[논문]다양한 버섯 수확 후 배지로부터 목질섬유소 분해효소의 최적 추출 및 특성

임선화; 이윤혜; 강희완

doi:10.4489/kjm.2013.41.3.160

다양한 버섯 수확 후 배지로부터 목질섬유소 분해효소의 최적 추출 및 특성
Optimal Extraction and Characteristics of Lignocellulytic Enzymes from Various Spent Mushroom Composts 원문보기

한국균학회지 = The Korean journal of mycology, v.41 no.3, 2013년, pp.160 - 166

임선화 (한경대학교 미래융합기술대학원) , 이윤혜 (경기도농업기술원 버섯연구소) , 강희완 (한경대학교 미래융합기술대학원)

초록
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느타리버섯(Pleurotus ostreatus), 큰느타리버섯(Pleurotus eryngii), 팽이버섯(Flammulina velvtipes)과 노루궁뎅이버섯(Hericium erinaceum), 느티만가닥버섯(Lyophyllum ulmarium), 노랑느타리버섯(Pleurotus cornucopiae), 잣버섯(Lentinus lepideus), 버들송이버섯(Agrocybe cylindracea)의 수확 후 배지 (spent mushroom compost, SMC)로부터 ${\alpha}$-amylase (EC 3.2.1.1), lignin peroxidase (EC 1.11.1.14), laccase (EC 1.10.3.2), xylanase (EC 3.2.1.8), ${\beta}$-xylosidase (EC 3.2.1.37), ${\beta}$-glucosidase (EC 3.2.1.21) 및 cellulase (EC 3.2.1.4)의 활성을 추출 buffer별로 조사하였다. 물과 0.25% Triton X-100가 효소 회수율이 높았으며 xylanase는 팽이버섯 SMC에서 153 U/g으로 가장 많이 생산되었으며 laccase는 큰느타리버섯 SMC에서 8.0 U/g로 가장 높았다. ${\alpha}$-amylase (3.6 U/g)와 cellulase (3.2 U/g)는 버들송이 SMC에서 가장 많이 생산되었다. 큰느타리버섯 SMC 추출물의 laccase와 cellulase 활성은 상용 효소와 필적하는 효소활성을 보여 산업적 이용 가능성을 시사하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recovery of ${\alpha}$-amylase (EC 3.2.1.1), lignin peroxidase (EC 1.11.1.14), laccase (EC 1.10.3.2), xylanase (EC 3.2.1.8), ${\beta}$-xylosidase (EC 3.2.1.37), ${\beta}$-glucosidase (EC 3.2.1.21) and cellulase (EC 3.2.1.4) from spent mushroom composts (SMCs) of Pleurotus cornucopiae, Pleurotus ostreatus, Pleurotus eryngii, Hericium erinaceum, Lyophyllum ulmarium, Agrocybe cylindracea, Lentinus lepideus, and Flammulina velvtipes were investigated using different extraction buffers. The maximum recovery of the enzymes was mostly detected in SMC extracts with tap water and 0.25% Triton X-100 by shaking incubation (200 rpm) for 2 h at $4^{\circ}C$. The xylanase (152 U/g) and laccase (8.1 U/g) activities were the highest in SMC extracts from F. velvtipes and P. eryngii. In addition, high enzymatic activities of ${\alpha}$-amylase (3.6 U/g) and cellulase (3.4 U/g) was detected in SMC extract of A. cylindracea. Futhermore, cellulase and laccase activities of SMCE from P. eryngii were compared to commercial enzymes.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 노루궁뎅이버섯(H. erinaceum), 느티만가닥버섯(L. ulmarium), 노랑느타리버섯(P. cornucopiae), 잣버섯(L. lepideus), 버들송이버섯(A. cylindracea)버섯 등의 SMC로부터 다양한 추출 buffer를 이용하여 목질분해효소의 회수율을 조사하였으며 이의 산업적 이용성을 검토하였다.

제안 방법

다양한 버섯 종에서 생산된 SMC의 효소활성 특성을 조사하기 위하여 국내 주요생산버섯인 느타리버섯, 큰느타리버섯, 팽이버섯과 노루궁뎅이버섯, 느티만가닥버섯, 노랑느타리버섯, 잣버섯, 버들송이버섯 등의 SMC 10 g을 물 30 ml에 혼합하여 2시간 동안 200 rpm에서 진탕하고 원심분리하여 상등액을 SMCE용액으로 하여 α-amylase, cellulase, xylanase, β-xylosidase, laccase 등 효소활성을 조사하였다. 느타리버섯 SMCE는 α-amylase (2.
, 2012). 본 연구에서는 느타리버섯과 팽이버섯 SMC에서 추출 buffer별 효소회수율을 조사하였으며, SMC로부터 목질분해효소를 추출하기 위하여 tap water, 1% NaCl, 0.05 M sodium citrate (pH 4.8), 0.05 M phosphate buffer (pH 7.0), 0.05 M phosphate buffer + 10% glycerol, 0.05 M phosphate buffer + 0.25% Triton X-100, 0.25% Triton X-100 등을 추출 buffer로 하여 각각의 buffer에서 α-Amylase, cellulase, β-D-glucosidase, xylanase, β-xylosidase, laccase 등의 활성을 조사하였다. 느타리버섯 SMCE의 추출 buffer별 단백질양은 0.

