포도박과 같은 쥬기성 폐기물의 퇴비화에서 효소활성도가 퇴비의 안정성 혹은 부숙도를 나타내는 지표로서의 사용가능성이 있는지를 검증하기 위해 $\beta$-glucosidase, cellobiohydrolase 및 alkaline phosphatase의 활성도를 측정하였다. 측정한 모든 효소가 퇴비화초기에 최대의 활성도를 나타냈는데 이는 포도박에 잔류해있던 분해가 용이한 유기물질과 관련이 있는 것으로 추정되며 그 후 활성도는 점차감소하였다. 그러나 퇴비화 60일이 경과한 후에 $\beta$-glucosidase와 cellobiohydrolase활성도는 다시 급격히 상승했고 alkaline phosphatase의 활성도는 큰 변화를 나타내지 않았다. 퇴비화 후반기에 나타나는 이와 같은 효소활성도의 증가는 퇴비의 안정성을 나타내는 하나의 지표로 사용할 수 있음을 시사해 준다.
본 연구에서는 제지 슬러지를 이용한 SSF 공정에 L..paracasei KLB58을 적용하여 젖산과 더불어 생균제용 균체를 경제적으로 대량 생산하고자 하였다. KLB58의 배양온도와 섬유소 가수분해 효소인 $\beta$-glucosidase의 농도를 조절하여 최적의 생산 조건을 확인해 본 결과, 37$^{\circ}C$ 에서 2 unit/ml의 $\beta$-glucosidase를 첨가하여 배양하였을 때 최대의 젖산과 균체를 생산하였다. 또한 $\beta$-glucosidase를 포함하지 않아도 상대적으로 많은 양의 젖산과 균체를 생산하였으므로, 이에 대한향후 연구가 기대된다.
숙성기간이 다른 재래식 된장 12종과 개량식 된장 4종의 아이소플라본과 $\beta$-glucosidase 활성도를 비교하였다. 재래식 된장의 전체 아이소플라본 함량(TI)은 $370-723\;{\mu}g/g$이었고, 개량식 된장은 $179-537\;{\mu}g/g$으로 유의적으로 낮은 함량을 보였다. 된장의 주요 아이소플라본은 비배당체 형태였으며 재래식 된장의 경우 42.98-89.96%, 개량식 된장은 35.51-93.48%이었다. 아이소플라본 함량 분포에 대한 주성분 분석 결과 재래식 된장은 개량식 된장과 차별화가 가능하였다. 개량식 된장의 경우 $\beta$-glucoside 형태는 검출되지 않았는데 이는 과도한 열처리를 받았거나 발효에 관여한 미생물의 $\beta$-glucosidase 활성이 높았음을 의미한다. 된장시료에서 $\beta$-glucosidase 활성도는 날콩에 비해 낮았으며 재래식 및 개량식 된장간에 유의적인 차이 및 아이소플라본의 분포와의 상관관계는 명확하지 않았다.
${\beta}$-Glucosidase is necessary for the bioconversion of glycosidic phytochemicals in food. Two Bifidobacterium strains (Bifidobacterium animalis subsp. lactis SH5 and B. animalis subsp. lactis RD68) with relatively high ${\beta}$-glucosidase activities were selected among 46 lactic acid bacteria. A ${\beta}$-glucosidase gene (bbg572) from B. lactis was shotgun cloned, fully sequenced, and analyzed for its transcription start site, structural gene, and deduced transcriptional terminator. The structural gene of bbg572 was 1,383 bp. Based on amino sequence similarities, bbg572 was assigned to family 1 of the glycosyl hydrolases. To overexpress bbg572 in Bifidobacterium, several bifidobacteria expression vectors were constructed by combining several promoters and a terminator sequence from different bifidobacteria. The maximum activity of recombinant Bbg572 was achieved when it was expressed under its own promoter and terminator. Its enzyme activity increased 31-fold compared with those of its parental strains. The optimal pH for Bbg572 was pH 6.0. Bbg572 was stable at $37-40^{\circ}C$. It hydrolyzed isoflavones, quercetins, and disaccharides with various ${\beta}$-glucoside linkages. Bbg572 also converted the ginsenosides Rb1 and Rb2. These results suggest that this new ${\beta}$-glucosidase-positive Bifidobacterium transformant can be utilized for the production of specific aglycone products.
