KR20130071320A - CHARACTERIZATION OF α-GALACTOSIDASE FROM BACILLUS SP. LX-1 AS A POTENTIAL FEED ADDITIVE AND OPTIMIZATION OF SOLID STATE FERMENTATION FOR THE ENZYME PRODUCTION - Google Patents

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KR20130071320A
KR20130071320A KR1020120010358A KR20120010358A KR20130071320A KR 20130071320 A KR20130071320 A KR 20130071320A KR 1020120010358 A KR1020120010358 A KR 1020120010358A KR 20120010358 A KR20120010358 A KR 20120010358A KR 20130071320 A KR20130071320 A KR 20130071320A
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조재순
이재구
박인경
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건국대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: LX-1-derived alpha-galactosidase is provided to ensure strict substrate specificity by exclusively decomposing alpha-galactooligosaccharides, protease resistance, and smooth activity under an animal intestine-like environment, and to be used as an additive for soybean cake processing. CONSTITUTION: Bacillus sp. LX-1(deposit number KACC91695P) has 16S rDNA sequence of sequence number 1. An enzyme composition contains alpha-galactosidase with resistance to trypsin, pronase, or pancrease, derived from the strain. A method for hydrolyzing raffinose and stachyose in soybean cake comprises a step of treating the soybean cake with the strain-derived alpha-galactosidase. A feed additive composition contains the strain or the strain-derived alpha-galactosidase as an active ingredient.

Description

잠재적 사료첨가제로서 바실러스 sp.LX-1 유래 알파-갈락토시데이즈의 특성 및 효소생산을 위한 고체발효의 최적화{Characterization of α-galactosidase from Bacillus sp. LX-1 as a potential feed additive and Optimization of solid state fermentation for the enzyme production}Characterization of alpha-galactosidase derived from Bacillus sp.L.-1 as a potential feed additive and optimization of solid fermentation for enzyme production {Characterization of α-galactosidase from Bacillus sp. LX-1 as a potential feed additive and Optimization of solid state fermentation for the enzyme production}

본 발명은 잠재적 사료첨가제로서 Bacillus sp. LX-1 유래 α-galactosidase의 특성 및 효소생산을 위한 고체발효의 최적화에 관한 발명이다.The present invention is a potential feed additive Bacillus sp. The invention relates to the optimization of solid fermentation for the production of LX-1 derived α-galactosidase and enzyme production.

대두(soybean)는 oilseed로 분류된 콩과식물의 한 종류로 전 세계에서 사용되는 식물성 단백질과 식물성 오일의 중요한 원천이다. 또한 인간과 동물에게 있어 필요한 필수아미노산을 충분히 함유하고 있기 때문에 완전단백질(complete protein)의 원천이라 여겨진다. 대두의 주요 생산국가로는 미국(35%), 브라질(27%), 아르헨티나(19%), 중국(6%), 인도(4%) 등이다. 대두는 전지대두(full-fat soybean) 또는 오일제거 과정을 거친 후 남은 부산물인 대두박(soybean meal, SBM)형태로 동물에게 급여될 수 있다.Soybeans are a class of legumes classified as oilseed and are an important source of vegetable proteins and vegetable oils used around the world. It is also considered a source of complete protein because it contains enough essential amino acids for humans and animals. The major producers of soybeans are the United States (35%), Brazil (27%), Argentina (19%), China (6%) and India (4%). Soybeans can be fed to animals in the form of full-fat soybeans or soybean meal (SBM), which is a by-product left after oil removal.

대두박은 가장 경제적이고 고품질의 식물성 단백질 사료원료이며, 전 세계에 걸쳐 가금과 가축의 사료산업에 이용되는 제 1의 단백질 자원(Ghazi, S., Rooke, J. A., Galbraith, H. 2003. Br. Poult. Sci. 44:410-418;Stein, H. H., Berger, L. L., Drackley, J. K., Fahey, Jr. G. C., Hernot, D. C., Parsons, C. M. 2008. Johnson A, White PJ, Galloway R. ed. AOCS press, Urbana, IL, USA)으로서 단백질 자원 중 전 세계 사용량의 50% 이상을 차지한다. 가공되지 않은 대두는 trypsin inhibitor 또는 단백질, 기타 다른 미네랄과 같은 영양소의 흡수이용을 저해하는 항영양성 인자들인 유해성분을 포함하고 있는데 대부분의 항영양성 인자들은 열에 불안정하기 때문에 열 처리 및 대두박으로의 가공 처리 동안에 제거될 수 있다(Liener, I. E. 1994. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 34:31-67). 그러나 과도한 열 처리는 Lys의 이용성을 줄이기 때문에 대두의 영양적 가치를 떨어뜨릴 수 있고(Parsons, C. M. 2000. Assessment of nutritional quality of soy product. pp 90-105 in Soy in Animal Nutrition; Drackley JK, ed.; Federation of Animal Science Societies: Savoy, IL, USA), 대두박으로의 가공 처리 후에도 raffinose, stachyose와 같은 α-galactooligosaccharide는 여전히 존재한다(Hartwig, E. E., Kuo, T. M., Kenty, M. M. 1997. Crop Sci. 37:770-773;Rackis, J. J. 1981. J. Am. Oil Chem. Soc. 58:503-511).Soybean meal is the most economical and high-quality vegetable protein feedstock and is the primary protein source for the poultry and livestock feed industry worldwide (Ghazi, S., Rooke, JA, Galbraith, H. 2003. Br. Poult Sci. 44: 410-418; Stein, HH, Berger, LL, Drackley, JK, Fahey, Jr. GC, Hernot, DC, Parsons, CM 2008. Johnson A, White PJ, Galloway R. ed. AOCS press, Urbana, IL, USA), accounting for more than 50% of the global use of protein resources. Raw soy contains harmful ingredients, which are anti-nutritive factors that inhibit the absorption and absorption of nutrients such as trypsin inhibitors or proteins and other minerals. Most anti-nutritive factors are heat-stable and processed into soybean meal. (Liener, IE 1994. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 34: 31-67). However, excessive heat treatment may reduce the nutritional value of soy because it reduces the availability of Lys (Parsons, CM 2000. Assessment of nutritional quality of soy product.pp 90-105 in Soy in Animal Nutrition; Drackley JK, ed. (Federation of Animal Science Societies: Savoy, IL, USA), and α-galactooligosaccharides such as raffinose and stachyose still exist after processing with soybean meal (Hartwig, EE, Kuo, TM, Kenty, MM 1997. Crop Sci. 37 Rackis, JJ 1981. J. Am. Oil Chem. Soc. 58: 503-511.

대두박에는 raffinose 및 stachyose가 건물기준에 따라 각각 약 1% 및 6%정도 함유되어있다(Grieshop, C. M., Kadzere, C. T., Clapper, G. M., Flickinger, E. A., Bauer, L. L., Frazier, R. L., Fahey, Jr. G. C. 2003. J. Agric. Food Chem. 51:7684-7691). 이러한 α-galactooligosaccharide는 digesta의 점도를 증가시켜 소장에서 영양소와 소화효소들간의 상호작용을 저하시킴으로써 영양소의 소화율 및 이용성을 저하(Smits, C. H. M., Annison, G. 1996. World’s Poult. Sci. J. 52:204-221)시키기 때문에 항영양성 인자들로 간주된다(Anderson, R. L., Wolf, W. J. 1995. J. Nutr. 125:581-588). Raffinose, stachyose 등의 α-galactooligosaccharide가 소화되지 않은 상태로 대장에 도달하게 되면, 대장 내의 혐기성 세균에 의해 분해되어 N2, CO2, CH4 등의 가스가 발생하여 복부팽만감(flatulence)의 원인(Falkoski, D. L., Guimaraes, V. M., Callegari, C. M., Reis, A. P., De, Barros. E. G., De, Rezende. S. T. 2006. J. Agric. Food Chem. 54:10184-10190;Yoon, M. Y., Hwang, H. J. 2008. Food Microbiol. 25:815-823)이 되며, 장 내에서의 가스 생성은 구역질, 복통, 설사를 야기한다고 보고되고 있다(Calloway, D. H., Colasito, D. J., Mathews, R. D. 1966. Nature 212:1238-1239).Soybean meal contains about 1% and 6% raffinose and stachyose, respectively, depending on building standards (Grieshop, CM, Kadzere, CT, Clapper, GM, Flickinger, EA, Bauer, LL, Frazier, RL, Fahey, Jr.). GC 2003. J. Agric.Food Chem. 51: 7684-7691). These α-galactooligosaccharides increase the viscosity of digesta and decrease the interaction between nutrients and digestive enzymes in the small intestine, thereby reducing the digestibility and availability of nutrients (Smits, CHM, Annison, G. 1996. World's Poult. Sci. J. 52 (204-221), which are considered anti-trophic factors (Anderson, RL, Wolf, WJ 1995. J. Nutr. 125: 581-588). When alpha-galactooligosaccharides such as Raffinose and stachyose reach the large intestine without digestion, they are decomposed by anaerobic bacteria in the large intestine, generating gases such as N 2 , CO 2 , and CH 4 , causing flatulence. Falkoski, DL, Guimaraes, VM, Callegari, CM, Reis, AP, De, Barros.EG, De, Rezende.ST 2006.J. Agric.Food Chem. 54: 10184-10190; Yoon, MY, Hwang, HJ 2008 Food Microbiol. 25: 815-823), and gas production in the intestine is reported to cause nausea, abdominal pain and diarrhea (Calloway, DH, Colasito, DJ, Mathews, RD 1966. Nature 212: 1238- 1239).

한편 사료 첨가제란 영양적 또는 특정 목적을 위하여 사료에 미량으로 첨가되는 물질을 말한다. 이러한 사료첨가제는 성장촉진제, 기호성 증진제, 사료보존제, 품질 개선제 및 사료효율 증강제 등 매우 다양하다. Feed additives, on the other hand, refer to substances added in trace amounts for nutritional or specific purposes. These feed additives are very diverse, such as growth promoters, palatability enhancers, feed preservatives, quality improvers and feed efficiency enhancers.

현재, 곡물가격의 상승으로 인하여 사료비 절감을 위해 보리, 야자박, 팜박 등과 같은 이용성이 낮은 원료의 사용이 증가하고 있다. 따라서 사료효율을 개선하기 위해 각종 소화효소들을 사료에 첨가하고 있다. 많은 상업적 효소제들이 비전분성 다당류(non-starch polysaccharides, NSP)가 풍부한 가금사료에 첨가되어 효과적이었다는 보고가 있으며(Wang, H., Guo, Y., Shih, J. C. H. 2008. Anim. Feed Sci. Technol. 140:376-384), 또한 돼지의 사료첨가제로 사용되어 증체량 및 영양소 소화율이 개선되었다는 보고가 있다(Kim, S. W., Knabe, D. A., Hong, K. J., Easter, R. A. 2003. J. Anim. Sci. 81:2496-2504). 그러나 Grandhi(Grandhi, R. R. 2001. Can. J. Anim. Sci. 81:125-132)과 Olukosi 등(Olukosi, O. A., Sands, J. S., Adeola, O. 2007. J. Anim. Sci. 85:1702-1711)은 사료 내 탄수화물분해효소 첨가가 항상 동물의 성장효율을 향상시키지 않는다고 보고하였다. 사료첨가제로서 소화효소는 인 또는 암모니아와 같은 오염물질의 배출을 줄임으로써 환경의 개선을 위한 용도로 사용된다(Zakaria, H. A. H., Jalal, M. A. R., Ishmais, M. A. A. 2010. Int. J. Poult. Sci. 9:126-133). 따라서 효소제의 개발을 통해 가축의 생산성 향상뿐만 아니라 사육환경의 개선효과를 기대할 수 있다.At present, due to the rise in grain prices, the use of less available raw materials, such as barley, palm and palm leaves, is increasing to reduce feed costs. Therefore, various digestive enzymes are added to the feed to improve feed efficiency. Many commercial enzymes have been reported to be effective in addition to poultry feed rich in non-starch polysaccharides (NSP) (Wang, H., Guo, Y., Shih, JCH 2008. Anim. Feed Sci. Technol. 140: 376-384), and has also been reported to be used as feed additives in pigs to improve weight gain and nutrient digestibility (Kim, SW, Knabe, DA, Hong, KJ, Easter, RA 2003. J. Anim. Sci. 81 : 2496-2504). Grandhi (Grandhi, RR 2001. Can. J. Anim. Sci. 81: 125-132) and Olukosi et al. (Olukosi, OA, Sands, JS, Adeola, O. 2007. J. Anim. Sci. 85: 1702- 1711) reported that addition of carbohydrates in feed did not always improve the growth efficiency of animals. As a feed additive, digestive enzymes are used to improve the environment by reducing emissions of pollutants such as phosphorus or ammonia (Zakaria, HAH, Jalal, MAR, Ishmais, MAA 2010. Int. J. Poult. Sci. 9 126-133). Therefore, the development of enzymes can be expected not only to improve the productivity of livestock but also to improve the rearing environment.

관련 선행특허로 대한민국특허공개번호 제1020070050873호는 '알칼로이드를 함유한 사료 첨가제, 이를 포함하는 가축 사료 및 그 용도'에 관한 것으로, 사료 또는 사료 첨가제는 프로토핀 알칼로이드, 특히 α-알로크립토핀을 바람직하게는 1종 이상의 벤조펜안드리딘 알칼로이드와 조합하여 축산 가축용 생장 촉진제 및 식욕 증진제로서의 유효량으로 함유한다고 기재되어 있으며,As a related prior patent, Korean Patent Publication No. 1020070050873 relates to 'Feed additive containing alkaloid, livestock feed comprising the same and its use', and the feed or feed additive is preferably a protopene alkaloid, in particular α-allocriptopin. For example, it is described in combination with one or more benzophenandridine alkaloids in an effective amount as a growth promoter and appetite enhancer for livestock livestock.

다른 관련 선행특허로 대한민국특허공개번호 제1020010032381호는 '바실루스 리케니포르미스로부터 얻어지는 펙틴 분해 효소 '에 관한 것으로 8 보다 높은 pH 에서 최적 활성을 가지고 있는, 바실루스 리케니포르미스 또는 바람직하게는 배열된 16S rDNA 서열을 토대로 바실루스 리케니포르미스에 대하여 최소한 99 % 상동하는 다른 바실루스 종으로부터 유도되거나 또는 그것에 내인성인 펙틴 분해 효소가 제공된다고 기재되어 있다.
In another related prior art, Korean Patent Publication No. 1020010032381 relates to a 'pectin degrading enzyme obtained from Bacillus rickeniformis', which has an optimal activity at a pH higher than 8, or preferably arranged Pectin degrading enzymes derived from or endogenous to other Bacillus species that are at least 99% homologous to Bacillus rickeniformis based on a 16S rDNA sequence are described.

본 발명은 상기의 필요성에 의하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 신규한 균주를 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of the above necessity, and an object of the present invention is to provide a novel strain.

본 발명의 다른 목적은 잠재적 사료첨가제로서 신규한 균주 유래 효소를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide novel strain derived enzymes as potential feed additives.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 효소생산을 위한 고체발효의 최적화를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an optimization of solid fermentation for the enzyme production.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 바실러스(Bacillus) sp. LX-1를 제공한다.The present invention for achieving the above object is a Bacillus (Bacillus) sp. Provides LX-1.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 바실러스 균주는 서열번호 1의 16S rDNA 서열을 가지는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.In one embodiment of the present invention, the Bacillus strain preferably has a 16S rDNA sequence of SEQ ID NO: 1, but is not limited thereto.

또 본 발명은 상기 본 발명의 균주 유래 트립신, 프로나제(pronase), 또는 판크레아틴(pancreatin)에 대한 저항성을 가지는 α-갈락토시데이즈(galactosidase)를 유효성분으로 포함하는 효소 조성물을 제공한다.The present invention also provides an enzyme composition comprising α-galactosidase having resistance to trypsin, pronase, or pancreatin derived from the strain of the present invention as an active ingredient.

또 본 발명은 상기 본 발명의 균주 유래 α-갈락토시데이즈(galactosidase)를 대두박에 처리하여 대두박에 존재하는 라피노스(raffinose) 및 스타키오스(stachyose)를 가수분해하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of hydrolyzing raffinose and stachyose present in soybean meal by treating soybean meal with α-galactosidase derived from the strain of the present invention.

또 본 발명은 대두박을 사용한 고체배지에 상기 본 발명의 균주를 접종하여 α-갈락토시데이즈(galactosidase)를 생산하는 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for producing α-galactosidase by inoculating the strain of the present invention in a solid medium using soybean meal.

또 본 발명은 상기 본 발명의 균주 또는 그 균주 유래 α-갈락토시데이즈(galactosidase)를 유효성분으로 포함하는 사료 첨가제 조성물을 제공한다.
In another aspect, the present invention provides a feed additive composition comprising the strain of the present invention or α-galactosidase derived from the strain as an active ingredient.

이하 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described.

본 발명은 사료원료로 널리 이용되는 단백질 자원인 대두박 내에서 항영양성 인자로 작용하는 α-galactooligosaccharide를 분해할 수 있는 극지미생물 유래 신규 α-galactosidase의 특성규명을 통해 잠재적으로 사료산업 및 동물농업에 응용 가능한 사료첨가제의 개발을 목적으로 수행함과 동시에 Bacillus sp. LX-1 유래 α-galactosidase 생산을 향상시키기 위하여 고체발효를 이용하였다.The present invention is potentially applied to feed industry and animal agriculture through the characterization of a novel micro-alpha-galactosidase from polar microorganisms capable of degrading α-galactooligosaccharides acting as an anti-nutritive factor in soybean meal, a protein source widely used as feedstock. Bacillus sp. Solid fermentation was used to enhance LX-1 derived α-galactosidase production.

본 발명은 잠재적 사료첨가제 개발을 위해 Bacillus sp. LX-1 유래 α-galactosidase의 효소특성을 조사하였다. 남극토양으로부터 세포외 α-galactosidase를 생산하는 균주를 순수 분리하였으며, 16S rDNA 염기서열 분석에 기초하여 Bacillus sp. LX-1이라 명명하였다. LX-1 유래 α-galactosidase 활성에 대한 최적 pH와 온도는 각각 7.0, 40℃이었다. LX-1 유래 α-galactosidase는 p-nitrophenyl-α-D-galactopyranoside, melibiose, raffinose, stachyose와 같은 α-galactoside를 특이적으로 가수분해하였다. 2 mM 농도의 Ag+, Hg2 +, Cu2 +, SDS는 α-galactosidase 활성을 강력히 저해하였고, Co2 +, Fe2 +, PMSF는 효소활성을 약간 감소시켰다. 반면에 β-mercaptoethanol과 EDTA는 α-galactosidase 활성에 거의 영향을 미치지 않았다. 더욱이, 더 많은 산업에서 LX-1 유래 α-galactosidase의 적용을 위해 효소의 단백질분해효소에 대한 저항성을 조사한 결과 trypsin, pronase, pancreatin과 같은 일부 단백질분해효소에 대해 저항성을 나타내었다. 대두박에 LX-1 유래 α-galactosidase를 처리하였을 때, 대두박 내 존재하는 raffinose, stachyose와 같은 가스발생인자인 α-galactooligosaccharide가 37℃에서 가수분해되었다. 액체발효(SmF)에서 2% galactose, 1% peptone, 0.001% MnSO4 첨가는 LX-1 유래 α-galactosidase의 생산을 증가시켰으며, 이것들은 각각 실험한 물질들 중에서 최상의 탄소원, 질소원, 미네랄로 선별되었다.The present invention for the development of a potential feed additive Bacillus sp. Enzymatic properties of α-galactosidase derived from LX-1 were investigated. Extracellular α-galactosidase-producing strains were isolated from the Antarctic soil, and Bacillus sp. It was named LX-1. The optimum pH and temperature for LX-1 derived α-galactosidase activity were 7.0 and 40 ° C, respectively. LX-1-derived α-galactosidase specifically hydrolyzed α-galactoside such as p -nitrophenyl-α-D-galactopyranoside, melibiose, raffinose, and stachyose. Ag + , Hg 2 + , Cu 2 + , and SDS at 2 mM concentrations strongly inhibited α-galactosidase activity, while Co 2 + , Fe 2 + , and PMSF slightly decreased enzyme activity. In contrast, β-mercaptoethanol and EDTA had little effect on α-galactosidase activity. Moreover, in more industries, the resistance of protease to enzymes for the application of LX-1-derived α-galactosidase has been shown to be resistant to some proteases such as trypsin, pronase and pancreatin. When soybean meal was treated with LX-1-derived α-galactosidase, α-galactooligosaccharides such as raffinose and stachyose in the soybean meal were hydrolyzed at 37 ° C. The addition of 2% galactose, 1% peptone, and 0.001% MnSO 4 in liquid fermentation (SmF) increased the production of LX-1-derived α-galactosidase, which was selected as the best carbon source, nitrogen source, and mineral among the tested materials, respectively. It became.

