• 한국미생물·생명공학회지
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• 제31권3호
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• pp.257-263
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• 2003

고체상태배양에서 섬유소분해효소의 고 생산을 위해 기질로서 다양한 섬유순폐기물을 검토한 결과, 주정박과 볏짚을 1:1의 혼합기질로 사용하였을 때 13.98 FPA를 얻었다. 효소생산을 높이기 위해 주정박과 볏짚의 혼합기질에 질소원으로서 콩비지를 1:1:1로 혼합하였을 때 15.22 FPA의 효소활성을 얻을 수 있었다. 이때의 최적의 함수율, pH, 온도는 각각 70%, 5.0, 3$0^{\circ}C$이었다. 최적배양조건에서 배양 5일째 FPA, CMCase, Xylanase, $\beta$-glucosidase 및 Avicelase의 효소활성은 각각 15.22, 69.1, 83.9, 29.2 및 4.2 unit/g-SDW이었다. T. harzianum FJI의 섬유소폐기물을 이용한 고체상 태배양의 경제적인 효소생산은 섬유소폐기물의 생물학적 당화기술에 크게 기여할 것이다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제21권12호
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• pp.1322-1329
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• 2011

Filamentous fungi colonizing rice straw were collected from 11 different sites in Korea and were identified based on characterization of their morphology and molecular properties. The fungi were divided into 25 species belonging to 16 genera, including 14 ascomycetes, one zygomycete, and one basidiomycete. Fungal cellulolytic and xylanolytic enzymes were assessed through a two-step process, wherein highly active cellulase- and/or hemicellulase-producing fungi were selected in a first screening step followed by a second step to isolate the best enzyme-producer. Twenty-five fungal species were first screened for the production of total cellulase (TC), endo-${\beta}$-1,4 glucanase (EG), and endo-${\beta}$-1,4 xylanase (XYL) using solid-state fermentation with rice straw as substrate. From this screening, six species, namely, Aspergillus niger KUC5183, A. ochraceus KUC5204, A. versicolor KUC5201, Mucor circinelloides KUC6014, Trichoderma harzianum 1 KUC5182, and an unknown basidiomycete species, KUC8721, were selected. These six species were then incubated in liquid Mandels' media containing cellulose, glucose, rice straw, or xylan as the sole carbon source and the activities of six different enzymes were measured. Enzyme production was highly influenced by media conditions and in some cases significantly increased. Through this screening process, Trichoderma harzianum 1 KUC5182 was selected as the best enzyme producer. Rice straw and xylan were good carbon sources for the screening of cellulolytic and xylanolytic enzymes.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권3호
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• pp.302-306
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• 2014

목질계 분해효소 활성 증대를 위해 밀짚을 이용한 고체발효에서 주요 발효인자의 최적화를 수행하였다. Trichoderma reesei와 Aspergillus niger를 이용한 혼합배양에서 고체발효에 주요한 영향을 미친다고 알려진 배양온도, pH, 수분함량과 고체기질 크기를 순차적 최적화를 진행하였다. 실험에 적용 된 인자 모두 목질계 분해효소 활성에 유의한 효과를 주었으며, 발효온도 $40^{\circ}C$, pH 7, 수분함량 75%와 고체기질 크기 0.25~0.5 mm가 목질계 분해효소 생산을 위한 최적 조건임을 알 수 있었다. 최적조건 하에서 밀짚을 이용한 고체발효를 수행하였을 때, 효소활성 기준 cellulase 10.3 IU, endoglucanase 100.3 IU, ${\beta}$-glucosidase 22.9 IU와 xylanase 2261.7 IU/g dry material을 배양 96시간에 확인할 수 있었다. 본 결과는 기존 효소활성 대비 각각 72.6, 48.7, 55.2와 51.9% 증가한 수치로 혼합배양과 순차적 최적화를 적용하여 효과적인 목질계 분해효소 활성 증대가 가능함을 확인하였다.

• KSBB Journal
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• 제22권2호
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• pp.114-118
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• 2007

제주도 토양 샘플에서 분리한 amylase 생산균 15번 균주는 100 mL flask level와 10 L 생물반응기에서 T. inhamatum KSJ1의 FPpase, amylase 효소활성과 거의 비슷하였으며, flask level에서 두 균주의 xylanase, avicelase, CMCase, Gluco-amylase, $\beta$-amylase의 효소활성 및 음식물쓰레기의 당화능력도 모두 거의 비슷하였다. 두 균주를 YMEA 고체배지와 광학현미경으로 그 형태학적 특징을 관찰한 결과 T. inhamatum KSJ1이 녹색빛을 띠는 것과는 달리 amylase 생산균 15번 균주는 황색빛을 띠는 사상균으로 확인되었으며, 두 균주는 동일한 균은 아니지만 동일한 속으로 사료된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권10호
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• pp.1427-1437
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• 2014

Enzymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass into fermentable sugars is a key step in the conversion of agricultural by-products to biofuels and value-added chemicals. Utilization of a robust microorganism for on-site production of biomass-degrading enzymes has gained increasing interest as an economical approach for supplying enzymes to biorefinery processes. In this study, production of multi-polysaccharide-degrading enzymes from Aspergillus aculeatus BCC199 by solid-state fermentation was improved through the statistical design approach. Among the operational parameters, yeast extract and soybean meal as well as the nonionic surfactant Tween 20 and initial pH were found as key parameters for maximizing production of cellulolytic and hemicellulolytic enzymes. Under the optimized condition, the production of FPase, endoglucanase, ${\beta}$-glucosidase, xylanase, and ${\beta}$-xylosidase was achieved at 23, 663, 88, 1,633, and 90 units/g of dry substrate, respectively. The multi-enzyme extract was highly efficient in the saccharification of alkaline-pretreated rice straw, corn cob, and corn stover. In comparison with commercial cellulase preparations, the BCC199 enzyme mixture was able to produce remarkable yields of glucose and xylose, as it contained higher relative activities of ${\beta}$-glucosidase and core hemicellulases (xylanase and ${\beta}$-xylosidase). These results suggested that the crude enzyme extract from A. aculeatus BCC199 possesses balanced cellulolytic and xylanolytic activities required for the efficient saccharification of lignocellulosic biomass feedstocks, and supplementation of external ${\beta}$-glucosidase or xylanase was dispensable. The work thus demonstrates the high potential of A. aculeatus BCC199 as a promising producer of lignocellulose-degrading enzymes for the biomass conversion industry.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제27권7호
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• pp.946-950
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• 2014

Bacillus licheniformis was grown in minimal nutrient medium containing 1% (w/v) of distillers dried grain with soluble (DDGS), palm kernel meal (PKM), wheat bran (WB) or copra meal (CM), and the enzyme activity of endoglucanase, ${\beta}$-glucosidase, xylanase and reducing sugars was measured to investigate a possibility of using cost-effective agricultural residues in producing cellulolytic and hemicellulolytic enzymes. The CM gave the highest endoglucanase activity of 0.68 units/mL among added substrates at 48 h. CM yielded the highest titres of 0.58 units/ml of ${\beta}$-glucosidase, compared to 0.33, 0.23, and 0.16 units/mL by PKM, WB, and DDGS, respectively, at 72 h. Xylanase production was the highest (0.34 units/mL) when CM was added. The supernatant from fermentation of CM had the highest reducing sugars than other additional substrates at all intervals (0.10, 0.12, 0.10, and 0.11 mg/mL respectively). It is concluded that Bacillus licheniformis is capable of producing multiple cellulo- and hemicellololytic enzymes for bioethanol production using cost-effective agricultural residues, especially CM, as a sole nutrient source.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제49권5호
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• pp.667-676
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• 2007

본 연구는 톱밥주원료의 병재배 버섯폐배지의 퇴적발효 간 섬유소분해성 미생물 첨가가 발효물의 발효 성상, 균수 및 효소 활력에 미치는 영향을 평가하고, 미생물 처리한 버섯폐배지 급여시 면양의 영양소 이용성에 미치는 효과를 구명하고자 실시하였다. 면양 대사시험의 경우, 면양 6두를 공시하여 배합사료, 볏짚 그리고 버섯폐배지를 각각 70:15:15(건물기준)의 비율로 급여하였다. 처리구의 버섯폐배지는 퇴적발효 시 4종의 섬유소 분해균(201-3, 201-7, 206-3, 3)을 접종하였다. 1.2 M/T 규모의 버섯폐배지의 퇴적발효 온도는 발효 7일 이내에 50 ℃ 내외에 도달하였다. 고온의 발효열에 의해 발효 전과 비교해서 발효 후에는 대조구와 균처리구 모두 총균수가 현저히 감소하였고(P<0.05), 처리에 따른 차이는 없었다(P>0.05). 섬유소 분해효소의 활력에 있어서, CMCase와 xylanase의 활력은 퇴적발효 처리에 의해 공히 현저히 감소하였다(P<0.05). 발효 후에는 대조구와 비교해서 미생물 처리구에서 CMCase 활력은 2.5배 정도, xylanase 활력은 4배 정도 더 높았다(P<0.05). 리그닌 분해 효소인 laccase와 MnP의 활력은 미생물 처리에 따른 차이는 없었다. 면양대사시험 결과, 버섯폐배지를 볏짚 급여량의 50%(총사료의 15%)와 대체하였을 때(건물기준) 미생물 처리한 폐배지 발효물 급여 시에는 무처리 폐배지 발효물 급여시와 비교하여 면양체내에서의 ash(P=0.051), NFE(P=0.071), hemicellulose(P=0.087) 및 NDF(P=0.096)의 전장 소화율은 증가하는 경향이었으며, 체내 질소 균형은 차이가 없었다(P>0.05). 따라서 이러한 연구 결과는 톱밥주원료 버섯폐배지의 발효사료화 시 섬유소분해성 미생물 처리는 반추동물에 의한 폐배지 영양소의 체내 이용성을 향상시킬 수 있음을 시사해 주고 있다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2002년도 생물공학의 동향 (X)
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• pp.453-456
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• 2002

