Abstract
In this study, the sensing membranes for detection of pH and dissolved oxygen(DO) were prepared by immobilizing 6-aminofluorescein or ruthenium complex onto the sol-gel matrixes of GPTMS, MTMS, and TEOS and then recoated with the mixture of hydrophobic sol-gel and graphite for light insulation. The pH and DO sensing membranes recoated with the light insulation layer showed a higher sensitivity than those without light insulation layer. The sensing membranes were immobilized on the wells of 24-well microplate and used to monitor the fluorescence intensity for pH and DO in E.coli JM109 and P.pastoris X-33 fermentation processes. The change of the fluorescence intensity in the DO sensing membrane agreed with the growth patterns of microorganisms, that the membranes are valuable to monitor the DO in fermentation processes. In the case of pH monitoring, the fluorescence intensity has showed good correlation to the off-line pH data, that the pH membranes are valuable to monitor pH values in fermentations.
본 연구에서는 광학적 특성이 우수한 GPTMS 졸-겔에 pH와 용존산소를 검출할 수 있는 6-aminofluorescein과 $Ru(dPP)_3\;^{2+}$를 고정화하였다. 제조한 검출막의 광학적 특성을 조사하였고 E.coli JM109와 P.pastoris X-33의 발효중 pH와 용존산소를 모니터링하는데 사용하여 오프라인으로 측정 된 데이터와 비교, 고찰하였다. 여기파장 480 nm와 방출파장 600 nm에서 최적 형광 검출파장을 나타내는 용존산소 검출막에 흑연이 혼합된 절광층을 재코팅한 막이 0%와 100% 용존산소 조건에서 800 [RFU]의 형광세기 차이를 나타냈다. 제조한 용존산소 검출막을 사용하여 E.coli JM109와 p.pastoris X-33의 발효중 배양액내의 용존산소를 모니터링한 결과, 미생물의 성장에 따른 용존산소량의 변화를 잘 모니터링 할 수 있었다. 한편, GPTMS 졸-겔에 6-aminofluorescein을 고정화하여 제조한 pH 검출막은 여기파장 480 nm와 방출파장 520 nm에서 최적 검출파장을 나타내었고 절광막을 재코팅한 검출막이 pH의 변화에 따라 높은 감도를 나타내었다. 제조한 pH 검출막에 E. coli JM109와 P.pastoris X-33을 배양하여 발효시간에 따른 배양액의 pH 변화를 오프라인으로 측정하고 형광세기 변화와 비교하였다. 발효중 미생물의 유기산 생산과 단백질분해로 인한 pH 변화를 pH 검출막이 잘 모니터링 함을 볼 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제조한 pH와 용존산소 검출막은 높은 감도등 우수한 광학적 특성을 보여줄 뿐만 아니라 미생물 발효중 pH와 용존산소를 온라인 모니터링 할 수 있음을 알 수 있다.
