Using $\underline{Micromonospora}$ $\underline{purpurea}$ strain, gentamicin was produced by fermentation. In this thesis, the increase of gentamicin productivity was studied by strain improvement & systematic optimization of some important fermentation process variables.
The gentamicin producing wild strain of $\underline{M}$. $\underline{purpures}$ (ATCC 15835) was improved to a high yielding strain by natural selection, irradiation with ultraviolet, induction of gentamicin resistance. Effective condition of U.V. irradiation was studied for repeated treatment. The resistance-induced mutant gave higher productivity than those mutant obtained by only/U.V. treatment. The growth characteristic of high yielding mutant differed from that of the wild strain; e.g. colony size, colony morphology, color of colony \& broth culture, growth rate etc.
Slow germination of $\underline{M}$. $\underline{purpurea}$ changed to rapid rate by adjusting the pH of the germination broth to slightly alkaline condition. Potato starch & extracted soy bean meal as the best carbon & nitrogen sources for gentamicin fermentation were selected. The effect of metal ion such as $Mg^{++}$ ion & $Co^{++}$ ion was tested. Addition of 10 mM -20 mM of $Mg^{++}$ ion to the fermentation medium didn't effect positively on gentamicin production. Optimum concentration of $Co^{++}$ ion for gentamicin production was 0.08 g $CoCl_2$/ L broth.
As the important fermentation process variables besides the medium, oxygen uptake rate and carbohydrate (Potato starch ＆ Glucose) uptake rate were measured. Maximum oxygen uptake rate was 6.25 mM $O_2$/L broth. HR. Maximum carbohydrate uptake rate was 0.8g glucose/L broth. HR and 0.41 g potato starch/L broth. HR. Also high sensitivity of the yield to the oxygen supply was observed.
The optimum pH for the cell growth phase & gentamicin production phase were different each other, they were 7.2 ＆ 6.8-6.9 respectively. Therefore pH was controlled at the optimum condition for both the cell growth and the production phase of gentamicin fermentation to increase the total productivity. By controlling the pH, the total productivity of gentamicin was increased by about 20 percents.
$\underline{Micromonospora purpurea}$ 균주를 사용해서 gentamicin 발효에 관해 연구되었다. Gentamicin 의 생산역가를 높이기 위해 균주의 개량과 여러가지 중요한 발효공정변수의 최적화가 시도되었다. ATCC 에서 들여온 원래의 균주는 자연적 선발, 자외선 처리, 고농도 gentamicin 에 대한 저항성의 유도등에 의해 높은 생산성을 가진 균주로 개량되었다. 자외선 처리에 의해 계속적으로 균주를 개발하기 위해 효과적인 처리조건이 연구되었고 gentamicin 에 대한 저항성 균주는 200-400 units gentamicin/ml 를 포함한 액체배지에 3_4번 계대배양함으로서 분리가 가능하였고, 자외선 처리만 한 균주보다 더 높은 생산역가를 나타내었다. 분리된 높은 생산역가를 가진 변이주는 원래 균주와는 colony 의 모양, 크기, 액체와 고체배지에서의 균주의 color, 생장율등에서 서로 다른 특성을 보였다.
이 균주의 느린 발아는 발아배지의 pH 를 약 알카리로 조절함으로써 해결되었고, 발효 배지중 가장 좋은 탄소원과 질소원으로는 potato starch 와 soy bean meal 이 각각 선택되었다. Gentamicin 생산 역가에 미치는 금속이온의 영향은 $Mg^{++}$ion 의 첨가는 아무러한 양성반응을 나타내지 않았고, $Co^{++}$ion 의 경우는 0.08g $CoCl_2/L$ 가 생산량을 높이기 위한 최적농도였다.
발효 배지 조성의 최적화 외에 이 균주의 산소소모율과 탄수화물 소모율등이 중요한 발효공정변수로써 측정되었다. 최대산소 소모율은 $6.25mM O_2/L$ broth. HR 최대 탄수화물소모율은 0.8g Glucose/L broth. HR, 0.41g Potato starch/L. HR 였다. 또한 산소공급량에 대한 생산성에 큰 예민성을 보였고 균주생장시기와 gentamicin 생성시기의 최적 pH 가 다르게 나타났으며 각각 7.2 ＆ 6.8-6.9였다. 따라서 gentamicin 총 생산량을 증가시키기 위해 발효 과정중 균주 생장과 gentamicin 생성 모두에 optimum 인 pH로의 조절이 시도되었으며, 이와 같이 함으로써 gentamicin 의 총 생산량은 조절하지 않은 회분발효에 비해 20% 정도 증가되었다.
