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카탈라제를 생산하는 고초균 (Bacillus sp.)의 고정화 및 과산화수소 분해 특성
한경아(Kyung-Ah Han),장윤희(Yun-Hee Jang),이종일(Jong Il Rhee) 한국생물공학회 2010 KSBB Journal Vol.25 No.6
토양 미생물로부터 스크리닝한 미생물 중 카탈라제 생산량이 높은 세 가지 미생물 (Bacillaceae bacterium BKBChE-1, Bacillus sp. BKBChE-2와 Bacillus flexus BKBChE-3)을 배양하여 얻은 카탈라제 효소가 과산화수소를 분해하는 것을 확인하고, 미생물 균체를 천연제올라이트에 정전기적 흡착법으로 고정하였다. 주사전자 현미경을 통해 각각의 미생물이 지지체에 잘 흡착된 것이 관찰되었고, 10.5 mM의 과산화수소를 1시간 이내에 완전히 분해되는 것을 확인하였다. 과산화수소 분해 속도가 가장 빠른 Bacillus flexus BKBChE-3은 온도와 pH 영향성 실험을 통해 고온과 pH 10 이상의 강알칼리 조건에서도 30일 이후까지 미생물이 생존하는 것을 관찰하였다. 또한 고정화된 미생물의 경우 온도 25-40℃, pH 7-10의 조건에서 생균수가 계속하여 증가하는 것을 확인하였다. 본 실험을 통해 Bacillus flexus BKBChE-3이 생산한 카탈라제효소 뿐만 아니라 고정화된 균체도 과산화수소의 제거에 효과적임을 확인할 수 있었다. 이들 결과로부터 미생물 발효를 통해 생산된 효소의 생산량 증가와 미생물 개체 수 증가를 이용하여 산업폐수에 적용하면, 과산화수소의 제거 효율을 높이고 균체 재활용을 통한 공정비용을 절감할 수 있을 것으로 사료된다. In this work we have investigated the production of catalase from Bacillus sp. strains, which were screened and identified from soil. These strains were cultivated in shaking flasks with tryptic soy broth (TSB) at 30℃ and 200 rpm. Effects of the temperature and pH on the stability of the native catalase and whole cell viability were studied in the temperature range of 25-60℃ and the pH range of 7-13. Korean natural zeolite was added to culture medium and mixed with microorganisms for 24 hours. The native catalase maintained its activity over 50℃. The enzyme acitiviy of the catalase from Bacillus flexus BKBChE-3 was highest among the Bacillus sp. strains studied. Bacillus flexus BKBChE-3 and immobilized Bacillus cells have survived under extreme conditions of over 50℃ and pH 12. 60 mL of 10.5 mM H2O2 solution were entirely removed within 1 hour with catalase produced from Bacillus sp. on the flask. When Bacillus cells were immobilized on Korean natural zeolite, colony forming unit of Bacillus flexus BKBChE-3 was increased and high efficiency of hydrogen peroxide removal was observed.
Section 3. 특집: 당뇨병 진단 및 치료의 새로운 방법들 : 당뇨병환자에서 인슐린펌프 치료
한경아 ( Kyung Ah Han ) 대한당뇨병학회 2010 임상당뇨병 Vol.11 No.1
The insulin pump acts somewhat like the pancreas by delivering insulin continuously. The insulin pump has several advantages over other forms of insulin delivery: it gives precise units of more predictable rapid insulin as little as one tenth of a unit, and can be closely matched to the patient`s needs. The most common response to insulin pump was improved flexibility. Other reported advantages included ease of scheduling and timing of meals, greater freedom, decreased sense of physical restrictions, decreased physical restrictions. although metabolic control matters are important. Today, insulin pumps are technically more advanced, smaller, and more versatile, to closed-loop insulin delivery with development of better performing continuous glucose sensors. The basal rate may be programmed to vary at times of diurnal variation in insulin sensitivity, and adjusted during the day only when meals are delayed or skipped and blood glucose levels rise or fall>30mg/dL (> 1.7 mmol/L) during that time. The pump may be activated before meals to provide increments of insulin as meal "boluses" whenever that meal or snack is consumed. Prandial insulin usually comprises 50~70% of the total daily dose, and basal insulin does 30-50%. Compared to western research results, the basal insulin requirement was lower, while the amount of insulin needed for meals was higher because Korean consumed relatively more carbohydrate. To choose candidates for successful insulin pump therapy, medical, physical, intellectual and motivational ability will be considered. (Korean Clinical Diabetes J 11:40-45, 2010)
한경아(Kyung-Ah Han),이종일(Jong Il Rhee) 한국생물공학회 2009 KSBB Journal Vol.24 No.6
국내 토양 미생물로부터 효과적인 카탈라제 생산 미생물을 이용하기 위하여 전라남도 벌교 토양 시료로부터 카탈라제 생산량이 높은 균주 (BKBChE-1, BKBChE-2, BKBChE-3)를 분리, 생화학 실험과 전자현미경을 통한 균주의 형태 관찰 및 16S rDNA 유전자 서열분석 등을 통해 미생물을 동정하여 각각의 균주는 99% 이상의 상동성으로 Bacillaceae bacterium BKBChE-1, Bacillus sp. BKBChE-2, Bacillus flexus BKBChE-3로 명명하였다. 선별된 세 가지 균을 배양하여 얻은 카탈라제 효소의 온도와 pH 변화가 효소 활성에 미치는 영향을 조사하였다. 토양에서 분리한 세 가지 균주가 생산한 카탈라제 효소는 60℃ 이상의 온도에서도 약 50% 가량의 활성을 유지, pH 7.0 이상의 알칼리 조건에서 pH가 증가함에 따라 활성이 증가하다 감소하는 경향을 보여 pH 13.0의 강한 염기 조건에서 약 20% 가량의 활성을 나타내는 것을 확인하였다. 4℃에서의 장기 저장 안정성 실험에서는 Bacillus flexus BKBChE-3이 생산한 카탈라제를 제외한 나머지 두 가지 미생물이 생산한 카탈라제 활성 실험의 경우 20일이 지난 후에도 40% 이상의 활성이 유지되는 것을 조사하였다. 상기 결과는 세 가지 미생물이 생산한 카탈라제가 생산량의 측면에서 Costa 등 [21]이 바실러스로부터 얻은 카탈라제 활성의 결과와 비교하여 높은 카탈라제 활성을 보일 뿐만 아니라, Yang 등 [9]이 곰팡이로부터 얻은 카탈라제의 pH 실험 결과와 비교하여 보다 높은 알칼리 조건에서도 안정하여 그 활성이 우수함을 확인하였다. 이들 결과를 근거로 고온의 호알칼리 과산화수소 제거 공정에서 분리한 미생물 사용이 가능할 것으로 기대된다. 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℃.