In this study, we attempted to find new and efficient microbial enzymes for producing rare sugars. A ribose-5-phosphate isomerase B (OsRpiB) was cloned, overexpressed, and preliminarily purified successfully from a newly screened Ochrobactrum sp. CSL1, which could catalyze the isomerization reaction of rare sugars. A study of its substrate specificity showed that the cloned isomerase (OsRpiB) could effectively catalyze the conversion of $\text\tiny{L}$-rhamnose to $\text\tiny{L}$-rhamnulose, which was unconventional for RpiB. The optimal reaction conditions ($50^{\circ}C$, pH 8.0, and 1 mM $Ca^{2+}$) were obtained to maximize the potential of OsRpiB in preparing $\text\tiny{L}$-rhamnulose. The catalytic properties of OsRpiB, including $K_m$, $k_{cat}$, and catalytic efficiency ($k_{cat}/K_m$), were determined as 43.47 mM, $129.4sec^{-1}$, and 2.98 mM/sec. The highest conversion rate of $\text\tiny{L}$-rhamnose under the optimized conditions by OsRpiB could reach 26% after 4.5 h. To the best of our knowledge, this is the first successful attempt of the novel biotransformation of $\text\tiny{L}$-rhamnose to $\text\tiny{L}$-rhamnulose by OsRpiB biocatalysis.
Proteolytic activities of some commercial milk clotting enzymes(rennet, trypsin, pepsin, papain W-40, neutrase 1.5 and protease S) in bovine skim milk containing 0.02% $CaCl_2$ were determined by measuring DH(Degree of Hydrolysis), NPN(Non Protein Nitrogen) and by comparing patterns of SDS-PAGE(Sodium Dodecyl Sulphate Polyacrylamide Gel Electrophoresis). The DH of microbial enzymes(neutrase 1.5 and protease S) and trypsin in bovine skim milk were higher than those of pepsin and papain W-40. The amounts of NPN in the milk treated with trypsin and the other animal enzymes(rennet and pepsin) showed the highest and lowest degrees of proteolysis, respectively. SDS-PAGE showed that trypsin and protease S hydrolyzed $\alpha$-lactalbumin and papain W-40 hydrolyzed $\beta$-lactoglobulin slightly, while neutrase 1.5 hydrolyzed both $\alpha$-lactalbumin and $\beta$-lactoglobulin after treating for 90 min. Trypsin and protease S easily hydrolyzed ${\alpha}_s$-casein and $\beta$-casein, which were not hydrolyzed by rennet. Papain W-40 hydrolyzed $\kappa$-casein more than rennet as shown in SDS-PAGE. Based on the results of the experiments, the DH and NPN of trypsin, neutrase 1.5 and protease S were shown to be higher than those of the other enzymes. The SDS-PAGE patterns of papain W-40 and neutrase 1.5 were similar with that of rennet.
A part of Aspergillus oryzae koji was replaced with Bacillus sp. koji to improve the quality of kochujang, and the resulting effects on enzyme activities, microbial characteristics, and physicochemical properties were investigated during fermentation. The activity of amylase was higher in the kochujang prepared with Asp. oryzae koji. The activity of protease increased as the ratio of Bacillus. sp. koji increased. Viable cell counts of yeast and bacteria of the kochujang increased with increasing ratio of Bacillus sp. koji. The Hunter a-values of the Bacillus sp. koji kochujang were higher, and the degree of increase in the total color difference $({\Delta}\;E)$ was lower in the Bacillus sp. koji group. Consistency and water activity of the kochujang prepared with Bacillus sp. koji was higher, and the pH and titratable acidity of the kochujang also changed slightly. As the ratio of Asp. oryzae koji increased, sugar content decreased. However, the ethanol content of the kochujang did not significantly change. Amino nitrogen content of the kochujang increased, while ammonia nitrogen content decreased as the ratio of Bacillus sp. koji increased. After 12 weeks of fermentation, the result of sensory evaluation showed that C kochujang (75% of Asp. oryzae koji replaced by Bacillus sp.) was more acceptable (p<0.05) than the other groups in taste, color, flavor, and overall acceptability.
T-RFLP analysis and clone sequencing analysis based on bacterial 16S rDNA were conducted to assess bacterial community structure and diversity in two layers (0-1cm, 6-7cm depth) of the sediment from Janghwari intertidal flat in Ganghwa Island. The results of T-RFLP (terminal-restriction fragment length polymorphism) analysis using restriction enzyme HhaI showed that the T-RFs of various size ($60{\pm}2$) bp-($667{\pm}2$) bp) appeared evenly at the surface sediments but two T-RFs with 60(${\pm}2$)bp and 93 (${\pm}2$)bp predominated at 6-7cm depth. Analysis of partial sequences for 172 clones revealed that 98% of the clones were not matched with the sequences of cultured bacteria strains in the GenBank (${\geq}similarity$ 98%), and approximately 86% of them were classified as different phylotypes. Most clones belonged to $\alpha$-, $\gamma$-, and $\delta$-Proteobacteria, Acidobacteria/Holophaga and green nonsulfur bacteria group. Proteobacteria group occupied the highest proportion in both layers (69% at 0-1cm depth and 46% at 6-7cm depth). $\gamma$-Proteobacteria and $\delta$-Proteobacteria that are associated with oxidation and reduction of sulfur compounds were appeared to be dominant, and comprised 21.5% and 15.7% of total clones, respectively. Overall results indicated that extremely diverse bacterial groups were inhabiting in the sediment of Ganghwa intertidal flat, and bacterial communities associated with the behaviour of sulfur seemed to playa significant role in the biogeochemical environment in this anoxic sediment.
