To extract insoluble proteins and to improve funtional properties of abolished proteins, an phytase producing Aspergillus sp. SM-15 was isolated from soil. The enzyme was purified and its enzymological characteristics were investigated. Phytase production reached to maximum when the wheat bran medium containing 1% mannose, 1% yeast extract, 1% (NH4)2HPO4 and 0.2% calcium chloride was cultured for 4 days. Phytase was purified 17.1 fold and specific activity was 244.32unit/mg by a sequencial process of ammonium sulfate fraction, ion exchange chromatography and gel filtrations Pruified enzyme was confirmed as a single band by the polyacrylamide gel electro-phoresis. The molecular weight of phytase was estimated to be 46,000. The optimum pH and temperature for the phytase activity were 5.5 and 5$0^{\circ}C$. The enzyme is stable in pH 4.5~5.5, 6$0^{\circ}C$. The activity of purified enzyme was inhibited by Hg2+ whereas activited by Pb2+ and Fe2+. The activity of phytase was inhibited by the treatment with iodine. The result indicate the possible involvement of histidine at active site. Km and Vmax of the puridied phytase were 37.037mM/L and 159.87umol/min, respectively.
Rhizopus oryzae CJ-2114의 polygalacturonase 생성을 위한 최적조건은 수분이 60% 함유된 밀기울 배지에 1% albumin, 0.2% (NH$_4$)$_2$C$_2$O$_4$, 1% sorbitol을 첨가하여 96시간 배양시 최대활성을 나타내었으며, Sep-hadex G-75 및 G-150을 사용한 gel filtration과 DEAE-cellulose에 의한 이온교환 크로마토그라피를 통하여 이 효소를 11.13배 정제할 수 있었고, 수율은 40.3% 였다. 정제효소는 polyacrylamide gel 전기 영동에 의하여 단일밴드로 확인되었으며 분자량은 SDS-polyacryl-amide 전기영동에 의하여 47,000정도로 측정되었다. 효소의 결정구조는 표면이 거친 기둥모양을 형성하고 있었으며 아미노산 조상은 17종류로써 glutamic acid 함량이 198.74mg/g enzyme로 가장 많았다.
세제 제조시설 폐수의 유기물을 틀로 하여 $Al(OH)_3$과 $H_3PO_4$의 반응으로 $AlPO_4$-계 물질을 합성하였다. 소성된 $AlPO_4$-계 물질을 APTMS, 석신산 무수물과 반응시켜 표면을 카르복실기로 바꾸었다. 분말 XRD 결과, 특징적인 $AlPO_4$-계 물질의 패턴을 얻었으며, 물질의 형태는 SEM으로 조사하였고, 작용기는 FT-IR 분석으로 확인하였다. 증류수에 분산시킨 고체의 표면 전위 측정 결과, $AlPO_4-NH_2$는 양의 표면 전하를 갖는 반면, $AlPO_4$-COOH는 음의 표면 전하를 갖는 것으로 나타났다. 합성된 $AlPO_4$-계 물질을 이용하여 수용액에서 유해 중금속의 제거 실험을 수행하였다. 납 이온은 표면에 존재하는 카르복실기와 착물을 형성하며 물질에 흡착되었고, 흡착 분배계수는 91.1 mL/g이었다. 결론적으로 본 연구에서 고찰한 $AlPO_4$-계 물질은 수환경에서 유해 중금속 이온의 제거에 활용될 수 있을 것이다.
파라자일렌(p-xylene) 분리용 흡착제로서 효과적인 그래뉼 형태의 바인더리스 ZSM-5 성형체를 제조하는 방법을 검토하였다. $SiO_2/Al_2O_3$ = 50인 ZSM-5 결정분말에 무기 바인더인 colloidal silica sol 30 wt% 용액과 유기첨가물인 microcrystalline cellulose를 첨가하여 구형화한 후, 소성, 바인더리스 처리, ${NH_4}^+$ 이온교환, 활성화 등의 과정을 거쳐 충분한 강도(0.721 kgf) 및 높은 결정화도(94.6%)와 넓은 BET 비표면적($379.2m^2$/g)을 갖는 흡착제를 제조하였다. 제조된 성형체의 흡착특성을 평가하기 위해 자일렌 3가지 이성질체를 1 : 1 : 1의 무게비로 혼합하여 $100^{\circ}C$에서 회분식 흡착실험을 수행한 결과 제조된 바인더리스 ZSM-5 성형체는 상용흡착제보다 파라자일렌에 대해 높은 선택적 흡착성능을 나타냈다.
