The purpose of this study is to present basic data for the enzymatic modification of acetate fabrics. The weight loss and rate of weight loss of acetate fabrics increased with increasing NaOH concentration and treating time. Acetyl value decreased as the weight loss became higher. The weight loss of alkaline-treated acetate fabrics were directly proportional to the concentration and treating time of cellulase. The optimum temperature and pH in cellulase treatment were $55^\circ{C}$ and pH 3.5. The surface shape revealed that density of fiber decreased by alkaline-treatment. With the treating time of cellulase, fibrillation occurred. In case of higher weight loss in alkaline treatment, fibril is removed after 180 min. The tensile strength decreased by alkaline and cellulase treatment. Especially, in case of higher weight loss of alkaline treatment, tensile strength decreased suddenly. Alkaline treatment increased the drapability of acetates, while cellulase treatment increased it initially but decreased gradually with treatment time. The dyeability after alkaline treatment was improved for reactive dye, but deteriorated for disperse dye. The cellulase treatment of acetate lowered the dyeability for both types of dyes.
Cotton fabrics were treated by low temperature plasma and/or cellulase, and its physical and dyeing properties were investigated. All the pretreatments of the cotton with low temperature plasma of oxygen, nitrogen and argon slowed down the rate of weight loss of cotton in cellulase solution. Plasma pretreatment did not show any strength retention effect on cotton fiber in the subsequent cellulase treatment. Pretreatment of cotton with low temperature oxygen plasma decreased the rate of dyeing in direct dye bath, while cellulase or plasma/cellulase pretreatment increased the rate. Equilibrium dye uptake of cotton was not changed greatly by the pretreatments except the normal untreated cotton showed more or less high uptake. The pretreatment of cellulase with a water-soluble carbodiimide reduced the enzymatic activity, and did not show any strength retention of cotton in enzymatic weight loss.
A fungal strain producing a high level of cellulase was selected from 320 fungal isolates and identified as Aspergillus sp. This strain was further improved for cellulase production by sequential treatments by two repeated rounds of $\gamma$-irradiation of $Co^{60}$, ultraviolet treatment and four repeated rounds of treatment with N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine. The best mutant strain, Aspergillus sp. XTG-4, was selected after screening and the activities of carboxymethyl cellulase, filter paper cellulase and $\beta$-glucosidase of the cellulase were improved by 2.03-, 3.20-, and 1.80-fold, respectively, when compared to the wild type strain. After being subcultured 19 times, the enzyme production of the mutant Aspergillus sp. XTG-4s was stable.
이글은 다음과 같이 구성되어져 있다. preface 1) introduction 2) general information 3) folin protein determination 4) cellobiase assay 5) filter paper assay for saccharifying cellulase 6) carboxymethyl cellulase assay for endo-.betha.-1,4-glucanase 7) additional assay procedure for endoglucanase 8) evalutaiton of cellulase under process conditions 9) general remartks, references.
채종 후 성숙한 인삼 종자 배유에서 cellulase의 국재를 rabbit anti-cellulase와 protein A-gold를 사용한 면역세포화학적 방법을 이용하여 확인하였다. Cellulase의 immunogold particle이 전자밀도가 높은 단백질체와 배유세포벽 주변부에 나타났다. 또한 금입자가 세포벽에 균일하게 분포하였고, 제형층에 접한 분해과정 중의 배유세포벽을 따라 나타났다. 그러나 세포벽의 섬유성 물질과 배유세포의 분해물질로 구성된 제형층에서는 금입자가 관찰되지 않았다.
