Asp.wentii와 Asp.nidulans의 원형질체 재생은 2-DG가 30$\mu g$/ml 첨가된 포자현탁액을 4시간 전배양 할 때 적당하였고 ergosterol, myoniositol, casamino acid, BSA가 함유된 CBE 재생용 배지에서 효과적이었으며, 30 이상 재생률을 나타내었다. 원형질체 융합은 10mM $CaCl_2$가 함유된 pH7.5의 30PEG 4000으로$37^{\circ}C$ 에서 10분간 처리했을 때 가장 양호하였으며, 융합빈도는 $8.2\times 10^{-4}$을 나타내었다. 가장 우수한 융합주인 FWN-56은 CMCase, avicelase, $\beta$-glucosidase 및 xylanase를 동시에 분비하였으며 친주에 비하여 활성이 2.3배, 1.5배, 1.8배, 2.5배 각각 증가하였고, 또한 MM에 4중 이상 보관 후의 segregant율이 1 이내였으므로 유전적 안정성은 높았으며, 분생포자 DNA함량은 1.4-1.6배였다. 또한 핵의 크기도 친주에 비하여 큰 것으로 보아 융합주임을 확인하였다.
Penicillium funiculosum과 Trichoderma viride cellulase의 정제효소들을 사용하여 cross-synergism을 조사하였다. Exo-exo형 상승작용이 Avicel을 분해하는데 가장 효과적이었으며 exo-endo형은 다소 효과가 떨어졌다. 정제효소성분과 이종의 조효소를 혼합하여 70시간 이상 Avicel을 가수분해하며 생성된 total sugar를 측정한 결과, P. funiculosum cellulase에서 분리정제한 $\beta$-glucosidase 성분효소는 T. viride cellulase와 상승작용을 크게 나타내며 Avicel을 가수분해하였다. 또한, T. viride cellulase에서 분리정제한 exoglucanase 성분효소도 P. funiculosum cellulase의 가수분해능을 크게 향상시켰다. 이와같은 결과로 미루어 볼 때, 이종의 cellulase로 부터 부족한 성분효소를 보충시켜 효소성분비율을 변화시킴으로써 Avicel의 가수분해도를 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다. 이 때 최대한 높은 가수분해를 얻기 위하여 여러 형식의 상승작용이 같이 이루어져야할 것이다.
Trichoderma속 균주는 느타리버섯 재배 시 발생되는 버섯 푸른곰팡이병의 주요 원인균이다. 후발효된 버섯 배지로부터 버섯 푸른곰팡이병균에 항균활성을 나타내는 길항세균(KATB 99121, KATB 99122 및 KATB 99123)을 분리하였다. 분리세균 중 KATB 99121은 T. harzianum(4균주). T. viride 및 T. hamatum과 동물병원성 곰팡이 Candida albicans에 대하여 우수한 억제 활성이 관찰되었고, 특히 세균의 배양상등액 접종실험에서 강한 항균활성을 보였다. 또한, KATB 99121은 전분, 단백질 및 섬유소를 분해하는 효소를 세포외로 분비하는 것으로 관찰되었고, KATB 99122와 KATB 99123은 전분, 단백질, 섬유소 분해효소는 물론 지질 분해효소도 분비하고 있었으며 ${\beta}$-glucosidase활성도 높은 것으로 확인되었다. 앞으로 이들 길항세균들을 이용하여 느타리버섯 푸른곰팡이병 방제를 위한 미생물 살균제의 개발에 대한 연구를 수행할 예정이다.
