창덕궁의 유물고에 소장되어 있는 섬유질 문화재로부터 섬유소 분해균을 분리하기 위하여 두 단계의 선별을 거쳐서 섬유소 분해능이 강력한 Cellulolytic fungus를 분리하였다. 이 균주는 형태학적인 분류기준을 통하여 Aspergillus clavatus로 동정되었다. 이 균주에서 CMC 액체배지에서의 CMCase, avicelase와 salicinase의 생성은 $30^{\circ}C$의 shaking culture 조건에서 5 일에 가장 높았으며, 그 이후는 점차 감소하였다. crude extracellularenzyme 을 $70%(NH_4)_2SO_4$ 포화용액에서 침전시켜 20mM acetate buffer(pH 6.0)로 dialysis시킨후 효소에 대한 여러가지 성질을 비교하였다. CMCase와 avicelase의 최적 pH는 모두 pH6.0으로 중성에 가까왔으며 두 효소의 최적온도는 모두 $50^{\circ}C$이었다. 효소의 열에 대한 안정도에서는 CMCase, avicelase 모두 $30-50^{\circ}C$에서 안정성을 유지하였고 또한 효소의 활성에 미치는 기질농도의 영향을 보먼 CMCase는 1.5%에서 avicelase는 2.2%에서 최고의 활성을 나타냈다. 금속이온의 영향을 살펴본 결과 $Mg^{++}$와 $Ca^{++}$는 5mM에서 효소의 활성이 최고에 달하였으며 $Cu^{++}$와 $Zn^{++}$에서는 농도가 증가할수록 효소의 활성이 저해되었다. 또한 이 균주의 섬유소 분해효소는 2-mercaptoethanol, $I_2$, $NaN_3$ 등의 저해제에 의하여 활성이 크게 저해되었다.
본 연구는 된장 제조 시 자연 발효시킨 대조구와 B. subtilis KACC15935, B. subtilis HJ18-9 균주를 starter로 접종하여 발효시킨 콩알된장의 품질특성을 측정하였다. 된장의 단백질을 분해하여 특유의 구수한 맛 성분을 유리하는 protease 활성의 경우, 대조구와 HJ18-9를 접종한 시료에서 높게 나타났으며, 이는 아미노태 질소 함량에서도 같은 경향을 나타냈다. 식물세포벽 구성성분 중 대부분 차지하고 있는 cellulose을 분해할 수 있는 능력을 가지고 있어 장내 이용성 증진을 위해 널리 사용되는 효소인 cellulase의 활성은 모든 시료에서 발효기간에 따라 증가되는 경향을 보였으며, 60일 발효 후에는 HJ18-9 처리구에서 대조구에 비해 1.38배, KACC15935에 비해서 1.99배 더 높게 나타났다. 환원당을 유리하는데 관여하는 ${\alpha}-amylase$ 효소활성의 경우 대조구와 HJ18-9를 접종한 시료에서 높게 나타났다. 이러한 결과로 본 연구를 통해 선별한 균주를 starter로 접종하여 된장 제조에 알맞은 균주를 개발, 평가하여 가공품으로 개발할 수 있는 기초연구가 되고자 하였다.
본 연구는 담수 환경에서 분리한 곰팡이의 특성을 알아보기 위해 효소 활성을 평가하였다. 40개의 곰팡이들은 다양한 담수 시료로부터 분리되었으며, 계통분석을 통해 동정하였다. 실험에 사용된 균주들은 최근에 국내에 보고되었거나, 아직 보고되지 않은 종으로서 이에 대한 특성 정보가 거의 알려지지 않았다. 본연구에서는 40개 균주를 대상으로 protease, amylase, lipase, cellulase, laccase, chitinase의 효소에 대해서 활성을 검정하였다. 대부분의 균주가 laccase 활성을 보였으며, protease, amylase 순으로 높게 나타났다. 담수 환경에서의 효소 활성 정보는 이들의 생태적 역할을 이해하고 산업적으로 활용하는데 기여할 수 있을 것이다.
