• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제31권9호
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• pp.1305-1310
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• 2021

Shikimate is a key high-demand metabolite for synthesizing valuable antiviral drugs, such as the anti-influenza drug, oseltamivir (Tamiflu). Microbial-based strategies for shikimate production have been developed to overcome the unstable and expensive supply of shikimate derived from traditional plant extraction processes. In this study, a microbial cell factory using Corynebacterium glutamicum was designed to overproduce shikimate in a fed-batch culture system. First, the shikimate kinase gene (aroK) responsible for converting shikimate to the next step was disrupted to facilitate the accumulation of shikimate. Several genes encoding the shikimate bypass route, such as dehydroshikimate dehydratase (QsuB), pyruvate kinase (Pyk1), and quinate/shikimate dehydrogenase (QsuD), were disrupted sequentially. An artificial operon containing several shikimate pathway genes, including aroE, aroB, aroF, and aroG were overexpressed to maximize the glucose uptake and intermediate flux. The rationally designed shikimate-overproducing C. glutamicum strain grown in an optimized medium produced approximately 37.3 g/l of shikimate in 7-L fed-batch fermentation. Overall, rational cell factory design and culture process optimization for the microbial-based production of shikimate will play a key role in complementing traditional plant-derived shikimate production processes.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제9권6호
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• pp.751-756
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• 1999

For mass production of poly(3-hydroxybutyrate) (PHB), high cell density cultures of Ralstonia eutropha were carried out in 2.5-1 and 60-1 fermentors by two fed-batch culture techniques of nitrogen and phosphate limitation. When the nitrogen limitation technique was employed using both an on-line glucose monitoring and control system, a high concentration level of PHB (121g/l) was obtained in the small-scale fermentor of 2.5 1. However, the PHB concentration obtained in a large-scale fermentor of 60 1 only turned out to be 60g/l. In contrast, when another fed-batch culture technique of the phosphate-limitation employing dissolved oxygen (DO) stat glucose feeding was used, a large amount of PHB was successfully produced in both 60-1 and 2.5-1 fermentors. In a 2.5-1 fermentor, concentrations of PHB and cells obtained in 58 h were 175 and 210 g/l, respectively, which corresponded to the PHB productivity level of 3.02 g/l/h. In a 60-1 fermentor, a final cell concentration of 221 g/l and a PHB concentration of 180 g/l with PHB productivity level of 3.75 g/l/h were obtained in 48h. PHB content and yield from glucose were 81% and 0.38g PHB/g glucose, respectively. These data suggest that the phosphate limitation technique is more effective compared to nitrogen limitation in the mass production of PHB by R. eutropha of a large scale.

• KSBB Journal
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• 제5권3호
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• pp.307-313
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• 1990

배양기와 16비트 마이크로컴퓨터를 접속하여 호기성 미생물의 고농도 유가배양시스템을 구성하였다. 기질공급을 위한 제어변수로는 용존산소(DO)를 이용하였다. 용존산소측정기의 출력신호를 컴퓨터에 입력시켜 측정한 DO값에 근거하여 교반모터의 교반속도와 산소유량을 제어함으로써 배양액의 DO를 일정하게 유지하였으며, 연동펌프의 제어에 의해 기질공급을 안정하게 수행하였다. 기질공급의 제어와 DO의 제어를 한가지의 하아드웨어 및 소프트 웨어로 수행할 수 있었다. 제어시스템을 이용하여 메탄올이용균인 Methylobacillus sp. SKI을 유가배양한 결과 배양액의 DO제어와 메탄올 공급의 제어가 무리없이 수행되었으며, 배양 10시간만에 16.53g/l의 균체농도에 도달하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제13권5호
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• pp.641-646
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• 2003