Increasing atmospheric $CO_2$ affects the soil carbon cycle by influencing microbial activity and the carbon pool. In this study, the effects of elevated $CO_2$ on extracellular enzyme activities (EEA; ${\beta}$-glucosidase, N-acetylglucosaminidase, aminopeptidase) in salt marsh sediment vegetated with Suaeda japonica were assessed under ambient atmospheric $CO_2$ concentration (380 ppm) or elevated $CO_2$ concentration (760 ppm) conditions. Additionally, the community structure of sulfate-reducing bacteria (SRB) was analyzed via terminal restriction fragments length polymorphism (T-RFLP). Sediment with S. japonica samples were collected from the Hwangsando intertidal flat in May 2005, and placed in small pots (diameter 6 cm, height 10 cm). The pots were incubated for 60 days in a growth chamber under two different $CO_2$ concentration conditions. Sediment samples for all measurements were subdivided into two parts: surface (0-2 cm) and rhizome (4-6 cm) soils. No significant differences were detected in EEA with different $CO_2$ treatments in the surface and rhizome soils. However, the ratio of ${\beta}$-glucosidase activity to N-acetylglucosaminidase activity in rhizome soil was significantly lower (P < 0.01) at 760 ppm $CO_2$ than at 380 ppm $CO_2$, thereby suggesting that the contribution of fungi to the decomposition of soil organic matter might in some cases prove larger than that of bacteria. Community structures of SRB were separated according to different $CO_2$ treatments, suggesting that elevated $CO_2$ may affect the carbon and sulfur cycle in salt marshes.
Lower termites require symbiotic microbes in their gut. The microbial communities in the termites must adapt to the termite temperature. Reticulitermes speratus KMT001 from Bukhan Mountain in Seoul may require a special symbiotic microorganisms for growth in low temperature Korean habitat. A metagenomics analysis showed a dramatic change in the symbiotic bacterial flora in the gut of R. speratus KMT001 in response to low temperatures of $4^{\circ}C$ or $10^{\circ}C$. Elusimicrobia, which are endosymbionts of flagellate protists, is the dominant phylum in the termite gut at ${\geq}15^{\circ}C$ but its population decreased drastically at low temperature. Four representative bacterial strains isolated from R. speratus KMT001 in a previous study produced maximum ${\beta}$-glucosidase levels within the temperature range of $10^{\circ}C-30^{\circ}C$. Elizabethkingia sp. BM10 produced ${\beta}$-glucosidase specifically at $10^{\circ}C$. This strain supported the existence of symbiotic bacteria for the low temperature habitat of the termite. This identified bacterium will be a resource for studying low temperature adaptation of termites, studying the gene expression at low temperatures, and developing an industrial cellulase at low temperature.
고체상태배양에서 섬유소분해효소의 고 생산을 위해 기질로서 다양한 섬유순폐기물을 검토한 결과, 주정박과 볏짚을 1:1의 혼합기질로 사용하였을 때 13.98 FPA를 얻었다. 효소생산을 높이기 위해 주정박과 볏짚의 혼합기질에 질소원으로서 콩비지를 1:1:1로 혼합하였을 때 15.22 FPA의 효소활성을 얻을 수 있었다. 이때의 최적의 함수율, pH, 온도는 각각 70%, 5.0, 3$0^{\circ}C$이었다. 최적배양조건에서 배양 5일째 FPA, CMCase, Xylanase, $\beta$-glucosidase 및 Avicelase의 효소활성은 각각 15.22, 69.1, 83.9, 29.2 및 4.2 unit/g-SDW이었다. T. harzianum FJI의 섬유소폐기물을 이용한 고체상 태배양의 경제적인 효소생산은 섬유소폐기물의 생물학적 당화기술에 크게 기여할 것이다.
148종의 시료로부터 301주의 섬유소 분해세균을 분리하였고 그 중 cellulase 활성이 가장 높은 균주를 선발하여 동정한 결과, Cellulomonas sp. KL-6로 확인하였다. KL-6 균주는 약 50시간만에 여과지(whatman No.1)를 붕괴하였고 congo red 반응으로 본 halo 환의 직경은 11 cm였으며 또한, CMCase의 활성은 67 unit/ml, FPase는 70 unit/ml, ${\beta}-glucosidase$는 0.68 unit/ml로 나타났다. 여과지를 기질로 하여 배양하였을 때 배양액 중에 유리된 glucose의 유무를 확인하였으나 추적할 만한 양이 없었다. KL-6 균주의 균체증식 최적 배양조건은 sucrose 0.5%, yeast extract 0.1%, $(NH_4)_2HPO_4\;0.1%$, $K_2HPO_4\;0.1%$, $MgSO_4{\cdot}7H_2O\;0.01%$, $CaCl_2\; 0.01%$, NaCl 0.6%, $CaCO_3\;0.1%$, pH 7.0 및 온도 $30^{\circ}C$였다.
