[생명공학실험]동결건조

소개글

발효 공업에서 균주의 사용은 일반적으로 한천배지에 접종 후 계대 배양 하여 사용하고 있으나, 1회 계대 후 사용 한계는 길어야 40~50일 정도이다. 또한 균주의 계대 작업이 빈번히 되풀이 되어, 여러 종류의 유용한 Product를 생산하는 경우 계대 작업시간이 많이 소요되며, 연속적인 계대 작업으로 인한 유전적인 변이에 의한 균일하면서도 높은 생존도를 가지는 균주를 발효 공업에 이용하기는 쉽지 않다. 따라서 균주의 높은 활성을 잃지 않고 장기간 보존하면서 필요시 언제라도 사용할 수 있는 방법을 강구하는 것은 생물산업에 있어서 매우 중요한 일이다. 이 때문에 현재 균주의 보관방법 중 가장 많이 이용하고 있는 것이 동결건조 방법이다. 이번 실험에서는 동결건조시 미생물 생존에 미치는 영향인자(미생물 성숙도, 미생물 농도, 보호제 조성 및 보호제 종류)에 따른 영향을 검토하여 미생물 동결건조 전후의 생존도(Viability)를 연구한다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험 원리
1) 동결건조
2) 동결 건조의 원리
3) 동결건조의 특징
4) 장치와 용기
5) 배양액의 조제
6) 동결방지제
7) 각 미생물의 동결보존
8) 보존용기
9) 보존상의 주의

3. 실험 시 주의 사항

본문내용

동결 후, 증기의 부분압은 승화가 일어날 수 있도록 압력을 물의 3중점 이하로 감소시켜야 한다. 만약 물 분자들을 위한 일탈 경로가 자유롭다면, 1차 건조의 초기단계에 있어 승화의 속도는 선반과 접촉되는 부분에 열이 전이 되는 비율에 따라 크게 달라진다. 물질의 안전성이 유지되는 가장 낮은 건조온도(eutectic point)가 승화과정에서 넘어간다면, 융해가 나타난다. 이것은 쪼그라들고 부푸는 등의 제품의 실패를 늘려준다. 이것은 일부의 용질이 결정을 이루지 않고 얼려지지 않은 물과 혼합된 무정형의 “glass”가 형성되는 collapse와 때때로 혼동된다. 그 glass는 순수한 물 얼음 결정체로 지탱되어 단단하게 나타나지만 순수한 물 얼음 결정체들은 승화되어, 그 유지물들이 제거 되면 외관상으로 건조제품이 collapse되어 불침투 물질을 형성한다. 그 현상은 일반적으로 적용되는 수없이 많은 물질의 collapse 온도를 측정했던 Mackenzie 박사에 의해 설명되어졌다.
열 대부분이 열전도율이 낮은 얼려진 물질을 통해 전달되어지므로, 융해를 피하기 위해서는 열 변화폭이 낮고 전도된 열이 작아야 한다. 열을 가한 후 증기는 제품의 외부에서부터 흘러나오며 승화율은 제품 cake의 건조된 부분의 길이가 길수록 제한된다. 매우 낮은 압력하의 건조과정에서 vial 아래쪽 제품에 융해 없이 동결건조 될 때 열 이동에 어려움이 있다. -20℃주변이 최대의 건조온도라면, 진공 조건 하에 선반에서부터 vial의 유리 밑으로의 약한 열 전이로 인해 선반 표면 온도를 40℃까지 올리는 것이 필요할 지도 모른다. 승화율을 저해하는 어떤 것이든 melt-back 또는 collapse 그리고 제품을 파괴할 수 있다.
승화 과정 동안 선반에서 제품으로의 열 이동은 진공상태를 깨뜨림으로써 증가된다. 이것은 공기 또는 건조한 질소가스를 Drying chamber 속으로 주입하거나 또는 0.5mbar로 압력을 유지하기 위해 진공펌프의 valve를 조절하는 방법 등이 대표적인 방법이다. 이것은 가열된 선반으로부터 제품용기의 밑 부분으로 대류적인 열전달이 개선되고, 주어진 건조 비율을 위한 선반에서부터 제품까지의 온도 차이가 줄어든다.

참고 자료

• 최신 미생물학,박완희, 정문각, 서울, 1995
• 균학개론, 류천인․조덕현 편역, 대광문화사, 서울, 1994
• 일반미생물학, 이지열의 6인 공저, 대광문화사, 서울, 1978
• 동결건조 전문회사 파마시스 http://pharmasys.pe.kr/
• 미생물의 생물학, Madigan외 2인 공저, 미생물의 생물학, Prentice Hall, 2000
• 미생물공학, 전홍기 외 1명, 동화기술, 1993
• 생물공학, 정동효, 선진 문화사, 1993