초고온성 세균인 Thermotoga maritima로부터 ${\beta}-glucosidase$ 유전자를 클로닝한 후 대장균 숙주에서 발현시켰다. 이 효소는 salicin, arbutin, $_pNPG$과 같은 탄소원의 ${\beta}$-글루코시드 결합을 가수분해하였다. 721개의 아미노산을 암호화하는 2,166 bp의 DNA 염기서열로된 유전자이였다. 다른 ${\beta}-glucosidase$ 효소들과 단백질 유사성을 비교한 결과 glycosyl hydrolase family 3에 속하였으며 MUG-nondenaturing PAGE와 SDS-PAGE에 의해 확인된 단백질의 크기는 약 81 kDa이었다. 효소활성은 pH 7.0, $80^{\circ}C$에서 가장 높은 활성을 나타냈으며 이 효소의 아미노산 서열에 있는 두 개의 아미노산 잔기 (232번 글루탐산과 242번 아스파르트산 잔기)를 알라닌으로 치환시켜 활성이 없어지는 것으로 보아 이 두 잔기가 효소활성에 중요한 역할을 하는 것으로 추정된다.
Heterologous secretory expression of endoglucanase E (Clostridium thermocellum) and ${\beta}$-glucosidase 1 (Saccharomycopsis fibuligera) was achieved in Saccharomyces cerevisiae fermentation cultures as an ${\alpha}$-mating factor signal peptide fusion, based on the native enzyme coding sequence. Ethanol production depends on simultaneous saccharification of cellulose to glucose and fermentation of glucose to ethanol by a recombinant yeast strain as a microbial biocatalyst. Recombinant yeast strain expressing endoglucanase and ${\beta}$-glucosidase was able to produce ethanol from ${\beta}$-glucan, CMC and acid swollen cellulose. This indicates that the resultant yeast strain of this study acts efficiently as a whole cell biocatalyst.
The effects of water soluble materials in paper mill sludge on cellulase and $\beta$-glucosidase activities were studied while the optimization of enzyme system for hydrolysis of the paper mill sludge for production of glucose was made. Water soluble materials in the paper mill sludge showed stimulatory effect on carboxymethyl cellulose (CMC) activity, inhibitory effect on filter paper (FP) activity, and no effect on avicelase and $\beta$-glucosidase activities. CMC and ${\beta}$-glucosidase activities at 5 and 10, 5 or 10 and 10, and 10 and 10 U/ml were optimal for hydrolysis of 5, 10, and 20% of the paper mill sludge, respectively.
A total of 106 Penicillium species were tested to examine their ability of degrading cellobiose, pectin and xylan. The activity of ${\beta}$-glucosidase was generally strong in all the Penicillium species tested. P. citrinum, P. charlesii, P. manginii and P. aurantiacum showed the higher ability of producing ${\beta}$-glucosidase than other tested species. Pectinase activity was detected in 24 Penicillium species. P. paracanescens, P. sizovae, P. sartoryi, P. chrysogenum, and P. claviforme showed strong pectinase activity. In xylanase assay, 84 Penicillium species showed activity. Strong xylanase activity was detected from P. megasporum, P. sartoryi, P. chrysogenum, P. glandicola, P. discolor, and P. coprophilum. Overall, most of the Penicillium species tested showed strong ${\beta}$-glucosidase activity. The degree of pectinase and xylanase activity varied depending on Penicillium species.
Isoflavone distribution and ${\beta}$-glucosidase activity in cheonggukjang, a traditional Korean whole soybean-fermented food prepared with or without addition of Bacillus subtilis, were analyzed every 6 hr for 36 hr. Thermal cooking of raw-soaked soybeans significantly increased ${\beta}$-glucoside isoflavone level by 57.1 % and decreased malonyl-${\beta}$-glucosides by 57.6% (p<0.05). Consistent changes of isoflavone profiles in cheonggukjang without B. subtilis addition (COB) and samples with addition of B. subtilis (CWB) were not observed during 36 hr fermentation. ${\beta}$-Glucosides of isoflavones are major forms in both COB and CWB. ${\beta}$-Glucosidase activity in cheonggukjang decreased significantly compared to that of soaked soybeans due to thermal denaturation, while recovery of enzyme activity in COB was observed. Two new unidentified peaks were detected, and their relative peak areas in CWB were significantly larger than those in COB with increasing fermentation period (p<0.05), which indicates both peaks could be associated with fermentation metabolites.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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