[보고서]미생물 발효에 의한 Methanol로 부터 Polysaccharide 의 생산에 관한 연구

김정희

미생물 발효에 의한 Methanol로 부터 Polysaccharide 의 생산에 관한 연구
A Study on the Production of Biopolymer (Polysaccharide) from Methanol by Fermentation Technology 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	한국과학기술원 Korea Advanced Institute of Science and Technology
연구책임자	김정희
참여연구자	남수완 , 현창기 , 최준호 , 오덕근 , 이운택 , 백광현 , 김상용
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	1990-06
주관부처	과학기술부
사업 관리 기관	한국과학기술원 Korea Advanced Institute of Science and Technology
등록번호	TRKO200200002617
DB 구축일자	2013-04-18
키워드	새로운 생물고분자.메탄올 자화세균.메탄올.고점도.용존산소를 이용한 유가식 배양.질소고정균.Mew biopolymer.Methylobacterium organophilum.Methanol.High viscosith.D.O.-stat.Nitrogen-fixer.

초록 ▼

값싼 탄소원인 Metharol을 다당류 생산에 이용하는 것은 산업적으로 유리하다. 미생물 발효를 통해 다당류 생산을 위한 최적 배지를 결정하였고, 발효조건, 발효조건 최적화를 통하여 PH, 온도, 유가식 배양방법등을 최적화 하였다. 본 균주는 질소 고정균이므로 질소 고정에 영향을 주는 인자인 Mo(upper ++)와 Fe(upper ++)를 조사하여 다당류의 생산성을 중가 시켰으며, 질소원 재해를 줄이기 위하여 질소원 농도를 조절하여 발효농도 12.8g/L 의 다당류를 얻을 수 있었다. 본 다당류의 분자량은 약 4*10(upper 6)daltion이고 구성당은 Glucose, Galactose, Mannose가 2:3:2로 이루어져있으며, 이외에도 Pyruvic acid, Uronic acid, Acetic acid등을 함유하고 있었다. 다당류 용액은 비선택적으로 다당류 건조 중량으 약 20%정도까지 금속이온을 흡착하였다. 점도를 측정한 결과 동일한 1% 용액에서 Consistency index 값이 다당류의 경우 Xanthan gum보다 약 10배 정도 높았다. 이상의 결과에서 생산된 다당류는 소량으로 높은 소량으로 높은 점도를 보임으로써 점도 증진제로 이용될 수 있을 뿐만 아니라 금속이온 흡착할 수 있는 능력을 지녀 폐수처리시 중금속제거제로 사용 할 수 있는 가능성이 높은을 알 수 있었다.

목차 Contents

Ⅰ. INTRODUCTION...21
1) Overview...21
2) Literature Backgrounds...23
(1) Methanol-utilizing bacterium...23
(2) Application of methylotrophs...25
(3) Production of extracellular polysaccharide...26
(4) Physiology of nitrogen fixation...29
(5) Utilization of the fed-batch techniques...31
(6) Rheological properties of fermentation broth...32
(7) Chemical composition of bacterial expolysaccharides...34
(8) Metal adsorption by polysaccharide...34
Ⅱ. MATERIALS AND METHODS...38
1) Microorganism and Media...38
(1) Microorganism...38
(2) Chemicals...38
(3) Culture media...38
2) Culture and Fermentation Conditions...40
(1) Preparation of inoculum...40
(2) Batch Culture operation...40
(3) Fed-batch culture operation...40
3) Isolation and Purification of Polysaccharide...42
4) Measurement of Viscosity...42
(1) Measurement of steady state viscosity...42
(2) Measurement of intrinsic viscosity...43
5) Physico-chemical Properties of Polysaccharide Solution...44
(1) Gelation of polysaccharide...44
(2) Differential scanning calorimetry...44
6) Chemical Composition of Polysaccharide...45
(1) Determination of chemical identity...45
(2) Thin layer chromatography...45
(3) Gas chromatography...46
(4) Determination of molecular weight...47
7) Metal Adsorption by Polysaccharide...47
8) Analytical Methods...48
(1) Determination of polysaccharide...48
(2) Determination of methanol...48
(3) Determination of ammonium sulfate...48
(4) Determination of total nitrogen...49
(5) Determination of cel growth...49
Ⅲ. RESULTS AND DISCUSSION...50
1) Optimization of Medium Composition...50
(1) Effect of methanol on cell growth and polysaccharide production...50
(2) Utilization of nitrogen sources...50
(3) Effect of salt ions on cell growth and polysaccharide production...53
(4) Effect of trace elements on cell growth and polysaccharide production...57
(5) Effect of sugars and TCA-intermediates on cell growth and polysaccharide production...57
2) Optimization of Culture Conditions...67
(1) Batch fermentation...67
(2) Fed-batch fermentation...69
3) Nitrogen Fixation-favored Conditions...71
(1) Effect of oxygen limitation on cell growth and polysaccharide production...71
(2) Effect of molybdenum on cell growth and polysaccharide production...74
(3) Effect of iron on cell growth and polysaccharide production...74
4) Nitrogen Regulation...78
(1) Effect of initial concentration of ammonium on cell growth and polysaccharide production...78
(2) Time of ammonium addition and its effect on cell growth and polysaccharide production...78
5) Chemical Composition and Physico-chemical Properties of Polysaccharide...84
(1) Chemical composition of polysaccharide...84
(2) Determination of molecular weight of polysaccharide...89
(3) Sugar composition of polysaccharide...89
(4) Gelation of polysaccharide...95
(5) Differential scanning calorimetry...95
(6) Metal adsorption by polysaccharide...99
6) Rheological Characteristics of Polysaccharide Solution...103
(1) Effect of physico-chemical conditions on viscosity...103
(2) Effect of fermentation conditions on viscosity...113
(3) Intrinsic viscosity of polysaccharide...118
Ⅳ. CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS...123
Ⅴ. REFERENCES...126

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연구책임자(Manager) :	-
과제기간(DetailSeriesProject) :	-
총연구비 (DetailSeriesProject) :	-
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연구목표(Goal) :	-
연구내용(Abstract) :	-
기대효과(Effect) :	-

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