Optimization of Submerged Culture Conditions for Protease Production and Its Enzymatic Properties

Protease 생산을 위한 최적 배양조건 및 생산된 Protease의 특성

This study was performed to investigate the optimum condition of protease production from submerged culture of oak mushroom (Lentinula edodes, Sanlim No. 5) and its enzymatic features. Among several combinations of media, the combination of wheat bran, corn flour, water and corn oil (WB+CF+W+ CO) yielded 84.8 U/g of maximum protease activity. This combination of ingredients, in spite of not being particularly protein-rich in comparison to the other media, allowed for good growth of the fungus and maximal protease production. Comparison of different growth medium liquids indicated that demineralized water afforded the best growth of the fungus and the highest protease activity. Acetate buffer and acidified water negatively affected The protease production peaked around 72 hr of incubation, and decreased thereafter. The molecular weights of produced protease were about 45,000 by Sephadex G-75 chromatography. The pH optimum for protease activity was 4, while maximal activity incubated at 37℃ for 1 hr was observed between pH 4~6. The optimum temperature of this protease was 55℃, and the enzyme was active over a broad temperature range (30~60℃), indicating that this protease would be suitable for a wide range of applications where. different pH and temperature are necessary, such as digestive aids, food industry, beer and tannery industries.

본 연구는 표고버섯균의 액체배양을 통한 protease효소의 최적생산 조건을 찾고, 생산된 protease 의 효소적 특성을 구명하고자 실시하였다. Protease 대량생산을 위한 공사균으로서 표고버섯균(Lentinula edodes)을 사용하였으며, 최적생산 조건을 구명하기 위하여 생산기질의 조성, 배양조건, 배양기간 등을 검토하였다. 배지의 조성별 protease 생산성에 있어서는 밀기울+옥수수가루+물+옥수수기름(WB+CF+W+CO)조합이 84.8 U/g으로서 가장 높은 protease 생산성을 보여주었고, 콩가루와 소맥분조합의 protease 생산성이 매우 낮은 것을 알 수 있었다. Protease 생산을 위한 배양매체로서 acetate buffer에서는 전혀 protease의 생산이 되지 않았으며, pH 6.2의 이온교환수가 80.5 U/g 의 가장 높은 protease 생산성을 나타냈다 이온교환수를 pH 4.0으로 조절하였을 때 생산성은 62.3 U/g 으로 낮아졌다. 배양기간에 따른 protease 생산성은 배양시간이 경과됨에 따라 증가하였으며, 72시간 배양으로 90.6 U/g 의 최대값에 달하였고, 그 이후 점차 감소하는 경향으로 나타났다 Sephadex G-75 chromatography 로 측정한 생산된 protease 의 분자량은 약 45,000 이었다. Lentinula edodes를 이용하여 생산된 protease의 효소특성을 상이한 pH 및 온도의 조건에서 조사한 결과, 최적 pH는 4에서 나타났으며, 37℃(1 시간)에서 측정한 활성은 pH 4~6 범위에 있었다. Protease의 온도안정성을 조사한 결과 최적온도는 55℃에서 나타났으며, 30~60℃의 넓은 온도범위에서 안정함을 알 수 있어서 이 효소는 소화용 제제, 식품공업, 맥주제조업 및 가죽무두질 등 널리 이용될 수 있을 것으로 생각된다.