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