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Alcaligenes latus 에 의한 PHB 의 생합성에 관한 연구
김우식,오준택,조근도,윤정열 한국화학공학회 1997 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.35 No.3
본 논문은 Alcaligenes latus DSM 1123 균주의 최적 증식조건 및 PHB 생합성을 위한 효과적인 배양방법에 관한 연구이다. 최적 균증식 조건에 대한 실험은 진탕배양기를 이용하였으며, 얻어진 최적 조건 하에서 2.5L 용량의 호기성 배양 장치를 사용하여 회분식 배양과 pH 조절 용액을 달리한 유가식 배양을 행하였다. 배양에 있어 탄소원 및 질소원은 각각 저가의 탄소원인 sucrose및 (NH₄)₂SO₄를 사용한 경우가 가장 효율적이었다. 최적의 C/N비는 탄소원 및 질소원 농도에 비례하여 증가하였으며, sucrose농도 30g/L일 경우 C/N비 30에서 최대의 비증식속도를 보였다. Yeast extract 0.5 g/L와 polypeptone 1.0 g/L를 배지 중에 첨가한 결과 지연시간의 감소 및 2배 이상의 비증식 속도 향상을 보였다. 또 A. latus는 A. eutrophus와 달리 균증식기에도 PHB를 합성하였다. 초기에는 NH₄OH용액을, 균증식기 중반부터는 NaOH용액을 이용하여 2단 유가식 배양을 하였을 경우가 NH₄OH 용액과 NaOH 용액을 각각 이용하여 pH를 조절한 경우에 비하여 비증식속도와 균체량 및 PHB 축적량이 증가하였으며, 이때의 최종균체량, PHB 합성량 및 최종 균체량에 대한 PHB 축적률은 각각 17.6 g/L, 8.04 g/L 및 46%이었다. Culture conditions for the optimum growth and biosynthesis of PHB in Alcaligenes latus DSM 1123 were investigated. Optimum carbon and nitrogen sources and their concentrations for growth were determined, and batch and fed-batch fermentations were performed in a 2.5 L jar type aerobic fermenter with various pH control solutions. Sucrose and (NH₄)₂SO₄ were found to be the most effective carbon and nitrogen sources for the growth of A. latus, respectively. Optimum C/N ratio was found to be varied with the concentrations of carbon and nitrogen sources. The maximum specific growth rate was obtained at the sucrose concentration of 30 g/L and C/N ratio of 30. The specific growth rate increased more than two times and lag time was reduced when yeast extract and polypeptone were added. PHB could be synthesized in the logarithmic growth phase. By using NH₄OH and NaOH solutions in the first and second stage as pH control solution, significant increases in the specific growth rate, biomass and PHB concentrations were observed. Under the optimal conditions, the maximum biomass and PHB accumulation yield(Y_(P/X) attained after 40 hours were 17.6 g/L and 46 %, respectively.
알코올 첨가 탄소원에 의한 PHB 및 P(HB - co - HV)의 생합성에 관한 연구
김우식,오준택,김범상,조근도 한국화학공학회 1994 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.32 No.3
본 연구에서는 상업화 균주인 Alcaligenes eutrophus NCIB를 이용하여 글루코오스와 비교적 저가의 새로운 탄소원인 알코올을 사용, PHB 및 P(HB-co-HV)의 합성과 그 물성에 관하여 연구하였다. 알코올은 methanol, ethanol, propanol, butanol 및 pentanol 등을 사용하였다. 0.4 g/L 이하의 알코올을 10 g/L 글루코오스와 함께 탄소원기질로 사용한 경우, 균의 비증식속도와 고분자의 축적율이 향상되었다. 비증식속도에 있어서는 ethanol을 첨가한 경우 최고 12%, pentanol의 경우 최고 20%, 그리고 고분자의 축적율에 있어서는 ethanol의 경우, 최고 40%, pentanol의 경우 최고 36%의 향상을 보였다. Methanol을 제외한 홀수개의 탄소수를 가진 알코올(propanol, pentanol)을 글루코오스와 함께 기질로 사용한 경우 P(HB-co-HV) 공중합체를 얻을 수 있었으며, 공급 탄소원중의 알코올의 함량이 증가할수록 공중합체내의 HV함량이 증가하였다. Propanol과 pentanol을 첨가하여 합성한 공중합체의 융점은 기질중의 알코올 함량이 증가할수록 감소하여 propanol을 사용한 경우 142℃까지 떨어졌다. 한편 그 이외의 알코올(methanol, ethanol, butanol)을 사용할 경우에는 합성된 고분자의 융점이 알코올의 함량에는 무관하게 175℃로 일정하였다. This study is concerned with the synthesis and the properties of PHB and P(HB-co-HV) copolymer in Alcaligenes eutrophus NCIB 11599 using glucose and alcohol as carbon sources. Alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol and pentanol were used as carbon sources. When less than 0.4 g/L alcohol with 10 g/L glucose was added as a carbon source with glucose, the specific growth rate and the polymer accumulation rate were improved compared with using only glucose as a carbon source. The specific growth rate was increased to a maximum of 12% and 20% in ethanol and pentanol added substrate respectively. The polymer accumulation rate was increased to a maximum of 40% and 36% in ethanol and pentanol added substrate. P(HB-co-HV) copolymer was obtained when propanol or pentanol was used as a substrate with glucose. The HV fraction in copolymer was increased according to the increase of alcohol concentration in substrate. The melting temperature of copolymer synthesized by propanol or pentanol was decreased according to the increase of alcohol concentration. When propanol was used as a substrate, the melting temperature of copolymer was decreased to 142℃. On the other hand, the melting temperature of polymer synthesized by methanol, ethanol or butanol added substrate was constant at 175℃, the melting temperature of PHB.