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느타리버섯 수확후배지로부터 분리한 Bacillus subtilis CA105의 특성

Isolation and Characterization of Bacillus subtilis CA105 from Spent Mushroom (Pleurotus ostreatus) Substrates

Journal of mushrooms = 한국버섯학회지, v.13 no.4, 2015년, pp.305 - 309  

김혜수 (경남과학기술대학교 제약공학과) ,  김철환 (경남과학기술대학교 제약공학과) ,  권현숙 (한국한방산업진흥원) ,  이찬중 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 버섯과) ,  공원식 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 버섯과) ,  조수정 (경남과학기술대학교 제약공학과)

초록
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Cellulase와 xylanase 분비능이 우수한 부숙촉진 세균을 분리하기 위하여 진주시 집현면 소재의 느타리버섯 재배농장으로부터 느타리버섯 수확후배지를 수집하였다. 느타리버섯 수확후배지로부터 19종의 균주를 분리하였으며 이 중 cellulase와 xylanase을 동시에 분비하는 균주를 최종 선발하여 CA105로 명명하였다. Bacillus ID kit와 VITEK 2 system를 이용하여 분리균 CA105의 생화학적 특성을 조사한 결과에서도 분리균 CA105은 B. subtilis와 유사한 특징을 나타내었으며 16S rRNA 염기서열 분석 결과에서는 B. subtilis와 98.9%의 상동성을 나타내었다. 이와 같은 결과를 종합하여 분리균 CA105은 Bacillus subtilis CA105로 동정되었다. 분리균이 분비하는 cellulase와 xylanase 활성은 분리균이 증식함에 따라 대수증식기 중반부터 급격히 증가하였고 정지기에 진입하면 효소활성이 더 이상 증가하지 않는 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to isolate compost-promoting bacteria with high activity of cellulase and xylanase, spent mushroom substrates with sawdust were collected from mushroom cultivation farm, Jinju, Gyeongnam in Korea. Among of the isolates, one strain, designated CA105 was selected by agar diffusion method. The...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 유기물 함량이 높은 농산부산물인 느타리버섯 수확후배지의 퇴비화에 필요한 부숙촉진 미생물을 개발할 목적으로 느타리버섯 재배농가에서 수집한 수확후 배지로부터 cellulase와 xylanase 분비능이 우수한 미생물을 분리동정하고 분리균이 생성하는 cellulase와 xylanase 의 특성을 조사하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자원순환형 친환경농업이란 무엇인가? 버섯수확후배지는 유기물 함량이 높기 때문에 자원순환형 친환경농업(resource cycling agriculture)의 자원이 될 수 있다. 자원순환형 친환경농업은 농산부산물 중 유기물 함량이 높은 자원을 토양에 환원하고 화학비료와 농약 사용을 감축하여 토양을 건전하게 유지, 보전하면서 농업생산성을 확보하여 농산물의 안정성과 품질을 높일 수 있는 농업이다. 자원순환형 친환경농업에 이용 가능한 농산부산물은 다양하지만 농산부산물을 전처리없이 토양에 환원할 경우 악취 발생, 중금속 및 병원균 감염 등의 문제가 발생될 수 있기 때문에 퇴비화와 같이 유기물이 토양과 유사한 물질로 안정화되는 과정이 필요하다.
부식토로 변환된 퇴비의 장점은 무엇인가? 퇴비화 과정에서는 C/N율, 수분, 온도, 미생물 등이 중요한 요인이며 퇴비화를 통해 유기물인 농산부산물이 부식토로 변환되는 일련의 부숙과정이다(Jeong et al, 1999; Tchobanoglous et al, 1993). 부숙된 퇴비는 미생물이 분비한 점액물질에 의해 토양 입단화가 형성되어 토양의 통기성, 투수성, 보수성 등을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 미생물이 생성한 이차대사산물에 의해 식물병원성 미생물의 증식이 억제될 수도 있다(Shin and Cho, 2011). 퇴비화는 미생물에 의해 고온(40-60 o C)에서 이루어지는 유기물의 호기성 분해과정이며 효모, 고온성 세균, 유산균 등 부속촉진미 생물을 첨가하여 농산부산물, 음식물쓰레기 등의 퇴비화가 촉진된 연구들이 보고되었다(Hong and Park, 2009; Han et al, 2010).
퇴비화에 관여하는 미생물은 무엇이 있는가? 퇴비화는 미생물에 의해 고온(40-60 o C)에서 이루어지는 유기물의 호기성 분해과정이며 효모, 고온성 세균, 유산균 등 부속촉진미 생물을 첨가하여 농산부산물, 음식물쓰레기 등의 퇴비화가 촉진된 연구들이 보고되었다(Hong and Park, 2009; Han et al, 2010). 퇴비화에 관여하는 미생물은 Bacillus 속, Clostridium 속, Pseudomonas 속, Cellulomonas 속, Xanthomonas 속, Pectobacterium carotovorum, Streptomyces 속, Thermomonospora 속, Tricoderma 속 등이 알려져 있으며 이 중 Bacillus 속은 체외분비효소인 cellulase, xylanase, lactase 등을 분비하여 난분해성 물질을 분해하고 이를 탄소원으로 이용할 수 있을 뿐만 아니라 iturin, surfactin, fengycin, bacillomycin과 같은 항진균성 항생 물질을 생산하기 때문에 식물병 방제효과를 기대할 수있으며 액체배양 시 다른 균주에 비해 생육속도가 빠르고 포자를 형성하여 고온에서도 생육할 수 있으므로 퇴비화를 위한 부숙촉진 미생물로 사용될 수 있는 유용한 미생물 자원이다(Regine et al, 1985; Vanittanakam and Loeffler, 1986; Kim et al, 1995; Nakano et al, 1998; Roongsawang et al, 2002; Kim et al, 2004; Schallmey et al, 2004; Lee and Choi, 2006).
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참고문헌 (17)

