• 제목/요약/키워드: cellulase and xylanase

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고지탈묵용 Cellulase 및 Xylanase 생산 (Production of Cellulase and Xylanase for Enzymatic Deinking of Old Newspaper)

  • 김욱한;손광희;복성해;오세균
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제20권5호
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    • pp.527-533
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    • 1992
  • 효모탈묵용 cellulase와 xylanase 생산을 위한 조건을 조사한 결과 배지초기 pH, Tween 80, 포자접종량, 질소원의 종류 및 탄소원의 종류에 따라 효소 생산량이 크게 변하였다. Cellulase 생산을 위한 최적조건으로는 pH5.0-6.5, Tween 80 0.02, 포자현탄액($1{\times}10^{7}$/ml) 접종량 0.5-1.0, 질소원으로 면실박, 탄소원으로 옥분을 사용하였을 때 가장 효과적 이었다. 또한, xylanase 생산을 위한 최적조건으로는 pH6.5, Tween 80 0.01%, 질소원으로 corn steep liquor, 탄소원으로는 신문고지를 사용하였을 때 효과적이었으며, 이때 포자현탁액의 접종량은 cellulase 생산의 경우와 동일하였다.한편, cellulasedhk xylanase의 동시생산을 위해서는 플라스크 규모에서 질소원으로 면실박 0.5%, 탄소원으로 신문고지 1.0%와 옥분 2.0%를 첨가하였을 때 효과적이었으며, 이때 생상된 배양약의 cellulase의활성은 6.11~7.22IU/ml, xylanase의 활성은 97.7IU/ml이었다. 그러나 fermentor 규모에서는 동일 배지조성에서 효소생산이 다소 감소하였으며, 특히 xylanase 경우 배양액의 효소활성이 낮아서 이에 대한 보완이 요구된다.

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Bacillus licheniformis NBL420 유래의 Xylanase-Cellulase 활성을 갖는 융합단백질 제작과 대장균에서의 발현 (Construction of bifunctional xylanase-cellulase fusion protein from Bacillus licheniformis NBL420 and its expression in E. coli)

  • 홍인표;최신건
    • 산업기술연구
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    • 제29권A호
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    • pp.161-167
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    • 2009
  • The bifunctional Xylanase-Cellulase hybrid protein was constructed by gene fusion. Two genes corresponding to endoxylanase gene (xylS) and endocellulase gene (celA) were amplified by PCR from Bacillus licleniformis NBL420. It was then linked through splicing by overlap extension (SOE) by PCR method. The two resulting fused hybrids, xyl/cel and cel/xyl, which differ by its orientation, were confirmed by its nucleotide sequencings. One of two fusion genes, xyl/cel was successfully expressed into pET22b(+) vector (pxyl/cel) with bifunctional xylanase-cellulase activity. On the contrary, the other cel/xyl fusion protein showed only cellulase activity with much decreased xylanase activity. Enzymatic properties of Xyl/Cel fusion protein were investigated regarding optimum pH, optimum temp, thermostability, and pH stability. It was revealed that Xyl/Cel fusion protein retained the bifunctional xylanase-cellulase activities eventhough two enzymes were connected with each other directly. These informations could be useful for construction of other hybrid proteins as well as increased range of substrate utilization.

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Bacillus subtilis NC1 유래 cellulase와 xylanase의 특성 규명 및 효소 유전자의 규명 (Characterization of Cellulase and Xylanase from Bacillus subtilis NC1 Isolated from Environmental Soil and Determination of Its Genes)

