효모에 발현된 북방수염하늘소(Monochamus saltuarius) Cellulase gene MsGHF45의 특성에 관한 연구

고현진 ( Hyeon Jin Ko ),고현준 ( Hyunjun Ko ),홍순관 ( Soon Kwan Hong ),박용철 ( Yong Chul Park ) 한국임학회 2016 한국산림과학회지 Vol.105 No.2

화석연료의 고갈 문제로 인하여 다양한 대체에너지가 개발 중이며 본 연구에서는 바이오에탄올 연구의 초석으로 사용하기 위해 곤충의 효소를 연구하였다. 북방수염하늘소(Monochamus saltuarius Gebler)가 지닌 cellulase (MsGHF45) 유전자를 Kluyveromyces lactis에 형질전환 시켰다. 형질전환 된 효모는 활성이 있는 cellulase 효소를 성공적으로 생산하였다. 재조합 MsGHF45의 분자량은 SDS-PAGE와 western blot을 통하여 확인하였다. 효소의 활성은 기질로써 carboxymethyl cellulose를 첨가한 native-PAGE를 통해서 검증하였다. 효소 활성의 최적조건을 알아본 결과, pH는 5에서, 온도는 40℃에서 나타났다. 바륨이온(Ba2+)과 철이온(Fe2+)은 효소활성을 저해하지 않았으나, 칼슘이온(Ca2+), 코발트이온(Co2+), 구리이온(Cu2+), 수은이온(Hg2+), 마그네슘이온(Mg2+), 망간이온(Mn2+) 그리고 아연이온(Zn2+)은 활성을 저해하였다. 특히, 수은이온은 효소활성을 66.5% 감소시켰다. 본 연구는 다양한 효소를 이용한 biofuel 연구에 참고자료로 사용될 것이다. In this study, the cellulase of Monochamus saltuarius (MsGHF45) gene was introduced in Kluyveromyces lactis, successfully. The molecular weight of recombinant enzyme was determined by SDS-PAGE and western blotting. The enzymatic activity was confirmed by native-PAGE containing carboxymethyl cellulose as a substrate. The optimul pH and temperature of recombinant MsGHF45 was pH5 and 40℃. The barium (Ba2+) and ferrous (Fe2+) enhanced enzyme activity, and the mercuty (Hg2+) inhibited its activity.

생식기관과 교미에 의한 국내산 호박벌(Bombus ignitus)의 성적 성숙시기

윤형주,이경용,고현진,Yoon, Hyung Joo,Lee, Kyeong Yong,Ko, Hyeon-Jin 한국응용곤충학회 2018 한국응용곤충학회지 Vol.57 No.4

화분매개곤충인 호박벌(B. ignitus)의 교미율을 높이기 위하여 생식기관 발육과 교미에 의한 성적 성숙시기를 조사하였다. 난소 소관 당 알수와 수정낭 크기 등 난소 발육으로 볼 때, 여왕벌의 성적 성숙시기는 우화 10일 이내이었다. 수벌의 정자수는 우화당일에 24.6만개이었고, 우화 9일째가 48.0만개 정도로 가장 많았으며, 우화 35일(8.7만개) 이후 정자수가 감소하는 경향을 보였다. 또한 교미횟수가 증가함에 따라 정자수가 줄어드는 것을 알 수 있었다. 수벌의 정자수에 의한 성적 성숙시기는 우화 3~15일이었다. 교미에 의한 성적 성숙시기 조사결과, 여왕벌은 우화직후에는 전혀 교미를 하지 않았으며, 우화 20일 이후에는 교미율이 떨어지는 경향을 보였다. 교미율과 산란율 등으로 볼 때 여왕벌의 교미에 적합한 시기는 우화 9~20일이었다. 반면에 수벌은 우화 직후에도 3.3% 교미하였으며, 우화 6일째가 43.3%로 가장 높았으며, 우화 25일 이후부터는 감소하는 경향이었다. 교미율과 산란율 등으로 볼 때, 수벌의 교미 성숙시기는 우화 6~20일이었다. 이상의 생식기관 발육과 교미에 의한 봉세발달 등으로 볼 때 호박벌 여왕벌의 최적 성적 성숙시기는 우화 9~12일, 수벌은 우화 6~9일로 판단된다. To increase the mating rate of Bombus ignitus used as insect pollinator, we investigated the sexual maturity time of B. ignitus. In investigating ovary development such as the number of eggs per ovariole and spermatheca size, the time of sexual maturity of queen was 10 days after eclosion. In case of male, the number of sperm was 246 thousand at immediately after eclosion, and was highest as 480 thousand at 9 days, and tended to show a dramatic decline at 35 days (87 thousand). The more mating time, the less the number of sperm. In consideration of number of sperms, the time of sexual maturity of male was 3-15 days after eclosion. In the sexual maturity time of queen in mating, the queen was not mated at immediately after eclosion, and showed a decrease in 20 days. In terms of the rate of mating and oviposition, the favorable time for mating of queen was 9-20 days. On the other hand, the male showed 3.3% of mating at immediately after ecolosion, showed the highest of 43.3% at 6 days after eclosion, and tended to decrease in 25 days. The sexual maturity time for mating of male was 6-20 days. In summary, our results indicate that sexual maturity time of B. ignitus in reproductive organs and mating is most favorable in 9-12 days after eclosion for queen and 6-9 days for male.

