반응표면 분석에 의한 Trichoderma sp. FJ1의 cellulolytic enzymes 생산의 최적화

The production conditions of cellulolytic enzymes by Trichoderma sp. FJ1, were optimized using response surface analysis. The culture factors which largely affected to the production of enzymes such as cultivation time, carbon source concentration, nitrogen source concentration, and composition ratio of carbon sources were employed. Optimized conditions of the factors above to each cellulolytic enzyme production was as follow: CMCase production was obtained in the conditions of cultivation time of 5.4 days, 3.5% of carbon source concentration, 0.6% of nitrogen source concentration, and 52:48 (avicel:CMC) of composition ratio of carbon sources, respectively, xylanase appeared in the conditions of 5.3 day, 3.5%, 0.8%, and 54:46, respectively, and ${\beta}-glucosidase$ were 7.0 day, 5.0%, 1.0%, and 83:17, respectively, and avicelase were 6.5 day, 4.0%, 0.9%, and 64:36, respectively. The activities of CMCase, xylanase, ${\beta}-glucosidase$, and avicelase predicted by the response surface methodology were 33.5, 52.6, 2.88, and 1.84 U/ml, respectively, and ${\beta}-glucosidase$ was enhanced up to 74% compared to that obtained in the experimental conditions.

Trichoderma sp. FJl의 섬유소 분해효소 생산조건을 최적화하기 위해 반응표면 분석법을 이용하였다. 반응표면 분석을 위한 실험 계획법은 중심합성법 계획법을 이용하였으며, 주요 배양인자로서 탄소원의 농도, 질소원의 농도, 혼합탄소원 비율, 그리고 배양시간에 대해 조사하였다. CMCase의 경우에서는 탄소원의 농도 3.5%, 질소원 농도 0.6%, 혼합탄소원인 avicel 및 CMC의 비율 52:48, 그리고 배양시간 5.4일에 33.5 U/ml로 최적화되었고, xylanase의 생산은 3.5%, 0.8%, 54:46의 배양조건에서 5.3일에 52.6 U/ml이었고, ${\beta}-glucosidase$의 생산은 5.0%, 1.0%, 83:17의 배양조건에서 7 일에 2.88 U/ml이었고, avicelase의 생산은 4.0%, 0.9%, 64:36의 배양조건에서 6.5일에 1.84 U/ml로 최적화되었다. 이중에서 ${\beta}-glucosidase$의 생산성은 기존 실험조건보다 74% 정도로 가장 높은 효율 향상을 보여주었다. 실제로 최적 예측조건에서 실증실험을 수행한 결과 본 모델의 타당성이 입증되었다. 본 연구에서 얻은 섬유소 분해 효소 생산 조건 최적화에 관련된 자료들은 산업적으로 효소를 생산하고자 할 때 설계에 유용하게 사용될 것이다.