본 발명의 두 번째 실험은 고체발효(SSF)를 이용하여 Bacillus sp. LX-1 유래 α-galactosidase 생산을 위한 최적 배양조건을 조사하였다. 소맥피, 대두박, 옥수수미분을 효소생산을 위한 고체기질로 이용하였다. 대두박을 사용한 고체배지에서 기질대 수분비율 1:2-1:3 (w/v), pH 8.0, 72 시간의 배양시간, 4% 접종량 조건에서 최대의 α-galactosidase 활성을 나타내었다. 탄소원인 galactose의 첨가는 α-galactosidase 생산을 1.5배 증가시켰으며, 질소원으로 peptone 또는 tryptone을 첨가하였을 때 효소활성이 5.843 U/g까지 증가하였다. 높은 농도의 α-galactosidase를 생산하기 위해 적은 수분함량을 가진 고체배지의 사용은 오염의 위험을 최소화할 수 있는 이점을 가질 수 있다. 게다가, 적은 양의 증류수를 사용하여 효소를 추출할 수 있기 때문에 폐기물 처리 비용을 상당히 줄일 수 있다.Second experiment of the present invention using solid fermentation (SSF) Bacillus sp. Optimal culture conditions for LX-1-derived α-galactosidase production were investigated. Cereals, soybean meal, and corn flour were used as solid substrates for enzyme production. Substrate-to-moisture ratio 1: 2-1: 3 (w / v), pH 8.0, incubation time of 72 hours, and 4% inoculation conditions in soybean meal showed maximum α-galactosidase activity. The addition of galactose, a carbon source, increased the production of α-galactosidase by 1.5-fold and increased the enzyme activity to 5.843 U / g when the addition of peptone or tryptone as a nitrogen source. The use of solid media with low water content to produce high concentrations of α-galactosidase may have the advantage of minimizing the risk of contamination. In addition, the use of small amounts of distilled water allows the extraction of enzymes, which significantly reduces waste disposal costs.

기존의 미생물로부터 분리된 대다수의 α-galactosidase는 사료원료로 널리 이용되는 식물성단백질 자원인 대두박에 함유되어 있는 α-galactooligosaccharide 기질을 분해함에 있어 상대적으로 이들 기질뿐만 아니라 비전분성 다당류인 mannan도 분해하는 부정확한(promiscuous) 기질특이성을 나타내었다. 하지만 본 발명의 LX-1 유래 α-galactosidase는 기질특이성에 있어 대두박 내 다량 함유되어 있는 α-galactooligosaccharide (raffinose, stachyose)를 독점적으로 분해하는 엄격한(strict) 기질특이성을 나타냈고, 단백질분해효소(trypsin, pronase 및 pancreatin)에 대한 저항성 및 동물의 장관 내 환경과 유사한 조건에서 원활한 활성을 나타내는 특징을 가지고 있다. 따라서 사료산업에서 대두박 가공을 위한 첨가제로써 이용될 수 있는 잠재적 가능성을 시사하였다. The majority of α-galactosidase isolated from the existing microorganisms is relatively inaccurate to decompose α-galactooligosaccharide substrates contained in soybean meal, a vegetable protein resource widely used as feedstock. Promiscuous substrate specificity. However, LX-1-derived α-galactosidase of the present invention exhibited a strict substrate specificity that exclusively degrades α-galactooligosaccharide (raffinose, stachyose) contained in soybean meal in substrate specificity, and trypsin , pronase and pancreatin) and smooth activity under conditions similar to those of the animal's intestinal environment. This suggests a potential for use as an additive for soybean meal processing in the feed industry.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

균주 분리 및 동정Strain Isolation and Identification

  분리된 균주 LX-1의 동정과 계통적 유연관계를 조사하기 위하여 16S rRNA gene으로부터 1446bp의 염기서열을 결정하여 계통수를 작성하였으며, 그 결과는도1에 나타내었다. NCBI의 BLAST search 결과, 분리균인 LX-1은 Bacillus megaterium과 가장 가까웠으며, 이로 미루어 LX-1은 Bacillus sp.의 한 종으로 판단된다. MEGA 4.0 프로그램을 사용하여 GenBank상에 등록된 Bacillus sp.의 type strain들과의 비교결과 LX-1은 유연관계가 가장 가까운 Bacillus megaterium DSM 32T와 99.4%의 상동성을 보였다. 이를 근거로 본 발명에서 분리한 균주는 Bacillus sp. LX-1로 명명하였으며, 16S rRNA gene의 염기서열은 GenBank database에 Accession No. HQ660811로 등록되었다.To investigate the identification and phylogenetic relationship of the isolated strain LX-1, a baseline of 1446 bp was determined from the 16S rRNA gene, and the phylogenetic tree was prepared, and the results are shown in FIG. 1. As a result of BLAST search of NCBI, the isolate LX-1 was the closest to Bacillus megaterium . Therefore, LX-1 is considered to be a species of Bacillus sp. As a result of comparison with Bacillus sp. Strains registered on GenBank using MEGA 4.0 program, LX-1 is the closest to Bacillus 99.4% homology with megaterium DSM 32T. Based on this, the strain isolated from the present invention is Bacillus sp. LX-1 was named, and the base sequence of 16S rRNA gene was identified as Accession No. 1 in GenBank database. It is registered as HQ660811.

상기 Bacillus sp. LX-1 균주는 경기도 수원시 소재 농업생명공학연구원에 2011년 12월 16일 기탁번호 KACC91695P호로 기탁하였다. Bacillus sp. LX-1 strain was deposited with KACC91695P on December 16, 2011 to the Institute of Agricultural Biotechnology, Suwon-si, Gyeonggi-do.

BacillusBacillus spsp . . LXLX -1 유래 α--1 derived α- galactosidasegalactosidase 의 생산Production of

배양시간에 따른 Bacillus sp. LX-1의 성장과 α-galactosidase 생산성은 도2에 나타내었다. Bacillus sp. LX-1 균주는 배양 초기 36 시간까지는 다소 천천히 자라다가 이 후부터 급격히 증가하여 72 시간에 정점에 도달하였으며, OD600 값은 10.23±0.07 이었다. 반면에 효소활성은 발효 초기 28 시간까지는 급격히 증가하였고, 이 후부터는 안정기에 도달하여 더 이상 증가하지 않는 것으로 나타났다. 28 시간에서 최대 활성을 나타내었으며, 효소활성은 0.465±0.009 U/㎖ 이었다. Bacillus sp. According to the incubation time. Growth and L-galactosidase productivity of LX-1 is shown in FIG. 2. Bacillus sp. LX-1 strains grew somewhat slowly until the first 36 hours of incubation, and then increased sharply thereafter, reaching a peak at 72 hours. The OD 600 value was 10.23 ± 0.07. On the other hand, the enzyme activity increased rapidly until the first 28 hours of fermentation, after which it reached a stable phase and no longer increased. Maximum activity was obtained at 28 hours, and the enzyme activity was 0.465 ± 0.009 U / mL.

높은 농도의 세포외 α-galactosidase를 생산하는 Bacillus sp. LX-1 균주를 산업적인 균주로 이용하는데 있어 이점이 될 수 있는 것으로 판단된다. Bacillus sp., Which produces high concentrations of extracellular α-galactosidase. It is believed that there may be an advantage in using the LX-1 strain as an industrial strain.

효소의 부분정제 및 Partial purification of enzymes and zymogramzymogram 분석 analysis

   Bacilllus sp. LX-1의 배양상등액과 조효소액의 정제 프로파일은 표 1에 나타내었다. 배양상등액의 specific activity는 0.35±0.02 U/㎎ 이었고 ammonium sulfate 침전에 의해 1.46±0.11배 정제되었으며, 수율은 59.77±1.03% 이었다.    Bacilllus sp. Purification profiles of the culture supernatant and coenzyme solution of LX-1 are shown in Table 1. The specific activity of the culture supernatant was 0.35 ± 0.02 U / mg, and it was purified 1.46 ± 0.11 times by ammonium sulfate precipitation, and the yield was 59.77 ± 1.03%.

  Alpha-galactosidase 활성의 정성적 분석을 위해 zymogram을 수행하였으며, zymogram 분석 결과는 도 3에 나타내었다. negative control로 사용된 BSA를 주입한 레인(lane 1)에서는 파란색 밴드가 나타나지 않았지만 조효소액을 주입한 레인(lane 2)에서는 X-α-Gal이 분해되어 파란색 밴드가 나타났다. 이는 Bacillus sp. LX-1 균주가 세포외 α-galactosidase를 생산하였다는 것을 시사한다.A zymogram was performed for qualitative analysis of alpha-galactosidase activity, and the results of the zymogram analysis are shown in FIG. 3. In the BSA-injected lane (lane 1) used as a negative control, blue bands did not appear, but in the lanes injected with the coenzyme solution (lane 2), X-α-Gal was decomposed to show a blue band. This is Bacillus sp. It suggests that LX-1 strain produced extracellular α-galactosidase.

Figure pat00001
Figure pat00001

표 1은 Bacillus sp. LX-1에서 생산한 세포외 α-galactosidase에 대한 부분 정제 프로파일의 요약 표이다. a α-galactosidase 활성의 1 unit (U)는 40℃ 및 pH 6.0에서 분 당 p-nitrophenyl-α-D-galactopyranoside (Sigma)에 대한 기질로부터 1 mmol의 p-nitrophenol을 생산하는 효소의 양으로 정의한다. 이 값은 3회 반복실험의 평균 ± 표준편차.Table 1 shows Bacillus sp. Summary table of partial purification profiles for extracellular α-galactosidase produced by LX-1. a unit (U) of α-galactosidase activity is defined as the amount of enzyme that produces 1 mmol of p- nitrophenol from the substrate for p -nitrophenyl-α-D-galactopyranoside (Sigma) per minute at 40 ° C and pH 6.0 do. This value is the mean ± standard deviation of three replicates.

pHpH 변화에 따른 α- Α- according to the change galactosidasegalactosidase 활성 activation

  pH에 따른 α-galactosidase 활성의 변화를 조사한 결과도4에서 보는 것과 같이 Bacillus sp. LX-1 유래 α-galactosidase는 pH 7.0에서 최대의 활성을 나타내었으며, pH 6.0-7.0 범위에서는 최대활성의 50% 이상이 잔존하였다. 그러나 산성 pH 범위인 pH 3.0-5.0 범위에서는 활성이 전혀 나타나지 않았다. As a result of investigating the change of α-galactosidase activity according to pH, Bacillus sp. LX-1-derived α-galactosidase exhibited maximum activity at pH 7.0, and over 50% of maximum activity remained at pH 6.0-7.0. However, no activity was observed in the acidic pH range of 3.0-5.0.

  두유의 pH는 중성(pH 6.2-6.4)범위지만 pH가 낮아지면 대두단백(soy protein)의 침전이 발생하고 신맛이 나게 되므로 산성의 α-galactosidase는 두유의 가수분해에 적당하지 않다(Patil, A. G., K, P. K., Mulimani, V. H., Veeranagouda, Y., Lee, K. 2010. J. Microbiol. Biotechnol. 20:1546-1554). 따라서 Bacillus sp. LX-1 유래 α-galactosidase는 pH 7.0에서 최대의 활성을 보이므로 두유에 존재하는 α-galactooligosaccharide의 가수분해에 있어서 적당하다고 판단된다. 또한 동물의 장내 환경(pH 6.0-7.0)에서도 활성능력을 상실하지 않고 사료첨가제로서의 기능을 할 수 있을 것으로 보인다.Soymilk's pH ranges from neutral (pH 6.2-6.4), but as the pH decreases, soy protein precipitates and becomes sour, so acidic α-galactosidase is not suitable for hydrolysis of soymilk (Patil, AG). , K, PK, Mulimani, VH, Veeranagouda, Y., Lee, K. 2010. J. Microbiol. Biotechnol. 20: 1546-1554). Therefore, Bacillus sp. Since LX-1-derived α-galactosidase exhibits maximum activity at pH 7.0, it is considered to be suitable for hydrolysis of α-galactooligosaccharide present in soymilk. In addition, the animal's intestinal environment (pH 6.0-7.0) is expected to function as a feed additive without losing activity.

온도 변화에 따른 α-Α- with temperature change galactosidasegalactosidase 활성 및 열 안정성 Active and thermal stability

온도 변화에 따른 α-galactosidase 활성 결과는도5에서 보는 것과 같다. 40℃에서 최대의 활성을 보였으며, 25-45℃ 범위에서 최대 활성의 50% 이상을 유지하였다. 그러나 50℃ 이상의 고온에서는 효소활성이 불활성화 되었다. Α-galactosidase activity results according to the temperature change are as shown in FIG. Maximum activity was seen at 40 ° C. and maintained at least 50% of maximum activity in the 25-45 ° C. range. However, the enzyme activity was inactivated at a high temperature above 50 ° C.

열 안정성을 조사하기 위해 40-70℃ 범위에서 조효소액을 30 분간 방치한 후 잔존활성을 측정한 결과 45℃에서 약 88%의 활성이 유지되었지만, 50℃ 이상의 고온에서는 효소활성이 완전히 상실되었다(데이터 도시 안함). 대부분의 산업적 공정이 열에 불안정한 효소의 변성을 야기시키는 고온에서 수행되기 때문에 효소의 열 안정성은 산업적 적용에 있어서 이점이 된다. 그러나 두유 및 다른 식품 공정의 적용에 있어서 바람직하지는 않다(King, M. R., Yernool, D. A., Eveleigh, D. E., Chassy, B. M. 1998. FEMS Microbiol. Lett. 163:37-42). 예를 들어 α-galactosidase 활성을 나타내는 젖산균을 이용한 두유의 발효는 주로 25-45℃ 범위에서 수행된다(Yoon, M. Y., Hwang, H. J. 2008. Reduction of soybean oligosaccharides and properties of α-D-galactosidase from Lactobacillus curvatus R08 and Leuconostoc mesenteriodes JK55. Food Microbiol. 25:815-823). 또한 사료를 먼저 펠렛팅과 같은 가공공정을 거친 후 나중에 액상이나 분말제품의 형태로 혼합하여 가축에게 급여하는 방식으로 이용한다면 내열성 문제를 극복할 수 있을 것으로 보인다.In order to investigate thermal stability, the crude enzyme solution was left in the range of 40-70 ° C. for 30 minutes and the residual activity was measured. As a result, about 88% of the activity was maintained at 45 ° C., but the enzyme activity was completely lost at a temperature higher than 50 ° C. ( Data not shown). Thermal stability of enzymes is an advantage in industrial applications because most industrial processes are performed at high temperatures which result in thermally labile enzyme denaturation. However, it is not preferred for the application of soy milk and other food processes (King, MR, Yernool, DA, Eveleigh, DE, Chassy, BM 1998. FEMS Microbiol. Lett. 163: 37-42). For example, fermentation of soy milk using lactic acid bacteria showing α-galactosidase activity is mainly carried out at 25-45 ° C (Yoon, MY, Hwang, HJ 2008. Reduction of soybean oligosaccharides and properties of α-D-galactosidase from Lactobacillus curvatus R08 and Leuconostoc mesenteriodes JK55. Food Microbiol. 25: 815-823). In addition, if the feed is first processed through a process such as pelleting and then mixed in the form of a liquid or powder product to feed the livestock, it may be possible to overcome the heat resistance problem.

그러므로 LX-1 유래 α-galactosidase 는 대두 발효를 위한 첨가제로서 적당하다고 판단된다. 또한 최적활성 온도가 박테리아 α-galactosidase에서 확인된 전형적인 범위 내에 있고, 동물의 장 온도(37-40℃)와 거의 유사(Yoon, M. Y., Hwang, H. J. 2008. Food Microbiol. 25:815-823)하기 때문에 가금 또는 돼지의 사료첨가제와 같은 산업적 적용이 가능한 이점을 가지고 있다고 판단된다.Therefore, LX-1-derived α-galactosidase is suitable as an additive for soybean fermentation. In addition, the optimum activity temperature is within the typical range identified in the bacterial α-galactosidase, and is very similar to the intestinal temperature of the animal (37-40 ° C.) (Yoon, MY, Hwang, HJ 2008. Food Microbiol. 25: 815-823). Therefore, it is considered that industrial applications such as poultry or pig feed additives have possible advantages.

기질 특이성Substrate specificity

합성기질, natural 기질, saccharogenic 기질을 사용하여 LX-1 유래 α-galactosidase의 기질 특이성을 조사하였으며, 결과는 표 2에 나타내었다. 합성기질의 경우 p-nitrophenyl-α-D-galactopyranoside에 대해서만 높은 특이성을 나타냈으며, 효소활성은1.622±0.063 U/㎖ 이었다. 이에 반해, p-nitrophenyl-β-D-xylopyranoside, p-nitrophenyl-β-D-cellobioside, p-nitrophenyl-α-D-glucopyranoside, o-nitrophenyl-β-D-glucopyranoside 및 p-nitrophenyl-α-L-arabinofuranoside 등의 다른 합성기질은 전혀 가수분해를 하지 못하였다. 이는 LX-1 유래 α-galactosidase가 galactose 잔기에 특이성을 가지기 때문인 것으로 보인다. Substrate specificity of α-galactosidase derived from LX-1 was investigated using synthetic substrates, natural substrates, and saccharogenic substrates. The results are shown in Table 2. Synthetic substrate showed high specificity only for p -nitrophenyl-α-D-galactopyranoside and the enzyme activity was 1.622 ± 0.063 U / mL. In contrast, p -nitrophenyl-β-D-xylopyranoside, p -nitrophenyl-β-D-cellobioside, p -nitrophenyl-α-D-glucopyranoside, o -nitrophenyl-β-D-glucopyranoside and p -nitrophenyl-α-L Other synthetic substrates, such as -arabinofuranoside, did not hydrolyze at all. This may be because LX-1 derived α-galactosidase has specificity for galactose residue.