An accurate and efficient method for measuring the mass of hairy roots using conductometry is established. A conductivity equation expressed in terms of the concentration of the ion species in the medium is suggested. By using this equation, the effect of the individual ions on the total conductivity can be quantitatively analyzed. An equation for the in situ estimation of the cell growth coefficient for determining the mass of hairy roots is established based on measurements of the nitrogen concentration and conductivity during cultivation. The proposed equation does not require preliminary experiments to determine the cell growth coefficient. Instead, the physiological characteristics of the plant species are reflected by introducing the cellular nitrogen content. Since the cell growth coefficient is determined by measuring the major ionic nutrient concentrations, it is more effective to express the dynamics of an actual culture system. This improved method for determining the mass of hairy roots was successfully utilized in a fed-batch culture system.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제32권3호
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• pp.243-248
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• 2004

산업적 R3HB의 생산을 위한 재조합 대장균의 pilot규모에서의 유가식 배양과 연속식 배양을 연구하였다. Pilot 규모에서의 R3HB생산을 위하여 안전한 two plasmid system pBRRed와 pMCS 105를 제작하였으며, 제작된 plasmids을 이용하여 여러 다른 대장균을 형질 전환하였다. 얻어진 재조합 대장균들을 30 l의 발효기에서 회분식 배양한 결과 대장균 XL-10 Gold(pBRRed, pMCS105)가 가장 높은 R3HB 농도를 보였다 30 1 발효기에서 대장균 XL-10 Gold (pBRRed, PMCS105)을 유가식 배양한 결과 22.4 g/1의 R3HB가 얻어졌으며, 생산성은 0.97 g/1-h를 보였다. 고농도의 R3HB를 고생산성으로 얻기 위하여 유가식 배양으로 높은 균체 농도를 얻은 후 연속 배양으로 R3HB를 생산하는 전략을 개발하였다. 그 결과 0.2 $h^{-1}$ 의 dilution rate에서 R3HB 생산성은 5.06 g/1-h를 보였다. 이러한 결과는 산업적 규모에서 재조합 대장균을 이용하여 R3HB를 고농도, 고생산성으로 얻을 수 있다는 것을 보여준다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제14권5호
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• pp.399-405
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• 1986

무증자 전분의 효소당화시 분쇄마찰매체를 첨가하여 분쇄마찰 효과를 주어 당화를 촉진시키는 새로운 무증자 전분 당화법을 이용하여 HFCS의 제조에 적합한 포도당 함량이 높은 고농도 당액을 얻기 위해 연구하였다. 생전분을 고농도 당화를 위해 22.5, 39, 그리고 45%(w/v)와 같이 농도를 고농도까지 증가시켜 가면서 당화시킨 결과, 분쇄마찰 반응계를 활용할 경우 39%(w/v)와 같은 높은 전분 농도에서도 효율적인 당화가 가능하였으며, 8시간 후 75%, 24시간 후에는 92% 이상이 분해되었고 이때 당 농도는 425g/L 수준에 이르렀다. 초 고농도로 전분을 투입한 경우에도 전분을 batch식으로 투입하지 않고 분할 투입하는 fed-batch식으로 분할 투입한 결과 45%(w/v)와 같은 초 고농도에서도 우수한 결과를 얻었다. 또한 고농도에서는bead size가 큰 것이 당화촉진 효과가 컸다. 생성된 당조성을 HPLC로 분석한 결과 증자법의 당조성과 거의 유사한 glucose 95%, maltose 0.7%, 그리고 higher saccharide 4.5%로써 HFCS 제조에 적합한 특성을 갖추었다. 분쇄매체의 shearing에 의한 효소실활을 검토한 바 본 실험과 같은 교반하에서는 효소가 비교적 안정하였고. 특히 $Ca^{++}$은 효소 안정화에 매우 중요한 역할을 수행하였다.

• KSBB Journal
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• 제18권2호
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• pp.155-160
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• 2003