인공사료와 밀기울로 사육한 아메리카왕거저리 유충의 영양성분 비교분석

김선영(Sun Young Kim),곽규원(Kyu-Won Kwak),이경용(Kyeong Yong Lee),고현진(Hyeon-Jin Ko),김용순(Yong-Soon Kim),김은선(Eunsun Kim),박관호(Kwanho Park),윤형주(Hyung Joo Yoon) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.12

아메리카왕거저리 유충 인공사료의 영양학적 우수성과 안전성을 검증하고자 인공사료와 밀기울로 사육한 아메리카왕거저리 유충의 영양성분과 유해물질을 비교분석하였다. 건조중량 기준 조단백질 함량은 인공사료로 사육한 아메리카왕거저리 유충(AD)에서 62.4%로 밀기울로 사육한 아메리카왕거저리 유충(WB) 45.2%보다 1.4배 더 많았다. 조지방은 AD에서 20.5%로 WB 46.3%보다 2.3배 더 적었다. 필수아미노산 중 로이신 함량이 가장 많았으며, AD에서 4.2%로 WB (3.0%)보다 1.4배 더 많았다. 비필수아미노산 또한 글루탐산 함량이 AD (7.0%)에서 WB(5.3%)보다 1.3배 더 많았다. 불포화지방산 중 올레산 함량은 WB (37.0%)에서 AD (26.7%)보다 1.4배 더 많은 것으로 나타났다. 다량무기질 중 가장 많은 함량을 나타낸 칼륨은 AD (975.9 mg/100 g)에서 WB (872.9 mg/100 g)보다 1.1배 더 많았다. 미량무기질 중 아연은 WB (6.5 mg/100 g)와 AD (6.3 mg/100 g)에서 비슷한 함량을 나타냈다. WB와 AD의 유해물질 분석 결과, 중금속 중 납, 카드뮴은 식용곤충의 중금속 기준에 적합한 수준이었고, 병원성 미생물인 대장균, 대장균군, 살모넬라균은 WB와 AD 모두에서 불검출되었다. 위의 영양성분 및 유해물질 분석결과로 볼 때, 인공사료로 사육한 아메리카왕거저리 유충은 다양한 영양성분을 함유하고 있으며, 안전성이 입증되었으므로 식용 및 사료용으로 활용하기에 유용할 것으로 판단된다. In order to verify whether Zophobas atratus is an edible insect, the nutrients and harmful substances of Z. atratus larvae reared with an artificial diet (AD) and wheat bran (WB) were compared and analyzed. Based on dry weight, the crude protein content of Z. atratus larvae reared with an AD was 62.4%, 1.4 times higher than that of those reared with WB (45.2%). The crude fat content was 20.5% in the AD group, 2.3 times less than in the WB group (46.3%). The leucine content was 1.4 times higher in the AD group (4.2%) than in the WB group (3.0%). The glutamic acid content of nonessential amino acids was 1.3 times higher in the AD group (7.0%) than in the WB group (5.3%). The oleic acid content was 1.4 times higher in the WB group (37.0%) than in the AD group (26.7%). The potassium content was 1.1 times higher in the AD group (975.9 mg/100 g) than in the WB group (872.9mg/100 g). According to the results of the toxic substances analysis, the lead and cadmium levels of the WB and AD groups were standard for edible insects. Pathogenic microorganisms, such as E. coli and salmonella, were not detected in either group. According to the results of the present analysis of nutrition and harmful substances, Z. atratus larvae raised on an AD are safe and contain various nutrients. Therefore, such larvae could be useful sources of food and feed.

