세라믹 필터를 장착한 생물반응기에서 Bacillus thuringiensis의 성장 특성 모델링

Bacillus thuringiensis (Bt) is the most widely used microbial insecticide in the biological control market. Cultivation of the microorganism to high cell densities offers potential for enhancing the rate of formation as well as the concentration of the desired products In the fermentation broths in bioreactor. With this objective, we developed the new bioreactor incorporating ceramic membrane module for the retention of cell mass. Cell yield and spore formation of Bacillus thuringiensis was improved markedly by adopting this new bioreactor based on glucose -limited feeding operation. It was possible to grow the cell and the heat-resistant spore to above $1.2\;{\times}\;10^{10}\;CFU/ml$ density. With glucose-limited operation, we studied the growth behavior of Bacillus thuringiensis during the cell retention culture. Linear growth of Bacillus thuringiensis was observed under glucose-limited culture, which matched well with simple mathematical model of cell retention culture.

Bacillus thuringiensis (bt)는 생물학적 살충제 시장에서 가장 널리 사용되는 미생물 살충제이다. Bt의 고농도로 세포배양을 하면 생물반응기에서 원하는 생산물의 농도를 이룰 수 있을 뿐만 아니라 생산물의 생성속도도 이룰 수 있다. 이런 목적 하에서 우리는 세라믹 막 모듈을 반응기 내부에 장착한 새로운 형태의 생물반응기를 개발하였다. 이 새로운 형태의 생물반응기에서 포도당 제한 상태하의 운전을 통해서 bt의 세포와 포자 수율을 현저하게 증가시킬 수 있었다. 최대로 $1.2\;{\times}\;10^{10}\;CFU/ml$의 포자 수율을 달성할 수 있었다. 세라믹 막 모듈 생물반응기에서 포도당 제한 상태 하에서 bt의 성장특성을 연구하였다. 포도당 제한 상태에서는 세포의 성장은 선형 (linear) 성장특성을 보였는데 이것은 간단한 비구조적 수학적 모델의 결과와 잘 일치하였다.