식품산업에 사용되고 있는 천연풍미 소재의 사용량이 증가함에 따라 다양한 소재 개발이 이루어지고 있으며, 최근 들어 화학적으로 만든 제품에 대한 기호도가 떨어지고 있다. 이와 같이 화학적으로 만든 제품 MSG를 대체할 수 있는 천연풍미소재에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있으며 본 실험에서는 효모 추출물을 천연풍미 소재로 이용하고자 하였다. 정미성 nucleotide가 많은 효모 추출물을 만들기 위해 ...
식품산업에 사용되고 있는 천연풍미 소재의 사용량이 증가함에 따라 다양한 소재 개발이 이루어지고 있으며, 최근 들어 화학적으로 만든 제품에 대한 기호도가 떨어지고 있다. 이와 같이 화학적으로 만든 제품 MSG를 대체할 수 있는 천연풍미소재에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있으며 본 실험에서는 효모 추출물을 천연풍미 소재로 이용하고자 하였다. 정미성 nucleotide가 많은 효모 추출물을 만들기 위해 RNA 함량이 높은 효모 균주 S. cerevisiae MTY62를 선별하여 산업용 배지인 molasses와 corn steep liquor의 최적 농도를 조사하였고 발효조 회분 배양을 통해 발효변수를 알아보고, 또 유가 배양을 통하여 균체 농도와 RNA 농도 (또는 함량)증대를 위한 실험을 하였다. 10% molasses와 5% CSL에서 flask 배양에서 최고 세포농도는 10.7 g-DCW/L, RNA 농도는 880 mg-RNA/L이고, 발효조 회분배양에서는 세포농도는 17.5 g-DCW/L, RNA농도는 2988 mg-RNA/L로 flask 배양보다 세포농도는 1.6배, RNA농도는 3.4배 증가한 값을 나타내었다. 기질공급 방법이 다른 두가지 유가배양에서는, 먼저 intermittent fed-batch에서 세포농도는 33.8 g-DCW/L로 flask배양보다는 3.2배, 발효조 회분배양보다는 2배, RNA 농도는 5349 mg-RNA/L로 flask보다는 6.1배, 발효조 회분배양보다는 1.8배 증가한 값을 나타내었고, RNA 함량은 155∼220 mg-RNA/g-DCW로 flask 보다는 1.5∼2배, 발효조 회분배양과는 유사한 값을 나타내었다. Constant fed-batch에서는 세포농도 40.4 g-DCW/L로 flask배양보다는 4배, 발효조 회분배양보다는 2.3배, intermittent fed-batch 보다는 1.2배 증가한 값을 나타내었고, RNA 농도는 5460.31 mg-RNA/L로 flask보다는 6.3배, 발효조 회분배양보다는 1.9배 증가한 값을 나타내었고, intermittent fed-batch와는 유사한 값을 나타내었다. RNA 함량은 130∼200 mg-RNA/g-DCW로 intermittent fed-batch와 유사한 값을 나타내었다. 이상의 결과에서 높은 세포농도 및 RNA 농도을 얻기 위해서는 intermittent fed-batch보다 constant fed-batch가 적절함을 알 수 있었다. 고핵산 효모 세포의 배양 변수 파악을 위한 연속배양에서, 탄소원 제한 연속배양 및 탄소원과 인산 제한 연속배양을 행하였다. 탄소원 제한 연속배양에서의 균체량은 희석율(D)이 증가할수록 조금씩 감소하는 경향을 보였으며, 균체내 RNA농도는 희석율이 증가할수록 증가하는 양상을 보였다. 즉, D = 0.3 hr^-1에서 가장 높은 550 mg-RNA/L를 나타내어 가장 낮은 D = 0.1 hr^-1에서의 363 mg-RNA/L 보다 약 1.5배 증가하였다. 이에 따라 RNA 함량은 D = 0.3 hr^-1에서 가장 높은 144 mg-RNA/g-DCW을 나타내어 가장 낮은 D = 0.1 hr^-1에서의 87 mg-RNA/g-DCW 보다 약 1.7배 높은 값을 나타내었다. RNA 축적속도 (Q_p, mg-RNA/L·hr)와 비축적속도 (q_p, mg-RNA/g-cell·hr)도 희석속도가 증가할수록 증가하는 양상을 나타내었다. 탄소원 및 인산 제한 연속배양에서는 희석율이 증가할수록 균체량이 급속히 감소하였으며, 이에 따라 RNA 농도도 급격히 감소하는 양상을 보였다. 