[논문]Clostridium acetobutylicum B18를 이용한 부탄올 발효에서 pH 및 extra nutrient가 부탄올 생성에 미치는 영향연구

윤지용; 김태용; 박찬엘; 박창호

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윤지용 (경희대학교 환경응용화학부, 경희대학교 환경연구소) , 김태용 (경희대학교 환경응용화학부, 경희대학교 환경연구소) , 박찬엘 (경희대학교 환경응용화학부, 경희대학교 환경연구소) , 박창호 (경희대학교 환경응용화학부, 경희대학교 환경연구소)

Clostridium.aetobutylicum Bl8에 의한 부탄올 발효에서 농도, extra nutrient, pH대한 부탄올 생성량을 알아보았다. 실험결과 extra nutrient를 주입했을 때 부탄올의 농도가 주입하지 않았던 배양에서보다 약 17%정도 증가하는 결과를 보였고, pH를 control 했을 때에는 glucose 60g/L 회분 실험을 기준으로 부탄올 생산량이 약 41%정도가 증가하는 것으로 나타났다.

Clostridium acetobutylicum Bl8 can produce a large amount of butanol by control characteristics such as glucose concentration, pH and extra nutrient. It is known that this stain is potentially useful in simultaneous ABE fermentation-seperation system because of its low acid $production^{1).}$ The purpose of this study is to determine optimal condition of fermentation to produce maximum butanol in batch and fed-batch by strain Bl8.

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문제 정의

본 연구는 부탄올 생산균주로 기존균주보다 낮은 산을 생산해 내어 산에 의한 활성 저하가 상대적으로 적은 Clostridium acetobutylicum B18을 이용해 7L발효조에서 발효시켜 부탄올 생산을 극대화하는 실험을 수행 중에 있다. 부탄올 생산에 미치는 영향 중 pH와 extra nutrient에 따른 부탄올 생산량을 살펴보고, glucose소모량에 대한 부탄올 생산 수율을 비교하였다.

제안 방법

Clostridium.aetobutylicum B18에 의한 부탄올 발효에서 농도, extra n니trient, pH 대한 부탄올 생성량을 알아보았다. 실험결과 extra nutrient를 주입 했을 때 부탄올의 농도가 주입하지 않았던 배양에서보다 약 17%정도 증가하는 결과를 보였고, pH를 control 했을 때에는 glucose 60g/L 회분 실험을 기준으로 부탄올 생산량이 약 41% 정도가 증가하는 것으로 나타났다.
Glucose 60g/L 배양에서 30시간에 extra nutrient(27壮r)를 첨가한 실험에서는 첨가 하지 않은 실험에서의 결과가 부탄올이 glucose 40g/L 보다 낮은 양이 나왔므로 glucose를 제외한 여분의 영양분을 첨가하였다. 그 결과 부탄올농도는 최대 7.
pH control 및 uncontrol 상태에서의 부탄올 생산성을 보았으며, 영양분 고갈에 따른 보충을 위해 extra nutrient를 주입했을때의 결과를 보았다.
7L발효조에서 glucose 농도는 40g/L, 60g/L로 변화시 켜가며 배양하였다. 배양조건은 온도 32℃로 유지하였고, glucose농도 60g/L에서는 pH uncontrol과 pH control(5.5)한 실험을 수행하였다. 그리고 영양분 고갈을 보충 하기 위해 60g/L에서 extra nutrient를 30시간 내외에서 발효 중에 주입하였다.
본 연구는 부탄올 생산균주로 기존균주보다 낮은 산을 생산해 내어 산에 의한 활성 저하가 상대적으로 적은 Clostridium acetobutylicum B18을 이용해 7L발효조에서 발효시켜 부탄올 생산을 극대화하는 실험을 수행 중에 있다. 부탄올 생산에 미치는 영향 중 pH와 extra nutrient에 따른 부탄올 생산량을 살펴보고, glucose소모량에 대한 부탄올 생산 수율을 비교하였다.

대상 데이터

본 실험에서 사용된 균주는 혐기성 균주인 Clostridium acetobutylicum B18을 사 용하였고, 접종배지는 modified YEM배지로 그 성분은 다음과 같다.

성능/효과

Glucose 60g/L 배양에서 30시간에 extra nutrient(27壮r)를 첨가한 실험에서는 첨가 하지 않은 실험에서의 결과가 부탄올이 glucose 40g/L 보다 낮은 양이 나왔므로 glucose를 제외한 여분의 영양분을 첨가하였다. 그 결과 부탄올농도는 최대 7.13g/L를 보였고, glucose 소모량도 37.01g/L 였다. 산의 생성량은 이하로 미 미하였다.
aetobutylicum B18에 의한 부탄올 발효에서 농도, extra n니trient, pH 대한 부탄올 생성량을 알아보았다. 실험결과 extra nutrient를 주입 했을 때 부탄올의 농도가 주입하지 않았던 배양에서보다 약 17%정도 증가하는 결과를 보였고, pH를 control 했을 때에는 glucose 60g/L 회분 실험을 기준으로 부탄올 생산량이 약 41% 정도가 증가하는 것으로 나타났다.
98g/L였고 glucose 소모량도 4471g/L로 가장 많이 소모되었다. 이 실험에서는 산의 생성또한 많아서 acetic acid는 최고 4.99g/L까 지 생성되었고 butyric acid의 생성량도 최고 3.44g/L였다. 그러나 50시간 이후부 터는 급격히 줄어들었다.

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