The malolactic fermentation (MLF), which is widely used in winemaking, is the conversion of malic acid to lactic acid conducted by the malolactic enzyme (Mle) of lactic acid bacteria. In order to select the strains with MLF among 54 lactic acid bacteria isolated from the traditionally fermented foods, we designed a primer set that specifically targets the conserved regions of the mle gene and then selected four strains that harbor the mle gene of Lactobacillus plantarum. All strains were identified as L. plantarum by analyzing the 16S rRNA sequences, biochemical properties, and the PCR products of the recA gene. From comparison of the mle gene sequences consisting of 1,644 bp, the nucleotide and amino acid sequence of strain JBE60 correspond to 96.7% and 99.5% with those of other three strains, respectively. The strain JBE60 showed the highest resistant against 10% (v/v) ethanol among the strains. The strains lowered the concentration of malic acid to average 43%. Considering the ethanol resistance and conversion of malic acid, the strain JBE60 is considered as a potential starter for the malolactic fermentation.
A total of sixty-six samples of Nuruk, a fermention starter used to make the Korean traditional rice wine, Makgeolli, were collected from central and southern regions of Korea in 2013 and 2014. We classified two groups of the Nuruk samples, "commercial" and "home-made", according to the manufacturing procedure and purpose of use. Commercial Nuruks were made in a controlled environment where the temperature and humidity are fixed and the final product is supplied to Makgeolli manufacturers. Home-made Nuruks were made under uncontrolled conditions in the naturally opened environment and were intended for use in the production of small amounts of home-brewed Makgeolli. We obtained more than five hundred isolates including filamentous fungi and yeasts from the Nuruk samples followed by identification of fungal species. Also we stored glycerol stocks of each single isolate at $-70^{\circ}C$. We identified the species of each isolate based on the sequences of ITS regions amplified with two different universal primer pairs. We also performed morphological characterization of the filamentous fungi and yeast species through observations under the microscope. We investigated the major fungal species of commercial and home-made Nuruks by counting the colony forming units (CFU) and analyzing the occurrence tendency of fungal species. While commercial Nuruks contained mostly high CFU of yeasts, home-made Nuruks showed relatively high occurrence of filamentous fungi. One of the representative Nuruk manufacturers used both domestic wheat bran and imported ones, mainly from US, as raw material. Depending on the source of ingredient, the fungal diversity was somewhat different. Another commercial Nuruk sample was collected twice, once in 2013 and again in 2014, and showed different diversity of fungal species in each year. Nuruks obtained from the southern regions of Korea and Jeju island showed high frequency of yeast such as Saccharomycopsis fibuligera and Pichia species as well as unique filamentous fungus, Monascus species. S. fibuligera was easily found in many Nuruk samples with high CFU. The major filamentous fungi were Aspergillus, Lichtheimia, Mucor and Penicillium species. In order to further our understanding of the isolates and their potential industrial applications, we assayed three enzymes, alpha amylase, glucoamylase and acid protease from 140 isolates out of about five hundred isolates and selected about 10 excellent strains with high enzyme activities. With these fungal isolates, we will perform omics analyses including genomics, transcriptomics, metabolic pathway analyses, and metabolomics followed by whole genome sequencing of unique isolates associated with the basic research of Nuruk and that also has applications in the Makgeolli making process.
[ ${\alpha}$ ]Galactosidase was purified from a culture filtrate of Mortierella sp. by CM-sephadex C-50, and subsequent Sephadex G-100 column chromatography. The final preparation thus obtained showed a single band on SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. The molecular weight was determined to be 56 kDa. $Gal^3Man^4$ ($6^3$-mono-O-${\alpha}$-D-galactopyranosyl-4-O-${\beta}$-D-mannotetraose), $Gal^{2,3}Man_5$ ($6^{2,3}$-di-O-${\alpha}$-D-galactopyranosyl-4-O-${\beta}$-D-mannopentaose), $Gal_2Man_3$ ($6^2$-mono-O-${\alpha}$-D-galactopyranosyl-4-O-${\beta}$-D-mannotriose), $Gal^2Man_6$ ($6^2$-mono-O-${\alpha}$-D-galactopyranosyl-4-O-${\beta}$-D-mannohexaose) and $Gal^2Man_5$ ($6^2$-mono-O-${\alpha}$-D-galactopyranosyl-4-O-${\beta}$-D-mannopentaose), prepared from 3 types of microbial ${\beta}$-mannnanase, were used as substrates. $Gal^3Man_4$ and $Gal^2Man_3$ had a stubbed ${\alpha}$-galactosyl residue on the $2^{nd}$ and $3^{rd}$ mannose from the reducing end of mannotetraose and mannotriose, thus ${\alpha}$-galactosidase showed a preference for stubbed ${\alpha}$-galactosyl residue. ${\alpha}$-Galactosidase hydrolyzed $Gal^3Man_4$ more rapidly than $Gal^2Man_3$. However, ${\alpha}$-galactosidase hardly acted on $Gal^{2,3}Man_5$, $Gal^2Man_6$ or $Gal^2Man_5$. The enzyme hydrolyzed melibiose to galactose and glucose, raffinose to galactose and sucrose, and also stachyose to galactose and raffinose.