그렇지만 RNA 함량은 희석율이 증가할수록 증가하는 양상을 보이며 D = 0.25 hr^-1에서 가장 높은 209 mg-RNA/g-DCW를 나타내었다. Q_p는 희석율이 증가할수록 감소하는 양상을 나타내었지만 q_p는 증가하는 양상을 나타내었다. 이상의 결과에서 균체량, RNA 함량, Q_p, q_p, 및 에탄올 생성 등을 고려해 볼 때, D = 0.30 hr^-1이 RNA 축적에 가장 적절한 희석율임을 알 수 있었다. 고핵산 효모 변이주를 선별하기 위해, S. cerevisiae MTY62 균주에 화학적 돌연변이제인 ethylmethane sulfonate (EMS)를 처리하였다. 생존율이 모균주에 비해 40%가 되는 때의 세포들을 선별하여 YPD 배지에서는 잘 자라고 KCl 함유 배지에서는 자라지 않는 colony를 선별하였다. 이 변이주들 중 10개의 colony를 선별하여 YPD 배지 시험관 배양 및 flask 배양을 통해 M40-10 변이주를 최종 선별하였다. 이변이주를 molasses와 CSL이 첨가된 발효조 회분배양을 통해 균체량 19 g-DCW/L, RNA 농도 3261 mg-RNA/L를 얻었다. Constant fed-batch에서 균체농도는 45 g-DCW/L, RNA 농도는 6196 mg-RNA/L에 달해, 유가배양이 회분배양보다 균체농도는 약 2.5배, RNA농도는 약 2배 증가한 값을 나타내었다. RNA 함량은 유가배양의 경우 135 mg-RNA/g-DCW를, 회분배양의 경우 172 mg-RNA/g-DCW를 보였다. 모균주인 MTY62 균주의 유가배양 결과와 비교했을 때 M40-10 변이주의 경우 최종 균체농도와 RNA 농도는 약 10% 정도 증가한 값을 나타내었다. Molasses내의 생육저해인자 특히 Ca^++, Cu^++, K^+등을 제거하기 위해 IonClear BigBead, Na2HPO4, EDTA등을 처리하여, molasses내의 염의 제거와 이와 같이 전처리한 molasses를 이용하여 flask 배양한 결과 세포농도, RNA 농도, RNA 함량이 전처리 하지 않은 molasses 보다 약 10% 정도 증가한 결과를 나타내었다. Na₂HPO₄ + EDTA를 혼합하여 전처리한 molasses를 이용하여 발효조 회분배양한 결과에서는 세포농도는 약10%, RNA농도는 약12% 정도 증가한 결과를 나타내었다.
식품산업에 사용되고 있는 천연풍미 소재의 사용량이 증가함에 따라 다양한 소재 개발이 이루어지고 있으며, 최근 들어 화학적으로 만든 제품에 대한 기호도가 떨어지고 있다. 이와 같이 화학적으로 만든 제품 MSG를 대체할 수 있는 천연풍미소재에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있으며 본 실험에서는 효모 추출물을 천연풍미 소재로 이용하고자 하였다. 정미성 nucleotide가 많은 효모 추출물을 만들기 위해 RNA 함량이 높은 효모 균주 S. cerevisiae MTY62를 선별하여 산업용 배지인 molasses와 corn steep liquor의 최적 농도를 조사하였고 발효조 회분 배양을 통해 발효변수를 알아보고, 또 유가 배양을 통하여 균체 농도와 RNA 농도 (또는 함량)증대를 위한 실험을 하였다. 10% molasses와 5% CSL에서 flask 배양에서 최고 세포농도는 10.7 g-DCW/L, RNA 농도는 880 mg-RNA/L이고, 발효조 회분배양에서는 세포농도는 17.5 g-DCW/L, RNA농도는 2988 mg-RNA/L로 flask 배양보다 세포농도는 1.6배, RNA농도는 3.4배 증가한 값을 나타내었다. 기질공급 방법이 다른 두가지 유가배양에서는, 먼저 intermittent fed-batch에서 세포농도는 33.8 g-DCW/L로 flask배양보다는 3.2배, 발효조 회분배양보다는 2배, RNA 농도는 5349 mg-RNA/L로 flask보다는 6.1배, 발효조 회분배양보다는 1.8배 증가한 값을 나타내었고, RNA 함량은 155∼220 mg-RNA/g-DCW로 flask 보다는 1.5∼2배, 발효조 회분배양과는 유사한 값을 나타내었다. Constant fed-batch에서는 세포농도 40.4 g-DCW/L로 flask배양보다는 4배, 발효조 회분배양보다는 2.3배, intermittent fed-batch 보다는 1.2배 증가한 값을 나타내었고, RNA 농도는 5460.31 mg-RNA/L로 flask보다는 6.3배, 발효조 회분배양보다는 1.9배 증가한 값을 나타내었고, intermittent fed-batch와는 유사한 값을 나타내었다. RNA 함량은 130∼200 mg-RNA/g-DCW로 intermittent fed-batch와 유사한 값을 나타내었다. 