Melibiose, raffinose, stachyose와 같은 α-galactooligosaccharide 에서는 melibiose가 가장 효과적으로 가수분해되었으며, raffinose, stachyose 순으로 가수분해되었다. 이 때의 효소활성은 각각 1.384±0.073 U/㎖, 14.563±0.146 U/㎖, 0.777±0.064 U/㎖ 이었다. lactose (galactose-β-1,4-glucose)에 대해서는 효소활성이 없는 것으로 보아 LX-1 유래 α-galactosidase는 아노머 탄소에 대해 특이성을 갖는 것으로 보인다.In the α-galactooligosaccharides such as melibiose, raffinose and stachyose, melibiose was most effectively hydrolyzed, followed by raffinose and stachyose. At this time, the enzyme activities were 1.384 ± 0.073 U / mL, 14.563 ± 0.146 U / mL, and 0.777 ± 0.064 U / mL, respectively. The lack of enzymatic activity for lactose (galactose-β-1,4-glucose) suggests that LX-1-derived α-galactosidase has specificity for anomer carbon.

또한 LX-1 유래 α-galactosidase는 CMC, xylan, locust bean gum (galactomannan) 및 starch와 같은 다당류를 전혀 가수분해하지 못하였다. α-galactosidase는 기질특이성에 따라 family 36그룹과 family 27그룹으로 분류된다. family 36 그룹은 오직 pNPGal, melibiose, oligosaccharide와 같은 저분자량의 α-galactoside 에 대해서만 특이성을 가지는 반면에 family 27 그룹은 저분자량의 α-galactoside 뿐만 아니라 galactomannan에 대해서도 특이성을 가진다. 따라서 galactomannan에 대해 가수 분해능력이 없는 LX-1 유래 α-galactosidase는 family 36 그룹에 속하는 것으로 보인다.In addition, LX-1-derived α-galactosidase did not hydrolyze polysaccharides such as CMC, xylan, locust bean gum (galactomannan) and starch. α-galactosidase is classified into family 36 group and family 27 group according to substrate specificity. The family 36 group has specificity only for low molecular weight α-galactosides such as p NPGal, melibiose and oligosaccharides, while the family 27 group has specificity for galactomannan as well as low molecular weight α-galactoside. Therefore, LX-1-derived α-galactosidase, which has no hydrolytic capacity against galactomannan, appears to belong to the family 36 group.

Figure pat00002
Figure pat00002

표 2는 Bacillus sp. LX-1 유래 α-galactosidase의 기질특이성을 나타낸 표이다.Table 2 shows Bacillus sp. Table shows the substrate specificity of LX-1 derived α-galactosidase.

데이터는 3회 반복실험으로부터 평균 및 표준편차로 나타내었고, ND, 는 검출되지 않음을 의미
Data are shown as mean and standard deviation from three replicates, with ND, meaning not detected

효소의 금속이온 및 화학물질에 대한 영향을 조사하기 위하여 p-nitrophenyl-α-D-galactopyranoside (pNPG)가 포함된 반응용액에 각각의 금속이온과 화학물질을 최종농도가 2 mM이 되도록 첨가하여 효소활성을 측정한 결과, 표 3에서와 같이 Ag+, Hg2 +, Cu2 + 등의 금속에 의해 효소활성이 강력하게 저해되었다. To investigate the effects of enzymes on metal ions and chemicals, each metal ion and chemical were added to the reaction solution containing p -nitrophenyl-α-D-galactopyranoside ( p NPG) to a final concentration of 2 mM. Ag + as in the result of measuring the enzyme activity, and Table 3, Hg + 2, was inhibited strongly the enzymatic activity by a metal such as Cu + 2.

몇몇 α-galactosidase에서 Ag+, Hg2 +와 같은 sulfhydryl reactive 금속이온들은 활성부위에 존재하는 cysteine 잔기의 thiol group과 결합하여 기질과 효소의 상호작용을 방해하는 thiol-specific inhibitor로 보고되었다(Cao, Y., Yang, P., Shi, P., Wang, Y., Luo, H., Meng, K., Zhang, Z., Wu, N., Yao, B., Fan, Y. 2007. Enz. Microbial. Tech. 41:835-841). 그러므로 LX-1 유래 α-galactosidase의 활성부위 근처에는 cysteine 잔기가 존재하는 것으로 보인다. LX-1 유래 α-galactosidase의 활성을 저해하는 구리는 필수광물질로서 가축의 성장촉진 및 콜레스테롤 함량을 낮추기 위해 사료 내 첨가되고 있다(Bakalli, R. I., Pesti, G. M., Ragland, W. L., Konjufca, V. 1995. Poult. Sci. 74:360-365). 특히, 양돈용 배합사료에 구리의 첨가는 빈혈을 예방하는 효과를 가진다(Osaki, S., Johnson, D. A., Frieden, E. 1996. J. Biol. Chem. 241:2746-2750). 그러나 환경오염으로 인해서 2005년부터 사료 내 구리 허용량이 포유자돈과 이유 후 자돈은 135 ppm 이하, 육성돈 전기와 후기는 각각 130 ppm, 60 ppm 및 비육돈과 종돈용은 25 ppm이하로 감소하였다(Kang, J. M., Cho, S. B., Kim, S. K., Lee, S. S., Lee, S. K. 2010. J. Life Sci. 20:717-722). 따라서 본 발명에서 사용된 구리의 농도(2 mM)는 양돈용 배합사료에서 허용된 135 ppm 수준이기 때문에 육성돈 후기, 비육돈 및 종돈용 사료에서는 효소활성이 저해되는 문제점이 일부 해결될 수 있을 것으로 판단된다.In some α-galactosidase sulfhydryl reactive metal ions such as Ag +, Hg 2 + have been reported to thiol-specific inhibitor to interfere with the interaction of the substrate and enzyme in combination with the thiol group of a cysteine residue present in the active site (Cao, Y., Yang, P., Shi, P., Wang, Y., Luo, H., Meng, K., Zhang, Z., Wu, N., Yao, B., Fan, Y. 2007. Enz Microbial.Tech. 41: 835-841). Therefore, cysteine residues appear to be present near the active site of LX-1-derived α-galactosidase. Copper, which inhibits the activity of LX-1-derived α-galactosidase, is an essential mineral and is added to feed to reduce livestock growth and lower cholesterol (Bakalli, RI, Pesti, GM, Ragland, WL, Konjufca, V. 1995). Poult.Sci. 74: 360-365). In particular, the addition of copper to pig feed has the effect of preventing anemia (Osaki, S., Johnson, DA, Frieden, E. 1996. J. Biol. Chem. 241: 2746-2750). However, due to environmental pollution, the allowable amount of copper in feed decreased from less than 135 ppm in piglets and weaned pigs to less than 135 ppm, from 130 ppm and 60 ppm in early and late piglets, respectively, and below 25 ppm in finishing pigs and pigs (Kang, JM, Cho, SB, Kim, SK, Lee, SS, Lee, SK 2010. J. Life Sci. 20: 717-722). Therefore, since the concentration of copper (2 mM) used in the present invention is 135 ppm level allowed in the feed for pigs, it may be determined that the problem of inhibiting the enzyme activity may be partially solved in the late feed, finishing and pig feed.

본 발명의 효소는 Zn2 +과 Ni2 + 존재 하에서 각각 효소활성이 48%, 63% 감소하였으며, Co2 + 및 Fe2 +은 각각 21%, 19% 정도 효소활성을 저해하였다. 그러나 Ca2 +, Mg2+, Mn2 +, Ba2 +, K+, Na+ 존재 하에서는 효소활성의 변화가 거의 나타나지 않았다. sulfhydryl group을 산화시키는 경향을 가진 Zn2 +, Ni2 +, Co2 +, Fe2 + 등의 전이금속은 α-galactosidase 활성을 저해하는 효과를 가진다.Enzyme of the present invention inhibited the Zn + 2 and Ni + 2 were each reduced enzyme activity in the presence 48%, 63%, Co 2 + and Fe 2 + is 21% and 19% of enzyme activity, respectively. However, Ca 2 +, Mg 2+, Mn 2 +, Ba 2 +, K +, the change in enzyme activity was hardly appear under Na + present. Zn 2 +, Ni 2 +, transition metals such as Co 2 +, Fe 2 + with a tendency for the oxidation of sulfhydryl group has the effect of inhibiting the α-galactosidase activity.

또한 LX-1 유래 α-galactosidase는 음이온성 계면활성제인 SDS에 의해 강력하게 저해되었으며, serine protease 저해제로 알려진 PMSF (phenylmethylsulfonyl fluoride)에 의해 부분적으로 저해되는 경향을 보였다. 이는 수소결합을 끊는 SDS에 의해 α-galactosidase의 3, 4차 구조가 완전히 또는 부분적으로 파괴되어 기능을 상실하였으며, 촉매작용에 serine 잔기가 관여하는 것으로 보인다. In addition, LX-1-derived α-galactosidase was strongly inhibited by SDS, an anionic surfactant, and partially inhibited by PMSF (phenylmethylsulfonyl fluoride), a serine protease inhibitor. This resulted in the loss of function due to the complete or partial destruction of α-galactosidase by tertiary or partial structure of α-galactosidase.

이황화 결합을 끊는 β-mercaptoethanol과 chelating agent인 EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid)는 효소활성에 거의 영향을 주지 않는 것으로 보아 LX-1 유래 α-galactosidase는 활성부위에 이황화 결합이 존재하지 않고 효소활성시 금속이온을 필요로 하는 금속효소(metalloenzyme)가 아닌 것으로 판단된다.Β-mercaptoethanol, which breaks disulfide bonds, and EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), a chelating agent, have little effect on enzyme activity. LX-1-derived α-galactosidase does not have disulfide bonds in the active site and releases metal ions during enzyme activity. It is not considered to be a metalloenzyme.

Figure pat00003
Figure pat00003

표 3은 LX-1 α-galactosidase 활성에 대한 금속이온 및 화합물의 효과를 나타낸 표이다.Table 3 shows the effects of metal ions and compounds on LX-1 α-galactosidase activity.

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 활성에 미치는 단백질분해효소의 영향 Effect of Protease on Activity

LX-1 유래 α-galactosidase의 단백질분해효소에 대한 저항성은도6에 나타내었다. 효소활성은 proteinase K에 의해 완전히 저해되었으며, subtilisin carlsberg에 의해 97% 저해되었다. 반면에 trypsin, pronase, pancreatin처리구에서는 효소활성이 각각 94.7%, 93%, 98.7% 잔존하였다. 이전 보고에 의하면 Rhizopus sp. F78 ACCC 30795 및 Streptomyces sp. 27 유래 α-galactosidase는 trypsin 처리에 의해 효소활성이 각각 30%, 50% 저해되었다(Cao, Y., Yang, P., Shi, P., Wang, Y., Luo, H., Meng, K., Zhang, Z., Wu, N., Yao, B., Fan, Y. 2007. Enz. Microbial. Tech. 41:835-841). The resistance of LX-1 derived α-galactosidase to protease is shown in FIG. 6. Enzyme activity was completely inhibited by proteinase K and 97% by subtilisin carlsberg. On the other hand, trypsin, pronase and pancreatin treatments showed 94.7%, 93% and 98.7% of enzyme activity, respectively. Earlier reports showed that Rhizopus sp. F78 ACCC 30795 and Streptomyces sp. 27-derived α-galactosidase inhibited the enzyme activity by 30% and 50% by trypsin treatment (Cao, Y., Yang, P., Shi, P., Wang, Y., Luo, H., Meng, K). , Zhang, Z., Wu, N., Yao, B., Fan, Y. 2007. Enz. Microbial.Tech. 41: 835-841).

최근, 항영양성 인자를 제거하여 소화율을 향상시키고 영양적 가치를 증가시키기 위해 식품과 동물사료 산업에서 첨가제로써 α-galactosidase와 단백질분해효소를 종종 함께 첨가한다. 또한 펄프와 제지산업에서 α-galactosidase는 단백질분해효소를 포함한 다른 효소들과 함께 이용된다(Cao, Y., Yang, P., Shi, P., Wang, Y., Luo, H., Meng, K., Zhang, Z., Wu, N., Yao, B., Fan, Y. 2007. Enz. Microbial. Tech. 41:835-841). 그러므로 효소의 단백질 분해효소에 대한 저항성은 산업적 효소로 사용하는데 있어서 중요한 기준이 된다(Liu, X., Meng, K., Wang, Y., Shi, P., Yuan, T., Yang, P., Luo, H., Bai, Y., Yao, B. 2009. GWorld. J. Microbiol. Biotechnol. 25:1633-1642). 또한 사료첨가제로서 기능을 하기 위하여 동물의 장관 내 단백질분해효소에 의해 영향을 받지 않아야 한다. 따라서 trypsin, pronase, pancreatin에 대해 강한 저항성을 가진 LX-1 유래 α-galactosidase는 산업적 적용에 있어 매력적인 특징을 가지는 것으로 보인다.Recently, α-galactosidase and proteolytic enzymes are often added together as additives in the food and animal feed industries to remove anti-nutritive factors to improve digestibility and increase nutritional value. In the pulp and paper industry, α-galactosidase is also used with other enzymes including proteases (Cao, Y., Yang, P., Shi, P., Wang, Y., Luo, H., Meng, K., Zhang, Z., Wu, N., Yao, B., Fan, Y. 2007. Enz. Microbial.Tech. 41: 835-841). Therefore, the resistance of enzymes to proteolytic enzymes is an important criterion for use as an industrial enzyme (Liu, X., Meng, K., Wang, Y., Shi, P., Yuan, T., Yang, P. , Luo, H., Bai, Y., Yao, B. 2009. GWorld.J. Microbiol.Biotechnol. 25: 1633-1642). It must also be unaffected by the intestinal protease in animals to function as a feed additive. Therefore, LX-1-derived α-galactosidase, which has strong resistance to trypsin, pronase and pancreatin, appears to have attractive characteristics in industrial applications.

대두박Soybean meal 내 α- Within α- galactooligosaccharidegalactooligosaccharide 의 분해Decomposition of

LX-1 유래 α-galactosidase의 대두박 내 α-galactooligosaccharide에 대한 가수분해 능력을 조사하기 위해 대두박에 조효소액을 첨가하여 유리된 galactose의 양을 측정하였으며, 그 결과는 도 7에 나타내었다.In order to investigate the hydrolysis capacity of α-galactosidase derived from LX-1 to α-galactooligosaccharide in soybean meal, the amount of free galactose was measured by adding coenzyme solution to soybean meal, and the results are shown in FIG. 7.

0 시간에서 galactose는 유리되지 않았으며, 배양1시간 후 0.650±0.013 μmole/g의 galactose가 유리되었다. 유리된 galactose의 양은 점점 증가하여 배양 9시간 후에 4.906±0.049 μmole/g 유리되었다. 이는 LX-1 유래 α-galactosidase가 동물의 장관 내 환경(37-40℃)에서도 대두박 내 존재하는 α-galactooligosaccharide를 가수분해할 수 있다는 것을 보여준다.Galactose was not released at 0 hours, and 0.650 ± 0.013 μmole / g of galactose was released after 1 hour of culture. The amount of galactose released gradually increased to 4.906 ± 0.049 μmole / g after 9 hours of culture. This shows that LX-1 derived α-galactosidase can hydrolyze α-galactooligosaccharides present in soybean meal even in the intestinal environment of animals (37-40 ℃).

Falkoski 등(2006)은 soybean seed, Aspergillus terreus, Penicillium griseoroseum 유래 α-galactosidase처리에 의해 soy molasses 및 대두분 내 α-galactooligosaccharide의 분해를 보고하였다. 또한 Gote 등(2004)은 두유 내 α-galactooligosaccharide에 대한 Bacillus stearothermophilus 유래 α-galactosidase의 가수분해 능력을 보고하였다. 대두식품의 영양적 가치를 향상시키기 위해 미생물 또는 식물 유래의 α-galactosidase를 사용할 수 있지만 일반적으로 미생물 유래 α-galactosidase를 사용한다. 그러나 미생물 유래 효소는 안정성에 대한 문제가 존재하며, 대두 유래 효소는 양이 적고 정제과정이 어렵다는 단점이 존재한다(Falkoski, D. L., Guimaraes, V. M., Callegari, C. M., Reis, A. P., De, Barros. E. G., De, Rezende. S. T. 2006. J. Agric. Food Chem. 54:10184-10190).Falkoski et al. (2006) reported soybean seed, Aspergillus terreus , Penicillium Degradation of α-galactooligosaccharides in soy molasses and soy flour by griseoroseum-derived α-galactosidase treatment was reported. Gote et al. (2004) also reported Bacillus against α-galactooligosaccharide in soymilk. The hydrolytic capacity of α-galactosidase derived from stearothermophilus was reported. To enhance the nutritional value of soy foods, microbial or plant-derived α-galactosidase can be used, but microorganism-derived α-galactosidase is generally used. However, microbial-derived enzymes have problems with stability, and soy-derived enzymes have a small amount and are difficult to purify (Falkoski, DL, Guimaraes, VM, Callegari, CM, Reis, AP, De, Barros.EG) , De, Rezende.ST 2006. J. Agric.Food Chem. 54: 10184-10190).

따라서 응용적인 측면에서 보다 높은 효소생산을 위해 Bacillus sp. LX-1 유래 α-galactosidase를 암호화하는 유전자의 클로닝 및 recombinant overexpression system 구축에 관한 연구가 필요하다고 판단된다.Therefore, Bacillus sp. Studies on cloning genes encoding LX-1-derived α-galactosidase and building a recombinant overexpression system are necessary.

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 생산에 대한  For production 탄소원의Carbonic 영향 effect

Alpha-galactosidase생산에 미치는 탄소원의 영향은도8에 나타내었다. 기본 배지에서는 효소생산이 이루어지지 않았고, 소맥피를 1%, 2% 첨가한 경우 효소 생산이 유도되었으나 극히 낮은 생산성을 보였다. 효소활성은 각각 0.008 U/㎖, 0.011 U/㎖이었다. 반면에 1% galactose를 첨가한 배지에서는 0.168 U/㎖의 효소활성을 나타내었으며, 2% galactose를 첨가한 처리구에서는 1% galactose를 첨가한 처리구에 비해 약 3.3배 증가한 0.558 U/㎖로 가장 높은 α-galactosidase 생산을 보였다.The effect of carbon source on alpha-galactosidase production is shown in FIG. In the basal medium, enzyme production was not achieved. When 1% and 2% of the wheat flour were added, enzyme production was induced but showed extremely low productivity. Enzyme activity was 0.008 U / mL and 0.011 U / mL, respectively. On the other hand, the media added with 1% galactose showed 0.168 U / mL enzyme activity, and the treatment with 2% galactose added 0.558 U / mL, which was about 3.3 times higher than that with 1% galactose. -galactosidase production was shown.

