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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

고태훈 (부산대학교, 부산대학교 대학원)

지도교수
손홍주
발행연도
2014
저작권
부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수11

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이 논문의 연구 히스토리 (4)

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Keratin is insoluble structural protein that is extensively cross-linked by cysteine disulfide bonds, hydrogen bonding, and hydrophobic interatctions. Therefore, keratin is insoluble and not degradable by general protease such as trypsin, pepsin, and papain. Feathers are almost pure keratin protein. Since chicken meat consumption is increasing annually, feather keratin wastes will be increasing. Therefore, they become feather meal used as animal feed after undergoing physical and chemical treatment. But these processes require significant energy and also destroy certain amino acids such as arginine, cystine. The chemical process also causes environmental pollution. Consequently, biodegradation by microorganisms with keratinolytic activity represents an alternative method to improve the nutritional value of feather waste and to prevent environmental pollution. The potential applications of keratinolytic protease include dehairing of leather, cosmetic industry, detergent industry, drug delivery, and prion protein degradation. The aim of this study was to isolate and characterize feather-degrading bacteria with keratinolytic activity.
A strain H10 was isolated from soil at poultry farm and identified as Pseudomonas hibisciola H10. The optimal condition for keratinolytic protease production was investigated using one variable at a time (OVT) method. The optimal culture conditions for keratinolytic activity by the strain H10 were initial pH 10, 25℃ and 200 rpm, respectively. The optimal medium compositions for keratinolytic protease production were glucose 0.15%, beef extract 0.08%, KH2PO4 0.12%, K2HPO4 0.02%,NaCl 0.07%, MgSO47H2O 0.02%, MgCl26H2O 0.03% and 0.2% feather, respectively. The maximum activity of keratinolytic protease was 29.6 U/ml in an optimal condition. Response surface methodology (RSM) was applied to optimize the culture condition; optimal conditions were glucose 0.20%, KH2PO4 0.05% and pH 9, respectively. Under this condition, the strain H10 produced 33.3 U/ml of keratinolytic protease. Characteristics of partially purified enzyme were investigated. The optimum pH and temperature for the enzyme activity were 9 and 30℃ respectively. The enzyme activity was significantly inhibited by PMSF and EDTA, indicating that the enzyme is serine-type metalloprotease. The kerainolytic protease from the strain H10 could degrade various proteinous substrates such as nail, wool, hair, elastin and collagen. The enzyme showed promising result in the dehairing of cow skin. The enzyme could also effectively remove blood strain from the cotton fabric, thus making it suitable to use as an detergent additive. The enzyme degraded nematodes and improved wool quality without using any chemicals. These environment-friendly properties of the keratinolytic protease from the strain H10 showed that the enzyme could be used for various industrial applications.

목차

Ⅰ. 서론 1
Ⅱ. 재료 및 방법 4
1. 우모케라틴 분해미생물 분리 4
2. 케라틴 기질 준비 4
3. 케라틴 분해효소 활성 측정 4
4. 가용성 단백질 측정 5
5. 생육도 측정 5
6. 분리균주의 동정 5
7. 식물성장 촉진활성 조사 5
8. 실험균주 선정 6
9. 케라틴 분해효소 생산 최적화 6
9.1. One variable at a time (OVT) 방법을 이용한 최적화 7
9.1.1. 케라틴 분해효소 활성에 미치는 탄소원의 영향 7
9.1.2. 케라틴 분해효소 활성에 미치는 질소원의 영향 7
9.1.3. 케라틴 분해효소 활성에 미치는 무기염의 영향 7
9.1.4. 케라틴 분해효소 활성에 미치는 우모농도의 영향 7
9.1.5. 케라틴 분해효소 활성에 미치는 배양온도, 초기 pH, 진탕속도의 영향 7
9.2. Response surface methodology (RSM)를 이용한 최적화 8
10. 케라틴 분해효소의 물리화학적 및 생물학적 특성 8
10.1. pH와 온도에 따른 케라틴 분해효소의 활성 8
10.2. pH와 온도에 따른 케라틴 분해효소의 안정성 8
10.3. 기질특이성 9
10.4. 케라틴 분해효소 활성에 미치는 효소 저해제의 영향 9
10.5. 케라틴 분해효소 활성에 미치는 중금속이온의 영향 9
10.6. 케라틴 분해효소의 탈모능 9
10.7. 케라틴 분해효소의 선충분해능 10
10.8. 케라틴 분해효소의 세척력 10
10.9. 케라틴 분해효소의 양모질 개선효과 10
Ⅲ. 결과 및 고찰 11
1. 우모케라틴 분해미생물 분리 11
2. 분리균주의 식물성장 촉진활성 13
3. 분리균주의 동정 18
4. 실험균주에 의한 케라틴 분해효소 생산 최적화 23
4.1. One variable at a time (OVT) 방법을 이용한 최적화 23
4.1.1. 탄소원에 따른 케라틴 분해효소 생산 23
4.1.2. 질소원에 따른 케라틴 분해효소 생산 26
4.1.3. 무기염에 따른 케라틴 분해효소 생산 29
4.1.4. 우모농도에 따른 케라틴 분해효소 활성 37
4.1.5. 배양온도, 초기 pH, 진탕속도에 따른 케라틴 분해효소 생산 39
4.1.6. OVT 방법에 의하여 최적화된 조건에서 time curve 43
4.2. Response surface methodology (RSM)를 이용한 최적화 46
4.2.1. Factorial design 46
4.2.2. RSM 49
4.3. OVT와 RSM 최적조건에서 케라틴 분해효소 생산 비교 54
4.4. 케라틴 분해효소의 물리화학적 및 생물학적 특성 57
4.4.1. 온도와 pH에 따른 케라틴 분해효소 활성 57
4.4.2. 온도와 pH에 따른 케라틴 분해효소 안정성 59
4.4.3. 기질 특이성 61
4.4.4. 효소저해제 따른 케라틴 분해효소 활성 62
4.4.5. 중금속이온에 따른 케라틴 분해효소 활성 63
4.5. 케라틴 분해효소의 탈모능 64
4.6. 케라틴 분해효소의 선충분해능 67
4.7. 케라틴 분해효소의 세척력 69
4.8. 케라틴 분해효소의 양모질 개선효과 71
Ⅳ. 결론 73
참고문헌 75
초록 80

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