영지의 액체배양에 의한 세포외 다당 생산의 Scale Up 연구 (Scaling Up Study of Exopolysaccharide Production through Mycelial Submerged Cultivation of Ganoderma lucidum)

서지정보

· 발행기관 : 한국생물공학회
· 수록지 정보 : KSBB Journal / 24권 / 3호 / 303 ~ 311페이지
· 저자명 : 이학수, 이신영

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.

영어초록

A scaling up study for the exopolysaccharide (EPS) production by submerged culture of Ganoderma lucidum
was carried out in jar fermenter systems (2.6, 20 and 75 L) under bi-staged pH process. Profiles of dissolved
oxygen (DO) and volumetric coefficient of oxygen transfer (kLa) as a function of operating variables (agitation
speed and aeration rate) was investigated, and a correlation between kLa and operating variables was
analysed statistically. Under bi-staged pH process, no limitation of DO was observed at agitation speeds tested
in the range of 200 and 600 rpm, and the highest EPS production was obtained at the level of DO of 40~80%.
From the regression analysis, the relation between kLa, gas velocity (Vs), stirrer speed (N) and impeller
diameter (Di) could be expressed as :
kLa = 0.555 × Vs0.42 × (N3×Di2)0.33 (R2= 0.925, p<0.05)
It was found that under 2.6 L jar fermenter, the optimum agitation speed and aeration rate was 400 rpm and
1 vvm, respectively, obtaining the EPS production of 15.43 g/L. Under the submerged cultivation of G.
lucidum in jar fermenters of 2.6~75 L, the similar EPS yields at each fermenter were achieved during scaling
up based on kLa, and kLa value for maximum EPS production was 85.4 ± 26.70 h-1.

참고자료

· 없음