Optimizing Culture Conditions to Maximize the Production of Laccase from Pholiota highlandensis

본 연구에서는 재비늘버섯(Pholiota highlandensis)의 리그닌 분해 활성을 확인하고, laccase 생산을 위한 최적 배양 조건을 조사하였다. 재비늘버섯 균사체로부터 laccase를 생산하기 위한 배지조건을 조사한 결과, 다양한 합성 배지 중에서 Coriolus versicolor 배지(2% dextrose, 0.4% peptone, 0.6% yeast extract, 0.046% KH2PO4, 0.1% K2HPO4, 0.05% MgSO4·7H2O)가 가장 높은 laccase 활성을 나타내었다. Laccase생산에 대한 배양 조건을 최적화하기 위하여 Coriolus versicolor 배지의 조성 중에서 탄소원, 질소원, 인산원, 무기염에 대한 영향을 조사하였다. 탄소원, 질소원, 인산원, 무기염은 각각 2% fructose, 0.4% peptone 및 0.6% yeast extract, 0.05% NaH2PO4, 0.05% MgSO4·7H2O의 경우에 가장 높은 효소활성을 나타내었다. 본 균주는 몇 가지 방향족 화합물에 의해 laccase 생산이 유도되었고, guaiacol을 첨가할 경우 25℃에서 11일 동안 배양하였을 때 효소의 활성이 최대치(114.1 U/ml)에 도달하였다. 또한 본 균주의 laccase 생산을 위한 최적 pH와 온도는 각각 8.0과 35℃를 나타내었다. 최적 조건에서 배양된 균사체 배양 상등액을 Native-PAGE로 전기영동한 후 ABTS를 기질로 사용하여 활성염색을 수행한 결과, 약 90 kDa 부근에서 laccase 활성을 가지는 1개의 밴드를 확인하였다. The culture conditions needed to maximize the production of laccase from Pholiota highlandensis mycelia were investigated. Among the tested media for laccase production, Coriolus versicolor medium (CVM; 2% dextrose, 0.4% peptone, 0.6% yeast extract, 0.046% KH2PO4, 0.1% K2HPO4, 0.05% MgSO4·7H2O) showed the highest activity for the enzyme. Then, to optimize culture conditions for laccase activity, the influences of various carbon, nitrogen, phosphorus, and inorganic salt sources in CVM were investigated. The optimum culture medium was 2% fructose, 0.4% peptone with 0.6% yeast extract, 0.05% NaH2PO4, and 0.05% MgSO4·7H2O as carbon, nitrogen, phosphorus, and inorganic salt sources, respectively. Several aromatic compounds in the medium enhanced laccase activity to varying degrees. Guaiacol induced maximum laccase production, yielding 114.1 U/ml laccase activity after cultivation for 11 days at 25℃. The optimum pH and temperature for laccase production were 8.0 and 35℃, respectively. Native polyacrylamide-gel electrophoresis (PAGE) followed by laccase-activity staining with 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) as the substrate was performed to identify the presence of laccase under the optimum conditions studied. Zymogram analysis of the supernatant culture showed an enzymatic band with a molecular mass of about 90 kDa.