폐단백질을 활용하는 방도의 하나로 폐단백질 자원으로 부터 불용성 단백질의 분리 효율성을 높이고 기능성을 개선하기 위하여 protease를 생산하는 Aspergillus sp. MS-18 균주를 토양으로 부터 분리하고 이 균주가 생산하는 효소를 정제하여 특성을 살펴보았다. 효소 생산을 위한 최적 배양조건은 3% arabinose, 0.5% polypepton, 0.1% ammonium sulfate, 0.1% magnesium chloride 첨가로 3 일 배양이었다. 효소는 ion exchange chromatography, gel filtration 등으로 16.9 배 정제할 수 있었으며 비활성역가는 340.4 unit/mg이었다. 정제효소는 polyacryl amide gel 전기영동상 단일 밴드로 나타났으며, 분자량은 30,000 정도로 추정되었고 결정구조는 모서리가 둥그스럼한 막대 모양이었다. 정제 효소의 최적작용 pH와 온도는 9.0, $60^{\circ}C$였으며, pH 7.0-12.0까지 $50^{\circ}C$에서 안정하였다. 금속이온중 $Na^+$, $Mg^{2+}$, $Mn^{2+}$등에 의해 활성이 증대 되었으나, $Hg^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Zn^{2+}$, $Pb^{2+}$에 의해 효소 활성이 저해되었고 저해제중 ethylenediaminetetra acetic acid와 phenyl methanesulfonyl fluoride에 의한 활성 저해가 관찰되어 금속 이온이 효소 활성에 관여하는 serine protease로 추정되었으며 정제효소의 Km, Vmax는 $29.33\;{\mu}mole/L$, $5.13\;{\mu}g/min$이었다.
Cyclodextrin glucanotransferase(CGTase)를 생성하는 Bacillus sp. 균주를 토양으로부터 분리하였으며, CGTase 생성을 위하여 0.1% albumin, 2% $NH_4Cl$, 2% soluble starch, 0.2% $NH_2PO_4$를 효소생산배지에 첨가하여 $37^{\circ}C$에서 72시간 배양 시 최대의 활성을 나타내었다. Sephadex G-100과 G-150을 사용한 gel filtration과 DEAE-cellulose를 이용한 이온 교환 크로마토그래피로 9.72배 정제하였으며, specific activity는 528.02 unit/mg이었다. CGTase의 효소학적 특성은 최적 pH, 최적 온도는 pH 8.0과 $80^{\circ}C$였으며, pH $8.0{\sim}11.0$과 $60{\sim}80^{\circ}C$에서 안정하였다. 금속이온 중 $Pb^{2+},\;Hg^{2+}$와 $Zn^{2+}$에서 효소활성이 억제되었다. CGTase의 첨가 효소량을 $20.5{\sim}410$ unit 까지 변화시키며 stevioside로의 당전이능을 조사한 결과 20.5 unit 및 41 unit 처리 시 당전이율은 74.9%와 75,7%로 높게 나타났으며, 205 unit 처리시에는 당전이율은 68.7%로 비슷하였으나 갈변화가 진행되었다. 효소의 농도를 높여 410 unit를 처리했을 때 당전이율은 57.9%로 더욱 떨어졌으며 역시 갈변화가 진행되어 제품의 물성을 나쁘게 하였고, 당전이 산물 중 pentaglycoside와 hexaglycoside가 검출되지 않아 필요이상의 효소사용량은 오히려 당전이 반응에 역효과가 나타났다.