액체형태의 건강보조 식품이나 의약품에 이용하기 위한 계피 extracts의 제조방법을 실험하였다. Cellulase, hemicellulase, pectinase, ${\beta}-1.4\;glucosidase$, tannase, lipase를 사용하여 계피를 분해할 경우에 계피 중량의 1.0% 농도로 효소를 첨가하는 것이 고형분 수율 면에서 적정하였으며, 각 효소의 최적 pH와 온도에서 2시간 분해시킨 후 $80^{\circ}C$에서 다시 2시간 추출한 계피 추출액의 cinnamic aldehyde의 양은 효소간에 큰 차이가 없었으나, 고형분 수율과 갈색도 및 항산화 활성도에서는 hemicellulase 처리가 효과적이었다. 염과 당, 항산화 작용 상승제, 산, 알칼리를 첨가하여 추출하였을 때 고형분 수율은 산과 알칼리 첨가구에서, 항산화 활성도는 glucose와 Na-ascorbate 첨가구에서 높았으며, 갈색도와 cinnamic aldehyde는 Na-citrate 첨가구에서 높은 것으로 나타났다.
섬유성 물질을 발효기질로서 사용하기 위하여, 분리균 Pseudomonas sp. LBC-505의 cellulase를 이용하여 여러 종류의 천연 섬유성 물질에 대한 당화실험을 행하였다. Cellulase 복합체의 생산은 glucose에 의하여 저해되었고 CMC, avicel, 밀기울, 볏짚 등의 섬유성 물질에 의해 유도되었으며, 55(w/v) 밀기울 배지에서 최대 효소활성을 나타내었다. CMCase 와 xylanase의 최적 효소 반응온도는$50^{\circ}C$였으며, $\beta$-glucosidase는 $55^{\circ}C$ 였다. 또한, 이들 효소의 최적 반응 pH 는 모두 6.6이었다. 조효소 단독처리에 의한 천연섬유소의 당화율은 낮게 나타났으나, 5%(v/v) HCl로 실온에서 24시간 전처리한 후 효소반응을 행한 결과 가수분해율이 18.4%(w/w)로 볏집이 가장 양호하였으며, 구성당은 주로 glucose, xylose 및 cellobiose 였다.
de Souza, Angelica Cristina;Carvalho, Fernanda Paula;Silva e Batista, Cristina Ferreira;Schwan, Rosane Freitas;Dias, Disney Ribeiro
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제23권10호
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pp.1403-1412
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2013
Ethanol fuel production from lignocellulosic biomass is emerging as one of the most important technologies for sustainable development. To use this biomass, it is necessary to circumvent the physical and chemical barriers presented by the cohesive combination of the main biomass components, which hinders the hydrolysis of cellulose and hemicellulose into fermentable sugars. This study evaluated the hydrolytic capacity of enzymes produced by yeasts, isolated from the soils of the Brazilian Cerrado biome (savannah) and the Amazon region, on sugarcane bagasse pre-treated with $H_2SO_4$. Among the 103 and 214 yeast isolates from the Minas Gerais Cerrado and the Amazon regions, 18 (17.47%) and 11 (5.14%) isolates, respectively, were cellulase-producing. Cryptococcus laurentii was prevalent and produced significant ${\beta}$-glucosidase levels, which were higher than the endo- and exoglucanase activities. In natura sugarcane bagasse was pre-treated with 2% $H_2SO_4$ for 30 min at $150^{\circ}C$. Subsequently, the obtained fibrous residue was subjected to hydrolysis using the Cryptococcus laurentii yeast enzyme extract for 72 h. This enzyme extract promoted the conversion of approximately 32% of the cellulose, of which 2.4% was glucose, after the enzymatic hydrolysis reaction, suggesting that C. laurentii is a good ${\beta}$-glucosidase producer. The results presented in this study highlight the importance of isolating microbial strains that produce enzymes of biotechnological interest, given their extensive application in biofuel production.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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