The Effect of Oxygen Supply on the Production of Citric Acid from Encapsulated Aspergillus niger

산소공급이 캡슐고정화 Aspergillus niger의 구연산 생산에 미치는 영향

Encapsulated Aspergillus niger was prepared in order to inspect the effect of oxygen supply on the production of citric acid. A. niger cells which had been immobilized in the calcium alginate capsule grew and mycellia penetrated through the capsule membrane after two days of cultivation and covered over all of the capsule after eight days. The mycellia became loose when the nitrogen source was sufficient of oxygen was deficient. The larger amount of encapsulated cells were put into a given growth medium, the smaller quantity of citric acid was produced. The increase of volumetric oxygen transfer coefficient from 1.8 $hr^-$ to 2.55 $hr^-$ in the flask culture accelerated cell growth rate but did not influence the production of citric acid. The high oxygen supply rate($k_La:\;150\;hr^-$) in the concentric air lift reactor hastened the growth of cells and hindered the production of the citric acid. The reduction of nitrogen source level in the growth medium in the concentric air lift reactor increased citric acid production by 40 percent of that of flask cultivation and the culture period was shortened by 3 days. The variation of the geometry of the concentric air lift reactor did not influence the growth rate of encapsulated cells and production rate of citric acid.

캡슐고정화 Aspergillus niger를 이용하여 산소공급이 구연산의 생산에 미치는 영향을 조사하였다. 칼슘알지네이트 캡슐에 고정화된 A. niger는 배양중 성장하여 2일 후에는 균사가 캡슐막을 뚫고 나왔으며 배양 8일 후에는 균사가 캡슐전체를 뒤덮었다. 배양액중의 질소원이 충분하거나 산소가 부족한 경우 균사가 느슨해졌다. 일정한 성장용액의 양에 미생물고정화 캡슐의 양이 많이 투입될 수록 구연산의 생산량은 감소하였다. 플라스크 배양의 경우 부피산소전달계수($K_La$)가 1.8 $hr^{-1}$에서 2.55 $hr^{-1}$로 증가하면 미생물의 성장속도는 증가하지만 구연산의 생산량에는 큰 영향이 없었다. 축중심 공기 부양반응기 내에서의 산소전달 속도증가 ($K_La=150hr^{-1}$)는 미생물의 성장속도는 크게 촉진시켰지만 구연산의 생산량은 오히려 감소시켰다. 그러나 중심축 공기 부양반응기내에서 성장배지 중의 질소원 농도를 감소시키면 플라스크 배양의 생산량보다 약 40%이상 증산할 수 있었다. 뿐만 아니라 최대생산량을 얻는 최적 발효기간도 3일 정도 단축시킬 수 있었다. 캡슐고정화 미생물의 성장이나 구연산 생산량은 중심축 공기 부양반응기의 구조변화에 큰 영향을 받지 않았다.