Abstract
Co-immobilized mixed culture system(A-Z system) composed of two different oxygen-demanding strains, aerobic(Aspergillus awamori) and anaerobic(Zymomonas mobilis) strains, in a Ca-alginate gel beads was developed to increase ethanol production from raw starch as a carbon source. Optimal mixture ratio of A. awamori and Z. mobilis was $1.25{\times}10^{9}\;spores/L-gel$ and 0.5g cells/L-gel, respectively. After 120 hours of cultivation, gel beads distinguished oxygen-rich surface for A. awamori from oxygen-deficient central part for Z. mobilis. At A-Z culture system, yield of ethanol on glucose, $Y_{p/s}=0.18$, was very low and there was high leakage of cells from surface of gel beads. At A-Z 36 cultrue system with changing silicon check valve for cotton plug at 36 hours in A-Z culture system, there was no cell leakage from gel beads, pH was maintained at around 4.3 during cultivation, and yield of ethanol on glucose, $Y_{p/s}=0.36$, showed 2 times higher than that of control culture system(cotton plug culture).
Gel bead의 효율적인 이용을 목적으로 산소요구성이 전혀 다른 두 균주로 구성된 혼합고정화 배양계의 개발을 시도하였다. 호기성 균으로서 A. awamori, 혐기성균으로서 Z. mobilis를 사용하여 생전분으로 부터 에탄올 생산을 행한 결과는 다음과 같다. 두 균주의 최적 혼합비율은 A. awamori $1.25{\times}10^{9}\;spore/L-gel$, Z. mobilis 0.5g cell/L-gel이었다. 배양이 완료된 후의 gel bead 내의 균주 분포는 각각 혐기부와 호기부, 즉 gel bead의 표면부와 중심부로 생육장소가 구분되어 있었다. A-Z계의 배양에서는 에탄올의 수율이 낮았고, 균사가 gel bead로 부터 누출되었다. 배양 개시 후 36시간째에 배양기의 면전을 특수 제조한 check valve가 부착된 실리콘 plug로 교환하여 혐기적 배양을 행한 A-Z 36계에서는 gel bead로 부터 균사의 누출이 상당히 억제되었고, pH가 4.3을 유지하면서, 에탄올의 수율이 대조구 보다 약2배 높게 나타났다.
