• 제목/요약/키워드: fermentation conditions

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주정증류 폐기물의 당화 및 구연산 발효에 관한 연구(I) (Studies on Saccharification and Citric Acid Fermentation of Alcoholic Distillery Waste(I))

  • 서명교;서근학송승그
    • KSBB Journal
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    • 제5권4호
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    • pp.383-390
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    • 1990
  • 주정공장에서 배출되는 쌀보리 주정증류 폐기물을 효소와 산으로 가수분해하여 구연산 발효를 행한 결과를 요약하면 다음과 같다. 폐기물을 농축하여 당의 농도를 50g / l로 하였을때 글루코오즈, 구연산 및 균체농도는 각각 5.7g / l, 0.8g / l 및 3.86g / l가 얻어졌고 $\alpha$- 및 $\beta$-amylase에 의한 폐기물의 효소 가수분해에 의해서 글루코오즈, 구연산 및 균체농도가 각각 81g / l, 1g / l 및 5.33g / l가 얻어졌으며 25% 염산에 의한 산가수분해에 의해서는 각각 21.5g / l, 1.75g / l 및 4.9g / l가 얻어졌다. 10시간동안 계속된 2차 산 가수분해를 행한 결과 글루코오즈의 농도가 3.44g / l로 장기간의 산 가수분해는 생성된 글루코오즈를 분해시키는 속도가 3당류 이상의 올리고 환원당의 분해속도보다 빨랐다. 폐기물내 균체 접종량을 0.5%에서 2%로 증가시킴에 따라 균체농도는 1.35g / l에서 3.71g / l 로 증가 하였으나 구연산 농도는 0.4g / l에서 0.12g / l로 감소하였으며 또한 질산암모늄을 3g / l를 첨가할 경우 균체 농도는 3.7g / l에서 7.3g / l로 증가하였으나 구연산 농도는 0.12g / l에서 0.08g / l로 감소되었다. $MnSO_4{\cdot}4~5H_2O$의 농도가 0.0125g / l 일때 구연산 생산량이 가장 많았으나 농도가 증가함에 따라 구연산 생산이 감소하였으므로 금속이온이 과다하게 존재할때는 구연산 생산이 저해됨을 알았다.

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억새를 이용한 바이오 에탄올 생산을 위한 암모니아 침출 공정 최적화 (Optimization of Ammonia Percolation Process for Ethanol Production from Miscanthus Sinensis)

  • 김경섭;김준석
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제48권6호
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    • pp.704-711
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    • 2010
  • 당질계 및 전분질계 바이오 매스(1세대 바이오 매스)의 단점은 식량고갈의 문제로 인한 원료수급이 불안정하여 원료비 상승과 함께 원료 확보라는 문제에 당면해 있다. 이를 해결하기 위한 다양한 대책이 모색되었고 그 대책으로 목질계 바이오 매스(2세대 바이오 매스)에 대한 연구가 이루어져 왔다. 그러나 목질계 바이오 매스는 매우 복잡하고 어려운 Lignin 제거 문제에 직면하게 되었다. 그리하여 현재는 기존의 바이오 매스의 단점을 극복할 새로운 바이오 매스인 비 식용작물의 관심이 증가하고 있다. 비 식용작물 바이오 매스는 당질계 및 전분질계 바이오 매스와 달리 식량문제로 인한 원료비의 상승이나 원료 확보 면에서 안전하며 또한 기존 목질계 바이오 매스에 비해 보다 쉽게 Lignin을 제거할 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서는 이러한 비 식용작물 중 Cellulose 함량이 높고 Lignin 함량이 상대적으로 낮은 억새를 이용하여 암모니아 공정 전처리의 최적화 조건을 연구하였다. 공정변수로는 암모니아 농도, 반응시간, 반응온도를 선정하였으며 전처리 후 각 반응물의 Cellulose 함유율, Lignin 함유율, 잔류 고체량 및 가수분해도를 반응표면 분석법을 이용하여 최적 전처리 조건을 확립하였다. 최적조건 탐색 결과는 암모니아 반응농도; 11.27%, 반응온도; $157.75^{\circ}C$, 반응시간; 10.01 min으로 최적 반응조건을 결정할 수 있었으며 최적조건으로 전처리 후 억새의 상대적인 Cellulose 함유율; 39.98%, Lignin 함유율; 8.01%, 가수분해도; 85.89%의 결과를 얻어, 억새가 기존 목질계 바이오 매스들보다 전처리 및 당화 발효에 있어 유리한 기질이라고 결론지을 수 있다.

