Kim, Won-Jung;Jung, Hee-Young;Min, Ji-Yun;Chung, Young-Gwan;Lee, Cheol-Ho;Choi, Myung-Suk
한국약용작물학회지
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제12권5호
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pp.372-377
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2004
Scopolia parviflora Nakai, a rare and endangered species, is the sole plant producing tropane alkaloids (TA) among the Korean native species. In order to enhance TA productivity the SP72 root line was selected by screening 100 of root line, and the optimal culture media for root growth and TA production were investigated with the SP72 roots. Based on the several media, SH and 2B5 medium were determined as growth medium and White and NN medium as production medium. Among the four combinations of two-stage culture, 2BN (2B5 as growth medium plus NN as production medium) showed more enhanced root growth and TA production as compared with production media of White and NN medium and growth media of SH and 2B5 medium, respectively. However, bubble column bioreactor (BCB) cultures applying two-stage culture did not reveal the effective results despite of the each successful operation of two-stage culture in conical flasks and BCB cultures.
생물반응기를 이용하여 섬오갈피 부정근 증식시 부정근의 생장과 유용 이차대사산물인 eleutheroside 류 생산에 미치는 ${NO_3}^-$와 ${NH_4}^+$의 영향 및 배양기간에 따른 배지성분의 변화량을 분석하였다. 부정근 증식은 질소농도가 50 mM ${NO_3}^-$와 10 mM ${NH_4}^+$ 농도비율로 첨가된 처리구에서 최대(30.8 g FW/L)에 이르러 60 mM ${NH_4}^+$ 첨가에 비해서는 3.6배 증식되었다. 또한 ${NH_4}^+$의 첨가농도비율이 높아질수록 부정근의 증식은 감소하였다. 그러나 eleutheroside B는 총 질소량이 30 mM 처리에서 $57.3{\mu}g/g$ DW, E는 60 mM 처리에서 $188.4{\mu}g/g$ DW의 함량으로 생산량이 가장 많았다. 반면에 eleutheroside $E_1$은 총 질소량이 15 mM 처리에서 $47.3{\mu}g/g$ DW로 생산량이 가장 많았다. 부정근 최대생장은 초기 접종량 대비 배양 9주만에 6.8배가 증식되었고, 배양기간별 배지 성분의 변화에서 ${NH_4}^+$, $K^+$, ${NO_3}^-$와 ${PO_4}^-$는 배양기간이 경과할수록 함유량이 감소하였다. 이러한 결과로 보아 부정근의 생장과 유용이차대사산물의 함량을 높이기 위하여 다양한 처리의 연구가 수행되어야 할 것으로 생각된다.
Saccharomyces cerevisiae의 고정화 및 현탁 세포로 구성된 연속식 생물반응기에서 에탄올 생성시 지질 첨가 영향을 연구하였다. 여러가지 배양조건하에서 에탄을 생산량 및 현탁 세포의 알코올 탈수소효소(alcohol dehydrogenase, ADH)의 비활성도를 측정하였다. 무통기 조건하에서 ergosterol과 oleic acid를 세포 배양액에 첨가하였을때, 에탄을 생산량과 균체 생육이 현저히 증가하였으나, 알코올 탈수소효소의 비활성도는 영향을 받지 않았다. 특히 무통기 조건 및 통기 조건하에서 얻어진 현탁 세포간의 알코올 탈수소효소의 비활성도는 차이가 없었다. 계면활성제 첨가시에도 에탄올 생성, 균체 생육, 알코올 탈수소효소의 비활성도가 크게 증가하였다. 고농도($40\;g/{\ell}$ 이상) 에탄올에 노출된 세포배양액에 ergosterol과 oletic acid 첨가시에도 에탄올 생성량, 균체 생육, 알코올 탈수소효소의 비활성도가 증가하였으나, 계면활성제 첨가시에는 효과가 없었다. 따라서, 지질 첨가효과는 저농도 에탄을 조건에 비해 고농도 에탄을 존재시 크게 작용하였다. 여러가지 매양조건에서 얻어진 현탁 세포의 알코올 탈수소효소의 isozyme patteren을 전기영동법에 의해 조사한 결과 ADH I으로 추정되는 한개의 isozyme만이 확인되었으며, isozyme의 이동거리는 세포의 배양조건에 따라 약간의 차이가 있었다. 에탄올 생성량과 알코올 탈수소효소의 비활성도사이의 상관관계는 성립되지 않았으며, 알코올 탈수소효소의 비활성도보다는 균체량이 에탄올 생성에 더 중요한 인자로 작용하였다.
Batch culture system and continuous culture system were used to investigate the removal of disperse dye using several white rot fungi. White rot fungi used in the study were Coriolus hirsutus IFO 4917, Lenzites betulina IFO 6266, Coriolus versicolor IFO 30340 and Phanerochaete chrysosporium IFO 31249. The results of the batch culture experiment showed that white rot fungi used in this study had excellent dye removal abilities. Phanerochaete chrysosporium IFO 31249 was especially effective on the removal of disperse dyes. And continuous treatment of disperse red-60 was studied under bioreactor with vertical matrix using Phanerochaete chrysosporium IFO 31249. The removal efficiency of disperse red-60 were more than 95% in 0.20 ${\sim} 1.50 $hr^{-1}$ dilution rate and 90% in $1.83h^{-1}$ dilution rate.
Shikonin production was examined in a bubble column bioreactor system with the hairy roots of Lithosphermum erythrorhizon. The volumetric productivity was higher than those obtained from other reactor configurations with free or immobilized cells of the same cell line. The productivities of the bubble column reactor, with and without a product absorption trap, were 7.4 and 4.5 mg of shikonin/l/d, respectively. This indicated the importance of the product removal in the design and operation of the shikonin production system with hairy root culture.
A marine bacterium, Pseudomonas aeruginosa BYK-2 KCTC 18012P was immobilized in modified polyvinyl alcohol for the continuous production of rhamnolipids. The stability of rhamnolipids production, the mechanical strength of beads and the scanning electron microscope of immobilized cell were determined in a repeated batch culture. The rhamnolipids production was maintained $80{\sim}90%$ stability of initial production, and the mechanical strength also was stable during the repeated batch culture more than 14 cycles. In the case of SEM studies, the internal distribution pattern of the cell entrapped in modified PVA beads was observed. On the basis of optimal conditions, the continuous culture was investigated in 1.8L air lift bioreactor. The result suggested 0.1g/h rhamnolipids was obtained from 1%(v/v) fish oil continuously in conditions of 1.2L working volume, 0.5vvm and 20ml/h flow rate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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