2단계 연속식 반응조에 의한 Sorbitol 로부터의 sorbose 생산

Abstract

glucose 를 starting material 로 하는 Vitamin C 생산에 있어서 중요한 중간물질인 sorbose의 2단 연속식 발효방식에 의한 생산에 대하여 연구하였다. sorbitol 의 탈수소반응에 의한 sorbose 생산은 화학적인 방법으로도 그 진행이 가능하지만 L-, D- 형의 sorbose racemate 가 생기기 때문에 그 수율면에서 미생물에 의한 발효에 뒤지고 있다. sorbitol 탈수소 반응에는 Acetobacter suboxydans 의 균주를 사용하였다. 최적온도는 30℃ 그리고 실험에 의하여 pH 4.6에서 최대 생산율을 갖음을 알 수 있었고 이 균주의 최대 비생장속도는 0.31 l/hr 이고 doubling time 은 2.3 hr 이었다. 회분식 발효에 있어서 30% 이상의 기질농도에서는 반응이 잘 일어나지 않음을 알았고, 20%의 기질농도에서 90% 전화율에 도달했을 때 생산율 19mmole/l/hr 을 얻었다. 회분식 실험에 의하여 sorbose 생산은 발효액중의 미생물의 농도에 비례함을 알았고 미생물의 농도를 증가시키기 위하여 연속식 발효 방식, 특히 여과장치를 갖춘 2단 연속식 발효방식을 도입하여 생산율 증가를 꾀하였다. 여과장치로는 sintered glass 를 사용하였고 미리 실험에 의하여 미생물의 여과효과가 충분히 있음을 알았다. 실험을 한 결과 여과장치를 갖추지 않은 연속식 발효조에 비하여 미생물의 농도가 2배로 증가하였고, 더불어 전화율도 90%에 달했고 생산율도 최대 82 mmole/l/hr까지 얻을 수 있었다. 연속식 발효에 있어서의 기질농도의 최적화 실험에 의하여 농도 20%에서 최대 생산율을 얻을 수 있었다. 그리고 실험결과로부터 운전조건의 최적화를 시도하여 90% 동 전화율에 있어서 최대 생산율 41 mmole/l/hr 를 얻을 수 있었고 이 생산율은 회분식 발효조에 의한 19 mmole/l/hr에 비하여 2배 이상의 좋은 결과였다. pH, 기질농도등 발효조건의 최적화와 여과장치를 사용한 2단 연속식 발효조를 사용함으로써 공정의 경제화를 꾀하여 sorbose 생산에 있어서의 생산율 증가를 달성하였다.