• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제36권2호
• /
• pp.158-164
• /
• 2008

Saccharomyces diastaticus KCTC 1804 균주와 Saccharomyces cerevisiae KOY-1 균주를 이용하여 전분분해활성과 알코올 발효능을 동시에 가지는 효모융합체를 개발하였다. Saccharomyces cerevisiae KOY-1 균주의 단수체 유도를 통하여 Saccharomyces cerevisiae KH-12 균주를 획득하였다. EMS를 사용한 돌연변이 유발을 통하여 Saccharomyces cerevisiae KH-12 균주의 Met 영양요구성 변이주를 획득하였다. Lyticase 처리로 Saccharomyces cerevisiae KOY-1 $(Met^-)$, Saccharomyces diastaticus KCTC 1804$(Trp^-)$ 균주의 원형질체 형성률은 각각 90.5%, 97.7%로 관찰되었다. 원형질체 융합은 polyethylene glycol 4,000을 이용하여 실시하였고, 이때 원형질체 융합율은 $1.79{\times}10^{-4}$으로 관찰되었다. 원형질체융합과정을 통해 총 1,000주의 융합체를 획득하였고, 획득한 융합체의 전분분해능과 알코올발효능을 비교하여 최종적으로 전분배지 YPS24에서 알코올생성능이 가장 우수한 효모융합체인 FA 776을 최종 선발하였다 최종 선발된 효모융합체 FA 776은 10세대 계대배양 후의 revertent 복귀율이 4.64%로 유전적 안정성을 확인하였으며, 효모융합체의 total DNA 함량을 비교한 결과, Saccharomyces cerevisiae 균주로부터 분리된 단수체 효모 KH-12는 26.56 fg/cell, Saccharomyces diastaticus KCTC 1804 균주는 25.40 fg/cell이었고, 이들을 사용해서 얻어진 융합체 FA 776의 DNA함량은 42.67 fg/cell이었다. 전분배지 YPS24배지에서 60시간 발효하였을때 Saccharomyces cerevisiae KOY-1 균주는 알코올 생성하지 못하였지만 효모융합체 FA 776은 13 mg/mL의 알코올을 생성하였다. 이는 전분이용성 효모인 Saccharomyces diastaticus KCTC 1804 균주에 비해 1.86배나 향상된 알코올 발효능을 나타냈다.

• 미생물학회지
• /
• 제37권2호
• /
• pp.170-175
• /
• 2001

본 연구에서는 높은 수율로 xylitol을 생산하기 위하여 P. stipitis CBS 5776으로부터 xylitol dehydrogenase(XDH)의 활성이 결여된 변이균주의 개발과 xylitol 발효특성에 관한 실험을 수행하였다. EMS(ethylmethane sulfonate)를 처리하여 XDH defective 변이균주인 PXM-4를 최종적으로 선별하였고, 변이균주 PXM-4의 XDH 활성을 측정함으로써 XDH 활서이 완전히 제거된 변이균주임을 확인하였다. 변이균주 PXM-4의 xylitol 발효에서 가장 적합한 cosubstrate로서 galactose를 선정하였다. Galactose와 xylose의 혼합당 배지에서 xylitol 발효를 수행한 결과 galactose의 농도가 20g/ι 이상에서는 xylitol 생산이 오히려 낮아졌고, 20g/ι의 xylose를 이용한 xylitol 발효에서 가장 적합한 galactose의 농도는 20g/ι이었으며, 생산된 xylitol의 농도는 14.4 g/ι이었고, 수율은 97%이었다. 또한 잔존하는 xylose로 완전히 xylitol로 전환시키기 위해 xylitol 농도가 증가되지 않는 시기에 galactose를 첨가함으로써 최종 xylitol의 농도는 25g/ι로 향상되었다. 이와 같은 결과에 따라 XDH defective 변이균주의 개발과 배양 조건을 최적화함으로써 높은 수율의 xylitol 생산이 가능함을 확인하였다.

