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문제 정의
- 본 연구는 Saproleniaferax로부터 셀룰로오스를 얻기 위해 셀룰로오스 생산의 최적 배양조건을구명하고, 생산된 셀룰로오스의 다양한 특성을 구명하기 위하여수행되 었고 얻은 결론은 다음과 같다.
- 이에 따라 본 연구에서는 미생물 셀룰로오스를 얻기 위 긍N Sopmleni femx를 대상으로 셀 룰로오스 생 산의 최적 조건을 구명 하고, 생산된 셀룰로오스의 다양한 특성을 구명하고저 하였다.
제안 방법
- 셀룰로오스와 셀룰로오스를 제외한 순수 균체량의측정은 배양액을 여과지("MGatmann No. 2)로 충분히여과시 킨 후 105 ℃ 에서 6시간 동안 건조시 켜 균이 포함된 셀룰로오스의 중량을 측정 하였고, 순수한 셀룰로오스 함량은 고 등''')의 방법에 따라 생산된 셀룰로오스 펠리클을 증류수로 표면을 2-3차례 세척하고 10배량의 2%NaOH를가하여 1시간동안수조에서 끓인후증류수로 세척하였다. 중화를 위하여 acetic acid 용액을 가한후다시 증류수로세척하고 105℃ 건조기에서 완전건조 후 셀룰로오스 중량을 측정하였다.
- Saprolegnirax로부터 2.2의 방법으로 생산되고, 정제된 미생물 셀룰로오스를 동결건조시 켜 다음과 같이 물성을측정하였다. 이때 비교시료는a-셀룰로오스 (bulk density: 3.
- 관찰하였다. 각 셀룰로오스 시료를 양면 접착 테 이 프에 얇게 분산시 킨 후, Au로 진공증착(100 A 두께)하여 1,000-5,000배로 촬영하여 관찰하였다.
- 각각의 셀룰로오스 시료를 AACC의 방법을 사용하여 시료5 g을 칭량하여 미리 칭량한50mm 원심분리 관에 넣고, 각 시료에 증류수를 소량 가한 후 유리 봉으로 저어주었다. 혼합물이 완전히 젖은후2000g에서 10 분간 원심분리 후 상등액 액체의 량을 측정하였고, 수분 보유 능(시 료 고형 분 g당 물의 g)을 다음 식으로 구하였다.
- 구명된 최적 pH 및 배양온도의 조건에서 1 -16일로배양기간을 연장하면서 균체량 및 셀룰로오스 함량을측정, 최적 배양기간을 구명하였다.
- 중화를 위하여 acetic acid 용액을 가한후다시 증류수로세척하고 105℃ 건조기에서 완전건조 후 셀룰로오스 중량을 측정하였다. 균이 포함된셀룰로오스의 건조중량과 순수 셀룰로오스의 건조중량의 차이로 균체량을 구하였다.
- 미 생물 셀룰로오스와 a-셀룰로오스의 표면구조는주사형 전자현미경(Hitachi SEM model S-4300, Japan)으로 관찰하였다. 각 셀룰로오스 시료를 양면 접착 테 이 프에 얇게 분산시 킨 후, Au로 진공증착(100 A 두께)하여 1,000-5,000배로 촬영하여 관찰하였다.
- 배지를 구명된 최적 pH로 조절하고 배양온도를 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34℃ 로 각각 7 일동안정 치 배 양한 후 균체 량 및 셀룰로오스 함량을 측정하여 최적 배양온도를 구명하였다.
- 배지의 pH를 7.0, 배양온도를 26℃로 조절하여 1 -16일로 배양기 간을 연장하면서 균체량 및 셀룰로오스함량을 측정, 최적 배양기간을 구명한 결과는 Fig. 3과 같다.
- 5% soluble starch)에서 25℃, 48시간 정 치 배양으로 전배양 하였다. 본배양은 YPSS배지에 전 배양액 1%를 접종하고pH, 온도, 배양기 간 등을 변화시 켜 가면서 균체 량 및 셀룰로오스 함량을 측정하여 최적 배 양조건을 구명 하였다.