탄소원은 미생물 유래 효소생산에 있어서 가장 중요한 요소 중 하나이며 탄소원의 유형과 농도는 박테리아 유래 α-galactosidase의 합성을 조절하는 영양적 요소로 알려져 있다. galactose, melibiose, raffinose 등의 탄소원은 Lactobacillus fermentumBacillus stearothermophilus NCIM 5146 유래 α-galactosidase 생산에 중요한 영향을 미치는 인자로 알려져 있는 반면 glucose는 이화물질억제(catabolite repression)현상 때문에 α-galactosidase 생산을 저해한다고 보고되었다(Garro, M. S., Valdez, G. F., Oliver, G., Giori, G. S. 1996. Curr. Microbiol. 33:302-305). 반면 Yoon과 Hwang (2008)은 Lactobacillus curvatus R08 및 Leuconostoc mesenteriodes JK55의 경우 galactose에 의해 α-galactosidase 생산이 저해된다고 보고하였다. 이는 대부분의 lactic acid bacteria에서 galactokinase activity의 결여로 인해 galactose가 적절하지 않은 기질이기 때문인 것으로 보인다.Carbon sources are one of the most important factors in the production of enzymes derived from microorganisms, and the type and concentration of carbon sources are known as nutritional factors that regulate the synthesis of α-galactosidase from bacteria. Carbon sources such as galactose, melibiose and raffinose are Lactobacillus fermentum and Bacillus While stearothermophilus is known to be a significant factor in the production of α-galactosidase derived from NCIM 5146, glucose has been reported to inhibit α-galactosidase production due to catabolite repression (Garro, MS, Valdez, GF, Oliver, G). Giori, GS 1996. Curr. Microbiol. 33: 302-305. Yoon and Hwang (2008), on the other hand, were Lactobacillus curvatus R08 and Leuconostoc. It was reported that mesenteriodes JK55 inhibited the production of α-galactosidase by galactose. This may be because galactose is an inappropriate substrate due to the lack of galactokinase activity in most lactic acid bacteria.

소맥피는 농부산물로서 값이 싸고 성장요소를 포함하고 있기 때문에 탄소원으로 많이 이용된다. Liu 등(Liu, C. Q., Ruan, H., Shen, H., Chen, Q. H., Zhou, B., Li, Y., He, G. 2007. J. Food Sci. 72:120-125)은 Aspergillus foetidus ZU-G1유래 α-galactosidase 가 소맥피에 의해 생산성이 증가하였다고 보고하였으나, 본 실험에서 소맥피는 α-galactosidase 생산에 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.Cereals are often used as a carbon source because they are inexpensive and contain growth factors. Liu et al (Liu, CQ, Ruan, H. , Shen, H., Chen, QH, Zhou, B., Li, Y., He, G. 2007. J. Food Sci 72:. 120-125) is Aspergillus It was reported that foetidus ZU-G1-derived α-galactosidase increased the productivity by wheat vegetation , but in this experiment, wheat vegetation did not affect α-galactosidase production.

따라서 본 발명에서는 남극토양 분리균주인 Bacillus sp. LX-1에 의한 α-galactosidase 생합성이 galactose 및 galactose의 농도와 매우 밀접한 관련이 있는 것으로 판단된다.Therefore, in the present invention, Bacillus sp. Α-galactosidase biosynthesis by LX-1 seems to be closely correlated with the concentration of galactose and galactose.

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 생산에 대한 질소원의 영향 Effect of Nitrogen Sources on Production

Alpha-galactosidase의 생산에 대한 질소원의 영향을 조사하기 위해 탄소원 영향의 실험에서 좋은 효과를 나타낸 2% galactose를 고정시킨 배양배지에 유기질소원 및 무기질소원을 1% 첨가하여 효소활성을 측정하였다. α-galactosidase 생산에 대한 질소원의 영향은 도 9에 나타내었다. To investigate the effect of nitrogen source on the production of alpha-galactosidase, enzyme activity was measured by adding 1% organic nitrogen source and inorganic nitrogen source to 2% galactose-fixed culture medium which showed good effect in the experiment of carbon source effect. The effect of nitrogen sources on α-galactosidase production is shown in FIG. 9.

yeast extract, tryptone 가운데 하나의 성분만 제외되어도 α-galactosidase 생산이 유도되지 않으므로 기본 배지에 0.5% yeast extract, 1% tryptone을 넣어주었다(데이터 도시 안함). 0.5% yeast extract, 1% tryptone이 포함된 기본 배지에서는 효소활성이 0.667 U/㎖로 나타났다. 그러나 기본 배지에 1% yeast extract의 첨가는 효소활성이 0.430 U/㎖로 오히려 α-galactosidase 생산을 저해하였고, 1% tryptone의 첨가는 대조구와 비슷한 수준인 0.642 U/㎖로 효소 생산에 별다른 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 대두박을 1% 첨가하였을 때 효소활성이 대조구 보다 약 10배 낮은 0.064 U/㎖로 효소 생산이 강력히 저해되었으며, 무기질소원인 ammonium sulfate를 첨가한 경우 0.403 U/㎖로 대조구 보다 낮은 생산성을 나타내었다. 반면 1% peptone을 첨가하였을 때는 대조구 보다 약 1.2배 높은 0.856 U/㎖로 α-galactosidase 생산이 증가하는 경향을 나타내었다.Since only one component of yeast extract and tryptone was excluded, α-galactosidase production was not induced, so 0.5% yeast extract and 1% tryptone were added to the basal medium (data not shown). In basal medium containing 0.5% yeast extract and 1% tryptone, the enzyme activity was 0.667 U / mL. However, the addition of 1% yeast extract to basal medium inhibited the production of α-galactosidase with 0.430 U / mL of enzyme activity. The addition of 1% tryptone did not affect enzyme production at 0.642 U / mL, which is similar to the control. It did not appear to give. When 1% of soybean meal was added, enzyme production was strongly inhibited at 0.064 U / mL, which was about 10 times lower than that of the control, and 0.403 U / mL was lower than that of the control when the ammonium sulfate, an inorganic nitrogen source, was added. On the other hand, when 1% peptone was added, α-galactosidase production tended to increase to 0.856 U / ml, which is 1.2 times higher than the control.

따라서 본 발명에서는 유기질소원인 yeast extract, tryptone, peptone 등이 Bacillus sp. LX-1 유래 α-galactosidase 생산을 증가시키는 중요한 질소원으로 판단된다.Therefore, in the present invention, organic nitrogen sources such as yeast extract, tryptone, and peptone are Bacillus sp. It is considered to be an important nitrogen source to increase LX-1-derived α-galactosidase production.

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 생산에 대한 필수원소의 영향Effect of Essential Elements on Production

탄소원 및 질소원 외에도 세포의 기능을 유지하기 위해서는 마그네슘, 칼슘과 같은 필수원소 또는 구리, 철, 망간, 아연과 같은 미량원소들이 요구된다. 그러나 α-galactosidase 생산에 있어서 필수원소의 효과에 대한 정보는 거의 없다(Shivam, K., Tripathi, C. P. M., Mishra, S. K. 2009. Culture conditions for the production of α-galactosidase by Aspergillus parasiticus MTCC 2796: a novel source. Electronic. J. Biotechnol. 12:1-9). 따라서 본 발명에서는 α-galactosidase 생산에 미치는 필수원소의 영향을 조사하기 위하여 실험한 물질들 중에서 최상의 탄소원인 2% galactose와 최상의 질소원인 0.5% yeast extract, 1% tryptone, 1% peptone을 고정시킨 대조구에 각각의 필수원소를 첨가하여 효소활성을 측정하였다. Bacillus sp. LX-1 유래 α-galactosidase 생산에 대한 필수원소의 영향은 도 10에 나타내었다.In addition to carbon and nitrogen sources, essential elements such as magnesium and calcium, or trace elements such as copper, iron, manganese and zinc are required to maintain cellular functions. However, there is little information on the effect of essential elements on α-galactosidase production (Shivam, K., Tripathi, CPM, Mishra, SK 2009. Culture conditions for the production of α-galactosidase by Aspergillus parasiticus MTCC 2796: a novel source. Electronic. J. Biotechnol. 12: 1-9). Therefore, in the present invention, in order to investigate the effect of essential elements on the production of α-galactosidase, the control material in which the best carbon source 2% galactose and the best nitrogen source 0.5% yeast extract, 1% tryptone, 1% peptone was fixed Enzyme activity was measured by adding each essential element. Bacillus sp. The effect of essential elements on LX-1 derived α-galactosidase production is shown in FIG. 10.

탄소원과 질소원만이 포함된 대조구의 경우 효소활성은 0.312 U/㎖이었다. 0.07% KH2PO4를 첨가한 생산배지에서는 대조구와 차이가 거의 없었으며, 0.01% MgSO4를 첨가한 경우 효소활성이 0.256 U/㎖로 대조구 보다 약간 감소하였다. NaCl, CaCl2, FeSO4는 α-galactosidase 생산을 약간 증가시켰으나 효소 생산에 있어 많은 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 효소활성은 각각 0.4 U/㎖, 0.437 U/㎖, 0.415 U/㎖이었다. 반면 0.001% MnSO4를 첨가한 배지에서는 대조구에 비해 약 2.9배 증가한 0.901 U/㎖로 가장 높은 α-galactosidase 생산을 나타내었다. Enzyme activity was 0.312 U / mL in the control group containing only carbon and nitrogen sources. The production medium added 0.07% KH 2 PO 4 showed little difference from the control, and the addition of 0.01% MgSO 4 showed 0.256 U / mL of the enzyme activity, which was slightly lower than the control. NaCl, CaCl 2 and FeSO 4 slightly increased α-galactosidase production but did not appear to have a significant effect on enzyme production. Enzyme activity was 0.4 U / mL, 0.437 U / mL and 0.415 U / mL, respectively. On the other hand, medium with 0.001% MnSO 4 showed the highest α-galactosidase production, 0.901 U / mL, which was 2.9 times higher than the control.

따라서 본 발명에서는 α-galactosidase 생산의 배지성분 최적화를 위한 요소로 필수원소인 Mn2 +를 선택하였으며, α-galactosidase 생산을 증가시키기 위해서는 생산배지의 최적화 연구가 우선적으로 이루어져야 한다고 판단된다. 그러나 one factor at a time 방법은 요인간의 상호작용을 고려하지 않으므로 최적의 결과를 도출하는데 한계가 있다. 따라서 one factor at a time방법으로 찾은 배지성분들에 대한 효과를 분석하기 위해 반응표면분석법을 사용하여 최적의 조건을 찾는 추가실험이 필요하다고 판단된다.Therefore, it is determined that the present invention, the α-galactosidase was selected for Mn + 2, an essential element to the element for the optimization of the production medium components, the optimization of the production medium must be made primarily to increase the α-galactosidase production. However, the one factor at a time method does not consider the interactions between factors, and thus has a limit in obtaining an optimal result. Therefore, in order to analyze the effects on the media components found by the one factor at a time method, further experiments to find the optimal conditions using the response surface method are necessary.

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 생산을 위한 고체기질의 선별 Screening of Solid Substrates for Production

고체발효에서 발효과정을 위한 적절한 고체기질의 선택은 중요한 요소이므로 미생물의 성장과 산물형성을 위해서 많은 농업원료의 선별이 수반된다(Selvakumar 과 Pandey, 1999). Bacillus sp. LX-1 유래 α-galactosidase 생산에 대한 기질의 영향은 Table 6에 나타내었다.In solid fermentation, the selection of a suitable solid substrate for the fermentation process is an important factor, which involves the selection of many agricultural raw materials for the growth and production of microorganisms (Selvakumar and Pandey, 1999). Bacillus sp. The effect of substrate on LX-1-derived α-galactosidase production is shown in Table 6.

소맥피와 옥수수미분은 낮은 α-galactosidase 생산을 유도하였으며, 효소활성은 각각 0.014±0.001 U/g, 0.012±0.002 U/g이었다. 반면 대두박은 다른 기질보다 약 44배 높은 0.529±0.018 U/g의 효소생산을 유도하였다. 이는 대두박 내 존재하는 풍부한 α-galactooligosaccharide가 α-galactosidase 합성을 유도하는 것으로 사료된다. 따라서 차후의 실험에서 α-galactosidase 생산을 위한 기질로 대두박을 사용하였다.Cereals and corn flour induced low α-galactosidase production, and enzyme activity was 0.014 ± 0.001 U / g and 0.012 ± 0.002 U / g, respectively. Soybean meal, on the other hand, induced an enzyme production of 0.529 ± 0.018 U / g, about 44 times higher than other substrates. It is believed that abundant α-galactooligosaccharides present in soybean meal induce α-galactosidase synthesis. Therefore, soybean meal was used as a substrate for α-galactosidase production in a later experiment.

고체발효에서 기질의 가격과 이용성은 효소생산에 있어서 중요한 역할을 하므로 농부산물의 선별은 조사할 만한 가치가 있다. 대두박은 탄소원 및 질소원으로 쉽게 이용할 수 있기 때문에 고체기질로 대두박을 사용하여 α-galactosidase 생산법을 개발하는 것은 매우 매력적이다. In solid fermentation, the price and availability of substrates play an important role in enzyme production, so the selection of farmers' products is worth investigating. Since soybean meal is readily available as a carbon and nitrogen source, it is very attractive to develop α-galactosidase production using soybean meal as a solid substrate.

따라서 사료첨가제로 잠재적 가능성을 지닌 Bacillus sp. LX-1 유래 α-galactosidase 의 생산을 위한 고체발효의 이용은 대두박을 고체기질로 직접 이용하기 때문에 발효에 정제된 올리고당을 이용하는 것 보다 경제적인 이점을 가지는 것으로 보인다. Therefore, Bacillus sp. The use of solid fermentation for the production of α-galactosidase derived from LX-1 seems to have an economical advantage over the use of purified oligosaccharides for fermentation since the soybean meal is used directly as a solid substrate.

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Figure pat00004

표 4는 여러 고체 기질에 대한 Bacillus sp. LX-1에 의한 Alpha-galactosidase 합성을 나타낸 표이다. a α-galactosidase 활성의 1 unit (U)는 30℃ 및 pH 6.0에서 분 당 p-nitrophenyl-α-D-galactopyranoside (Sigma)에 대한 기질로부터 1 mmol의 p-nitrophenol을 생산하는 효소의 양으로 정의한다. 이 값은 3회 반복실험의 평균 ± 표준편차.
Table 4 shows Bacillus sp. Table shows the synthesis of Alpha-galactosidase by LX-1. a unit (U) of α-galactosidase activity is defined as the amount of enzyme that produces 1 mmol of p -nitrophenol from the substrate for p -nitrophenyl-α-D-galactopyranoside (Sigma) per minute at 30 ° C and pH 6.0 do. This value is the mean ± standard deviation of three replicates.

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 생산에 대한 수분함량의 영향 Effect of Water Content on Production

고체발효에서 α-galactosidase 생산에 미치는 수분함량의 영향은 도 11에서 보는 것과 같다. 대두박과 수분 비율이 1:2부터 1:3 (w/v)범위 일 때 최대의 α-galactosidase 생산을 나타내었으며, 효소활성은 3.805±0.038 U/g이었다. α-galactosidase 생산에 있어서 대두박과 수분 비율이 1:1.5부터 1:4 (w/v)범위에서는 크게 차이가 나지 않았다. The effect of water content on α-galactosidase production in solid fermentation is as shown in FIG. The soybean meal and water content ranged from 1: 2 to 1: 3 (w / v) and showed the maximum α-galactosidase production. The enzyme activity was 3.805 ± 0.038 U / g. Soybean meal and moisture ratios were not significantly different in α-galactosidase production from 1: 1.5 to 1: 4 (w / v).

본 연구결과와 달리, Anisha 등(Anisha, G. S., Rojan, P. J., Nicemol, J., Niladevi, K. N., Prema, P. 2008. Food Chem. 111:631-635)은 수분함량이 40%일 때 최대의 α-galactosidase 생산이 유도되었다고 보고하였으며, Liu 등(Liu, C. Q., Chen, Q. H., Cheng, Q. J., Wang, J. L., He, G. Q. 2007. J. Zhejiang Univ. Sci. B. 8:371-376)은 60% 수분함량에서 최대의 α-galactosidase 활성을 나타냈다고 보고하였다. 이는 사용된 기질의 종류, 배양온도, 균주의 종류가 다르기 때문인 것으로 사료된다. 일반적으로 고체발효에서 수분함량은 미생물의 성장과 대사산물 형성 및 분비를 위한 기본적인 요소로 간주되며, 특히 가수분해 효소 생산에 영향을 미친다고 알려져 있다(Battalino, R. A., Huergo, M., Pilosuf, A. M. R., Bartholomai, G. B. 1991. Appl. Microbiol. Biotechnol. 35:292-296). 이는 수분함량이 기질의 물리적 특성에 영향을 주기 때문인 것으로 사료된다. Unlike the results of this study, Anisha et al. (Anisha, GS, Rojan, PJ, Nicemol, J., Niladevi, KN, Prema, P. 2008. Food Chem. 111: 631-635) had a maximum content of 40%. Α-galactosidase production was reported, Liu et al. (Liu, CQ, Chen, QH, Cheng, QJ, Wang, JL, He, GQ 2007. J. Zhejiang Univ. Sci. B. 8: 371-376) Reported maximum α-galactosidase activity at 60% moisture content. This may be because the type of substrate used, the culture temperature, and the type of strain are different. In solid fermentation, water content is generally considered as a fundamental factor for microbial growth, metabolite formation and secretion, and is known to affect hydrolytic enzyme production (Battalino, RA, Huergo, M., Pilosuf, AMR). , Bartholomai, GB 1991. Appl. Microbiol. Biotechnol. 35: 292-296). This may be because water content affects the physical properties of the substrate.

적은 수분함량은 발효배지에서 오염의 가능성을 줄이기 때문에 이점을 가진다. 그러나 최적함량보다 적으면 영양소의 용해도와 이용성이 줄어든다. 또한 기질의 팽창이 줄어들며, 수분장력이 높아진다(Archana, A., Satyanarayana, T. 1997. Xylanase production by thermophilic Bacillus lichenifomis A99 in solid-state fermentation. Enz. Microbial. Tech. 21:12-17). 반면에 수분함량이 최적함량보다 많으면 투과성(porosity)의 감소, 기질입자구조의 변화, 점착성 발달이 일어나게 되어 이로 인해 낮은 산소 공급과 열 소실이 발생하게 되며, 기균사체의 형성을 강화시킨다(Krishna, C. 2005. Solid-state fermentation system- An overview. Crit. Rev. Biotechnol. 25:1-30).Low moisture content is advantageous because it reduces the likelihood of contamination in fermentation broth. However, less than the optimum content reduces the solubility and availability of nutrients. It also reduces the swelling of the substrate and increases the water tension (Archana, A., Satyanarayana, T. 1997. Xylanase production by thermophilic Bacillus lichenifomis A99 in solid-state fermentation. Enz. Microbial. Tech. 21: 12-17). On the other hand, if the moisture content is higher than the optimum content, the decrease in porosity, the change in the structure of the substrate particles, and the development of adhesion occur, resulting in low oxygen supply and heat dissipation (Krishna, C. 2005. Solid-state fermentation system- An overview.Crit. Rev. Biotechnol. 25: 1-30).

고체발효의 경우 기질의 수분함량은 기질의 수분활성에 의해 좌우된다. 결과적으로 수분과 결합하는 기질의 특성에 의존한다(Krishna, C. 2005. Solid-state fermentation system- An overview. Crit. Rev. Biotechnol. 25:1-30). 대두박과 같은 기질은 수분활성이 매우 높으므로 무기염용액 첨가시 수분함량이 약간만 증가해도 기질의 응집이 일어나게 된다(Anisha 등, 2008).In the case of solid fermentation, the water content of the substrate depends on the water activity of the substrate. As a result, it depends on the nature of the substrate that binds to water (Krishna, C. 2005. Solid-state fermentation system-An overview. Crit. Rev. Biotechnol. 25: 1-30). Substrate such as soybean meal has a very high water activity, so even if the water content is slightly increased when the inorganic salt solution is added, aggregation of the substrate occurs (Anisha et al., 2008).

