발효조의 냉각수 공급 제어 신호와 냉각수의 유출입 지점의 온도를 온라인으로 측정하여 이 값들로부터 냉각량을 추정할 수 있는 실험식을 얻었다. 회분식 배양을 통하여 냉각량이 온라인으로 측정될 수 있음을 확인하였고 기질의 재투입시 냉각량의 변화를 통하여 유가배양의 제어변수로 활용할 수 있음을 점검하였다. 미리 프로그램된 목표 냉각량의 증가곡선에 따라 냉각량이 증가되면서 세포가 자라도록 유가배양을 실시하였다. 본 연구를 통하여 냉각량의 온라인 측정방법을 제시하였고 이를 유가배양 제어변수로 활용하여 세포의 성장속도를 조절할 수 있음을 보였다.
Cephalosporium 배양시 균체의 형태학적 측면을 고려한 cephalosporin C 생합성에 대한 모델식을 제안하였다. 제한기질로 glucose와 methionine을 고려한 double-substrate 모델을 설정하였는데 여기서 glucose는 균체의 증식 정도를, methionine은 균체의 증식속도를 제어하게 된다. Cephalosporin C의 생산은 균체의 형태학적 분화와 밀접한 관계가 있다. 한편 cephalosporin C의 생산성을 증대시키기 위해 모델식을 유가식 배양에 응용하였다.
유전자 재조합된 동물 세포의 유가 배양시 $1.85\times 10^{-10}$(mmole/cell/h)의 비 glucose 소비속도와 $4.7\times 10^{-7}(\mu g/ceil/h)$의 erythropoetin (EPO)비 생산속도를 유지할 수 있었다. 또한 이같은 배양에서 회분 및 연속배양에서 보다 높은 세포수를 얻었으며 전 배양이 유사 안정상태에 도달하는 배양 후기에는 glutamolysis가 생육 공정에 매우 중요한 역활을 하고 있음이 확이됐다. 유가 배양시 13(mmloe/l)의 glucose 농도에서 생육 제한 현상이 일어났으며, 이같은 농도에 도달할 때까지는 glucose의 농도가 증가함에 따라 배양시간의 경과와 함께 EPO 생산성이 증가했다.
The gene encoding yeast pro-carboxypeptidase Y (pro-CPY) has been cloned and expressed in Escherichia coli. Most of the expressed pro-CPY was accumulated as cytoplasmic insoluble aggregates. In our previous study, active CPY was obtained by renaturation of entirely denatured pro-CPY followed by in vitro proteolytic processing with proteinase K along with the activation process. The same refolding process was performed to produce an active CPY from pro-CPY inclusion bodies with renaturation buffers containing proteinase K at different concentrations. The refolding efficiency decreased from $25\%\;to\;2\%$ in the renaturation buffers containing proteinase K at concentrations of $60{\mu}g/ml\;and\;0.6{\mu}g/mi$, respectively. In an attempt to increase the refolding efficiency with a lesser amount of proteinase K, a novel fed-batch refolding process was developed. In a fed-batch refolding, 99 ml of the renaturation buffer containing pro-CPY was gradually added into 1 ml of the renaturation buffer containing $60{\mu}g/ml$ of proteinase K to give a final proteinase K concentration of $0.6{\mu}g/ml$. The fed-batch refolding process resulted in a refolding efficiency of $18\%$, which corresponded to a 9-fold increase over that ($2\%$) in the batch process.
KIM, SU-JIN;GEUN-JOONG KIM;DON-HEE PARK;YEON-WOO RYU
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제13권2호
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pp.175-181
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2003
The production of a carotenoid astaxanthin, a growth-associated principal pigment, is limited in a batch cultivation, because a high glucose concentration severely inhibits the cell growth and also influences the carotenoid production. Therefore, a fermentation strategy including effective chemicals for the high-level production of cells and astaxanthin by a mutant strain Phaffia rhodozyma AJ-6-1 was developed in a fed-batch culture. First, a production medium for maximizing the cell and astaxanthin yields was formulated and optimized. Using this optimized medium, the highest cell and astaxanthin concentrations obtained were about 38.25 g/1 and 34.77 mg/1, respectively. In addition, an attempt was made to increase the amount of astaxanthin using effective chemicals such as ethanol and acetic acid, which are known at an inducer and/or precursor of carotenoid synthesis. When either 10g/1 ethanol or 5 g/1 acetic acid was added to investigate the resulting astaxanthin content, a relatively high astaxanthin concentration or 45.62 mg/l and 43.87 mg/1, respectively, was obtained, and the cell concentrations also increased slightly under these conditions. Therefore, these results imply that a fed-batch culture of the mutant strain P. rhodozyma AJ-6-1 could be effectively employed in the commercial production of astaxanthin, although the factors affecting the productivity remain to be elucidated.
Production of poly-$\beta$-hydroxybutyrate (PHB) in fed-batch fermentation was studied. Utilization of carbon for PHB biosynthesis was investigated by using feeding solutions with different ratios of carbon to nitrogen (C/N). It was observed that at a high C/N ratio carbon source was more preferably utilized for PHB accumulation while its consumption for cellular metabolism appeared to be more favored at a low C/N value. A high cell concentration (184 g/l) was achieved when ammonium hydroxide solution was fed to control the pH, which was also utilized as the sole nitrogen source. For the mass production of PHB, two-stage fed-batch operations were carried out where PHB accumulation was observed to be stimulated by switching the ammonium feeding mode to the nitrogen limiting condition. A large amount of PHB (108 g/l) was obtained with cellular content of 80% within 50 hrs of operation.
제주도 연안에서 분리 동정된 한천분해효소를 생산하는 Agarivorans sp. JA-1의 배양특성을 연구하였다. 균주가 기질로 이용하는 한천은 배지 내의 한천의 농도가 0.2%일 때 가장 효율적인 성장을 하였으며 4종의 탄소원에 대해서는 성장에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 배양시간에 따른 한천농도는 15시간 이후 모두 분해되었으며 점도의 변화도 이와 유사한 것으로 나타났다. 또한 fed-batch 배양에서 0.8 g 한천을 2회 첨가하였으며 한천을 첨가한 후 agarase생산이 증가되는 것으로 나타났다. 한천올리고당의 성분분석을 한 결과 중합도가 6인 당이 확인되었다.
A study was carried out to select a nitrogen source and the optimize the C/N ratio for the maximum cell growth of Phaffia rhodozyma in fed-batch culture. The yeast extract was the best organic nitrogen source. In the batch culture experiments, the highest cell yield was obtained 0.575 g-cell/g-glucose from 10 g/L and 10 g/L yeast extract. In the fed-batch experiments, the maximum cell concentration was obtained 33.1 g/L from the C/N ratio of 2:1 while the astaxanthin concentration of cell was Increased by increasing the C/N ratio, of feed medium.
교반속도가 증가함에 따라, 비성장속도가 증가하여 P. putida가 호기적 조건에서 더 잘 성장함을 알 수 있었다. pH를 조절하지 않았을 경우와 달리 암모니아 수용액을 이용하여 pH를 5.0, 7.0으로 조절했을 때, 포도당의 소모량이 증가 할 뿐 아니라 비성장 속도가 증가하였다($\mu$=0.27 --> 0.42). 포도당만을 공급할 것이 아니라 yeast extract와 같은 유기 질소원 다른 기질도 같이 공급함으로써, 보다 많은 균체량을 얻을 수 있었다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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