$ as a sole carbon source, whereas lactobacilli and Streptococcus thermophilus scarcely grew in the same medium. Only Bacteroides fragilis, Clostridium ramosum, and Enterobacter cloacae among the 17 pathogens tested grew in BHI medium containing ${\beta}-GOS$ as a sole carbon source; the remaining pathogens did not grow in the same medium. Consequently, the ${\beta}-GOS$ are expected to contribute to the beneficial change of intestinal microbial flora.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제30권4호
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• pp.359-365
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• 2015

본 연구는 효소식품과 효소표방식품 (기타가공식품, 음료베이스, 기타발효음료, 액상차) 98건에 대한 ${\alpha}$-아밀라아제, ${\beta}$-아밀라아제 활성과 당 함량을 조사하였다. 효소식품과 기타가공품의 ${\alpha}$-아밀라아제 활성은 각각 4.9~53,854.6 U/g, 2.9~1,182.7 U/g으로 같은 유형간에 큰 차이가 있었다. 발효식품의 ${\alpha}$-아밀라아제 활성은 각각 0.1~1.7 U/g이었다. 효소식품, 기타가공품 그리고 발효식품의 ${\beta}$-아밀라아제 평균 활성은 각각 126.0 U/g, 5.6 U/g, 10.5 U/g으로 효소표방식품은 효소식품보다 훨씬 낮은 활성을 나타냈다. 평균 당 함량은 효소식품 22.4 g/100 g, 기타가공품 14.8 g/100 g, 음료베이스 46.9 g/100 g, 기타발효음료류 41.1 g/100 g, 액상차 39.5 g/100 g으로 발효식품에서 높은 당 함량을 나타냈다. ${\alpha}$-아밀라아제 활성과 유당 함량은 효소식품에서 통계적으로 강한 상관관계(r = 0.644)를 나타냈고 기타가공식품에서는 매우 강한 상관관계(r = 0.903)를 나타냈다. ${\beta}$-아밀라아제 활성과 유당 함량은 효소식품에서 통계적으로 강한 상관관계(r = 0.648)를 나타냈고 기타가공식품에서는 강한 상관관계(r = 0.757)를 나타냈다. 효소식품과 기타가공품에서 ${\alpha}$-아밀라아제 활성과 ${\beta}$-아밀라아제 활성 사이에는 매우 강한 상관관계(r = 0.869, r = 0.760)를 나타냈다. 즉, ${\alpha}$-아밀라아제 활성과 ${\beta}$-아밀라아제 활성 사이에 비례관계가 성립함을 알 수 있었다.

• 미생물학회지
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• 제42권1호
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• pp.40-46
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• 2006

우유에 풍부하게 존재하는 유당은 galactose와 포도당의 $\beta(1\rightarrow4)$ glycosidic 결합으로 구성되어 있고, 인간에서 이를 가수분해하는 효소는 lactase, 세균에서는 $\beta-galactosidase$로 알려져 있다. Lactase의 활성이 낮은 사람이 우유를 섭취했을 경우 일시적인 설사를 일으키고 때로는 만성적인 대감의 염증으로 인한 만성설사의 원인이 되기도 한다. 겨울철에 젖소를 사육하는 축사 주변에서 저온에서 생육하는 세균 AS-20을 분리하여 $\beta-galactosidase$ 활성을 갖는 균주를 선별하고 온도별로 분리균의 성장을 조사하였다. 그 결과 대장균이 자라지 못하는 $10^{\circ}C$에서도 분리된 AS-20은 생육이 가능하였고 생육 최적온도는 $30^{\circ}C$이였으며 이 온도에서 세대시간은 60여분 이었다. AS-20의 생화학적 특성을 bioMerieux Vitek Gram negative identification card (GNI+)로 조사한 결과 포도당을 발효, 산화시켰으며 유당, maltose, mannitol, xylose, L-arabinose 등을 이용하여 97% Hafnia alvei, 2% Escherichia coli로 동정되었다. Polymerase chain reaction으로 16S rRNA유전자를 증폭하여 1,426 bp의 염기서열을 결정하여 기존에 보고된 유전자들과의 유사도를 조사한 결과 분리된 균주 AS-20은 Hafnia alvei와 99%의 염기서열상 동성을 보였다. 이러한 결과는 BioMerieux Vitek Gram negative identification card 키트로 동정한 결과와 일치하였다. AS-20을 $10^{\circ}C,\;20^{\circ}C,\;30^{\circ}C$에서 배양하면서 $\beta-galactosidase$ 활성을 조사한 결과 저온인 $10^{\circ}C$와 $20^{\circ}C$에서 배양하였을 때에 배양최적 온도인 $30^{\circ}C$에서 배양했을 때 보다 1.5 배 정도 높은 효소활성을 보여주었으며, $30^{\circ}C$에서 배양된 대장균 보다 6배 이상의 효소활성을 보여 주어 저온조건에서 분리균의 효소생산이 비교적 높은 것으로 판단되었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권3호
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• pp.498-506
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• 2016

선행연구에서 화장품 소재로서 보습력과 방부력을 가지고 있는 1, 2-hexanediol (HD)의 transgalactosylation 반응을 통하여 galactose한 분자가 HD에 결합한 1, 2-hexanediol galactoside (HD-gal)의 합성을 확인하였다. 본 연구에서 재조합 ${\beta}$-galactosidase (${\beta}$-gal)가 발현된 Escherichia coli (E. coli) 세포를 이용하여 약 94%의 수율로 HD-gal가 합성되는 것을 관찰하였고, HD-gal을 합성한 후, 보다 효과적인 HD-gal의 정제 방법에 대하여서도 연구하였다. 먼저 고농도의 lactose (300 g/l) 존재 하에서 ${\beta}$-gal을 함유한 E. coli 세포를 이용하여, 48 시간 동안 75 mM의 HD로 부터 HD-gal이 합성되는 것을 TLC 분석으로 확인하였고, 반응액에서 E. coli ${\beta}$-gal의 존재를 Western blotting으로 확인할 수 있었다. HD-gal을 효과적으로 순수 정제하기 위하여, 용매를 사용하여 transgalactosylation 반응이 끝난 후 잔여 HD를 우선 제거하고, 이어서 silica gel chromatography를 수행하는 방법을 실시하였다. 물에 녹지 않는 용매로는 methylene chloride와 ethyl acetate를 선택하여 비교 실험하였는데, ethyl acetate를 사용하여 4회 물층을 분획하여, 잔여 HD를 효과적으로 제거할 수 있었다. 그 후, 이어서 silica gel chromatography 수행하여, 순수한 HD-gal을 효과적으로 정제하였다. 반응에 첨가된 75 mM의 HD를 기준으로 최종 정제된 HD-gal의 생산 수율은 mole 기준으로는 약 $8.9{\pm}0.6%$ (n=3), weight 기준으로 약 $21.1{\pm}1.4%$ (n=3) 정도였다. 앞으로 이러한 정제 방법을 이용하여 얻은 HD-gal의 항균력 변화를 HD와 비교하여 평가할 예정이고, 피부세포에 대한 독성 변화를 역시 HD와 비교하여 분석할 예정이다.