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대두 Arabinogalactan으로부터 갈락토올리고당의 생산과 그 특성에 관한 연구
신해헌,최형택,최동원 한국식품영양학회 1997 韓國食品營養學會誌 Vol.10 No.4
대두 및 두유박의 주요 다당류인 대두 arabinogalactan(SAG)을 이용하여 갈락토올리고당을 생산하고자 SAG 가수분해효소인 β-1,4-galactanase를 이용하여 대두 갈락토올리고당(SOS)의 생산조건 및 그 특성을 연구, 검토하였다. SOS는 SAG 1%(w/v), pH 8.0, 50℃인 조건에서 β-1,4-galactanase를 20 unit/g SAG를 첨가하여 24∼40시간 반응하여 생산하였다. 생산된 SOS 용액(75%)은 11,000cp의 점도를 나타내어 같은 농도의 설탕용액 140 cp의 값에 비해 80배 큰 값을 나타내었다. 점도의 온도의존성은 50℃ 이하에서는 온도의존 함수(B) 값이 11,037 cp·K로 설탕용액의 2,760보다 약 4.6배 크지만 50℃ 이상에서는 3,400으로 큰 차이를 보이지 않았다. 또한 올리고당의 온도가 50 Brix 이하에서는 설탕용액의 점도 20∼30 cp와 유사한 20∼40 cp로 차이를 보이지 않지만 농도가 증가함에 따라 차이가 커져 Brix 70에서는 1,280 cp로 설탕용액의 90 cp보다 15배 높은 값을 나타내었다. 생산된 SOS는 pH 및 온도에 대해 매우 안정하여 pH 3, 140℃인 조건하에서도 분해로 인하여 생산되는 galactose가 없었다. For the purpose of enzymatic production of galactooliogosaccharides from soybean arabinogalactan(SAG) hydrolysis, the β-1,4-D-arabinogalactanase(β-1,4-galactanase) from Bacillus sp. HJ-12 was used. The soybean galactooligosaccharides(SOS) were optimally produced in SAG 1%(w/v), pH 8.0, 50℃, β-1,4-galactanase 20 unit/g SAG and 24∼40 hour reaction conditions. The produced galactooligosaccharides had visocity of 11,000 cp at 75%(w/v), 25℃. The viscosity of galactooligosaccharides was 80 fold increasing value than that of sucrose solution. Temperature dependence of viscosity of SOS was 4.6 fold higher value than sucrose solution below than 50℃. Less than 50 Brix, the viscosity of SOS was similar with sucrose solution(20∼40 cp), but increasing of concentration, the difference of viscosity between SOS and sucrose solution was increased. And, SOS was very stable at pH and temperature.
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호알칼리성 Bacillus sp. HJ-12 유래 $\beta$-1,4-D-arabinogalactanase의 특성
신해헌,변유량 한국미생물 · 생명공학회 1995 한국미생물·생명공학회지 Vol.23 No.6
$\beta $-1, 4-D-arabinogalactanase isolated from alkalophilic Bacillus sp. HJ-12, approximate Mw 42 kDa, was generally stable in the range of pH 6-10 and below 50$\circ$C and its highest activity was observed at 60$\circ$C with pH 7-9. The isolated $\beta $-1, 4-D-arabinogalactanase specifically hydrolyzed $\beta $-1, 4-galactosyl linkage that is the major structure of soybean arabinogalactan (SAG) but not $\beta $-1, 3-galactosyl linkage of the other polysaccharides. K. was estimated as 0.67 mg/ml by the method of Hanes-Woolf plot. No metals and chemical reagents inhibited the enzyme activity but urea did. The active site of this enzyme assumed to be tryptophan residue. The hydrolysis products from SAG, assayed by gel chromatography, TLC and HPLC, were predominantly galactotetraose (Gal$_{4}$) and triose (Gal$_{3}$) with a small portion. $\beta $-1, 4-D-arabinogalactanase hydrolyzed ONPG as well as SAG, and the degree of hydrolysis of SAG was 15% which is lower than that by the other $\beta $-1, 4-galactanases from different sources. SAG treated with this enzyme resulted in the reduction of specific viscosity up to 70%.