This study was carried out to know the possibility of simultaneous utilization of laccase from white-rot fungus with cellulase on enzymatic hydrolysis of cellulosic substrate from autohydrolyzed oak wood. Laccases from 3 white-rot fungi, Pleurotus ostreatus. Ganoderma lucidum, and Phanerochaete chrysosporium, were isolated, purified and measured their activities. The highest activity was shown in Pleurotus ostreatus and the lowest in Phanerochaete chrysosporium. Laccase from Pleurotus ostreatus has optimum pH of 5.94, Km value of 3.209 mM and appeared to be stable at relatively wide pH range, 4.7-8.72. Temperature stability showed that 60% activity was preserved after 40 minutes at $50^{\circ}C$. Laccase from Ganoderma lucidum reached to the maximum activity during 15-20 day incubation. This enzyme has optimum pH of 6.45, Km value of 6.71 mM and pH range of 5.0-9.0 for stabilization. 95% activity was preserved at $30^{\circ}C$ and 58% activity at $50^{\circ}C$. Concerned to the enzymatic hydrolysis of cellulosic substrate with both enzymes, cellulase and laccase, simultaneously, mixed culture filtrates and mycellium extracts were shown higher hydrolysis rates than those of Trichoderma viride. There were no significant differences in the extent of hydrolysis among various mixed culture filtrates and mycellium extracts.
토양과 퇴비 등에서 섬유소 자화력이 있는 세균을 분리하고 이 균주들 중 cellulase 생산능이 가장 우수한 균주를 선별하여 Cellulomonas sp.로 동정하였다. Cellulomonas sp. YE-5의 최적 배양조건은 pH6.5 Solka floc 0.8(w/v), urea 0.06(w/v), K2HPO4 0.1(w/v), bacto peptone 0.2(w/v), yeast extract 0.2(w/v) 그리고 MgSO4.7H2O 0.0(w/v) 이었으며, 이러한 배지를 사용하여 $30^{\circ}C$ 에서 48시간 배양하였을 때 avicelase, CMCase 그리고 Beta-glucosidase는 각각 0.350, 3.180, 0.882units/ml의 활성을 나타내었다.
섬유성 물질을 자화(資化)하는 미생물을 자연계로 부터 분리하여 효소생산 및 당화조건을 검토하였다. 분리 균주 256주 중 효소생산에 가장 유효하다고 인정되는 Aspergillus fumigatus KC-1을 우수 균주로 선발하였다. 본 균은 alkaline peroxide로 전처리한 현사시 목분 1%를 탄소원으로하여 $45^{\circ}C$에서 진탕 배양시 4~5일째 효소생성(여지, Avicel, 탈지면, CMC, Salicine 및 Xylan 당화활성)이 최고치에 달했다. 효소의 최적 pH는 4.5, 최적온도는 $60^{\circ}C$였다. 본 균의 효소에 의한 현사시 목분의 가수 분해시 1 % NaOH와 20% 과초산으로 탈리그닌한 목분의 가수 분해율이 가장 높았고, 최종 산물로 glucose와 약간의 cellobiose 및 xylose가 검출되었다. 따라서 본균의 cellulase는 cellulose를 쉽게 glucose로 당화하는데 매우 유효한 효소로 판단되었다. 현사시 목분의 효소분해에 대한 탈리그닌 정도, 기질의 크기 및 농도의 영향도 아울러 검토하였다.
Enzyme activities of Cenococcum geophilum isolates were examined on enzyme- specific solid media. Deoxyribonuclease, phosphatase, and urease were detected in all isolates, whereas cellulase was not detected in any of the isolates. Variations in enzyme activities of amylase, caseinolysis, gelatinase, lipase, and ribonuclease were observed among isolates.