유기성 산업폐기물의 고온·호기성 퇴비화 및 비효평가 (On Preparation and Effects of Composts from Industrial Wastes via High Temperature and Aerobic conditions)

  • 권진욱;이규승;박승희
    • 농업과학연구
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    • 제22권2호
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    • pp.143-150
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    • 1995
  • 새로운 퇴비화 방법과 메탄 발효잔사에 대한 처리를 모색하기 위해 메탄 발효잔사, 제지슬러지, CMC 슬러지를 $50^{\circ}C$ 고온과 air pump로 공기를 주입하여 고온 호기적 조건하에 퇴비화하였고, 제조된 퇴비로 열무를 대상으로 NPK 시용구, 발효 잔사 퇴비+ NPK(AWC+NPK), 제지 생슬러지 퇴비 + NPK(RSC+NPK), CMC 슬러지 퇴비 + NPK(CSC+NPK)로 처리구를 나누고 비효를 평가한 결과는 다음과 같다. 1) $50^{\circ}C$ 고온 및 공기 주입을 통한 고온 호기 발효는 AWC와 CSC는 3일, RSC는 6일에 속성 퇴비화하여 양질의 퇴비를 생산할 수 있었다. 2) 열무의 생육을 통한 비효 평가는 슬러지 퇴비의 시용이 무처리구와 비교해서 열무의 고른 생육을 유도하여 생체중은 3배 이상, 건물중은 5배 이상의 증가를 보였다. 3) 슬러지 시용에 따른 열무의 시기별 3요소 흡수율은 질소와 칼리는 AWC+NPK가 가장 좋았고, 인산은 CSC+NPK가 초기에, RSC+NPK가 후기 흡수율이 가장 높았다. 4) 3요소 흡수 증가폭이 큰 4주차에 질소는 대조구에 비해, 각 시용구 모두 2~2.7배 인산은 1.8~3배 수준이었다. 5) 최종 수확기까지의 3요소 흡수율은 대조구에 비해 슬러지 퇴비 시용구가 질소은 6.7~9.3배였고, 인산은 17~21배였으며, NPK 시용구는 대조구와 비슷한 수준이었다. 그리고, 칼리는 2~3배 수준으로 높았다. 6) 열무 수확 후 토양은 슬러지 퇴비 시용구의 유기물 함량이 1.5~2.3배 증가되었으며, CEC는 4.5~5.3배의 증가를 보였다. 7) 위의 결과로 고온 호기퇴비화는 높은 함수율의 유기물을 단기간내에 퇴비화할 수 있었고, 이들의 시용은 작물의 수량 증대 및 토양의 물리화학성을 개선시켰으며, 화학비료 과다시용에 따른 영양염류 유출을 방지하여 수질오염을 막고, 장기적으로 화학비료의 시용을 줄일 수 있다고 생각된다.

