난분해성물질 함유폐수에 대해 유지관리가 용이하며 저비용-저에너지 고효율적인 새로운 수 처리 방식인 대기노출형 백색부후균 생물막 공법을 적용하기 위한 기초실험을 실시하였다. 먼저 난분해성물질을 함유한 오 폐수 처리에 가장 효율적인 백색부후균 종을 선정하기 위해 백색부후균 3종 및 활성슬러지에 대한 처리특성을 조사하였으며, 선정된 백색부후균 P. chrysosporium PSBL-1에 대해서 HBC링 여재에 대한 부착 및 탈착특성을 조사하였다. 백색부후균 3종(P. chrysosporium PSBL-1, P. chrysosporium KCTC 6147, Trametes sp. KFCC 10941)의 pH에 따른 처리특성을 조사한 결과 NBDCOD 제거율은 P. chrysosporium PSBL-1과 P. chrysosporium 6147가 pH 3.5$\sim$5.5에서 각각 51$\sim$59.8%, 57.5$\sim$60.3%로 비슷한 결과를 나타냈으나, TN 제거율은 pH 4.5$\sim$11.5에서 각각 39.3$\sim$85.3%, 3.4$\sim$7.6%로 현저한 차이를 나타내고 있다. 유기물 및 질소 동시제거 특성을 고려하여 백색부후균 P. chrysosporium PSBL-1을 선정하였다. 백색부후균 P. chrysosporium PSBL-1은 부유상태의 초기농도 4,600 mg/L에서 HBC링 여재 부착시작 5분후 pH 4, 7, 10에서 각각 4,538 mg/L, 4,546 mg/L, 4,531 mg/L, 10분 후 4,575 mg/L, 4,573 mg/L, 4,568 mg/L로 5분 이후에는 미생물 부착이 거의 되지 않았다. HBC링 여재에 부착된 P. chrysosporium PSBL-1을 10일 동안 1일 간격으로 탈착량을 조사한 결과 탈착량은 거의 미미하였다.
Since biosynthesis of lignin peroxidase from Phanerochaete chrysosporium was known to be sensitive to shear, it is interesting to understand the effects of the shear sensitivity for the overproduction of lignin peroxidase. In stirred-tank fermentor, the shear-sensitivity in lignin peroxidase biosynthesis was quantified by using Kolmogorov length scale. It was found that agitation at 80$\mu$m Kolmogorov length scale is advantageous for the production of lignin peroxidase from P. chrysosporium. To overcome the shear sensitivity in lignin peroxidase biosynthesis caused by the agitation,P. chrysosporium was immobilized on various solid carriers. The nylon-immobilized P. chrysosporium was chosen in the present study as a way to overcome the shear sensitivity at the ranges of above 50$\mu$m Kolmogorov length scale. The adhesion force between immobilized cell and carrier can be predicted by thermodynamic approach and used as a criteria to select an adequate carrier materials for immobilization.
The lignocellulose that is a major component of spent coffee ground was degraded and saccharified. To implement the spent coffee, after several pre-treatments, inoculation of Phanerochaete chrysosporium and solid-state fermentation were conducted. The optimal temperature of the enzymes (lignin peroxidase, manganese peroxidase, xylanase, laccase, and cellulase) for degradation of lignocellulose by P. chrysosporium was found. We also measured the maximum activity of enzymes (lignin peroxidase 0.15 IU/mL, manganese peroxidase 0.90 IU/mL, laccase 0.11 IU/mL, cellulase 5.87 IU/mL, carboxymethyl cellulase 9.52 IU/mL, xylanase 1.16 IU/mL) used for the process. As a result, 4.73 mg/mL of reduced sugar was obtained and 61.02% of lignin was degraded by solid state fermentation of P. chrysosporium on spent coffee ground.
This study characterizes the growth of white rot fungi Phanerochaete chrysosporium IFO 31249) and lignin peroxidase(LiP) activity in different submerged culture media. P. chrysosporium was grown in the form of pellet of various sizes from a spore inoculum under shaking liquid culture condition. While the growth of mycelia was higher under the nitrogen-sufficient culture than under the nitrogen-limited culture, ligninase activity was relatively lower. The lignin peroxidase appeared in nitrogen-limited culture and was suppressed by excess nitrogen. High level(40U/l) of lignin peroxidase activity was obtained in the growth medium containing 1.5mM veratryl alcohol, a secondary metabolite of P. chrysosporium. Lignin peroxidase production was not observed under conditions of nitrogen sufficiency or in balanced media, suggesting that control parameters could increase the activity by manipulating the secondary metabolism.
