Analysis of two-stage Continuous Culture System by Transient Response of Single-stage Continuous Culture System

일단 연속 생물반응기의 과도상태 거동을 이용한 이단 연속 생물반응기의 해석

Two-stage continuous culture system has been studied intensively to maximize the productivity of a cloned gene product in unstable recombinant microorganism. As an effort to optimize the two-stage process, transient behavior of the second-stage was studied theoretically as well as experimentally using Escherichia coli Kl2$\delta$Hl$\delta$trp. A mathematical model describing the transient response to a step change in dilution rate was developed based on the assumption that the adaptation rate of cell growth is proportional to the available growth potential, which is defined as the difference in dilution rates between before and after shift-up. The kinetic parameters appearing in the model equations were the dimensionless step increase in growth rate($\alpha$) and the adaptation rate constant(k). These parameters were evaluated for various dilution rates and temperatures by washout method. This relatively simple adaptation model could predict the specific growth rate of the second-stage successfully. Advantage and disadvantage of the proposed model are also discussed.

유전자 재조합 균주의 성질이 불안정할 경우,2 단 연속 배양조를 사용하면 여러가지 이점이 있다. 본 논문은 2단 연속 배양조의 최적화를 목적으로 유전자 재조합 대장균의 과도상태 거동을 1단 및 2단 연속 배양조에서 연구한 결과를 다룬다. 희석율이 갑자기 변할 때 대장균은 새로운 희석율에 적응하기 위해 성장속도를 바꾸는데 적응 속도가 성장 잠재력에 비례한다는 가정아래 수학적 이론식을 도출하였으며, 이때 중요한 동력학적 변수는 무차원의 순간속도 증가(a) 빛 적응속도 상수(k)이었다. 이 상수들을 여러 온도와 희석 속도에서 실험적으로 측정하였고, 이 측정값을 모렐식에 적용한 결과 실제 2단 배양조의 미생물 성장속도의 과도기적인 성질을 잘 묘사하는 것으로 나타났다.