정치배양과 진탕 배양을 통해 배양시간에 따른 BC 생성량, 배지의 pH, glucose의 농도 및 gluconic acid의 농도를 조사하였다. 정치배양에서는 빠른 BC 생성을 보였으며, 최대 BC 생산량(4.4 g/l)은 5일째에 관찰되었다. 반면, 진탕 배양에서는 24시간의 잠복기 이후 BC 생성이 관찰되었고, BC의 형태는 배양방법에 따라 차이를 보였다. 또한, 배지 표면적이 배지 부피보다 더 큰 영향을 끼치는 것으로 나타났다.
<h2>\( \mathrm{BC} \) 생성의 time course 실험</h2> <p>위 실험들을 통해 도출된 \( \mathrm{JH} 232 \) 의 최적 \( \mathrm{BC} \) 생성조건에서</p> <p>정치배양과 진탕 배양을 각각 실시하여 배양시간에 따른 \( \mathrm{BC} \)의 생성량, 배지의 \( \mathrm{pH} \), 탄소원(glucose)의 농도, glucose로부터 전환된 gluconic acid의 농도를 조사하였다.</p> <p>정치배양을 한 경우(Fig, 3A)에는 진탕 배양(Fig. 3B)보다 \( \mathrm{BC} \) 생성을 시작하는 시간아 빠른 것으로 나타났으며 최대 \( \mathrm{BC} \) 생산(4.4 \( \mathrm{g} / \mathrm{l}) \) 은 5 일째 관찰되었다. 배지의 탄소성분인 glucose 농도가 급격히 감소하는 동안 \( \mathrm{BC} \) 의 생성은 급격히 증가하였다. Glucose 농도가 감소함에 따라 gluconic acid의 생성도 증가하는 것으로 나타났다. 생성된 gluconic acid는 배지의 \( \mathrm{pH} \) 감소와 관련이 있는 것으로 여겨진다. 배양액의 초기 \( \mathrm{pH} \mathrm{5.5} \) 는 점차 감소하여 배양 2일에는 \( \mathrm{pH} \mathrm{4.2} \) 를 나타 내었다가 시간이 지남에 따라 서서히 증가하여 배양 7.5일째는 \( \mathrm{pH} \mathrm{5.4} \) 를 나타내었다. 정치배양의 경우에 \( \mathrm{BC} \) 는 배양액 표면에 막 형태로 생성되었다. Fig. 4A는 배양액으로부터 회수한 \( \mathrm{BC} \) 를 Petri dish로 옮긴 것 이다.</p> <p>진탕 배양에서 \( \mathrm{JH} 232 \) 의 \( \mathrm{BC} \) 생성은 24 시간의 잠복기를 거 쳐 대수적 생산시기로 도입하였다 (Fig. 3B). 배지의 glucose 농도가 급격히 감소함에 따라 \( \mathrm{BC} \) 생성과 gluconic acid의 생성도 증가하였다. 최대 \( \mathrm{BC} \) 생성 \( (4.6 \mathrm{~g} / 1) \) 은 5.5 일째 관찰되었으며, 정치배양의 경우보다 gluconic acid가 빨리 생성되는 것으로 나타났다. 증가된 gluconic acid의 농도가 서서히 감소하는 것으로 부아 배지중의 glucose농도가 낮은 상태에서 축적된 gluconic acid롤 소비되면서 \( \mathrm{BC} \) 가 생성되는 것으로 여겨진다. 배지의 \( \mathrm{pH} \) 는 배양 2.5 일까지 감소하다가 3.5 까지 떨어진 후에는 서서히 증가하여 최증적으로 배양이 끝난 7.5 일에는 \( \mathrm{pH} 4.7 \) 을 나타내었다. 정치배양의 경우 배양액 포면에 막 형태로 \( \mathrm{BC} \) 가 생성되었으나 진탕 배양의 경우 생수된 \( \mathrm{BC} \) 는 뭉쳐진 난형의 덩어리를 형성하였다.</p> <h2>배양방법에 따른 \( \mathrm{BC} \) 생성의 효과</h2> <p>\( \mathrm{JH} 232 \) 의 배양 방법에 따라 비양액에 생성된 BC pellet의 형태가 다르게 나타났다. 정치배양의 겅우 배양액 표면에 막형태로 BC가 생성되었으나, 진탕 배양의 경우 생성된 BC가 뭉쳐져 난형의 큰 덩어리를 형성하였으며, 발효조를 이용한 배양일 경우는 \( \mathrm{BC} \) 로 된 벌프 형태의 현탁액을 형성하였다.</p> <p>정치배양의 경우 \( \mathrm{BC} \) 가 배양액 표면에 막 형태로 형성되므로 사용된 배지의 부펴, 깊이, 느리고 3 폰먹이 \( \mathrm{BC} \) 생성에 미치는 영향을 조사하였다. 사용된 배지의 부피가 일정(100 \( \mathrm{ml}) \) 하고 표면적과 깊이가 다를 때, 표면적이 어느 정도까지 증가할수록 단위 부피당 \( \mathrm{BC} \) 생성량도 증가하는 것으로 나타났다(Table 1). 반면에 사용된 배지가 일정한 표면적(19.63 \( \mathrm{cm}^{2} \) )을 가지나 부피와 깊이가 다를 때는 부피가 증가할수록 \( \mathrm{BC} \) 생산이 증아하는 추세는 나타내었다. 단위부피당 생성되는 \( \mathrm{BC} \) 의 양에 대해서는 본 실험이 실시된 조건하에서 배지 표면적이 배지부피보다 더 영향을 추는 것으로 나타났다.</p> <p>발효조를 이용한 배양에서 탄소원인 glucose를 공급하는 방식을 달리한 회분배양 및 유가배양을 실시하여 BC 생성량 (productivity)을 비교하였다. 회분배양을 통해 초기 glucose 농도에 따른 \( \mathrm{BC} \) 생성량과 수율을 비교하여 최적의 초기 glucose 농도를 결정하였다. 그래서 \( \mathrm{BC} \) 생산량과 수율을 고려하여 \( 20 \mathrm{~g} \) glucose/1를 초기 농도로 선정하였다.</p> <p>배양시간에 따른 잔존하는 glucose 농도롤 조사하여 추가적으로 glucose 공급하였다. 한편 유가배양에 사용된 총 glu-cose양과 동일한 양의 glucose를 공급한 회분 배양을 실시하여 BC 생산량을 비교하였다. 즉 회분 배양에서 glucose는 초기에만 \( 40 \mathrm{~g} / \mathrm{l} \) 농도로 공급해주었다. 유가배양이 종결된 후 최대 \( \mathrm{BC} \) 생산량은 \( 4.69 \mathrm{~g} / 1 \) 이었으며 이는 동일량의 glucose를 투여한 회분 배양에서 생산된 \( \mathrm{BC} \) 의 양(3.0 g cellulose/1) 보다 1.56 배 큰 것으로 나타났다.</p>