Trichoderma sp. FJl의 섬유소 분해효소 생산조건을 최적화하기 위해 반응표면 분석법을 이용하였다. 반응표면 분석을 위한 실험 계획법은 중심합성법 계획법을 이용하였으며, 주요 배양인자로서 탄소원의 농도, 질소원의 농도, 혼합탄소원 비율, 그리고 배양시간에 대해 조사하였다. CMCase의 경우에서는 탄소원의 농도 3.5%, 질소원 농도 0.6%, 혼합탄소원인 avicel 및 CMC의 비율 52:48, 그리고 배양시간 5.4일에 33.5 U/ml로 최적화되었고, xylanase의 생산은 3.5%, 0.8%, 54:46의 배양조건에서 5.3일에 52.6 U/ml이었고, ${\beta}-glucosidase$의 생산은 5.0%, 1.0%, 83:17의 배양조건에서 7 일에 2.88 U/ml이었고, avicelase의 생산은 4.0%, 0.9%, 64:36의 배양조건에서 6.5일에 1.84 U/ml로 최적화되었다. 이중에서 ${\beta}-glucosidase$의 생산성은 기존 실험조건보다 74% 정도로 가장 높은 효율 향상을 보여주었다. 실제로 최적 예측조건에서 실증실험을 수행한 결과 본 모델의 타당성이 입증되었다. 본 연구에서 얻은 섬유소 분해 효소 생산 조건 최적화에 관련된 자료들은 산업적으로 효소를 생산하고자 할 때 설계에 유용하게 사용될 것이다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제48권1호
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• pp.77-90
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• 2006

본 연구는 꽃사슴과 Holstein 젖소의 반추위와 대장에 서식하는 미생물중 섬유소 분해력이 강한 혐기성 박테리아를 순수 분리하여 분리된 미생물들을 동정하고 이들 미생물들의 효소 특성을 구명하고자 수행되었다. 배지의 종류에 관계없이 젖소에서 분리된 박테리아가 꽃사슴에서 분리된 미생물에 비하여 섬유소 분해효소 활력이 우수하였고 탄소 공급원의 종류에 의해 섬유소 분해 효소의 활력에 영향을 미쳤으며 특히, cellulose 단독 공급시 보다 starch, glucose와 cellobiose를 복합한 탄소 공급원을 제공시 일반적으로 높은 효소의 활력을 나타내었다. API kit를 이용한 생화학 및 당발효 시험 결과 알려진 강력한 섬유소 분해 박테리아는 동정되지 않았고 대부분의 박테리아가 Peptostreptococcus spp., Bifidobacterium spp., Prevotela ruminicola/buccae, Clostridium beijer/butyricum 및 Streptococcus intemedis로 동정되었다. 분리된 균들의 다당류 및 단당류를 분해할 수 있는 가수분해 효소인 Avicelase, xylanase, β-D-glucosidase, α-L-arabino- furanosidase 및 β-xylosidase의 효소활력은 이용하는 배지조성 특히 탄소 공급원의 종류에 의하여 효소의 활력에 영향을 미치며 가수분해 효소의 종류에 따라 각 분리된 균주들마다의 다른 분포를 나타내었다. 결론적으로 분리된 혐기성 박테리아들이 공급되는 탄수화물 기질의 종류에 따라 효소의 활력에 변화를 일으켰고 이것은 기질에 따른 박테리아의 효소생산 특이성과 성장률의 변화에서 기인하였기 때문이다.

• 미생물학회지
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• 제51권3호
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• pp.209-220
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• 2015

목질 섭식 곤충에 관한 장내 세균 군집의 연구를 이용한 lignocellulose의 분해는 생명 공학적 응용에 있어 큰 잠재력을 갖는다. 본 연구에서 목질 섭식 곤충의 장내 세균 군집은 16S rRNA 유전자를 기반으로 한 파이로시퀀싱 방법을 이용하여 분석되었다. 분석된 모든 곤충에서 중장보다 후장에서 OTU수, 종 풍부도, 다양성 지수가 높았다. 세균 문 또는 강 수준의 다양성을 분석한 결과, 흰개미를 제외한 곤충의 장내 군집에는 Firmicutes, Bacteroidetes, ${\gamma}-Proteobacteria$가 우점하였다. PCoA (principal coordinates analysis)를 이용하여 세균의 군집 구조를 분석한 결과, 서식지보다는 곤충의 과별로 클러스터링 되는 경향이었다. CMC 분해 활성이 가장 높은 두 균주는 Bacillus toyonensis $BCT-7112^T$와 Lactococcus lactis subsp. hordniae $NCDO\;2181^T$과 유연관계가 높았다. 장 적출물의 섬유소 분해활성 실험 결과, 하늘소 후장에서 ${\beta}-1,4-glucosidase$, ${\beta}-1,4-endoglucanase$, ${\beta}-1,4-xylanase$의 효소활성이 가장 높았다. 본 연구에서는 목질 섭식 곤충의 장내에 다양하고 풍부한 세균이 서식하며, 섬유소를 분해하는 세균이 존재한다는 사실을 확인하였고, 이로부터 다양하고 유용한 섬유소 분해균을 분리할 수 있을 것으로 판단되었다.