• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제11권5호
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• pp.739-748
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• 2001

A self-organizing fuzzy logic controller using a genetic algorithm is described, which controlled the glucose concentration for the enhancement of flavonoid production in a fed-batch cultivation of Scutellaria baicalensis G. plant cells. The substrate feeding strategy in a fed-batch culture was to increase the flavonoid production by using the proposed kinetic model. For the two-stage culture, the substrate feeding strategy consisted of a first period with 28 g/I of glucose to promote cell growth, followed by a second period with 5 g/I of glucose to promote flavonoid production. A simple fuzzy logic controller and the self-organizing fuzzy logic controller using a genetic algorithm was constructed to control the glucose concentration in a fed-batch culture. The designed fuzzy logic controllers were applied to maintain the glucose concentration at given set-points of the two-stage culture in fed-batch cultivation. The experimental results showed that the self-organizing fuzzy logic controller improved the controller\`s performance, compared with that of the simple fuzzy logic controller. The specific production yield and productivity of flavonoids in the two-stage culture were higher than those in the batch culture.

• KSBB Journal
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• 제6권1호
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• pp.35-43
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• 1991

The production of poly-$\beta$-hydroxybutyrate(PHB) from methanol by batch and fed-batch cultivations of Methylobacterium sp. GL-10 was studied. PHB accumulation was stimulated by the nutrients deficiency including, NH4+, SO42-, and K+. The nitrogen deficiency was the most critical factor for PHB accumulation. In batch cultivation, the maximum cell concentration and PHB content were 1.86g/l and 0.62g/l, respectively, with 1.0%(v/v) of methanol and 0.5g/1 of ammonium sulfate. The mass doubling time of Methylobacterum sp. GL-10 was in the range of 4-5 hrs. The cell growth and PHB accumulation were severely inhibited at the methanol concentration over than 2% (v/v). To overcome methanol Inhibition, constant feeding and intermittent feedillg fed-batch cultivations were adopted, using C/N molar ratio as a control factor. In constant feeding fed-batch process, cell concentration was increased up to 2.67g/1, and PHB yield was enhanced from 0.33 of batch culture to 0.53. The relatively low cell concentration was caused by methanol accumulated in culture broth at late growth phase. To prevent methanol accumulation and to maximize PHB production, DO-state intermittent fed-batch cultivation was attempted. The cell and PHB concentration was reached up to 4.55g/1 and 1.80g/1, respectively. It was possible to maintain methanol concentration low and also to feed nutrient of desired C/N molar ratio.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2005년도 생물공학의 동향(XVII)
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• pp.312-315
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• 2005

A process for efficient recycle fed-batch culture was carried out to increase cell mass and spore production by Lactic acid bacteria isolated from Kimchi. A large quantity of cell mass obtained by feeding concentration of sugar in recycle fed-batch culture. When the high density of salt was created that the cell mass was come-down. In this study, cultured in different feeding concentration of sugar conditions. Lactic acid bacteria by recycle fed-batch culture was investigated in 2L working volume of fermenter, obtained the maximum cell mass was 15.17g/L.

• Journal of applied mathematics & informatics
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• 제19권1_2호
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• pp.203-214
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• 2005

In this study the optimal control of fed-batch glycerol fermentation is investigated based on an impulsive dynamical system. Considering the sudden increase of the glycerol and alkali in fed-batch culture of biodissimilation of glycerol to 1,3-propanediol, this paper proposes a non-linear impulsive system of fed-batch culture. The existence, uniqueness and regularity properties of piecewise solution for the system are proved. In view of the controllability of volumes of glycerol added to the reactor instantaneously, the paper constructs an optimal control model based on the nonlinear impulsive system and the existence of the optimal control is obtained. The control variables here are the moments and the sizes of jumps in the states at the discrete instants and the objective is to maximize the productivity of 1,3-propanediol over one cycle.

