• 한국미생물·생명공학회지
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• 제26권1호
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• pp.40-44
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• 1998

토양으로부터 갈락토스 전이활성이 우수한 $eta$-galactosidase를 생산하는 미생물을 분리하고 부분동정하여 한국종균협회에 Penicillium sp. KFCC 10888로 등록하였다. 효소는 40% 유당 용액에서 초기 유당의 73%가 전환되었을 때 70%의 높은 전이율을 보였다. 효소의 생합성은 유당에 의하여 유도되지 않았으며 배지성분으로는 콩가루가 효소 생산에 효과적이었다. 효소의 갈락토스 전이반응에 대한 최적 pH는 4.0, 최적온도는 55$^{\circ}C$이었으며, 55$^{\circ}C$에서 열안정성이 우수하였다. 갈락토올리고당의 생성량은 기질의 농도에 비례하였으며, 40%유당용액의 경우 갈락토올리고당의 함량은 고형분중 40%까지 향상되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제8권4호
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• pp.318-324
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• 1998

A ${\beta}$-galactosidase with high transgalactosylic activity was purified from a Bacillus species, registered as KFCC10855. The enzyme preparation showed a single protein band corresponding to a molecular mass of 150 kDa on SDS-PAGE and gave a single peak with the estimated molecular mass of 250 kDa on Sephacryl S-300 gel filtration, suggesting that the enzyme is a homodimeric protein. The amino acid and sugar analyses revealed that the enzyme is a glycoprotein, containing 19.2 weight percent of sugar moieties, and is much more abundant in hydrophilic amino acid residues than in hydrophobic residues, the mole ratio being about 2:1. The pI and optimum pH were determined to be 5.0 and 6.0, respectively. Having a temperature optimum at $70^{\circ}C$ for the hydrolysis of lactose, the enzyme showed good thermal stability. The activity of the enzyme preparation was markedly increased by the presence of exogenous Mg (II) and was decreased by the addition of EDTA. Among the metal ions examined, the most severely inhibitory effect was seen with Ag (I) and Hg (II). Further, results of protein modification by various chemical reagents implied that 1 cysteine, 1 histidine, and 2 methionine residues occur in certain critical sites of the enzyme, most likely including the active site. Enzyme kinetic parameters, measured for both hydrolysis and transgalactosylation of lactose, indicated that the enzyme has an excellent catalytic efficiency for formation of the transgalactosylic products in reaction mixtures containing high concentrations of the substrate.

• 대한화장품학회지
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• 제43권4호
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• pp.373-379
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• 2017

재조합 대장균의 ${\beta}-galactosidase$ (${\beta}-gal$)을 이용하여 transgalactosylation 반응으로 1, 2-hexanediol galactoside (HD-gal) 합성을 수행하였다. 먼저, 합성 반응을 수행할 때의, ${\beta}-gal$의 양, 1, 2-hexanediol(HD)의 양, 반응 pH, 반응 온도 등 반응조건을 최적화하였다. ${\beta}-Gal$은 4.8 U/mL, HD는 75 mM, pH는 7.0, 온도는 $37^{\circ}C$의 조건이 최적 합성 조건이었으며, 이때, 약 96%의 HD가 HD-gal로 conversion 되었다. 그리고, 돼지 epidermis를 이용하여 HD와 HD-gal의 water holding capacity (WHC)를 비교 측정하여 보았는데, 이때, epidermis 표면에 HD와 HD-gal을 84.4, 126.6, 168.8, 211.0 mM을 처리하였으며, 84.4, 126.6, 168.8 mM의 HD와 HD-gal을 처리하였을 경우 HD-gal이 HD보다 더 큰 WHC 값을 보여 주었고, 168.8 mM의 경우에는 HD-gal이 HD와 비교하여 최대 약 20% 정도의 더 큰 WHC 값을 보여 주었다. 그러나, HD-gal의 MIC (minimal inhibitory concentration) 값을 측정해 본 결과, Enterococcus faecalis의 경우에는 HD의 MIC와 같았으나, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus의 경우에는 약 3배에서 10배까지 HD-gal의 MIC 값이 HD에 비하여 증가되는 현상이 관찰되었다. 결론적으로, HD의 transgalactosylation 반응으로 인하여 합성된 HD-gal의 보습력은 HD에 비하여 증가되고, HD-gal의 항균력은 HD와 비교하여 감소하는 현상을 관찰하였다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제41권7호
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• pp.500-504
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• 1998