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재조합 Saccharomyces cerevisiae의 Invertase 발현에 미치는 아미노산과 용존산소의 영향
신해헌,조정섭,박혜영,변유량 한국산업미생물학회 1992 한국미생물·생명공학회지 Vol.20 No.3
SUC2 유전자를 가진 재조합 Saccharomyces cerevisiae의 invertase 생산성을 향상시키기 위하여 균체 생육과 유전자 발현에 미치는 아미노산과 용존산소농도의 영향을 연구하였다. 균체생육과 invertase 발현에 적합한 leucine과 histidine의 최적 첨가량은 탄소원인 포도당에 대한 비율로서 나타내어 0.03g/g glucose와 0.04g/g glucose였다. 회분배양에서는 통기량이 적을수록 invertase 비활성이 증가하였다. 회석율 0.09h^-1에서 용존산소농도를 조절한 연속배양에서는 용존산소농도가 감소함에 따라 유전자 발현이 잘되어 5% 포화 이하일때 invertase 비활성이 급격히 증가하여 통기를 하지 않은 조건에서 215.54KU/g cell의 최고 비활성을 얻었다. In order to improve the productivity of invertase by recombinant Saccharomyces cerevisiae containing SUC2 gene, the effect of amino acids and dissolved oxygen concentration on the gene expression was investigated. Optimal concentrations of leucine and histidine for cell growth and cloned gene expression were 0.03 g/g and 0.04 g/g, respectively, expressed as the ratio of amino acid/glucose. The lack or excess of leucine and histidine has inhibitory effect on cell growth and invertase expression. In batch culture, the less aeration was, the higher invertase activity was. In continuous culture at a dilution rate of 0.09 h^-1 with controlled dissolved oxygen tension, invertase activity increased dramatically at DOT levels below 5% air saturation, and a maximum activity of 215.54 KU/g cell was obtained under unaerated condition.
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신해헌,박보선,이선희,김영숙,황재관,Shin, Hae-Hun,Park, Bo-Sun,Lee, Sun-Hee,Kim, Young-Sook,Hwang, Jae-Kwang 한국식품과학회 2005 한국식품과학회지 Vol.37 No.1
전곡립(whole grains)의 압출성형 및 효소처리에 따른 가공학적 특성과 생리적 특성을 연구하였다. 압출공정 처리한 전곡립 시료의 이화학적 특성은 호화도, 소화도, 저향전분 등을 측정하였으며, 이를 압출공정 처리하지 않은 생원료 및 볶음시료와 비교하였다. 압출공정은 모든 곡류의 호화도를 크게 증가시켰으며, 특히 보리의 경우에는 압출공정에 의해 원료시료 보다 약 7배정도 증가하였다. 소화도 역시 압출공정에 의해 원료시료나 볶음시료에 두드러지게 증가하여 보리의 경우 2.6배까지 증가하였다. 또한 압출공정에 의해 저항전분의 감소 등이 뚜렷하게 관찰되었다. 전곡립을 압출공정과 식물세포벽 분해효소를 복합적으로 처리한 경우 처리하지 않은 원료와 비교하여 ${\beta}-sitosterol$이 최대 13배까지 증가하였다. 압출공정 후 효소처리는 생리활성 물질의 유리효과 뿐만 아니라 수용성 식이섬유 함량의 증가 소화율의 증가 등 각종 이화학적 특성도 향상시키는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 압출공정과 효소처리를 복합적으로 적용하였을 때 전곡립의 가공학적 특성과 생리적 특성이 뚜렷하게 향상되는 것을 의미하는 것으로 산업적인 유용성이 매우 높다. Extrusion with enzyme treatment improved processing characteristics and physiological activity of whole grains, strongly suggesting industrial potential of whole grains for production of cereal-based functional foods containing activated nutraceuticals. Physicochemical properties of whole grains prepared by extrusion were characterized in terms of vitamin, mineral, and resistant starch contents, gelatinization, and digestibility in comparison with those of raw and roasted grains. Extrusion increased grain gelatinization, with degree of gelatinization in extruded barley being seven times higher than that of raw barley. Extrusion improved digestibility of whole grains in comparison with those of raw and roasted grains. Dispersibility of starch was improved through extrusion, while content of resistant starch decreased. Release of ${\beta}-sitosterol$ present in whole grains increased 13-fold when both extrusion and enzyme treatment were used.
