섬유소 분해효소 생산균주의 분리와 최적화

최지휘 ( Ji Hwi Choi ),배동훈 ( Dong Hoon Bai ) 단국대학교 신소재기술연구소 2006 신소재 연구논집 Vol.14 No.-

Xylanase를 생산하는 호알칼리성 균주의 분리 및 동정

최지휘 ( Ji Hwi Choi ),배동훈 ( Dong Hoon Bai ) 한국산업식품공학회 2010 산업 식품공학 Vol.14 No.3

Xylanase를 생산하는 호알칼리성 균주를 토양으로부터 분리하여 동정하였다. 토양으로부터 분리한 호알칼리성 균주 3000여종 중 xylanase 활성이 가장 높은 균주인 strain DK-2386 균주를 선별하였다. Gram 염색과 SEM을 통한 형태학적 특성을 관찰하였으며, Methods for General and Molecular Bacteriology와 Bergey`s manual of systematic bacteriology, 그리고 Biochemical tests for identification of medical bacteria에 준하여 생화학적 특성을 확인한 결과 배양액의 색은 붉은 빛을 나타내었으며, Gram양성 간균, 내생포자형성, catalase 양성, oxidase 양성, 혐기성 양성, glucose로부터 gas 형성 양성, casein 가수분해 양성, starch 가수분해 양성, CMC 가수분해 양성, xylan 가수분해 양성, nitrate 환원능 양성이며 10% NaCl 농도에서도 생육하는 것을 확인하였다. 균체의 지방산 조성 분석 결과 C(15:0 ISO) 27.35%와 C(15:0 ANTEISO) 31.54%, C16:0 9.70%로 이루어져 Bacillus속으로 동정되었으며, 16S rDNA 염기서열 분석결과 B. agaradhaerens와 100%의 유사성을 갖는 것을 확인하였다. (사)한국종균협회로부터 분양받은 Bacillus agaradhaerens 40952, B. alcalophilus와 strain DK-2386 균주사이의 생화학적 특성을 비교한 결과 B. agaradhaerens와 속과 종이 같으나 미세하게 특성이 다른 균주로 판단되어 B. agarad haerens DK-2386이라 명명하였다. An alkalophilic microorganism named DK-2386, which produces xylanase, was isolated from soil of Taejo-mountain, Cheonan-si, Chungnam, Korea. The isolated strain was characterized as Gram-positive, with size of 0.4×2.5 μm, spore forming, anaerobic, catalase positive, possessed with hydrolysis abilities of casein, starch, sodium carboxy methyl cellulose, and xylan, reduction of nitrate to nitrite, resistant against lysozyme, urease positive, and motility positive. The color of culture broth was reddish yellow. The strain DK-2386 was identified as Bacillus agaradhaerens by whole cell fatty-acid composition analysis and 16S rDNA sequence analysis. However, it was not identical to Bacillus agaradhaerens 40952 obtained from the Korean Culture Center of Microorganism in its colour of culture broth. Therefore, we have named the newly isolated strain as Bacillus agaradhaerens DK-2386.

알코올성 지방간을 유발시킨 마우스에서 유산균 발효 마늘추출물의 간 보호 효과

최지휘(Ji-Hwi Choi),김민석(Min-Seok Kim),유희종(Heui-Jong Yu),김기호(Ki-Ho Kim),이희섭(Hee-Seop Lee),조홍연(Hong-Yon Cho),이승현(Seung-Hyun Lee) 한국식품영양과학회 2014 한국식품영양과학회지 Vol.43 No.11