이상의 결과에서 높은 세포농도 및 RNA 농도을 얻기 위해서는 intermittent fed-batch보다 constant fed-batch가 적절함을 알 수 있었다. 고핵산 효모 세포의 배양 변수 파악을 위한 연속배양에서, 탄소원 제한 연속배양 및 탄소원과 인산 제한 연속배양을 행하였다. 탄소원 제한 연속배양에서의 균체량은 희석율(D)이 증가할수록 조금씩 감소하는 경향을 보였으며, 균체내 RNA농도는 희석율이 증가할수록 증가하는 양상을 보였다. 즉, D = 0.3 hr^-1에서 가장 높은 550 mg-RNA/L를 나타내어 가장 낮은 D = 0.1 hr^-1에서의 363 mg-RNA/L 보다 약 1.5배 증가하였다. 이에 따라 RNA 함량은 D = 0.3 hr^-1에서 가장 높은 144 mg-RNA/g-DCW을 나타내어 가장 낮은 D = 0.1 hr^-1에서의 87 mg-RNA/g-DCW 보다 약 1.7배 높은 값을 나타내었다. RNA 축적속도 (Q_p, mg-RNA/L·hr)와 비축적속도 (q_p, mg-RNA/g-cell·hr)도 희석속도가 증가할수록 증가하는 양상을 나타내었다. 탄소원 및 인산 제한 연속배양에서는 희석율이 증가할수록 균체량이 급속히 감소하였으며, 이에 따라 RNA 농도도 급격히 감소하는 양상을 보였다. 그렇지만 RNA 함량은 희석율이 증가할수록 증가하는 양상을 보이며 D = 0.25 hr^-1에서 가장 높은 209 mg-RNA/g-DCW를 나타내었다. Q_p는 희석율이 증가할수록 감소하는 양상을 나타내었지만 q_p는 증가하는 양상을 나타내었다. 이상의 결과에서 균체량, RNA 함량, Q_p, q_p, 및 에탄올 생성 등을 고려해 볼 때, D = 0.30 hr^-1이 RNA 축적에 가장 적절한 희석율임을 알 수 있었다. 고핵산 효모 변이주를 선별하기 위해, S. cerevisiae MTY62 균주에 화학적 돌연변이제인 ethylmethane sulfonate (EMS)를 처리하였다. 생존율이 모균주에 비해 40%가 되는 때의 세포들을 선별하여 YPD 배지에서는 잘 자라고 KCl 함유 배지에서는 자라지 않는 colony를 선별하였다. 이 변이주들 중 10개의 colony를 선별하여 YPD 배지 시험관 배양 및 flask 배양을 통해 M40-10 변이주를 최종 선별하였다. 이변이주를 molasses와 CSL이 첨가된 발효조 회분배양을 통해 균체량 19 g-DCW/L, RNA 농도 3261 mg-RNA/L를 얻었다. Constant fed-batch에서 균체농도는 45 g-DCW/L, RNA 농도는 6196 mg-RNA/L에 달해, 유가배양이 회분배양보다 균체농도는 약 2.5배, RNA농도는 약 2배 증가한 값을 나타내었다. RNA 함량은 유가배양의 경우 135 mg-RNA/g-DCW를, 회분배양의 경우 172 mg-RNA/g-DCW를 보였다. 모균주인 MTY62 균주의 유가배양 결과와 비교했을 때 M40-10 변이주의 경우 최종 균체농도와 RNA 농도는 약 10% 정도 증가한 값을 나타내었다. Molasses내의 생육저해인자 특히 Ca^++, Cu^++, K^+등을 제거하기 위해 IonClear BigBead, Na2HPO4, EDTA등을 처리하여, molasses내의 염의 제거와 이와 같이 전처리한 molasses를 이용하여 flask 배양한 결과 세포농도, RNA 농도, RNA 함량이 전처리 하지 않은 molasses 보다 약 10% 정도 증가한 결과를 나타내었다. Na₂HPO₄ + EDTA를 혼합하여 전처리한 molasses를 이용하여 발효조 회분배양한 결과에서는 세포농도는 약10%, RNA농도는 약12% 정도 증가한 결과를 나타내었다.
