Trichoderma reesei KCTC 6952는 고분자 섬유소인 cellulose를 분해하는데 관여하는 3종류의 효소로 구성된 cellulase system을 보유하고 있다. 그 중 ${\beta}$-glucosidase는 glucose를 함유한 glycoside 유도체들로부터 glucose를 효율적으로 유리할 수 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 변형된 Mandels의 배지를 사용하여 T. reesei KCTC 6952를 배양하면서 배지로 분비된 ${\beta}$-glucosidase를 조효소액으로 회수하여 조효소액내의 ${\beta}$-glucosidase 활성을 측정하고, 또한 효소활성이 온도와 pH에 대하여 어느 정도 안정한 지를 조사하였다. 그 결과 배양 4일째에 ${\beta}$-glucosidase의 효소활성이 최고(1.33 unit/mL)에 도달하였으며, 조효소액내의 ${\beta}$-glucosidase의 최적 반응 조건은 pH 5과 $70^{\circ}C$에서 10분간 반응하는 것이었으며, 그리고 효소의 안정성을 실험한 결과에 의하면 pH 4-5의 범위에서, $50^{\circ}C$ 이하에서는 안정적이었다. 그러므로 결론적으로 본 연구를 위하여 선택된 ${\beta}$-glucosidase 조효소액은 비교적 높은 온도와 넓은 pH범위에서 촉매반응을 일으킬 수 있었다.
Bacillus subtilis B22, a chemotrophic and aerobic bacterial strain was isolated from homemade kimchi, identified by 16S rRNA gene sequencing. B22 was primarily screened by biochemical, carbon source utilization tests. B22 was used to produce pectinase and ${\beta}$-glucosidase by submerged fermentation under different light sources. B22 was incubated in pectin media and basal media (pH 7.0) under blue, green, red and white light-emitting diodes (LEDs), fluorescent white light, and in darkness at $37^{\circ}C$, orbital shaker 150 rpm for 24 hours. Fermentation under blue LEDs maximized pectinase production ($71.59{\pm}1.6U/mL$ at 24 h) and ${\beta}$-glucosidase production ($56.31{\pm}1.6U/mL$ at 24 h). Further, the production of enzyme increased to pectinase ($156{\pm}1.28U/mL$) and ${\beta}$-glucosidase ($172{\pm}1.28U/mL$) with 3% glucose as a carbon source. Activity and stability of the partially purified enzymes were higher at pH 6.0 to 8.0 and $25-55^{\circ}C$. The effect on the metal ions $Na^+$ and $K^+$ and (moderateactivity) $Mn^{2+}$ and $Ni^{2+}$ increased activity, while $Hg^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Fe^{2+}$, and $Fe^{2+}$ inhibited activity. EDTA, phenylmethylsulfonyl fluoride and 5,5-dithiobis (2-nitrobenzoicacid) reduced activity, while tetrafluoroethylene and 1,10-phenanthroline inhibited activity. The amylase was highly tolerant of the surfactants TritonX-100, Tween-20, Tween-80 and compatible with organic solvents methanol, ethanol, isoamylalcohol, isopropanol, t-butylalcohol and the oxidizing agents hydrogen peroxide, sodium perborate and sodium hypochlorite, although potassium iodide and ammonium persulfate reduced activity. These properties suggest utility of pectinase and ${\beta}$-glucosidase produced by B. subtilis B22 under blue LED-mediated fermentation for industrial applications.
The effects of water soluble materials in paper mill sludge on cellulase and $\beta$-glucosidase activities were studied while the optimization of enzyme system for hydrolysis of the paper mill sludge for production of glucose was made. Water soluble materials in the paper mill sludge showed stimulatory effect on carboxymethyl cellulose (CMC) activity, inhibitory effect on filter paper (FP) activity, and no effect on avicelase and $\beta$-glucosidase activities. CMC and ${\beta}$-glucosidase activities at 5 and 10, 5 or 10 and 10, and 10 and 10 U/ml were optimal for hydrolysis of 5, 10, and 20% of the paper mill sludge, respectively.
숙성기간이 다른 재래식 된장 12종과 개량식 된장 4종의 아이소플라본과 $\beta$-glucosidase 활성도를 비교하였다. 재래식 된장의 전체 아이소플라본 함량(TI)은 $370-723\;{\mu}g/g$이었고, 개량식 된장은 $179-537\;{\mu}g/g$으로 유의적으로 낮은 함량을 보였다. 된장의 주요 아이소플라본은 비배당체 형태였으며 재래식 된장의 경우 42.98-89.96%, 개량식 된장은 35.51-93.48%이었다. 아이소플라본 함량 분포에 대한 주성분 분석 결과 재래식 된장은 개량식 된장과 차별화가 가능하였다. 개량식 된장의 경우 $\beta$-glucoside 형태는 검출되지 않았는데 이는 과도한 열처리를 받았거나 발효에 관여한 미생물의 $\beta$-glucosidase 활성이 높았음을 의미한다. 된장시료에서 $\beta$-glucosidase 활성도는 날콩에 비해 낮았으며 재래식 및 개량식 된장간에 유의적인 차이 및 아이소플라본의 분포와의 상관관계는 명확하지 않았다.
