150개의 토양시료로부터 두유 응고효소를 생산하는 세균 17균주를 분리하였으며 이들 균주는 Bacillus cereus(8균주), Bacillus pumilus(8균주) 및 Bacillus licheniformis(1균주)로 동정하였다. 분리된 두유 응고효소 생산균주중 Bacillus pumilus 118 및 Bacillus licheniformis 192균주가 비교적 높은 두유응고효소 활성을 나타내었고 이들 두 균주의 효소활성은 pH6.0~7.0의 범위에 있어서 pH7.0에 가까울수록 저하되며 그 최적온도는 $65^{\circ}C$였다.
국내 토양 미생물로부터 효과적인 카탈라제 생산 미생물을 이용하기 위하여 전라남도 벌교 토양 시료로부터 카탈라제 생산량이 높은 균주 (BKBChE-1, BKBChE-2, BKBChE-3)를 분리, 생화학 실험과 전자현미경을 통한 균주의 형태 관찰및 16S rDNA 유전자 서열분석 등을 통해 미생물을 동정하여 각각의 균주는 99% 이상의 상동성으로 Bacillaceae bacterium BKBChE-1, Bacillus sp. BKBChE-2, Bacillus flexus BKBChE-3로 명명하였다. 선별된 세 가지 균을 배양하여 얻은 카탈라제 효소의 온도와 pH 변화가 효소 활성에 미치는 영향을 조사하였다. 토양에서 분리한 세 가지 균주가 생산한 카탈라제 효소는 $60^{\circ}C$ 이상의 온도에서도 약 50% 가량의 활성을 유지, pH 7.0 이상의 알칼리 조건에서 pH가 증가함에 따라 활성이 증가하다 감소하는 경향을 보여 pH 13.0의 강한 염기 조건에서 약 20% 가량의 활성을 나타내는 것을 확인하였다. $4^{\circ}C$에서의 장기 저장 안정성 실험에서는 Bacillus flexus BKBChE-3이 생산한 카탈라제를 제외한 나머지 두 가지 미생물이 생산한 카탈라제 활성 실험의 경우 20일이 지난 후에도 40% 이상의 활성이 유지되는 것을 조사하였다. 상기 결과는 세 가지 미생물이 생산한 카탈라제가 생산량의 측면에서 Costa 등 [21]이 바실러스로부터 얻은 카탈라제 활성의 결과와 비교하여 높은 카탈라제 활성을 보일 뿐만 아니라, Yang 등 [9]이 곰팡이로부터 얻은 카탈라제의 pH 실험 결과와 비교하여 보다 높은 알칼리 조건에서도 안정하여 그 활성이 우수함을 확인하였다. 이들 결과를 근거로 고온의 호알칼리 과산화수소 제거 공정에서 분리한 미생물 사용이 가능할 것으로 기대된다.
본 연구는 transglutaminase 생산능이 우수한 토양유래방선균 strain YK-2를 TGase 최적생산배지에서 $28^{\circ}C$, 5일간 배양하여 얻은 배양여액으로 본 효소의 정제 및 정제된 효소의 효소화학적 특성에 관하여 검토한 것이다. 본 효소의 정제는 50% methanol precipitation, DEAE-Sephadex column chromatography의 정제 절차를 거쳐 56.5%의 수율로 정제되었고, 정제된 효소의 순도는 12.5% SDS-PAGE에서 단일 밴드를 나타내어, 서브유닛트의 분자량이 약 45,000 dalton으로 추정되는 호모형 효소인 것을 알 수 있었다. 정제된 TGase의 생화학적 제 특성을 검토한 결과, 등전점은 pH $6.0{\sim}7.0$ 부근에 있는 것으로 나타났으며, 본 효소의 기질인 CBZ-L-Gln-Gly 농도에 대한 Km치는 18.5 mM으로 추산되었다. 또한 금속이온 및 저해제의 영향으로는 $Hg^{++}$에 의해서 본 효소의 활성이 강하게 저해되었으나, DTT 및 mercaptoethanol에 의해 각각 293% 및 219% 활성이 증가하였다.