In order to maximize the RNA accumulation in Saccharomyces cerevisiae, the optimization of industrial medium and fed-batch fermentation were performed. 15 yeast strains were grown on YPD medium, and then compared its cell growth and RNA content. Among 15 yeast strains, S. cerevisiae MTY62 was select...
In order to maximize the RNA accumulation in Saccharomyces cerevisiae, the optimization of industrial medium and fed-batch fermentation were performed. 15 yeast strains were grown on YPD medium, and then compared its cell growth and RNA content. Among 15 yeast strains, S. cerevisiae MTY62 was selected. The final cell mass, specific growth rate, and RNA content were examined in the flask containing different concentrations of molasses and corn steep liquor. The optimized concentrations of carbon and nitrogen sources were found to be 10% molasses and 5% corn steep liquor, resulting in the maximal cell concentration of 10.7 g-DCW/L and RNA concentration of 880 mg-RNA/L. Based on the optimized medium, the batch culture resulted in the cell concentration of 17.5 g-DCW/L, RNA concentration of 2988 mg-RNA/L, which were about 1.6-fold and 3.4-fold increased levels, respectively, compared to the results of baffled-flask culture. Fed-batch fermentations employing intermittent and constant feeding of concentrated molasses and CSL were conducted. Among the feeding modes examined, the intermittent feeding mode resulted in the cell concentration of 33.8 g-DCW/L and the RNA concentration 5349 mg-RNA/L, which were about 2-fold and 1.8-fold increased levels, respectively, compared to the results batch culture. But the RNA content of 155∼220 mg-RNA/g-DCW (16∼22%) was in the same range of batch culture. The constant feeding mode resulted in the cell concentration of 42.7 g-DCW/L and the RNA concentration of 5536 mg-RNA/L, which were about 2.4-fold and 1.9-fold increased levels, respectively, compared to the results of batch culture. However, the RNA content (130 mg-RNA/g-DCW) in the fed-batch cultures was lower than that of the batch culture (171 mg-RNA/g-DCW). In order to investigate the physiological characteristics for RNA accumulation, continuous cultures of S. cerevisiae MTY62 under the carbon-limitation or carbon and phosphate-limitation were performed. In the carbon-limited chemostat, the higher RNA concentration of 550 g-DCW/L and the RNA content of 144 mg-RNA/g-DCW cell was observed at the dilution rate of 0.30 hr^-1. In the carbon-and phosphate-limited chemostat, the culture condition with the dilution rate of 0.25 hr^-1 gave the maximal RNA content of 209 mg-RNA/g-DCW. The accumulation rate of RNA (mg-RNA/L·hr) was decreased at higher dilution rate in the carbon and phosphate-limited chemostat. S. cerevisiae MTY62 was mutated with EMS to obtain strains with high ribonucleic acid (RNA) content. Among the mutants that were sensitive to the high concentration of KCl which inhibits alkaline RNase, M40-10 strains was finally selected due to its high cell concentration and high RNA content through the tube and baffled-flask cultures. The mutant M40-10 accumulated higher content of RNA than the mother strain when batch culture was performed with industrial medium containing molasses and corn steep liquor. In order to maximize the RNA accumulation and biomass production with M40-10 strain, fed-batch culture were performed. In the constant feeding mode resulted in the cell concentration of 45.4 g-DCW/L and the RNA concentration of 6196 mg-RNA/L, which were about 2-fold increased levels, compared to the results of batch culture. However, the RNA content (135 mg-RNA/g-DCW) in the fed-batch cultures was lower than that in the batch culture (172 mg-RNA/g-DCW). In the fed-batch, cell concentration and RNA concentration of the mutant strain M40-10 were 10% higher than that of mother strain. Pretreatment such and IonClear BigBead, NA2HPO4, and EDTA efficiency removed Ca^++, Cu^++ and K+ ions in the molasses. In the batch culture pretreated molasses, cell concentration and RNA concentration of MTY62 gave about 10% higher levels than that of batch culture with untreated molasses.
