The effect of initial cell concentration on the characteristics of ethanol fermentation was investigated in the batch fermentation of Saccharomyces cerevisiae ATCC 24858. The characteristics were investigated in the range of 60 to 230 g/l of the initial sugar concentrations and 0.5 to 85 g/l of the initial cell concentrations. When the initial cell concentrations were 27 g/l for 60 g/l of the initial sugar and 85 g/l for 230 g/l, the fermentation time required for the complete consumption of the initial sugar was one hour, respectively. The ethanol productivity increased with the initial cell concentration so that, in the case of 100 g/l of initial sugar, the productivity rose up to 55 g/l/hr at 55 g/l of the initial cell concentration. The specific growth rate decreased according to the increase in the initial biomass concentration and finally became zero at around 25 g/l of the cell concentration regardless of the initial sugar concentration. The specific ethanol production rate was constant as 1.02 g/l/hr up to 150 g/l of the initial sugar. However, the rates decreased sharply with the augmentation of concentration of the initial sugar above 160 g/l. The overall ethanol yield represented a constant value, 0.475 g/g irrespective of the initial cell and sugar concentrations. The overall biomass yietd showed a trend to diminish in values with the biomass and ultimately to reach zero more than 25 g/l of the initial cell concentration.
Hybridoma 세포의 세포 성장 속도, monoclo nal antibody의 생산성 및 세포 대사에 미치는 glucose의 영향이 조사되었다. IgG2,를 생산하는 m mouse-mouse hybridona VIII H-8 세포가 모델로 이용되었다. Glucose 농도에 따른 바성장속도의 변화는 기질저해형식 (substrate inhibition type) 의 성장모델로 나타낼 수 있었다. 초기 glucose 농도 4g/f까지는 최대 세포밀도의 증가를 보여 주었다. Glucose는 세포사망속도에 큰 영향을 나타내었고 glucose 농도와 비사망속도 간에는 반비례의 관계가 성립됨을 보였다. Glucose 농도가 증가될수록 세포의 생존율과 monoclonal an tibody의 생산이 증가되었다. Glucose 놓도가 증가될수록 glucose의 비소비속도가 증가되 었고, 초기 glucose 농도의 증가는 lactate의 총괄 비 생산속도의 증대를 가져왔다. 암모늄 이온의 총괄비 생산속도는 초기 Glucose의 농도에 의존하 였지만 암모늄 이온의 전반적인 생성속도는 초기 glucose 농도에 거 의 무관함을 보여 주었다.
회분식 배양을 통해 탄소원으로 초기 glucose 농도를 5g/$\ell$, lOg/$\ell$, 20g/$\ell$, 30g/$\ell$ 로 변화시키고, 초기 glucose 농도 20g/$\ell$ 에 저해제의 초기 acetIcacid 농도를 19/$\ell$, 2g/$\ell$, 3g/$\ell$, 4g/$\ell$, 5g/$\ell$ 로 변화시키면서 Bacillus amyloliquefacieηs 23350 균주를 이용하여 최적의 세포성장과 생성물 생산을 얻기 위한 배양을 시도하였다. 최대 건조세포밀도는 초기 glucose 농도가 증가할수록 증가하였고, 저해제로 acetic acid를 첨가하면 세포의 성장이 감소하였다. 탄소원 중 최대 $\alpha$-amylase의 생산은 초기 glucose 농도 lOgje 일 때 225unit/ml이었으며, 배양 기질 중 초기 acetic acid 농도가 2g/$\ell$ 일 때가 376unit/ml이었고, 최대 비세포성장속도와 최대 $\alpha$-amylase 의 비생성속도는 초기 glucose 농도가 109/E 일 때 $0.1239(hr^{-1})$ 과 2.34930unit/mg-hr로 최적이었다. 최적의 $\alpha$-amylase 생산 및 비생성속도를 얻기 위해서는 저해제로서 초기 acetic acid 농도를 2-4g/$\ell$ 정도 첨가하여 배양을 행하여야 한다.