• KSBB Journal
• /
• 제15권6호
• /
• pp.566-572
• /
• 2000

C. magnoliae JH를 이용하여 높은 수융의 erythritol을 생산 하기 위한 삼투압 내성의 변이균주 개발과 탄소원 및 질소원 의 최적 농도결정에 대한 연구를 수행하였다. 꿀 벌집에서부 터 분리한 야생균주인 C. magnoliae JH를 이용한 baffled R flask 배양에서 당농도 100 밍L인 경우 erythritol 수율은 2 20.3% 이고 생산성은 0.23 g/L-h이었다. 균주의 수율 향상을 위하여 야생균주의 포자에 EMS를 처리한 후 2차에 결친 선 별과정을 통해 높은 농도의 염에서 세포성장이 우수하변서 동시 에 erythritol의 수울과 생산성 이 가장 우수한 삼투압 내 성 변이균주 M26을 최종적으로 선발하였다. 선발한 변이균 주 M26을 이용한 baffled flask 배양에서 100 g/L의 glucose 인 경우에 erythritol의 수율과 생산성이 각각 25.0%와 0.30 g/L-h로서 야생균주에 비하여 증가한 반면에 glycerol의 생성은 오히려 감소하였다. 변이균주 M26을 이용한 탄소원 의 선별에 대한 실험에서는 glucose가 erythritol 생산에 가장 적합하였다. 유기질소원인 yeast extract는 5 g/L의 농도에서 erythritol 수율이 가장 우수하였다. 발효조를 이용한 glucose 농도 결정에 대한 실험에서 세포농도는 glucose의 농도 증가 에 따라 감소하였으나, eηthritol 농도는 당 농도의 증가에 따라 증가하여 250 밍L glucose의 농도에서 최대 127.5 g/L가 생산되었으며, 발효말기에는 glycerol이 존재하지 않았다. 또 한 수율과 생산성도 glucose의 농도 증가에 따라 250 g/L까 지 증가하여 최대 51.0%의 수율과 0.63 g/L-h의 생산성을 나타내었다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제48권3호
• /
• pp.344-357
• /
• 2020

Streptococcus zooepidemicus 유래의 세포외 고분자물질인 히알루론산(hyaluronic acid) (HA)을 대량 생산하기 위해, 균주 개량, 생산배지 및 배양공정 개발에 관한 연구를 수행하였다. HA 고생산성 변이주를 선별하기 위해 약 99%의 사멸률을 보이는 ethylmethane sulfonate (EMS) 처리조건을 적용해서, 지속적인 random screening 방법으로 고생산성, 고안정성의 변이주들을 선별할 수 있었다. HA를 고농도로 생산하기 위해서는, 이 균주의 생화학 및 배양생리적 특성에 기반한 최적 배지개발이 필수적이라고 판단하여, one-factor-at-a-time (OFAT), full factorial design (FFD), steepest ascent method (SAM) 및 response surface method (RSM) (반응표면분석법)을 순차적으로 적용하여 통계적 배지 최적화 실험을 수행하였다. 최적 배지조성에서 플라스크 배양에 의한 HA 생산성은 5.38 g/l로서, 이전 배지(3.54 g/l)에 비해 약 52% 향상된 생산량을 얻을 수 있었다. 또한 선별된 우량균주와 최적화된 생산배지를 이용하여 5 L 발효조에서 배양공정 최적화 연구를 수행하였다. 이 균주의 생리학적 특성을 고려할 때, HA 생산성을 높이기 위해서는 (배양 중 HA 축적으로 인해 고점도를 띠는) 배양액으로의 충분한 용존산소 공급이 매우 중요한 요인인 것으로 판단되었다. 따라서 용존산소 공급과 밀접하게 관련있는 발효조의 교반시스템(교반 날개 종류, 크기 및 배치 등) 및 교반속도에 대한 최적화 연구를 수행하였다. 그 결과, 교반축 하부에는 Rushton turbine-type, 상부에는 marine-type의 확장된 교반날개(기존 대비 직경 1.3배 확장)가 설치된 경우, 450 rpm에서 강화된 혼합력과 충분한 용존산소 공급으로 인해 HA 생산성이 기존 플라스크 배양 대비 약 1.8배(9.79 vs. 5.38 g/l) 더 높은 것으로 확인되었다. 최종적으로 HA 배양공정의 scale-up 가능성을 확인하기 위해, pilot 규모의 50 L 발효조 배양을 최대 300 rpm의 교반속도에서 수행하였다. 처음으로 시도한 50 L 배양임에도 불구하고, HA 최대 생산성 면에서 볼 때, 5 L 발효조 결과와 거의 동일한 수준(98.5%) (9.11 vs 9.25 g/l)의 생산량을 얻을 수 있었다. 반면 지수기 성장단계인 배양 15시간까지의 50 L 배양의 HA 평균생산속도(r_p)는 0.46 g/l/hr로서 0.62 g/l/hr인 5 L 배양 대비 약 74% 정도에 머무는 것으로 나타났다. 따라서 생산 발효조의 scale-up 시, 생산균주의 전단응력 민감성(shear damage)을 함께 고려하면서, 산소전달계수(k_La)를 기반으로 하는 교반시스템에 대한 체계적인 연구가 진행된다면, HA 생산속도도 증가될 수 있는 긍정적인 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.