• 한국미생물·생명공학회지
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• 제48권4호
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• pp.525-532
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• 2020

본 연구에서는 히아루론산(Hyaluronic acid) (HA)의 시간당 부피생산성(g/l/h)을 증가시키기 위해, 이전의 회분식 배양결과를 바탕으로 S. zooepidemicus를 이용한 연속식 배양공정을 개발하고자 하였다. 약 8시간까지 회분식으로 발효조를 운영한 후, 0.029/h의 희석속도(D1)로 48시간까지 1단계 연속배양을, 그 후 약 96시간까지 0.036/h의 희석속도(D2)로 최종 2단계 연속배양을 수행하였다. 회분식 배양 말기에 HA의 생산량은 3.85 g/l이었으며, 1단계 연속배양 기간 동안에는 7.5-10 g/l(건조 HA인 경우는 13.39-14.2 g/l)의 농도로 생산되었다. 계속된 2단계 연속배양에서는, 희석속도의 증가로 인해, 초반에 잠시 HA 생산성이 8.28 g/l (건조 HA인 경우는 11.63 g/l)까지 감소하다가, 서서히 증가하면서 다시 새로운 정상상태로 접근해 가는 현상을 관찰할 수 있었다. 2단계 연속배양에서의 HA 생산량은 약 8.28-9.48 g/l (건조 HA의 경우는 11.0-13.37 g/l) (1단계 연속배양 대비 약 4.7% 소량 감소)로서, 배양 종료까지 비교적 안정적으로 유지되는 것으로 나타났다. 그렇지만 HA의 부피생산성(DP)(= 희석속도 × HA 생산농도)(g/l/h)은 희석속도를 D1에서 D2로 약 24% 증가시킨 결과. 2단계 기간인 배양 약 96시간 경에 최대 0.341 g/l/h에 이르는 것으로 관찰되었는데, 이는 대조군으로 수행한 회분식 배양의 평균 부피생산성(0.331 g/l/h)에 비해 3% 가량 소량 증가된 수치이다. 하지만, 연속배양 공정의 경우, 회분식 배양에서는 반드시 요구되는 다단계의 성장배양 단계를 진행하지 않고도, 최종 생산배양 공정만을 연속적으로 수행할 수 있으므로, 회분식 배양공정의 전체 배양시간(즉 다단계 성장발효조 배양 기간 + 최종 생산발효조 배양 기간)을 기준으로 비교한다면, 연속배양의 HA의 부피생산성이 회분식배양 대비 큰 폭으로 향상될 수 있을 것으로 판단된다. 한편 본 연속배양 연구에서 사용한 생산배지는 회분식 배양에서 생산균주의 배양생리적 특성에 맞추어서 최적화된 배지임을 고려할 때, 연속배양 공정에 적용될 수 있는 최적배지가 개발된다면, 장기간 생산 안정성을 유지하면서 동시에 부피생산성도 증가하는, 경제적인 연속배양 공정이 개발될 수 있을 것으로 기대된다.

• KSBB Journal
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• 제16권5호
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• pp.474-479
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• 2001

$_{L}$-Iysine 의 생산을 Corynebacterium glutamicum SH35을 이용하여 유가식 배양법과 연속 배양법으로 수행하였다. 유가시 배양에 의한 $_{L}$-Iysine 생산을 조사한 결과 최종 발효액 중의 lysine 농도는 129.2 g/L, lysine 수율 및 productivity는 가각 47%m 3.08g.$L^{-1}$.$h^{-1}$이였다. Single-stage 연속 배양에서 dilution rate에 따른 균의 생장 및 lysine 생산을 조사한 결과, critical diluation rate은 0.100 h$^{-1}$으로 이때 균체농동($OD_{610}$)은 67, lysine 농도는 44.0 g/L 그리고 lysine 수율 및 productivity 는 41%, 4.39 g.$L^{-1}$.$h^{-1}$이고 lysine 연속배양 시 최적의 dilution rate 이였다. 또한 lysine 생산을 위한 medium reservoir 내의 최적 탄소원 농도, 최적 질소원(ammonium sulfate) 농도 및 최적 pH는 각각 108 g/L, 25 g/L 및 6.9이었다. 유가식 배양법과 single-state 연속 배양법에 의한 lysine 생산에서, productivity 는 유가식 배양의 경우 3.08 g.$L^{-1}$.$h^{-1}$인 반면, 연속 배양에서는 4.39 g.$L^{-1}$.$h^{-1}$로 유가식 배양법에서보다 약 1.4배 정도 증가하였따. 연속 발효 공정을 통해 생산 역가의 향상은 있었으나, lysine 농도와 수율이 낮아 이에 대한 해결책으로 two-stage 연속 배양 방법을 수행하였다. 그 결과, 연속 배양 발효 수행보다 lysine 농도는 2배 정도 증가하였으며, lysine 수율은 46%로서 유가식 배양과 비슷한 정도로 얻어졌다. 이러한 실험 결과로 미루어 lysine 생산 역가 향상을 위한 방법으로 two-stage 연속배양의 산업적인 이용가능성이 있을 것으로 사료된다.