본 연구는 Lactobacillus plantarum으로 발효시킨 유산균 발효 마늘추출물의 간 손상 보호 효과를 알코올성 지방간을 유발시킨 C57BL/6J 마우스를 사용하여 확인하고자 하였다. 유산균 발효 마늘추출물은 일반식이군에 비해 지방간 유도와 함께 증가한 간 무게를 용량 의존적으로 감소시켰다. 유산균 발효 마늘추출물 200 mg/kg 투여군에서 대표적 간 손상 관련 혈청효소인 ALT, AST 및 ALP의 활성이 낮았으며, 간 손상의 다른 중요한 지표들인 TBIL, DBIL 값도 현저히 낮았다. 또한 유산균 발효 마늘추출물은 간의 조직학적 관찰에서도 알코올로 유도된 간 지방의 축적을 농도 의존적으로 개선하였다. 간 조직 내 GSH 함량을 측정한 결과, 알코올에 의해 감소된 GSH가 유산균 발효 마늘추출물 투여에 의해 점차 일반식이군 수준으로 회복됨을 알 수 있었다. 이상의 연구 결과는 유산균 발효에 의해 마늘의 냄새와 맛을 개선시킨 유산균 발효 마늘추출물이 알코올성 지방간의 예방 및 개선을 위한 기능성식품용 상업적 소재로서 높은 실용화 가능성을 시사한다. In this study, we investigated the hepatoprotective effects of garlic extracts fermented with Lactobacillus plantarum on alcohol-induced fatty liver damage in C57BL/6J mice. The weight of liver tissue of the lactic acid-fermented garlic extract (LAFGE) diet groups decreased in a dose-dependent manner compared to that of the normal diet group. The activities of typical serum enzymes such as ALT, AST, and ALP were low in the LAFGE 200 mg/kg administered group. The LAFGE 200 mg/kg administered group significantly decreased values of TBIL and DBIL, which are an important index of liver damage. LAFGE also ameliorated alcohol-induced hepatic lipid accumulation in histological analysis dose-dependently. In addition, total GSH and reduced GSH levels in LAFGE-treated groups were gradually recovered up to normal levels. The present study revealed that LAFGE improved unique tastes and odors of raw garlic through lactic acid fermentation technology and thus could be a commercially potential material for hepatoprotective functional foods against alcoholic fatty liver.

토양으로부터 분리한 Bacillus agaradhaerens DK-2386 균주가 생산하는 Xylanase의 특성

최지휘 ( Ji Hwi Choi ),박영서 ( Young Seo Park ),이형재 ( Hyungjae Lee ),배동훈 ( Dong Hoon Bai ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2015 한국미생물·생명공학회지 Vol.43 No.4

Bacillus agaradhaerens 균주의 효소를 정제하여 그 특성을 확인하였다. 균주가 생산하는 xylanase를 70% ammonium sulfate로 침전하고 CM-sepharose ion exchange chromato- graphy와 ultrafiltration(PM-10)을 행하여 16.7%의 수율과 6.7배의 정제도를 지니는 효소를 얻을 수 있었으며 SDSPAGE를 통하여 23 kDa의 분자량을 갖는 효소임을 확인하였다. 효소의 최적 pH는 6.0으로서 sodium phosphate buffer에서 24시간까지 안정하였으며, 최적반응온도는 60oC, EDTA의 첨가 시 효소활성이 증가되었고 40oC에서 24시간까지 안정하였다. 효소는 xylan만을 기질로 이용할 수 있었으며 Birchwood xylan에 대하여 최대 활성을 나타내었고 Vmax는 49,724 μM/min, Km은 6.08 mg/ml로 확인되었다. The optimum conditions for the production of xylanase from Bacillus agaradhaerens DK-2386 have been previously investigated. In this study xylanase was purified by ammonium sulfate precipitation and CM-sepharose ion exchange chromatography. The molecular mass of the xylanase as determined by SDS-PAGE was 23 kDa in a form of monomeric enzyme. The optimum pH and temperature for xylanase activity was 6.0 and 60oC, respectively. Xylanase activity was increased by the addition of EDTA and then stabilized at 40oC for 24 h. The maximum xylanase activity was obtained when Birchwood xylan was used as a substrate and the Vmax and Km were 49,724 μmol/min and 6.08 mg/ml, respectively.

토양으로부터 분리한 Bacillus agaradhaerens DK-2386 균주의 Xylanase의 생산

최지휘 ( Ji Hwi Choi ),박영서 ( Young Seo Park ),배동훈 ( Dong Hoon Bai ) 한국산업식품공학회 2015 산업 식품공학 Vol.19 No.2

Bacillus agaradhaerens 균주의 xylanase 최적 생산조건을 검토하고 효소를 정제하여 그 특성을 확인하였다. 본 균주의 xylanase 최적 생산조건은 1% CMC, 2% polypeptone, 0.1% K2HPO4, 0.02% MgSO4, 1% Na2CO3, 1% NaCl, pH9.0이었으며, 종배양액을 1% (w/w)농도로 접종하여 40℃에서 24시간 동안 160 rpm의 속도로 진탕배양하였을 때 xylanase를 최대로 생산하였다. The optimum condition for the production of xylanase from Bacillus agaradhaerens DK-2386 isolated from Korean soil has been studied. The optimized medium composition for the production of xylanase from B. agaradhaerens DK-2386 was 1% (w/v) carboxymethyl cellulose, 2% (w/v) polypeptone, 0.1% (w/v) K2HPO4, 0.02% (w/v) MgSO4, 1% (w/v) Na2CO3, and 1% (w/v) NaCl. The optimum pH of the medium was 9.0. For the production of xylanase, B. agaradhaerens DK-2386 was cultured under the optimized conditions for 24 h at 40oC with 160 rpm of agitation.

