KSBB Journal

The Korean Society for Biotechnology and Bioengineering (한국생물공학회)
권호 표지

1,3-Propanediol Fermentation using the by-Products from Fat Industry

글리세롤을 함유한 유지산업 부산물의 1,3-propanediol 발효

  • 김철호 (한국생명공학연구원 생물공정연구실) ;
  • 김승환 (한국생명공학연구원 생물공정연구실) ;
  • 김세정 (한국생명공학연구원 생물공정연구실) ;
  • 박건규 ((주) 무궁화) ;
  • 이상기 (한국생명공학연구원 생물공정연구실)
  • Published : 2002.06.01
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Abstract

1,3-Propanediol as a bifunctional organic compound could be used in polymerization reactions producing polyesters and polyurethanes. Byproduct containing high concentration of glycerol from fat industry was used to produce 1,3-propanediol in lower production cost as well as waste treatment. In this study, various attempts were made to increase 1,3-propanediol production under different conditions using Klebsiella pneumoniae ATCC 15380. The conversion yield and byproduct formation were influenced significantly by the fermentation pH and temperature. The optimal glycerol and nitrogen concentration for 1,3-propanediol production were found to be 25 a/L and 1%(w/v), respectively. The formation of 1,3-propanediol was optimal at pH 6.0 and temperature $35^{\circ}C$. 1,3-Propanediol production from byproduct from 2.5% glycerol was lower than that of 2.5% commercial glycerol and amounted only to 9.84 a/L from byproduct, while to 12.13 a/L from commercial glycerol.

순수 글리세롤 대신에 유지산업 부산물로써 고농도의 글리세롤이 포함된 폐액을 이용하여 1,3-PD 생산의 최적 조건을 조사하였다. 1,3-PD의 경우 혐기성 조건에서만 생성되므로 글리세롤을 1,3-PD로 전환하는 여러 미생물 중에서 절대 혐기성 균주보다 다루기 쉽고 배양하기 좋은 통성 혐기성 균주인 Klebsiella pneumcniae와 Citrobacter freundii을 비교하여 폐액의 최종 글리세롤 농도가 25 g/L일 때 1,3-PD의 수율과 균주 생육이 좋은 Klebsiella pneumoniae를 선택하였다. 1,3-PD 생산의 최적조건을 조사한 결과 폐액의 글리세롤농도를 25 g/L으로 조정하였을 때 폐액에 포함된 다른 성분의 저해를 적게 받으면서 생산수율이 가장 높았으며, 질소원으로는 corn steep powder를 1%(w/v) 첨가하였을 때 수율이 가장 높았다. 배양액을 발효조 배양에서 pH는 6.0일 때 1,3-PD 수율이 가장 높았으며 pH가 6.0이하로 낮아졌을 때 균주가 성장하지 못하고 사멸하였다. 발효 최적온도는 $35^{\circ}C$였으며 pH의 급격한 변화를 방지하기 위해 첨가한 인산염의 첨가는 효과가 없었다. 그리고 순수 글리세롤의 비교 실험에서 글리세롤 최종농도가 2.5%일 때 1,3-PD으로 수율을 보면 폐액은 53%, pure 글리세롤은 51%로 거의 비슷하였다. 글리세롤 최종 농도가 5.0%로 조정한 했을 때 1,3-PD 수율은 글리세롤함유 폐액 및 순수글리세롤의 기질농도를 2.5% 사용했을 때 보다 모두 낮아졌다. 산업적으로 비누 세제산업 부산물로 생성되는 글리세롤함유 폐액을 1,3-PD 생산에 사용하기 위해서 폐액의 글리세롤농도를 2.5% 조정했을 때 1,3-PD 수율이 순수 글리세롤을 사용했을 때와 비슷하게 생성됨을 알수 있었다. 앞으로 고농도 폐액에서 생육저해가 없이 1,3-PD을 생산할 수 있는 돌연변이 균주의 개발과 유가배양 및 연속 배양에서 최적 배양조건을 찾아야 할 것이다.

Keywords

References

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