일반 토양과 부엽토, 퇴비로부터 alkaline cellulase 생성이 우수한 균주를 분리한 후 형태적, 배양학적 및 생화학적 동정을 실시한 결과 호알칼리성 Bacillus sp. HSH-810 균주인 것으로 판명되었다. 분리균 Bacillus sp. HSH-810의 생육과 효소 활성은 $30^{\circ}C$와 pH 10.0에서 가장 높은 것으로 나타났다. 본 균주는 배지 중에 탄소원과 질소원, 무기염으로 1.0%의 CMC와 0.5%의 peptone, 0.02%의 $CaC1_2$, $CoC1_2$를 사용하였을 경우 최대의 alkaline cellulase생산성을 나타내었다. 효소의 최적 활성 pH와 온도는 각각 10.5와 $50^{\circ}C$였다. 이 효소는 pH 6.0-13.0과 $50^{\circ}C$의 온도에서 매우 안정하였다. 효소액에 계면활성제를 첨가하여 효소 활성을 측정한 결과, 효소액은 sodium-$\alpha$-olefin sulfonate (AOS)와 sodium dodecyl sulfonate (SDS), Tween 20, Tween 80에 대하여 안정성 이 높은 특징을 보였으나 0.1%의 linear alkyl-benzene sulfonate (LAS)를 첨가한 경우에는 효소 활성이 심하게 저해되었다.
본 연구에서는 산업적으로 사용될 수 있는 안정하고 활성이 높은 cholesterol oxidase를 생산하는 균주를 얻기 위해 토양 미생물로부터 균주를 선별하였다. 선별된 균주에 대하여 세포외 효소 활성을 측정한 결과 BEN 115로 명명한 균주가 가장 높은 효소 활성도를 나타내었다. 이 균주는 형태학적, 생리학적 특성과 배양형태 및 G+C 함량을 분석한 결과 Nocardia속으로 확인되었다. 최적 효소 생산 조건을 조사한 결과 기존 yeast malt extract broth 조성인 0.4% yeast extract, 0.4% glucose, 1% malt extract에서 가장 높은 활성을 나타냈다. 본 균주에서 생산된 extracellular cholesterol oxidase는 SDS-PAGE와 Western blot 결과 분자량이 55, 57 kDa인 두 종류의 효소가 존재하는 것으로 나타났다. BEN 115에 대한 효소학적 특성을 연구한 결과 온도 안정성은 $55^{\circ}C$까지 효소 활성이 유지되었고, pH 안정성은 pH $3.5{\sim}9.5$의 범위까지 안정한 것으로 나타났으며 최적 온도와 최적 pH는 각각 35oC와 pH 5.5인 것으로 나타났다. 또한 detergent(Triton X-100, Triton X-114 그리고 Tween 80) 첨가 시 효소 활성이 첨가하지 않은 대조군보다 약 $1.6{\sim}2.0$배 증가하는 것으로 나타났다. Campesterol, sitosterol 그리고 stigmasterol에 대한 기질 특이성은 cholesterol(100%)과 상대적으로 비교 시 각각 50%, 50% 그리고 27%의 기질 특이성을 나타내었다.
알칼리성 xylanase를 생산하는 균주를 토양으로부터 분리한 후 동정을 실시한 결과 Bacillus alcaiophilus으로 판명되었다. B. alcalophilus AX2000으로 명명한 본 균주는 pH 10.5에서 생육이 가장 좋았으며 효소활성도 가장 높았고 배지 중에 탄소원과 질소원으로서 0.5%(w/v) birchwood xylan과 0.5%(w/v) polypeptone/yeast extract를 각각 사용하였을 경우에 최대의 xylanase생산성을 나타내었다. Xylanase의 생합성근 glucose에 의한 catabolite repression을 받았으며 고농도의 xylose에 의해 효소의 생합성이 저해되었다. 조효소의 최적활성은 pH 10과 $50^{\circ}C$에서 나타났으며, pH 5에서 11까지의 넓은 pH범위에서 활성이 안정하게 유지되었고 효소의 열 안정성은 20~$60^{\circ}C$에서 30분간 처리시 90%이상의 잔존활성을 나타내었다.
토양으로부터 갈락토스 전이활성이 우수한 ${\beta}-galactosidase$를 생산하는 미생물을 분리하고 부분동정하여 Bacillus sp. A1으로 명명하였다. 선발된 균주가 생산하는 효소는 40%(W/W) 유당용액에서 초기유당의 70%가 전환되었을 때 90%의 높은 전이율을 보였다. 효소의 생합성은 유당에 의하여 유도되었고 포도당에 의하여 저해받았다. 효소생산을 위한 탄소원으로는 유당이, 유기질소원으로는 효소분해 대두단백질이 적합하였다. 탄소원과 유기질소원을 최적화하므로써 배양된 균주의 효소활성은 최소배지에서 배양된 효소활성과 비교하여 약 3배 이상($0.5\;U/m{\ell}-broth$에서 $1.8\;U/m{\ell}-broth$로) 증가하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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