탈지 전, 후 아메리카왕거저리(Zophobas atratus) 유충의 영양성분 및 유해물질 비교분석

김선영(Sun Young Kim),김홍근(Hong Geun Kim),고현진(Hyeon-Jin Ko),김미애(Mi Ae Kim),김인우(In Woo Kim),서민철(Minchul Seo),이준하(Joon Ha Lee),이화정(Hwa Jeong Lee),백민희(Minhee Baek),황재삼(Jae Sam Hwang),윤형주(Hyung Joo Yoon) 한국생명과학회 2019 생명과학회지 Vol.29 No.12

아메리카왕거저리를 식용곤충으로 활용하고자 식용 적정시기와 탈지 전, 후 유충의 영양성분 등을 비교분석하였다. 아메리카왕거저리의 식용 적정시기 조사결과, 10령이 16령보다 일반성분이 우수하고 사육과 경제적 면에서도 유리하였다. 또한, 분말제조의 문제점을 해결하고자 탈지 전, 후 유충의 영양성분을 비교분석한 결과, 일반성분 중 건조 중량 기준 조단백질 함량이 가장 많았으며, 탈지 후 유충(60.6%)이 탈지 전 유충(52.3%)보다 1.2배 더 많았다. 조지방은 탈지 후 유충 21.7%, 탈지 전 유충에서 36.3%로 1.7배 적었다. 필수아미노산 중 로이신의 함량이 가장 많았으며, 탈지 후 유충(4.5%)이 탈지 전 유충(3.5%)보다 1.3배 더 많았다. 비필수아미노산에 속하는 글루탐산 역시 탈지 후 유충(7.8%)이 탈지 전 유충(6.2%)보다 1.6% 더 많았다. 불포화지방산 중에서 가장 많은 함량을 가진 올레산은 탈지 후 유충(31.7%)이 탈지 전 유충(33.2%)보다 1.1배 적었다. 다량무기질 중 함량이 가장 많았던 칼륨 또한 탈지 후 유충(1267.0 mg/100 g)이 탈지 전 유충(879.3 mg/100 g)보다 약 1.4배 많았다. 미량무기질 중에서는 아연의 함량이 가장 많았고, 이 또한 탈지 후 유충(12.3 mg/100 g)이 탈지 전 유충(10.8 mg/100 g)보다 1.1배 많았다. 위의 주요 영양성분 분석 결과로 볼 때, 탈지 후 유충이 탈지 전 유충보다 더 우수한 것으로 판단된다. 탈지전, 후 유충의 유해물질 분석 결과, 중금속인 납, 비소, 카드뮴은 탈지 후 유충이 탈지 전 유충보다 1.3-2.0배 낮게 미량 검출되었고, 수은은 탈지 전, 후 유충에서 전혀 검출되지 않았다. 병원성 미생물인 대장균과 살모넬라균은 역시 탈지 전, 후 유충에서 전혀 검출되지 않았다. 결론적으로 위의 영양성분 및 유해물질 등의 결과로 볼 때, 탈지 아메리카왕거저리 유충이 탈지 전 유충보다 식용으로 활용하기에 더 적합할 것으로 판단된다. The nutritional composition and optimal eating stage of the super mealworm, Zophobas atratus (Coleoptera : Tenebrionidae), were investigated to explore its use as a food ingredient. It was determined that 10<SUP>th</SUP> instar larvae were most suitable for eating in terms of nutritional value as well as economic aspects. To improve the quality of powder production, the nutritional value of 10<SUP>th</SUP> instar larvae before and after degreasing was analyzed. After drying the larvae powder, crude protein was the most abundant nutrient both before (52.3%) and after (60.6%) degreasing while crude fat measured 36.3% and 21.7% before and after degreasing, respectively. In terms of essential amino acids, leucine levels were highest and 1.3 times greater after degreasing (4.5%) than before (3.5%). Oleic acid, the highest unsaturated fatty acid in larvae, was 31.7% after degreasing which was 1.1 times higher than before (33.2%). Among various major minerals, potassium was most abundant and 1.4 times higher after degreasing (1267.0 mg/100 g) than before (879.3 mg/100 g). Harmful substances were 1.3 to 2.0 times lower in the degreased larvae, although mercury or pathogenic bacteria were not detected in either group. We therefore conclude that degreased Z. atratus larvae are more suitable for eating than before degreasing.