• KSBB Journal
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• 제8권2호
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• pp.164-171
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• 1993

Methylomonas mucosa를 이용하여 세포외 다당류의 생산을 알아보았다. 본 미생물은 성장을 위해 메탄올을 탄소원으로 이용하여 세포외 다당류를 생산한다. 효과적인 발효 공정 시스템의 개발올 위해 회 분식, 유가식, 연속식 배양을 수행하여 각각의 당류 에 대한 생산성을 알아보았다. 플라스크 배양에서 메탄올이 약 1 % (v/v) 이상에서 다당류의 생산과 세포의 성장은 저해되었다. 1% (v/v)에서 최대 비성장속도를 나타내었고 C/N 비율이 높을수록 다당류의 생산은 많았다. 다당류의 생산에 $Mg^{2+}$ 이온 농도가 크게 영향을 줌을 확인할 수있었다. 유가식 배양에서는 다당류의 농도가 회분식에 비 해 4배 이상 높았으나 수율은 오히려 감소하였다. 연속주입을 통한 유가식 배양은 간헐적 주업방법보다 생산성이 높았다. 이는 간헐적 주입에서 나타날 수 있는 메탄올에 의한 제한이나 저해가 없었기 때 문으로 보여진다. 연속조엽은 산소 제한을 피하기 위해 순수산소를 공급하였다. 희석률이 O.21h-1까지 증가하여도 수융 과 생산성은 증가하였다. 생산된 다당류 용액의 점도는 다당류의 증가에 따라 지수적으로 증가하였다.

• KSBB Journal
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• 제16권4호
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• pp.415-419
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• 2001

Bacillus subtilis WB700에서 P43 프로모터를 사용하여 staphylokinase를 생산하기 위하여 배지 최적화 및 회분식 배양과 유가식 배양 두가지 시스템을 비교하였다. 여러 가지 질소윈 중에서는 tryptone이 가장 좋은 질소원 이었으며, MSR 배지를 사용한 경우 tryptone 15 g/L일 경우에 최적조건임을 알아내었다. MSR 배지에시 포도당을 제한 기질로 사용할 경우는 5 g/L일 때가 SAK의 발현에 최적 조건이었다. MSR 배지를 기본으로 이용하여 포도당 공급을 조절함으로서 발효조 내의 DO를 30%로 유지한 결과 오히려 MSR 배지를 이용하여 회분식 발효를 한 경우보다 좋지 못한 결과를 얻었으며, 이는 B. subtilis 숙주의 영양요구적 특이성과 P43 promoter의 stress 발생시 주 발현되는 특성 등에 기인한 것이라고 사료된다. MSR 배지를 이용하여 회분식 발효를 하였을 때 SAK 활성은 2880 unit이었고, 이때 배지 내로 분비된 SAK 농도는 455 mg/L이었다.

• Environmental Engineering Research
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• 제20권1호
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• pp.65-72
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• 2015

A comparative study on response of a toxic compound thiocyanate ($SCN^-$) was carried out in continuous and fed batch moving bed reactor systems. Both systems had three sequential anaerobic, anoxic and aerobic reactors and operated at same hydraulic retention time. Feed $SCN^-$ was first increased from 600 mg/L to 1,000 mg/L for 3 days (shock 1) and then from 600 to 1,200 mg/L for 3 days (shock 2). In anaerobic continuous reactor, increase of effluent COD (chemical oxygen demand) due to shock load was only 2%, whereas in fed batch reactor it was 14%. In anoxic fed batch reactor recovery was partial in terms of $SCN^-$, phenol, COD and $NO{_3}{^-}$-N and $NO{_2}{^-}$-N removals and in continuous reactor complete recovery was possible. In both systems, inhibition was more significant on aerobic reactors than anaerobic and anoxic reactors. In aerobic reactors ammonia removal efficiency deteriorated and damage was irreversible. Present study showed that fed batch reactors showed higher substrate removal efficiency than continuous reactors during regular operation, but are more susceptible to toxic feed shock load and in nitrifying reactor damage was irreversible.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제19권12호
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• pp.1695-1702
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• 2009

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.

