This study attempted to find an efficient method for the preparation of high-purity galactooligosaccharides (HP-GOS) using ${\beta}$-galactosidase and yeast fermentation. GOS prepared using Lactozym 3000L showed the greatest enhancement in total GOS of the six ${\beta}$-galatosidases tested. GOS alone achieved 51% conversion of initial lactose. GOS production was enhanced by fermentation with commercial yeast (Saccharomyces cerevisiae); its concentration reached 71% after 36h fermentation with 8% yeast. Component sugar analysis with HPLC indicated that HP-GOS fermented with S. cerevisiae showed significantly increased levels of 4'/6'-galactosyllactose and total GOS as well as a significantly decreased glucose level. HP-GOS facilitated the growth of Lactobacillus sp. (L. acidophilus and L. casei) and Bifidobacterium sp. (B. longum and B. bifidum). In sum, high-purity GOS has been successfully produced through both an enzymatic process and yeast fermentation. GOS encourages the growth of bacteria such as Lactobacillus and Bifidobacterium that may be beneficial to human gastrointestinal health.
A lactic acid bacteria with ${\beta}$-gal activity was isolated from Kimchi, a traditional fermented vegetable food in Korea. The isolate was identified as a Lactococcus lactis strain and named L. lactis A2. The gene encoding ${\beta}$-gal of L. lactis A2 was cloned as a 5.8 kb PstI fragment. DNA sequencing identified the complete lacA (galactoside acetyltransferase)-lacZ (${\beta}$-galactosidase) genes together with the 3' part of upstream galT (galactose-1-phosphate uridyltransferase), and the 5'region of downstream galE (UDP-galactose-4-epimerase) genes. L. lactis A2 had the same gal/lac operon structure as in L. lactis subsp. lactis 7962. Other genes of the Leloir pathway are most likely to be located in the 5'upstream of the 5.8 kb fragment on the A2 chromosome. Sequences downstream of galE were different from those of L. lactis subsp. lactis 7962.
Ra, Seok Han;Renchinkhand, Gereltuya;Park, Min-gil;Kim, Woan-sub;Paik, Seung-Hee;Nam, Myoung Soo
Journal of Life Science
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v.28
no.11
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pp.1347-1353
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2018
The fermentation of non-digestible soy meal can convert polysaccharides into many compounds that have a wide variety of biological functions. Bacillus strains are capable of hydrolyzing non-digestible saccharides, such as melibiose, raffinose, and stachyose, found in soy meal components. A highly active ${\alpha}$-galactosidase (${\alpha}$-d-galactoside galactohydrolase, EC 3.2.1.22) was isolated from a bacterium in a traditional Korean fermented medicinal herb preparation. The isolate, T2-16, was identified as Bacillus coagulans based on its 16S rRNA sequence and biochemical properties, and the strain was named Bacillus coagulans NRR-1207. When incubated in 10%(w/v) skim milk, Bacillus coagulans NRR1207 caused a decrease in the pH of the culture medium, as well as an increase in titratable acidity and viable cell counts. This strain also showed higher activities of ${\alpha}$-galactosidase, ${\beta}$-galactosidase, ${\alpha}$-glucosidase, naphthol-AS-BO-phosphohydrolase, and acid phosphatase when compared to other enzymes. It hydrolyzed oligomeric substrates, such as raffinose and stachyose, and liberated galactose, indicating that the Bacillus coagulans NRR1207 ${\alpha}$-galactosidase hydrolyzed the ${\alpha}$-1,6 glycoside linkage. These results suggest that the decreased stachyose and raffinose contents observed in fermented soy meal are due to this ${\alpha}$-galactosidase activity. Bacillus coagulans NRR1207 therefore has potential probiotic activity and could be utilized in feed manufacturing, as well as for hydrolyzing non-digestible soy meal components.
Lactobacillus kefiranofaciens contains two types of β-galactosidase, LacLM and LacZ, belonging to different glycoside hydrolase families. The difference in function between them has been unclear so far for practical application. In this study, LacLM and LacZ from L. kefiranofaciens ATCC51647 were cloned into constitutive lactobacillal expression vector pMG36e, respectively. Furtherly, pMG36n-lacs was constructed from pMG36e-lacs by replacing erythromycin with nisin as selective marker for food-grade expressing systems in Lactobacillus plantarum WCFS1, designated recombinant LacLM and LacZ respectively. The results from hydrolysis of o-nitrophenyl-β-galactopyranoside (ONPG) showed that the β-galactosidases activity of the recombinant LacLM and LacZ was 1460% and 670% higher than that of the original L. kefiranofaciens. Moreover, the lactose hydrolytic activity of recombinant LacLM was higher than that of LacZ in milk. Nevertheless, compare to LacZ, in 25% lactose solution the galacto-oligosaccharides (GOS) production of recombinant LacLM was lower. Therefore, two β-galactopyranosides could play different roles in carbohydrate metabolism of L. kefiranofaciens. In addition, the maximal growth rate of two recombinant strains were evaluated with different temperature level and nisin concentration in fermentation assay for practical purpose. The results displayed that 37℃ and 20-40 U/ml nisin were the optimal fermentation conditions for the growth of recombinant β-galactosidase strains. Altogether the food-grade Expression system of recombinant β-galactosidase was feasible for applications in the food and dairy industry.
