초록 ▼

본연구는 고부가가치 의약용 아미노산인 L-proline의 경제적 대량생산 및 산업화를 위한 고생산성 대량생산 기술개발을 목표로
-L-proline의 생산균주를 돌연변이법 및 균주안정화 작업을 통하여 안정화된 L-proline 고역가변이주를 개발하였으며,
-배지최적화, 연속배양을 통한 균체 대사상태 분석 및 유가발효공정 확립으로 100g/L의 L-proline 생산을 생산 할수 있는 고생산성의 L-proline 발효공정과 L-proline 발효공정의 자동화를 위한 자동제어 알고리즘를 개발하였으며,
-고효율 고순도로 L

본연구는 고부가가치 의약용 아미노산인 L-proline의 경제적 대량생산 및 산업화를 위한 고생산성 대량생산 기술개발을 목표로
-L-proline의 생산균주를 돌연변이법 및 균주안정화 작업을 통하여 안정화된 L-proline 고역가변이주를 개발하였으며,
-배지최적화, 연속배양을 통한 균체 대사상태 분석 및 유가발효공정 확립으로 100g/L의 L-proline 생산을 생산 할수 있는 고생산성의 L-proline 발효공정과 L-proline 발효공정의 자동화를 위한 자동제어 알고리즘를 개발하였으며,
-고효율 고순도로 L-proline의 배양액으로부터 L-proline을 생산할 수 있는 Semicontinuous 이온교환수지공정, 결정화공정과 같은 L-proline 분리정제 공정 개발하였으며(순도:99%이상, 정제효율:70%이상),
-Pilot-csale에서 발효공정의 Scale-up 매개변수 확립 및 정제공정의 공정모사를 통하여 300L 발효조에서의 80g/L의 L-proline 생산을 생산하였으며, 미국약전규격에 적합한 L-proline의 시제품을 제작하였으며,
-상기시제품을 물질분석(IR, NMR, EA, Mass 분석등) 한 결과 상용표준품과 동일한 분석결과를 나타내었음.

Abstract ▼

Corynebacterium actoacidophium RP2443, maintained its cell stability and productivity of L-proline to the independent of subculture or cultivation time, was developed from mutant strain Corynebacterium actoacidophium RP1443 by a sequential screening effort.
In order to develop the process of L-pr

Corynebacterium actoacidophium RP2443, maintained its cell stability and productivity of L-proline to the independent of subculture or cultivation time, was developed from mutant strain Corynebacterium actoacidophium RP1443 by a sequential screening effort.
In order to develop the process of L-proline overproduction, the strategies of fed-batch culture were investigated. In 5 L fed-batch culture with glucose as a carbon source, 106 g/l of L-proline was obtained. To obtain the kinetic parameters and analyze the physiological state of L-proline producing strain, the continuous cultures were carried out under various substrates limited conditions and dilution rates. The high production of L-proline was obtained in L-histidine limited culture condition at dilution rate of 0.1 $hr^{-1}$. By using these fermentation parameters such as glucose consumption rate, L-proline production rate, and biomass yield on L-histidine requirement, the fed-batch culture were simulated to estimate the cell growth and L-proline production. The results of simulation were applied in computer controlled fed-batch culture with 5 L fermenter at specific growth rates (μ) of 0.04, 0.06, 0.08, and 0.1 $hr^{-1}$ respectively. The results showed the highest L-proline production was obtained at μ= 0.04 $hr^{-1}$. The specific L-proline production rate (Qp) was proportionally increased as a function of specific growth rate but decreased after revealed the maximum value at μ= 0.08 $hr^{-1}$. Thus the highest volumetric productivity of L-proline was 1.66 g/l/hr at μ= 0.08 $hr^{-1}$. It is expected that the best L-proline productivity will be shown when specific growth rate is maintained between 0.08 and 0.1 $hr^{-1}$ in computer controlled fed-batch culture.
For the development of efficient purification and recovery process, seperation steps consisting of ion-exchange, decolorization, and crystallization process were developed. Impurities in fermentation broth were removed effectively during semicontinous ion-exchange process and crystallization. However, after sequential purification process, it was expected that the purifity of L-proline over 99% and overall recovery yield of 70% could be achived.
For the scale-up of L-proline fermentation from Lab-scale to pilot-scale, the effects of mixing time depended on impeller type and tip speed were established in 7L, 300L and 2500L fermentor. By the scale-up of L-proline fermentation according to the based on mixing performance, 80 g/l of L-proline was produced in 300L fermentor.

목차 Contents

• 제 1 장 연구 개발과제의 개요...9
• 제 1 절 연구개발의 배경 및 필요성...9
• 제 2 절 3단계 연구목표 및 연구내용...11
• 제 2장 국내외 기술개발 현황...13
• 제 1 절 국내외 기술개발 현황...13
• 제 2 절 세부 기술사항의 검토 분석...17
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...19
• 제 1 절 자동제어 알고리즘 개발...19
• 제 2 절 L-Proline 발효공정의 scale-up...24
• 제 3 절 생물시험공장 규모에서의 L-proline 시제품 제작...27
• 제 4 절 경제성분석...37
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야의 기여도...41
• 제 1 절 계획대비 달성도...41
• 제 2 절 관련분야의 기여도...41
• 제 5 장 연구개발결과의 활용 계획...43
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학 기술정보...44
• 제 7 장 참고문헌...46