리그닌 분해효소의 생산은 나선형 리본이 있는 새로운 형태의 회전식 통풍관 생물 반응기(RTB)를 사용하여 느타리(Pleurotus ostreatus) No.42에 의해 실시하였다. 락게이즈(laccase)의 최대 생산량은 배양 3일 후 약 8,200 U/bioreactor 수준에 도달한 후 감소하였다. 반면에, 망간퍼옥시데이즈(MnP)의 최대 생산은 6일 배양 후 약 8,400 U/bioreactor의 수준에 도달하였다. 그러나 이 발효조에서 리그닌퍼옥시데이즈(LiP)는 검출되지 않았다. 그 결과 회전식 통풍관 생물 반응기(RTB)가 리그닌 분해효소를 대규모 생산을 위해 성공적으로 생산할 수 있음을 보여주었다. 이 발효기에서 망간퍼옥시데이즈의 정제 과정은 Sepharose CL-6B, Superdex 75 prep grade 및 Mono-Q에 대한 크로마토그래피를 포함하여 정제하였다. 이 주요 효소는 sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide겔 전기영동(SDS-PAGE)에서 분자량 36,400, pI 3.95의 등전점(IEF)으로 각각 확인되었다. 이 발효기의 주요 효소 N-말단 서열은 정치 및 진탕배양과 같은 다른 배양조건에서 보고된 MnP3 효소와 동일하였다.
느타리 버섯 No. 42균주를 5가지 배지에서 연구한 결과, 리그닌 분해효소인 Lac와 MnP는 생산되었으나 LiP는 생산되지 않았다. 실험한 본 균주의 경우 리그닌 분해효소인 Lac와 MnP의 생산에 밀기울이 관여하는 것을 확인 할 수 있었다. 액체배지에서는 GPYW에서 Lac(2.4 U/ml)와 MnP(3.6 U/ml)가 최대 생산됨을 알 수 있었으며 고체배지에서는 WMW에서 MnP(4.0 U/ml)가 최대 생산되었으며 W에서는 Lac(11.0 U/ml)가 최대 생산되었다.
본 연구에서는 urushiol 제거에 적합한 장수버섯 종균용 원료에 대하여 평가하였다. 세 가지 곡물조, 현미, 통밀에서의 장수버섯 균사체 증식속도는 각각 4.92±0.05, 2.20±0.03, 1.93±0.03 mm/day 이었다. 장수버섯이 배양된 곡물종균의 laccase의 활성은 각각 0.86±0.02, 0.04±0.01, 0.01±0.00 U/mL 이었다. 증식속도와 효소활성 측면에서 장수버섯 종균용 곡물로는 조를 사용하는 것이 적합하였다. 조에 배양된 장수버섯 종균을 옻나무에 배양하였더니 3일차에 urushiol이 최대 86.6% 감소하였고 7일차에 98.5%까지 감소하였다. Urushiol 제거를 위한 적정 배양기간은 3일이었으며 이때 flavonoid 잔존량은 68%, phenolic 성분의 잔존량은 42% 이었다. 액체종균을 사용하여 배양한 것과 비교했을 때 urushiol을 제거하기 위한 증식기간이 10일에서 3일로 단축되었다.
유전자의 삽입에 의해 발생하는 C. parasitica의 돌연변이체중 mycovirus에 감염된 것과 같이 색소와 포자를 적게 형성하는 균주(HSM1)를 선발하였다. 선발된 균주는 형태학적 병징외에도 laccase효소의 역가와 같은 생화학적 그리고 표지 유전자들을 통해 분자 생물학적인 특징도 virus에 감염된 균주와 동일한 특징을 나타냈다. HSM1에서 돌연변이가 일어날 부위를 cloning하여 조사한 결과, 유전자 삽입 부위는 C. parasitica의 두 유전자(Cpg2와Cpg3)의 사이(intergenic space)이며 유전자의 삽입 결과, HSM1에서 Cpg2의 발현이 오히려 증가됨이 관찰되었고, 나아가 이와 같은 현상은 mycovirus 감염 균주(UEP1)에서도 일어나고 있음을 확인하였다.