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Chemosensitization of Fusarium graminearum to Chemical Fungicides Using Cyclic Lipopeptides Produced by Bacillus amyloliquefaciens Strain JCK-12

  • Kim, K.;Lee, Y.;Ha, A.;Kim, Ji-In;Park, A.R.;Yu, N.H.;Son, H.;Choi, G.J.;Park, H.W.;Lee, C.W.;Lee, T.;Lee, Y.W.;Kim, J.C.
    • 한국균학회소식:학술대회논문집
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    • 한국균학회 2018년도 춘계학술대회 및 임시총회
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    • pp.44-44
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    • 2018
  • Fusarium head blight (FHB) caused by infection with Fusarium graminearum leads to enormous losses to crop growers, and may contaminate grains with a number of Fusarium mycotoxins that pose serious risks to human and animal health. Antagonistic bacteria that are used to prevent FHB offer attractive alternatives or supplements to synthetic fungicides for controlling FHB without the negative effects of chemical management. Out of 500 bacterial strains isolated from soil, Bacillus amyloliquefaciens JCK-12 showed strong antifungal activity and was considered a potential source for control strategies to reduce FHB. B. amyloliquefaciens JCK-12 produces several cyclic lipopeptides (CLPs) including iturin A, fengycin, and surfactin. Iturin A inhibits spore germination of F. graminearum. Fengycin or surfactin alone did not display any inhibitory activity against spore germination at concentrations less than 30 ug/ml, but a mixture of iturin A, fengycin, and surfactin showed a remarkable synergistic inhibitory effect on F. graminearum spore germination. The fermentation broth and formulation of B. amyloliquefaciens JCK-12 strain reduced the disease incidence of FHB in wheat. Furthermore, co-application of B. amyloliquefaciens JCK-12 and chemical fungicides resulted in synergistic in vitro antifungal effects and significant disease control efficacy against FHB under greenhouse and field conditions, suggesting that B. amyloliquefaciens JCK-12 has a strong chemosensitizing effect. The synergistic antifungal effect of B. amyloliquefaciens JCK-12 and chemical fungicides in combination may result from the cell wall damage and altered cell membrane permeability in the phytopathogenic fungi caused by the CLP mixtures and subsequent increased sensitivity of F. graminearum to fungicides. In addition, B. amyloliquefaciens JCK-12 showed the potential to reduce trichothecenes mycotoxin production. The results of this study indicate that B. amyloliquefaciens JCK-12 could be used as an available biocontrol agent or as a chemosensitizer to chemical fungicides for controlling FHB disease and as a strategy for preventing the contamination of harvested crops with mycotoxins.

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Bacillus subtilis 유래 재조합 endoxylanase를 이용한 xylooligosaccharide의 최적 생산 (Optimal Production of Xylooligosaccharide by Using Recombinant Endoxylanase from Bacillus subtilis)

  • 김연희;허선연;김미진;이재헝;김영만;남수완
    • 생명과학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.52-57
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    • 2008
  • 식물체 구성성분의 하나인 hemicellulose의 대부분을 차지하는 xylan은 농산 폐기물 또는 목재 성분의 약 30%를 차지하는 풍부한 자원물질이다. 이러한 xylan을 효과적으로 분해하기 위해 Bacillus에서 발현시킨 재조합 endoxylanase를 이용하여 기능성 식품소채인 xylooligosaccharide의 최적 생산 조건을 조사하였다. B. subtilis 재조합 균주 DB431/pJHKJ4를 이용한 발효조 회분배양 결과, endoxylanse의 총 활성은 857 unit/ml이며, 대부분이 세포밖으로 분비됨을 알 수 있었고, 분비효율은 92%로 나타났다. 재조합 endoxylanase를 이용하여 xylan으로부터 xylooligosaccharide 생성을 위한 최적 반응조건을 검토한 결과, xylooligosaccharide 생산을 위한 기질로는 birchwood xylan이 적합함을 알 수 있었고, 4%의 xylan 농도에서 가장 많은 xylooligosaccharide 을 생산하며, xylobiose와 xylotriose가 주생성물임을 알았다. 효소의 농토와 반응시간의 영향은 10 unit의 endoxylanase를 첨가하여 1시간 반응시켰을 때 가장 많은 양의 xylooligosaccharide을 생산할 수 있었고, 반응온도는 $40^{\circ}C{\sim}50^{\circ}C$가 적합함을 알았다. 결론적으로 재조합 endoxylanase을 이용한 xylooligosaccharide생성에는 10 unit endoxylanase과 4% birchwood xylan을 기질로 이용하여 $50^{\circ}C$에서 1시간 반응시키는 것이 최적반응 조건임을 알았다.