This study has evaluated effect of the spermatozoa incubation on the glycosidase activity and fertilizing ability in vitro in the pig. To identify sperm glycosidases specific for sugar residues found in the zona pellucida of pig oocytes, the spermatozoa were treated experimentally and assayed for activities of $\alpha$-L-fucosidase, $\alpha$-D-mannosidase, $\beta$-D-galactosidase and N-acetyl-$\beta$-D-glucosaminidase ($\beta$-GlcNAc'ase). The glycosidases activity were higher in spermatozoa incubated for 2h than without incubation. The $\beta$-GlcNAc'ase activity was at least two-fold higher than other glycosidase regardless of spermatozoa incubation. In the same glycosidases, the activity had a tendency to increase as time of spermatozoa incubation was prolonged, but there were no differences in spermatozoa incubated during the various periods (4~24h). The percentages of spermatozoa that reached acrosome reaction were affected by glycosidases in the medium (P<0.05, for mannosidase), and were higher in spermatozoa with that than without incubation. On the other hand, the spermatozoa motility were decreased with incubation periods, but no effects by different glycosidases on the change of sperm motility during the various periods of incubation. In other experiment, the binding and penetration of pig spermatozoa were tested with oocytes matured in vitro in the presence of various glycosidase. The penetration rates were decreased with incubation of spermatozoa when oocytes were inseminated in medium with different glycosidases. These rates were higher in spermatozoa non-incubated than with incubation for 2h (P<0.05 for GlcNAc'ase; P<0.01 for control group). The sperm-zona binding rate in control group were higherthan in medium with glycosidases. In addition, the highest binding rate were obtained in medium with GlcNAc'ase. In all glycosidases, the sperm-zona binding rate in spermatozoa without incubation were higher than incubation for 2h. The significant differences were obtained in spermatozoa treated with $\alpha$-D-mannosidase (P<0.05). These results suggest that $\beta$-GlcNAc'ase is present mainly in the plasma membrane of pig spermatozoa. It was also shown that the glycosidase activity were increased in all glycosidases in spite of low sperm-zona binding rate and penetration rates by spermatozoa incubation.
The present study deals with the immobilization of Kluyveromyces lactis ${\beta}$-galactosidase on a weak ionic exchange resin (Duolite A568) as polymer support. ${\beta}$-Galactosidase was immobilized using the adsorption method. A kinetic study of the immobilized enzyme was performed in a packed-bed reactor. The adsorption of the enzyme followed a typical Freundlich adsorption isotherm. The adsorption parameters of k and n were 14.6 and 1.74, respectively. The initial rates method was used to characterize the kinetic parameters of the free and immobilized enzymes. The Michaelis-Menten constant ($K_m$) for the immobilized enzyme (120 mM) was higher than it was for the free enzyme (79 mM). The effect of competitive inhibition kinetics was studied by changing the concentration of galactose in a recycling packed-bed reactor. The kinetic model with competitive inhibition by galactose was best fitted to the experimental results with $V_m$, $K_m$, and $K_I$ values of 46.3 $mmolmin^{-1}mg^{-1}$, 120 mM, and 24.4 mM, respectively. In a continuous packed-bed reactor, increasing the flow rate of the lactose solution decreased the conversion efficiency of lactose at different input lactose concentrations. Continuous operation of 11 days was conducted to investigate the stability of a long-term operation. The retained activity of the immobilized enzymes was 63% and the half-life of the immobilized enzyme was found to be 15 days.
A marine bacterium, designated as strain 50C-3, was isolated from a seawater sample collected from the East Sea of South Korea. The strain is a Gram-negative, aerobic, yellow colored polar-flagellated bacterium that grows at $20-50^{\circ}C$ and pH 5.5-8.5. Optimal growth occurred at $40-50^{\circ}C$, at pH 6.5-7.5, and in the presence of 2% (w/v) NaCl. Based on 16S rRNA gene sequence similarity, the isolate was considered to represent a member of the genus Ruegeria. The result of this analysis showed that strain 50C-3 shared 99.4% and 96.98% sequence similarity with Ruegeria intermedia CC-GIMAT-$2^T$ and Ruegeria lacuscaerulensis ITI-$1157^T$, respectively. Furthermore, strain 50C-3 showed clear differences from related strains in terms of several characteristics such as motility, carbon utilization, enzyme production, etc. The DNA G+C content was 66.7 mol%. Chemotaxonomic analysis indicated ubiquinone-10 (Q-10) as the predominant respiratory quinone. Based on phenotypic, chemotaxonomic, and phylogenetic characteristics, the isolate represents a novel variant of the Ruegeria intermedia CC-GIMAT-$2^T$, for which we named Ruegeria sp. 50C-3 (KCTC23890=DSM25519). Strain 50C-3 did not produce cellulase and agarase, but produced alkaline phosphatase, ${\alpha}$-galactosidase, and ${\beta}$-galactosidase. The three enzymes showed stable activities even at $50^{\circ}C$ and thus regarded as thermostable enzymes. Especially, the ${\beta}$-galactosidase activity enhanced by 1.9 times at $50^{\circ}C$ than that at $37^{\circ}C$, which may be very useful for industrial application.