- 셀룰로오스 대비 20%의 CMC(Carboxymethyl cellulose) 를 혼합한 셀룰로오스를 0.5, 1.0, 1.5%(w/v) 로 분산시켜 60℃로 가온하고 다시 30℃로 냉각하여 회전점도계(Brookfield DV-II+, Brookfield Eng. Labs Inc., USA)의 spindle No. 1 으로 점도계의 회 전속도에 따라 이들 셀룰로오스의 점도 변화를측정하였다.
- 셀룰로오스를 최 대로 생산할 수 있는 균주의 최적 생육조건을 구명하기 위하여 본배양 전에 YG배지에 보관중인 균주를 YPSS배지(0.4% yeast extract, 0.1% K2HPO4, 0.05% MgSO4-7H20, 1.5% soluble starch)에서 25℃, 48시간 정 치 배양으로 전배양 하였다. 본배양은 YPSS배지에 전 배양액 1%를 접종하고pH, 온도, 배양기 간 등을 변화시 켜 가면서 균체 량 및 셀룰로오스 함량을 측정하여 최적 배 양조건을 구명 하였다.
- 2)로 충분히여과시 킨 후 105 ℃ 에서 6시간 동안 건조시 켜 균이 포함된 셀룰로오스의 중량을 측정 하였고, 순수한 셀룰로오스 함량은 고 등''')의 방법에 따라 생산된 셀룰로오스 펠리클을 증류수로 표면을 2-3차례 세척하고 10배량의 2%NaOH를가하여 1시간동안수조에서 끓인후증류수로 세척하였다. 중화를 위하여 acetic acid 용액을 가한후다시 증류수로세척하고 105℃ 건조기에서 완전건조 후 셀룰로오스 중량을 측정하였다. 균이 포함된셀룰로오스의 건조중량과 순수 셀룰로오스의 건조중량의 차이로 균체량을 구하였다.
- 초기 pH를 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9로 조절(0.IN NaOH, 0.1NHC1)하여 25℃, 7일의 배양조건으로 정치 배양하여 균체 량 및 셀룰로오스 함량을 측정하여 최적 pH을구명하였다.
- 혼합물이 완전히 젖은후2000g에서 10 분간 원심분리 후 상등액 액체의 량을 측정하였고, 수분 보유 능(시 료 고형 분 g당 물의 g)을 다음 식으로 구하였다.
대상 데이터
- 공시균주로 사용한Saprolegniaferax ATCC 36051 은 전남 소재의 대학에서 분양받았으며, 균주의 보관을위해서 YG배지(0.25% yeast extract, 1% glucose, 2% agar)에 접종후25℃에서 7일간 배양하여 균체의 증식정도를 확인하고 4℃에서 냉장 보관하였고, 2개월 마다 계대배양 하였다.
- 2의 방법으로 생산되고, 정제된 미생물 셀룰로오스를 동결건조시 켜 다음과 같이 물성을측정하였다. 이때 비교시료는a-셀룰로오스 (bulk density: 3.1 ~4.3, 35mesh-retained 20%, 100 mesh-passing 50%, 200mesh-passing 35%, Aldrich Chemical Company, Inc)를 사용하였다.
이론/모형
- 보유능은 Chakraborty의 방법 (2)에 따라 각각의 셀룰로오스 시료 1 g을 칭량하여 미리 칭량된 50 ml 원심분리 관에 넣고 10ug 의 soybean oil과 혼합한 후 시 료와오일 혼합물을 1600 g에서 10분간 원심분리하고 상등액을 제거하여 관 무게를 측정하였으며, 오일 흡수능 (시료 고형분 1g당 오일 g)을 다음과 같이 계산하였다.
성능/효과
- 이 결과는 박 등*과 이 등'3)의 연구에서 S./Wax의생장이 72시간 이후 최고로 도달하여 이후 정지기 및사멸기 라는 결과를 나타낸 것과 상당한 차이를 나타내었다. 그러나 위의 연구는 셀룰로오스 생산보다 균체의 성장에 초점이 맞추어져 있어 본 연구와단순 비교할 수 없었다.
