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영어

This study investigated the production of catalase from Bul-kyo soil bacteria through fermentation process. Isolation and selection of bacteria was performed through chemical and physiological analysis. Catalases were produced from bacteria which belong to 3 different species (Bacillaceae bacterium BKBChE-1, Bacillus sp. BKBChE-2, Bacillus flexus BKBChE-3) confirmed by using 16S rDNA sequence method. The catalases were found to be stable in the temperature range of 30℃-60℃ for BKBChE-1, BKBChE-2 and BKBChE-3 and also in the pH range of 9.0-12.0 for BKBChE-1 and BKBChE-3. Long-term stability of the catalases was about 20 days at 4℃. However, BKBChE-2 has kept its activity over 30 days at 4℃.

한국어

과산화수소 (Hydrogen peroxide, H2O2)는 표백제, 산화 제 등에 광범위하게 사용되는 화학물질로 최근에는 인쇄기 판 에칭용, 반도체 산업, 세척염색공업 및 제지 공업, 콘텍 트 렌즈 소독 등에 이르기까지 그 수요가 확대되고 있는 실정이다. 뿐만 아니라 유제품이나 발효 식품 공정 중 미 생물의 제거를 위해 과산화수소가 사용되고 있다. 한편, 이 들 공정에 사용된 후 잔존하는 과산화수소 분해 등의 문제 가 대두 되고 있다. 더욱이 과산화수소의 사용량은 계속 증 가하고 있어 이러한 과산화수소를 함유한 폐액의 양도 점차 증가하고 있다. 노화방지, 웰빙 등에 대한 현대인들의 관심 이 고조되어 가고 있는 가운데, 환경 친화적인 기술의 하 나로 생화학적 방법으로 과산화수소를 처리하기 위한 생물 효소에 관한 연구에 관심을 많이 갖고 있다. 그 대표적인 방법이 카탈라제를 이용하는 방법이다. 카탈라제는 1910년에 Wolff와 Stoecklin에 의해서 적혈 구로부터 최초로 순수 분리되어졌고, Sumner에 의해 1937년 결정화 되었으며, 1941년 순수 분리의 방법 또한 재정리되 었다. 대부분의 카탈라제는 아미노산의 조성 성분에서는 차이를 나타내고 있지만, 물리적인 특징은 거의 유사하다. 카탈라제는 과산화수소를 산소와 물로 분해하는 효소로서 세균에서 동, 식물에 이르기까지 광범위한 생물에서 발견 되며 다양한 종으로부터 분리되고 연구되어 왔다 [1-4]. 카탈 라제는 일반적으로 헴그룹 (heme group)을 갖는 산화/환원 효소로서 진핵세포의 퍼옥시좀에 다량 함유되어 있으며 특히 동물의 간에 다량 존재한다 [5-6]. 카탈라제의 일반적인 특징은 약 220-300 KDa의 분자량 을 갖고, 4개의 동일한 소단위체로 구성되어 있는데, 소단 위체 각각의 분자량은 대략 55-68 KDa 정도이다. 카탈라 제를 생산하는 방법은 고등 동물로부터 카탈라제를 분리하 는 방법과 유기용제로 곰팡이를 사멸하여 자가 분해 방법 에 의해 추출, 침전 및 회수, 비수용성 물질을 제거하고 효 소액을 제조하는 방법이 대표적이다 [6-7]. 동물의 간으로 부터 생산되는 카탈라제는 그 양이 산업적으로 사용하기에 부족하나 Penicillium이나 Aspergillus niger와 같은 미생 물로부터 높은 효소 활성을 가지는 카탈라제가 생산되면 서 산업적인 용도로 개발되기 시작하였다 [5-9]. Bacillus, Streptomyces, Pseudomonas 등의 박테리아와 관련된 연구 들도 활발히 진행되었는데, 대부분의 연구들은 katA, katB, katE 등의 유전자에 관한 것이다. 이들 연구는 산화적 스트 레스의 기작이나 삼투 스트레스 등에 관한 것으로 카탈라제 의 생산이나 산업적 응용 등과는 무관한 연구들이다 [10-12]. 따라서 산업적 용도로 개발하기 위한 카탈라제를 생산하는 토착 균주의 분리 및 확립에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 국내 토양 미생물로부터 효과적으로 카탈 라제를 생산할 수 있는 균주를 분리하여 카탈라제 효소의 온도와 pH 변화에 따른 활성 변화 및 장기간 저장 안정성 등에 관하여 조사하고자 한다.