유산균발효마늘의 유기황화합물과 CYP2E1-Transfected HepG2 Cell에서 알코올 유발 세포독성에 미치는 영향

정은봉(Eun-Bong Jung),최지휘(Ji-Hwi Choi),유희종(Heui-Jong Yu),김기호(Ki-Ho Kim),이성구(Sung-Ku Lee),황용일(Young-Il Hwang),이승현(Seung-Hyun Lee) 한국식품영양과학회 2013 한국식품영양과학회지 Vol.42 No.3

마늘에 적용가능 한 유산균을 찾기 위해 마늘 이외의 배지 성분 없이 각각의 유산균을 배양하고 유산균발효마늘 추출물을 제조하여 각각의 추출물의 유기황화합물을 분석하고 항산화효과 및 알코올 유발 세포독성에 미치는 영향을 알아보았다. 마늘멸균액을 배지로 유산균을 48시간 배양하였을 때 L. plantarum이 가장 잘 자랐으며 유산균발효마늘 추출물 중 항산화활성 등의 효능이 있는 것으로 알려진 SAC 함량은 L. plantarum의 발효물과 P. pentosaceus의 발효물이 각각 3.619 mg/g과 3.234 mg/g으로 가장 많은 것으로 나타났다(p<0.05). 그리고 SAC, SEC, SMC의 경우 유산균발효 마늘 추출물들이 마늘 추출물에 비해 높았으나 alliin의 경우 유산균발효마늘 추출물들이 마늘 추출물에 비하여 낮은 것으로 나타났다(p<0.05). 또한 cycloalliin의 경우 마늘 추출물과 유산균발효마늘 추출물들 간의 함량 차이는 없었다(p<0.05). 모든 유산균발효마늘 추출물이 농도 의존적으로 항산화활성이 높은 것으로 나타났으며, L. plantarum의 발효물과 P. pentosaceus의 발효물이 5.0 mg/g의 농도에서 90% 이상의 높은 전자공여능을 효과를 나타냈다. 유산균발효마늘 추출물들이 100 μg/mL의 농도까지 CYP2E1 transfected HepG2 세포주에 영향을 주지 않았으며, 각각의 유산균발효마늘 추출물을 알코올에 의해 손상된 CYP2E1 transfected HepG2 세포의 보호효과를 확인한 결과 에탄올과 시료를 6일간 처리한 경우에 FGPP와 FGLP가 각각 92.60%와 92.23%로 유의적으로 가장 높은 세포생존율을 보였다(p<0.05). In this study, we investigated changes in the organosulfur compounds of garlic (by fermentation with lactic acid bacteria) and the effects of these fermented garlic extracts on alcohol-induced cytotoxicity in CYP2E1-transfected HepG2 cells. Lactobacillus plantarum has the highest growth rate in a garlic medium and the S-allyl-L-cysteine (SAC) in fermented garlic extracts with Lactobacillus plantarum and Pediococcus pentosaceus were significantly higher compared to other lactic acid bacteria strains (p<0.05). The SAC, S-ethyl cysteine (SEC) and S-methyl cysteine (SMC) in garlic extracts were all increased by fermentation with lactic acid bacteria. However, alliin in the fermented garlic extracts with lactic acid bacteria strains was lower than the original garlic extract and the contents of cycloalliin in the garlic extracts did not change with fermentation (p<0.05). The electron donating ability of the fermented garlic extracts increased with dose. The electron donating ability of the fermented garlic extract with L. plantarum and P. pentosaceus was over 90% efficient at 5 mg/g. The fermented garlic extracts (with lactic acid bacteria) and garlic extract were not influenced, up to 100 μg/mL, in CYPE1-transfected HepG2 cells. The CYPE1-transfected HepG2 cell viabilities were 92.60% and 92.23% when treated with both alcohol (200 mM) and fermented garlic extract (100 μg/mL) with lactic acid bacteria respectively, for 6 days.