- hax에서 셀룰로오스를생산하기 위한최적 배양조건으로 초기 pH는 7.0에서 가장 높은 셀룰로오스 생산량을 나타내었고, 배양온도의 경우에는 26~30℃의범위에서 셀룰로오스를 생산할 수 있었으며 26℃에서 최 대 생 산능을 나타내었다. 배양기 간은 11 일에서 가장 높은 셀룰로오스 생산량을 보인 후 정체기 에 이르렀다.
- 보유력을 가지는 것으로 나타났다. 또한 미 생물 셀룰로오스의 점도는 a-셀룰로오스보다 크게 낮았으며, 회전속도에 의한 영향이 큰 것으로 나타났다.
- 보유력 을가지는 것으로 나타났다. 또한 미미한수준이지만a-셀룰로오스는 보수력 이, 미생물 셀룰로오스는 보유력 이약간 높았다. 한편 이 cetobacter xylinum °] 의해 생산된 셀룰로오스의 보수 및 보유력 이 각각 9.
- 상당히 중요한 부분을 차지하고 있다. 미생물 셀룰로오스의 동결건조 분말의 보수력을 셀룰로오스와 비교하면 약 3 배 이상의 높은 결과를 나타내 었고, 보유력도 약3배 이상의 결과를 나타내어 미생물 셀룰로오스가 a-셀룰로오스보다 월등히 높은 보수.보유력 을가지는 것으로 나타났다.
- 배양기 간은 11 일에서 가장 높은 셀룰로오스 생산량을 보인 후 정체기 에 이르렀다. 미생물 셀룰로오스의 보수력 및 보유력은 각각 25.04, 25.75 g/g으로 a-셀룰로오스(7.57, 7.25 g/g)보다 보수력은 약3.2배, 보유력은 약3.5배의 높은 수준으로 미생물 셀룰로오스가 a-셀룰로오스보다 월등히 높은 보수. 보유력을 가지는 것으로 나타났다.
- 배양기간에 따른 의 균체량 및 셀룰로오스생산량은 배양 초기에 급격히 증가하다가 균체량의 경우 배양 14일째 급격히 감소하였고, 셀룰로오스 생산량은 배양 12일째 서서히 감소하는 경향을 나타내었다. 이 결과는 박 등*과 이 등'3)의 연구에서 S.
- 배지의 pH에 따른S.wx의 균체량 및 셀룰로오스 생산량epH 7.0에서 가장 높게 나타났다. 균체량의 경우 pH5.
- 미생물 셀룰로오스의 동결건조 분말의 보수력을 셀룰로오스와 비교하면 약 3 배 이상의 높은 결과를 나타내 었고, 보유력도 약3배 이상의 결과를 나타내어 미생물 셀룰로오스가 a-셀룰로오스보다 월등히 높은 보수.보유력 을가지는 것으로 나타났다. 또한 미미한수준이지만a-셀룰로오스는 보수력 이, 미생물 셀룰로오스는 보유력 이약간 높았다.
- 회전 속도에 따른 점도를 살펴보면 a-셀룰로오스와 미생물 셀룰로오스 분산액의 점도는 회 전속도의 증가에 따라 급격히 감소할 뿐만 아니라 농도의 증가에 따라서 도 영향을 받는 것으로 나타났다. 특히 미생물 셀룰로오스가 a-셀룰로오스보다 회전속도에 의한 영향이 컸으며, 전반적으로 점도가 크게 낮았다.
- 또한 미미한수준이지만a-셀룰로오스는 보수력 이, 미생물 셀룰로오스는 보유력 이약간 높았다. 한편 이 cetobacter xylinum °] 의해 생산된 셀룰로오스의 보수 및 보유력 이 각각 9.26 g/g과 7.46 g/g으로서 본 연구 결과가 상당히 높은 수준이었다.
- 이송에 커다란 영향을 미친다. 회전 속도에 따른 점도를 살펴보면 a-셀룰로오스와 미생물 셀룰로오스 분산액의 점도는 회 전속도의 증가에 따라 급격히 감소할 뿐만 아니라 농도의 증가에 따라서 도 영향을 받는 것으로 나타났다. 특히 미생물 셀룰로오스가 a-셀룰로오스보다 회전속도에 의한 영향이 컸으며, 전반적으로 점도가 크게 낮았다.
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