Pleurotus eryngii, a white rot fungus, produces two extracellular lignin-degrading enzymes, laccase and manganese peroxidase (MnP). Owing to these enzymes, P. eryngii efficiently degrades synthetic chemicals such as azo, phthalocyanine, and triphenyl methane dyes. In this study, we investigated the degradation processes of four aromatic dyes, congo red (CR), methylene blue (MB), crystal violet (CV), and malachite green (MG), by P. eryngii under solid and liquid culture conditions. CR and MG were the most quickly degraded under solid and liquid culture conditions, respectively. However, compared to CR, CV, and MG, MB was not degraded well under both culture conditions. The activities of ligninolytic enzymes (laccase and MnP) were also investigated. Laccase was identified to be the major enzyme for dye degradation. A positive relationship between decolorization and enzyme activity was observed for CR, MB, and CV degradation. In contrast, decolorization of MG ensued after high enzyme activity. These results indicate that the degradation process differs between MG and the other aromatic dyes. Therefore, P. eryngii could be a potential tool for the bioremediation of synthetic aromatic dye effluent.

꽃송이버섯의 자실체가 고지방과 고콜레스테롤을 급여 한 Sprague-Dawley계 암컷 흰쥐의 지질대사와 비만에 미치는 효과를 조사하기 위해 생후 6주령의 흰쥐에 정상 식이를 급여한 군(ND), 정상 식이에 20%의 돈지(Lard)와 1%의 콜레스테롤을 첨가하여 급여한 군(HFD), HFD 식이에 꽃송이버섯 자실체 분말을 5% 수준으로 첨가하여 급여한 군(HFD+SL), HFD 식이에 simvastatin을 0.3% 수준으로 첨가하여 급여한 군(HFD+SS) 등 4개의 실험군으로 나누어 6주간 실험을 진행하였다. 각각의 실험군 간 체중의 증가율은 HFD+SL군과 HFD+SS군이 HFD군에 비해 유의하게 감소하여 ND군와 유사한 수준을 나타내 HFD 식이에 꽃송이버섯을 첨가하여 급여한 HFD+SL군의 비만이 억제되었다. ND군의 식이섭취량은 HFD군에 비해 유의하게 높았고 HFD+SL군과 HFD+SS군에 비해서는 고도로 유의하게 높았다. 혈청 총콜레스테롤(TC), 저밀도지단백질 콜레스테롤(LDL-C) 및 중성지방(TG)의 농도는 HFD군에 비해 ND군, HFD+SL군 및 HFD+SS군이 유의하게 낮았다. 심혈관계 질환의 위험도를 나타내는 동맥경화지수(AI)와 LDL-C/HDL-C 비율도 HFD군에 비해 ND군, HFD+SL군 및 HFD+SS군이 유의하게 낮아 꽃송이버섯 자실체의 급여가 심혈관계 질환의 발생 위험도를 낮출 수 있은 것으로 나타났다. 알부민, 크레아티닌, 요산 및 총단백질의 농도는 모든 실험군 간 정상적인 수치를 나타냈으나 혈당 농도는 HFD군에 비해 ND군, HFD+SL군, HFD+SS군 모두 유의하게 낮아 꽃송이버섯이 혈당을 낮추는 효과가 있었다. 간 기능 손상의 척도를 나타내는 AST와 ALT 효소의 활성은 모든 실험군 간 유의성은 없었으나 ALP 효소의 농도는 HFD에 비해 ND군 와 HFD+SL군 및 HFD+SS군이 유의하게 낮아 꽃송이버섯을 첨가한 식이의 급여가 흰쥐의 ALP 농도를 유의하게 낮추는 효과가 있었다. 실험 5주와 6주 사이에 배출된 분변의 총 지질과 콜레스테롤의 양을 측정한 결과 HFD+SL 군이 배출한 총 지질과 콜레스테롤의 양이 HFD군과 HFD+SS군에 비해 유의하게 높게 나타나 HFD식이에 함유된 일부의 지질과 콜레스테롤이 꽃송이버섯에 의해 장 내로 흡수되지 않고 분변으로 배출된 것으로 나타났다. 각각의 실험군의 간 조직을 적출하여 oil red O로 염색하고 현미경으로 관찰한 결과 HFD군에서는 심한 지방간이 관찰되었으나 HFD+SS군은 ND군과 같이 지방간이 전혀 관찰되지 않았고 HFD+SL군의 간 조직에서는 소량의 지방 방울이 관찰되어 꽃송이버섯의 자실체에는 비알코올성 지방간을 억제하는 효과가 있는 것으로 나타났다. 따라서 꽃송이버섯 자실체는 고지방과 고콜레스테롤 식이 섭취로 인해 발생하는 체중증가, 혈청의 콜레스테롤과 중성지방 농도 및 비알코올성 지방간의 개선에 효과가 있어 심혈관계 질환과 비만의 예방과 치료에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

