본 논문에서는 생물공정에서 주요 탄소원으로 사용하는 글루코오스와 전분의 농도를 흐름주입분석(Flow Injection Analysis ; FIA) 시스템에 의하여 온라인 모니터링하는 기술을 개발하였다. 또한, 유기산 발효공정에서 주요 생산물 가운데 하나인 젖산을 FIA 시스템을 통하여 온라인 모니터링하는 기술을 연구하였다. 글루코오스와 전분 그리고 젖산의 농도를 온라인 모니터링하기 위해 glucose oxidase(...
본 논문에서는 생물공정에서 주요 탄소원으로 사용하는 글루코오스와 전분의 농도를 흐름주입분석(Flow Injection Analysis ; FIA) 시스템에 의하여 온라인 모니터링하는 기술을 개발하였다. 또한, 유기산 발효공정에서 주요 생산물 가운데 하나인 젖산을 FIA 시스템을 통하여 온라인 모니터링하는 기술을 연구하였다. 글루코오스와 전분 그리고 젖산의 농도를 온라인 모니터링하기 위해 glucose oxidase(GOD), amyloglucosidase(AMG), L-lactate oxidase(LOD)를 각각 VA-epoxy 고분자 담체에 고정화한 후 소형 효소 반응기 내에 적재하여 GOD-FIA, AMG/GOD-FIA 그리고 LOD-FIA 장치를 구성하였다. AMG/GOD-FIA 시스템은 장치 내부의 반응시간, 전환율등을 고려하여 AMG와 GOD를 각각 고정화한 후 한 개의 효소반응기에 함께 적재한 경우와 고정화된 AMG와 GOD를 각각의 반응기에 따로 적재하여 두 개의 효소 반응기를 연결한 경우로 구분하여 연구를 수행하였다. 특히, 용액의 흐름속도, pH, 온도, 배양액 가운데 존재하는 염 및 신진대사물질이 각 효소의 활성에 미치는 영향을 연구하였다. 또한, 글루코오스, 전분 그리고 젖산을 간단한 모사공정에서 온라인 모니터링하였다. GOD-FIA와 LOD-FIA에 의한 온라인 모니터링 결과는 오프라인 분석 결과와 비교하여 6% 이내로 잘 일치하였고, AMG/GOD-FIA에 의한 전분 농도의 온라인 모니터링은 단일 효소 반응기를 사용한 경우 두 개의 효소 반응기를 사용한 경우보다 더욱 효과적임을 알 수 있었다. 재조합 E. coliBL21 발효공정 및 A. terreus DSMZ 5770 발효공정에서 글루코오스의 농도를 온라인 모니터링하기 위해 GOD-FIA 시스템을 이용하였다. 재조합 E. coli BL21의 배양공정에서 글루코오스 농도의 온라인 모니터링은 A. terreus DSMZ 5770을 배양한 생물공정보다 더 효율적으로 이루어졌으며 오프라인 분석결과와 비교적 잘 일치하였다.
본 논문에서는 생물공정에서 주요 탄소원으로 사용하는 글루코오스와 전분의 농도를 흐름주입분석(Flow Injection Analysis ; FIA) 시스템에 의하여 온라인 모니터링하는 기술을 개발하였다. 또한, 유기산 발효공정에서 주요 생산물 가운데 하나인 젖산을 FIA 시스템을 통하여 온라인 모니터링하는 기술을 연구하였다. 글루코오스와 전분 그리고 젖산의 농도를 온라인 모니터링하기 위해 glucose oxidase(GOD), amyloglucosidase(AMG), L-lactate oxidase(LOD)를 각각 VA-epoxy 고분자 담체에 고정화한 후 소형 효소 반응기 내에 적재하여 GOD-FIA, AMG/GOD-FIA 그리고 LOD-FIA 장치를 구성하였다. AMG/GOD-FIA 시스템은 장치 내부의 반응시간, 전환율등을 고려하여 AMG와 GOD를 각각 고정화한 후 한 개의 효소반응기에 함께 적재한 경우와 고정화된 AMG와 GOD를 각각의 반응기에 따로 적재하여 두 개의 효소 반응기를 연결한 경우로 구분하여 연구를 수행하였다. 특히, 용액의 흐름속도, pH, 온도, 배양액 가운데 존재하는 염 및 신진대사물질이 각 효소의 활성에 미치는 영향을 연구하였다. 또한, 글루코오스, 전분 그리고 젖산을 간단한 모사공정에서 온라인 모니터링하였다. GOD-FIA와 LOD-FIA에 의한 온라인 모니터링 결과는 오프라인 분석 결과와 비교하여 6% 이내로 잘 일치하였고, AMG/GOD-FIA에 의한 전분 농도의 온라인 모니터링은 단일 효소 반응기를 사용한 경우 두 개의 효소 반응기를 사용한 경우보다 더욱 효과적임을 알 수 있었다. 재조합 E. coli BL21 발효공정 및 A. terreus DSMZ 5770 발효공정에서 글루코오스의 농도를 온라인 모니터링하기 위해 GOD-FIA 시스템을 이용하였다. 재조합 E. coli BL21의 배양공정에서 글루코오스 농도의 온라인 모니터링은 A. terreus DSMZ 5770을 배양한 생물공정보다 더 효율적으로 이루어졌으며 오프라인 분석결과와 비교적 잘 일치하였다.