  • 박창수;강대욱;최낙식
    • 생명과학회지
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    • 제22권7호
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    • pp.912-919
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    • 2012
  • Carboxymethylcellulose (CM-cellulose)와 Beechwood xylan을 각각 기질로 사용하여 trypan blue를 첨가하여 제작한 Agar-LB 배지 상에서 명확한 활성환을 형성하는 균주를 cellulase와 xylanase 생산 균주로 단리하였다. 단리한 균주 유래의 16S rRNA 유전자 및 API 50 kit를 분석한 결과 Bacillus subtilis와 약 99.5%의 높은 상동성을 보였기에 본 균주를 Bacillus subtilis로 동정하여 B. subtilis NC1로 명명하였다. B. subtilis NC1 유래 cellulase와 xylanase는 CM-cellulose와 Beechwood xylan에 대하여 각각 높은 효소 활성을 보였으며, 두 효소 모두 pH 5.0과 $50^{\circ}C$의 조건하에서 가장 높은 효소 활성을 보였다. B. subtilis NC1 균주 유래 cellulase와 xylanase 유전자를 cloning하기 위하여 shot-gun cloning 방법을 이용하여 B. subtilis NC1 염색체 DNA로부터 효소 유전자를 cloning하여 유전자 배열을 규명한 결과 cellulase 유전자는 아미노산 499개를 암호화하는 1,500 bp의 open reading frame (ORF)으로 이루어져 있었으며, 아미노산 배열로부터 추정되는 분자량은 55,251 Da 이었다. 그리고, xylanase에 대한 유전자는 아미노산 422개를 암호화하는 1,269 bp의 ORF로 이루어져 있었으며 유전자 유래 아미노산 배열로부터 추정되는 단백질 분자량은 47,423 Da 이었다. 두 효소의 아미노산 배열을 이용하여 상동성을 검토한 결과 cellulase는 glycoside hydrolase family (GH) 5에 속하는 cellulase와 xylanase는 GH30에 속하는 xylanase와 높은 상동성을 나타내었다.

Development of Appropriate Fibrolytic Enzyme Combination for Maize Stover and Its Effect on Rumen Fermentation in Sheep

  • Bhasker, T. Vijay;Nagalakshmi, D.;Rao, D. Srinivasa
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제26권7호
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    • pp.945-951
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    • 2013
  • In vitro studies were undertaken to develop an appropriate fibrolytic enzymes cocktail comprising of cellulase, xylanase and ${\beta}$-D-glucanase for maize stover with an aim to increase its nutrient utilization in sheep. Cellulase and xylanase added individually to ground maize stover at an increasing dose rates (0, 100, 200, 400, 800, 1,600, 3,200, 6,400, 12,800, 25,600, 32,000, 38,400, and 44,800 IU/g DM), increased (p<0.01) the in vitro dry matter digestibility and in vitro sugar release. The doses selected for studying the combination effect of enzymes were 6,400 to 32,000 IU/g of cellulase and 12,800 to 44,800 IU/g of xylanase. At cellulase concentration of 6,400 IU/g, IVDMD % was higher (p<0.01) at higher xylanase doses (25,600 to 44,800 IU/g). While at cellulase doses (12,800 to 32,000 IU/g), IVDMD % was higher at lower xylanase doses (12,800 and 25,600 IU/g) compared to higher xylanase doses (32,000 to 44,800 IU/g). At cellulase concentration of the 6,400 to 32,000 IU/g, the amount of sugar released increased (p<0.01) with increasing levels of xylanase concentrations except for the concentration of 44,800 IU/g. No effect of ${\beta}$-D-glucanase (100 to 300 IU/g) was observed at lower cellulase-xylanase dose (cellulase-xylanase 12,800 to 12,800 IU/g). Based on the IVDMD, the enzyme combination cellulase-xylanase 12,800 to 12,800 IU/g was selected to study its effect on feed intake and rumen fermentation pattern, conducted on 12 rams (6 to 8 months; $20.34{\pm}2.369$ kg body weight) fed 50% maize stover based TMR. The total volatile fatty acids (p<0.01) and ammonia-N concentration was higher in enzyme supplemented group, while no effect was observed on dry matter intake, ruminal pH and total nitrogen concentration.

Cellulase 및 Xylanase를 분비하는 Bacillus licheniformis DK42의 분리 및 효소 특성 (Isolation of a Bacillus licheniformis DK42 Producing Cellulase and Xylanase, and Properties of the Enzymes)

  • 김민정;임수진;강대경
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제50권3호
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    • pp.429-436
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    • 2008
  • 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

부숙촉진 세균 Bacillus sp. SJ21 균주의 cellulase와 xylanase 활성 (Cellulase and Xylanase Activity of Compost-promoting Bacteria Bacillus sp. SJ21)

