식품산업에 중요한 역할을 하는 \( \beta \)-galactosidase는 여러 미생물 균주로부터 얻어지며, 그 특성은 균주에 따라 달라진다. 이 효소는 lactose를 glucose와 galactose로 분해하는 기능을 수행하며, 생산성과 특성을 개선하기 위해 다양한 균주, 특히 내열성이나 저온성 균주가 연구되고 있다. 특히 최근에는 청국장의 기능성에 주목하며, 된장에서 \( \beta \)-galactosidase를 생산하는 Bacillus속 미생물이 활용되고 있다.
<h1>서 론</h1> <p>\( \beta \)-galactosidase는 미생물을 비롯하여 동식물에 두루 존재하며 lactose를 glucose와 galactose로 분해하는 효소이고 식품산업에 활용성이 높다. 우유, 유제품과 유장으로부터 lactose를 제거하거나 장내 유용미생물의 성장을 증진시키는 갈락토올리고당을 비롯한 lactulose, lactosucrose의 생산에 사용되며 또한 대장균 유래의 \( \beta \)-galactosidase가 작용하지 못하는 재조합 숙주균에서 표지 효소로 이용되고 있다.</p> <p>효소의 생산 균주에 따라서 \( \beta \)-galactosidase의 lactose 가 수분해능과 당 전이효율을 비롯하여 반응특성이 다르므로 산업적 활용에 적합한 효소 특성과 생산성을 확보하기 위해 내열성이나 저온성 균주를 비롯한 여러 균주로부터 \( \beta \)-galactosidase가 연구되었다. Bacillus stearothermophilus, B. circulans 와 B. coagulans는 3종 이상의 \( \beta \)-galactosidase isozymes를 생산하는데, 온천에서 분리된 B. coagulans RCS3의 isozyme Ⅲ은 다른 isozymes와는 달리 균체외로 분비되며 lactose 분해능이 우수한 것으로 확인되었다. 또한 B. circulans의 효소는 isozymes간에 면역학적으로 동일하나 lactose 분해능과 당 전이에 의한 갈락토올리고당 생산능에는 차이가 큰 것으로 보고되었다. 한편 B. licheniformis의 \( \beta \)-galactosidase는 당 전이효율은 낮으나 lactose 분해에 적합한 효소를 생산하는 것으로 알려졌다.</p> <p>Bacillus속 균주 중 B. megaterium, B. licheniformis, B. stearothermophilus와 B. coagulans로 부터 \( \beta \)-galactosidase 효소와 유전자의 특성이 보고되었으며, 북극에서 분리된 Alkalilactibacillus ikkense로부터 저온에서 활성이 높은 \( \beta \)-galactosidase의 유전자도 클로닝되었다. \( \beta \)-galactosidase의 활용성을 증대시키기 위해서 단백질의 구조를 기반으로 하여 lactose 가수분해능이 향상된 변이체가 개발되었으며, 담체에 고정화된 B. stearothermophilus와 B. circulans 유래의 효소가 당 전이반응과 lactose 분해반응에 사용되었다. \( \beta \)-galactosidase의 생산성을 증가시키기 위해서는 B. stearothermophilus의 효소 유전자를 B. subtilis 또는 B. amyloliquefaciens에서 발현시켰다. 또한 B. subtilis와 B. licheniformis의 \( \beta \)-galactosidase 생산성에 영향을 미치는 배지성분에 대한 연구도 수행되었다.</p> <p>최근 들어 청국장의 기능성에 관심이 높아지면서 생청국장이나 건조된 청국장의 분말 또는 환의 형태로 유유와 혼합하여 건강식으로 이용되고 있다. \( \beta \)-galactosidase 활성이 높은 청국장은 우유와 함께 섭취할 경우 유당 불내증을 방지하는 효과가 예상되므로 \( \beta \)-galactosidase를 생산하는 미생물을 청국장 발효균으로 활용하기 위해 청국장으로부터 B. licheniformis가 분리된 바 있으며, 본 연구에서는 된장으로부터 \( \beta \)-galactosidase를 생산하는 Bacillus속 균주 중 효소 생산성이 우수한 미생물을 분리하여 반응특성을 조사하였다.</p>