식용과 약용버섯으로서 이용가치가 높은 것으로 알려진 먹물버섯(C. comatus)에 대하여 보다 우수한 인공재배법을 개발하고 자실체의 형태적 특성에 대한 연구 결과는 다음과 같다. 먹물버섯속균 5개 균주 중에서 C. comatus균인 CM 980301 균주를 우량균주로 선발하였으며, 먹물버섯(C. comatus: CM 980301)자실체를 생산하기 위한 우수 배지는 종균용으로 밀곡립배지를 사용하고, 먹물버섯을 볏짚 발효배지에 인공재배 하였을 때 $24{\sim}28^{\circ}C$에서 균배양은 종균 접종 후 15일, 복토 후 13일이 소요되었으며, 원기형성 및 초발이는 $20{\sim}24^{\circ}C$에서 $10{\sim}11$일이 소요되었고, 버섯생육은 $20{\sim}24^{\circ}C$에서 $7{\sim}8$일이 소요되었다. 먹물버섯 (CM 980301)의 수확적기는 갓이 피기 전으로 자실체 경도는 갓 $102{\sim}169\;g/cm^2$, 대 $126{\sim}182\;g/cm^2$으로 단단하였고, 인공재배한 수량성은 $37.7kg/3.3m^2$, 개체중 17.9 g이었다.
대두를 $25^{\circ}C$에서 48시간 발아시킨 콩을 원료로 볏짚, Bacillus natto, B. natto와 Aspergillus oryzae 혼합균을 접종하여 제조한 청국장과 비발아콩 볏짚으로 제조한 청국장의 발효 중 미생물 및 효소활성도 변화를 조사하고 관능평가를 실시하였다. 4종류의 청국장 모두 발효가 진행되면서 pH가 서서히 증가하여 최대 pH를 보인 이후 다시 감소하여 발효 72시간에는 비발아콩 볏짚 청국장>발아콩 볏짚 청국장>혼합균주를 이용한 발아콩 청국장>B.natto를 이용한 발아콩 청국장 순으로 높은 pH를 나타내었다. 청국장 발효 중 미생물의 변화는 세균의 경우 모든 청국장에서 발효가 진행됨에 따라 급격히 증가하여 발효 12시간에 $10^7-10^8$ CFU/g를 나타내었으나 그 이후에는 발효시간에 따라 큰 변화를 나타내지 않았다. 곰팡이 수는 B. natto를 접종한 발아콩 청국장을 제외하고는 발효 48-60시간에 $10^8$ CFU/g로 최대값을 나타낸 이후 감소하였으며, B. natto를 접종한 청국장은 발효시간에 따라 지속적으로 증가하여 발효 72시간에 $10^8$ CFU/g을 나타내었다. Protease활성은 발효가 진행됨에 따라 acidic과 neutral protease 활성 모두 증가하였으며 neutral protease의 활성도가 acidic protease에 비해 높았다. 이는 청국장 발효과정 중 neutral protease의 최적 활성 pH인 7.0 부근으로 청국장의 pH가 변화했기 때문인 것으로 사료된다. ${\alpha}$-Amylase 활성도의 경우 혼합균주를 이용한 발아콩 청국장을 제외하고는 발효가 진행됨에 따라 전반적으로 감소하는 경향을 보였으며, ${\beta}$-amylase 활성도는 혼합균주를 이용한 발아콩 청국장을 제외한 다른 3 종류의 청국장에서 발효 12시간에 최대활성을 나나타낸 이후 감소하였다. 관능검사 결과 냄새와 향기에 있어서 비발아콩 볏짚 청국장의 선호도가 높은 것으로 나타났으나 전체적인 기호도는 B. natto와 A. oryzae를 이용한 발아콩 청국장과 비발아콩 볏짚 청국장이 유사하게 높게 나타났다.
섬유소(纖維素)를 이용(利用)하기 위한 기초연구(基礎硏究)로서 섬유소분해능(纖維素分解能)이 우수(優秀)한 균주(菌株)를 분리(分離)하여 동정(同定)한 결과(結果) Trichoderma spp.로 추정하였으며 사용된 섬유소 기질(基質)은 볏짚을 용제(溶劑)로 전처리(前處理)한 것과 여기에 산, 가열처리(加熱處理)를 더 가(加)한 것을 사용(使用)하였으며 이 미생물(微生物)에 의(依)하여 전처리 및 산 가열처리(加熱處理)에서 생성되는 섬유소 분해 효소(酵素)를 시험한 결과(結果) 0.1% $H_2SO_4$, $120^{\circ}C$, 한시간동안 처리한 것을 기질(基質)로 하였을 때 효소활성(酵素活性)이 높았다. 또한 pH 5.0, 5일(日) 배양(培養)에서 효소활성(酵素活性)이 증가(增加)하였으며 요소첨가시 20%. 인산칼륨첨가시 21%, 육류추출물첨가시 25%, 감귤피첨가시 19%의 증가(增加)를 나타냈다. 48시간(時間) 효소반응(酵素反應)을 시켰을 때 전처리기질(前處理基質)보다 산(酸), 가열처리기질(加熱處理基質)이 효소활성(酵素活性)이 높았으며 24시간후(時間後)에는 활성(活性)이 완만하였다.