• KSBB Journal
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• 제23권3호
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• pp.213-218
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• 2008

일반적으로 약주 생산 공정에서 고정화 담체를 이용하는 연속식 반응기에서는 회분식 반응기와 비교하여 생성되는 알코을 생성량 못지않게 연속식 반응기에서 연속적으로 생성되고 있음을 알 수 있었다. 고정화 담체를 이용한 연속식 반응기는 약주의 품질에 긍정적인 효과를 보이는 것으로 나타났으며 담금 공정에서의 처리효과를 분석한 결과는 다음과 같다. 1) 회분식 배양에서 에탄올의 생성량은 1차 담금 1일 째부터 12%이상 증가하는 것으로 나타났으며 연속배양은 2차 담금에 효모를 주입하지 않아도 회분식 배양에서와 같은 알코올 도수를 가지면서 지속적으로 얻어졌다. 또한 pH는 4.4에서 3.8로 감소하는 패턴을 나타냈으며 산소농도는 1 ppm정도 차이가 나타났으나 이는 연속적으로 기질이 반응기로 주입되기 때문에 증가된 것이다. 2) 폴리플로필렌에 폴리스티렌을 샌드위치식으로 접합한 고정화 미생물담체는 연속배양에서 효모 주입 없이도 회분식 배양과 비교해보았을 경우에 당화과정과 알코올 생성과정 등이 서로 상반되는 패턴을 갖으면서 생물학적인 반응이 정상적으로 진행됨을 증명하였다. 3) 연속배양의 실험결론을 토대로 1차 담금에서 당의 생성기질을 이용하였을 경우, 10톤/일 생산하는 약주생산 공장은 1년간 효모 투입비용을 환산해 본 결과 1억원 이상의 투입비용이 감소하는 것으로 나타났다.

• KSBB Journal
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• 제9권1호
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• pp.85-90
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• 1994

Gellan형 미생물 다당류를 생산하는데 관련된 기초 자료를 얻기 위하여 배지조성, 배양온도 및 초기 pH등에 대한 플라스크 실험을 수행하였으며 이를 근거로 회분식, 유가식 및 연속배양을 실시하였다. 또한 배양액의 비뉴우튼성 유체 특성을 조사하였고 이때의 교반동력을 측정하였다. 플라스크 배양을 통하여 얻은 결과를 이용하여 회분식 배양의 최적조건을 확립하였으며 각종 metabolic parameter들을 추정하였다. 유가식과 연속식 배양을 통하여 생산성 향상을 시도한 결과 유가식과 연속식 배양에서 생산성 향상을 꾀할 수 있었다. 고점성 배양액에서의 물질전달 장해현상을 극복하기 위한 일련의 연구가 필요하다고 사료되며 이로부터 생산성 향상을 크게 기대할 수 있을 것으로 보인다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권8호
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• pp.523-527
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• 2012

본 연구는 담수미세조류의 일종인 클로렐라를 적색 발광다이오드를 이용하여 효율적으로 반연속 배양하기 위한 조건을 찾기 위해 수행되었다. 클로렐라 배양에 가장 효율적인 적색 LED를 사용하여 반연속배양을 실시하였으며, 배양 중 인과 질소가 급격히 감소하였으며 이는 클로렐라의 성장과 반비례의 관계를 보여 주었다. 효율적인 반연속 배양을 위해 인과 질소의 농도를 증가시킨 배지를 사용하여 배지교체 주기를 연장시켜 배양 효율성을 높였다. 배지교체 시 클로렐라의 셀 농도는 지속적으로 증가하였으나, 셀 크기는 감소하였다. 셀 농도와 셀 크기를 고려할 때 배양 전과정을 통해 생산되는 바이오매스의 양은 일정하게 유지되었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제20권2호
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• pp.196-202
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• 1992

Zooloea ramigera 115를 사용하여 생물응집제로서 사용되는 생물고분자생산 실험을 하였다. 생물고분자 생산을 높이기 위하여 회분식, 유가배양, 연속배양방법을 사용하였다. 탄소원으로는 포도당, 유당, 당밀, 유청을 사용하였다. 기질이 포도당의 경우에는 C/N배 98일 때 생물고분자 생산 효과가 좋았으며, 유당의 경우에는 C/N비 30, 당밀과 유청의 경우에는 C/N비 60일 때 생물고분자 생산이 가장 좋았다. 유가배양 방법이 회분식 배양방법 보다 최종 생물고분자 생산이 우수하였다. C/N비를 달리한 2단계 연속 배양방법으로 생산성을 향상시켰다. 당밀의 경우 0.048$hr^{-1}$의 희석속도에서, 유청의 경우 0.096$hr^{-1}$에서 생산성이 가장 좋았다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제18권1호
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• pp.61-65
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• 1990