따라서 고체발효 이용시 기질에 첨가되는 최적의 수분함량이 고려되어야 하며, LX-1 유래 α-galactosidase는 적은 수분함량으로도 합성이 유도되기 때문에 오염의 최소화 및 폐기물 처리 비용을 절감할 수 있을 것으로 보인다.
Therefore, the optimal water content to be added to the substrate should be considered when using solid fermentation. Since LX-1-derived α-galactosidase is synthesized even with a small water content, it is expected to minimize contamination and reduce waste disposal costs.

배양시간에 따른 α-Α- according to incubation time galactosidasegalactosidase 생산 production

배양시간과 Bacillus sp. LX-1 유래 α-galactosidase 생산성의 관계는도12에 나타내었다. LX-1 유래 α-galactosidase 는 발효초기 24 시간까지 낮은 생산성을 보이다가 이 후부터 72 시간까지 급격히 증가하였다. 72 시간에서 최대의 생산성을 나타내었으며, 효소활성은 3.218±0.003 U/g 이었다. 72 시간 이 후부터는 안정기에 도달하여 더 이상 증가하지 않는 것으로 나타났다.Incubation time and Bacillus sp. The relationship between LX-1 derived α-galactosidase productivity is shown in FIG. 12. LX-1-derived α-galactosidase showed low productivity up to 24 hours at the beginning of fermentation and then increased rapidly from then to 72 hours. Maximum productivity was obtained at 72 hours, and the enzyme activity was 3.218 ± 0.003 U / g. After 72 hours it reached a plateau and no longer increased.

Liu (Liu, C. Q., Chen, Q. H., Cheng, Q. J., Wang, J. L., He, G. Q. 2007. J. Zhejiang Univ. Sci. B. 8:371-376)등과 Anisha 등(Anisha, G. S., Rojan, P. J., Nicemol, J., Niladevi, K. N., Prema, P. 2008. Food Chem. 111:631-635)은 Aspergillus foetidus ZU-G1 및 Streptomyces griseoloalbus 유래 α-galactosidase가 각각 144 시간, 96 시간에서 최대의 생산성을 나타내었다고 보고하였다. Liu (Liu, CQ, Chen, QH, Cheng, QJ, Wang, JL, He, GQ 2007. J. Zhejiang Univ. Sci. B. 8: 371-376) and Anisha et al. (Anisha, GS, Rojan, PJ, Nicemol, J., Niladevi, KN, Prema, P. 2008. Food Chem. 111: 631-635), Aspergillus foetidus ZU-G1 and Streptomyces It was reported that griseoloalbus- derived α-galactosidase showed the maximum productivity at 144 and 96 hours, respectively.

최대의 효소생산은 biomass가 충분히 형성될 때까지 이루어지지 않으며, 더 나아가 장시간의 배양시간은 효소생산성을 향상시키는데 효과적이지 않다(Liu, C. Q., Chen, Q. H., Cheng, Q. J., Wang, J. L., He, G. Q. 2007. J. Zhejiang Univ. Sci. B. 8:371-376). 따라서 짧은 배양시간에 최대의 α-galactosidase 생산성을 나타내는 Bacillus sp. LX-1 균주는 산업적인 균주로 이용될 수 있는 이점을 보유한 것으로 판단된다.Maximum enzyme production does not occur until sufficient biomass is formed, and furthermore, long incubation time is not effective to improve enzyme productivity (Liu, CQ, Chen, QH, Cheng, QJ, Wang, JL, He, GQ 2007. J. Zhejiang Univ. Sci. B. 8: 371-376). Therefore, Bacillus sp. Showed maximum α-galactosidase productivity in a short incubation time. The LX-1 strain is believed to have the advantage of being used as an industrial strain.

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 생산에 대한 초기 배지  Initial badge for production pHpH 의 영향Influence of

일반적으로 고체발효에 사용되는 기질은 낮은 완충능력을 가지므로 발효기간 동안 배지의 pH는 변화할 수 있다. 따라서 배지의 초기 pH는 미생물의 성장과 효소생산에 영향을 미치는 중요한 요소이다(Mahanta, N., Gupta, A., Khare, S. K. 2008. Bioresour. Technol. 99:1729-1735). LX-1 유래 α-galactosidase 생산에 미치는 배지 pH의 영향은 도 13에서 보는 것과 같다.In general, since the substrate used for solid fermentation has a low buffering capacity, the pH of the medium may change during the fermentation. Therefore, the initial pH of the medium is an important factor affecting the growth and enzyme production of microorganisms (Mahanta, N., Gupta, A., Khare, S. K. 2008. Bioresour. Technol. 99: 1729-1735). The effect of medium pH on LX-1 derived α-galactosidase production is as shown in FIG. 13.

배지의 초기 pH가 증가함에 따라 α-galactosidase 합성이 증가하였으며, pH 8.0에서 최대의 생산성을 나타내었다. 이 때의 효소활성은 6.874±0.204 U/g 이었다. pH 8.0에서의 상대활성을 100%로 가정하였을 때, LX-1 유래 α-galactosidase 는 pH 6.5-8.5의 넓은 범위에서 55% 이상의 활성을 나타내었으며, pH 8.5 이상에서는 효소활성이 급격히 감소하였다. 넓은 범위의 pH에서 높은 활성을 보이는 현상은 고체기질이 우수한 완충능력을 보유하고 있기 때문인 것으로 판단되며, pH에 따른 효소생산량의 변화는 박테리아의 성장이 pH에 의해 조절되기 때문인 것으로 사료된다.Α-galactosidase synthesis increased as the initial pH of the medium increased, showing maximum productivity at pH 8.0. At this time, the enzyme activity was 6.874 ± 0.204 U / g. Assuming 100% relative activity at pH 8.0, LX-1-derived α-galactosidase showed more than 55% of its activity in a wide range of pH 6.5-8.5, and enzyme activity decreased rapidly above pH 8.5. The high activity in a wide range of pH is believed to be due to the excellent buffering capacity of solid substrates, and the change in enzyme production according to pH is believed to be due to the growth of bacteria controlled by pH.

Liu 등(Liu, C. Q., Chen, Q. H., Cheng, Q. J., Wang, J. L., He, G. Q. 2007. J. Zhejiang Univ. Sci. B. 8:371-376)은 배지의 초기 pH가 pH 5.0~6.0 일 때 Aspergillus foetidus ZU-G1 로부터 최대의 α-galactosidase 가 생산되었다고 보고하였으며, Shankar과 Mulimani (Shankar, S. K., Mulimani, V. H. 2007. Bioresour. Technol. 98:958-961)는 pH 5.5에서 Aspergillus oryzae 유래 α-galactosidase가 최대 생산성을 나타내었다고 보고하였다. 또한 Wang 등(Wang, C. L., Li, D. F., Lu, W. Q., Wang, Y. H., Lai, C. H. 2004. Lett. Appl. Microbiol. 39:369-375)은 Penicillium sp. 유래 α-galactosidase 가 pH 5.5에서 최대로 합성되었다고 보고하였다. 이는 대부분의 진균류와 곰팡이가 산성범위의 pH에서 잘 자라기 때문인 것으로 보인다. Liu et al. (Liu, CQ, Chen, QH, Cheng, QJ, Wang, JL, He, GQ 2007. J. Zhejiang Univ. Sci. B. 8: 371-376) had an initial pH of pH 5.0-6.0 days. When Aspergillus It was reported that the largest α-galactosidase was produced from foetidus ZU-G1, and Shankar and Mulimani (Shankar, SK, Mulimani, VH 2007. Bioresour. Technol. 98: 958-961) were identified as Aspergillus at pH 5.5. It was reported that oryzae- derived α-galactosidase showed the highest productivity. Wang et al. (Wang, CL, Li, DF, Lu, WQ, Wang, YH, Lai, CH 2004. Lett. Appl. Microbiol. 39: 369-375) also described Penicillium sp. Derived α-galactosidase was reported to be maximally synthesized at pH 5.5. This is probably because most fungi and fungi grow well at pH in the acid range.

대부분의 박테리아와 진균류는 알칼리성 조건에서 잘 자랄 수 없다(Danesh, A., Mamo, G., Mattiasson, B. 2011. Production of haloduracin by Bacillus halodurans using solid-state fermentation. Biotechnol. Lett. 33:1339-1344). 따라서 산업적인 적용 관점에서 보면, 약알칼리성 조건인 pH에서 최대의 α-galactosidase 생산성을 나타내는 Bacillus sp. LX-1 균주는 오염의 위험을 줄일 수 있는 충분한 이점을 제공할 것으로 보인다.Most bacteria and fungi cannot grow well under alkaline conditions (Danesh, A., Mamo, G., Mattiasson, B. 2011. Production of haloduracin by Bacillus halodurans using solid-state fermentation.Biotechnol. Lett. 33: 1339- 1344). Therefore, from an industrial application point of view, Bacillus sp., Which exhibits the highest α-galactosidase productivity at pH, a weak alkaline condition. LX-1 strains are likely to provide sufficient benefits to reduce the risk of contamination.

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 생산에 대한 접종량의 영향 Influence of Inoculation on Production

Bacillus sp. LX-1 유래 α-galactosidase 생산에 미치는 접종량의 영향에 대한 결과를 도 14에 나타내었다. 접종량이 증가함에 따라 α-galactosidase 합성은 점진적으로 증가하였다. 그러나 4% 이상부터는 효소활성이 감소하였다. 4% 접종시 α-galactosidase 합성이 정점에 도달하였으며, 최대의 효소활성 값은 3.007±0.021 U/g 이었다. Bacillus sp. The results of the effect of the inoculum on LX-1 derived α-galactosidase production are shown in FIG. 14. Α-galactosidase synthesis gradually increased as the inoculation amount increased. However, the enzyme activity decreased from 4% or more. At 4% inoculation, α-galactosidase synthesis peaked and the maximum enzyme activity was 3.007 ± 0.021 U / g.

적절한 접종량은 미생물의 성장과 산물의 형성을 증가시킴으로써 다른 유기체의 오염을 줄여준다(Hashemi, M., Shojaosadati, S. A., Razavi, S. H., Mousavi, S. M. 2011. Iranian. J. Biotechnol. 9:188-196). 그러나 일정수준 이상의 접종량은 너무 많은 biomass를 형성하여 산물형성에 필요한 영양소를 고갈시킬 수 있으므로 영양소와 biomass 사이의 불균형은 효소 합성을 감소시킨다(Ramachandran, S., Roopesh, K., Nampoothiri, K. M., Szakacs, G., Pandey, A. 2005. Process Biochem. 40:1749-1754). 또한 배지의 보수성(water holding capacity)은 증가할지라도 열 전달이 어려워진다(Wang, C. L., Li, D. F., Lu, W. Q., Wang, Y. H., Lai, C. H. 2004. Lett. Appl. Microbiol. 39:369-375). 반면에 적은 양의 접종은 불충분한 biomass를 형성하여 바람직하지 않은 유기체의 성장을 일으킬 수 있으며, 또한 접종 균주의 성장을 지연시킴으로써 효소의 생산성을 감소시킨다(Liu, C. Q., Chen, Q. H., Cheng, Q. J., Wang, J. L., He, G. Q. 2007. J. Zhejiang Univ. Sci. B. 8:371-376).Proper inoculation reduces contamination of other organisms by increasing microbial growth and product formation (Hashemi, M., Shojaosadati, SA, Razavi, SH, Mousavi, SM 2011. Iranian. J. Biotechnol. 9: 188-196 ). However, higher levels of inoculum can produce too much biomass and deplete the nutrients necessary for product formation, so the imbalance between nutrients and biomass reduces enzyme synthesis (Ramachandran, S., Roopesh, K., Nampoothiri, KM, Szakacs , G., Pandey, A. 2005. Process Biochem. 40: 1749-1754). In addition, even though the water holding capacity of the medium increases, heat transfer becomes difficult (Wang, CL, Li, DF, Lu, WQ, Wang, YH, Lai, CH 2004. Lett. Appl. Microbiol. 39: 369- 375). On the other hand, small amounts of inoculation can result in insufficient biomass, causing undesirable growth of the organism, and also slowing down the growth of the inoculation strain, thereby reducing enzyme productivity (Liu, CQ, Chen, QH, Cheng, QJ). Wang, JL, He, GQ 2007. J. Zhejiang Univ. Sci. B. 8: 371-376).

따라서 최적 접종량 조건 결정에 관한 연구는 효소생산을 증가시키는데 유용한 정보를 제공하므로 본 연구는 효소의 생산성을 향상시키는데 필요한 최적의 접종량을 결정함으로써 LX-1 유래 α-galactosidase 생산을 증가시켰다.
Therefore, studies on the determination of optimal inoculation conditions provide useful information to increase enzyme production. Therefore, this study increased LX-1-derived α-galactosidase production by determining the optimal inoculation necessary to improve enzyme productivity.

고체발효에서 α-Α- in solid fermentation galactosidasegalactosidase 생산에 대한  For production 탄소원Carbon source 첨가의 영향 Effect of addition

고체발효에서 탄소원의 첨가가 α-galactosidase 생산에 미치는 영향을도15에 나타내었다. α-galactosidase 생산은 galactose 및 lactose를 첨가하였을 때 증가하였고, galactose를 첨가한 처리구에서 가장 높은 생산성을 보였으며, 효소활성은 4.898±0.147 U/g 이었다. 이는 액체발효에서 LX-1 유래 α-galactosidase 생산이 galactose에 의해 증가되는 결과와 일치하였으며, β-galactosidase의 유도자로써 알려진 lactose는 β-1,4-galactoside 결합을 가졌음에도 불구하고 많은 연구자들에 의해서 α-galactosidase의 유도자로 이용되었다(Srinivas, M. R. S., Chand, N., Losane, B. K. 1994. Bioprocess Engineering 10:139-144). 반면에 maltose와 sucrose를 첨가한 처리구에서는 각각 12%, 10% 감소하였으며, glucose를 첨가한 처리구에서는 α-galactosidase 생산이 55% 이상 감소하였다. 이는 LX-1 유래 α-galactosidase 생산이 이화물질억제현상에 의해 저해된 것으로 보인다. The effect of carbon source addition on α-galactosidase production in solid fermentation is shown in Figure 15. α-galactosidase production increased with the addition of galactose and lactose, and showed the highest productivity with the addition of galactose. The enzyme activity was 4.898 ± 0.147 U / g. This is consistent with the increase of LX-1-derived α-galactosidase production by galactose in liquid fermentation. Although lactose, known as the inducer of β-galactosidase, has β-1,4-galactoside binding, many researchers It was used as an inducer of α-galactosidase (Srinivas, MRS, Chand, N., Losane, BK 1994. Bioprocess Engineering 10: 139-144). On the other hand, treatment with maltose and sucrose decreased 12% and 10%, respectively, and treatment with glucose decreased α-galactosidase production by more than 55%. This suggests that LX-1-derived α-galactosidase production is inhibited by catabolism.

그러나 Ramesh과 Lonsane (Ramesh, M. V., Lonsane, B. K. 1991. Appl. Microbiol. Biotechnol. 35:591-593) 및 Viniegra-Gonzalez과 Favela-Torres (Viniegra-Gonzalez, G., Favela-Torres, E. 2006. Food Technol. Biotechnol. 44:397-406)는 고체발효의 경우 높은 당 농도에서도 이화물질억제현상에 대해서 저항성을 가진다고 보고하였다. 이는 고체기질의 표면에서 자라는 미생물의 당투과성이 변하기 때문인 것으로 보인다. 이와 달리 액체발효에서 단당류의 존재는 유도효소(inducible enzyme)의 생산성을 강하게 저해한다.But Ramesh and Lonsane (Ramesh, MV, Lonsane, BK 1991. Appl. Microbiol. Biotechnol. 35: 591-593) and Viniegra-Gonzalez and Favela-Torres (Viniegra-Gonzalez, G., Favela-Torres, E. 2006. 44.397-406) reported that solid fermentation is resistant to catabolism at high sugar concentrations. This seems to be because the permeability of microorganisms growing on the surface of the solid substrate changes. In contrast, the presence of monosaccharides in liquid fermentation strongly inhibits the productivity of inducible enzymes.

비록 기질로 사용된 대두박 내에 α-galactosidase 생산을 유도하는 풍부한 α-galactooligosaccharide가 포함되어 있을지라도 LX-1 유래 α-galactosidase는 galactose, lactose 첨가에 의해 생산성이 향상되었다. 이에 본 연구결과는 LX-1 유래 α-galactosidase 생산성을 향상시키는데 있어서 더 용이한 접근을 가능하게 할 것으로 판단되며, 나아가 galactose 및 lactose 농도가 효소생산에 미치는 영향에 대한 추가실험이 필요하다고 판단된다.Although the soybean meal used as a substrate contains abundant α-galactooligosaccharides that induce α-galactosidase production, LX-1-derived α-galactosidase improved productivity by adding galactose and lactose. The results of this study are expected to enable an easier approach in improving the productivity of α-galactosidase derived from LX-1, and further experiments on the effects of galactose and lactose concentrations on enzyme production are needed.

고체발효에서 α-Α- in solid fermentation galactosidasegalactosidase 생산에 대한 질소원 첨가의 영향 Effect of Nitrogen Source Addition on Production

고체발효에서 질소원의 첨가가 LX-1 유래 α-galactosidase 생산에 미치는 영향을 도16에 나타내었다. 유기질소원을 첨가한 경우, yeast extract는 α-galactosidase 생산에 영향을 미치지 않았으며, tryptone 및 peptone는 α-galactosidase 생산을 약 1.8배 증가시켰다. 이 때의 효소활성은 각각 5.816±0.061 U/g, 5.843±0.087 U/g 이었다. 반면에 무기질소원인 ammonium sulfate와 sodium nitrate는 오히려 α-galactosidase 생산을 감소시켰다. 이는 무기질소원 보다 유기질소원을 첨가하였을 때 미생물의 성장이 더 좋기 때문인 것으로 보인다.
16 shows the effect of the addition of nitrogen source in solid fermentation on LX-1-derived α-galactosidase production. Yeast extract did not affect the production of α-galactosidase, but tryptone and peptone increased the production of α-galactosidase by about 1.8 times. Enzyme activity at this time was 5.816 ± 0.061 U / g and 5.843 ± 0.087 U / g, respectively. On the other hand, the inorganic nitrogen sources ammonium sulfate and sodium nitrate rather reduced α-galactosidase production. This may be because the growth of microorganisms is better when the organic nitrogen source is added than the inorganic nitrogen source.

*Srinivas 등(Srinivas, M. R. S., Chand, N., Losane, B. K. 1994. Bioprocess Engineering 10:139-144)은 고체발효에서 옥수수 침지액(corn steep liquor)에 의해 Aspergillus niger MRSS 234로부터 α-galactosidase 생산이 증가되었으며, 또한 옥수수침지액은 많은 종류의 효소와 대사물질의 산업적 생산에 이용되어 왔다고 보고하였다. 일반적으로 α-galactosidase 합성을 유도하는 최상의 질소원은 대두박이다. Srinivas et al. (Srinivas, MRS, Chand, N., Losane, BK 1994. Bioprocess Engineering 10: 139-144) were used to treat Aspergillus by corn steep liquor in solid fermentation. α-galactosidase production was increased from niger MRSS 234, and corn steep liquor has been reported to be used for the industrial production of many enzymes and metabolites. In general, the best nitrogen source to induce α-galactosidase synthesis is soybean meal.

