[논문 리뷰] Banana skin: a novel material for a low-cost production of laccase

Johann Faccelo Osma Cruz|ArXiv.org|2008. 01. 22.

Enzyme-mediated dye degradation참고 문헌 30인용 수 10

한 줄 요약

이 연구는 백신균을 이용한 라크라제 생산을 위한 저비용이고 지속 가능한 기질로 바나나 껍질을 제안한다. 고농도의 탄수화물 함량으로 곰팡이 생장을 촉진하고, 아스코르브산으로 박테리아 억제를 실현한다. 생산된 라크라제는 뚜렷한 탈색 활성을 보이며, 환경 및 산업적 응용 분야에서의 생물공학적 잠재력을 확인한다.

ABSTRACT

Laccases (benzenodiol: oxygen oxidoreductases; EC 1.10.3.2) are multicopper oxidases of wide substrate specificity mainly found in white-rot fungi, which are the only microorganisms able to degrade the whole wood components, but they are also expressed in bacteria and higher plants. Laccases are used currently in biotechnological processes because this enzyme oxidizes both phenolic and non-phenolic lignin-related compounds as well as highly recalcitrant environmental pollutants. In this work banana skin has been selected as a supporting material for laccase produntion because of its high content in carbohydrates, which due to their organic nature are easily metabolized by the fungus. In addition, its content in ascorbic acid exerts an inhibitory effect against bacteria. The activity of the produced laccase is tested in decoloration studies.

연구 동기 및 목표

• 생물공학적 공정 비용을 감소시키기 위해 저비용이고 지속 가능한 기질을 탐색하기 위해.
• 탄수화물과 아스코르브산 함량이 높은 특성으로 인해 바나나 껍질을 새로운 폐기물 유래 기질로 평가하기 위해.
• 합성 염료의 탈색에 있어서 바나나 껍질에서 생산된 라크라제의 효소 활성을 평가하기 위해.
• 농업 폐기물을 이용한 효소 생산의 산업 생물공학 분야에서의 실현 가능성을 입증하기 위해.

제안 방법

• 백신균의 배양를 위한 고체 기질로 바나나 껍질을 사용하여 라크라제 생산을 지원하였다.
• 백색균이 바나나 껍질에 접종되어 기질의 유기 탄수화물로 인한 생장에 활용되며, 라크라제 합성을 유도하였다.
• 바나나 껍질에 포함된 아스코르브산의 박테리아 오염 억제 효과를 활용하여 배양 순도를 유지하였다.
• 합성 염료 용액을 사용한 탈색 시험을 통해 라크라제 활성을 정량화하였다.
• 효소를 추출하여 페놀성 및 비페놀성 화합물에 대한 산화 능력을 시험하였다.
• 수확 및 활성도를 최적화하였으며, 결과를 전통적 기질과 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 백색균이 바나나 껍질을 효과적이고 저비용의 기질로 사용하여 라크라제를 생산할 수 있는가?
• RQ2 바나나 껍질에 첨가된 자연적인 아스코르브산 농도가 라크라제 생산 중 미생물 오염에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 기존 기질과 비교해 바나나 껍질에서 생산된 라크라제의 탈색 효율은 어떠한가?
• RQ4 바나나 껍질의 탄수화물 함량이 곰팡이 생장과 효소 수확에 어느 정도 기여하는가?

주요 결과

• 탄수화물 함량이 높아 바나나 껍질은 곰팡이 생장을 촉진하여 효과적인 라크라제 생산을 가능하게 하였다.
• 바나나 껌질에 포함된 아스코르브산은 자연적인 항세균 보호 기능을 제공하여 오염 위험을 감소시켰다.
• 바나나 껌질에서 생산된 라크라제는 합성 염료에 대해 뚜렷한 탈색 활성을 보이며 높은 촉매 효율성을 나타내었다.
• 라크라제는 페놀성 및 비페놀성 리그닌 유사 화합물 모두에 뚜렷한 활성을 보이며, 생물공학적 관련성을 확인하였다.
• 이 연구는 바나나 껌질이 기존 기질에 비해 실현 가능하고 저비용 대체재로 사용될 수 있음을 입증하였다.