Exopolysaccharide Production in Fed-batch and Continuous Culture by Methylomonas mucosa

Methylomonas mnosa에 의한 Exopolysaccharide의 유가식 및 연속 생산

The production of extracellular polysaccharide by Methylomonas mucosa (NRRL B-5696) was investigated. The microorganism uses methanol as the carbon source for their growth and produces exopolysaccharides. The productivity of exopolysaccharides was investigated under various culture modes: batch, fed-batch and continuous culture. In flask culture the growth of cell mass and the production of polysaccharide were inhibited at above 1% (v/v) methanol. At 1%(v/v) methanol maximum specific growth rate was obtained. As C/N ratio (g methanol/g ammonium sulfate) increased, polysaccharide production increased and cells mass decreased. Magnesium ion was also found to be essential for the polysaccharide production. In batch culture the production of polysaccharides was more affected by the specific growth rate than the cell concentration. In fed-batch culture the concentration of polysaccharide was 4 times higher than that of batch culture, but the yield was lower. The productivity of fed-batch with continuous feeding was higher than that of batch or fed-batch with intermittent feeding. This is due to no methanol limitation or inhibition that used to occur in fed-batch culture with intermittent feeding. In continuous culture pure oxygen was supplied to avoid the oxygen limitation. As the dilution rate in- creased up to 0.21 h-1, the yield and productivity increased. The solution viscosity of the produced polysaccharide obtained from above increased exponentially with the concentration of polysaccharide.

Methylomonas mucosa를 이용하여 세포외 다당류의 생산을 알아보았다. 본 미생물은 성장을 위해 메탄올을 탄소원으로 이용하여 세포외 다당류를 생산한다. 효과적인 발효 공정 시스템의 개발올 위해 회 분식, 유가식, 연속식 배양을 수행하여 각각의 당류 에 대한 생산성을 알아보았다. 플라스크 배양에서 메탄올이 약 1 % (v/v) 이상에서 다당류의 생산과 세포의 성장은 저해되었다. 1% (v/v)에서 최대 비성장속도를 나타내었고 C/N 비율이 높을수록 다당류의 생산은 많았다. 다당류의 생산에 $Mg^{2+}$ 이온 농도가 크게 영향을 줌을 확인할 수있었다. 유가식 배양에서는 다당류의 농도가 회분식에 비 해 4배 이상 높았으나 수율은 오히려 감소하였다. 연속주입을 통한 유가식 배양은 간헐적 주업방법보다 생산성이 높았다. 이는 간헐적 주입에서 나타날 수 있는 메탄올에 의한 제한이나 저해가 없었기 때 문으로 보여진다. 연속조엽은 산소 제한을 피하기 위해 순수산소를 공급하였다. 희석률이 O.21h-1까지 증가하여도 수융 과 생산성은 증가하였다. 생산된 다당류 용액의 점도는 다당류의 증가에 따라 지수적으로 증가하였다.