bioprocess engineering Report

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2015.03.29 / 2015.03.29
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본문내용: Report
bioprocess engineering
A . Aimed product introduction
Ⅰ . glutaminate made by orynebacterium glutamicum fermantation
Mono sodium glutamate(MSG)는 화학조미료로서 식품공업계에서 수요가 많은 상품이므로 그 제조법에 대하여 많은 관심을 갖게 되었다. 종래에는 gluten과 콩단백질 등의 식물성 단백질이 L-glutamic acid 생산의 주원료이었으나 2차대전 후 MSG에 대한 세계의 수요는 급격히 증가하여 원료가 부족하여지고 부산물 이용 등 어려운 점이 뒤따라 새로운 생산방법의 개발이 요구되었다. 현재는 당과 질소원을 주원료로 하여 직접 glutamic acid를 배지 중에 다량 축적시키는 직접발효법이 공업화되었다.
(1)사용균주
Glutamic acid발효에 사용되는 생산균은 최초의 실용균으로서 유명한 Corynebacterium glutamicum(Micrococcus glutamicus)을 비롯하여 Corynebacterium속, Brevibacterium속, Microbacterium속 및 Arthrobacter속에 속하는 세균이 알려져 있다. 이들은 형태적으로나 생리적으로 C. glutamicum과 유사한 점이 많으며 분류학상 서로 아주 가까운 세균들이다.
생산균주의 공통된 특징은 ① Gram 양성, ② 호기성, ③ 비포자형성, ④ 비운동성, ⑤ Biotin요구성, ⑥ α-Ketoglutarate dehydrogenase활성의 결여 또는 미약, ⑦ Glutamate dehydrogenase의 높은 활성 등을 들 수 있다.
(2)배양조건
Glutamic acid는 균 증식을 위한 정상적인 환경조건에서는 대량으로 축적되지 않으며 screening에 있어서 glutamic acid생산능이 뛰어난 기형적인 균이 선택되고 있으므로 이러한 특성이 충분히 발휘될 수 있는 비정상적인 환경조건이 주어져야 한다. 이러한 환경조건으로서 배지 중의 biotin양, 통기량, pH, NH4+의 농도 등은 대사에 큰 영향을 미치게 되며 특히 biotin은 미량의 농도 차이로 크게 대사의 흐름이 바뀐다.
1. 배지조성
① 탄소원
탄소원은 glutamic acid 생합성의 탄소골격 및 발효 에너지원으로서 여러 종류의 탄수화물이 사용된다. 즉, 포도당, 설탕, 과당, 맥아당, ribose, xylose 등이 glutamic acid 생성균 의 이용가능한 당질이다. 이 중에서도 포도당과 설탕이 가장 좋은 탄소원이라 공업적으로 전분산당화액, 전분당화액, 사탕수수 당밀, 사탕무 당밀 등이 일반적으로 사용된다. 배지의 당농도는 일반적으로 5-10%가 이용되나 공업적 생산에서는 당의 feeeding(주가법)으로 당농도를 12-16%까지 높여서 발효시킨다. 이렇게 함으로써 glutamic acid는 6-8%라는 높은 농도의 발효액을 얻을 수 있다.
② 질소원

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