Cellobiohyolase (CBH) I 유전자의 확보는 CBH I 유전자 cellulase 생산 균주인 Trichoderma reesei를 배양, 수거하고 액체 질소를 이용하여 세포를 파쇄 후 RT-PCR kit를 이용하여 CBH I gene을 합성하였다. 그 후 발현벡터인 pYGAL에 cloning하였다. CBH I 유전자 앞부분에는 CBH I 단백질이 cell 외부로 분비할 수 있도록 하는 ppL이 포함되었다. CBH I 단백질 발현은 Protein gel 결과를 통하여 발현을 확인하였다. Cellulase 활성을 증대시키기 위한 분자진화 방법 개발은 error prone PCR과 DNA shuffling을 수행하였다. 얻은 CBH I 유전자를 발현 벡터에 삽입하고 효모에 transformation하여 이것을 다시 screening하였다. 1차 screening 후 confirm test하기 위해 DNS (Dinitrosalicylic Acid) 환원당 측정법을 이용하였으며, 이 결과 121-D8, 228-G2, 389-E3, 412-B4, 456-D2의 cellulase 변이체를 획득할 수 있으며, 456-D2의 경우 original CBH I과 비교하여 약 510%의 활성이 증가된 것을 확인할 수 있었다. 분자 진화 된 cellulase sequence 분석결과 CBH I wild type과 비교하였을 때 121-D8의 경우 변경된 9개의 염기 중 아미노산의 변화에 영향을 준 염기는 6개, 228-G2의 경우 변경된 7개의 바뀐 염기 중 아미노산의 변화에 영향을 준 염기는 4개, 389-E3의 경우 변경된 13개의 바뀐 염기 중 아미노산의 변화에 영향을 준 염기는 9개, 412-B4의 경우 변경된 9개의 바뀐 염기 중 아미노산의 변화에 영향을 준 염기는 6개, 456-D2의 경우 변경된 10개의 바뀐 염기 중 아미노산의 변화에 영향을 준 염기는 7개이었다. Cellulase 생산 공정 최적화는 5 L 발효기를 이용하여 고농도 배양을 실험한 결과 최종 O.D. 120까지 진행할 수 있었으며, 약 1.2 g/L의 cellulase를 얻을 수 있었다. Cellulase 생산 공정 scale-up 5 L 규모에서 확립된 최적 fed-batch 발효 공정을 300 L로 scale-up하여 실험하였다. 최종 O.D.는 약 280 정도이며 cellulase의 발현양은 약 3.2 g/L 수준임을 확인하였다. Cellulase 정제 공정 최적화 결과 80%의 수율과 95%의 순도를 확보하였다.
본 실험은 알팔파(Medicago sativa) 근류균인 Rhizobium meliloti TAL1372 균주에서 섬유소분해효소의 활성을 확인하고 이 유전자를 크로닝하기 위해 코스미드 벡타인 pLAFR3를 사용하여 유전자 은행을 만들었다. 이 유전자 은행으로 부터 분리한 1,000개의 형질 도입체에서 CM-cellulase(carboxymethylcellulase) 활성이 있는 클론(pRC8-71) 하나를 분리하였으며 30kb 크기의 R. meliloti DNA 단편을 함유하고 있는 것을 확인하였다. 이 CM-cellulase 유전자의 발현 산물을 native PAGE 법에 의하여 분자량을 측정한 결과 약 45kD 정도의 크기로 추정되었으며 pRC8-71로 부터 Tn5 변이법에 의해 조사한 결과 30kb 단편 내에서 CM-cellulase 유전자의 위치는 제한효소 KpnI에 의해 절단되는 약 3kb 단편에 존재하였다. 표시교환 변이법에 의해 야생균주 R. meliloti TAL1372로부터 cellulase 무생산 변이체를 얻어 근류형성 정도를 실험한 결과 CM-cellulase유전자가 근류형성에 관련될 것으로 추정되었다.
