Development of a Microbial Consortium with High Cellulolytic Enzyme Production

A filamentous fungus, strain FB01 showing high $\beta$-glucosidase activity was isolated from a compost. This fungus was cocultured with Trichoderma viride to enhance the productivity of $\beta$-glucosidase by changing inoculation time of the fungus. The microbial consortium showed higher cellulolytic enzyme production than T. viride alone. The maximal enzyme production was obtained when the microbial consortium was cultured at 30$\^{C}$ and pH 6.0 for 10 days with the activities of CMCase, $\beta$-glucosidase, and avicelase of 2.0, 0.8, and 0.2 U/mL, respectively. These enzyme activities were 2, 4, and 2 times as high as those of CMCase, p-glucosidase, avicelase from T. viride, respectively, indicating that a synergistic interaction appeared between T. viride and strain FBOI . The serial subcultures with pH control increased $\beta$-glucosidase production about 3.2 times. Enzyme production using ricestraw as a carbon source showed that the activities of CMCase, $\beta$-glucosidase, and avicelase were 3.69, 0.76, 0.17 U/mL, respectively, and $\beta$-glucosidase activity was 1.5 times higher than that of T viride.

섬유소 분해 효소의 고생산을 위한 복합균주 개발

본 연구의 목적은 기존의 단일 균주보다 두 종의 서로 다른 균주를 복합시켰을 때 두 균주간의 상호 보완적인 면을 이용하여 효소생산을 극대화하기 위함이며, 다음과 같은 결론을 얻었다. 실험에서 사용된 T viride와 FB01는 최적 PH와 온도가 비슷하여 혼합배양이 가능하였으며, 이들의 복합균주를 개발하는데 성공하였다. 즉 두 균주는 회분배양 하였을 때, 서로의성장속도에 차이가 있었기 때문에 두 균주의 생장균형을 유지하기 위해 접종시기를 조절할 필요가 있었다. 접종시기를 변화시킴으로서 두 균주간의 상호작용으로 인해 단일 균주일때보다 CMCase, $\beta$-glucosidase 및 avicelase의 활성이 우수했으며 또한 계대배양을 통한 두 균주의 활성유지에 관한 실험에서는 pH 조절을 통해 $\beta$-glucosidase 활성이 최고 3.2배까지증가함을 알 수 있었다. 따라서 배양액내에서 초기 pH의 영향은 생산된 cellulase complex의 다양한 구성요소의 상대적인 농도를 결정하는 실질적인 요인으로 판명된다. pH 4.5에서의 enzyme activity는 12.5 U/mL CMCase, 2.46 U/mL If-glucosidase, 0.93 U/mL avicelase였으며 개발당시의 복합균주활성인, 2.04 U/ml CMCase, 0.78U/ml $\beta$-glucosidase, 0.2 U/mL avicelase과 비교할 때 각각 6, 3.2, 4.7배의 높은 활성을 보였다. 복합균주의 탄소원으로 볏짚을 이용했을 때 복합균주에 의한 효소생산이 단일 균주인 T. virile나 FB01보다 훨씬 높게 나타났으며, 이때의 볏짚의 최적 농도는 5%(w/v)였다. 이러한 배양조건에서 복합균주를 장기적으로 계대배양하면서 효소의 생산성 향상과 복합균주의 안정성을 관찰할 필요가 있다고 사료된다.