Isolation and Characterization of Catalase-producing Bacteria from Soil

토양으로부터 카탈라제 생산균의 분리 및 특성

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 $30^{\circ}C-60^{\circ}C$ 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 $4^{\circ}C$. However, BKBChE-2 has kept its activity over 30 days at $4^{\circ}C$.

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 관찰및 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 $60^{\circ}C$ 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. $4^{\circ}C$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.