  1. Han HS, Woo S, Kim DK, Heo BG, Lee KD. 2010. Effects of composts on the growth, yield and effective components of Turmeric (Curcuma longa L.). Korean J Environ Agri. 29:138-145. 

  2. Hong JH, Park KJ. 2009. Composting characteristics of food waste-poultry manure mixture inoculated with effective microorganisms. J Lives Hous Env. 15:59-68. 

  3. Jeong JY, Jung KY, Nam SS. 1999. Evaluation of qualities with or without microbial inoculation for food waste composting. Korean J Environ Agri. 18:280-286. 

  4. Kim DJ, Shin HJ, Min BH, Yoon KH. 1995. Isolation of a Thermophilic Bacillus sp. producing the thermostable cellulase-free xylanase, and properties of the enzyme. Kor J Appl Microbial biotechnol. 23:304-310. 

  5. Kim JY, Heo SH, Hong JH. 2004. Isolation and characterization of an alkaline cellulase produced by alkalophilic Bacillus sp. HSH-810. Kor J Appl Microbial biotechnol. 40:139-146. 

  6. Kim TI, Han JD, Jeon BS, Ha SW, Yang CB, Kim MK. 1999. Isolation and characterization of bacillus subtilis CH-10 secreting cellulase from catttle manure. J Microbial. 35:277-282. 

  7. Lee JH, Choi SH. 2006. Xylanase production by Bacillus sp. A-6 isolated from rice bran. J Microbiol Biotechnol. 16:1856-1861. 

  8. Miller GL, Blum R, Glennon WE, Burton AL. 1960. Measurement of carboxymethyl cellulase activity. Ana Biochem. 2:127-132. 

  9. Nakano MM, Marahiel MA, Zuber P. 1988. Identification of a genetic locus required for biosynthesis of the lipopeptide antibiotic surfactin in Bacillus subtilis. J Bacteriol. 170:5662-5668. 

  10. Regine MD, Ptak M, Peypoux F, Michel G. 1985. Pore-forming properties of iturin A: a lipopeptide antibiotic. Biochim Biophys Acta. 815:405-409. 

  11. Roongsawang T, Kameyama T, Haruki M, Morikawa M. 2002. Isolation and characterization of a halotolerant Bacillus subtilis BBK-1 which produces three kinds of lipopeptides: bacillomycin L, plipastain and surfactin. Extremophiles 6:499-506. 

  12. Schallmey M, Singh A, Ward OP. 2004. Developments in the use of Bacillus species for industrial production. Can J Microbiol. 50:1-17. 

  13. Seki T, Chung CK, Mikami H, Oshima Y. 1978. Deoxyribonucleic acid homology and taxonomy of the genus Bacillus. Int J Syst Bacteriol. 28:182-189. 

  14. Shin PG, Cho SJ. 2011. Cellulase and Xylanase Activity of Compost-promoting Bacteria Bacillus sp. SJ21. Korean J Soil Sci Fert. 44:836-840. 

  15. Tchobanoglous G, Theisen H, Vigil SA. 1993. Integrated solid waste management, p. 689-691 In: Engineering, principles and management issues. McGraw-Hill Inter- national Editions. 

  16. Vanittanakam N, Loeffler W. 1986. Fengycin-a novel antifungal lipopeptide antibiotics produced by Bacillus subtilis F29-3. J Antibio Tokyo 39:888-901. 

  17. Williams BC, McMullan JT, McCahey S. 2001. An initial assessment of spent mushroom compost as apotential energy feedstock. Biores Technol. 79:227-230. 

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