Penicillin fermentation was performed in the various scale of fermentation vessels using the mutant strain of $\mbox{\underline{Penicillium}}$ $\mbox{\underline{chrysogenum}}$, originally ATCC 12690, which had been obtained by treatments of Methyl-bis (β -chloroethyl) amine and U.V. light.
In this thesis, process variables have been studied for the ultimate purpose of the process optimization of penicillin fermentation. As the most important variables, sugar consumption rate, specific consumption rate of sugar, dissolved oxygen, and optimal concentration of precursor were selected, and the applicability of soybean meal and soybean flour as main nitrogen sources was evaluated.
The optimal concentration of precursor and the applicability of soybean meal and soybean flour as main nitrogen sources were studied with shake-flask fermentation, and sugar consumption rate, specific consumption rate of sugar and dissolved oxygen with 20 liter fermentor.
The optimal concentration of precursor was found to be 0.250.50% and both the soybean meal and soybean flour equally effective as compared with corn steep liquor in penicillin production.
In batch fermentation with lactose, mean sugar consumption rate during the first 120 hours varied 0.67-1.3g lactose equivalent sugar per liter per hour, specific consumption rate of sugar for maintenance energy, 0.03-0.06g lactose equivalent sugar per g-dry weight per hour, and dissolved oxygen in the phase of penicillin production was maintained at the level of 65% saturation.
In batch fermentation with sucrose feeding, specific consumption rate of sugar for maintenance energy varied 0.02-0.04g sucrose equivalent sugar per g-dry weight per hour, and oxygen supply was an important factor in this type of fermentation.
In batch fermentation with glucose feeding for $p^H$ to be maintained at a level lower than 8.0, the maximum potency of pennicillin was one half of that with sucrose feeding, and twice as high as that with shake-flask fermentation.
Therefore it was confirmed from the fermentation with sucrose or glucose feeding that there was a feasibility to raise the maximum potency of penicillin equal to or more than that on lactose medium if the feed rate of sugar and $p^H$ could be controlled rigorously.
Penicillin G 발효 공정 최적화를 위한 공정 변수 (process variables) 를 조사해 보기 위해, Penicillin 생산 역가가 매우 낮은 Penicillium chrysogenum 균주에 돌연변이 유발제인 Methylbis (β-chloroethyl) amine 과 자외선을 처리하여 생산성 균주를 얻은후 조건을 달리하여 발효 시켜 보았다.
공정변수로서는 당소비율 (Sugar consumotion rate), 비 당소비율 (specific consumption rate of sugar), 용존산소, 전구물질의 최적 농도를 택하였고 주 질소원으로서의 대두박 및 대두분의 적용성 여부를 조사하였다.
전구물질의 최적농도 및 대두박과 대두분의 적응성실험은 flask 진탕 배양에서, 당소비율, 비당소비율, 용존산소는 20 liter 발효조에서 실시하여 결정하였다.
그 결과 전구물질의 최적농도는 0.25% 였고 대두박과 대두분은 Penicillin 생산에 있어서 corn steep liquor 와 거의 동등하였다.
유당 회분 발효에서의 당소비율은 초기 120시간 동안에 평균 0.67-1.3g 유당/liter/hr 였고 유지에너지 (maintenance energy)에 필요한 비당소비율은 0.03-0.06 g 유당/g 균체건조량/hr였다. 또한 Penicillin 생산기에서의 용존산소는 포화 용존산소의 65% 에서 유지되었다.
서당 추가 방법으로 행한 발효에서는 유지에너지에 필요한 비당소비율은 0.02-0.04g서당/g 균체건조량/hr 였고 유당 회분 발효에서 보다 Penicillin 역가는 조금 떨어지긴 했지만 flask 발효액 6.8배로 크게 향상되었다. 그리고 Penicillin 생산기에서의 용존 산소는 제한 요인이었다.
pH 조절을 위한 포도당 추가방법으로 행한 발효에서의 Penicillin 역가는 서당 추가방법으로 행한 발효에서의 $\frac{1}{2}$ 로 나타났으나 flask 발효의 2배이상으로 향상되었다.
따라서 당 추가방법으로 행한 두가지 발효방법에서 당 추가율과 pH 를 잘 조절해 줌으로써 Penicillin 역가를 유당을 사용한 경우와 동일하게 혹은 그 이상으로 증가시킬수 있을 가능성을 확인하였다.