본 발명에서는 대두박에 유기질소원인 tryptone 및 peptone의 첨가가 α-galactosidase 생산을 더욱 향상시키는 결과를 나타내었다. 고체발효를 이용한 α-galactosidase 생산에 미치는 질소원의 영향에 대한 연구는 극히 드물어 본 발명의 결과와 비교할 수 없었다. 따라서 잠재적 사료첨가제로 가능성을 지닌 LX-1 유래 α-galactosidase 생산을 향상시키기 위해 질소원 농도에 따른 α-galactosidase 생산에 관한 추가실험이 필요하다고 판단된다. In the present invention, the addition of tryptone and peptone, which is an organic nitrogen source to soybean meal, further improved α-galactosidase production. The study of the effects of nitrogen sources on the production of α-galactosidase using solid fermentation is extremely rare and incomparable with the results of the present invention. Therefore, further experiments on the production of α-galactosidase according to the nitrogen source concentration are necessary to improve the production of LX-1-derived α-galactosidase, which is a potential feed additive.

기존의 미생물로부터 분리된 대다수의 α-galactosidase는 사료원료로 널리 이용되는 식물성단백질 자원인 대두박에 함유되어 있는 α-galactooligosaccharide 기질을 분해함에 있어 상대적으로 이들 기질뿐만 아니라 비전분성 다당류인 mannan도 분해하는 부정확한(promiscuous) 기질특이성을 나타내었지만 본 발명의 LX-1 유래 α-galactosidase는 기질특이성에 있어 대두박 내 다량 함유되어 있는 α-galactooligosaccharide (raffinose, stachyose)를 독점적으로 분해하는 엄격한(strict) 기질특이성을 나타냈고, 단백질분해효소(trypsin, pronase 및 pancreatin)에 대한 저항성 및 동물의 장관 내 환경과 유사한 조건에서 원활한 활성을 나타내는 특징을 가지고 있다. 따라서 사료산업에서 대두박 가공을 위한 첨가제로써 이용될 수 있는 잠재적 가능성을 시사하였다. 이는 이용성이 낮은 사료원료(야자박, 팜박, 루핀시드 등)의 에너지가를 증진시켜 값비싼 단백질 자원인 대두박을 대체하여 사료생산 원가를 절감할 수 있는 미래산업용 사료첨가제로서 활용가치를 기대할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 Bacillus sp. LX-1으로부터 세포외 α-galactosidase 생산을 위한 고체발효에 관한 연구결과는 산업적 규모로의 확장에 기초정보를 제공함으로써 효소생산의 전체적인 비용을 절감할 수 있는 가능성을 시사하였다.The majority of α-galactosidase isolated from the existing microorganisms is relatively inaccurate to decompose α-galactooligosaccharide substrates contained in soybean meal, a vegetable protein resource widely used as feedstock. Although it showed promiscuous substrate specificity, the LX-1-derived α-galactosidase of the present invention has a strict substrate specificity that exclusively degrades α-galactooligosaccharide (raffinose, stachyose) contained in soybean meal in substrate specificity. It is characterized by resistance to proteases (trypsin, pronase and pancreatin) and smooth activity under conditions similar to those of the intestinal environment of animals. This suggests a potential for use as an additive for soybean meal processing in the feed industry. It can be used as a future industrial feed additive that can reduce the cost of feed production by replacing soybean meal, which is an expensive protein resource, by enhancing the energy price of low-availability feedstocks (palm, palm, and lupine seeds). It seems to be. Bacillus sp. The results of solid fermentation for the production of extracellular α-galactosidase from LX-1 suggested the possibility of reducing the overall cost of enzyme production by providing basic information on the expansion to industrial scale.

도 1은 Bacillus.다른 균주 타입과 Bacillus sp. LX-1 의 16S rRNA 의 계통발생도 부트스트랩 값들(1,000 트라이얼 및 값 > 50%)을 노드에서 나타냄. GenBank accession numbers를 괄호로 나타냄. Bar , 5-염기 치환/1,000 nucleotide position. B.는 Bacillus.를 나타냄,
도 2는 Bacillus sp. LX-1에 의한 α-galactosidase 및 세포 성장의 시간 경괄르 나타냄. 심벌은 α-galactosidase 활성(filled square with dotted line) 및 성장(filled triangle with solid line)를 나타냄. 데이터는 3회 반복에 의한 평균 및 표준편차로 표현,
도 3은 효소 제조에서 α-galactosidase 활성의 자이이모그램 분석을 나타냄. Lane 1, Bovine serum albumin (음성 대조군); Lane 2, the LX-1 α-galactosidase
도 4는 Bacillus sp. LX-1로부터 유래한 α-galactosidase의 활성에 대한 pH 효과를 나타냄. 데이터는 3회 반복에 의한 평균 및 표준편차로 표현,
도 5는 Bacillus sp. LX-1로부터 유래한 α-galactosidase의 활성에 대한 온도 효과를 나타냄. 데이터는 3회 반복에 의한 평균 및 표준편차로 표현,
도 6은 부분 정제된 α-galactosidase의 활성에 대한 프로테이즈 효과를 나타냄.프로테이즈 비처리 대조군의 활성을 100%로 나타냄. 데이터는 3회 반복에 의한 평균 및 표준편차로 표현, N. A: 활성 없음.
도 7은 Bacillus sp. LX-1에 의하여 대두 박의α-galactooligosaccharide 가수분해 동안 방출된 galactose의 양을 나타냄, 데이터는 3회 반복에 의한 평균 및 표준편차로 표현, N. A: 활성 없음.
도 8은 Bacillus sp. LX-1에 의한 α-galactooligosaccharide 생산에 대한 탄소원의 효과를 나타냄, 기본 배지는 0.5% yeast extract, 1% tryptone, 1% NaCl, 0.01% CaCl22H2O, 0.01% MgSO47H2O, 0.07% KH2PO4, 0.001% MnSO44H2O, 및 0.001% FeSO47H2O (pH 7.0)으로 구성됨. 데이터는 3회 반복에 의한 평균 및 표준편차로 표현, N. A: 활성 없음.
도 9는 Bacillus sp. LX-1에 의한 α-galactooligosaccharide 생산에 대한 질소원의 효과를 나타냄, 기본 배지는 2% galactose, 0.5% yeast extract, 1% tryptone, 1% NaCl, 0.01% CaCl22H2O, 0.01% MgSO47H2O, 0.07% KH2PO4, 0.001% MnSO44H2O, and 0.001% FeSO47H2O (pH 7.0)으로 구성됨. 데이터는 3회 반복에 의한 평균 및 표준편차로 표현, N. A: 활성 없음.
도 10은 Bacillus sp. LX-1에 의한 α-galactooligosaccharide 생산에 대한 필수 원소의 효과를 나타냄, 기본 배지는 2% galactose, 0.5% yeast extract, 1% tryptone, 1% peptone (pH 7.0)으로 구성됨. 데이터는 3회 반복에 의한 평균 및 표준편차로 표현,
도 11은 SSF(온도: 28℃, 배양 기간: 96 h)에서 Bacillus sp. LX-1에 의한 α-galactooligosaccharide 생산에 대한 기질 대 습윤제(moisturizing agent)의 비율의 효과를 나타냄, 데이터는 3회 반복에 의한 평균 및 표준편차로 표현,
도 12는 기질로 대두박을 사용한 SSF(온도: 28℃, 기질 대 습윤제:1:3)에서 Bacillus sp. LX-1에 의한 α-galactooligosaccharide 생산의 시간 경과를 나타냄,데이터는 3회 반복에 의한 평균 및 표준편차로 표현,
도 13은 SSF(온도: 28℃, 기질 대 습윤제:1:3, 배양 기간: 72 h)에서 α-galactooligosaccharide 생산에 대한 발효 배지의 초기 pH의 효과를 나타냄,데이터는 3회 반복에 의한 평균 및 표준편차로 표현,
도 14는 SSF(온도: 28℃, 기질 대 습윤제:1:3, 배양 기간: 72 h)에서 Bacillus sp. LX-1에 의한 α-galactooligosaccharide 생산에 대한 접종 크기의 효과를 나타냄,데이터는 3회 반복에 의한 평균 및 표준편차로 표현,
도 15는 SSF에서 Bacillus sp. LX-1에 의한 α-galactooligosaccharide 생산에 대한 여러 탄소원의 효과를 나타냄, 탄소원이 없는 발효 배지를 대조군으로 채택(온도: 28℃, 기질 대 습윤제:1:3, 배양 기간: 72 h), 데이터는 3회 반복에 의한 평균 및 표준편차로 표현,
도 16은 SSF에서 Bacillus sp. LX-1에 의한 α-galactooligosaccharide 생산에 대한 여러 질소원의 효과를 나타냄, 질소원이 없는 발효 배지를 대조군으로 채택(온도: 28℃, 기질 대 습윤제:1:3, 배양 기간: 72 h), 데이터는 3회 반복에 의한 평균 및 표준편차로 표현함.
1 is Bacillus. Other strain types and B acillus sp. Phylogenetic bootstrap values (16 trials and values> 50%) of 16S rRNA of LX-1 are shown in the node. GenBank accession numbers in parentheses. Bar , 5-base substitution / 1,000 nucleotide position. B. stands for Bacillus .,
2 is Bacillus sp. Α-galactosidase by LX-1 and time balance of cell growth. The symbol represents α-galactosidase activity (filled square with dotted line) and growth (filled triangle with solid line). Data are expressed as mean and standard deviation from three iterations,
3 shows a Zymogram analysis of α-galactosidase activity in enzyme preparation. Lane 1, Bovine serum albumin (negative control); Lane 2, the LX-1 α-galactosidase
4 is Bacillus sp. PH effect on the activity of α-galactosidase derived from LX-1. Data are expressed as mean and standard deviation from three iterations,
5 is Bacillus sp. Shows the temperature effect on the activity of α-galactosidase derived from LX-1. Data are expressed as mean and standard deviation from three iterations,
Figure 6 shows the protease effect on the activity of partially purified α-galactosidase. Shown as 100% of the activity of the untreated control. Data is expressed as mean and standard deviation from three replicates, N. A: No activity.
7 is Bacillus sp. Shows the amount of galactose released during α-galactooligosaccharide hydrolysis of soybean meal by LX-1, data expressed in mean and standard deviation with three replicates, N. A: No activity.
8 is Bacillus sp. Shows the effect of carbon source on α-galactooligosaccharide production by LX-1, basal medium was 0.5% yeast extract, 1% tryptone, 1% NaCl, 0.01% CaCl 2 2H 2 O, 0.01% MgSO 4 7H 2 O, 0.07 % KH 2 PO 4 , 0.001% MnSO 4 4H 2 O, and 0.001% FeSO 4 7H 2 O (pH 7.0). Data is expressed as mean and standard deviation from three replicates, N. A: No activity.
9 is Bacillus sp. Effect of nitrogen source on α-galactooligosaccharide production by LX-1, basal medium was 2% galactose, 0.5% yeast extract, 1% tryptone, 1% NaCl, 0.01% CaCl 2 2H 2 O, 0.01% MgSO 4 7H 2 O, 0.07% KH 2 PO 4 , 0.001% MnSO 4 4H 2 O, and 0.001% FeSO 4 7H 2 O (pH 7.0). Data is expressed as mean and standard deviation from three replicates, N. A: No activity.
10 is Bacillus sp. Effect of essential elements on α-galactooligosaccharide production by LX-1, basal medium consists of 2% galactose, 0.5% yeast extract, 1% tryptone, 1% peptone (pH 7.0). Data are expressed as mean and standard deviation from three iterations,
11 shows Bacillus sp. In SSF (temperature: 28 ° C., incubation period: 96 h). Shows the effect of the ratio of substrate to moisturizing agent on α-galactooligosaccharide production by LX-1, data expressed in mean and standard deviation from three replicates,
12 shows Bacillus sp. In SSF using soybean meal as substrate (temperature: 28 ° C., substrate vs. wetting agent: 1: 3). Shows the time course of α-galactooligosaccharide production by LX-1; data are expressed as mean and standard deviation from three replicates,
FIG. 13 shows the effect of initial pH of fermentation medium on α-galactooligosaccharide production at SSF (temperature: 28 ° C., substrate to wetting agent: 1: 3, incubation period: 72 h); Expressed as standard deviation,
FIG. 14 shows Bacillus sp. In SSF (temperature: 28 ° C., substrate vs. humectant: 1: 3, incubation period: 72 h). Shows the effect of inoculation size on α-galactooligosaccharide production by LX-1; data are expressed as mean and standard deviation from three replicates,
15 is Bacillus sp. Shows the effect of several carbon sources on α-galactooligosaccharide production by LX-1, adopting fermentation medium without carbon as a control (temperature: 28 ° C, substrate to wetting agent: 1: 3, incubation period: 72 h) Expressed as mean and standard deviation by three iterations,
16 is Bacillus sp. Shows the effect of several nitrogen sources on α-galactooligosaccharide production by LX-1, adopting fermentation medium without nitrogen as a control (temperature: 28 ° C, substrate to wetting agent: 1: 3, incubation period: 72 h) Expressed as mean and standard deviation of three replicates.

이하 비한정적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 의도로 기재된 것으로서 본 발명의 범위는 하기 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되지 아니한다.The present invention will now be described in more detail by way of non-limiting examples. The following examples are intended to illustrate the invention and the scope of the invention is not to be construed as being limited by the following examples.

실시예Example 1:  One: BacillusBacillus spsp . . LXLX -1 유래 α--1 derived α- galactosidasegalactosidase of 효소적Enzymatic 특성규명 Characterization

극지토양 자원 미생물의 확보Securing Polar Soil Resources Microorganisms

한국해양연구원 부설 극지연구소의 극지바이오센터(Korea Polar Research Institute, KOPRI)의 협조를 받아 남극세종기지 주변의 현화식물이 자라는 지역 근처의 유기물 토양으로부터 배양 및 분리된 미생물 균락들을 분양받았다. 분양받은 미생물 균락은 본 발명의 α-galactosidase를 생산하는 미생물 분리를 위한 시료로 이용하였다.In cooperation with the Korea Polar Research Institute (KOPRI) of the Korea Institute of Ocean Research and Development, KFRI received microbial colonies that were cultured and separated from organic soil near the area where flowering plants around Antarctic Sejong Station grew. The microbial colonies received were used as samples for microbial separation to produce α-galactosidase of the present invention.

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 생산 균주의 탐색 및 순수분리 Screening and Pure Separation of Production Strains

분양받은 균락을 0.2% lactose가 포함된 Luria Bertani (LB) [1% tryptone, 0.5% yeast extract, 1% NaCl, pH 7.2] 배지에 접종하고 28℃ 진탕배양기(shaking incubator)에서 4일 동안 220 rpm의 속도로 진탕 배양하였다. 균체가 성장함을 배지의 혼탁도로 확인한 후 표본을 채취하여 순차 희석 후 1×100~1×10-6 농도의 표본을 0.2% lactose와 32㎍/㎖ 농도의 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-α-D-galactopyranoside (X-α-Gal, Sigma)이 첨가된 LB 평판배지에 도말한 후 28℃ incubator에서 2일간 배양하여 파란색을 나타내는 균주를 분리하였다. 분리된 균주의 균락을 위와 같은 LB평판배지에 streaking 방법으로 3회 계대 배양하여 순수 분리하였다.
The inoculated fungi were inoculated into Luria Bertani (LB) containing 0.2% lactose [1% tryptone, 0.5% yeast extract, 1% NaCl, pH 7.2] medium and 220 rpm for 4 days in a 28 ° C shaking incubator. Shake culture at a rate of. After confirming the growth of the cells, the sample was taken and serial dilutions were made. The samples were diluted in 1 × 10 0 ~ 1 × 10 -6 and 0.2% lactose and 5-bromo-4-chloro-3 at 32 ㎍ / ml Stained blue strains were plated on LB plate medium containing -indolyl-α-D-galactopyranoside (X-α-Gal, Sigma) and incubated in a 28 ° C. incubator for 2 days. The colonies of the isolated strains were purely separated by three passages in a streaking method on the LB plate medium as described above.

분리 균주의 분류학적 동정Taxonomic Identification of Isolated Strains

분리균의 16S rRNA 유전자 염기서열 분석을 통해 균주를 동정하였다. 균주의 16S rRNA 유전자 서열분석을 위해 FastDNA kit (Qbiogene)을 사용하여 분리균주로부터 genomic DNA를 추출한 다음 polymerase chain reaction (PCR)을 수행하여 16S rRNA유전자를 증폭하였다. PCR을 위한 primer는 27F (5’-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3’)와 1492R (5’-GGTTACCTTGTTACGACTT-3’)을 사용하였다(William, G. W., Susan, M. B., Dale, A. P., David, J. L. 1991. J. Bacteriol. 173:697-703). 증폭된 단편은 ABI PRISM 3730 XL DNA analyzer (Applied Biosystems)을 이용하여 염기서열을 결정하였다. 결정된 염기서열은 NCBI의 GenBank database에 등록된 정보를 대상으로 BLAST 프로그램을 이용하여 상동성 검사를 실시하였다. 계통 분석은 CLUSTAL W 프로그램을 이용하여 정렬하였다(Thompson, J. D., Higgins, D. G., Gibson, T. J. 1994. Nucleic Acids Res. 22:4673-4680). Maximum Composite Likelihood method와 GenBank database에 등록된 Bacillus속 균주들의 16S rRNA 유전자 염기서열 정보를 이용하여 염기서열간의 유전적 거리를 계산하였고, MEGA 4.0 프로그램을 사용하여 phylogenic tree를 그렸다(Tamura, K., Nei, M., Kumar, S. 2004. Proc. Nat. Aca. Sci. USA. 101:11030-11035).
Strains were identified through 16S rRNA gene sequencing analysis of isolated bacteria. For 16S rRNA gene sequencing of the strain, genomic DNA was extracted from the isolate using FastDNA kit (Qbiogene) and then polymerase chain reaction (PCR) was performed to amplify the 16S rRNA gene. Primers for PCR were 27F (5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3 ') and 1492R (5'-GGTTACCTTGTTACGACTT-3') (William, GW, Susan, MB, Dale, AP, David, JL 1991. J. Bacteriol 173: 697-703. The amplified fragment was sequenced using an ABI PRISM 3730 XL DNA analyzer (Applied Biosystems). The determined nucleotide sequence was subjected to homology test using the BLAST program on the information registered in the NCB GenBank database. Lineage analysis was sorted using the CLUSTAL W program (Thompson, JD, Higgins, DG, Gibson, TJ 1994. Nucleic Acids Res. 22: 4673-4680). Genetic distance between sequences was calculated using the Maximum Composite Likelihood method and 16S rRNA gene sequence information of Bacillus strains registered in GenBank database, and phylogenic tree was drawn using MEGA 4.0 program (Tamura, K., Nei). , M., Kumar, S. 2004. Proc. Nat. Aca. Sci. USA. 101: 11030-11035).

