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Modeling of neoagarobiose production by enzymatic hydrolysis of agarose = 아가로오즈의 효소 분해에 의한 네오아가로바이오스 생산 모델
서명 / 저자 Modeling of neoagarobiose production by enzymatic hydrolysis of agarose = 아가로오즈의 효소 분해에 의한 네오아가로바이오스 생산 모델 / In-Young Huh.
저자명 Huh, In-Young ; 허인영
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2014].
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초록정보

An experimental and modelling study has been done for the hydrolysis of agarose to produce ne-oagarobiose by using a mixture of two different ß-agarases: AgaG1 screened from Alteromonas sp. GNUM1; and DagB from Streptomyces coelicolor A3(2). Experiments based on the central compo-site design (CCD) were carried out for various combinations of the amounts (or activity levels) of these two enzymes in the solution. Based on the experimental data, quadratic models or response surfaces quantitatively describing the effects of both enzymes on the volumetric productivity have been developed. The reference activity levels of AgaG1 and DagB for the CCD were identified when the reaction time was 12 hrs. In the case of DagB, 0.1 U/mL was enough to completely hy-drolysis of 10 g/L agarose in 12 hours, and in case of AgaG1, 0.7 U/mL was enough. The first-round CCD experiments with these reference points gave a model equation of y = 0.69 + 0.17A + 0.081B - 0.047A2 + 0.057AB, where y, A, and B denoted the productivity, the activity of AgaG1, and the activity of DagB, respectively. Its validity was confirmed by ANOVA. The second-round CCD experiments based on 6 hours of reaction gave a model of y = 0.93 + 0.26A + 0.157B + 0.14AB.

이 실험의 주된 목적은 Alteromonas sp. GNUM1 유래의 베타-아가레이즈인 AgaG1과 Streptomyces coelicolor A3(2) 유래의 베타-아가레이즈인 DagB를 이용하여 아가로오즈를 분해하고 네이아가로바이오스를 생산하는 모델의 개발에 있다. 이 모델은 AgaG1, DagB의 활성과 네오아가로바이오스 생산량의 상관 관계에 대한 모델이며, 이 실험에 사용된 통계적 방법은 반응표면법 (Response Surface Method-ology) 의 중심합성법 (Central Composite Design) 이다. 모델을 디자인 하기 전 AgaG1과 DagB 사용량의 적절한 기준점을 찾기 위하여 각각의 분해 능력을 실험해 보았다. DagB의 경우 네오아가로테트라오스 용액 (10 g/L의 아가로오즈 용액을 AgaG1을 이용하여 미리 분해시켜놓은; 5.216 g/L)을 기질로 사용하였는데, DagB의 활성이 0.1 U/mL 이상일 경우 12시간 이내에 네오아가로테트라오스가 다 분해됨을 확인하였다. AgaG1 의 경우, DagB 0.1 U/mL와 함께 10 g/L의 아가로오즈 용액을 분해하였는데 AgaG1의 unit이 0.7 U/mL 이상일 경우 12시간 이내에 아가로오즈가 거의 다 분해됨을 확인하였다. 이 실험값을 토대로 Minitab을 이용하여 중심합성법 실험을 계획하였다. 코드화된 단위는 Table 2에 정리되어 있다. 중심합성법 실험 결과 네오아가로바이오스의 생산량에 대한 모델을 얻을 수 있었다. 먼저 12시간 기준으로 실험한 모델 식은 Eq. 6 이며, 이 모델은 ANOVA 을 통해서 그 유효성을 분석하였다. 이 모델 식은 95% 이상의 신뢰성을 가지고 있으며, F 값은 71.17로 선형 및 오차의 자유도가 (5, 20)인 도표상의 F 값 9.55보다 훨씬 높게 나왔으므로 매우 높은 신뢰성을 가지고 있다고 할 수 있었다. R2의 값도 0.947로 실제 실험값과 모델 식의 일치 정도가 94.7% 이며 5.3% 정도의 오차만이 발생할 수 있음을 알 수 있었다. 두 번째 모델은 6시간 기준의 생산량에 대한 모델로서, 모델 식은 Eq. 7이다. 이 모델 역시 ANOVA 을 통하여 유효성을 확인하였다. F 값이 56.55로 선형 및 오차의 자유도가 (5, 20)인 도표상의 F값 9.55보다 더 높은 값이 나왔으므로 신뢰성이 높다고 할 수 있었다. R2의 값도 0.934로 오차가 6.6% 정도 발생할 수 있음을 알 수 있었다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MCBE 14021
형태사항 v, 50 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 허인영
지도교수의 영문표기 : Yong-Keun Chang
지도교수의 한글표기 : 장용근
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 생명화학공학과,
서지주기 References : p. 43-47
주제 agarose hydrolysis
neoagarobiose
ß-agarose
productivity modeling
CCD
아가로오스 분해
네오아가로바이오스
베타아가로오스
생산성 모델링
중심합성법
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