Fungal Decay of Wood
Energy sources, transfer and storage
Oxidation
Reduction
Electron carriors
NAD
NADP
High energy compounds
ATP
Enzymes
Structure
Types
Enzymes from Wood rot fungi
Cellulase
Old concept
New concept
CBH
EG
BG
CDH
Hemicellulase
Ligninolytic enzymes
Lip
MnP
Laccase
General Process
부후 특징
물리적 변화
화학적 변화
변색
시간별 변화
부후균
원핵균류
진핵균류
갈색부후균
백색부후균
연부후균
energy stored in the last two Phospho diester bonds
Oxido-reductase 산화환원효소
dehydrogenase
transfer hydride
oxidase
transfer electron
oxygenase
transfer oxygen
Transferase 전이효소
원소, 작용기를 옮긴다.
Hydrolase 가수분해효소
glycosidase
esterase
protease
Lyase 탈리효소 / 분해효소
작용기를 제거
decarboxylase
aldolase
deammonialase
Isomerase 이성질화효소
이성화반응(가역적) 촉매
epimerase - OH기의 위치를 바꾼다.
Ligase 합성효소
protein
polypeptide chains
tertiary structure
disulfide linkages
Binding sites(active site)
substrate specificity
denaturalized 변성
temperature above 50
changes in pH
presence of heavy metal
1,4-β-D-glucan cellobiohydrolase
결정영역 분해
Type
CBH1
CBH2
G5, G6, rarly G3 분리
Endo-1,4-β-D-glucan-4-glucanohydrolase
비결정영역 분해
glucose oligomer, cellobiose 생성
Type
EG 1
EG 2
G2, G3, G4, G5, G6 분리
G3, G4, G5, G6 분리
G4, G4, G6 분리
example
exo-cellulase
exo-glucanase
Avicelase
example
CMCase
endoglucanase
β-glucanase
β-D-glucoside glucohydrolase
Cellobiose를 glucose로 분리
β-glucosidase
Cellobiose dehydrogenase
Accessory enzyme
example
1,4-β-xylosidase
glucuronidase
acetylesterase
endo-xylanase
Lignin peroxidase
H2O2 존재 하에서 lignin의 side chain을 산화분해
활성중심에 Protoporphyrin이라는 heme protein 존재
Manganese peroxidase
heme protein
H2O2 존재 하에서 Mn2+를 Mn3+로 산화
Guaiacyl lignin 보다 Syringyl lignin을 훨씬 잘 산화시킨다.
활성중심에 Cu 존재
산소 존재 하에서 dehydrogenation 반응
phenoxyl radical 생성
목재표면에 포자 도착
적당한 수분, 온도 조건에서 발아
균사 생성
균사 목재 침입
콜로니화 되며 효소 분비
목재 세포벽 공격
cellulose, hemicellulose, lignin 분해 시작
저분자 화합물로 변화
균체 내로 양분 흡수 및 생장
목재의 물리적, 화학적 변화
초기 - 재색과 목재조직 변화
중기 - 조직 파괴, 강도 저하
흰색, 회색, 갈색
중량감소율 Weight loss
강도 변화 Strength
수분
열량
전기적 성질
원인
목재 내 화학성분
화학약품 접촉
균에 의한 변색
표면오염균 molds
목재 표면에 균사, 포자가 형성
자체 색이나 분비하는 색소에 의한 오염
목재의 페놀성 성분의 산화에 의한 오염
변재변색균(목재변색균)
공기, 매개 곤충에 의해 포자 전파
벽공을 통해 도관, 가도관으로 침입
균사 생장으로 변재부 변색
방지책
침지
제재후 즉시 건조
살균제
유조직의 단당류 이용
감소
증가
음향
공명 감소
갈색부후균 70%
연부후균 3-6%
백색부후균 96-97%
변색균, 표면오염균 1-3%
갈색부후재
다당류 분해
대사물질이 목재내부까지 확산
초기 섬유 중합도 현저히 감소
강도 손실 높음
갈색 및 백색을 띠고 부서짐
백색부후재
조금 감소
수분함유율 높은 비결정영역을 분해
수분보유능력 저하 및 불균일화
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Cellobiose quinone oxidoreductase #
백색부후균에서 quinone radical을 페놀로 환원
demethoxylation에 의해 quinone 생성
공격양식
공동형 Cavitation
침식형 Erosion
터널형 Tunnel
펙틴과 세포벽을 분해하며 증식
강도 현저히 저하
유기물과 수분이 많은 목재
방부제에 저항성 높다
2차벽에 복잡한 미로상 터널 형성
다이아몬드 형태의 공동
Cellulose, Hemicellulose 분해
리그닌 분해
자낭균이 2차벽 공격해 공동 형성
주로 S2 층 분해
분해 메카니즘
EG, BG
H2O2와 Fenton반응
Hemicellulase
LiP + MnP 40%
MnP + Laccase 60%
분해산물
veratryl alcohol
vanillin
vanillic acid
syringaldehyde
coniferaldehyde
syringic acid
S3 -> S2 -> S1 순서
침염수재
활엽수재
비효소물질로 목재 일부 분해 후 리그닌 분해 시작
Type 1
Cavities in S2
Type 2
Erosion in S2