Aspergillus niger SFN-416으로 부터 생성한 xylanase I를 분리.정제하여 특성을 조사하였다. Aspergillus niger SFN-416의 배양액을 ethanol(70%) 침전, $(NH_4)_2-SO_4$(30~90%) 침전, Sephadex G-100 chromatography 및 DEAE-Sephacel ion chromatography 등의 정제과정을 거친 결과, 10.2배 정제되었고, 정제효소의 최적 활성온도는 $50^{\circ}C$ 였다.최적 pH는 3.5이었고, pH 안정성은 6.0 이상에서 활성이 급격히 감소하였다. 또한 금속이온에 대한 효소의 활성은 대부분 억제를 보였고, 특히 $Hg^{2+}$는 18.5%로 가장 낮은 상대활성을 보였지만, $Fe^{2+}$는 117.0%, $Mn^{2+}$는 129.9%로 오히려 효소활성이 증가되었다. 정제 효소의 분자량은 SDS-PAGE에 의하여 31,000 daltons이 었으며, 유기용매에 대한 활성과 안정성은 10%의 methanol, ethanol, isopropanol 및 1-butanol 대하여 모두 낮은 활성을 나타내어 유기용매에는 안정하지 않는 것으로 생각된다.
한국산 무(Raphanus sativus L.)로부터 황산암모늄 분별침전과 CM-cellulose ion exchange chromatography를 사용하여 anionic peroxidase(POD)를 분리하였다. 분리된 한국산 무 anionic POD를 비색효소로, o-tolidine 혹은 4-aminoantipyrine/diethylaniline(4AA/DEA)을 비색기질로 사용하여 630nm에서의 흡광도를 측정함으로써 당 정량반응을 실시하였다. 한국산 무 anionic POD는 비색기질로 4AA/DEA을 사용한 경우 o-tolidine을 사용했을 때 보다 더 높은 비색 반응성을 나타내었다. Glutosr의 농도증가에 따른 검정곡선을 작성하였을 때 o-tolidine과 4AA/DEA을 사용한 경우 상관계수가 각각 r=0.9983과 r=0.9963로서 두 가지 방법의 검정곡선이 모두 좋은 직선성을 보여 주었다. 한국산 무 anionic POD와 horseradish POD의 기질산화에 대한 반응성을 비교하기 위하여 o-dianisidine과 guaiacol Km값을 조사한 결과, 한국산 무 anionic POD가 horseradish POD보다 o-dianisidine에 대해 약 40배, guaiacol 대하여 약 2배의 높은 기질 반응성을 나타내었다. 이러한 결과들은 한국산 무 anionic POD를 비색효소로 사용하여 검출감도가 높은 당 정량용 진단시약을 개발할 수 없음을 보여준다.
Pseudomonas rhodesiae H5가 생성하는 parathion hydrolase를 $(NH_{4})_{2}SO_{4}$침전, DEAE-Toyopearl 650M ion exchange chromatography, Sephadex gel filtration의 단계로 정제한 결과, 이 균주가 생성하는 parathion hydrolase는 두 종류의 효소였으며, 이를 각각 OPH $I_1$과 OPH $I_2$라 명명하였다. OPH $I_1$과 OPH $I_2$의 최적 pH와 온도는 각각 pH7.2, $30^{\circ}C$와 PH7.6, $37^{\circ}C$이었다. OPH $I_1$의 Parathion을 가수분해하는 활성화 에너지는 $4^{\circ}C$-$30^{\circ}C$에서 3.01㎉/㏖ 이었으며 Km값은 69.2${\mu}M$이었다. 반면, OPH $I_2$의 활성화에너지는 $4^{\circ}C$-$37^{\circ}C$에서 4.07kcal/㏖이었으며 Km값은 150.9${\mu}M$이었다. OPH $I_1$은 1 mM의 $Mg^2+$, $Cu^2+$, $Ca^2+$, $Ni^2+$에 의해서 효소활성이 완전 저해되었으나 OPH $I_2$는 저해를 덜 받는 것으로 확인되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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