청국장에서 혈전 용해능이 우수한 균주를 분리하기 위해 짚을 이용하여 직접 청국장을 제조하였으며 이로부터 1, 000여종의 균주를 1차적으로 분리하였다. 2차적으로 skim milk가 첨가된 배지 및 fibrin 배지의 단백질분해 실험을 통해 혈전 용해능이 우수한 균주를 분리하였다. 이 과정을 통해 선발된 균주는 J-1, J-2, J-3, J-4, J-5로 명명된 5종 균주이었으며 그 중 Bacillus 계통의 J-4 균주가 가장 활성이 높은 균주로 선별되었다. Bacillus subtilis J-4 균주가 생산하는 protease를 DEAE-sepharose column을 사용하여 부분 정제 분리한 결과 SDS-PAGE Gel 상에서 45.0 kDa의 질량이었다. 이 단백질을 MALDI-TOF 및 PMF(Peptide Mass Fingerprinting)를 사용하여 분석한 결과 neutral protease와 bacillopeptidase F가 확인되었다.
고체상태배양에서 섬유소분해효소의 고 생산을 위해 기질로서 다양한 섬유순폐기물을 검토한 결과, 주정박과 볏짚을 1:1의 혼합기질로 사용하였을 때 13.98 FPA를 얻었다. 효소생산을 높이기 위해 주정박과 볏짚의 혼합기질에 질소원으로서 콩비지를 1:1:1로 혼합하였을 때 15.22 FPA의 효소활성을 얻을 수 있었다. 이때의 최적의 함수율, pH, 온도는 각각 70%, 5.0, 3$0^{\circ}C$이었다. 최적배양조건에서 배양 5일째 FPA, CMCase, Xylanase, $\beta$-glucosidase 및 Avicelase의 효소활성은 각각 15.22, 69.1, 83.9, 29.2 및 4.2 unit/g-SDW이었다. T. harzianum FJI의 섬유소폐기물을 이용한 고체상 태배양의 경제적인 효소생산은 섬유소폐기물의 생물학적 당화기술에 크게 기여할 것이다.
볏짚으로부터 200 bacilli 균주들이 분리되었고 이중 3 균주는 Bacillus cereus ATCC1457를 강력히 저해하였다. 분자생물학적 방법들을 사용하여 이들을 동정한 결과 RSC15는 B. licheniforms로 RSC26과 RSC42는 B. amyloliquefaciens들로 확인되었다. 항균물질들은 내열성을 지녀서 $100^{\circ}C$ 20분 처리 후에도 활성의 절반이 유지되었다. 배양상등액의 SDS-PAGE 분석결과 2종의 다른 항세균물질들이 확인 되었고 이들은 3.5 kDa 이하였다. 컬럼크로마토그래피 방법들을 사용하여 B. licheniformis RSC15가 만드는 항세균물질들을 부분정제한 결과 비활성은 955.0 AU/mg에서 6,400 AU/mg으로 증가하였다.
화학비료 및 유기물 등의 개량제를 43년간 장기 연용한 논 토양에서 부숙퇴비 시용내력의 지표미생물로 활용할 수 있는 고온성 Bacillus속을 검정하고, 이들 균과 유기물 함량간의 관계를 연구하였다. 고온성 Bacillus 속은 평판 도말법으로 $65^{\circ}C$에서 12시간 이내에 콜로니를 측정할 수 있었으며, 논 토양에 서식하는 고온성 Bacillus속은 퇴비 시용량이 많을 수록 일정하게 증가하고, 토양 유기물 함량과도 $R^2=0.835^{**}$(n=32)의 정의 상관관계를 가졌다.
In order to increase the productivity of cellulolytic enzymes, medium composition and culture conditions were studied. When cellulose powder (Avicel) supplemented with rice straw was used as carbon source, productivity of ${\beta}-glucosidase$ was increased by about 3 times compared with the runs with only cellulose powder as a carbon source. In this case no negative effects on the production of CMC enzyme activity and filter paper activity was found. For the production of celulolytic enzymes using T. reesei QM 9414, casitone was found to be a good nitrogen source compared with other sources studied, such as peptone, yeast extract, tryptone, and casein. The highest cellulase activity was attained when 0.3% glucose and 0.01% Tween 80 were supplemented to the standard medium of Rese. An adequate oxygen transfer rate was also found to be important to the cellulase fermentation and about 50 mmole of oxygen/liter/hour supported good cellulase biosynthesis during cellulase fermentation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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