Production of poly-$\beta$-hydroxybutyric acid(PHB) from Liquefied Natural Gas using an Obligatory Methanotroph Methylosinus trichosporium OB3b

메탄자화균 Methylosinus trichosporium OB3b를 이용한 액화 천연가스로부터 poly-$\beta$-hydroxybutyric acid(PHB)의 생산

An obligatory methanotroph Methylosinus trichosporium OB3b was cultivated for the production of poly-${\beta}$-hydroxybutyric acid(PHB) in shake-flask using liquefied natural gas(LNG) as the sole source of carbon and energy. The maximal specific growth rate decreased by 40% using LNG compared with that obtained with pure methane. This is attributed to the inhibition by ethane and propane presents in the LNG as impurities. For the production of PHB, two-stage culture separating the production stage from the growth stage was carried out. PHB accumulation was observed after switching nutrient-sufficient to nutrient-limited condition of non-carboneous component (NO3-, PO43-, K+, Na+, Fe2+, or Mg2+). The limitation of K+ or Mg2+ resulted in relatively high PHB content, but the highest content was obtained by nitrate limitation. The optimal pH and temperature for PHB accumulation was 7.0 and $30^{\circ}C$. Under the optimal condition the maximal PHB content was about 45% after 4-day cultivation.

생분해성 고분자의 생산 단가를 낮추기 위해 값싼 원료인 LNG와 강제성 메탄자화균인 M. tricha­s sparium OS3b를 이용하여 PHS 생산 가능성을 검토하였다. 중요한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 산업용 기질인 LNG를 에탄 원료로 사용한 경 우 LNG 중의 에탄과 프로판에 의해 비성장 속도가 감소하였으내(저해상수 $K_1=0.12%$) PHS 생성에는 영향을 주지 않았다. 2. 배양액 중 구리 이온이 결핍되면 PHS 축적은 현저히 감소하였다. 3. 각종 영양원 결핍조건에서 PHS 축적능을 시험 하였을 때, 칼륨, 마그네숨, 그리고 질소원 결핍이 높은 PHS 축적율을 보였고, 특히 질소원의 경우 최 고 45%의 축적율을 보였다. 4. 최척의 질소원/탄소원의 비는 존재하지 않았고, 질소원의 농도가 낯을수록 PHS 축적율은 증가 하였다. 5. PHS 축척을 위한 최적 온도와 pH는 각각 $30^{\circ}C$와 7.0이었다.