In this thesis the on-line monitoring techniques for concentrations of D-glucose, starch and L-lactate using are developed by FIA(Flow Injection Analysis) systems. Glucose oxidase(GOD), amyloglucosidase(AMG), lactate oxidase(LOD) were immobilized on VA-epoxy polymer carrier respectively and filled i...
In this thesis the on-line monitoring techniques for concentrations of D-glucose, starch and L-lactate using are developed by FIA(Flow Injection Analysis) systems. Glucose oxidase(GOD), amyloglucosidase(AMG), lactate oxidase(LOD) were immobilized on VA-epoxy polymer carrier respectively and filled into a carteidge. The immobilized enzyme were intergrated into GOD-FIA, AMG/GOD and LOD-FIA systems and used to analyse the concentrations of glucose, starch and lactate. For a AMG/GOD-FIA system two kinds of enzyme cartridge were used ; a single cartridge system with AMG and GOD immobilized on carrier and filled into a cartridge together and two separated cartridge system with AMG and GOD immobilized and filled into a cartridge respectively. For each FIA system the effects of buffer flow rate, pH of sample, reaction temperature and components added to sample on the activity of the immobilized enzyme were investigated. In order to test the performance of each the FIA system the on-line monitoring experiments for glucose, starch and lactate were carried out in a simulated process. GOD-FIA and LOD-FIA for on-line monitoring of glucose and lactate agreed with off-line data within 6% well. For the on-line monitoring of starch concentrations the AMG/GOD-FIA with single cartridge system took an advantage over the AMG/GOD-FIA system with two separated cartridges system. The concentrations of glucose by the GOD-FIA system was on-line monitored in real bioprocesses. During the cultivation of A. terreus DSMZ 5770 the on-line monitoring of glucose was hampered by irregular sample flow rate and some components added to sample, etc. However the concentrations of glucose in a fermentation of recombinant E. coli BL21 were monitored by the GOD-FIA system well.
In this thesis the on-line monitoring techniques for concentrations of D-glucose, starch and L-lactate using are developed by FIA(Flow Injection Analysis) systems. Glucose oxidase(GOD), amyloglucosidase(AMG), lactate oxidase(LOD) were immobilized on VA-epoxy polymer carrier respectively and filled into a carteidge. The immobilized enzyme were intergrated into GOD-FIA, AMG/GOD and LOD-FIA systems and used to analyse the concentrations of glucose, starch and lactate. For a AMG/GOD-FIA system two kinds of enzyme cartridge were used ; a single cartridge system with AMG and GOD immobilized on carrier and filled into a cartridge together and two separated cartridge system with AMG and GOD immobilized and filled into a cartridge respectively. For each FIA system the effects of buffer flow rate, pH of sample, reaction temperature and components added to sample on the activity of the immobilized enzyme were investigated. In order to test the performance of each the FIA system the on-line monitoring experiments for glucose, starch and lactate were carried out in a simulated process. GOD-FIA and LOD-FIA for on-line monitoring of glucose and lactate agreed with off-line data within 6% well. For the on-line monitoring of starch concentrations the AMG/GOD-FIA with single cartridge system took an advantage over the AMG/GOD-FIA system with two separated cartridges system. The concentrations of glucose by the GOD-FIA system was on-line monitored in real bioprocesses. During the cultivation of A. terreus DSMZ 5770 the on-line monitoring of glucose was hampered by irregular sample flow rate and some components added to sample, etc. However the concentrations of glucose in a fermentation of recombinant E. coli BL21 were monitored by the GOD-FIA system well.
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