음식폐기물 응축수를 보조탄소원으로 이용하는 막 결합 생물 응조에서의 질소, 인 제거와 막 오염 특성 (Characteristics of Nutrient Removal and Membrane Fouling in a Membrane Bioreactor using Food Waste as an Additional Carbon Source)

  • 안용태;윤종호;채소룡;신항식
    • 대한환경공학회지
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    • 제27권5호
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    • pp.519-524
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    • 2005
  • 국내 하수의 낮은 C/N비를 나타내는 특성으로 인하여 질소와 인의 효과적인 제거를 위해서는 추가적인 보조 탄소원의 주입이 필요한 실정이다. 여러 가지 적용 가능한 외부 탄소원 중, 음식폐기물은 다량의 유기물을 함유하고 있어 다양한 전처리를 통하여 하 폐수 고도처리 공정의 외부탄소원으로 이용가치가 높다고 할 수 있다. 본 연구에서는 음식폐기물 고속발효건조 과정에서 발생하는 음식폐기물 응축수를 A/O 공정으로 구성된 막 결합 생물반응조의 외부탄소원으로 적용 가능성에 대해 평가하고 다양한 운전 조건에서의 질소 인 성분의 제거 효율을 살펴보았으며, 막 오염에 영향을 미칠 수 있는 다양한 인자들에 대한 평가를 실시하였다. 실험 결과 무산소 조건에서 0.19 g $NO_3-N/g$ VSS/day의 탈질율을 얻을 수 있었으며 연속운전에서는 음식폐기물 응축수 주입을 통하여 총질소와 인 성분의 제거율을 각각 최대 64%, 41% 향상 시킬 수 있었다. 또한 유입수 유량의 0.5% (vol/vol)의 외부탄소원 주입 조건에서도 효과적인 처리효율을 얻을 수 있었으며, 전체 공정의 수리학적 체류시간 8시간 이상, 무산소조와 호기조의 체류시간은 각각 3시간, 5시간에서 최적의 처리효율을 나타내었다. 실제 생환하수 처리 시, 질소와 인의 제거효율은 증진되었으나 막 결합 생물 반응조 내의 전체 입자의 크기 증가 및 미생물 체외고분자 물질 중 단백질 성분의 증가로 인하여 전체 막 저항 값이 증가하는 경향을 보였으며, 유입수의 고형물질의 조절을 통하여 막 오염을 줄일 수 있었다.

Media Optimization of Corynebacterium glutamicum for Succinate Production Under Oxygen-Deprived Condition

  • Jeon, Jong-Min;Thangamani, Rajesh;Song, Eunjung;Lee, Hyuk-Won;Lee, Hong-Weon;Yang, Yung-Hun
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제23권2호
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    • pp.211-217
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    • 2013
  • Corynebacterium glutamicum is one of the well-studied industrial strain that is used for the production of nucleotides and amino acids. Recently, it has also been studied as a possible producer of organic acids such as succinic acid, based on its ability to produce organic acids under an oxygen deprivation condition. In this study, we conducted the optimization of medium components for improved succinate production from C. glutamicum under an oxygen deprivation condition by Plackett-Burman design and applied a response surface methodology. A Plackett-Burman design for ten factors such as glucose, ammonium sulfate, magnesium sulfate, potassium phosphate ($K_2HPO_4$ and $KH_2PO_4$), iron sulfate, manganese sulfate, biotin, thiamine, and sodium bicarbonate was applied to evaluate the effects on succinate production. Glucose, ammonium sulfate, magnesium sulfate, and dipotassium phosphate were found to have significant influence on succinate production, and the optimal concentrations of these four factors were sequentially investigated by the response surface methodology using a Box-Behnken design. The optimal medium components obtained for achieving maximum concentration of succinic acid were as follows: glucose 10 g/l, magnesium sulfate 0.5 g/l, dipotassium phosphate ($K_2HPO_4$) 0.75 g/l, potassium dihydrogen phosphate ($KH_2PO_4$) 0.5 g/l, iron sulfate 6 mg/l, manganese sulfate 4.2 mg/l, biotin 0.2 mg/l, thiamine 0.2 mg/l, and sodium bicarbonate 100 mM. The parameters that differed from a normal BT medium were glucose changed from 40 g/l to 10 g/l, dipotassium phosphate ($K_2HPO_4$) 0.5 g/l changed to 0.75 g/l, and ammonium sulfate ($(NH_4)_2SO_4$) 7 g/l changed to 0 g/l. Under these conditions, the final succinic acid concentration was 16.3 mM, which is about 1.46 fold higher than the original medium (11.1 mM) at 24 h. This work showed the improvement of succinate production by a simple change of media components deduced from sequential optimization.

