영지의 액체배양에 의한 세포외 다당 생산의 Scale Up 연구

초록

Bi-staged pH process 하의 jar fermenter system에서 영지의 액체배양 시 효율적인 균사체 및 세포외 다당 생 산을 위한 용존산소의 영향을 조사하고, 산소이동용량계 수와 발효조 조작변수와의 상관관계를 해석하여 scale up 의 조건을 검토, 확립하였다. 교반속도에 따른 용존산소의 농도변화를 살펴본 결과, bi-staged pH process에서 배양 2~4일에 용존 산소의 급격한 감소를 보였으나 용존 산소 의 제한은 일어나지 않고, 다시 증가하는 경향을 보였으 며, 교반속도가 증가할수록 감소 폭과 깊이는 증가하는 경 향을 보였다. 다당 생성은 대수 증식기 이후의 용존산소 농도가 40~80% 범위일 때 가장 높았으며, 이 보다 낮거 나 높은 경우 다당의 생성은 저해되었다. 교반 및 통기에 따른 산소이동용량계수 (kLa)와 통기속도 (Vs), 교반속도 (N) 및 impeller 지름 (Di)의 자료로부터 중회귀분석한 결 과, 이들 사이의 관계는 다음 식으로 표현할 수 있었다. kLa = 0.555 × Vs0.42 × (N3×Di2)0.33 (R2 = 0.925, p <0.05) 2.6 L 발효조의 경우, 15.43 g/L의 최대 다당 생산량은 400 rpm 및 1 vvm에서 얻어졌으며, 2.6 L 발효조의 최적 산소이동용량계수 값을 적용한 20 및 75 L 발효조에서의 scale up 시험 결과는 서로 잘 일치하였다. 최대의 다당 생성 을 위한 산소전달계수의 값은 85.4 ± 26.70 h-1이었다.

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