Comparative evaluation of β-galactosidase enzymes
Authors: Блиадзе В.Г. , Крысанова Ю.И. , Калугина Д.Н. 
Published: August 2023

К текущему моменту рынок ферментных препаратов β-галактозидаз представлен широким ассортиментом при отсутствии единого стандарта определения единиц активности выделенных β-галактозидаз. Последняя зависит от множества факторов, основными из которых, кроме происхождения, являются температура и кислотность среды. Исходя из этого, затруднительным становится выбор ферментного препарата для производства той или иной безлактозной молочной и кисломолочной продукции. Цель: провести сравнительную оценку различных по происхождению ферментных препаратов β-галактозидаз колориметрическим методом (АОАС 998.04 – гидролиз О-нитрофенил-β-D-галактопиранозида (ОНПГ) и на обезжиренном молоке при трех разных температурных режимах и различных соотношениях субстрат:фермент. Материалы и методы. Нейтральные ферментные препараты различного происхождения: GODO-YNL2 – 5500 NLU/g, NOLA-Fit 5500 – 5500 BLU/g и Dairyzym Y50L – oNPGU/мл. Активность ферментных препаратов β-галактозидаз исследовалась на двух субстратах: на ОНПГ 1,5 мг/мл колориметрическим методом по АОАС 998.04 при 27…30 °С и на восстановленном обезжиренном стерильном молоке при 6±1, 21±1 и 45±1 °С. Остаточное количество лактозы в отобранных точках определялось криоскопическим методом по ГОСТ Р 54760-2011. Предложена оценка активности β-галактозидаз относительно эталонного образца путем аппроксимации дозировки фермента на период полупревращения лактозы за 30 мин для температуры гидролиза 45±1 °С, 1 ч для 21±1 °С и 1,5 ч для 6±1 °С. Установлено, что при колориметрическом определении активности ферментов с использованием ОНПГ при температуре 27…30 °С максимальную активность проявляет фермент GODO-YNL2, в то время как в исследованиях на молоке при разных температурах гидролиза на всем температурном интервале он проявляет меньшую или равную активность. Из трех исследованных ферментов наибольшей активностью при низких и средних температурах обладает фермент NOLA-Fit 5500, при высоких – Dairyzym Y50L. Для объективной оценки активности ферментов рекомендуется проводить сравнительные испытания при различных температурных и концентрационных режимах.

To date, a wide range of β-galactosidase enzyme preparations is available on the market. As a rule, this enzyme is isolated from various microorganisms such as molds, bacteria and yeast. There is no unified standard for the determination of the activity units of isolated β-galactosidases, since the activity of the enzyme depends on many factors, the main ones being, beside the origin, temperature and acidity of the medium. Due to this, it can be difficult to select correct enzyme for the production of different low-lactose dairy and fermented dairy products. Objective. Objective. To carry out a comparative evaluation of different origins of β-galactosidases by colorimetric method (AOAC 998.04 – hydrolysis of O-nitrophenyl-β-D-galactopyranoside (ONPG)) and on skim milk at three different temperature regimes and different substrate:enzyme ratios. Materials and Methods. Neutral enzyme preparations of different origin: GODO-YNL2 – 5500 NLU/g, NOLA-Fit 5500 – 5500 BLU/g, and Dairyzym Y50L – oNPGU/ml. The activity of the enzyme preparations of β-galactosidases was examined on two substrates: on ONPG 1.5 mg/ml by colorimetric method according to AOAC 998.04 at 27…30 °C and on reduced, skimmed, sterile milk at 6±1, 21±1 and 45±1 °C. The residual amount of lactose in the selected points was determined by the cryoscopic method according to GOST R 54760-2011. We proposed to estimate the activity of β-galactosidases relative to a reference sample by approximating the enzyme dosage for the lactose half-transformation period for 30 min for hydrolysis temperature 45±1 °C, 1 h for 21±1 °C and 1.5 h for 6 1 °C. It was found that the enzyme GODO-YNL2 had the highest activity in colorimetric determination of enzyme activity using ONPG at 27…30 °C, while the research on milk at different temperatures of hydrolysis showed lower or equal activity throughout the temperature range. Of the three enzymes studied, NOLA-Fit 5500 has the highest activity at low and medium temperatures and Dairyzym Y50L at high temperatures. For an objective assessment of the enzyme activity, comparative testing at different temperature and concentration regimes is recommended.