The stem bark of Rhus verniciflua (RVSB) has been used in herbal medicine to treat diabetes mellitus and stomach ailments for thousands of years in Korea, despite its content of the plant allergen, urushiol. A new biological approach for the removal of urushiol from RVSB using mushrooms is described. All mushroom species (11 sp.) employed in this study were able to grow on RVSB, although the growth rate (mm/day) was lower than the control (sawdust). The components of urushiol congeners [C15 triene (m/z 314), C15 diene (m/z 316), C15 monoene (m/z 318), and C15 saturated (m/z 320)] were purified by HPLC and identified by GC-MS. A C15:3 (3-pentadecatrienly catechol) was found to be most abundant in RVSB. Urushiol analogues decreased remarkably from 154.15 to 10.73 mg/100 g (approximately 93%) by Fomitella fraxinea, whereas Trametes vercicolor showed only a 1.46% degradation capacity despite its 2 fold higher growth rate. Similarly, laccase activity was found to be high for F. fraxinea and low for T. vercicolor. Moreover, approximately 98% detoxification was accomplished by F. fraxinea cultivated on RVSB supplemented with 20%(w/w) rice bran. These findings suggest that mushrooms can be used in the detoxification of RVSB.
표고균사가 액체배지나 한천배지에서 생장하여 숙성되는 동안 갈변되는 현상을 나타낸다. 표고균사는 접종 25일부터 갈변이 시작되어 30일부터 균총 전반에 걸쳐 이루어지기 시작해 접종 40일까지 갈변이 완전히 이루어진다. 이때 균사내의 효소의 활력을 조사한 결과 phenloxidase계통의 효소들은 laccase는 접종 15일에 가장 높았으며 갈변이 되면서 점점 감소되었으나 tyrosinase는 갈변이 이루어지는 30일부터 급격히 증가하였고 peroxidase는 등전점 전기영동에 의하여 조사한 바 갈변이 이루어지는 30일부터 서서히 증가하였다. 등전점전기영동에 의해 조사된 phosphatase효소는 esterase, acid phosphatase, alkaline phosphatase를 조사하였으며 균사의 갈변이 일어나기 시작하는 접종 30일까지는 증가되었으나 그 이후 갈변이 이루어지는 과정에서는 급격히 감소되었다.
Yunan, Nurul Anisa Mat;Shin, Tan Yee;Sabaratnam, Vikineswary
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제31권6호
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pp.823-832
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2021
Mushroom cultivation along with the palm oil industry in Malaysia have contributed to large volumes of accumulated lignocellulosic residues that cause serious environmental pollution when these agroresidues are burned. In this study, we illustrated the utilization of lignocellulolytic enzymes from the spent mushroom substrate of Pleurotus pulmonarius for the hydrolysis of palm oil mill effluent (POME). The hydrolysate was used for the production of biohydrogen gas and enzyme assays were carried out to determine the productivities/activities of lignin peroxidase, laccase, xylanase, endoglucanase and β-glucosidase in spent mushroom substrate. Further, the enzyme cocktails were concentrated for the hydrolysis of POME. Central composite design of response surface methodology was performed to examine the effects of enzyme loading, incubation time and pH on the reducing sugar yield. Productivities of the enzymes for xylanase, laccase, endoglucanase, lignin peroxidase and β-glucosidase were 2.3, 4.1, 14.6, 214.1, and 915.4 U g-1, respectively. A maximum of 3.75 g/lof reducing sugar was obtained under optimized conditions of 15 h incubation time with 10% enzyme loading (v/v) at a pH of 4.8, which was consistent with the predicted reducing sugar concentration (3.76 g/l). The biohydrogen cumulative volume (302.78 ml H2.L-1 POME) and 83.52% biohydrogen gas were recorded using batch fermentation which indicated that the enzymes of spent mushroom substrate can be utilized for hydrolysis of POME.