Experiments of alcohol fermentation of the yeast,K. fragi1is CBS 1555 were performed to obtain the following results. In these experiments, the initial concentrations of sugar which was composed of inulin and fructose as weight ratio of one to one were 30, 50, 75, 100 and 150g/l and the initial densities of the microorganism were less than 0.5g/l, 10g/1 to 15g/1, and 50g/l. The functional relationship among specific growthrates, sugar concentrations, and alcohol concentrations could be expressed by Aiba-shoda equation and the specific growth rate represented the trend that decreased with increase in the initial concentration of the microorganism. Also, $\mu$max and Ks of Monod's equation could be expressed as the function of initial cell concentration like the following equations. $\mu$max=0.8-0.008X Ks=0.54X+8 In the region that sugar, alcohol and cell concentrations were 10g/1 to 120g/l, 0g/l to 60g/l and 0.5g/l to 50g/l respectively, the differences between the experimental values and the calculated ones for specific growth rate approached to 40% with respect to experimental values at the worst cases, but in most cases, those were distributed in the range of less than 20%.
Characteristics of ethanol fermentation were investigated during the stationary culture of a killer yeast, Saccharomyces cerevisiae B15-1. Specific ethanol production rate reached the maximum level, 1.203 g-EtOH/g-cell-hr, at 150 g/l of the initial glucose concentration. No big differences were obtained in ethanol fermentability based on the initial sugar concentration below 150 g/l. When 200 g/l of sugar was used, fermentability dropped significantly. Although the final cell mass and the amount of ethanol produced were increased, their increase rates were declined according to the increase of initial sugar concentration. It was found that most of the sugar used below 150 g/l of concentration could be changed to ethanol. However, when 200 g/l of sugar was used, some of them remained in the media even after increase of cell mass and fermentation stopped. The ethanol yield was decreased when initial sugar concentration was high, and were increased when the amount of ethanol produced was increased and finally reached the plateau over 60 g/l of ethanol concentration.
탄소원으로 초기 glucose 농도와 초기 maltose 농도를 5g/$\ell$, 109/$\ell$, 20g/$\ell$ 로 한 후 Bacillus a amyloliquefaciens(ATCC 23350 ) 균주를 이용하여 플라스크 배양시의 세포 성장과 생성물 생성에 대한 연구를 수행하였다. 균주의 최대 건조세포농도는 초기 maltose 농도가 증가할수록 증가하였으나, gluc cose에서는 초기 농도가 109/$\ell$일 때 가장 높았다 최대 비성장속도는 초기 glucose농-토가 109/$\ell$ 일 때 $0.060(hr^{-1})$로 가장 높으며, maltose에서는 초기 농도가 5g/P 얼 때 $0.042(hr^{-1})$이였다. 균주에 의해 생성되는 최대 a-amylase 생산은 초기 maltose 농도가 109/P 얼 때 l49.0unit/ml로 가장 높았으며, 초기 maltose 농도가 증가할수록 증가하였다. 최대 비생성속도는 초기 maltose 농도가 5g/$\ell$ 일 때 3.26unit/ mg- hr로 가장 높았으며 , glucose보다는 maltose에서 더 높았다. 균주에 의해 생성되는 최대 ${\alpha}$-acetic acid는 탄소원의 초기 농도가 증가함에 따라 감소하며, 초기 glucose 농도 109/$\ell$ 일 때 0.94g/$\ell$ 로 가장 많이 생성되였고, lactic acid는 탄소원의 초 기 농도가 증가할수록 증가하였으며, 초기 maltose 농도가 20g/$\ell$일얼 때 8.20g/$\ell$ 로 가장 많이 생성되였 다.