가상적 참값으로써 소다 측정자료를 적용한 라이다에 의한 풍속연직분포 측정의 불확도 분석

김현구(Kim Hyun-Goo),최지휘(Choi Ji-Hwi),장문석(Jang Moon-Seok),강용혁(Yong-Heack Kang),김광득(Kwang-Deuk Kim) 한국태양에너지학회 2010 한국태양에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11

The uncertainty in WindCube LIDAR measurements, which are specific to wind profiling at less than 200m above ground level in wind resource assessments, was analyzed focusing on the error caused by its volume sampling principle. A two-month SODAR measurement campaign conducted in an urban environment was adopted as the reference wind profile assuming that various atmospheric boundary layer shapes had been captured. The measurement error of LIDAR at a height z was defined as the difference in the wind speeds between the SODAR reference data, which was assumed to be a virtually true value, and the numerically averaged wind speed for a sampling volume height interval of z±12.5m. The pattern of uncertainty in the measurement was found to have a maximum in the lower part of the atmospheric boundary layer and decreased with increasing height. It was also found that the relative standard deviations of the wind speed error ratios were 6.98, 2.70 and 1.12% at the heights of 50, 100 and 150m above ground level, respectively.

가상적 참값으로써 소다 측정자료를 적용한 라이다에 의한 풍속연직분포 측정의 불확도 분석

김현구(Kim Hyun-Goo),최지휘(Choi Ji-Hwi) 한국태양에너지학회 2010 한국태양에너지학회 논문집 Vol.30 No.4

The uncertainty in WindCube LIDAR measurements, which are specific to wind profiling at less than 200m above ground level in wind resource as sessments, was analyzed focusing on the error caused by its volume sampling principle. A two-month SODAR measurement campaign conducted in an urban environment was adopted as the reference wind profile assuming that various atmospheric boundary layer shapes had been captured. The measurement error of LIDAR at a height z was defined as the difference in the wind speeds between the SODAR reference data, which was assumed to be a virtually true value, and the numerically averaged wind speed for a sampling volume height interval of z±12.5m. The pattern of uncertainty in the measurement was found to have a maximum in the lower part o fthe atmospheric boundary layer and decreased with increasing height .It was also found that the relative standard deviations of the wind speed error ratios were 6.98, 2.70 and 1.12% at the heights of 50,100 and 150m above ground level, respectively.

유산균 발효 마늘 추출물의 oleic acid로 유도된 비알코올성 지방간에 대한 개선 효과

이희섭(Hee-Seop Lee),임원철(Won-Chul Lim),최지휘(Ji-Hwi Choi),유희종(Heui-Jong Yu),김기호(Ki-Ho Kim),이승현(Seung-Hyun Lee),조홍연(Hong-Yon Cho) 한국식품과학회 2014 한국식품과학회지 Vol.46 No.6

본 연구에서는 oleic acid로 유도시킨 비알코올성 지방간 HepG2 세포 모델을 활용하여 LAFGE의 비알코올성 지방간 개선 효과를 검토하고 RT-PCR과 Western blot으로 메카니즘을 해석하였다. LAFGE는 1 mg/mL 농도에서 NFGE보다 세포 내 지방축적을 약 1.5배 저해하였다. Fig. 5에 나타낸 바와 같이 LAFGE는 FAT/CD36 mRNA 발현을 감소시켜 세포 내로 유입되는 지방산의 양을 감소시켰으며, PPARα와 CPT-1의 mRNA 발현을 증강시킴으로써 지방산의 베타-산화를 촉진시켰다. 또한 LAFGE는 지방합성을 촉진하는 전사인자인 SREBP-1c와 그의 조절을 받는 FAS의 mRNA 발현 수준을 oleic acid 처리시보다 각각 51%와 35% 까지 크게 감소시켰다. 뿐만 아니라 LAFGE는 농도의존적으로 SREBP-1c와 FAS의 단백질 발현도 감소시켰다. 이 결과들은 LAFGE가 oleic acid처리에 의해 유도된 HepG2 세포 내의 지방 축적을 개선할 수 있음을 시사하였다. In this study, the ameliorating effects of lactic acid-fermented garlic extract (LAFGE) on non-alcoholic fatty liver were investigated using oleic acid-induced steatotic HepG2 cells. The ameliorating mechanism was analyzed by RTPCR and Western blot. Treatment with 1 mg/mL LAFGE decreased intracellular lipid accumulation approximately 1.5-fold, compared to that achieved with non-fermented garlic extract. LAFGE reduced fatty acid influx into hepatocytes through down-regulation of FAT/CD36 mRNA expression in the steatotic HepG2 cells. PPARα and CPT-1 mRNA expression was significantly up-regulated by LAFGE treatment of HepG2 cells as a consequence of activation of beta oxidation. Additionally, the treatment with 1 mg/mL LAFGE highly down-regulated mRNA expression of SREBP-1c and FAS to 51% and 35%, respectively. LAFGE showed concentration-dependent down-regulation patterns in protein expression of SREBP-1c and FAS, as determined by Western blot. These results suggest that LAFGE treatment improves hepatic steatosis triggered by the imbalance of hepatic lipid metabolism owing to oleic acid treatment.