Characterization of Homocysteine ${\gamma}$-Lyase from Submerged and Solid Cultures of Aspergillus fumigatus ASH (JX006238)

  • El-Sayed, Ashraf S.;Khalaf, Salwa A.;Aziz, Hani A.
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제23권4호
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    • pp.499-510
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    • 2013
  • Among 25 isolates, Aspergillus fumigatus ASH (JX006238) was identified as a potent producer of homocysteine ${\gamma}$-lyase. The nutritional requirements to maximize the enzyme yield were optimized under submerged (SF) and solid-state fermentation (SSF) conditions, resulting in a 5.2- and 2.3-fold increase, respectively, after the last purification step. The enzyme exhibited a single homogenous band of 50 kDa on SDS-PAGE, along with an optimum pH of 7.8 and pH stability range of 6.5 to 7.8. It also showed a pI of 5.0, as detected by pH precipitation with no glycosyl residues. The highest enzyme activity was obtained at $37-40^{\circ}C$, with a $T_m$ value of $70.1^{\circ}C$. The enzyme showed clear catalytic and thermal stability below $40^{\circ}C$, with $T_{1/2}$ values of 18.1, 9.9, 5.9, 3.3, and 1.9 h at $30^{\circ}C$, $35^{\circ}C$, $40^{\circ}C$, $50^{\circ}C$, and $60^{\circ}C$, respectively. Additionally, the enzyme $K_r$ values were 0.002, 0.054, 0.097, 0.184, and 0.341 $S^{-1}$ at $30^{\circ}C$, $35^{\circ}C$, $40^{\circ}C$, $50^{\circ}C$, and $60^{\circ}C$, respectively. The enzyme displayed a strong affinity to homocysteine, followed by methionine and cysteine when compared with non-S amino acids, confirming its potency against homocysteinuria-related diseases, and as an anti-cardiovascular agent and a specific biosensor for homocysteinuria. The enzyme showed its maximum affinity for homocysteine ($K_m$ 2.46 mM, $K_{cat}\;1.39{\times}10^{-3}\;s^{-1}$), methionine ($K_m$ 4.1 mM, $K_{cat}\;0.97{\times}10^{-3}\;s^{-1}$), and cysteine ($K_m$ 4.9 m M, $K_{cat}\;0.77{\times}10^{-3}\;s^{-1}$). The enzyme was also strongly inhibited by hydroxylamine and DDT, confirming its pyridoxal 5'-phosphate (PLP) identity, yet not inhibited by EDTA. In vivo, using Swiss Albino mice, the enzyme showed no detectable negative effects on platelet aggregation, the RBC number, aspartate aminotransferase, alanine aminotransferase, or creatinine titer when compared with negative controls.

