雙叉桿菌具轉半乳糖作用β-半乳醣及其應用於半乳糖寡醣合成之研究(3/3)
Date Issued
2005-12-27
Date
2005-12-27
Author(s)
周正俊
DOI
932313B002002
Abstract
本研究首先以三角錐瓶系統，比較雙叉
桿菌包括Bifidobacterium longum BCRC
15708、B. longum BCRC 14634、B. longum
B6、B. infantis BCRC 14633、B. breve BCRC
11846 、B. bifidum BCRC 14615 、B.
adolescentis BCRC 146087 菌株-半乳糖苷酶
(-galactosidase)之產生，而發現B. longum
BCRC 15708 所產生之-半乳糖苷酶活性及
比活性最高，進一步探討不同碳源(lactose、
glucose 及galactose)及氮源(yeast extract、
peptone、(NH4)2SO4、tryptone、gelatin、casein
及beef extract)對B. longum BCRC 15708 生產
-半乳糖苷酶之影響。結果顯示，乳糖及酵
母抽出物分別為其最適之碳源及氮源，當以
最適培養液組成(4% lactose 、3.5% yeast
extract、0.3% K2HPO4、0.1% KH2PO4、0.05%
MgSO4·7H2O 和0.03% L-cysteine)及最適培
養條件(初始培養液pH 值為6.5 及培養溫度
為37℃) 發酵培養16 小時後，可得最高之-
半乳糖苷酶活性，約為18.6 U/ml。
來自B. longum BCRC 15708 之-半乳糖
苷酶經Q Fast Flow 陰離子交換樹酯層析及
Superose 6 膠體過濾層析純化後，可得純化倍
數15.7 倍及酵素比活性168.6 U/mg 之-半乳
糖苷酶，以Native PAGE 分析發現其分子量
為357 kDa。當以OPNG 作為反應基質時，
酵素反應之最適作用溫度及pH 值分別為50
℃及7.0，最大反應速率(Vmax)及反應速率常
數(Km)則分別為70.67 U/mg 及0.85 mM。鈉
離子及鉀離子可促進酵素之活性，當其添加
濃度為100 mM 時，相較於未添加者而言，
約可分別提高-半乳糖苷酶活性達12 及10
倍；1 mM 之鐵離子、鈷離子、銅離子、鋅離
子等則會造成-半乳糖苷酶活性被嚴重抑制
之結果。半乳糖、乳糖及果糖等亦均會抑制-
半乳糖苷酶活性，其中當以OPNG 為反應基
質時，乳糖之抑制作用可能為競爭型抑制之
一種。
利用密閉5 公升發酵槽培養B. longum
BCRC 15708 進行-半乳糖苷酶之生產顯
示，最適之初始乳糖及酵母抽出物添加濃度
分別為4 及3.5%，而最適之初始接種菌量、
培養溫度、培養液pH 值及攪拌速率則分別
為20% (v/v)、37℃、6.5 及100 rpm。並於最
適培養條件下，發酵培養10 小時後，可得最
高-半乳糖苷酶活性及轉半乳糖活性，分別
為36.7 及0.49 U/ml。
最後，研究發現本試驗菌株於初始乳糖
濃度為40%，反應液pH 值為6.8 及反應溫度
為45℃下，當乳糖之轉化率為57.8%時，可
產生最大之半乳寡醣量，相較於反應液中之
總糖量而言為30.1%，生成之半乳寡醣聚合
度(DP)為3 及4，其中又以3 糖為主要之半乳
寡醣；隨著反應液中初始乳糖添加濃度之增
加(5-40%)，愈有利於酵素進行半乳寡醣之生
成；β-半乳糖苷酶進行轉半乳糖反應之最適
pH 值及溫度分別為6.8 及45℃，當降低或提
高反應液之pH 值(4.8；7.8-8.8)或溫度(25-35
℃；55-65 ℃)時，均不利於半乳寡醣之產生，
其中溫度之影響較pH 值之影響為顯著。此
外，於反應液中額外添加葡萄糖或半乳糖，
亦會抑制β-半乳糖苷酶之轉半乳糖反應。
Subjects
-半乳糖苷酶
雙叉桿菌
轉半乳
糖作用
糖作用
發酵槽
Publisher
臺北市：國立臺灣大學食品科技研究所
Type
report
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