대상 데이터

느타리버섯, 큰느타리버섯, 팽이버섯 SMC는 병 재배 버섯농가에서 분양 받았으며, 느티만가닥버섯, 잣버섯, 백일송이버섯, 노루궁뎅이버섯 SMC는 경기도 버섯연구소로부터 분양 받아 사용하였다. 추출 buffer별 효소회수율 조사는 느타리버섯과 팽이버섯의 SMC 5 g을 fulcon 튜브에 넣고 추출 buffer 25 ml 첨가 후 2시간 동안 실온에서 200 rpm에서 진탕하였다.

이론/모형

5 mM p-nitrophenyl-β-Dxyloside를 기질로 하여, p-nitrophenol을 표준으로 1분 당 1 μM을 분해하는 것을 1 unit로하고 U/g으로 표시하였다. 단백질함량은 bovine serum albumin을 표준으로 하여 Bradford(1976) 방법에 의하여 결정하였다.

성능/효과

결론적으로 추출 buffer별 SMC추출물의 효소회수율을 조사한 결과 최적의 추출 buffer는 cellulase는 0.05 M sodium citrate (pH 4.8)에서, 또 xylanase는 Tap water 또는 0.25% Triton-X buffer가 양호한 것으로 나타났으며 다른 효소의 경우는 큰 유의차가 없었다.
추출 buffer에 따른 느타리버섯과 팽이버섯 SMCE의 α-amylase, cellulase, β-glucosidase, xylanase, β-xylosidase, laccase의 효소활성을 조사한 결과 느타리버섯 SMCE에서 amylase활성은 추출 buffer별로 0.8 U/g에서 1.4 U/g로 특이할만한 유의차는 없었으며 cellulase는 0.05 M sodium citrate (pH 4.8)에서 가장 높은 2.16 U/g의 활성을 보였고 xylanase는 0.25% Triton X-100에서 26.94 U/g으로 물 추출(11.1 U/g)보다 2배 이상의 활성을 보였다. laccase는 물 추출에서 2.
, 2012). 특히 느타리버섯과 팽이버섯의 SMCE에 포함된 단백질양의 확인결과 0.25% Triton X-100이 포함된 buffer에서 증가하는 경향치가 있었고, 나머지 추출 buffer 간에는 유의적인 차이가 없었다.

후속연구

, 2007). SMC의 효소생산은 버섯 농가에서 문제시되고 있는 농업 폐기물인 SMC를 유용효소생산에 이용함으로 환경오염을 감소시키고 고부가가치의 유용자원으로 전환시킬 수 있는 발판이 될 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	담자균류은 수목에 기생하며 어떤 과정을 통해 목질 분해 효소를 영양원으로 이용하는가?	담자균류는 수목에 기생하며 xylanase, cellulase, lignin 분해효소 등 목질분해효소를 다량 분비하여 고분자의 목질섬유소를 수용성 저분자의 당으로 분해하여 균사의 영양 흡수과정을 거처 영양원으로 이용한다(Scarse, 1995). 버섯의 인공재배는 발전을 거듭하여 아시아, 유럽, 미주 등 전세계 각 지역에서 다양한 버섯이 식용으로 재배되고 있다.
	버섯의 인공재배에 사용되는 배지 재료는 어떤 목질 섬유소로 구성되어 있는가?	특히, 버섯은 친환경 기능성 농산물로서 항암, 항산화 효과 등 약리기능 및 건강보호 효과가 커서 건강식품으로도 수요가 증가하고 있다. 버섯인공 재배 시에 사용되는 배지재료는 면실박, 비트펄프, 콘코브, 톱밥 등 농업 잔여 폐자원이 주로 이용되고 있으며 이들은 cellulose, hemicellulose, lignin 등 목질섬유소로 구성되어 있다. 느타리버섯의 인공재배는 봉지 또는 병 재배형태로 종균을 접종한 후 30~40일의 균사 생장 과정과 10여일의 자실체 유도 과정을 거쳐 자실체를 수확하는데, 자실체를 수확하고 남은 배지를 수확 후 배지(spent mushroom compost, 이하 SMC로 약칭)라고 한다.
	국내에서 SMC(수확 후 배지)는 어떻게 활용되고 있는가?	따라서 SMC 내에는 균사체가 생산하는 목질분해효소가 다량 잔존해 있을 것으로 추정된다. 국내에서는 SMC를 동물사료, 퇴비 등으로 활용하고 있으며 일부 농가에서는 배지로 가공하여 재사용하기도 한다. 버섯 SMC로부터 효소추출연구는 표고버섯, 여름느타리, 양송이, 표고버섯, 느타리버섯, 팽이버섯 등에서 수행되었다(Ayala et al.

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동의어: Packet Collision Rate

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