Trichoderma viride 및 Trichoderma reesei 유래 Cellulase의 키토산 분해 특성

Chitosanolytic Characteristics of Cellulases from Trichoderma viride and Trichoderma reesei

키토산 올리고당 생산에 이용 가능한 경제성 있는 키토산 분해 효소를 탐색하였다. Cellulase, ${\beta}-1,4-glucosidase,\;protease$ 및 상업용 효소류를 대상으로 조제 키토산에 대한 분해력을 시험한 결과 Trichoderma viride, T. reesei 유래의 cellulase 및 상업용 효소인 Celluclast (T. reesei 유래 cellulase)가 우수한 키토산 분해능력을 나타내었다. 키토산에 대한 반응성은 T, reesei 유래 cellulase가 T. viride 유래 cellulase 보다 강하였으며 이들의 적정 키토산 분해조건은 pH 5.0이었고 적정 온도는 T. viride 유래 celluclast는 $45^{\circ}C$, T. reesei 유래 cellulase 및 Celluclast는 $55^{\circ}C$로 나타났다. 또한 dose reponse시험에서 이들 효소 모두 enz./chitosan비=0.1이 적절하였으며 T. reesei 유래 효소 및 Celluclast는 키토산 농도가 3%일 때 최대의 활성을 나타내었다. 한편, 상업용 효소인 Celluclast를 이용한 키토산 올리고당의 생산 가능성을 시험하기 위하여 3% 키토산 용액(310cp)에 Celluclast를 1% 첨가하고 $pH\;5.0,\;55^{\circ}C$에서 시간별로 반응시켰을 때, 점도는 초기30분경에 5.51cp로 98% 이상 감소하였으며 50% ethanol 가용물의 수율은 분해 15시간에 70%로 최대를 보였다. 총환원당의 함량은 분해시간이 경과함에 따라 증가하였고 반응 2시간부터 13.5% 내외의 수준을 유지하였다. 올리고당의 조성은 15시간 분해물에서 균일한 분포와 높은 함량을 보였으며 항종 양활성을 나타내는 것으로 알려진 6량체 키토산 올리고당의 생성량은 기존의 산 분해방법의 약 4배에 해당되는 8.0%로 나타났다. 따라서 T. viride 및 T. ressei 유래의 cellulase는 99% 이상의 탈아세틸화도를 가지는 키토산에 대하여 분해활성을 나타내고 특히 T. reesei유래의 상업용효소는 지금까지 효소가격이 너무 높아 활용되지 못한 chitosanase를 대신하여 키토산 올리고당을 경제성 높게 생산하는 데 이용될 수 있을 것으로 기대되었다.

The chitosanolytic capabilities of cellulases, glucosidases, proteases and commercial enzymes were evaluated, and effective chitosanolytic cellulases from T. viride, T. reesei and Celluclast, a commercial enzyme from T. reesei were characterized. The reaction of cellulase from T. viride, T. reesei and Celluclast was optimal at pH 5. 0 and $45{\sim}55^{\circ}C$. Max. chitosanolytic activities of cellulases from both T. viride and T. reesei were observed at the enzyme/chitosan ratio=0.1 and chitosan concentration=3.0%. For the possible application of commercial Celluclast to chitosan oligosaccharides production, 3%(w/v) chitosan was reacted with 1%(v/v) Celluclast at pH 5.0 and $55^{\circ}C$. The apparent viscosity decreased by 98% within 30 minutes reaction and Max. contents of 50% EtOH solubles were 70% at 15 hrs reaction. Total reducing sugars were also increased with reaction time and maintained approx. 13.5% after 2hrs reaction. In 15 hrs treated chitosan hydrolyzates, various kinds of chitosan oligosaccharides were produced and contents of chitosan hexamer, known for its antitumor activities, were about 8.0%, about 4 times higher values compared with acid hydrolysis method. The results suggested that chitosan oligosaccharides could be produced with low-cost cellulases from T. reesei.