[논문]된장으로부터 분리한 Bacillus subtilis CK-2가 생산하는 가수분해효소의 활성 특성

이상협; 김철호

doi:10.5352/jls.2017.27.7.805

된장으로부터 분리한 Bacillus subtilis CK-2가 생산하는 가수분해효소의 활성 특성
Characteristics of Hydrolytic Enzymes that Produced by Bacillus subtilis CK-2 Isolated from Doenjang 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.27 no.7 = no.207, 2017년, pp.805 - 811

이상협 (경남과학기술대학교 제약공학과) , 김철호 (경남과학기술대학교 제약공학과)

초록
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이전의 논문에서 된장으로부터 섬유소와 지질, 녹말, 그리고 단백질을 포함하는 다양한 유기물을 가수분해하는 세균을 분리한 바 있다. 본 연구에서는 분리균주인 Bacillus subtilis CK-2가 생산하는 각종 가수분해효소의 조효소 특성을 확인하였다. 섬유소분해효소의 경우 적정 수소이온농도는 pH 5.0, 적정온도는 $55^{\circ}C$로 확인되었으며, pH 5.0~10.0과 $20{\sim}50^{\circ}C$의 범위에서 높은 활성을 나타내었다. 섬유소분해효소는 $Co^{2+}$ 이온에 의해 활성이 높아지며, 0.45%(w/v)의 $Co^{2+}$ 이온 농도에서 가장 높은 활성을 보였다. 녹말분해효소의 경우 적정 수소이온농도는 pH 5.0, 적정온도는 $50^{\circ}C$로 확인되었으며, pH 4.0~5.0과 $20{\sim}50^{\circ}C$의 범위에서 높은 활성을 나타내었다. 녹말분해효소는 $Co^{2+}$ 이온에 의해 활성이 높아지며, 0.2%(w/v)의 $Co^{2+}$ 이온 농도에서 가장 높은 활성을 보였다. 단백질분해효소의 경우 적정 수소이온농도는 pH 8.0, 적정온도는 $50^{\circ}C$로 확인되었으며, pH 7.0~8.5과 $20{\sim}50^{\circ}C$의 범위에서 높은 활성을 나타내었다. 섬유소분해효소는 $Mn^{2+}$ 이온에 의해 활성이 높아지며, 0.125%(w/v)의 $Mn^{2+}$ 이온 농도에서 가장 높은 활성을 보였다. 이러한 결과로부터 B. subtilis CK-가 생산하는 가수분해효소를 산업적으로 이용하기 위해서는 효소의 종류에 따라 수소이온농도와 온도, 그리고 금속이온을 적절하게 조절할 필요가 있다는 것을 알 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

In the previous paper, we isolated a bacterium that can hydrolyze various organic materials from soybean paste, including cellulose, lipids, starch, and protein. The activity and chemical properties of the crude enzymes produced by the isolate Bacillus subtilis CK-2 were further investigated. Cellulase showed the highest activity at pH 5.0 and $55^{\circ}C$. The stability of cellulase was maintained within the ranges of pH 5.0~10.0 and $20{\sim}50^{\circ}C$. Cellulolytic enzymes were activated by a $Co^{2+}$ ion, demonstrating the highest activity at a 0.45%(w/v) concentration of $Co^{2+}$. The optimal conditions for amylase were pH 5.0 and $50^{\circ}C$. The activity of amylase was stable within the ranges of pH 4.0~5.0 and $20{\sim}50^{\circ}C$. The $Co^{2+}$ ion was also necessary for amylase activity, which was the highest at a 0.2%(w/v) concentration of $Co^{2+}$. The optimal pH and temperature conditions of protease were pH 8.0 and $50^{\circ}C$. The activity of protease was stable within the ranges of pH 7.0~8.5 and $20{\sim}50^{\circ}C$. Protease activity was catalyzed by $Mn^{2+}$, which was the highest at a 0.125%(w/v) concentration of $Mn^{2+}$. The isolate B. subtilis CK-2 demonstrated a high activity of autolysin. Based on these results, we identified and suggested the optimal pH, temperature, and metal ion concentration in the use of the hydrolytic enzymes of B. subtilis CK-2 for industrial purposes.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 섬유소, 녹말, 단백질, 지질 등 다양한 유기물을 분해하는 것으로 확인된 Bacillus subtilis CK-2 [19]가 분비하는 각종 가수분해효소들의 특성을 확인함으로써 이 균주의 산업적 활용을 위한 기초 자료를 마련하고자 하였다 ;