Hemoflavoenzyme으로서 cellobiose dehydrogenase(CDH)는 셀룰로오스를 분해하는 과정에서 세포 외부로 분비되는 효소로서 amorphous cellulose와 강하게 결합하여 셀룰라아제(cellulase)에 의해 microcrystalline cellulose의 가수분해를 증가시킨다. 따라서 CDH는 바이오 에탄올 생산의 당화공정에서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 여러 백색부후균으로부터 CDH 생산이 높은 Phanerochaete chrysosporium ATCC 32629 균주를 선정하였으며, 균주로부터 생산된 CDH 효소활성의 최적 온도와 pH는 각각 ${55^{\circ}C}$와 4이었다. CDH 활성을 증가시키기 위하여 P. chrysosporium ATCC 32629 균주를 돌연변이시켰다. 돌연변이는 새로운 시도로써 국부적으로 큰 에너지를 줄 수 있는 특징을 가진 양성자 빔을 이용하였다. 양성자 빔 조사 후 사멸율이 약 99.9%인 1.2 kGy에서 CDH 활성이 증가된 변이주를 얻었다. 선별된 변이주와 모균주를 액체배양했을 때 변이주가 모균주보다 CDH와 $\beta$-glucosidase 활성이 각각 약 1.4배와 20배 증가하였다. 따라서, CDH 뿐만 아니라 $\beta$-glucosidase 활성이 높은 P. chrysosporium 변이주를 확보하였다.
Experiments for lignin peroxidase production have been conducted by aerobic fermentation of Phanerochaete chrysosporium under low shear rate and enriched oxygen environment. The result of flask cultures of white rot fungus indicated that high oxygen concentration and low shear force were essential for enhancement of lignin peroxidase production. Pentachlorophenol was readily degraded by lignin peroxidase produced in nutrient limited flask cultures. Polyurethane foam was fond to be an effective immobilization matrix of P. chrysosporium.
White rot fungi, Phanerochaete chrysosporium and Phanerochaete sordida, have been mostly studied in a variety of industrial processes like biopulping and pulp bleaching as well as in bioremediation. Whereas P. sordida is widely distributed in the North Temperate Zone, P. chrysosporium is reported in the restricted area and hundreds of reports have been described from a few strains of P. chrysosporium, which are deposited at various fungal collections in the world. The isolates of two species are not easily discriminated because of their morphological and molecular similarity. Through the ITS sequence analyses, a region containing substantial genetic variation between the two species was identified. PCR amplification using two specific primers was successfully used to differentiate P. chrysosporium from P. sordida. These results were supported by cultural studies. The growth rates at $37^{\circ}C$ on PDA, MEA, and Cza and the microscopic features of conidia on PDA and YMA were also very useful to differentiate those two species.
Gurung, Sun Kumar;Adhikari, Mahesh;Kim, Sang Woo;Bazie, Setu;Kim, Hyun Seung;Lee, Hyun Goo;Kosol, San;Lee, Hyang Burm;Lee, Youn Su
Mycobiology
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제46권3호
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pp.260-268
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2018
In an ongoing survey of Korean indigenous fungi, two fungal strains (KNU16-74 and KNU16-99) belonging to the genus Chrysosporium were isolated from field soil in Gyeongnam, Korea. Morphological characterization and phylogenetic analysis using sequence of the internal transcribed spacer regions were carried out to confirm its precise identification. These strains were identified as Chrysosporium indicum (KNU16-74) and Chrysosporium fluviale (KNU16-99). To examine the keratin degradation efficiency of these two fungal species, human hair strands were incubated with fungus culture. Results revealed that these two fungal species have the ability to degrade keratin substrate. This is the first report of these two species in Korea.
생물처리에 생분해 지표로 이용되는 Glucose를 주 탄소원으로 하고 난분해물질로 알려져 있는 아조계 염료를 부탄소원으로 하여 이들의 저감패턴을 백색 부후균인 T. versicolor와 P. chrysosporium을 통해 관찰하였으며, 그 결과 두 기질(dual substrate)의 저감 패턴을 정형화된 단계별로 관찰할 수 있었다(새로운 환경 적응기, 주탄소원 소모기, 합성 효소에 의한 부탄소원 소모기). 또한 두 균주의 겉보기 최종 Orange II, 색도, COD 제거량을 비교한 결과 최대 5%범위 내에서 유사한 결과를 보여주었으나, 이러한 결과가 반드시 Orange II 분해 과정의 동일성을 의미하는 것은 아니었다. 즉, T. versicolor와 P. chrysosporium의 효소 발현 특성을 분석한 결과, 선행 연구 결과와 함께 다단계로 진행되는 Orange II 분해 과정(Pathway)을 고려할 때, 겉보기 Orange II 저감과 직접적으로 연계된 참여 효소로서 T. versicolor가 Lac를 이용하였고, P. chrysosporium은 LiP를 이용하는 것으로 판단되며, 그에 따라 발현 효소 차이로 인한 분해 과정 및 중간물질 생성이 상이할 것으로 예상된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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