Bacillus coagulans DL-1이 생산하는 고분자 중합체의 특성과 생산조건의 최적화

Abstract

고분자 중합체를 생산 능력이 있는 균주를 토양에서부터 분리하여 형태학적 및 생화학적인 특성을 확인하고 Bacillus 속 균주를 동정하는 API-50CH/B kit를 사용하여 동정한 결과, Bacillus coagulans로 확인되어 B. coagulans DL-1으로 명명하였며 고분자 중합체를 생산하여 체외로 분비하는 균주임을 확인하였다. 플라스크 실험을 통하여 고분자 중합체 생산을 위한 B. coagulans DL-1의 최적 탄소원과 질소원 및 각각의 최적 농도는 2% (w/v) 포도당과 0.25%(w/v) yeast extract임을 확인하였다. 플라스크 실험에서 확립한 최적 배지조건과 1.0 vvm의 통기량 및 500 rpm의 교반속도로 <TEX>$7\ell$</TEX> 생물배양기를 사용하여 수행한 회분식 배양에서의 최대 고분자 중합체 생산량은 5.00<TEX>$\pm$</TEX>0.15 g/<TEX>$\ell$</TEX>이었다. 가스 크로마토그라피를 사용하여 B. coagulans DL-1이 생산한 고분자 중합체의 구성 성분을 분석한 결과, 포도당과 람노오스로 구성되어 있으며 포도당과 람노오스의 구성 비율은 약 9 : 1 이었다. 또한 평균 분자량을 gel permeation chromatography로 측정한 결과, 2.80<TEX>$\times$</TEX><TEX>$10^5$</TEX>이었다. The microorganism isolated from soil was identified as Bacillus coagulans by morphological and biochemical analyses and API-50CH/B kit, which was an identification kit for Bacillus species, and named as B. coagulans DL-1. It produced an extracellular biopolymer. Maximum production of biopolymer was 5.00 <TEX>$\pm$</TEX>0.15 g/<TEX>$\ell$</TEX> in a <TEX>$7\ell$</TEX>bioreactor with an aeration rate of 1.0 vvm and an agitation speed of 500 rpm when concentrations of glucose and yeast as the optimal carbon and nitrogen sources were 2.0% (w/v) and 0.25% (w/v), which were optimized with a flask scale. Gas chromatographic analysis showed that the biopolymer producded by B. coagulans DL-1 consisted of glucose and rhanmose and their molar ratios was about 9 : 1. Its average molecular weight was 2.80<TEX>$\times$</TEX><TEX>$10^5$</TEX> with gel permeation chromatographic (GPC) analysis.