Ascorbic acid(AsA)의 산화 안정성 증진을 목적으로 효소적 배당화를 시도하였다. 본 실험에서 사용한 6종의 ${\beta}-galactosidase$에 대한 당 전이 생성물의 수율을 분석 비교한 결과 Asp. oryzae에서 분리한 ${\beta}-galactosidase$의 당 전이활성이 가장 높았으며, 당 공여체인 lactose와 당 수용체인 AsA 함유용액에서 당 전이 수율은 약 30% 수준이었다. 당 전이 생성물은 $Dowex\;1{\times}8$(Cl-형) 수지에 의한 ion exchange chromatography와 Toyopearl 40S gel chromatography에 의해 분리한 다음 동결건조하였다. Asp. oryzae 유래의 ${\beta}-galactosidase$ 존재 하에서 AsA와 lactose의 반응액에서 분리한 생성물은 UV, IR, CI-MS, $^1H-NMR,\;^{13}C-NMR$ 등을 이용한 기기분석, 산 및 ${\beta}-galactosidase$에 의한 가수분해 특성을 조사한 결과 AsA에 galactose 1분자가 결합된 $6-O-{\beta}-_D-galactopyranosyl-_L-ascorbic\;acid$로 판명되었다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제38권6호
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• pp.502-506
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• 1995

토양으로부터 갈락토스 전이활성이 우수한 ${\beta}-galactosidase$를 생산하는 미생물을 분리하고 부분동정하여 Bacillus sp. A1으로 명명하였다. 선발된 균주가 생산하는 효소는 40%(W/W) 유당용액에서 초기유당의 70%가 전환되었을 때 90%의 높은 전이율을 보였다. 효소의 생합성은 유당에 의하여 유도되었고 포도당에 의하여 저해받았다. 효소생산을 위한 탄소원으로는 유당이, 유기질소원으로는 효소분해 대두단백질이 적합하였다. 탄소원과 유기질소원을 최적화하므로써 배양된 균주의 효소활성은 최소배지에서 배양된 효소활성과 비교하여 약 3배 이상($0.5\;U/m{\ell}-broth$에서 $1.8\;U/m{\ell}-broth$로) 증가하였다.

• 생명과학회지
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• 제26권5호
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• pp.608-613
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• 2016

최근 화장품에 쓰이는 방부제에 대한 피부 부작용이 보고되고 있다. 그 중에서 1,2-hexanediol (HD)는 방부기능과 보습기능을 가지고 있는 물질로 알려져 있는데, 본 연구에서는 보다 안전한 화장품용 소재를 개발하기 위하여 β-galactosidase (β-gal)을 함유하고 있는 대장균 세포를 이용한 transgalactosylation 반응을 통하여 1,2-hexanediol galactoside (HD-G)을 합성하는 연구를 수행하였다. 이 반응은 높은 농도의 lactose (300 g/l) 조건에서 24시간 동안 수행되었으며, 반응 시간이 12시간 지난 후부터 새로운 spot이 TLC 분석으로 확인되었다. 이 spot을 잠정적으로 HD-G로 추정한 후, 이 물질을 silica gel chromatography로 정제한 후, mass spectrometry 분석을 통하여, 이 물질이 HD-G의 sodium adduct ion ([M+Na]⁺, m/z=303.1423)임을 확인하였다. 추가적으로 정제된 HD-G를 시판되는 β-gal을 이용하여 가수분해하고, 유리된 단당류를 TLC로 분석하여 보았다. 이 때, galactose 한 분자가 HD-G로부터 유리 되는 것을 확인하였다. 결론적으로, 재조합 대장균 β-gal을 이용하여 HD로부터 HD-G이 합성되었음을 확인할 수 있었으며, 앞으로 추가연구를 통하여 항균력의 변화와 피부세포에 대한 세포독성 변화를 조사할 예정이며, 기능성에 변화가 없는 보다 안전한 화장품용 방부제가 개발되기를 기대하고 있다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제38권6호
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• pp.507-511
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• 1995

토양으로부터 분리된 Bacillus sp.A1 균주는 가수분해활성보다는 전이활성이 훨씬 높은 ${\beta}-galactosidase$를 생산하기 때문에 산업적 응용 가능성이 있으나, glucose에 의한 catabolite repression을 보일 뿐만 아니라 lactose를 inducer로 요구한다는 결정적인 단점이 있어 갈락토올리고당의 제조에 직접 사용하기에는 적합하지 않았다. 따라서 galactose 전이효소의 생산성 제고를 꾀하기 위하여 N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine를 이용한 3단계 변이를 시도하여 A4442변이주를 선발하였다. 이 변이주의 효소생산 능력은 괄목할 만큼 향상하였으며(약 20배 내외) catabolite repression과 lactose 요구성이 상당히 해제되었음을 확인하였다. 아울러 갈락토스가 새로운 inducer로 작용하는 것도 관찰하였다. 변이주를 이용한 발효시에 당의 농도와 배양액의 pH는 상호연관되어 효소의 생산에 영향을 끼쳤다. pH stat 기법을 이용하여 배양중 당의 농도를 0.5% 이하로 조절할 때 pH는 $6.5{\sim}7.5$ 범위내로 유지되었으며 효소활성은 $44\;unit/m{\ell}-broth$로 높게 나타났다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권2호
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• pp.572-580
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• 2019

