전통 장류에서 분리된 알칼리성 Cellulase 생성 Bacillus subtilis 4-1 균주의 효소학적 특성
Characterization of alkaline cellulase from Bacillus subtilis 4-1 isolated from Korean traditional soybean paste
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수집한 장류 시료에서 분리한 균주들을 CMC를 함유하는 배지에 접종하여 섬유소 분해 활성이 우수한 4-1 균주를 선발하였다. 4-1 균주의 16S rRNA 염기서열을 분석한 결과, B. subtilis로 동정되었다. B. subtilis 4-1의 효소생산을 위한 최적 배양조건은 탄소원으로 1.0% soluble starch와 질소원으로 0.1% yeast extract를 첨가하여 45℃에서 24시간 배양하였을 때로 나타났다. 최적 배양 pH를 조사한 결과, pH 5.0～9.0에서 cellulase 효소활성이 높았다. B. subtilis 4-1의 조효소 특성은 효소반응의 최적 pH가 pH 9.0, 반응온도는 60℃에서 효소활성이 가장 높았으며, 20～90℃ 온도에서 60분간 열처리시 효소 활성이 80%이상 유지되었다. 따라서 B. subtilis 4-1에 의해 생산되는 cellulase는 내알칼리성 효소로 추정되며, 높은 열에도 안정한 것으로 나타났다. B. subtilis 4-1이 생산하는 cellulase는 CMC에 가장 높은 효소활성을 나타내었으며 avicel과 pNPG에서도 활성을 보여 복합효소로 생각된다.
Abstract
In this study, we isolated a cellulase-producing bacterium isolated from traditional Korean fermented soybean paste and investigated the effect of culture conditions on the production of cellulase. This bacterium, which was identified as Bacillus subtilis 4-1 through 16S rRNA gene sequence analysis, showed the highest cellulase activity when the cells were grown at 45℃ for 24 hours in the CMC medium supplemented with 1.0% of soluble starch and 0.1% yeast extract. The initial optimum pH of the medium was observed in the range of 5.0∼9.0. The optimal pH and temperature for the production of cellulase from B. subtilis 4-1 were pH 9.0 and 60℃ respectively. In addition, the enzyme showed significant activity in the temperature range of 20∼90℃, which indicates that B. subtilis 4-1 cellulase is an alkaline-resistance and thermo-stable enzyme. This enzyme showed higher activity with CMC as the substrate for endo-type cellulase than avicel or pNPG as the exo-type substrates for exo-type cellulase and β-glucosidase. These results suggest that the cellulase produced from B. subtilis 4-1 is a complex enzyme rather than a mono-enzyme.
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