Domingues, Lucilia;Vicente, Antonio A.;Lima, Nelson;Teixeira, Jose A.
Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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제5권4호
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pp.288-305
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2000
A review on the main aspects associated with yeast flocculation and its application in biotechnological processes is presented. This subject is addressed following three main aspects-the basics of yeast flocculation, the development of "new" flocculating yeast strains and bioreactor development. In what concerns the basics of yeast flocculation, the state of the art on the most relevant aspects of mechanism, physiology and genetics of yeast flocculation is reported. The construction of flocculating yeast strains includes not only the recombinant constitutive flocculent brewer's yeast, but also recombinant flocculent yeast for lactose metabolisation and ethanol production. Furthermore, recent work on the heterologous $\beta$-galactosidase production using a recombinant flocculent Saccharomyces cerevisiae is considered. As bioreactors using flocculating yeast cells have particular properties, mainly associated with a high solid phase hold-up, a section dedicated to its operation is presented. Aspects such as bioreactor productivity and culture stability as well as bioreactor hydrodynamics and mass transfer properties of flocculating cell cultures are considered. Finally, the paper concludes describing some of the applications of high cell density flocculating bioreactors and discussing potential new uses of these systems.e systems.
In this study, the decolorization of Evercion Blue P-GR (EBP) and Ostazin Black H-GRN (OBH) was investigated using white-rot fungi named as Trametes versicolor (T. versicolor) by Membrane Bioreactor (MBR) system. This study involved experiments employing synthetic textile wastewater in Membrane Bioreactor (MBR) system (170 ml), initially inoculated with a pure culture of fungi, but operated, other than controlling pH (4.5±0.2) and temperature (25±1℃), under non-sterile conditions. The effect of dye concentrations on fungal biodegradation was also investigated. The decolorization efficiencies were 98%, 90%, and 87% respectively, for EBP when the initial dye concentration of 50, 100, and 200 mg L-1 were used. However, the decolorization percentages for OBH dye were obtained 95% for 50 mg L-1 dye solution in 2 days and 66% for 100 mg L-1 dye solution in 5 days. Possible interactions between dye molecules and the fungal surface were confirmed by SEM, EDX, and FTIR analyses.
An animal-component-free and chemically defined fed-batch process for GS-engineered cell lines producing recombinant antibodies has been developed. The fed-batch process relied on supplying sufficient nutrients to match their consumption, simultaneously minimizing the accumulation of by-products (lactate and osmolality). The proportionalities of nutritional consumption were determined by direct analysis. The robust, metabolically responsive feeding strategy was based on the offline measurement of glucose. The fed-batch process was shown to perform equivalently in GS-CHO and GS-NS0 cultures. Compared with batch cultures, the fed-batch technology generated the greater increase in cell yields (5-fold) and final antibody concentrations (4-8-fold). The majority of the increase in final antibody concentration was a function of the increased cell density and the prolonged culture time. This generic and high-yielding fed-batch process would shorten development time, and ensure process stability, thereby facilitating the manufacture of therapeutic antibodies by GS-engineered cell lines.
본 연구에서는 음식물쓰레기를 당화시키기 위해 섬유소분해효소를 효율적으로 배양하고자 먼저 refill하는 멘델배지의 농도를 0.5%로, 새로운 배지의 주입시간을 12시간으로 결정하였다. Flask 레벨에서는 fill-and-draw 방법으로 12시간 단위로 연속배양한 결과, amylase 활성은 300시간까지 1.0 U/mL 내외로 유지되었으며, FPase 활성은 156시간까지 0.40 U/mL 이상으로 유지되었다. 이때의 효소생산성은 amylase 3.49 U/L. hr, FPase 1.02 U/L. hr 이었다. 10 L에서는 batch, fed-batch, fill-and-draw 방법으로 효소를 생산한 결과 batch에서 가장 높은 효소생산성을 나타내었으며, 그다음은 fed-batch 이었다. Batch에서의 효소생산성은 amylase 42.30 U/L. hr, FPase 5.60 U/L. hr, fed-batch에서는 각각 23.03, 2.76 U/L. hr 이었다. 그리하여 T. inhamatum KSJ1을 이용한 섬유소분해효소의 연속배앙에서 10 L 생물반응기에서 fed-batch 빙법이 가장 효율적이었다.
S. clavulirerus ATCC 27064 균주는 약 200 mg/L의 clavulanic acid를 생산하였지만, 이 균주를 NTG에 의해 돌연변이 시킴으로써 얻어진 S. clavuligerus KK를 같은 배양조건에서 약 5배 많은 1150 mg/L의 clavulanic acid를 생산하였다. 무기염이 첨가되지 않은 clavulanic acid의 기본 생산 배지에서는 clavulanic acid의 생산량은 1150 mg/L였으나 다양한 무기염 중에서 MgSO$_4$가 첨가된 배지에서는 약 2000 mg/L나 생산되었다. 따라서 기본 배지조성인 1%(v/v) glycerol, 1.5%(w/v) soybean flour, 0.1%(w/v) $KH_2PO_4$, 0.2%(v/v) soybean oil에 0.4%(w/v) MgSO$_4$를 첨가함으로써 clavulanic acid의 생산을 높일 수 있었다.Airlift 와 bubble column 및 교반식 생물반응기에서 회분식 배양을 했을 경우 clavulanic acid의 생산은 airlift 생물 반응기에서는 1100 ng/L, bubble column 생물 반응기에서는 1450 mg/L, 교반식 생물 반응기에서는 1500 mg/L가 생산되어, 교반식 반응기가 적절하다고 생각되며 이는 배양액이 시간이 지날수록 점도가 높아지기 때문에 임펠러에 의한 교반 효과가 있는 교반식 반응기에서 물질전달이 가장 용이하기 때문인 것으로 보인다. 특히 교반식 생물 반응기에서 용존산소농도에 따라 교반속도를 조절하여 회분식 배양을 했을 경우가 수율이 0.18, 생산성은 250mg/Lㆍday로 가장 우수하게 나타났다.
