초록 ▼

가스이용 세균의 배양에 있어 가장 문제가 되는 것은 균체배양에 따른 가스기질의 양 및 비율을 정하는데 있다. 본 연구의 1차년도에서는 이런 문제를 해결하기 위해 용존가스 측정장치를 개발하였으며 이를 이용하여 균체성장에 가장 민감한 영향을 끼치는 산소농도가 균체성장에 끼치는 영향을 보기 위해 산소제한 연속배양에서 성장 parameter를 구하였고 그 내용은 다음과 같다. 가. 용존가스 농도 측정장치 개발 1) Gas permeable tubing의 선택 및 장치 2) Performance test 나. 연속배양에 의한 가스기질 적정

가스이용 세균의 배양에 있어 가장 문제가 되는 것은 균체배양에 따른 가스기질의 양 및 비율을 정하는데 있다. 본 연구의 1차년도에서는 이런 문제를 해결하기 위해 용존가스 측정장치를 개발하였으며 이를 이용하여 균체성장에 가장 민감한 영향을 끼치는 산소농도가 균체성장에 끼치는 영향을 보기 위해 산소제한 연속배양에서 성장 parameter를 구하였고 그 내용은 다음과 같다. 가. 용존가스 농도 측정장치 개발 1) Gas permeable tubing의 선택 및 장치 2) Performance test 나. 연속배양에 의한 가스기질 적정화 연구(Ⅰ) 산소제한 연속배양에서 dissolved oxygen tension이 균체성장 및 $H_2$ 가스기질의 흡수에 미치는 영향 연구

Abstract ▼

Hydrogen bacteria are able to oxidize molecular hydrogen to water. With energy derived therefrom, $CO_2$ is fixed autotrophically via the calvin cycle to build up cell constituents. The ability of hydrogen bacteria to grow in an exclusively inorganic medium and to rapidly convert $CO

Hydrogen bacteria are able to oxidize molecular hydrogen to water. With energy derived therefrom, $CO_2$ is fixed autotrophically via the calvin cycle to build up cell constituents. The ability of hydrogen bacteria to grow in an exclusively inorganic medium and to rapidly convert $CO_2$ into cellular materials has generated a continuing interest and received special attention as potential sources of single cell protein and storage polymer, poly $\beta$-hydroxybutyric acid. But there are some practical problems in cultivation of hydrogen bacteria, especially control of amount of gas mixture and composition of gases during cultivation. Though problems of the change in the relationships of absorbed gases during growth of hydrogen bacteria have been discussed constantly, so far no final solutions of these problems have been provided. To solve these problems, to begin with, the dependence of gas absorption during the cultivation on the specific growth rate, limiting factor, and other environmental conditions must be characterized. But there are few reports about these relationships, mainly because of no comercially available electrode or equipment to determine dissolved gas nutrient concentrations of $H_2/;and/;CO_2$. Therefore, in this study, the equipments and tubing sensor to determine the dissolved hydrogen concentration in culture medium were investigated and developed. Dissolved gases transported through the membrane of the tube were determined by gas chromatography. Growth characteristics of Aacaligenes eutrophus ATCC 17697 in oxygen limited chemostat culture were evaluated with this tubing sensor. The rate of oxygen assimilation of hydrogen bacteria in oxygen limited culture condition proved to follow Monod's relationship. The saturation constant for oxygen and ㎛ were 2.8 × $10^{-6}$ mole $0_2$/1 and 0.265 $hr^{-1}$, respectively. The effects of specific growth rate on specific uptake rates of oxygen and hydrogen were analysed. From the analysis, it was found that the microorganisms follow the relatiohship of $q^{j}_{i} = u/Y^{j}_{i},/;max + m^{j}_{i}$. The parameters of $m^{H_2}_{O_2},/;Y^{H_2}_{O_2},/;max,/;m^{O_2}_{O_2}/;and/;Y^{O_2}_{O_2}, max$ were metermined to be 0.17 $g^{H_2}$/g cell/hr, 0.47g cell/$g^{H_2}$ cell/hr and 0.16g cell/$g^{O_2}$, respectively. The changes in molar ratio of the expenditures of the reducing agent to those of the oxidizing agent as a function of specific growth rate is also discussed.

목차 Contents

• 제1장 서론...17
• 제1절 식량자원으로서의 단세포 단백질...17
• 제2절 수소세균의 특성 및 단세포 단백질의 이용 가능성...20
• 제2장 재료 및 실험방법...26
• 제1절 실험장치...26
• 1. 혼합가스 교환장치...26
• 2. 용존가스 측정장치...27
• 3. 연속배양장치...28
• 제2절 균체배양 및 분석방법...31
• 1. 실험균주 및 배지...31
• 2. 균주배양...32
• 3. 측정 및 분석방법...33
• 가. 균체량의 측정 및 회수...33
• 나. 용존가스 농도측정...34
• 다. growth yield 분석...35
• 제3장 결과 및 고찰...37
• 제1절 Tubing method에 의한 용존가스농도 측정...37
• 1. Tubing sensor에 대한 가스기질 속도가 미치는 영향...37
• 2. Agitation speed가 tubing sensor에 미치는 영향...38
• 3. Carrier gas의 속도가 tubing sensor에 미치는 영향...38
• 4. 수분분압이 tubing sensor에 미치는 영향...39
• 제2절 산소제한 연속배양에서 균체성장...41
• 1. 산소제한 조건의 결정...42
• 2. 산소제한 조건에서 용존산소가 균체성장 속도에 미치는 영향...44
• 3. Dilution rate의 변화에 따른 균체 농도 및 productivity의 변화...46
• 4. 비증식 속도가 H₂,O₂의 growth yield 및 uptake rate에 미치는 영향...48
• 제4장 결론 및 건의사항...53
• 참고문헌...56