earticle

영어

The large-scale production of antibiotics by filamentous mycelial organism requires an adequate supply of dissolved oxygen. In terms of productivity, it means that oxygen transfer is the rate-limiting step. Therefore, the oxygen transfer coefficients(kLa) were determined in a broth involving a filamentous mycelial organism such as Streptomyces avermitilis for use in fermentations. To determine kLa in a stirred vessel, a great deal of effort is required to provide all the cells with a sufficient oxygen supply. To overcome the oxygen limitation in a batch culture, a fed-batch culture was applied to control the growth rate by an intermittent supply of nutrients. Thus, it was possible to maintain a suitable dissolved oxygen concentration at a low agitation rate. The optimal agitation speed was 350 rpm at low cell concentrations (below 7 g/L) by considering the efficiency of agitation and shear stress. The kLa was found to decrease from 64.26 to 29.12 hr-1 when the biomass concentration was increased from 9.82 to 12.09 g/L. In addition, an increase in viscosity was also observed during the growth phase. By comparing the kLa values for the various agitation and aeration rates, it was found that the effect of an increase in kLa by aeration was reduced dramatically at high biomass concentrations.
However, this effect was not observed when altering the agitation rate. This suggests that controlling the dissolved oxygen concentration by altering the agitation rate was more efficient than increase the aeration rate.

한국어

균사형성 미생물에 의한 항생물질의 대량생산은 적절한 산소공급이 요구되며, 산소전달속도는 생산성에 영향을 미치는 속도제한단계이다. 그러므로 발효에 이용하기 위해 Streptomyces avermitilis와 같은 균사형성 미생물 배양액에서의 산소전달계수를 측정하였다. 그러나 회분식 배양에서 kLa 측정을 위한
적절한 용존산소 유지가 어려웠으며, 이를 극복하기 위해서 유가식 배양을 도입하였다. 배지의 단계적 공급으로 미생물의 성장속도를 조절할 수 있었고, 낮은 교반속도에서도 적정용존산소의 유지가 가능하였으며, 결과적으로 kLa 측정도 용이하였다. 7 g/L이하의 낮은 균체량에서는 350 rpm의 교반속도가 교반효율과 전단응력을 고려했을 때 가장 적절한 조건임을 알 수 있었다. 그러나 균체가 증가할수록 배양액 점도가 증가하여 혼합이 효과적이지 못한 이유로 더 높은 교반속도가 필요하였다. 통기량의 증가에 의한 kLa 증가율은 건조균체질량이 고 농도 일수록 미미하였다. 그러므로 높은 균체농도에서는 이차대사산물에 영향을 주지 않는 범위에서 교반속도를 증가하여 용존산소 농도를 조절하는 것이 통기속도의
조절보다 더 효율적 일 것으로 판단되었다.