In order to maximize the RNA accumulation in Saccharomyces cerevisiae, the optimization of industrial medium and fed-batch fermentation were performed. 15 yeast strains were grown on YPD medium, and then compared its cell growth and RNA content. Among 15 yeast strains, S. cerevisiae MTY62 was selected. The final cell mass, specific growth rate, and RNA content were examined in the flask containing different concentrations of molasses and corn steep liquor. The optimized concentrations of carbon and nitrogen sources were found to be 10% molasses and 5% corn steep liquor, resulting in the maximal cell concentration of 10.7 g-DCW/L and RNA concentration of 880 mg-RNA/L. Based on the optimized medium, the batch culture resulted in the cell concentration of 17.5 g-DCW/L, RNA concentration of 2988 mg-RNA/L, which were about 1.6-fold and 3.4-fold increased levels, respectively, compared to the results of baffled-flask culture. Fed-batch fermentations employing intermittent and constant feeding of concentrated molasses and CSL were conducted. Among the feeding modes examined, the intermittent feeding mode resulted in the cell concentration of 33.8 g-DCW/L and the RNA concentration 5349 mg-RNA/L, which were about 2-fold and 1.8-fold increased levels, respectively, compared to the results batch culture. But the RNA content of 155∼220 mg-RNA/g-DCW (16∼22%) was in the same range of batch culture. The constant feeding mode resulted in the cell concentration of 42.7 g-DCW/L and the RNA concentration of 5536 mg-RNA/L, which were about 2.4-fold and 1.9-fold increased levels, respectively, compared to the results of batch culture. However, the RNA content (130 mg-RNA/g-DCW) in the fed-batch cultures was lower than that of the batch culture (171 mg-RNA/g-DCW). In order to investigate the physiological characteristics for RNA accumulation, continuous cultures of S. cerevisiae MTY62 under the carbon-limitation or carbon and phosphate-limitation were performed. In the carbon-limited chemostat, the higher RNA concentration of 550 g-DCW/L and the RNA content of 144 mg-RNA/g-DCW cell was observed at the dilution rate of 0.30 hr^-1. In the carbon-and phosphate-limited chemostat, the culture condition with the dilution rate of 0.25 hr^-1 gave the maximal RNA content of 209 mg-RNA/g-DCW. The accumulation rate of RNA (mg-RNA/L·hr) was decreased at higher dilution rate in the carbon and phosphate-limited chemostat. S. cerevisiae MTY62 was mutated with EMS to obtain strains with high ribonucleic acid (RNA) content. Among the mutants that were sensitive to the high concentration of KCl which inhibits alkaline RNase, M40-10 strains was finally selected due to its high cell concentration and high RNA content through the tube and baffled-flask cultures. The mutant M40-10 accumulated higher content of RNA than the mother strain when batch culture was performed with industrial medium containing molasses and corn steep liquor. In order to maximize the RNA accumulation and biomass production with M40-10 strain, fed-batch culture were performed. In the constant feeding mode resulted in the cell concentration of 45.4 g-DCW/L and the RNA concentration of 6196 mg-RNA/L, which were about 2-fold increased levels, compared to the results of batch culture. However, the RNA content (135 mg-RNA/g-DCW) in the fed-batch cultures was lower than that in the batch culture (172 mg-RNA/g-DCW). In the fed-batch, cell concentration and RNA concentration of the mutant strain M40-10 were 10% higher than that of mother strain. Pretreatment such and IonClear BigBead, NA2HPO4, and EDTA efficiency removed Ca^++, Cu^++ and K+ ions in the molasses. In the batch culture pretreated molasses, cell concentration and RNA concentration of MTY62 gave about 10% higher levels than that of batch culture with untreated molasses.
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