Bioethanol production from lignocellulose is considered as a sustainable biofuel supply. However, the low cellulose hydrolysis efficiency limits the cellulosic ethanol production. The cellulase is strongly inhibited by the major end product cellobiose, which can be relieved by the addition of ${\beta}$-glucosidase. In this study, three ${\beta}$-glucosidases from different organisms were respectively expressed in Saccharomyces cerevisiae and the ${\beta}$-glucosidase from Saccharomycopsis fibuligera showed the best activity (5.2 U/ml). The recombinant strain with S. fibuligera ${\beta}$-glucosidase could metabolize cellobiose with a specific growth rate similar to the control strain in glucose. This recombinant strain showed higher hydrolysis efficiency in the cellulose simultaneous saccharification and fermentation, when using the Trichoderma reesei cellulase, which is short of the ${\beta}$-glucosidase activity. The final ethanol concentration was 110% (using Avicel) and 89% (using acid-pretreated corncob) higher than the control strain. These results demonstrated the effect of ${\beta}$-glucosidase secretion in the recombinant S. cerevisiae for enhancing cellulosic ethanol conversion.
Bioemulsifiers are those chemicals which are produced from microorganisms but which have both hydrophilic and hydrophobic groups. $\alpha$-Glucosidase inhibitor ($\alpha$-GI) produced from Bacillus lentimorbus B-6 (B-6) showed bioemulsifying activity. But $\beta$-glucosidase inhibitor produced from B-6 didn't show emulsifying activity. $\alpha$-GI was purified from supernatant of B-6 grown in minimal culture medium containing glucose and sodium glutamate by Sephadex G-100 column chromatography and isolated from $\beta$-GI by dialysis against water. Toluene was determined as the best substrate for emulsifying activity of $\alpha$-GI. $\alpha$-GI showed thermostability at $100^{\circ}C$ for 15 min, high salt tolerance up to 32% NaCl and wide range of pH-stability at pH $4\sim10$. Emulsifying character of $\alpha$-GI can be useful for the liposome formation for the treatment of diabetes mellitus.
Aspergillus nid$\mu$tans 의 분생포지에는 두 종류의 $\beta$.glucosidase, 즉 tightly-bound enzyme(TBE)과 loosely-bound enzyme(LBE)이 존재한다. 포자수와 효소활성도가 정비례함을 보아 이 효소의 존재을 확인할 수 있었으며, 배양조건 하에서 의 오랜기잔 방치에도 얼정 수준의 활성을 유치하는 높은 안정성을 보였다. 분생포자에 여러가지 물리.화학적 처리를 한 뒤에도 TBE의 환성도에는 큰 변화가 없었으며, TBE의 최적 pH 및 온도는 각각 6.0, $55^{\circ}C$였다.TBE의 열안정성은 균사체의 $\beta$-glucosidase보다 높았으며, $H^{2+}$이온에 대한 내성도 비교적 높은 수준을 보였다. LBE와 균사체 $\beta$-glucosidase의 전기영동 양상이 유사한 것으후 보아 율사체와 동일한 효소가 포자의 표면에 존재후L을 알 수있었다.
Cellulomonas sp. CS1-1 생성의 $\beta$-glucosidase는 cell-bound 효소이었으며, Avicelase와 Carboxymethyl-cellulase (CMCase)는 extracellular 효소로 존재함을 확인하였다. Cellobiose나 CMC 최소배지에서의 균의 생장은 cellobiose보다 glucose 첨가시에 현저히 증가하였다. Cellobiose나 CMC 최소배지에서의 $\beta$-glucosidase 생합성은 glucose 첨가로 현저히 억제되었으나, CMC 최소배지에 cellobiose를 첨가하였을 경우, glucose에 의한 억제 효과와는 반대로, 효소의 생성은 오히려 촉진되었다. 그 외의 탄소원에 관한 영향을 조사한 결과 CMC, 전분, maltose 등의 첨가도 glycerol, arabinose, xylose, trehalose의 첨가시 보다 효소의 생성이 증가되었다. 이상의 결과로 $\beta$-glucosidase 생합성은 glucose에 의하여 catabolite repression을 받았으며, cellobiose, CMC, starch등은 다른 당류보다 효소생성을 현저히 유도하였으므로, 이 효소는 inducible enzyme임을 알 수 있었다. 효소생성에 미치는 질소원을 조사한 결과는 yeast extract가 peptone이나 ammonium sulfate보다 효소생성을 증가시켰다. 효소의 특성을 조사한 결과, 50mM MgCl$_2$가 포함된 10mM potassium phosphate buffer (pH 7.0)에서 효소의 역가가 증가하였고, 최적 pH는 6.0이었고 최적온도는 42$^{\circ}C$ 이었다. p-nitrophenyl-$\beta$-D-glucoside의 농도에 대한 glucose의 Km값은 0.265mM 이었고 $\beta$-D(+)-glucose에 대한 Ki값은 9.0 mM 이었다.
본 연구의 목적은 기존의 단일 균주보다 두 종의 서로 다른 균주를 복합시켰을 때 두 균 주간의 상호 보완적인 면을 이용하여 효소생산을 극대화하기 위함이며, 다음과 같은 결론을 얻었다. 실험에서 사용된 T. viride와 FB01는 최적 pH와 온도가 비슷하여 혼합배양이 가능 하였으며, 이들의 복합균주를 개발하는데 성공하였다. 두 균주간의 상호작용으로 인해 단일 균주일 때보다 CMCase, ${\beta}-glucosidase$ 및 avicelase의 활성이 우수했으며 또한 계대배양 및 pH 조절을 통해 ${\beta}-glucosidase$이 활성이 최고 3.2배까지 증가함을 알 수 있었다. 탄소원으로 섬유소 폐기물중 특히 볏짚을 이용했을 때 복합균주에 의한 효소생산이 효과적이었으므로 앞으로 이 조건에서 복합균주를 장기적으로 계대배양하면서 효소의 생산성 향상과 복합균주의 안정성을 관찰할 필요가 있다고 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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