최근에 화장품, 식품, 그리고 의약용품의 첨가제로 사용되어지는 benzyl alcohol (BzOH)에 대한 독성 문제와 피부 알러지 문제가 보고되고 있다. 그래서, 본 연구에서는 이러한 첨가제의 문제점을 해결하기 위하여 galactose 한 분자를 BzOH 분자에 결합시킨 benzyl alcohol galactoside (BzO-gal)를 합성하여 이러한 문제를 해결하려는 시도를 수행하였다. 이미 선행연구에서 대장균의 ${\beta}$-galactosidase (${\beta}-gal$)를 이용하여 BzOH로부터 BzO-gal이 transgalactosylation 반응으로 합성된다는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 먼저 대장균의 ${\beta}-gal$을 이용하여 BzOH로부터 BzO-gal의 합성을 반응액의 액체 크로마토그래피/질량 분석을 이용하여 BzO-gal-sodium adduct ion (m/z=293.1004)과 BzO-gal의 protonated ion (m/z=271.1180)의 검출로 확인할 수 있었다. 그리고, BzOH로부터 BzO-gal로의 합성반응을 실시 할 때, 최적의 ${\beta}-gal$ 양, BzOH 양, 반응 온도, 반응 pH, lactose 농도 등 반응의 최적 조건을 확인하는 실험을 수행하였다. 그 결과 0.75 U/ml ${\beta}-gal$, 185 mM BzOH, 온도 $40^{\circ}C$, pH 7.5, 350 g/l lactose의 조건이 가장 많은 양의 BzO-gal이 합성되는 최적의 조건을 확인하였다. 또한, BzO-gal의 최적 합성 조건에서 36시간 동안 ${\beta}-gal$에 의하여 185 mM BzOH로부터 약 131 mM BzO-gal이 합성되었고, 이 때, 전환 수율(conversion, %)은 약 72%로 확인되었다. 본 연구를 통하여 보다 안전한 식품, 화장품, 그리고 의약품용 첨가제의 개발을 기대하고 있으며, BzO-gal의 특성 분석 등 추가적인 연구를 계획하고 있다.

• KSBB Journal
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• 제11권3호
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• pp.317-322
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• 1996

식품 및 화장품의 첨가제로 사용되는 기능성 올리고당인 갈락토올리고당을 생룰로스 가수분해 효소를 이용하여 생산하였다. 여섯가지의 효소 시료 가운데, P Penicillium funiculosum에서 유래한 셀룰로스 가수 분해 효소가 가장 높은 올리고당 생산 수율을 보였다. 올리고당 생산을 위한 최적온도와 pH는 각각 $50^{\circ}C$,와 5.0이었으며 유당농도와 효소농도사at의 최 적비는 lO(w/w) 이었다. 시간에 따른 올리고당 생산 반응의 경향성은 유당분해 효소 반응과 유사하였 으며 초기 유당농도가 증가함에 따라 생성되는 올리 고당의 농도가 증가하였다. 최척반응조건에서 20% (w/v)의 유당으로 부터 최고 23%(w/w)의 올리고 땅을 얻을 수 있었다. 생성된 올라고당의 성분은 고 속액체 크로마토그래프와 박층 크로마토그래프 분석 을 통하여 삼당과 사당으로 이루어져 있음을 확인하였다.

• 한국축산식품학회지
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• 제33권5호
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• pp.565-571
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• 2013

An enzyme ${\beta}$-galactosidase or ${\beta}$-galactohydrolase [EC3.2.1.23], commonly called lactase, mediates galacto-oligosaccharide (GOS) synthesis under conditions of high substrate concentrations. Also, lactase hydrolyzes ${\beta}$($1{\rightarrow}4$) lactose into glucose and galactose, the latter is successively transferred to free lactose to make various oligosaccharides via transgalactosylation. GOS is non-digestible to human digestive enzymes and has been used as a functional prebiotics. Among the 24 lactic acid bacteria (LAB) strains used, Lactobacillus paracasei YSM0308 was selected based on its exhibition of the highest ${\beta}$-galactoside hydrolysis activity, and the crude lactase was prepared for examination of reaction conditions to affect the GOS synthesis. Lactase activity was measured with a spectrophotometer using ONPG (o-nitropheyl ${\beta}$-D-galactopyranoside) method. Lactase activity was not detected in the culture supernatant and was mostly present in the cell pellet after centrifugation. Activity of the crude lactase preparation ranges from102 to 1,053 units/mL, with the highest activity determined for L. paracasei YSM0308. Optimal conditions for GOS synthesis are as follows: concentration of whey powder, pH, temperature, and time were 30%, pH 6.5-7.0, $30^{\circ}C$, and 4 h, respectively. The final GOS concentration was 19.41% (w/v) by the crude YSM0308 lactase, which was obtained from strain YSM0308 grown in the 10% (w/v) reconstituted whey-based medium.