미생물의 고정화 담체 선택은 발효 생산물의 수율에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 sodium alginate 농도를 변화시키며 GABA의 생산능을 살펴보았다. 결과적으로 \(3.0\%\)의 sodium alginate가 구체의 증식과 GABA의 생성에 가장 효과적임을 확인하였다. 그러나 장기간의 연속 발효시에는 고정화 담체인 sodium alginate에 발효억제 현상이 나타나는 것을 발견하였다. 이를 해결하기 위해 고정화 담체로서 sodium alginate의 세척이 필요하다는 결론을 내렸다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <h2>고정화 담체의 선택</h2> <p>미생물의 고정화 담체의 선택은 목적하는 발효 생산물의 수율을 높이는데 큰 영향을 미친다. 균체 고정화 발효 시 스템의 고정화에 이용되는 담체로는 agar, sodium alginate, polyacryamide 및 K-carrageenan등이 사용되고 있으므로 본 실험에서 고정화 담체의 종류에 따른 GABA 생산의 활성을 검토하였다. Lactobacillus brevis BH-21를 배양한 후 얻은 균체를 각종 담체를 이용하여 고정화시킨 후 담체의 종류와 농도에 따른 GABA의 활성을 측정하였다. Table 1 에서 보는 바 와 같이 \( 3.0 \% \) sodium alginate에 의한 고정화 균체에 의한 GABA 의 생성량은 \( 100 \% \) 로 가장 높았으며, \( 6.5 \% \)-carrabeenan는 \( 87.6 \%, 3.5 \% \) polyacrylamide은 \( 66.3 \% \) 및 \( 2.5 \% \) agar는 \( 72.8 \% \) 로 다소 낮았다. 담체중 \( \kappa \)-carrageenan은 gel의 상태가 sodium alginate에 비하여 쉽게 붕괴되기 쉽고 고온에서는 녹는 횐상이 일어나므로 gel의 형성능이 약하였다. Agar 와 polyacrylamide의 고정화 gel은 형태와 크기가 고르지 못 하여 일정한 활성을 갖지 못하며 장시간 발효시는 gel이 붕괴되기 쉬운 단점이 있으나 ca-alginate는 산성 또는 알칼리 성에서도 안정하고 장기간 고온에서 발효하여도 gel의 봉괴가 쉽게 일어나지 않고 일정한 압력에도 견디므로 본 실험에서는 균체 고정화 담체로 sodium alginate를 사용하기로 결정하였다.</p> <h2>담체인 sodium alginate의 농도</h2> <p>고정화 담체로서 균체를 고정화할 때 담체의 농도에 따라 yel의 형성이 달라지며 균체의 고정화 및 발효의 효율에도 영향을 미치게 된다. Fig. 2에 나타난 바와 같이 sodium alginate를 \( 2.5,3.0,3.5,4.0 \% \)의 농도로 구분하여 GABA 의 생산능을 조사한 결과 sodium alginate 농도가 \( 3.0 \% \)로 했을 때 구체의 증식이 제일 좋았으며, GABA의 생성도 낮았으므로 번 실험에서는 \( 3.0 \% \)의 sodium alginate로 균체를 고정화하여 사용하였다. 이와 같이 목적하는 발효 생성물에 따라 다르지만 균체를 고정화할 때 담체의 농도가 발효 시 크게 작용하 였다. Osaki 등은 간장의 균체고정화에 의한 장기간 발효 시에 \( 3.0 \% \) sodium alginate로서 Zygosaccharomyces rouxxii를 고정화하였고, Yongsmith와 Chutima은 세균을 \( 3.0 \% \) sodium alginate로 고정화하여 비타민 \( B_{12} \)를 생산하였다고 보고하고 있다.</p> <h2>Lactobacillus brevis \( \mathrm{BH}-21 \) 균체의 유리 및 고정화에 의한 GABA생산의 활성비교</h2> <p>Lactobacillus brevis \( \mathrm{BH}-21 \) 유리 균체와 고정화 담체에 의한 GABA 생산 등을 비교하기 위하여 각각의 균주를 일정조건으로 배양하면서 발효는 24시간 마다 새로 만든 배양액을 공급해주면서 조사하였다. Fig. 3에 나타낸 바와 같이 유라 균체에 의한 발효와 고정화 균체에 의한 발효를 비교 시 1차 발효시기인 24시간까지는 GABA생산능은 유리 균체를 이용하여 발효할 때 약간 높았다. 그러나 2차 발효에서는 고정화 균체의 활성은 초기 활성을 유지한 반면 유리 균체의 경우는 GABA 의 생산능은 많이 떨어졌으며 3차 및 4 차 발효 시 고정화 균체에 의한 GABA의 생산은 거의 변화가 없었으나 유리 균체에 의한 GABA 의 생산능은 급격히 저하하였다. 이는 유리 균체를 4회 계속 사용함으로써 균주의 활성이 떨어지기 때문으로 사료된다. 따라서 고정화 균체에 의한 GABA 의 생산은 4차 발효까지도 그대로 유지된 것으로 바아 고정화 균체에 의한 연속적 발효가 효율적이라고 생각된다. 그러나 4차 발효 이후 장기간의 발효시 고정화 균체의 GABA 생산 활성이 조금썩 떨어지는 것은 고정화 담체인 sodium alginate에 균체 및 기질이 붙어 층을 이루어 생기는 발효억제 현상으로 사료되며 연속 발효 시 이와 같은 단점은 고정화 균체의 세정작업으로 해결될 수 있을 것으로 생각된다.</p>