• KSBB Journal
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• 제24권4호
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• pp.377-382
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• 2009

본 연구는 다양한 조건에서의 실험을 위한 C. minutissima의 500 mL flask의 종 배양을 통해 고농도의 균주 획득 후, 가장 효율적인 배양 방식을 보인 fed-batch를 통한 autotrophic, heterotrophic, mixotrophic 조건하에서 바이오디젤용 지질 생산의 최적 배양 조건을 찾아야했다. 먼저, fed-batch의 Heterotrophic 배양 시 유기 탄소 원으로 glucose의 가장 효율적인 안정한 초기농도가 10 g/L임을 확인했다. 이 후, 20 L 배양기를 이용한 batch, fed-batch의 heterotrophic 배양에서 fed-batch배양의 경우 지질 생성양이 1.62배 정도 더 높았으며, 최대 균체량 역시 4 (g-dry wt./L)정도 높으며, 또한 디젤용 지질로 적합한 $C_{18}$의 조성 역시 49%이상 차지하여, 옥외 대량 배양 시 유기탄소 원으로 적절한 glucose의 이용을 통한 효율적인 배양방법임을 알 수 있다. 이 결과를 바탕으로, glucose를 포함한 배지를 0.5 L/day로 공급하여 유가 식 배양을 각 배양 조건에 따라 비교 실시했다. 그 결과 mixotrophic의 경우 다른 배양 조건에 비해 각각 24 (g-dry wt./L)의 최대 군체 농도와 함께 43 (%, w/w)의 높은 지질 생성량을 보였다. 또한 생성되는 지질의 조성이 균체 당 바이오 디젤용 양질의 지질 생성이 가능하였다. 또한 fed-batch 배양 이후 0.047 (% lipid/g-dry wt./day)의 비 생산 속도를 유지하며, 일정 균체 농도를 유지하는 경우 지속적인 지질 생성이 가능함을 보여주었다. 이러한 세 가지 배양 조건하에서 지질 추출을 통한 지방산 조성을 살펴본 결과 mixotrophic 배양 하에 디젤용으로 잘 알려진 $C_{17}$, $C_{18}$의 지방산 조성은 각각 18%와 49%의 생성을 보여주었다. 이 결과들을 바탕으로 이 균주를 이용해 옥외 배양이나 배양 조에서 대량 배양이 가능함을 확인했으며, 특히, 옥외배양을 위한 혼합영양 배양조건하에 배양 공정의 scale-up에 대한 추가적인 연구를 통해 C. minutissima 미세조류로부터 바이오 디젤의 보다 경제적 생산이 가능하도록 하고자 한다.

• KSBB Journal
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• 제11권2호
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• pp.201-210
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• 1996

본 연구는 단일 탄소원인 포도당으로부터 PHA를 생산하는 공시균 Pseudomonas sp. HJ의 유가배양 을 검토함으로써, PHA 대량생산을 위한 기초자료 를 얻는데 그 목적을 두었으며 그 결과는 다음과 같다. U 발효조를 이용하여 배양시 교반속도 4 400rpm, 통기량 2vvm, 종균 배양시간 18 시간 및 종균 접종량 5%(v/v)일때 최적 생육을 나타내었다. 공시균 Pseudomonas sp. HJ는 용존산소의 결핍 에 의해서 PHA 축적율이 향상되지 않았으며, P PHA 생산단계에 충분한 수준으로 용존산소를 유지 시켜 주어야 함을 알 수 있었다. 공시균 Pseudomo­7 nas sp. HJ를 회분배양했을 때 24시간만에 $6.251g/\ell$의 건조균체량과 20% 의 PHA 축적율을 나타내었으며, constant feeding fed-batch culture로 배 양 45시간만에 최고$33.24g/\ell$의 건조균체량과 48.9%의 PHA 축적율을 나타내었다. 또한 intermit­t tent feeding fed-batch culture로 공시균 Pseu domonas sp. HJ를 배양했을때, 배양 45시간만에 $37.89g/\ell$의 건조균체량과 53.5%의 PHA 축적율을 나타내였다.