흰구름버섯 (Trametes hirsuta)의 균사체는 CR, CV, RBBR 등 방향족 염료가 함유된 고체와 액체 배지에서 이들 염료를 효과적으로 탈색하였으나 MB의 탈색은 저조하였다. 각각 CR, MB, CV 및 RBBR 등 4종류의 염료가 함유된 액체배지에서 흰구름버섯의 균사체를 10일 간 배양했을 때 laccase, LiP, MnP 등 세 종류의 효소를 모두 생산하였으며 이들 효소 중 laccase의 활성도가 가장 높았으며 LiP와 MnP의 활성도laccase에 비해 낮았다. 따라서 흰구름버섯 균사체에 의한 방향족 염료의 탈색에는 laccase가 주로 사용되고 LiP나 MnP는 보조적인 역할을 하는 것으로 사료된다. 또한 비스페놀 A가 0, 25, 50, 100, 200 ppm의 농도로 함유된 PDA 배지에 균사체를 접종하여 배양한 결과 비스페놀 A의 농도가 증가함에 따라 균사체의 생장은 농도 의존적으로 저해되는 것으로 나타 났다. 또한 비스페놀 A가 100 ppm 함유된 YMG 액체배지에 균사체를 접종하고 비스페놀 A의 분해율을 측정한 결과 배양 12시간 후 72.3%, 배양 24시간 후 95.3%, 그리고 배양 36시간 후에는 100% 분해된 것으로 나타났다. 따라서 본 연구 결과는 우리나라의 산업 활동 과정에서 생산되고 자연계로 배출되어 생물체에 큰 피해를 주는 합성염료와 내분비계 장애물질인 비스페놀 A를 친환경적으로 제거할 수 있는 기술의 개발에 도움이 될 수 있을 것으로 사료된다.

구름버섯(Trametes versicolor)은 phenolic compound인 CV와 MG를 효과적으로 탈색할 수 있었으며 고체와 액체배양 상태 모두에서 CV보다 MG를 더 효과적으로 탈색시켰다. 구름버섯에 의한 두 색소의 탈색 과정에서 phenolic compounds를 분해하는 것으로 알려진 세 가지 효소 중 laccase의 활성이 가장 높았다. MnP 역시 적은 수치지만 활성을 나타냈으며 LiP의 활성은 나타나지 않았다. 따라서 구름버섯에 의한 합성염료의 분해과정에서 laccase가 주로 사용되고 MnP는 탈색과정에서 보조적인 작용을 하는 것으로 추정된다. 그러나 CV의 경우 MnP가 활발하게 염료분해에 관여하는 것으로 판단된다. 또한 MG가 대부분 탈색되었을 때의 laccase 활성(0.16 U/mg)이 CV가 대부분 탈색되었을 때의 활성(0.23 U/mg)보다 현저하게 낮은 것으로 보아 구름버섯이 CV를 탈색시키는데 더 높은 활성의 laccase가 필요로 하는 것이 밝혀졌다. 본 실험에서 한국산 구름버섯 종의 CV와 MG 탈색능력이 확인되었으며 앞으로 한국산 구름버섯을 이용한 triphenyl methane계에 속하는 합성염료의 분해에 관한 친환경적 처리기술 개발에 도움이 될 것으로 기대된다.

Trametes versicolor showed the ability of degrading synthetic dyes such as congo red (CR) and methylene blue (MB) in solid and liquid culture conditions. The T. versicolor strains isolated in Korea degraded MB more efficiently than CR, differently most of other white mushrooms known to have difficulties in degrading MB than other dyes. Thus the Koren strains of T. versicolor showed the commercial potential to be used for cleaning dye-contaminated region without any patent-related problem. The main enzyme responsible for dye deradation was laccase. The manganese peroxidase (MnP) was also detected and supposed to be involved in the degradation process of synthetic dyes. However, no lignin peroxidase (LiP) was detected from degradation process, indicating LiP is not the enzyme T. versicolor use to degrade CR and MB.