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김치에서 분리된 Leuconostoc 속 젖산균의 ${\\beta}$-1,4-xylosidase 효소생산 특성
${\\beta}$-1,4-Xylosidase Activity of Leuconostoc Lactic Acid Bacteria Isolated from Kimchi 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.43 no.2, 2011년, pp.169 - 175  

장미희 (강원대학교 바이오산업공학부) ,  김명동 (강원대학교 바이오산업공학부)

초록
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[ ${\beta}$ ]Xylosidase 효소활성이 높은 균주를 선발하기 위하여 다양한 김치에서 분리된 Leuconostoc 속 젖산균${\beta}$-xylosidase 활성을 탐색하였다. 김치에서 분리된 55개의 Leuconostoc 속 젖산균 중 36개의 균주만이 자일로스를 탄소원으로 이용하였으며, 배추김치에서 분리된 Leu. lactis KCTC 13344 균주가 가장 높은 세포내 ${\beta}$-xylosidase 효소활성을 나타내었으며, 효소활성은 pH 6, $30^{\circ}C$ 반응조건에서 가장 높게 나타났다. $Zn^{2+}$을 제외한 금속이온은 효소활성을 유의적으로 증가시켰으며, $Fe^{2+}$은 1 mM의 농도에서 ${\beta}$-xylosidase 대조구와 비교하여 효소활성을 약 40% 증가시켰다. 균주를 배양할 때 사용한 탄소원 중 자일로스가 가장 높은 효소활성을 나타내었고, 효소활성을 위한 최적의 자일로스 농도는 30 g/L였다. 단백질 전기영동 및 활성염색을 수행한 결과 분자량이 약 64 kDa인 Leu. lactis KCTC 13344 균주의 ${\beta}$-xylosidase는 자일로스에 의하여 발현이 유도되는 것으로 추정되었다. 자일로스가 30 g/L의 농도로 첨가된 MRS 배지에서 Leu. lactis KCTC 13344 균주의 성장은 20시간 후에 최고에 도달하였고, ${\beta}$-xylosidase 효소활성은 16시간 후에 최대 $7.1{\pm}0.3units/mL$이었다. 배양 초기에 주입한 자일로스는 약 20% 정도 소모하였고, 젖산아세트산은 3.0 g/L 수준으로 생성되었지만 에탄올은 생성되지 않았다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The ${\beta}$-xylosidase (EC 3.2.1.37) production capabilities of lactic acid bacteria in the genus Leuconostoc, isolated from a variety of kimchi (fermented vegetables), were examined. The intracellular levels of ${\beta}$-xylosidase were similar to the extracellular levels, w...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구에서는 전통 발효식품인 김치에서 분리된 Leuconostoc 속 젖산균의 β-xylosidase 활성을 탐색하여 높은 β-xylosidase 활성을 갖는 균주를 선발하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
프로바이오틱 젖산균의 효과 및 효능은 어떠합니까? 젖산균은 오랫동안 산업적으로 이용되어 온 중요한 균주의 하나로, 우유 가공품과 발효식품인 김치, 간장, 된장 등에서 매우 중요한 역할을 담당하고 있다(1). 특히 프로바이오틱 젖산균은 장관의 미생물 균총 유지, 유당 불내증의 완화, 혈중 콜레스테롤의 감소, 항암작용, 면역 증강작용, 식품의 영양학적 가치 증진 등의 유익한 효과와 변비의 완화, 유아의 설사 방지 등의 효능을 가지는 것으로 알려져 있다(2-4). 김치 및 발효 유제품으로부터 분리된 젖산균과 공시 젖산균주를 대상으로 내산성, 내담즙성, 장내 부착능, 병원성균 억제능 등의 프로바이오틱 특성과 장관 면역활성 및 대식세포 활성 등의 면역활성을 연구한 결과 Lactobacillus acidophilus 균주인 DDS-1과 B3208이 프로바이오틱 균주로서 요구되는 조건을 충족시키는 것으로 보고되었다(5).
젖산균의 장점은 무엇입니까? 인류는 수천 년 동안 발효식품 생산을 위하여 젖산균을 이용하여 왔는데, 젖산균은 맛, 풍미 그리고 조직감에서 바람직한 변화를 일으킬 뿐만 아니라 식중독 및 부패 미생물들의 생육을 억제할 수 있는 발효능력을 가지고 있기 때문이다. 젖산균은 오랫동안 산업적으로 이용되어 온 중요한 균주의 하나로, 우유 가공품과 발효식품인 김치, 간장, 된장 등에서 매우 중요한 역할을 담당하고 있다(1).
β-Xylosidase효소가 매우 중요한 이유는 무엇입니까? β-Xylosidase는 자연에서 셀룰로스 다음으로 많이 존재하는 탄수화물인 자일란을 자일로스로 가수분해하기 위하여 endoxylanase, α-arabinosidase와 함께 요구되는 효소이다(6). 또한 최종산물에 의한 endoxylanase의 억제를 감소시키는데 기여하기 때문에 미생물의 자일란 분해계에서 매우 중요한 효소 중의 하나이다(6). 자일란은 최근 대체에너지인 바이오에탄올의 생산을 위한 기질로서 주목을 받고 있을 뿐만 아니라, 부탄올과 같은 유기용매 및 자일리톨과 같은 감미료의 생산원료로서도 그 이용이 기대되고 있는 중요한 바이오매스 자원 중의 하나이다(7-9).
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참고문헌 (28)

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  3. Jayaprakasha HM, Yoon YC, Paik HD. Probiotic functional dairy foods and health claims: an overview. Food Sci. Biotechnol. 14: 523-528 (2005) 

  4. Saarela M, Lahteenmaki L, Crittenden R, Salminen S, Mattila-Sandholm T. Gut bacteria and health foods- the European perspective. Int. J. Food Microbiol. 78: 99-117 (2002) 

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  10. Gong CS, Chen LF, Flickinger MC, Tsao GT. Conversion of hemicellulose carbohydrates. Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 20: 93-118 (1981) 

  11. Eliasson A, Hofmeyr JHS, Pedler S, Hahn-Hagerdal B. The xylose reductase/xylitol dehydrogenase/xylulokinase ratio affects product formation in recombinant xylose-utilising Saccharomyces cerevisiae. Enzyme Microb. Technol. 29: 288-297 (2001) 

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  23. Sambrook J, Russell DW. Molecular Cloning a Laboratory Manual. Vol. 3. Cold Spring Harbor Laboratory Press. New York. NY. USA. pp. A 8.40-A 8.51 (2001) 

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  25. Flores ME, Perea M, Rodriguez O, Malvaez A, Huitron C. Physiological studies on induction and catabolite repression of $\beta$ -xylosidase and endoxylanase in Streptomyces sp. CH-M-1035. J. Biotechnol. 49: 179-187 (1996) 

  26. Yu JW, Kim HK, Kim CK, Lim JY. Characterization of $\beta$ -xylosidase from Pseudomonas sp. CB-33. Korean J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 24: 197-205 (1996) 

  27. Lee HJ, Choi YD, Han MH. Studies of hemicellulase system in Aspergillus niger-purification and characterization of $\beta$ -xylosidase. Korean J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 11: 93-100 (1983) 

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