Protein content of cellulosic wastes, such as spent grain, hop bark, spent rye, rice straw, rice hull, saw dust and used newspaper, was increased by a mixed culture of C. utilis wastes having 66-75% moisture. Among the fungal strains tested. A.phoenicis KU175 was the most powerful to increase the protein content of A. phoenicis during the mixed culture with C. utilis in the CMC medium reached at the peak for one day culture after inoculation of the both strains at the same time, while it reached at peark from the beginning of the mixed culture, when A. phoenicis was inocultated for 12-24hours prior to the inoculation of C.utilis. To increase the protein content of the cellulosic wastes by the mixed culture of C.utilis and A.phoenicis, the inoculation of both strains at the same time was more effective than the preinoculation of A. phoenicis for 6-24 hours. Content of crude cellulose in the used newspaper, saw dust and spent grain was high relatively, and the lignin content of spent grain, spent rye, and rice strew was reduced more than half by the treatment of 2% NaOH. However, effect of alkali treatment of increase the protein content of the cellulosic wastes was not prominent in the case of mixed culture. Protein content of the cellulosic wastes was increased prominently by the mixed culture of C.utilis and A.phoenicis in semi-solid substrate, compared with the single culture of C. utilis, although the latter increased the protein content of cellulosic wastes considerably. The effect of mixed culture of C. utilis and A. phoenicis increased 4-fold the protein content of spent grain, and more than doubled crude protein in hop bark and rice straw.
A. phoenicis는 고온에서도 높은 lactose hydrolysis에 대한 효소 반응 활성을 가지고 있으나, 이 균주에 의한 progesterone의 전환 반응은 반응 온도에 매우 민감한 것으로 나타났다. 균체 내외부의 반응액 조성을 sonication 방법을 이용하여 조사함 결과 반응 초기에 균체의 내부에는 외부에 비하여 $11{\alpha}-hydroxyprogesterone$이 더 높은 농도로 존재하였으나 반응이 진행됨에 따라 균체 내부의 $11{\alpha}-hydroxyprogesterone$이 다른 생성물로 전환되어 오히려 더 낮은 농도의 $11{\alpha}-hydroxyprogesterone$이 존재하였다. A. phoenicis mycelium은 유기용매가 존재하는 반응액내에서도 새로운 액체 배지가 연속적으로 공급될 경우 물질대사를 계속 진행시킬 수 있으며, mycelium의 성장을 저해하지 않는 방법으로 고정된 cell을 이용하여 고정층 반응기에서 연속적으로 A. phoenicis-hydroxyprogesterone을 생산할 수 있다고 판단된다.
Progestrone bioconversion by immobilized Aspergillus phoenicis was studied. Progesterone was converted into 11$\alpha$-hydroxyprogesterone and 3-minor byproducts. Whole cells of A. phoenicis were immobillized by enreappment with calcium-alginate, K-carrageenan, or polyacrylamide. Of these materials tested, cell immobilized in $Ca^{2+}$ -alginate gels showed the highest activity for 11$\alpha$-hydroxylation of progesterone. In the case of mycelia immobilized in $Ca^{2+}$-alginate, futher progressing hydroxylation of 11$\alpha$-hydroxyprogesterone was greatly reduced. Spores of A. phoenicis which were immobillized with $Ca^{2+}$-alginate and germinatedin situ for 25 hours showed higher 11$\alpha$-hydroxylase activity than those of entrapped whole mycelia and maintained initial enzyme activity for all 8 times of repeated use. After 16 times of reuse, the activity was declined 30% or more. When culture media and $Zn^{2+}$ were introduced into the reaction media, the activity of the immobilized mycelia which had been lowered due to many times of reuse was effectively reactivated.
The dependence of activities of Aspergillus phoenicis on the culture conditions in the progesterone transformation reaction was investigated. In the beginning of the reaction, $6{\beta},\;11{\alpha}-dihydroxyprogesterone$ was not produced even at high concentration of $11{\alpha}-hydroxyprogesterone$. However, large amount of the product was obtained after the complete exhaustion of progesterone. When spores of A.phoenicis replaced mycelia as enzyme source, $11{\alpha}-hydroxyprogesterone$ was produced after a considerably long indyction period, and its maximum production rate followed the exponential growth phase. The $6{\beta}-hydroxylation\;of\;11{\alpha}-hydroxyprogesterone$ continued, even after the stationary growth phase. A. phoenicis showed high enzyme activity for these reactions when the phosphate buffer solutions were used in place of the ordinary culture medium. The buffer solutions of low pH gave more yield of $11{\alpha}-hydroxyprogesterone$ than those of high pH. However, the addition of flucose to the buffer solutions did not activate the transformation reaction. The presence of progesterone seems to be necessary for the induction of enzymes for the $6{\beta}-hydroxylation\;of\;11{\alpha}-hydroxyprogesterone\;since\;6{\beta},\;11{\alpha}-dihydroxyprogesterone$ is not produced in the reaction medium containing only $11{\alpha}-hydroxyprogesterone$ as a substrate.
