High Density Cultivation of Methylobacillus sp. SK1 in Fed-Batch System

Methylobacillus sp. SK1의 고농도 유가배양

Methylobacillus sp. SK1, an obligate methylotroph, was cultivated in a fed-batch culture using DO as a methanol feeding indicator with a micro computer-aided control system. While 2.07g/l of cell density was obtained after 13 hr in the batch culture (initial methanol concentration: 1.0%(v/v)),45.3g/l of cell density was obtained after 17 hr by feeding methanol and metal ions in the fed-batch culture with oxygen supply. The high-density biomass was obtained in short cultuivation time by fed-batch culture with feedback control, and consequently the biomass productivity was significantly increased. It was mainly due to extension of logarithmic growth period by methanol feeding without methanol inhibition and intensive aeration without DO limitation with microcomputer-aided control system.

메탄올이용균인 Methylobacillus sp. SKI의 균체생산효율을 증대시킬 목적으로 마이크로컴퓨터 제어 배양기를 이용해 고농도 유가배양을 수행하였다. 배양액의 초기 메탄올농도를 1.0%(v/v)로 하여 회분배양할 경우 배양 13시간만에 2.07g/l의 균체농도에 도달하였다. 공기 공급에 의한 유가배양에서 최대교반속도 1200rpm, 최대 공기유량 5.0$\ell$/min의 조건으로 배양시 약 15시간만에 13.7$\ell$/ldml 균체농도에 도달하였다. 산소공급에 의한 유가배양에서 최대교반속도 1200rpm, 공기유량 1.0$\ell$min, 최대산소유량 5.0$\ell$/min의 조건으로 배양시 17시간만에 45.3g/l의 균체농도에 도달하였다. 균의 대수 증식기를 공기공급에 의한 유가 배양으로 회분배양에 비해 약 3시간, 산소공급에 의한 유가배양으로 회분배야에비해 약 3시간, 산소공급에 의한 유가배양으로 회분배양에 비해 약 4시간 더 연장할 수 있었다. 즉, 유가배양로 단시간에 높은 농도의 균체를 얻은 것은 feedback제어에 의해 메탄올을 저해농도 이하로 유지시키면서 용존산소를 한계농도 이상으로 제어함으로써 균의 대수적 증식으로 연장시킨 결과이다. 산소공급에 의한 유가배양중 균체농도 27.6g/l에서 미량원소성분이 결핍되었고, 42.8g/l에서 $Mg^2^+$성분이 결핍되었으므로 배양중에 추가공급되었다.