배양시간에 따른 균주의 성장과 α-Strain Growth and α- galactosidasegalactosidase 의 생산Production of

균주의 성장 및 효소 생산량을 조사하기 위하여 1 L Erlenmeyer flask에 효소 생산배지(1% galactose, 1% tryptone, 0.5% yeast extract, 1% NaCl) 200㎖을 만들어 28℃에서 24 시간 배양한 종균배양액을 1% 접종하고, 28℃ 진탕 배양기에서 220 rpm 속도로 진탕 배양 하면서 샘플링을 하였다. 균주의 성장 정도는 spectrophotometer를 사용하여 600 nm에서 배양액의 흡광도를 측정하였으며, 효소활성 측정 시에는 배양액을 원심분리(12,000 rpm, 5 min)하여 얻어진 상등액을 조효소액으로 사용하였다.
In order to investigate the growth and enzyme production of the strain, 200 ml of enzyme production medium (1% galactose, 1% tryptone, 0.5% yeast extract, 1% NaCl) was made in 1 L Erlenmeyer flask, 1% inoculation and sampling while shaking culture at 220 rpm in a 28 ℃ shaking incubator. The degree of growth of the strain was measured by using a spectrophotometer to measure the absorbance of the culture at 600 nm, the supernatant obtained by centrifugation (12,000 rpm, 5 min) to the enzyme activity was used as the crude enzyme solution.

조효소액Crude enzyme solution 제조 Produce

순수 분리된 균락을 0.2% lactose가 포함된 LB 배지에 접종 후 28℃ 진탕 배양기에서 48 시간 동안 220 rpm의 속도로 진탕 배양한 후 저온(4℃)에서 5,000 rpm, 20 분간 원심분리하여 배양 상등액을 얻었다. 그런 다음 배양 상등액에 75% ammonium sulfate를 첨가하고 6 시간 동안 magnetic stirrer에서 일정 속도로 교반한 후 다시 원심분리(10,000 × g; 30 min; 4℃)하여 침전물을 얻었다. 이 후에 침전물을 25 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0)에 녹이고 동일 buffer에 12 시간 동안 투석하여 조효소액(crude enzyme)을 제조하였다. 모든 과정은 4℃에서 수행하였고, 이 조효소액은 효소특성에 관한 실험에 사용하였다.
Pure inoculated colonies were inoculated in LB medium containing 0.2% lactose, shaken and cultured at a speed of 220 rpm for 48 hours in a 28 ° C shake incubator, followed by centrifugation at 5,000 rpm for 20 minutes at low temperature (4 ° C). Got it. Then, 75% ammonium sulfate was added to the culture supernatant, stirred for 6 hours at a constant rate in a magnetic stirrer, and centrifuged again (10,000 × g; 30 min; 4 ° C.) to obtain a precipitate. After that, the precipitate was dissolved in 25 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0) and dialyzed in the same buffer for 12 hours to prepare a crude enzyme (crude enzyme). All procedures were carried out at 4 ℃, this coenzyme solution was used for the experiment on the enzyme properties.

zymogramzymogram 분석 analysis

6.5% non-denaturing polyacrylamide gel을 제조한 후 조효소액 20 ㎕와 sample buffer 5 ㎕의 혼합용액을 홈에 주입하고 Modular Mini-Protein II Electrophoresis System (Bio-Rad)를 이용하여 4℃에서 50 V 전압으로 5~6 시간 동안 전기영동을 실시하였다. 전기영동 후에, gel을 4 ㎎/㎖ X-α-Gal이 포함된 1.5% bacto agar plate에 얹고 40℃에서 12 시간 배양하였다. Alpha-galactosidase의 활성은 파란색의 띠가 나타나는 것을 통해 확인하였다. 음성대조군(negative control)으로 bovine serum albumin (BSA)를 사용하였다.
After preparing 6.5% non-denaturing polyacrylamide gel, 20 μl of coenzyme solution and 5 μl of sample buffer were injected into the groove, and Modular Mini-Protein II Electrophoresis System (Bio-Rad) was used at 50 V at 4 ° C. Electrophoresis was performed for 5-6 hours. After electrophoresis, the gel was placed on a 1.5% bacto agar plate containing 4 mg / ml X-α-Gal and incubated at 40 ° C. for 12 hours. The activity of alpha-galactosidase was confirmed by the appearance of a blue band. Bovine serum albumin (BSA) was used as a negative control.

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 활성 측정 Active measurement

Alpha-galactosidase의 활성 측정시 p-nitrophenyl-α-D-galactopyranoside (pNPG)를 기질로 이용하여 측정하였다. 1 mM pNPG와 50 mM Na-phosphate buffer (pH 7.0)를 포함한 반응액에 최종 반응부피가 1 ㎖가 되도록 효소를 첨가하고 40℃에서 15 분간 반응시킨 후 1 M Na2CO3용액 1 ㎖을 첨가하여 반응을 종결시켰으며, 발색현상은405 nm에서 흡광도를 측정하였다. 효소활성은 p-nitrophenol (pNP) 표준곡선으로부터 산출하였다. 이 때 정량적 효소활성 단위 1 U은 상기 조건에서 반응시간(분)당 pNPG로부터 1 μmol의 pNP를 유리시키는 효소의 양으로 정의하였다(Patil, A. G., K, P. K., Mulimani, V. H., Veeranagouda, Y., Lee, K. 2010. J. Microbiol. Biotechnol. 20:1546-1554).
In the activity measurement of alpha-galactosidase, p- nitrophenyl-α-D-galactopyranoside ( p NPG) was used as a substrate. Enzyme was added to the reaction solution containing 1 mM p NPG and 50 mM Na-phosphate buffer (pH 7.0) so that the final reaction volume was 1 ml, and reacted at 40 ° C. for 15 minutes, followed by 1 ml of 1 M Na 2 CO 3 solution. The reaction was terminated by addition, and the color development was measured for absorbance at 405 nm. Enzyme activity was calculated from p -nitrophenol ( p NP) standard curve. The quantitative enzyme activity unit 1 U was defined as the amount of enzyme that releases 1 μmol of p NP from p NPG per reaction time (minutes) under the above conditions (Patil, AG, K, PK, Mulimani, VH, Veeranagouda, Y., Lee, K. 2010. J. Microbiol. Biotechnol. 20: 1546-1554).

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 활성에 미치는  Active pHpH 와 온도의 영향 및 열 안정성And temperature effects and thermal stability

Alpha-galactosidase의 활성에 미치는 pH의 영향을 조사하기 위하여, 반응 온도 40℃에서 pH 3.0부터 pH 8.5까지의 범위로 α-galactosidase의 활성을 측정하였다. pH 3.0은 50 mM glycine-HCl buffer, pH 4.0~5.5의 범위에서는 50 mM sodium acetate buffer, pH 6.0~7.0에서는 50 mM sodium phosphate buffer, pH 7.4~8.5에서는 50 mM Tris-HCl buffer를 각각 사용하였다. 또한 활성에 미치는 반응 온도의 영향을 조사하기 위하여 조효소액 5 ㎕에 10 mM pNPG 용액 100㎕와 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0) 800 ㎕를 넣어 효소 반응온도 0~70℃까지의 범위에서 각각 효소 활성을 측정한 후 상대적 활성으로 나타내었다. In order to investigate the effect of pH on the activity of alpha-galactosidase, the activity of α-galactosidase was measured in the range of pH 3.0 to pH 8.5 at a reaction temperature of 40 ℃. pH 3.0 was 50 mM glycine-HCl buffer, 50 mM sodium acetate buffer at pH 4.0-5.5, 50 mM sodium phosphate buffer at pH 6.0-7.0, and 50 mM Tris-HCl buffer at pH 7.4-8.5. In addition, to investigate the effect of reaction temperature on the activity, 100 μl of 10 mM p NPG solution and 800 μl of 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0) were added to 5 μl of coenzyme solution in the range of enzyme reaction temperature from 0 to 70 ℃. The enzyme activity was measured and then expressed as relative activity.

Alpha-galactosidase의 열 안정성을 조사하기 위하여 조효소액을 40~70℃까지 각각의 온도에서 30 분간 방치한 후 온도(40℃)와 pH (7.0)조건 하에서 효소 활성을 측정하였다.
In order to investigate the thermal stability of alpha-galactosidase, the crude enzyme solution was left at 40 to 70 ° C. for 30 minutes and the enzyme activity was measured under the conditions of temperature (40 ° C.) and pH (7.0).

기질 특이성Substrate specificity

기질에 대한 α-galactosidase 활성을 조사하기 위하여 nitrophenyl-conjugated glycoside 기질인 p-nitrophenyl-α-D-galactopyranoside, p-nitrophenyl-β-D-xylopyranoside, p-nitrophenyl-β-D-cellobioside, p-nitrophenyl-α-D-glucopyranoside, o-nitrophenyl-β-D-glucopyranoside 및 p-nitrophenyl-α-L-arabinofuranoside를 각각 1 mM의 농도로 첨가하고 최적 pH (7.0)와 온도(40℃) 조건 하에서 각 기질에 대한 효소의 활성을 측정하였다. 이 때의 정량적 효소활성 단위 1 U은 상기 조건에서 반응시간(분)당 기질로부터 1 μmol의 p-nitrophenol 또는 o-nitrophenol을 유리시키는 효소의 양으로 정의하였다(Patil, A. G., K, P. K., Mulimani, V. H., Veeranagouda, Y., Lee, K. 2010. J. Microbiol. Biotechnol. 20:1546-1554).To investigate α-galactosidase activity on the substrate, p -nitrophenyl-α-D-galactopyranoside, p -nitrophenyl-β-D-xylopyranoside, p -nitrophenyl-β-D-cellobioside, and p -nitrophenyl -α-D-glucopyranoside, o -nitrophenyl-β-D-glucopyranoside and p -nitrophenyl-α-L-arabinofuranoside were each added at a concentration of 1 mM and each substrate was subjected to optimum pH (7.0) and temperature (40 ° C) conditions. The activity of the enzyme against was determined. The quantitative enzyme activity unit 1 U at this time was defined as the amount of enzyme that liberates 1 μmol of p -nitrophenol or o -nitrophenol from the substrate per reaction time (minutes) under the above conditions (Patil, AG, K, PK, Mulimani). , VH, Veeranagouda, Y., Lee, K. 2010. J. Microbiol. Biotechnol. 20: 1546-1554).

또한 melibiose, raffinose, stachyose, lactose와 같은 natural 기질을 1 mM 농도로 첨가하고 최적 pH (7.0)와 온도(40℃) 조건 하에서 3시간 동안 반응시킨 후 galactose test kit (Boehringer Mannheim GmbH)을 사용하여 기질로부터 유리된 D-galactose양을 kit에 명시된 메뉴얼에 의해 측정하고 효소 활성을 계산하였다. 이 때 정량적 효소활성 단위 1 U은 상기 조건에서 반응시간(분)당 기질로부터 1 μmol의 galactose를 유리시키는 효소의 양으로 정의하였다.In addition, natural substrates such as melibiose, raffinose, stachyose, and lactose were added at a concentration of 1 mM and reacted for 3 hours under the optimum pH (7.0) and temperature (40 ° C) conditions, followed by the galactose test kit (Boehringer Mannheim GmbH). The amount of D-galactose liberated from was determined by the manual specified in the kit and the enzyme activity was calculated. At this time, 1 U quantitative enzyme activity unit was defined as the amount of enzyme that releases 1 μmol of galactose from the substrate per reaction time (minutes) under the above conditions.

carboxymethylcellulose (CMC), xylan, mannan, starch 등과 같은 saccharogenic 기질은 dinitrosalicylic acid (DNS) 법으로 최적조건 하에서 효소 활성을 측정하였다(Miller, G. L. 1959. Anal. Chem. 31:426-428). 기질의 농도는 0.4% 였으며, 효소활성 단위 1 U은 상기 조건에서 반응시간(분)당 기질로부터 1 μmol의 환원당을 유리시키는 효소의 양으로 정의하였다(Park, I. K., Cho, J. S. 2010. African J. Microbiol. 4:1257-1264).
Saccharogenic substrates such as carboxymethylcellulose (CMC), xylan, mannan and starch were measured for enzyme activity under optimal conditions by dinitrosalicylic acid (DNS) method (Miller, GL 1959. Anal. Chem. 31: 426-428). The concentration of the substrate was 0.4% and the enzyme activity unit 1 U was defined as the amount of enzyme that liberates 1 μmol of reducing sugar from the substrate per reaction time (minutes) under the above conditions (Park, IK, Cho, JS 2010. African J Microbiol. 4: 1257-1264).

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 활성에 미치는 금속이온 및 화학물질 Metal Ions and Chemicals on Activity

Alpha-galactosidase 활성에 미치는 금속이온과 화학물질의 영향을 조사하기 위하여 2 mM Ca2 +, Co2 +, Fe2 +, Mg2 +, Mn2 +, Ba2 +, Cu2 +, Zn2 +, Ni2 +, Hg2 +, K+, Na+, Ag+, β-mercaptoethanol, EDTA, SDS 및 PMSF가 포함된 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0)에 조효소액을 첨가하고 25℃에서 20 분간 배양한 후, 표준조건(pH 7.0, 40℃) 하에서 효소활성을 측정하였다.
To investigate the effects of metal ions and chemicals on alpha-galactosidase activity, 2 mM Ca 2 + , Co 2 + , Fe 2 + , Mg 2 + , Mn 2 + , Ba 2 + , Cu 2 + , Zn 2 + , Ni 2 +, Hg 2 + , K +, Na +, Ag +, β-mercaptoethanol, EDTA, SDS , and PMSF was added to a crude enzyme solution in 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0 ) that contains, and for 20 minutes at 25 ℃ After incubation, the enzyme activity was measured under standard conditions (pH 7.0, 40 ℃).

단백질분해효소에 대한 α-Α- for proteolytic enzymes galactosidasegalactosidase 의 저항성Resistance

Alpha-galactosidase의 단백질분해효소에 대한 저항성을 조사하기 위하여 Cao 법(Cao 등, 2010)을 약간 변형하여 수행하였다. 단백질 분해효소는 trypsin (Sigma), pronase (Sigma), pancreatin (Sigma), subtilisin carlsberg (Sigma) 및 proteinase K (Sigma)를 사용하였다. 조효소액과 단백질분해효소의 단백질 양을 bradford법(Bradford, M. M. 1976. Anal. Biochem. 72:248-254)으로 측정한 다음10:1 비율로 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0)에 첨가하여 37℃에서 30 분간 배양한 후 표준조건(pH 7.0, 40℃) 하에서 효소활성을 측정하여 상대적 활성으로 나타내었다.
In order to investigate the resistance of alpha-galactosidase to protease, Cao method (Cao et al., 2010) was performed with a slight modification. Proteolytic enzymes were trypsin (Sigma), pronase (Sigma), pancreatin (Sigma), subtilisin carlsberg (Sigma) and proteinase K (Sigma). The protein amounts of the crude enzyme and protease were measured by the bradford method (Bradford, MM 1976. Anal. Biochem. 72: 248-254), and then added to 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0) at a ratio of 10: 1 37 After culturing for 30 minutes at ℃, the enzyme activity under standard conditions (pH 7.0, 40 ℃) was measured and expressed as relative activity.

대두박Soybean meal 내 α- Within α- galactooligosaccharidegalactooligosaccharide 의 분해Decomposition of

대두박 내에 존재하는 α-galactooligosaccharide의 분해를 조사하기 위하여 galactose test kit (Boehringer Mannheim GmbH)을 사용하여 유리된 D-galactose의 양을 측정하였다. 대두박 1.25 g이 포함된 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0) 10 ㎖에 총 0.5 U의 조효소액을 첨가하고 37℃ 진탕수조(shaking waterbath)에서 130 rpm으로 0, 1, 3, 6 및 9 시간 동안 배양하면서 시간 별로 샘플을 채취하여 유리된 galactose의 양을 측정하였다.
In order to investigate the degradation of α-galactooligosaccharide in soybean meal, the amount of free D-galactose was measured using a galactose test kit (Boehringer Mannheim GmbH). A total of 0.5 U coenzyme solution was added to 10 ml of 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0) containing 1.25 g of soybean meal, and 0, 1, 3, 6 and 9 hours at 130 rpm in a 37 ° C shaking water bath. Samples were taken hourly during incubation to determine the amount of free galactose.

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 생산을 위한 최상의  Best for production 배지성분Medium component 선택 Selection

배지성분의 최적화를 위해 다른 모든 요소들을 일정수준으로 고정시키고 하나의 요소만 변화시켜 실험하는 one factor at a time (OFAT) 방법을 이용하여(Liu 등, 2007c), α-galactosidase 생산에 효과적인 배지성분을 선별하는 실험을 수행하였다(표 5). In order to optimize the media composition, one factor at a time (OFAT) method, in which all other components are fixed to a certain level and only one element is changed (Liu et al., 2007c), is effective for α-galactosidase production. An experiment was performed to select (Table 5).

탄소원 선별 실험에서 사용된 탄소원은 galactose, wheat bran이었으며, 각각의 탄소원을 1%와 2% 농도로basal medium 1에 첨가하여 28℃ 진탕 배양기에서 220 rpm 속도로 24 시간 배양한 후 효소활성을 측정하였다.The carbon sources used in the carbon source selection experiments were galactose and wheat bran. Each carbon source was added to basal medium 1 at 1% and 2% concentrations, and the enzyme activity was measured after culturing at 220 rpm for 24 hours at 28 ℃ shaking incubator. .

질소원 선별 실험에서는 yeast extract, tryptone, peptone, soybean meal 및 ammonium sulfate를 사용하였으며, basal medium 2에 각각의 질소원을 10 g/L 농도로 첨가한 배지를 제조한 후 28℃ 진탕 배양기에서 220 rpm 속도로 24 시간 배양한 후 효소활성을 측정하였다.In the nitrogen source selection experiment, yeast extract, tryptone, peptone, soybean meal, and ammonium sulfate were used, and a medium prepared with 10 g / L concentration of each nitrogen source in basal medium 2 was prepared at a speed of 220 rpm in a shaker at 28 ° C. After incubation for 24 hours, enzyme activity was measured.

마지막으로 필수원소 선별 실험은 sodium chloride, calcium chloride, magnesium sulfate, potassium phosphate monobasic, manganese sulfate 및 ferrous sulfate를 사용하였으며, basal medium 3에 각각의 미네랄 성분들의 농도를 달리 하여 첨가한 배지를 제조한 후 28℃ 진탕 배양기에서 220 rpm 속도로 24 시간 배양한 후 효소활성을 측정하였다. sodium chloride는 1%, calcium chloride 및 magnesium sulfate는 0.01%, potassium phosphate monobasic는 0.07%, manganese sulfate 및 ferrous sulfate는 0.001% 농도로 첨가하였다.Finally, essential element screening experiments were performed using sodium chloride, calcium chloride, magnesium sulfate, potassium phosphate monobasic, manganese sulfate, and ferrous sulfate. Enzyme activity was measured after 24 hours of incubation at 220 rpm in a shaker incubator. Sodium chloride was added at 1%, calcium chloride and magnesium sulfate at 0.01%, potassium phosphate monobasic at 0.07%, and manganese sulfate and ferrous sulfate at 0.001%.

Figure pat00005
Figure pat00005

표 5는 one factor at a time (OFAT) 실험의 기본 배지 조성에 관한 표이다.
Table 5 is a table of the basal medium composition of one factor at a time (OFAT) experiment.