Murine hybridoma 세포배양시 lectin 계통의 생산 증진제가 무혈청 배지의 단계적 유입에 의해 약 40mg/l의 단일항체를 생산함으로서 단일항체의 생산성을 증가시킬 수 있음이 확인됐으며, 또한 이 배양공법으로 무혈청 배지에서 연속배양이 불가능한 세포의 배양이 가능했다. 이같은 무혈청 배지의 단계적 유입공법으로 약 28 x $10^{-10}$mg/cells/h의 속도로 단일항체가 생산된 것에 비해, 10 혈청이 포함된 배지로는 연속 배양시 11.1 x $10^{-10}$mg/cells/h 의 속도로 생산됐으며 회분배양의 경우는 4.0 x $10^{-11}$mg/cells/h의 속도로 생산됐다.

• 청정기술
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• 제4권1호
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• pp.45-59
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• 1998

방선균인 Streptomyces kasugaensis에 의해서 생산되는 이차대사산물인 kasugamycin 생산성 증대 및 단위 생산량 당 오염물질 배출량 저감을 위한 연속 고정화 배양을 수행하였다. 세포 고정화에 적합한 포자 수확을 위한 포자형성 촉진 배지 개발은 물론 고정화 담체로 사용한 셀라이트에 수확된 포자를 고정화시키는 방법을 확립하였다. 연속 고정화 배양 시 고정화세포의 유출을 방지함으로써 안정된 연속배양을 가능토록 하기위한 decantor 형태의 고정화세포 분리기가 장착된 반응기를 사용하였다. 희석 속도 및 공급액 중의 기질 농도(당 농도, 인 농도)를 변화시키며 생합성된 kasugamycin 생산성 및 화학적산소요구량(COD)을 측정하였으며 이들을 현탁세포를 이용한 회분식 발효에서의 kasugamycin 생산성 및 발효 폐액 중의 COD 값과 비교하였다. 고정화 세포를 이용한 연속배양에서의 kasugamycin 생산성이 현탁세포를 이용한 회분식 발효에 비해 2.5배 높았으며, 동시에 단위 생산량 당 COD가 2.3배 저감되는 것으로 나타났다. 이것으로부터 연속 고정화 배양이 현탁 회분식 배양에 비해 kasugamycin 생산성 및 오염물질 배출 측면에서 유리한 청정 공정임을 확인할 수 있었다.

• KSBB Journal
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• 제10권4호
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• pp.401-405
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• 1995

S. platensis의 옥외연속 대량배양을 위해 125P 배양조를 설계, 제작하여 배양조건에 따른 생육 변수를 검토하였다. 0.30(1/day)의 비생육 속도와 1.69(g/$\ell$) 의 최대 세포농도가 회분배양에셔 얻어졌 으며 유가삭 배양에셔 비생육 속도와 최대 세포농도 는 각각 0.22(1/day)와 1.75(g/$\ell$) 였다. 연속 배양 에서 얻어진 상.하층 배양조의 최대 균처l생산생은 각각 0.44와 0.43(g/$\ell/day$) 였다. 따라서 인위적으로 온도, 광도 등의 생육조건을 고려하여 S. platensis를 연속 배양할 경우 경제성이 클 것으로 사려된다. 아울라 top-driven stirrer와 air sparging 장치를 이용하여 교반 효과를 비교한 결과 top­d driven stirrer를 이용한 배양조의 균채 생산성이 다소 높은 갯으로 냐타났다.

• 유기물자원화
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• 제9권1호
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• pp.73-78
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• 2001

미세조류와 광반응기를 이용한 생물학적 이산화탄소 고정화 방법은 이산화탄소를 경제적으로 제거할 수 있는 방법으로 널리 알려져 있다. 그러나, 미세조류의 종류에 따라서 원활한 성장을 위한 환경 조건 및 성장특성이 상이하기 때문에, 배양하고자하는 미세조류의 성장에 영향을주는 운전 조건을 평가하는 것이 중요하다. 본 실험에 사용된 Euglena gracilis Z는 산성 조건에서도 잘 성장하여 오염의 가능성이 적고, 고농도 이산화탄소(10-20%)에 대한 내성이 강한 것으로 알려져 있다. 또한, 단백질 함량이 풍부하고 세포벽이 얇아 대량 배양시 사료로서의 이용 가치가 높다. 연속식 광반응 배양기를 이용하여 운전을 실시한 결과 $CO_2$ 농도 10%, HRT 4일에서 최종 세포수 $3.57{\times}10^6/m{\ell}$의 높은 성장률을 얻었다 또한 광도에 따라 성장이 증가하는 것을 알 수 있었으며, 이러한 결과를 통해 연속식 및 반연속식 배양에서의 성장 특성을 비교 평가하였다.