In order to reduce the medium cost, production of succinic acid by anaerobic batch and continuous cultures of Mannheimia succiniciproducens MBEL55E using wood hydrolysate and various nitogen sources were studied.
The hydrolysate medium was treated with NaOH before sterilization to reduce the formation of inhibitory compounds. Mannheimia succiniciproducens MBEL55E utilized xylose as well as glucose in the wood hydrolysate based media as a carbon source for the succinic acid production. Also, the effectiveness of corn steep liquor in cell growth and succinic acid production was similar to those obtained by supplementing expensive yeast extract. When corn steep liquor was supplemented as a complex ntrogen source, the final succinic acid concentration of 9.75 g/L was obtained in batch fermentation of pre-treated wood hydrolysate (containing 15.50 g/L of glucose and 7.63 g/L of xylose), resulting in a succinic acid yield of 50%. Continuous cultures of Mannheimia succiniciproducens MBEL55E in the pre-treated wood hydrolysate baesd medium containing yeast extract resulted in a succinic acid yield of 55%. High succinic acid productivity (3.19 g/L/h) was obtained and it was 2.8 times higher than that obtained by batch fermentation.
Consequently, this study shows that a cost-effective medium of pre-treated wood hydrolysate can be used as an alternative to glucose-based media without any separation process in the fermentation production of succinic acid. Besides the cost effectiveness of wood hydrolysate based media, the utilization of corn steep liquor as a nitrogen source can be considered to make low the medium cost much more.
경제적인 배지를 개발하기 위하여 통성혐기성 균주인 Mannheimia succiniciproducens MBEL55E를 이용하여 회분식 및 연속식 발효를 통해 목질계 당화액으로부터 숙신산을 생산하는 연구를 수행하였다.
목질계 당화액을 배지로 사용할 때, 세포 성장을 저해하는 화합물의 생성을 막기 위해 멸균전 NaOH로 전처리 하였다. 목질계 당화액을 탄소원으로 Mannheimia succiniciproducens MBEL55E를 배양한 결과 사용 균주는 배지내의 포도당과 자일로즈를 동시에 탄소원으로 사용하였다. 또한 질소원으로 값비싼 효모추출물 대신 옥수수분해물을 사용하였을 때 효모추출물을 사용했을 때의 발효 성능과 비슷한 결과를 얻어 대체 효과가 있음을 확인하였다. 전처리한 목질계 당화액을 탄소원으로, 옥수수분해물을 질소원으로 공급한 회분식 배양에서, 최종 숙신산 농도는 9.75 g/L이었으며 숙신산 수율을 50%이었다. 목질계 당화액과 효모추출물을 사용한 연속 공정에서 55%의 숙신산 수율을 얻었으며 생산성은 3.19 g/L/h이었다. 이는 회분식 배양의 경우보다 2.8배 높은 결과이다.
결론적으로 이 연구는 전처리한 목질계 당화액이 미생물 발효시에정제 포도당을 대체할 수 있는 경제적 탄소원으로 이용될 수 있다는 것을 보여준다. 또한, 목질계 당화액에 의한 경제적 효과와 더불어 옥수수분해물을 질소원으로 사용하였을 때 배지 가격을 더욱 낮출 수 있다는 점도 보여준다.