효소분해 진주조개(Pinctada fucata martensii) 젓갈의 제조 및 품질특성 (Preparation and Quality Characteristics of Enzymatic Salt-fermented Pearl Oyster, Pinctada fucata martensii)

  • 김인수;김혜숙;한병욱;강경태;박정민;오현석;한강욱;김진수;허민수
    • 한국수산과학회지
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    • 제39권1호
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    • pp.9-15
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    • 2006
  • As a part of the investigation for utilizing pearl oyster by-products, a rapid salt-fermented pearl oyster using commercial enzyme was prepared and also examined on the characteristics. The salt-fermented pearl oyster prepared by optimal condition, which was prepared by mixing of minced pearl oyster, 15% salt, and 1% $Protamex^\circledR$ and fermented for 4 weeks, was superior in hydrolysis degree (28.7%) and ACE inhibitory activity (92.6%) to salt-fermented pearl oyster prepared by other conditions, such as the use of whole tissue, different enzymes $(Alcalase^\circledR,\;Neutrase^\circledR\;and\;Flavourzyme^\circledR)$, different salt concentrations (20 and 25%), and different fermentation periods (2, 6 and 8 weeks). There were, however, some shortcomings with this product. It showed a dark green color and an unfavorable bitter taste. These shortcomings were improved by the addition of seasoning paste. The calcium and phosphorus contents of the seasoned salt-fermented pearl oyster were 64.2 mg/100 g and 71.6 mg/100 g, respectively, and the calcium content based on phosphorus was a good ratio for absorbing calcium. The total amino acid content of the seasoned and salt-fermented pearl oyster was 7,054 mg/100 g and the major amino acids ware aspartic acid (555.1 mg/100 g), glutamic acid (1,131.2 mg/100 g), alanine (658.2 mg/100 g), and lysine (695.5 mg/100 g). The seasoned salt-fermented pearl oyster, along with angiotensin I converting enzyme (ACE) inhibitory activity (98.3%), also showed a recognizable level (87.5%) of anti-oxidative activity.

석유탄화수소를 이용한 단세포단백질의 생산에 관한 연구 -IV. Candida tropicalis KIST 351의 연속배양 및 몇가지 조건에 관하여- (Production of Single Cell Protein on Petroleum Hydrocarbon -IV. On the Continuous Fermentation and Some Cultivation Conditions for Candida tropicalis KIST 351-)

  • 이용현;변유량;권태완
    • 한국식품과학회지
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    • 제4권3호
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    • pp.200-205
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    • 1972
  • Candida tropicalis KIST 351을 $2.5{\ell}$$28{\ell}$ 발효조에시 배양하여 석유 유분별자화능, 석유탄화수소기질의 즉차적 유가배양(流加培養), 폐배지(spent medium)의 재사용 및 연속배양 등 배양기술적인 기초문제를 검토한 바 그 개요는 다음과 같다. (1) 각종 경유유분(LGO, HGO, VGO, Diesel oil, SP(E), HGO-wax, L/M-wax)에 있어저 균체농도는 $11{\sim}15g/{\ell}$, 경유에 대한 수율은 $10{\sim}12%$, 소비된 n-paraffin에 대한 수율은 $77{\sim}82%$였다. (2) 동 균주를 유가배양 함으로써 균체들 배지에 대하여 $18.9g/{\ell}$, 경유에 대한 수율을 13%로 향상시킬 수 있었다. (3) 폐배지는 탄화수소를 유화시키고 증식을 촉친하는 효과를 가지고 있었으며 $Mg^{++}$를 보충하지 않었을 때는 20%, 보충하였을 때는 50%까지 회수 재 사용 할 수 있었다. (4) 균체생산을 위한 연속배양의 최적희석율은 $D=0.1{\sim}0.125\;hr^{-1}$의 범위내에 있으며, 이때의 균체농도는 약 $8g/{\ell}$였고, $D=0.125\;hr^{-1}$에서의 균체생산속도는 $1.0\;g/{\ell}/hr$로써 최대치에 달하였다. 소비된 경유 중의 n-paraffin에 대한 균체수율은 $D=0.1\;hr^{-1}$에서 0.94로써 최대치를 보였다. 그러나 희석율 $0.1\;hr^{-1}$에서 공급된 n-paraffin의 약 24%가 기질로써 소비 되지 않었으므로 이에 대한 적절한 대책이 요구된다.

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