A Study on the Mathematical Model of Cell Growth by Carrot Cell Suspension Culture

당근세포의 현탁배양에 의한 세포성장 모델연구

In a batch fermentation process using carrot cell suspension culture, the effect of initial concentration of limiting nutrients(glucose and phosphate) on the specific growth rate and cell yield was investigated. The period of exponential growth is about 2 days and the consumption of glucose and phosphate in culture medium was very small when the initial concentrations of glucose and phosphate are 1.49g/1 ~ 3.01g/l and 0.08 ~ 0.32mM respectively. The specific growth rate of cells ranged from TEX>$0.15\;day^{-1}$ to $0.3\;day^{-1}$ irregularly. And the ratio of the initial concentration of glucose to phosphate did not affect the specific growth rate and the cell yield. The increase on cells had linear relationship with the consumption of limiting nutrients. Therefore, the increase of cells was found to be more influenced by the concentration of glucose than that of phosphate.

당근세포의 현탁배양에서 배지중 제한영양소인 인산염과 글루코우즈 농도에 대한 당근세포 배양특성에 관한 실험으로부터 다음의 결론을 얻었다. 1) 배지중의 글로코우즈와 인산염을 제한영양소로 하였을 때, 현탁배양 중의 글루코우즈의 농도 1.49g/l - 3.01g /l, 인산염의 농도 0.08mM - 1.06mM의 범위에서 세포성장 정체기에 도달하는 시간은 13.2hr-66.4hr였고 제한영양소의 전환율은 초기 글루코우즈와 인산염의 농도의 5~30% 범위내에 분포되었다. 2) 제한 영양소의 저농도범위에서의 농도변화에 따른 세포의 비성장속도, $\mu$는 $0.15day^{-1}$와 $0.3day^{-1}$사이의 값으로 일정한 경향을 보이지 않았는데, 이것은 제한요소가 저농도로 존재할 때 세포의 비성장속도에 미치는 영향이 적음을 알 수 있다. 3) 제한 영양소의 소모량과 세포증가량 사이에는 선형적 관계를 나타내며, 제한 영양소 글루코우즈에 대한 세포수율($Y_{x/sG}$)은 인산염 0.32mM, 글루코우즈 2.67g/l에서 $98.71{\times}10^{10}개\;/\;g로$ 최대값을 나타내었다. 4) 제한 영양소의 비($s_G/s_P$)에 대한 비성장속도, $\mu$ 및 세포수율($Y_{x/s_G}$는 두 농도의 비($s_G/s_P$)가 20mM/mM-120mM/mM 사이에서 임의적으로 분포하였다.