고정상 Tolypocladium inflatum균의 세포성장 지속성과 Cyclosporin A 생산성 향상

Sustained Cell Growth and Improved Cyclosporin A Production Capablity of Immobilized Tolypocladium Inflatum Cells

Cyclosporin A(Cy A) 생산을 위한 회분식 생물 반응기 실험에서, 고정상세포를 이용함으로써 액상 배양과 비교할 때 생물공정 개선의 가능성이 있음을 제시하였다. 고농도 배지를 생산균주가 지수기 생장단계인 발효개시 후 139시간에 첨가하였을 때, 고정상배양과 액상배양 모두에서, 균주의 재활성 및 재생장으로 인해 CyA의 생산기간이 연장되어, 발효개시 후 250시간까지 최대 CyA 농도를 유지하였다. 반면에 배지의 첨가가 없는 단순 회분식 배양의 경우, 두 경우 모두 정체생장 단계에서 CyA의 생산성이 빠른 속도로 감소하였다. 주목할 점은 고정상 세포의 경우 CyA수율($Y_{p/x}$)이 고농도 배지를 첨가한 후에도 지수기때의 수율의 80%에 이르는 높은 값을 계속 유지할 수 있었으나, 이와는 대조적으로 액상 세포는 단지 58%만을 유지할 수 있었다. 그 결과 고정상배양의 최대 CyA생산성 이 액상배양과 비교하여 약 2배 정도 증가하였다.

In batch bioreactor fermentations for cyclosporin A (CyA) production, good potential for bioprocess improvement was demonstrated in the immobilized cell system, providing appreciably better utilization of the catalytic activity of the biomass than the freely suspended cells, especially during the exponential phase. When concentrated nutrient medium was added pulsely during the exponential phase of cell growth(at hour 139 of fermentation), reactivation and regermination in both immobilized and suspended cell cultures were observed to contribute to the longevity of CyA production, maintaining maximum CyA titre until 250 hours of fermentation. Contrarily, simple batch fermentations without any supplement of medium in both systems showed repid decrease in CyA concentrations during the late stationary phase. Notably, the CyA yield coefficient $(Y_p/x)$ for the immobilized cell system was maintained quite high even after the pulse addition of the concentrated full medium, reaching almost 80% of the level attained during the exponential phase. This is in sharp contrast when compared with the corresponding value of 58% in the case of parallel-suspended cells. This pattern of CyA production resulted in considerably enhanced CyA production in the immobilized cell system, reaching almost 2 time higher maximum CyA production in comparison with the free cell system.