제안 방법

Cellulase, amylase 및 protease의 반응 온도를 확인하기 위해서 기질과 효소 혼합액을 35~75℃ 범위에서 20분간 반응시켜 각 효소의 활성을 측정하였다.
효소의 종류에 따라 특정 금속은 효소 활성에 영향을 미치는 것으로 알려져 있는데[10], 본 연구에서는 B. subtilis CK-2가 생성하는 각 분해효소에 대한 각종 금속 이온의 영향을 확인하고, 적정 농도를 측정하였다. ;

대상 데이터

본 연구에서 사용한 균주는 기존의 연구에서 섬유소, 녹말, 단백질 및 지질에 대한 분해능을 가지는 것으로 확인된 B. sub-tilis CK-2를 사용하였다[19].

성능/효과

6와 같이 나타났다. Cellulase 효소활성은 pH 5.0~10.0의 넓은 범위에서 거의 유사하게 나타남으로써 pH에 대한 안정성이 매우 높은 것을 확인할 수 있었고, pH 4.0 이하 및 pH 11.0 이상에서는 효소활성은 급격하게 감소하는 것을 알 수 있었다. 다른 보고[12, 18, 33, 35]에서 확인된 Bacillus sp.
Cellulase, amylase, protease 모두 40℃까지는 각각 7.06 units/mg protein, 5.62 units/mg protein, 0.51 units/mg pro-tein로서 안정하였으며, 50℃ 까지 80% 이상의 활성을 유지하는 것을 확인하였다. Cellulase는 40℃ 이후 활성이 줄어들고, 65℃에서 활성이 거의 소멸하였다.
금속이온이 각 효소 활성에 미치는 영향은 Table 1에 나타낸 바와 같다. 실험에 사용한 모든 금속이온은 cellulase 활성을 촉진하는 것을 확인하였으며, 특히 Co²⁺ 이온을 첨가하였을 때 12.23 units/mg protein로서 무처리구의 6.56 units/mg protein에 비하여 2배 정도 높은 효소 활성을 나타내었다. Mg²⁺와 Cu²⁺ 이온은 각각 10.

후속연구

이러한 결과를 바탕으로 B. subtilis CK-2는 식품, 사료 등의 개발 뿐만 아니라 유기성 폐기물의 활용 및 처리에 중요한 자원으로의 개발이 가능할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Bacillus sp. 이 생산하는 protease의 pH에 따른 효소활성을 측정한 결과는 어떠한가?	Protease는 pH 7.0~8.5의 범위에서 높은 활성을 나타내었으며, pH 8.0에서 0.74 units/mg protein으로 가장 높은 활성을 보였다. pH 6.0 이하에서는 효소활성이 거의 나타나지 않았으며, pH 9.5에서도 60% 정도의 효소활성이 나타났다. 기존의 보고[7, 14, 25, 35]에서 Bacillus sp.
	Bacillus subtilis CK-2는 어떤 유기물을 분해하나요?	본 연구에서는 섬유소, 녹말, 단백질, 지질 등 다양한 유기물을 분해하는 것으로 확인된 Bacillus subtilis CK-2 [19]가 분비하는 각종 가수분해효소들의 특성을 확인함으로써 이 균주의 산업적 활용을 위한 기초 자료를 마련하고자 하였다
	자연계의 유기성 폐기물을 분해하는 미생물의 종류는?	유기성 폐기물을 구성하는 섬유소, 녹말, 단백질 등을 효과적으로 분해하는 미생물로는 곰팡이, 효모 등의 진균류와 세균 등이 있으며, 이들은 모두 자연계의 유기물을 분해하여 물질의 순환에 기여할 뿐만 아니라, 특히 세균이 분비하는 여러 가지 유기물 분해효소들은 산업적으로 다양하게 활용되고 있다[15, 16, 18].

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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