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호알칼리성 Bacillus sp. JU-12 유래 β-1,4-D-arabinogalactanase의 특성
신해헌,변유량 한국산업미생물학회 1995 한국미생물·생명공학회지 Vol.23 No.6
β-1,4-D-arabinogalactanase는 pH 7∼9, 60℃에서 최적 활성을 보였으며, pH6∼10과 50℃에서 활성이 유지되었다. SDS-PAGE를 이용하여 측정한 분자량은 42,000dalton이었으며, β-1,4-D-arabinogalactanase의 작용은 β-1,4-galactosyl 결합을 하고 있는 SAG에서만 나타나며, β-1,3-galactosyl 결합 등을 가진 그 외 다른 기질에 대해서는 활성이 없는 기질 특이성을 나타내었다. Hanes-Woolf plot에 의한 K_m은 0.67mg/ml이었다. 또한 효소활성 부위에는 Trp이 위치한 것으로 유추하였다. SAG의 효소가수 산물을 gel chromatography, TLC 및 HPLC로 분석한 결과 tetraose(Gel_4)와 소량의 triose(Gal_3)인 올리고당을 생산하였으며 pH에 따른 차이가 없었다. β-1,4-D-arabino galactanase는 SAG뿐만 아니라 ONPG에도 작용하여 분해하는 작용을 하며, 또한 SAG의 기질 분해도는 15% 정도를 나타내었다. SAG를 효소 처리한 결과 비점도가 약 70% 감소된 결과를 나타내었다. β-1,4-D-arabinogalactanase isolated from alkalophilic Bacillus sp. HJ-12, approximate Mw 42 kDa, was generally stable in the range of pH 6∼10 and below 50℃ and its highest activity was observed at 60℃ with pH 7∼9. The isolated β-1,4-D-arabinogalactanase specifically hydrolyzed β-1,4-galactosyl linkage that is the major structure of soybean arabinogalactan (SAG) but not β-1,3-galactosyl linkage of the other polysaccharides, K_m was estimated as 0.67 mg/ml by the method of Hanes-Woolf plot. No metals and chemical reagents inhibited the enzyme activity but urea did. The active site of this enzyme assumed to be tryptophan residue. The hydrolysis products from SAG, assayed by gel chromatography, TLC and HPLC, were predominantly galactotetraose (Gal_4) and triose (Gal_3) with a small portion. β-1,4-D-arabinogalactanase hydrolyzed ONPG as well as SAG, and the degree of hydrolysis of SAG was 15% which is lower than that by the other β-1,4-D-galactanases from different sources. SAG treated with this enzyme resulted in the reduction of specific viscosity up to 70%.
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β-1,4-D-arabinogalactanase 생산균주의 분리 및 효소정제
신해헌,변유량 한국산업미생물학회 1995 한국미생물·생명공학회지 Vol.23 No.6
β-1,4-D-arabinogalactanase를 생산하는 Bacillus sp. HJ-12를 토양으로부터 pH 10.0의 알칼리 조건에서 분리하였다. Bacillus sp. HJ-12가 생산하는 β-1,4-D-arabinogalactanase는 2% soybean arabinogalactan(SAG), 0.5% yeast extract, 0.5% yeast extract, 0.5% polypeptone, 0.5% NaCl, 0.1% K_2HPO_4, 0.02% MgSO_4·7H_2O, 0.1% Na_2CO_3가 함유된 알칼리 배지(pH 8.2)로 호기적인 조건에서 37℃, 2일 배양한 균체로부터 얻을 수 있었다. β-1,4-D-arabinogalactanase는 배지내의 β-1,4-galactose 결합에 대응하여 생산되는 유도효소로서 glucose 기질에 비해 SAG의 경우 약 10배의 효소활성 증가를 가져왔다. 호알칼리성 Bacillus sp. HJ-12가 생산하는 β-1,4-D-arabinogalactanase를 유안분별 침전과 DEAE Sephadex A-50 ion chromatography, Sephadex G-75 gel chromatography를 통하여 정제한 결과 수율은 11%, 정제도 110배의 단일 단백질을 얻었다. β-1,4-D-arabinogalactanase를 SAG에 작용시킨 결과 단당류가 아닌 올리고당을 생성하였으며, endo형으로 가수분해하는 것으로 판단되었다. Alkalophilic Bacillus sp. HJ-12 producing β-1,4-D-arabinogalactanase was isolated from soil in the alkalic condition, pH 10.0. β-1,4-D-arabinogalactanase was maximaly produced in the medium consisting of 2% soybean arabinogalactan (SAG). 0.5% yeast extract, 0.5% polypeptone, 0.5% NaCl, 0.1% K_2HPO_4, 0.02% MgSO_4·7H_2O, 0.1% Na_2CO_3 under the aerobic condition (pH 8.2). β-1,4-D-arabinogalactanase is inducible enzyme so that its activity has been increased 10 fold in the SAG medium than in the glucose medium. Through the ammonium sulfate precipitation, DEAE-Sephadex A-50 ion chromatography, and Sephadex G-75 gel chromatography procedures, this enzyme was purified with a single protein of 11% yield and 110 fold's purity. β-1,4-D-arabinogalactanase is endo type enzyme producing oligosaccharide from SAG.
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