S.B, P.S, C.P를 각각 처리한 배지에 배양된 진균류(Aspergillus phoenicis, Rhizopus acidus, Candida albicans)에서 원형질막을 분리하였다. 원형질막 단백질의 함량과 특성을 대조구와 비교하였다. A. phoenicis의 생장은 S.B 처리구에서 평균 64.0%가 감소하였다. R. acidus의 생장은 P.S 처리구에서 평균 69.0%가 감소하였다. 또한 C. albicans의 생장도 S.B 처리구에서 평균 59.5%의 감소를 나타내었다. 여러 진균세포 원형질막에 함유된 단백질의 함량은 S.B 처리구에서 평균 41.0%, 41.7%, 59.5%가 각각 억제되었다. A. phoenicis의 원형질막 단백질의 변화 양상은 처리구에서는 배양 1일째, 2일째는 대조구와 비슷한 경향을 나타내었다. 그러나 배양 1일째 $116\;KD{\sim}97\;KD$ 밴드는 거의 사라졌고 $45\;KD{\sim}29\;KD$ 밴드는 희미하게 관찰되었다. R. acidus는 S.B 처리구에서 배양 중간기부터 $116\;KD{\sim}97\;KD$ 밴드가 소실되었으며, P.S 처리구와 C.P 처리구는 배양초에 소실되기 시작하여 배양 36시간에는 완전히 소실되었다. C. albicans에서는 $116\;KD{\sim}97\;KD$ 밴드가 대조구와 비교하여 배양초에 소실되기 시작하였고 $66\;KD{\sim}45\;KD$밴드는 배양 96시간에 희미하게 나타났다. 특히 C.P 처리구에서는 배양 96시간에 완전히 소실되었다.
Cycloheximide와 nalidixic acid를 각각 처리한 배지에 Aspergillus phoenicis, Rhizopus acidus, Candida albicans를 배양하는 동안에 이들 세포에서 항생물질이 DNA 합성에 어떠한 영향을 미치는 가를 대조구와 비교 분석하였다. Cycloheximide 처리구에서의 DNA 염기 함량은 A. phoenicis에서 대조구에 비해 adenine 20.4%, thymine 43.1%, cytosine 40.9%, guanine 35.3%가 감소되어 purine기, pyrimidine기가 각각 32.2%, 42.7% 억제 현상을 나타내었다. R. acidus에서는 adenine이 34.2%, thymine이 42.1%, cytosine은 38.0%, guanine은 18.1%가 감소됨으로 purine기와 pyrimidine기가 24.1%와 40.0%로 저해되었다. 그리고 C. albicans의 염기 조성은 adenine이 58.3%, thymine이 58.5%로 대조구에 비해 억제되었고 cytosine은 58.1%, guanine은 42.4%가 감소되어 purine기 46.8%, pyrimidine기 58.8%의 억제를 보여주었다. Nalidixic acid 처리구에서는 A. phoenicis에서 adenine 41.6%, thymine 47.1%, cytosine 59.3%, guanine 46.3%가 저해되어 purine기 45.6%, pyrimidine기 57.2%가 감소되었다. R. acidus에서의 염기함량은 adenine 59.1%, thymine 54.7%, cytosine 35.3%, guanine 37.4% 감소로 purine기 45.9%, pyrimidine기 44.9%가 대조구에 비해 억제 효과를 보여주었다. C. albicans에서는 adenine이 60.1%, thymine이 68.6%, cytosine이 60.7%, guanine이 40.0% 저해되어 purine기는 45.8%, pyrimidine기는 63.5% 감소현상을 보였다. 이들 3 균주의 DNA 생합성에서 purine기 보다는 pyrimidine기가 cycloheximide와 nalidixic acid에 의해 뚜렷한 저해 효과를 나타내는 것으로 조사되었다. 본 실험에서 cycloheximide보다는 nalidixic acid가 DNA 생합성에 현저한 억제작용을 하는 것으로 분석되었다.
Avicelase, CMCase and salicinase of A.phoenicis K.U. 175 were purified from wheat bran culture by salting out with ammonium sulfate, dialysis and successive column chromatography Sephadex G-100. Optimum pH and temperature of avicelase were pH 3.8-4.8, $35-55^{\circ}C$ and that of CMCase, salicinase were pH4.5-5.5, $45-60^{\circ}C$ and pH 4.5-6.0, $45-60^{\circ}C$ respectively. These enzymes were relatively thermostable, alkali unstable and inhibited by $Ca^{++},\;Mn^{++},\;Cu^{++},\;and\;Hg^{++}$. Km values of avicelase, CMCase and salicinase were calculated to be $1.5{\times}10^{-4}M,\;5.5{\times}10^{-4}M\;and\;2.75{\times}10^{-5}M$ and Vmax values $1.66{\times}10^{-4}mM/min,\;3.33{\times}10^{-4}mM/min\;and\;1.14{\times}10^{-4}mM/min$, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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