In order to improve bio-ethanol productivity by various cultivation methods in this paper, the culture modes using food wastes, such as batch culture, high-cell-density fermentation, SSF (simultaneous saccharification and fermentation) by fill & draw, continuous culture by fill & draw were performed and their productivities were compared. SSFs by fill & draw were performed by continuous decompression using 1 L evaporator system, and by 10 L bioreactor without decompression. In addition, the continuous cultures by fill & draw mode using SFW (saccharafied food wastes) medium were performed by changes of 40% culture broth with intervals of 12 h (0.03 $h^{-1}$), 6 h (0.07 $h^{-1}$), 3 h (0.13 $h^{-1}$). Consequently, productivities of bio-ethanol were 2.52 g/L-h and 1.30 g/L-h in batch culture and high- cell-density fermentation, respectively. The productivities of SSF by fill & draw showed 2.24 g/L-h and 2.03 g/L-h in continuous decompression with 1 L evaporator and 10 L bioreactor without decompression, respectively. Also, the productivities in continuous culture by fill & draw modes showed 2.02 g/L-h, 4.07 g/L-h and 6.25 g/L-h by medium change with intervals of 12 h, 6 h, and 3 h, respectively. In conclusion, the highest ethanol productivity was obtained in the continuous culture mode by fill & draw with dilution rate of 0.13 $h^{-1}$.
Kim, Hyun-Han;Na, Jeong-Geol;Chang, Yong-Keun;Chun, Gie-Taek;Lee, Sang-Jong;Jeong, Yeon-Ho
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제14권5호
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pp.944-951
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2004
The influences of inoculum size, pH, and medium composition on mycelial growth and exopolysaccharides (EPS) production were investigated in shake flasks and in a bioreactor. The optimum inoculum size for both mycelial growth and EPS production was identified to be 10% (v/v) in shake flask cultures. The optimal initial pH for mycelial growth and EPS production in shake flask cultures were found to be 5.0 and 7.0, respectively. However, the optimal pH was 5.0 for both mycelial growth and EPS production in bioreactor cultures where the pH was regulated. The optimal mass ratio of the two major carbon sources, glucose to dextrin, was 1:4. The optimal mass ratio of the two major nitrogen sources, yeast extract to soy tone peptone, was 2:1. When 500 mg $1^{-1}$ of $MnSO_4-5H_2O$ was added to the bioreactor culture, both mycelial growth and EPS production were enhanced by approximately 10%. Under the optimized conditions, a mycelial biomass of 9.85 g $1^{-1}$ and an EPS concentration of 4.92 g $1^{-1}$ were obtained in 4 days.
Secretion of the expressed heterologous proteins can reduce the stress to the host cells and is beneficial to their recovery and purification. In this study, fed-batch cultures of Escherichia coli YK537 (pAET-8) were conducted in a 5-L fermentor for the secretory production of human epidermal growth factor (hEGF) whose expression was under the control of alkaline phosphatase promoter. The effects of feeding of glucose and complex nitrogen sources on hEGF production were investigated. When the fed-batch culture was conducted in a chemically de-fined medium, the cell density was 9.68 g/L and the secreted hEGF was 44.7 mg/L in a period of 60 h. When a complex medium was used and glucose was added in pH-stat mode, the secreted hEGF was improved to 345 mg/L. When the culture was fed with glucose at a constant specific rate of $0.25\;gg^{-1}h^{-1}$, hEGF reached 514 mg/L. The effects of adding a solution containing yeast extract and tryptone were further studied. Different rate of the nitrogen source feeding resulted in different levels of phosphate and acetic acid formation, thus affected hEGF expression. At the optimal feeding rate, hEGF production achieved 686 mg/L.
본 실험은 사계성 딸기의 무병묘 생산을 위한 생물반응기 배양 시 공기주입량에 따른 생육특성을 비교하고, 적정 공기주입량을 구명하기 위해 실시하였다. 생물반응기 내 공기주입량은 0.1vvm, 0.2vvm, 0.3vvm 및 0.4vvm 등 4 수준으로 처리하였다. 공기주입량 0.2vvm에서 초장이 9.03cm로 가장 길었으며, 엽수는 40.4개, 생체중은 6,106mg으로 타처리구에 비해 생육이 왕성하였다. 생물반응기 배양기간이 길어짐에 따라 잎, 뿌리 등이 점진적으로 많이 발생하였으며, 유식물체의 생체중도 급격히 늘어났으며, 배양 6주째에는 신초수가 주당 10.4개 발생하였으며 완전한 하나의 독립된 식물체로 발달되었다. 그리고 생물반응기 내의 공기는 0.2vvm으로 지속적으로 공급해주며, 최소 6주간 배양해야 완전한 식물체로 성장하였다.
호기성 미생물 고정화를 위해 새로 개발한 평판형막 생물 반응기(FMBR)을 개발하여Aspergillus niger (KCTC 1232)로부터의 구연산 생산을 연구하였다. 반응기는 삼단으로 구성되어 있으며 상층부에는 산소 공급을 위한 공기흐름이 있고 주층부에는 미생물이 고정화되어 있으며 하층부에는 배지가 연속적으로 공급된다. 배지의 초기 pH는 구연산 생성에 있어서 중요한 영향을 미치며 pH가 낮을수록 구연산 생산수율이 높았다. 산소원으로 공기와 순수산소를 이용하여 생산성은 각각0.20, 0.40h/Lh에 달하였다. EH한 배지의 공급속도가 높을수록 생산성이 어느 정도 증가함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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