  • 신평균;조수정
    • 한국토양비료학회지
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    • 제44권5호
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    • pp.836-840
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    • 2011
  • Cellulase와 xylanase 분비능이 우수한 고온성 부숙촉진 세균을 분리하기 위하여 진주 인근지역의 새송이버섯 재배농장으로부터 새송이버섯 수확 후 배지를 수집하였다. 새송이버섯 수확 후 배지로부터 23종의 균주를 분리하였으며 이 중 cellulase와 xylanase을 동시에 분비하는 균주를 최종 선발하여 SJ21으로 명명하였다. Bacillus ID kit와 VITEK 2 system를 이용하여 분리균 SJ21의 생리적 생화학적 특성을 조사한 결과 분리균 SJ21은 B. lincheniformis와 유사한 특징을 나타내었으며 16S rDNA 염기서열 분석결과에서는 B. subtilis와 99%의 상동성을 나타내었다. 이와 같은 결과를 종합하여 분리균 SJ21은 Bacillus sp. SJ21 로 동정되었다. 분리균이 분비하는 cellulase와 xylanase 활성은 분리균이 증식함에 따라 대수증식기 중반부터 급격히 증가하였고 정지기에 진입하면 효소활성이 더 이상증가하지 않는 것으로 나타났으며 xylanase 활성은 대수증식기 초기부터 지속적으로 증가하여 대수증식기 중반에 최대활성을 나타내었다.

볏짚 유래 수용성 탄수화물 생산에 있어 cellulase, hemicellulase 및 xylanase 최적혼합조건 (Optimum Enzyme Mixture of Cellulase, Hemicellulase, and Xylanase for Production of Water-Soluble Carbohydrates from Rice Straw)

  • 조상범;이상석;김창현;류경선;박희준;명현;최낙진
    • 생명과학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.74-79
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    • 2012
  • 본 실험은 효소들을 이용하여 볏짚으로부터 수용성 탄수화물을 생산할 때 각 효소들의 상호작용을 탐색하기 위하여 수행되었다. 볏짚의 수준에 따른 각 효소들의 수용성 탄수화물 생산 활성을 조사한 결과, 볏짚의 수준이 높을 경우(100 g/l)에는 cellulase와 hemicellulase가 서로 유사한 활성을 나타낸 반면, 볏짚의 수준이 50 g/l로 낮아질 경우, hemicellulase의 활성은 낮아지지만 cellulase는 높은 활성으로 유지되었다. 효소반응액에 포함된 볏짚의 수준, hemicellulase 및 xylanase의 상호작용을 Box Behnken design과 반응표면모형을 이용하여 분석한 결과 hemicellulase과 xylanase 간의 상호작용이 발견되었으며, 각각의 효소들을 0.55 mg/ml와 0.65 mg/ml로 혼합하는 것이 볏짚의 수준과는 상관없이 가장 많은 수용성 탄수화물을 생산하는 결과를 나타내었다. 따라서, 결과적으로 볏짚의 효소처리를 통한 수용성 탄수화물의 생산에 있어 cellulase가 가장 큰 효과를 나타내며, hemicellulase과 xylanase는 서로 상호작용을 통하여 수용성 탄수화물 생성량을 향상시킨다는 알 수 있었다.

Aspergillus niger에 있어서 섬유질 분해효소계의 동질효소 양상에 미치는 기질의 영향 (Influence of Substrates on the Isozyme Patterns of Cellulase and Xylanase Complexes in Aspergillus niger)

  • 노재랑;이영하;정재훈
    • 한국균학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.209-217
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    • 1990
  • Aspergillus niger에 있어서 여러가지 섬유질 기질이 세포내외의 섬유질 분해효소계의 생합성 및 동질효소의 양상에 미치는 영향을 조사하였다. Cellulase 및 xylanase 효소계의 생합성은 사용된 기질에 따라 큰 차이가 있었으며, 특히 cellulase 효소계의 CMCase와 ${\beta}-glucosidase$는 혼합기질의 사용시 효소활성이 증진되는 기질의 공조효과를 보였다. 또한 기질에 따라 섬유질분해효소계 동질효소의 생성 양상이 다르게 나타났으나 세포내외간 동질효소 양상의 차이는 발견되지 않았으며 배양시간에 따른 동질효소의 변화도 없었다. 이러한 결과들은 A. niger의 cellulase 및 xylanase효소계의 생합성은 기질에 의한 효소의 유도 수준에서 상호 연관적으로 조절되어짐을 보여주며, 세포외 효소에서 나타나는 multiple-isozyme의 형성이 합성되어진 효소의 post-secretional modification에 의한 결과라기 보다는 각각의 유전자 발현 결과에 의한 것임을 시사한다.