Streptoverticillium morbaraene로부터 미생물 유래 transglutaminase 생산을 위하여 최적의 용존산소 농도를 구명하였다. 용존산소는 용존산소 농도 자동 조절 시스템에 의해 조절되었다. 발효 중 용존산소 농도 조절을 위하여 통기속도는 0.3-3.9 L/min, 교반속도는 260-360 rpm으로 각각 범위를 설정하였다. 용존산소 농도를 조절한 다양한 회분식 배양에서 용존산소가 20%일 때 최대 미생물유래 transgiutaminase 생산이 가능하였다. 최분배양에서 용존산소 농도를 20%로 조절한 경우 미생물유래 transglutaminase 생산은 2.12 U/mL이었고, 용존산소를 조절하지 않은 회분식 배양의 미생물유래 transglutaminase 생산보다 1.1배 향상되었다. 역시 가장 높은 미생물유래 transglutaminase 생산은 용존산소를 20%로 조절한 유가식 배양에서 가능하였으며, 용존산소를 조절하지 않은 회분식 배양의 미생물유래 transglutaminase 생산에 비교해서 1.3배 증가하였다. 최대 건조균체량과 미생물유래 transglutaminase 생산은 각각 13.2 g/L와 2.6 U/mL이었다. 용존산소를 20%로 용존산소 농도 자동 조절 시스템에 의해 조절한 유가식 배양은 미생물유래 transgiutaminase 생산에 적절하였으며 다른 미생물 배양에도 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
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• pp.90-95
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• 2003

In this paper, an Adaptive Nonlinear Constrained Model Predictive Control (ANCMPC) is presented for a pH control in a fed-batch bio-reactor. The pH model is represented with Hammerstein Model. The static nonlinear part of Hammerstein model is described with the static pH model, and the dynamic linear part of the Hammerstein model is described with the CARIMA model. The parameters of the CARIMA model is estimated on-line with the input and output measurements of the system using a recursive least squares type of identi�cation algorithm. The e�ectiveness of the proposed controller is shown through simulations.

• 한국수산과학회지
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• 제32권6호
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• pp.753-757
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• 1999

본 연구는 여러 수온 (24, 28 및 $32^{\circ}C$)에서 공기 및 산소공급과 $32^{\circ}C$에서 pH를 7로 조절된 배양에서 rotifer의 성장을 평가하였다. Rotifer는 농축 Chlorella를 먹이로 공급하였다. 또한 농축 Chlorella와 산소 및 pH를 조절한 rotifer 배양 (고밀도 배양)방법과 빵 효모와 경유 보일러를 이용한 rotifer 배양 (batch 배양) 방법간의 생산성 을 조사하였다. 공기와 산소를 공급한 배양방법에 있어서 수온이 증가할수록 rotifer의 성장률은 증가하였다. 공기를 공급한 배양에 있어서 rotifer의 최고밀도는 수온 $24^{\circ}C$에서 16,300$\~$17,000 개체/ml였고 산소를 공급한 배양에 있어서 rotifer의 최고밀도는 수온 $28^{\circ}C$에서 26,300$\~$30,500 개체/ml였다. 공기를 공급한 배양에 있어서 용존산소가 1 ppm이하로 감소하거나 산소를 공급하는 배양에서 이온화되지 않은 암모니아의 농도가 16.6$\~$22.6 ppm이상으로 증가할 때 rotifer의 성장은 감소된다. 산소공급 및 pH를 7로 조정할 때 rotifer의 최고밀도는 43,000개체/ml까지 도달한다. 고밀도 배양과 batch 배양방법에 따른 rotifer 100억개체당 생산비는 각각 693천원, 961천원이였다. 그러므로 고밀도 배양에서의 rotifer 생산성은 batch 배양한 것 보다 더 효율적이다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제5권4호
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• pp.224-228
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• 1995

Fed-batch fermentations were conducted to produce human lipocortin-I (LC1), a potential anti-inflammatory agent, from recombinant Sacchromyces cerevisiae carrying a galactose-inducible expression system. The cell growth, expression level of LC1, and the plasmid stability were investigated under various LC1 induction modes performed by three different galactose feeding strategies. Galactoe was fed to induce the expression of LCl from the beginning (initial induction) of culture or when the cell concentration reached 120 OD (mid-phase induction) or 300 OD (late induction). Among the three galactose-induction modes tested, the initial induction mode yielded the best result with respect to a final expression level of LC1. Fedbatch fermentation with initial induction mode produced LC1 at a conentration of 220 mg/l, which corresponded to 1.38- and 1.53-fold increases over those produced by mid-phase and late induction modes.