본 연구에서는 백색부후균 중 줄버섯, 단색털구름버섯, 산느타리 및 유관버섯 등의 균사체를 이용하여 congo red, amaranth, orange G 및 methylene blue 등의 합성염료 탈색에 관한 실험을 수행하였다. 실험 결과 줄버섯과 단색털구름버섯은 congo red가 함유된 고체와 액체배지에서 이들 염료를 93~95% 탈색하였으며 amaranth는 약 80%, orange G는 62~70% 탈색시키는 것으로 나타났으나 유관버섯에 의한 3종류의 염료 탈색율은 30% 내외로 매우 낮았다. congo red, amaranth 및 orange G 등 각각의 염료가 첨가된 배지에서의 염료 탈색율은 이들 배지에서 배양한 균사체의 생장과 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 그러나 모든 공시 균주는 methylene blue가 함유된 고체와 액체배지에서 methylene blue를 효과적으로 탈색하지 못하는 것으로 나타났다. 공시된 백색부후균의 액체 배지에서의 리그닌 분해효소 생산을 탐색하기 위해 1%의 나프탈렌이 첨가된 PDB 배지에 공시균을 10일 간 배양 후 효소의 종류와 양을 분석한 결과 모든 공시균은 laccase, lignin peroxidase 그리고 manganese peroxidase 등의 효소를 생산하는 것으로 확인되었으며 공시균주 중 줄버섯이 리그닌 분해 효소의 생산이 가장 왕성한 것으로 나타났다.
The process of biodegradation in lingo-cellulosic materials is critically relevant to biospheric carbon. The study of this natural process has largely involved laboratory investigations, focused primarily on the biodegradation and recycling of agricultural by-products, generally using basidiomycetes species. In order to collect super white rot fungi and evaluate its ability to degrade lingo-cellulosic material, 35 fungal strains, collected from forests, humus soil, livestock manure, and dead trees, were screened for enzyme activities and their potential to decolorize the commercially used Poly-R 478 dye. In the laccase enzymatic analysis chemical test, 33 white rot fungi and 2 brown rot fungi were identified. The degradation ability of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) according to the utilized environmental conditions was higher in the mushrooms grown in dead trees and fallen leaves than in the mushrooms grown in humus soil and livestock manure. Using Poly-R 478 dye to assess the PAH-degradation activity of the identified strains, four strains, including Agrocybe pediades, were selected. The activities of laccase, MnP, and Lip of the four strains with PAH-degrading ability were highest in Pleurotus incarnates. 87 fungal strains, collected from forests, humus soil, livestock manure, and dead trees, were screened for enzyme activities and their potential to decolorize the commercially used Poly-R 478 dye on solid media. Using Poly-R 478 dye to assess the PAHdegrading activity of the identified strains, it was determined that MKACC 51632 and 52492 strains evidenced superior activity in static and shaken liquid cultures. Subsequent screening on plates containing the polymeric dye poly R-478, the decolorization of which is correlated with lignin degradation, resulted in the selection of a strain of Coriolus versicolor, MKACC52492, for further study, primarily due to its rapid growth rate and profound ability to decolorize poly R-478 on solid media. Considering our findings using Poly-R 478 dye to evaluate the PAH-degrading activity of the identified strains, Coriolus versicolor, MKACC 52492 was selected as a favorable strain. Coriolus versicolor, which was collected from Mt. Yeogi in Suwon, was studied for the production of the lignin-modifying enzymes laccase, manganese-dependent peroxidase (MnP), and lignin peroxidase (LiP).
Basidiomycetous fungi are one of the most potent biodegraders because many of its species grow on dead wood or litter, in environments rich in lignocellulose. For the degradation of lignocellulose, basidiomycetes utilize their lignocellulytic enzymes, which typically include laccase (EC 1.10.3.2), lignin peroxidase (EC 1.11.1.14), xylanase (EC 3.2.1.8), and cellulase (EC 3.2.1.4). In recent years, the practical applications of basidiomycetes have ranged from the textile to the pulp and paper industries, and from food applications to bioremediation processes and industrial enzymatic saccharification of biomass. Recently, spent mushroom substrates of edible mushrooms have been used as sources of bulk enzymes to decolorize synthetic dyes in textile wastewater. In this review, the occurrence, mode of action, general properties, and production of lignocellulytic enzymes from mushroom species will be discussed. We will also discuss the potential applications of these enzymes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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