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담자균(擔子菌)이 생산(生産)하는 효소(酵素)에 관(關)한 연구(硏究) -제2보(第二報) Cellulase 및 Xylanase의 성질(性質)- (Studies on the Enzymes Produced by Basidiomycetes -Part II. Properties of Cellulase and Xylanase-)

  • 홍재식;권용주
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제24권4호
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    • pp.260-266
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    • 1981
  • Pleurotus ostreatus 301과 Lentinus edodes 3-1을 볏짚배지(培地)에 배양(培養)하여 배양중(培養中)에 생성(生成)된 cellulase와 xylanase의 성질(性質)을 검토(檢討)한 결과(結果) P. ostreatus 301의 cellulase 활성(活性)은 기질농도(基質濃度) 0.6%, L. edodes 3-1은 0.8%, xylanase는 양균주(兩菌株)에서 1%까지는 비례적(比例的)으로 증가(增加)하였다. 반응시간(反應時間)에 따른 환원당(還元糖)의 생성(生成)은 양균주(兩菌株)에서 cellulase는 60분(分), xylanase는 30분(分)까지 비례적(比例的)으로 증가(增加)하였다. 최적(最適) pH는cellulase에서 P. ostreatus 301은 pH 4.0, L. edodes 3-1은 pH 4.5이었으며 xylanase는 양균주(兩菌株)가 pH 5.0이었다. pH 안정범위(安定範圍)는 P. ostreatus 301의 cellulase에서 pH $4.0{\sim}6.0$, L. edoder 3-1은 pH $3.0{\sim}5.0$이었고 xylanase는 P. osteatus 301에서 pH $4.5{\sim}6.0$, L. edodes 3-1에서는 pH $3.5{\sim}6.0$이었다. 최적온도(最適溫度)는 P. ostreatus 301의 cellulase에서 $40^{\circ}C$, L. edodes 3-1의 xylanase는 $45^{\circ}C$이었고, L. edodes 3-1의 cellulas와 P. ostreatus 301의 xylanase는 $50^{\circ}C$ 이었으며 열안정성(熱安定性)은 최적온도(最適溫度) 이하이었고, $70^{\circ}C$, 10분(分)으로 대부분 실활(失活)되었다. 염류(鹽類)의 영향(影響)은 L. edodes 3-1의 cellulase는 $Co^{++},\; Mg^{++}$에 의해서 효소력(酵素力)이 증가(增加)되었으며,$Mg^{++},\;Cu^{++}$에 의해서는 양균주(兩菌株)에서 심한 조해(阻害)를 를 보였고 xylanase는 $Ca^{++},\;Co^{++},\;Mg^{++}\;Cd^{++}$ 등은 약간 증가(增加)를 보였고, $Hg^{++}$은 조해(阻害)가 심했다.

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사상균이 생산하는 Xylanase에 관한 연구 제1보 Xylanase 생성과 그 성질

  • 배무;김병홍;이계준;강경희
    • 한국미생물생명공학회:학술대회논문집
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    • 한국미생물생명공학회 1978년도 춘계학술대회
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    • pp.97.2-97
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    • 1978
  • 숙성한 퇴비에서 16종의 사상균을 분리하고 이들의 xylanase 및 cellulase의 활성을 측정하였다. 이 결과 효소활성이 강한 6 균주를 선별하고 이들의 형태학적 특성을 속까지 동정하고 선별된 균주가 생산하는 xylanase와 cellulase의 성질을 비교 검토하였다. 선별된 균주의 배양기질에 따른 효소생산량 산량을 비교하기 위해 cellulose와 xylan으로 배양한 후 이들을 분해하는 효소활성의 비 즉 xylanase/cellulase 비를 계산하고 이들 효소의 일반 성질을 검토하였다. 차후 연구에서 이들 효소를 분리, 정제하기 위해 acetone에 의한 침전성을 아울러 실험하였다.

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