This study was performed to screen and select Lactobacillus strains from chicken feces for probiotic use in animals. Of these strains, strain AU had the highest immunostimulatory effect. Therefore, strain A12 was characterized as a potential probiotic. Strain A12 was tentatively identified as Lactobacillus acidophilus A12, using the API 50 CHL kit based on a 99.9% homology. L. acidophilus A12 was highly resistant to artificial gastric juice (pH 2.5) and bile acid (oxgall). Based on results from the API ZYM kit, leucine arylamidase, crystine arylamidase, acid phosphatase, naphthol-AS-BI-phosphohydrolase, ${\alpha}$-galactosidase, ${\beta}$-galactosidase, ${\alpha}$-glucosidase, ${\beta}$-glucosidase, and N-acetyl-${\beta}$-glucosamidase were produced by strain A12. L. acidophilus A12 showed resistance to several antibiotics (nisin, gentamicin, and erythromycin). The amount of interleukin $(IL)-1{\alpha}$ in $20{\times}$ concentrated supernatant from L. acidophilus A12 was approximately 156pg/ml. With regard to antioxidant activity, L. acidophilus A12 supernatant showed 60.6% DPPH radical scavenging activity. These results demonstrate the potential use of L. acidophilus A12 as health-promoting probiotics.
Renchinkhand, Gereltuya;Cho, Soo Hyun;Urgamal, Magsar;Park, Young W;Nam, Joong Hyeon;Bae, Hyung Churl;Song, Gyu Yong;Nam, Myoung Soo
Food Science of Animal Resources
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v.37
no.5
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pp.735-742
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2017
This study was conducted to isolate and characterize Paenibacillus sp. MBT213 possessing ${\beta}$-glucosidase activity from raw milk, and examine the enzymatic capacity on the hydrolysis of a major ginsenoside ($Rb_1$). Strain MBT213 was found to have a high hydrolytic ability on ginsenoside $Rb_1$ by Esculin Iron Agar test. 16S rDNA analysis revealed that MBT213 was Paenibacillu sp. Crude enzyme of MBT213 strain exhibited high conversion capacity on ginsenoside $Rb_1$ into ginsenoside Rd proven by TLC and HPLC analyses. The API ZYM kit confirmed that Paenibacillu sp. MBT213 exerted higher ${\beta}$-glucosidase and ${\beta}$-galactosidase activity than other strains. Optimum pH and temperature for crude enzyme were found at 7.0 and $35^{\circ}C$ in hydrolysis of ginsenoside $Rb_1$. After 10 d of optimal reaction conditions for the crude enzyme, ginsenoside $Rb_1$ fully converted to ginsenoside Rd. Ginseng roots (20%) were fermented for 14 d, and analyzed by HPLC showed that amount of ginsenoside $Rb_1$ significantly decreased, while that of ginsenoside Rd was significantly increased. The study confirmed that the ${\beta}$-glucosidase produced by Paenibacillus sp. MBT213 can hydrolyze the major ginsenoside $Rb_1$ and convert to Rd during fermentation of the ginseng. The ${\beta}$-glucosidase activity of this novel Paenibacillus sp. MBT213 strain may be utilized in development of variety of health foods, dairy foods and pharmaceutical products.
Epitope tagging is the process of fusing a set of amino acid residues that are recognized as an antigenic determinant to a protein of interest. Tagging a protein with an epitope facilitates various immunochemical analyses of the tagged protein with a specific monoclonal antibody. The monoclonal antibody H8 has subtype specificity for an epitope derived from the preS2 region of hepatitis B virus surface antigen. Previous studies on serial deletions of the preS2 region indicated that the preS2 epitope was located in amino acid residues 130~142. To test whether the amino acid sequence in this interval is sufficient to confer on proteins the antigenicity recognizable by the antibody H8, the set of amino acid residues in the interval was tagged to the amino terminal of ${\beta}$-galactosidase and to the carboxyl terminal of the truncated $p56^{lck}$ fragment. The tagged ${\beta}$-galactosidase, expressed in Escherichia coli, maintained the enzymatic activity and was immunoprecipitated efficiently with H8. The tagged $p56^{lck}$ fragment, synthesized in an in vitro translation system, was also immunoprecipitated specifically with H8. These results demonstrate that the amino acid sequence of the preS2 region can be used efficiently for the epitope tagging approach.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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