KSBB Journal

The Korean Society for Biotechnology and Bioengineering (한국생물공학회)
권호 표지

Production and Process Monitoring of 5-Aminolevulinic Acid (ALA) by Recombinant E. coli II. process Monitoring by a 2-Dimensional Fluorescence Sensor

유전자 재조합 대장균에 의만 5-Aminolevulinic Acid (ALA)의 생산 및 공정 모니터링 II. 2차원 형광센서에 의안 공정 모니터링

  • 이종일 (전남대학교 응용화학공학부, 생물공정기술연구실) ;
  • 정상윤 (전남대학교 물질생물화공과, 생물공정기술연구실) ;
  • 임용식 (전남대학교 물질생물화공과, 생물공정기술연구실) ;
  • 정상욱 (전남대학교 산업공학과)
  • Published : 2004.02.01
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Abstract

2-Dimensional fluorescence sensor has a wide range of excitation and emission wavelengths, that some biogenic fluorphors in a biological process can be monitored simultaneously. The production processes of 5-aminolevulinic aicd (ALA) by recombinant E. coli BL21 (DE3) pLysS harboring plasmid pFLS45 were on-line monitored by a 2-dimensional fluorescence sensor The characteristics of fluorescence spectrum was dependent upon physical and biological factors of a bioprocess such as culture pH, cell mass etc. Some off-line data were correlated to the fluorescence intensity well, which was monitored at some combination of excitation and emission wavelengths by the 2-dimensional fluorescence sensor.

본 연구에서는 2차원 형광 센서를 이용하여 ALA 생산 공정을 실시간 모니터링하고 오프라인 분석 데이터와 비교, 고찰하였다. 배양액의 pH나 균체의 성장 특성 등 생물공정내의 환경 변화에 따라 형광 특성에 차이를 보였으며 최소배지인 MS8 배지에 IPTG, LA 및 기질 (포도당, 숙신산) 등을 첨가한 후 형광 특성의 변화를 살펴본 결과 균체의 성장이나 세포내 대사현상의 변화를 형광 차이로부터 확인할 수 있었다 2차원 형광센서에 의해 실시간 모니터링 된 형광 스펙트럼데이터는 기질 및 생산물 그리고 세포내 효소 활성 등의 각종 공정 변수와 좋은 상관성을 보였다. 따라서 본 연구에서 사용한 2차원 형광센서는 ALA 대량 생산을 위해 주요한 공정변수를 실시간 모니터링 하는데 매우 효과적이라 할 수 있으며 향후 공정의 제어 및 최적화에도 이용될 수 있다.

Keywords

References

  1. Biotechnol. Prog. v.14 Two-dimensional fluorescence spectroscopy: A new tool for on-line bioprocess monitoring Marose,S.;C.Lindemann;Th.Scheper https://doi.org/10.1021/bp970124o
  2. Kor. J. Biotech. Bioeng. v.16 Monitoring of biological processes by 2-dimensional fluorescence sensor Rhee,J.L.;S.Y.Chung;K.H.Seo
  3. Curr. Opin. Biotechnol. v.13 Bioproces monitoring Harms,P.;Y.Kostov;G.Rao https://doi.org/10.1016/S0958-1669(02)00295-1
  4. Trends Biotechnol. v.17 Optical sensor systems for bioprocess monitoring Marose,S.;C.Lindemann;R.Ulber;Th.Scheper
  5. Sen. Actuat. B. v.51 2-Dimensional fluorescence spectroscopy for on-line bioprocess monitoring Lindemann,C.;S.Marose;H.O.Nielson;Th.Scheper
  6. Appl. Microbiol. Biotechnol. v.52 Fluorescence monitoring during cultivation of Enterobacter aerogenes at different oxygen levels Mukherjee,J.;C.Lindemann;Th.Scheper https://doi.org/10.1007/s002530051550
  7. J. Biotechnol. v.88 On-line bioprocess monitoring with a multi-wavelength fluorescence sensor using multivariate calibration Skibsted,E.;C.Lindemann;C.Roca;L.Olsson https://doi.org/10.1016/S0168-1656(01)00257-7
  8. Enz. Microb. Technol. v.29 On-line monitoring of a quasi-enantiomeric with two coumarin substrates via 2D-fluorescence spectroscopy Knutel,T.;Th.Hartmann;H.Meyer;Th.Scheper https://doi.org/10.1016/S0141-0229(01)00369-6
  9. Sens. Actuat. B. v.89 Genotoxicity monitoring using a 2D-spectroscopic GFP whole cell biosensing system Bartolome,A.J.;R.Ulber;T.Scheper;E.Sagi;S.Balkin https://doi.org/10.1016/S0925-4005(02)00423-9
  10. Kor. J. Biotech. Bioeng. v.5 Production and monitoring of itaconic acid from starch materials Chung,S.Y.;J.I.Rhee
  11. Production and process monitoring of 5-aminolevulinic acid (ALA) by recombinant E. coli, Ⅰ. Characteristics of ALA production Chung,S.Y.;K.H.Seo;K.A.Han;S.H.Cho;K.Bak;J.I.Rhee
  12. Methods v.20 Green fluorescent protein as a reporter for macromolecular localization in bacterial cells Margolin,W. https://doi.org/10.1006/meth.1999.0906