사료곡물의 효율적 이용을 목적으로 cellulase 및 xylanase를 분비하는 미생물을 분리한 후 가장 생산성이 높은 균주를 선발하였다. 선발된 DK42 균주의 형태, 당 이용성 및 16S rRNA 유전자 서열분석 등을 통해 동정한 결과, Bacillus licheniformis에 속하는 것으로 나타났으므로 선발한 균주를 B. licheniformis DK42로 명명하였다. B. licheniformis DK42가 분비하는 cellulase 효소 활성은 대수생장기 중반부터 급격히 증가하였고, 균의 생장이 정체기에 이르면 효소의 활성도 더 이상 증가하지 않는 것으로 나타났다. 한편, xylanase 효소 활성은 세포 생장과 더불어 대수생장기 초기부터 지속적으로 증가하였으며, 대수생장기 후반에 최대 활성을 나타내고 효소 활성이 더 이상 증가하지 않는 것으로 나타났다. Cellulase 활성의 경우에는 최적 온도가 45℃이었고 10℃의 저온에서도 최대 활성의 50% 정도의 활성을 나타내었으며, xylanase는 cellulase 보다 약간 높은 55℃에서 최고 활성을 나타내었다. 한편, 두 효소의 열안정성을 조사한 결과, cellulase는 45℃에서는 2시간 후에도 효소의 활성이 안정하게 유지되었으나, xylanase는 45℃에서도 약간 이상의 온도에 방치한 경우에는 시간의 경과에 따라 효소의 활성이 점진적으로 감소하였다. 두 효소의 최적 pH를 조사한 결과, 두 효소 모두 pH 6.0에서 최대의 효소 활성을 나타내었으며, cellulase 활성은 pH 5.0부터 pH 8.0까지 상대적으로 넓은 범위에서 활성을 유지한 반면, xylanase 활성의 경우에는 pH 5.0 이하 또는 pH 8.0 이상에서는 활성이 급격히 저하되었다. Ⅴ. 사 사이 연구는 2006년도 단국대학교 대학연구비의 지원으로 연구된 것으로 이에 감사드립니다
This study was conducted to compare the effects of lactic acid bacteria (LAB) or LAB+cellulases on the cell wall compositions and the in vitro dry matter digestibility (IVDMD) of Rhodesgrass (RG) and Italian ryegrass (IRG) silages. LAB (Lactobacillus cassei) at a concentration of $10{\times}10^5\;cfu.g^{-1}$ fresh forage was added to all ensiling samples (except the untreated control) of RG and IRG. The cellulases used were Acremoniumcellulase (A), Meicelase (M) or a mixture of both (AM). Each cellulase was applied at levels of 0.005, 0.01 and 0.02 % fresh sample. The samples were incubated at 20, 30 and $40^{\circ}C$ for about 2 months of storage. LAB inoculation did not affect cell wall components or IVDMD of both the RG and IRG silages, but LAB+cellulase treatments did. Increasing the amount of cellulase addition resulted in further decreases of cell wall concentrations. This reduction more markedly occurred with cellulases A and AM than it did with cellulase M. Cell wall components losses were higher in the IRG silages than in the RG silages. LAB+cellulase treatments decreased IVDMD of the RG silages, but had no effect on the IRG silages. The different effect of LAB+cellulase treatments on cell wall degradation and IVDMD of the RG and IRG silages suggested that RG contains more structural carbohydrates, which were difficult to degrade with cellulase, than did IRG.
본 연구에서는 Trichorderma reerri의 cellobiohydrolase (CBH1) gene을 이용하여 분자진화 방법을 이용한 cellulose분해 활성이 증가된 cellulase 변이체를 선별하고자 하였다. 재조합된 벡터가 도입된 균주의 발현을 SDS-PAGE로 확인한 후, 분자 진화에 의한 cellulase 변이체를 trypan blue staining법으로 cellulase 변이체 228-G2를 선별하였으며, cellulose분해 활성을 DNS법으로도 다시 확인 할 수 있었다. Cellulase 변이체 228-G2의 분해활성 증가율은 original CBH I에 비해 약 300%증가 된 것을 확인하였고, DNA sequence를 확인할 결과 1542bp 중 17개의 염기서열이 바뀐 것을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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