실시예 2: 고체발효를 이용한 Bacillus sp . LX -1 유래 α- galactosidase 산을 위한 배양조건 탐색 Example 2: Bacillus using solid fermentation sp . Explore the culture conditions for the LX -1 derived from α- galactosidase production

사용균주Used strain 및 균주보관 And strain storage

본 실험에 사용된 Bacillus sp. LX-1 (HQ660811)은 분양받은 남극토양 유래 미생물 균락으로부터 분리하였고, α-galactosidase 생산능력을 나타냈다. 이 균주는 tryptic soy broth (Difco)배지에 접종하여 28℃에서 24 시간 동안 배양한 후, 50% glycerol에 현탁하여 -70℃에 보관하여 사용하였으며, tryptic soy agar 배지를 이용하여 28℃에서 계대 배양하였다.
Bacillus sp. Used in this experiment. LX-1 (HQ660811) was isolated from the Antarctic soil-derived microbial colonies and showed α-galactosidase production capacity. This strain was inoculated in tryptic soy broth (Difco) medium and incubated at 28 ° C. for 24 hours, suspended in 50% glycerol and stored at -70 ° C., and passaged at 28 ° C. using tryptic soy agar medium. It was.

고체발효를 이용한 α-Α- using solid fermentation galactosidasegalactosidase 생산 production

종균배지는 tryptic soy broth (Difco)를 사용하였고 진탕배양기에서 28℃, 220 rpm으로 24 시간 동안 배양하여 종균배양액으로 이용하였다. 250 ㎖ Erlenmeyer flask에 대두박과 증류수를 각각 10 g씩 넣어 수분함량을 50%로 맞춰주었다. 121℃에서 15 분간 멸균하여 식힌 후 종균배양액을 4% 접종하고 28℃ 진탕배양기에서 4일 동안 220 rpm의 속도로 배양하였다. The spawn medium was tryptic soy broth (Difco) and was incubated for 24 hours at 28 ℃ and 220 rpm in a shaker was used as spawn medium. Soybean meal and 10 g of distilled water were added to 250 ml Erlenmeyer flask to adjust the water content to 50%. After sterilization and cooling at 121 ° C. for 15 minutes, the seed culture solution was inoculated at 4% and incubated at 28 rpm for 4 days at a speed of 220 rpm.

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 의 추출 및 And 조효소액Crude enzyme solution 준비 Ready

발효된 고체기질에 증류수 40 ㎖을 넣고 진탕배양기에서 28℃, 220 rpm 으로 1 시간 동안 교반한 후 4℃에서 5000 rpm의 속도로 10 분간 원심분리 하여 얻은 배양 상등액을 조효소액으로 사용하였다.
40 mL of distilled water was added to the fermented solid substrate, and the culture supernatant obtained by centrifugation at 4 ° C. at 5000 rpm for 10 minutes was stirred at 28 ° C. and 220 rpm for 1 hour in a shake incubator.

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 의 활성측정Activity measurement of

달리 언급되어 있지 않는다면, α-galactosidase의 활성 측정은 p-nitrophenyl-α-D-galactopyranoside (pNPG)를 기질로 이용하여 측정하였고, 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0) 800㎕, 10 mM pNPG 100㎕, 조효소액 20 ㎕ 및 증류수 80㎕로 구성된 반응액을 40℃에서 15 분 동안 배양한 후 1 M Na2CO3 1 ㎖을 첨가하여 반응을 종결시켰다. 발색현상은405 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 효소활성은 p-nitrophenol (pNP) 표준곡선으로부터 산출하였다. 이 때 정량적 효소활성 단위 1 U은 상기 조건에서 반응시간(분)당 pNPG로부터 1 μmol의 pNP를 유리시키는 효소의 양으로 정의하였다.
Unless stated otherwise, the activity measurement of α-galactosidase was determined using p- nitrophenyl-α-D-galactopyranoside ( p NPG) as substrate, 800 μl 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0), 10 mM p NPG The reaction solution consisting of 100 µl, 20 µl of crude enzyme solution and 80 µl of distilled water was incubated at 40 ° C for 15 minutes, and then 1 ml of 1 M Na 2 CO 3 was added to terminate the reaction. Color development was measured by absorbance at 405 nm and enzyme activity was calculated from p -nitrophenol ( p NP) standard curve. At this time, 1 U quantitative enzyme activity unit was defined as the amount of enzyme releasing 1 μmol p NP from p NPG per reaction time (minutes) under the above conditions.

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 생산을 위한 고체기질의 선별 Screening of Solid Substrates for Production

기질 선택성의 실험을 위하여 고체기질로 소맥피, 대두박, 옥수수미분을 사용하였다. 각각의 고체기질 10 g에 증류수 10 g을 넣어 121℃에서 15 분간 멸균하여 식힌 후 종균배양액을 4% 접종하였다. 접종한 고체배지는 28℃ 진탕배양기에서 220 rpm의 속도로 4일간 배양한 후 효소를 추출하여 효소활성을 측정하였다. 이 때, 효소활성 측정시의 반응액은 50 mM sodium phosphate buffer (pH 6.0) 800 ㎕, 10 mM pNPG 100 ㎕ 및 조효소액 100 ㎕로 구성되었으며, 30℃ 항온수조에서 25분 동안 배양하였다.
For the experiment of substrate selectivity, wheat flour, soybean meal, corn flour were used as a solid substrate. 10 g of distilled water was added to 10 g of each solid substrate, sterilized for 15 minutes at 121 ° C., and inoculated with 4% of the seed culture. The inoculated solid medium was incubated for 4 days at a speed of 220 rpm in a 28 ° C. shaking incubator, and the enzyme was extracted to measure the enzyme activity. At this time, the reaction solution for measuring enzyme activity was composed of 800 μl of 50 mM sodium phosphate buffer (pH 6.0), 100 μl of 10 mM p NPG and 100 μl of coenzyme solution and incubated for 25 minutes in a 30 ° C. constant temperature water bath.

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 생산에 대한 수분함량의 영향 Effect of Water Content on Production

Alpha-galactosidase 생산에 대한 수분함량의 영향을 조사하기 위하여 고체배지 제조시 대두박과 수분 비율을 1:0.5부터 1:4 (w/v)까지의 범위로 제조하였다. 종균배양액을 4% 접종하여 28℃ 진탕배양기에서 220 rpm의 속도로 4 일간 배양한 후 효소를 추출하여 효소활성을 측정하였다.
In order to investigate the effect of water content on the production of alpha-galactosidase, soybean meal and water ratio were prepared in the range of 1: 0.5 to 1: 4 (w / v). 4% inoculation of the spawn culture was incubated at a speed of 220 rpm in a shaker at 28 ° C. for 4 days, and the enzyme was extracted to measure the enzyme activity.

배양시간에 따른 α-Α- according to incubation time galactosidasegalactosidase 생산 production

배양시간에 따른 효소생산을 조사하기 위하여 250 ㎖ Erlenmeyer flask에 대두박 10 g과 증류수 30 g을 넣어 121℃에서 15 분간 멸균하여 배지를 제조하였다. 종균배양액을 4% 접종한 후 28℃ 진탕배양기에서 220 rpm의 속도로 배양하였으며, 배양시간에 따라 효소를 추출하여 효소활성을 측정하였다.To investigate the enzyme production according to the incubation time, 10 g of soybean meal and 30 g of distilled water were put into a 250 ml Erlenmeyer flask to sterilize for 15 minutes at 121 ° C. to prepare a medium. After spawning 4% of the spawn culture solution, the culture was incubated at a speed of 220 rpm in a shaker at 28 ° C., and enzyme activity was measured by extracting enzyme according to the culture time.

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 생산에 대한  For production 고체배지Solid medium pHpH 의 영향Influence of

고체배지 pH의 영향을 조사하기 위하여 250 ㎖ Erlenmeyer flask에 대두박 10 g과 증류수 30 g을 넣고 1 M NaOH와 1 N HCl을 사용하여 고체배지의 pH를 pH 5.0에서 pH 9.0까지의 범위로 조절한 후 121℃에서 15 분간 멸균하여 배지를 제조하였다. 종균배양액을 4% 접종하여 28℃ 진탕배양기에서 220 rpm의 속도로 72 시간 동안 배양한 후 효소를 추출하여 효소활성을 측정하였다.
In order to investigate the effect of the pH of the solid medium, 10 g of soybean meal and 30 g of distilled water were added to a 250 ml Erlenmeyer flask, and the pH of the solid medium was adjusted from pH 5.0 to pH 9.0 using 1 M NaOH and 1 N HCl. The medium was prepared by sterilization at 121 ° C. for 15 minutes. 4% inoculation of the spawn culture was incubated for 72 hours at a speed of 220 rpm in a shaker at 28 ° C., and the enzyme was extracted to measure the enzyme activity.

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 생산에 대한 종균배양액 접종량의 영향 Effect of spawn volume inoculation on production

종균배양액 접종량이 α-galactosidase 생산에 미치는 영향을 조사하기 위하여 250 ㎖ Erlenmeyer flask에 대두박 10 g과 증류수 30 g을 넣어 121℃에서 15 분간 멸균하여 배지를 제조하였다. 각각의 고체배지에 tryptic soy broth에서 24 시간 동안 배양한 종균배양액을 1, 2, 4, 6, 8, 10% 접종하여 28℃ 진탕배양기에서 220 rpm의 속도로 72 시간 동안 배양한 후 효소를 추출하여 효소활성을 측정하였다.
In order to investigate the effect of spawn culture solution inoculation on α-galactosidase production, 10 g of soybean meal and 30 g of distilled water were added to a 250 ml Erlenmeyer flask and sterilized at 121 ° C. for 15 minutes to prepare a medium. Each solid medium was inoculated with 1, 2, 4, 6, 8, and 10% seed cultures incubated for 24 hours in tryptic soy broth, incubated for 72 hours at a speed of 220 rpm in a 28 ° C shake incubator, followed by enzyme extraction. The enzyme activity was measured.

AlphaAlpha -- galactosidasegalactosidase 생산에 대한  For production 탄소원Carbon source 및 질소원 첨가의 영향 Of nitrogen and nitrogen sources

탄소원 및 질소원의 첨가가 α-galactosidase 생산에 미치는 영향을 조사하기 위하여 탄소원으로 galactose, lactose, glucose, maltose 및 sucrose를 사용하였으며, 질소원으로 yeast extract, tryptone, peptone, ammonium sulfate 및 sodium nitrate를 사용하였다. 250 ㎖ Erlenmeyer flask에 대두박 10 g과 각각의 탄소원 및 질소원을 1% 첨가하고 수분함량이 75%가 되도록 증류수를 넣어준 후 121℃에서 15 분간 멸균하여 배지를 제조하였다. 종균배양액을 4% 접종하여 28℃ 진탕배양기에서 220 rpm의 속도로 72 시간 동안 배양한 후 효소를 추출하여 효소활성을 측정하였다.Galactose, lactose, glucose, maltose, and sucrose were used as carbon sources, and yeast extract, tryptone, peptone, ammonium sulfate, and sodium nitrate were used as carbon sources. 10 g of soybean meal and 1% of each carbon source and nitrogen source were added to a 250 ml Erlenmeyer flask, distilled water was added so as to have a water content of 75%, and sterilized at 121 ° C. for 15 minutes to prepare a medium. 4% inoculation of the spawn culture was incubated for 72 hours at a speed of 220 rpm in a shaker at 28 ° C., and the enzyme was extracted to measure the enzyme activity.

농업생명공학연구원Agricultural Biotechnology Research Institute KACC91695PKACC91695P 2011121620111216

<110> Konkuk University Industrial Cooperation Corp. <120> Characterization of alpha-galactosidase from Bacillus sp. LX-1 as a potential feed additive and Optimization of solid state fermentation for the enzyme production <160> 1 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1446 <212> DNA <213> Bacillus sp. LX1 <400> 1 atgnaancag ctanacatgc aagtcgagcg aactgattag aagcttgctt ctatgacgtt 60 agcggcggac gggtgagtaa cacgtgggca acctgcctgt aagactggga taacttcggg 120 aaaccgaagc taataccgga taggatcttc tccttcatgg gagatgattg aaagatggtt 180 tcggctatca cttacagatg ggcccgcggt gcattagcta gttggtgagg taacggctca 240 ccaaggcaac gatgcatagc cgacctgaga gggtgatcgg ccacactggg actgagacac 300 ggcccagact cctacgggag gcagcagtag ggaatcttcc gcaatggacg aaagtctgac 360 ggagcaacgc cgcgtgaggt gatgaaggct ttcgggtcgt aaaactctgt tgttagggaa 420 gaacaagtac aagagtaact gcttgtacct tgacggtacc taaccagaaa gccacggcta 480 actacgtgcc agcagccgcg gtaatacgta ggtggcaagc gttatccggg aattattggg 540 cgtaaagcgc gcgcaggcgg tttcttaagt ctgatgtgaa agcccacggc tcaaccgtgg 600 agggtcattg gaaactgggg aacttgagtg cagaagagaa aagcggaatt ccacgtgtag 660 cggtgaaatg cgtagagatg tggaggaaca ccagtggcga aggcggcttt ttggtctgta 720 actgacgctg aggcgcgaaa gcgtggggag caaacaggat tagataccct ggtagtccac 780 gccgtaaacg atgagtgcta agtgttagag ggtttccgcc ctttagtgct gcagctaacg 840 cattaagcac tccgcctggg gagtacggtc gcaagactga aactcaaagg aattgacggg 900 ggcccgcaca agcggtggag catgtggttt aattcgaagc aacgcgaaga accttaccag 960 gtcttgacat cctctgacaa ctctagagat agagcgttcc cctttcgggg gacagagtga 1020 caggtggtgc atggttgtcg tcagctcgtg tcgtgagatg ttggggttaa gtcccgcaac 1080 gagcgcaacc cttgatctta gttgccagca tttagttggg cactctaagg tgactgccgg 1140 tgacaaaccg gaggaaggtg gggatgacgt caaatcatca tgccccttat gacctgggct 1200 acacacgtgc tacaatggat ggtacaaagg gctgcaagac cgcgaggtca agccaatccc 1260 ataaaaccat tctcagttcg gattgtaggc tgcaactcgc ctacatgaag ctggaatcgc 1320 tagtaatcgc ggatcagcat gccgcggtga atacgttccc gggccttgta cacaccgccc 1380 gtcacaccac gagagtttgt aacacccgaa gtcggtggag taaccgtaag gagctagccg 1440 ctatat 1446 <110> Konkuk University Industrial Cooperation Corp. <120> Characterization of alpha-galactosidase from Bacillus sp. LX-1 as          a potential feed additive and Optimization of solid state          fermentation for the enzyme production <160> 1 <170> Kopatentin 1.71 <210> 1 <211> 1446 <212> DNA <213> Bacillus sp. LX1 <400> 1 atgnaancag ctanacatgc aagtcgagcg aactgattag aagcttgctt ctatgacgtt 60 agcggcggac gggtgagtaa cacgtgggca acctgcctgt aagactggga taacttcggg 120 aaaccgaagc taataccgga taggatcttc tccttcatgg gagatgattg aaagatggtt 180 tcggctatca cttacagatg ggcccgcggt gcattagcta gttggtgagg taacggctca 240 ccaaggcaac gatgcatagc cgacctgaga gggtgatcgg ccacactggg actgagacac 300 ggcccagact cctacgggag gcagcagtag ggaatcttcc gcaatggacg aaagtctgac 360 ggagcaacgc cgcgtgaggt gatgaaggct ttcgggtcgt aaaactctgt tgttagggaa 420 gaacaagtac aagagtaact gcttgtacct tgacggtacc taaccagaaa gccacggcta 480 actacgtgcc agcagccgcg gtaatacgta ggtggcaagc gttatccggg aattattggg 540 cgtaaagcgc gcgcaggcgg tttcttaagt ctgatgtgaa agcccacggc tcaaccgtgg 600 agggtcattg gaaactgggg aacttgagtg cagaagagaa aagcggaatt ccacgtgtag 660 cggtgaaatg cgtagagatg tggaggaaca ccagtggcga aggcggcttt ttggtctgta 720 actgacgctg aggcgcgaaa gcgtggggag caaacaggat tagataccct ggtagtccac 780 gccgtaaacg atgagtgcta agtgttagag ggtttccgcc ctttagtgct gcagctaacg 840 cattaagcac tccgcctggg gagtacggtc gcaagactga aactcaaagg aattgacggg 900 ggcccgcaca agcggtggag catgtggttt aattcgaagc aacgcgaaga accttaccag 960 gtcttgacat cctctgacaa ctctagagat agagcgttcc cctttcgggg gacagagtga 1020 caggtggtgc atggttgtcg tcagctcgtg tcgtgagatg ttggggttaa gtcccgcaac 1080 gagcgcaacc cttgatctta gttgccagca tttagttggg cactctaagg tgactgccgg 1140 tgacaaaccg gaggaaggtg gggatgacgt caaatcatca tgccccttat gacctgggct 1200 acacacgtgc tacaatggat ggtacaaagg gctgcaagac cgcgaggtca agccaatccc 1260 ataaaaccat tctcagttcg gattgtaggc tgcaactcgc ctacatgaag ctggaatcgc 1320 tagtaatcgc ggatcagcat gccgcggtga atacgttccc gggccttgta cacaccgccc 1380 gtcacaccac gagagtttgt aacacccgaa gtcggtggag taaccgtaag gagctagccg 1440 ctatat 1446

Claims (6)

바실러스(Bacillus) sp. LX-1(기탁번호 KACC91695P).Bacillus (Bacillus) sp. LX-1 (Accession No. KACC91695P). 제 1항에 있어서, 상기 바실러스 균주는 서열번호 1의 16S rDNA 서열을 가지는 것을 특징으로 하는 바실러스(Bacillus) sp. LX-1(기탁번호 KACC91695P).The method of claim 1, wherein the Bacillus strain Bacillus ( Bacillus ) sp., Characterized in that having a 16S rDNA sequence of SEQ ID NO: 1. LX-1 (Accession No. KACC91695P). 제 1항의 균주 유래 트립신, 프로나제(pronase), 또는 판크레아틴(pancreatin)에 대한 저항성을 가지는 α-갈락토시데이즈(galactosidase)를 유효성분으로 포함하는 효소 조성물.An enzyme composition comprising α-galactosidase having resistance to trypsin, pronase, or pancreatin derived from the strain of claim 1 as an active ingredient. 제 1항의 균주 유래 α-갈락토시데이즈(galactosidase)를 대두박에 처리하여 대두박에 존재하는 라피노스(raffinose) 및 스타키오스(stachyose)를 가수분해하는 방법.A method of hydrolyzing raffinose and stachyose present in soybean meal by treating soybean meal with α-galactosidase derived from the strain of claim 1. 대두박을 사용한 고체배지에 제1항의 균주를 접종하여 α-갈락토시데이즈(galactosidase)를 생산하는 방법.A method of producing α-galactosidase by inoculating the strain of claim 1 in a solid medium using soybean meal. 제 1항의 균주 또는 그 균주 유래 α-갈락토시데이즈(galactosidase)를 유효성분으로 포함하는 사료 첨가제 조성물. Feed additive composition comprising the strain of claim 1 or α-galactosidase derived from the strain as an active ingredient.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104366020A (en) * 2014-09-28 2015-02-25 天津天绿健科技有限公司 Feed additive product

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