본 연구에서는 균주로 Saccharomyces ceremszae A Tee 24858을, 초기 당 농도로는 60, 90, 120 및 $150g/\ell$ 을, 1회 발효 시간으로는 1시간 또는 2시간을, 초기 균체농도로는 $17.5g/\ell$ 내지 $53.1g/\ell$ 사이의 값을 사용하여 10회 반복 회분식 실험을 수 행하였다. 이 결과로부터 반복 회분식 실험에서의 평균 초기 균체농도와 에탄올 생산성 사이의 함수 관계를 규명 하여 보았다. 초기 균체농도와 에탄올 생산성 사이의 함수 관계는 초기 균체농도가 증가함에 따라 초기 당 농도에 관계없이 에탄올 생산성이 비 션형적 으로 증가하는 함수 관계를 나타내였다. 초기 당 농도가 $60g/\ell$ 이고, 초기 균체농도가 $34.5g/\ell$ 인 경우 발효는 1시간 내에 완료되었으며 균체의 분리, 새로운 기질의 주입 등의 조작을 고려한 총 10회 반복 회분 실험의 에탄올 생산성은 $26.7g/\ell$.hr이었다. 초기 당 농도가 120gjP 이고 초기 균체농도가 5 50.3gj P 인 경우에도 1시간 내에 발효가 완료되었으 며 이때의 에탄올 생산성은 $48.8g/\ell$.hr이었다. 본 연구에서 수행한 8종류의 10회 반복 회분식 실험을 통하여 얻은 최대 에탄융 생산성은 $53g/\ell$.hr이였다.
IgG와 알부민이 고스트 적혈구의 분산하에서 적 혈구의 세포막에 흡착되었다. 용액중 IgG의 농도가 0 O.1mg/mL일 때, 고스트 적혈구의 부피비가 5% 에 서 45%로 증가함에 따라 흡착으로 인한 용액중의 IgG의 농도감소는 14%에서 45%로 증가하였고, h hardened 고스트 척혈구 분산시가 고스트 적혈구 분산시보다 더 많은 단백질이 흡착되었다. 용액중 알부민의 농도가 0.075mg/mL일 때, 고스트 적헐구 의 부피가 5%에셔 70%로 증가함에 따라 용액중의 얄부민의 농도감소는 12% 에서 47%로 증가하였다. 흡착시간에 대한 IgG의 농도변화를 측정한 결과 단 백질의 흡착은 빠른 속도로 일어남을 알 수 있었고, 적혈구당 흡착된 단백질 분자수를 계산한 결과 용액 내 적혈구의 수가 증가할수록 적혈구당 흡착된 분자 수는 감소하였다.
Characteristics of cell growth and poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) [P(3HB-co-4HB)] synthesis was investigated through flask and batch cultures of Alcaligenes latus and Comamonas acidovorans. The specific growth rate of C. acidovorans increased with yeast extract concentration and decreased with 1,4-butanediol concentration. Optimum glucose concentration for growth of C. acidovorans was 20 g/L. In one-step flask cultures of C. acidovorans, final dry cell weight and PHA content decreased with the ratio of 1,4-butanediol to glucose, while the 4HB fraction in copolymers gradually increased to 100 $mol\%$ with an initial 1,4-butanediol concentration of 20 g/L as single carbon source. The specific growth rate of A. latus decreased with v-butyrolactone concentration and optimum sucrose concentration for growth was 10 g/L. In batch cultures of A. latus, 4HB fraction increased with initial v-butyrolactone concentration. P(3HB-co-4HB) with 19 $mol\%$ 4HB was obtained when the initial ratio of v-butyloractone (g/L) to sucrose (g/L) was 10 : 10.
SIM SANG JUN;GONG GYEONG TAEK;KIM MI SUN;PARK TAl HYUN
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제15권6호
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pp.1159-1163
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2005
The production of hydrogen by Chlamydomonas reinhardtii UTEX 90, a marine green alga, was performed under dark fermentation. The effects of initial nitrogen and phosphorus concentration on the cell growth and the production of hydrogen and organic substances were investigated. In the growth stage, the maximum dry cell weight (DCW) was 3 g/l when the initial ammonium concentration was 15 mM. In the dark fermentation, the maximum hydrogen production was $3.5\;{\mu}mol/\;mg$ DCW when the initial nitrogen concentration was 7.5 mM. The nitrogen concentration had a greater effect on organic compound and hydrogen production than the phosphorus concentration during the dark fermentation. An investigation of the duration of dark fermentation showed that, at least until three days, dark fermentation should be prolonged for maximum hydrogen production.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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