Changes in microbial count, enzyme, texture and color during storage of dongchimi (pickled radish roots) were investigated. Dongchimi was pressurized at 400 MPa for 5 min. Pressurized dongchimi stored at $4^{\circ}C\;(PS4)\;and\;37^{\circ}C\;(PS37)$ were compared with control $(stored\;at\;4^{\circ}C)$. PS4 and PS37 maintained their initial pH values during storage. Lactic acid bacteria, yeast and mold were not detected during storage in pressurized dongchimi. Pectinesterase, polygalacturonase activities and hardness of pressurized dongchimi decreased during storage. PS4 maintained its hardness longer than both control and PS37 during storage. The yellowness of PS37 was too high compared to control and PS4, indicating that storage of pressurized dongchimi at $37^{\circ}C$ was undesirable.
Kim, Eunsung;Park, Jiyeong;Lee, Sanghoon;Kim, Yonggyun
Korean journal of applied entomology
/
v.53
no.1
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pp.15-26
/
2014
The black soldier fly, Hermetia illucens, larvae may depend on indigenous bacteria in the intestine to feed and digest diverse food sources. To prove this hypothesis, we isolated and identified the intestinal bacteria of the black soldier fly for their digestive and antimicrobial abilities. The last instar larvae had long digestive tracts, which were about seven times longer than its body length. An individual of H. illucens larvae possessed a total of $5.0{\pm}10^6$ bacteria in the whole intestine, of which more than 98% bacteria were located in the hindgut. Three different bacterial isolates cultured on nutrient agar (NA) medium were detected in the intestine and identified as Morganella morganii, Providencia rettgeri and Bacillus halodurans by Biolog microbial identification system. Analysis of 16S rDNA sequences of the intestinal bacteria detected the additional bacteria of Proteus mirabilis, Providencia alcalifaciens, and Providencia sp. These intestinal bacteria cultured on NA medium exhibited high resistance to 4 antibiotics and inhibited growth of other microbes which are mainly plant pathogens. Also, these bacteria exhibited catalytic activities to degrade cellulose, lipid, proteins, and carbohydrates. These results suggest that H. illucens larvae possess intestinal bacteria that may play crucial roles in their digestive physiology.
Objectives : The use of natural products with therapeutic properties is as ancient as human civilisation and, for a long time, mineral, plant and animal products were the main sources of drugs. Catalposide, the major iridoid glycoside isolated from the stem bark of Catalpa ovata G. Don (Bignoniceae) has been shown to possess anti-microbial and anti-tumoral properties. Heme oxygenase-1 (HO-1) is a stress response protein and is known to play a protective role against the oxidative injury. In this study, we examined whether catalposide could protect Neuro 2A cells, a kind of neuronal cell lines, from oxidative damage through the induction of HO-1 protein expression and HO activity. We also examined the effects of catalposide on the productions of tumor necrosis $factor-{\alpha}\;(TNF-{\alpha})$ and nitric oxide (NO) on RAW 264.7 macrophages activated with the endotoxin lipopolysaccharide. Methods : HO-1 expression in Neuro 2A cells was measured by Western blotting analysis. NO and $TNF--{\alpha}$ produced by RAW 264.7 macrophage were measured by Griess reagent and enzyme-linked immunosorbent assay, respectively. Results : The treatment of the cells with catalposide resulted in dose- and time-dependent up-regulations of both HO-1 protein expression and HO activity. Catalposide protected the cells from hydrogen peroxide-induced cell death. The protective effect of catalposide on hydrogen peroxide-induced cell death was abrogated by zinc protoporphyrin IX, a HO inhibitor. Additional experiments revealed the involvement of CO in the cytoprotective effect of catalposide-induced HO-1. In addition, catalposide inhibited the productions of $TNF--{\alpha}$ and NO with significant decreases in mRNA levels of $TNF--{\alpha}$ and inducible NO synthase. Conclusions : Our results indicate that catalposide is a potent inducer of HO-1 and HO-1 induction is responsible for the catalposide-mediated cytoprotection against oxidative damage and that catalposide may have therapeutic potential in the control of inflammatory disorders.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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