Optimization for the Production Factors of Cellulolytic Enzymes of a Fungus, Strain FJ1 by Response Surface Methodology

The production conditions of cellulolytic enzymes by a fungus, strain FJ1, were optimized using response surface analysis. The culture factors which largely affected the production of enzymes such as cultivation time, carbon source concentration, nitrogen source concentration, and composition ratio of carbon sources were employed. Optimizedconditions of the factors above corresponding to each cellulolytic enzyme production were as fellowing: CMCase production was obtained in the conditions of cultivation time of 5.4 days, carbon source concentration of 3.5%, nitrogen source concentration of 0.6%, and composition ratio of carbon sources of 52:48 (avicel:CMC), xylanase appeared in the conditions of 5.3 days, 3.5%, 0.8%, and 54:46, respectively, and $\beta$-glucosidase were 7.0 days, 5.0%, 1.0%, and 83:17, respectively, and avicelase were 6.5 days, 4.0%, 0.9%, and 64:36, respectively. The activities of CMCase, xylanase, p-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 activity was enhanced up to 74% when compared to that obtained in the experimental conditions.

반응표면 분석에 의한 사상균 Strain FJ1의 Cellulolytic Enzymes 생산조건의 최적화

사상균 FJ1의 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%, 7.8%, 54:46의 배양조건에서 5.3일에 52.6 U/mL이었고, $\beta$-glucosidase의 생산은 5.0%, 1.0%, 83:17의 배양조건에서 7일에 2.88 U/mL이었고, avicelase의 생산은 4.0%, 0.9%, 64:36의 배양조건에서 6.5일에 1.84 U/mL로 최적화되었다. 이 중에서 $\beta$-glucosidase의 생산성은 중앙값의 실험조건보다 74% 정도로 가장 높은 효율 향상을 보여 주었다. 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 유용하게 사용될 것이다.