Purification and characterization of intracellular cellulase produced by A. oryzae ITCC-4857.01 are reported. The enzyme was purified by ion-exchange chromatography using DEAE-cellulose followed by Gel filtration. The purification achieved was 41 fold from the crude extract with yield of 27%. The purified enzyme showed single band on poly acrylamide gel. The molecular weight as determined by SDS-PAGE and gel filtration was 38 KDa and 38.6 KDa respectively and contained only one subunit. The enzyme is glycoprotien as nature and contained 0.67% neutral sugar. The apparent Km value of the enzyme against cellulose was 0.83%. The enzyme showed the highest relative ativities on CMC followed by avicel, salicin and filter paper. The optimum pH of activity was 5.5 and very slight activity was observed at or above pH 7.5 as well as bellow pH 3.5. The optimum tempreture of the activity was $45^{\circ}C$ and the highest activity was exhibited in 35 to $45^{\circ}C$. The enzyme lost their activities almost completely (95${\sim}$100%) at $80^{\circ}C$ or above and as well as bellow $25^{\circ}C$.
A cellulolytic and xylanolytic enzyme complex-producing alkalothermoanaerobacterium strain, Tepidimicrobium xylanilyticum BT14, is described. The cell was Grampositive, rod-shaped, and endospore-forming. Based on 16S rRNA gene analysis and various lines of biochemical and physiological properties, the strain BT14 is a new member of the genus Tepidimicrobium. The strain BT14 cells had the ability to bind to Avicel, xylan, and corn hull. The pH and temperature optima for growth were 9.0 and $60^{\circ}C$, respectively. The strain BT14 was able to use a variety of carbon sources. When the bacterium was grown on corn hulls under an anaerobic condition, a cellulolytic and xylanolytic enzyme complex was produced. Crude enzyme containing cellulase and xylanase of the strain BT14 was active in broad ranges of pH and temperature. The optimum conditions for cellulase and xylanase activities were pH 8.0 and 9.0 at $60^{\circ}C$, respectively. The crude enzyme had the ability to bind to Avicel and xylan. The analysis of native-PAGE and native-zymograms indicated the cellulosebinding protein showing both cellulase and xylanase activities, whereas SDS-PAGE zymograms showed 4 bands of cellulases and 5 bands of xylanases. Evidence of a cohesinlike amino acid sequence seemed to indicate that the protein complex shared a direct relationship with the cellulosome of Clostridium thermocellum. The crude enzyme from the strain BT14 showed effective degradation of plant biomass. When grown on corn hulls at pH 9.0 and $60^{\circ}C$ under anaerobic conditions, the strain BT14 produced ethanol and acetate as the main fermentation products.
적변삼과 건전삼 그리고 이들의 근권토양으로부터 분리한 토양세균과 적변현상과의 관계를 구명하고자 pH 변화와 철 이온에 따른 토양세균의 생장 특성을 조사한 결과, 분리된 모든 토양세균은 pH 3.0에서는 생장하지 못하였다. 그러나 RCG와 RCS는 2 mM Fe$^{3+}$ 가 포함된 배지에서는 pH 3.0에서도 생장하였다. 특히, RCG의 경우는 철이 포함된 배지에서는 철이 없는 배지보다 생장이 2배 정도 높았다. 적변삼의 뿌리에서 분리된 토양세균(RCG)은 pH 5.0에서 pH 9.0사이에서는 생장에 큰 차이가 없었으나, 건전삼의 근권토양에서 분리된 토양세균(HES)은 다른 곳에서 분리된 세균에 비해 생장이 낮았다. 적변삼의 근권토양에서 분리한 토양세균(RCS)과 표토에서 분리한 토양세균(SUS)의 생장은 pH5.0에서 pH 7.0과 pH 9.0에 비해 다소 낮았다. 분리된 모든 토양세균의 cellulase효소활성은 철이온이 포함된 배지에서 철이온이 없는 배지보다 2배 이상 높게 나타났다. 세포 외효소 활성은 세포 내 효소 활성보다 약 10 이상 높았고, pH5.0에서 RCS의 효소활성은 pH 7.0 보다 2배 이상 높았다. 특히, 2 mM Fe$^{3+}$ 가 포함된 배지에서 RCS의 세포 내 효소활성은 철이온이 없는 배지보다 6~7배 높았고 세포 외 효소의 경우에는 11~12배가 증가되었다. 이러한 결과는 인삼의 적변현상과 관련된 토양세균은 철이온의 산화환원과cellulase분비에 의한 세포벽 분해 그리고 인삼 표피세포에 철이온과 강력한 리간드를 형성하는 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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