소개글
"미생물비성장속도"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
1.2. 이론적 배경
1.2.1. Lambert-Beer 법칙
1.2.2. Monod 식
1.2.3. Biomass yield
1.2.4. 미생물 생장곡선
1.3. YM(Yeast Malt) 배지
2. 실험 재료 및 방법
2.1. 시약 및 실험 기구
3. 실험 결과 및 고찰
3.1. 실험 결과 해석
3.2. Glucose 용액 멸균 과정에서의 갈변 현상
3.3. Glucose 농도별 배지 제조
3.4. Glucose 농도에 따른 비성장속도 분석
3.5. Lineweaver-Burk plot을 통한 실험적 비성장속도 도출
4. 참고 문헌
본문내용
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
이 실험의 목적은 미생물의 비성장속도(specific growth rate)를 측정하는 것이다. 비성장속도를 측정하기 위해 미생물인 효모를 YM 배지에 접종하여 배양하면서, 시간에 따른 배양액의 흡광도 변화를 관찰한다. 이를 통해 미생물 생장 곡선에서 비성장속도를 도출하고, 이론적인 Monod 모델의 비성장속도와 비교한다. 또한 실험적으로 측정한 비성장속도를 Lineweaver-Burk plot 분석으로부터 구한 실험적 비성장속도와도 비교 분석한다. 이를 통해 미생물의 성장 특성을 이해하고, 실험적 기술을 익히는 것이 이 실험의 주된 목적이다.
1.2. 이론적 배경
1.2.1. Lambert-Beer 법칙
Beer 법칙은 기체나 용액 시료에 빛을 쪼였을 때, 흡광도는 빛을 흡수하는 화학종의 몰농도에 비례한다는 것이다. 따라서, 용액에 대한 빛의 투과도는 용액의 농도에 반비례한다. 이는 다음과 같은 식으로 표현된다.
log(I/I0) = Kc
여기서 I0는 입사광의 세기, I는 투과광의 세기, c는 용액의 농도, Kc는 흡광계수이다.
Lambert 법칙은 기체나 용액 시료에 빛을 쪼였을 때, 입사광의 세기와 투과광의 세기의 비율은 흡수층의 두께에 비례한다는 것이다. 따라서, 용액에 대한 빛의 투과도는 용액의 두께에 대해 반비례한다. 이는 다음과 같은 식으로 표현된다.
log(I/I0) = -ad
여기서 a는 흡광계수, d는 용액층 두께이다.
Lambert-Beer 법칙은 Beer 법칙과 Lambert 법칙을 결합한 것으로, log(I/I0)가 용액층의 두께와 용액의 농도에 모두 비례한다는 것을 의미한다. 이는 다음과 같은 식으로 표현된다.
log(I/I0) = -a(dc)
따라서 흡광도 A(O.D.)는 용액층의 두께와 농도에 대하여 비례하며, 이를 이용하여 배지 속 균체의 농도를 측정할 수 있다.
1.2.2. Monod 식
Monod 식은 미생물의 성장을 기술하는 수학적 모형으로, 액체 배지 속 미생물의 성장과 제한요인의 농도 사이의 관계를 표현한 식이다. 이 식은 Michaelis–Menten equation(미카엘리스-멘텐 식)과 같은 형태를 가지고 있다.
제한요인의 농도, 즉 기질의 농도(S)는 기질의 양을 부피로 나누어 구하며, 이때 배지의 부피는 일정하고 기질은 미생물의 성장에만 관여한다고 가정한다. Monod 식은 다음과 같이 표현된다:
μ = (μm*S) / (Ks + S)
여기서 μ는 비성장속도, μm은 최대비성장속도, S는 기질 농도, Ks는 반속도 상수이다.
이 식은 기질 농도가 증가함에 따라 비성장속도가 증가하지만, 특정 농도 이상에서 더 이상 증가하지 않고 최대값에 접근하는 포화 현상을 나타낸다. 이때 단일 화학물질 S가 생장을 제한하는 것으로 가정한다. 즉, S의 증가는 미생물의 생장 속도에 영향을 끼칠 뿐, 다른 영양소의 농도에는 영향을 끼치지 않는다.
Monod 식을 양변의 역수로 표현하면 다음과 같이 나타낼 수 있다:
1/μ = (Ks/μm) * (1/S) + 1/μm
이 식은 일차함수 형태로 나타나며, y절편이 1/μm, 기울기가 Ks/μm이 된다. 따라서 기질 농도 S와 비성장속도 μ의 관계를 실험적으로 구하고, Lineweaver-Burk plot을 이용하여 최대비성장속도 μm과 반속도 상수 Ks를 도출할 수 있다.
1.2.3. Biomass yield
biomass yield(세포 수율)은 소비된 기질량에 대한 생성균체량의 비율이다. 균체수율은 기질의 종류, 균종에 따라 값의 변동이 큰데, 주로 그 차이는 에너지생성효율의 차이에 의거한다. 즉, A...
참고 자료
화공생물공학과 교수진, “2021-2 화공생물공학 기초실험”, 동국대학교, 2021, p. 29-34
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배현아 외 2명, 발효 식·음료용 배지의 개발 방향, 식품산업과 영양 21권 2호, p. 36-39, 2016
화학공학연구정보센터, “생물 반응기”, pp.3~5, week10.hwp (cheric.org)
미생물 성장 공정에서의 기질 저해에 관한 modified Haldane 모델의 이론적 고찰(Theoretical Consideration of the Modified Haldane Model of the Substrate Inhibition in the Microbial Growth Processes) - 황영보(Young-Bo Hwang) 군산대학교 공과대학 신소재⋅나노화학공학부, 2008년 1월 9일 접수, 2008년 3월 26일 채택
Improved Production of Live Cells of Lactobacillus rhamnosus by Continuous Cultivation using Glucose-yeast Extract Mediu - Liew Siew Ling1, Rosfarizan Mohamad2,*, Raha Abdul Rahim2, Ho Yin Wan 1 and Arbakariya Bin Ariff2 (1Laboratory of Enzyme and Microbial Technology, Institute of Bioscience and 2Department of Bioprocess Technology, Faculty of Biotechnology and Biomolecular Sciences, Universiti Putra Malaysia, 43400 UPM Serdang, Selangor, Malaysia), Received January 12, 2006 / Accepted August 9, 2006
공학분야 학부교육 용 효소반응속도식의 수치해석(Numerical Analysis of Enzyme Kinetics
for Undergraduate Education in Engineering) – 김재석(Jae-Seok Kim), 김재윤(Jae-Yoon Kim), 이재홍(Jae-Heung Lee)
