Cephalosporin C fermentation was studied using $\underline{Cephalosporium acremonium}$ mutant strain, which was isolated after U.V. mutagenesis of $\underline{Cephalosporium acremonium}$ ATCC 14553. It produced about 520 ㎍ Cephalosporin C/ml-broth in complex media and 230 ㎍ Cept. C/ml-broth in synthetic media in shake flask fermentation.
We tested the effect of methionine concentration on Cephalosporin C production to find the optimal condition and it was also tried to investigate the types and amounts of substances that would stimulate the production of the antibiotics; 1% oleic acid increased the productivity by 20%, 0.15% calium chloride by 20%, and the combination of 0.7% ammonium sulfate and 1.0% calcium carbonate by 75%.
The effect of pH and time on Cephalosporin C productivity also of some interest was studied. It was shown that Cephalosporin C activity was also of some interests and their relationship was studied. It was shown that Cephalosporin C is acid-stable and alkaline sensitive, and much deactivation occurred above pH 8.0.
Fermentation variables have been studied in our experiment for the understanding of the fermentation process. Such variables as sugar concentration, pH, specific oxygen uptake rate, antibiotic concentration, and dry cell weight were measured.
Generally antibiotic formation is retarded till the completion of growth phase, and many possible mechanisms have been suggested for this control of antibiotic biosynthesis. One of the most plausible mechanisms, the role of glucose on the biosynthesis of Cephalosporin C and penicillin N was investigated quantitatively. The presence of glucose inhibited the synthesis of these antibiotics: The specific Cephalosporin C productivity was 189.6 ㎍ Ceph. C/g D.C.W.-hr when 2% glucose was used as the sole carbon source, 97.9 in case of 4 % glucose, 71.0 in case of 8% glucose, and 50.2 in case of 16% glucose. Based on these data and the fermentation study where intermediate glucose was fed, it was concluded that the inhibition of Cephalosporin C Production is due to the retardation of growth phase by the presence of glucose in the fermentation media.
Cephalosporin C 역가가 매우 낮은 $\underline{Cephalosporium acremonium}$ ATCC 14553균주에 돌연변이 유발제인 자외선을 처리하여 원 균주보다 70%의 생산성이 증가된 돌연변이를 얻은 후 이것을 사용하여 실험하였다.
Cephalosporin C 생성에 촉진효과가 크다고 이미 알려진 DL-methionine 을 농도를 달리하여 처리해 준 결과 0.7% 에서 최적인 것으로 나타 났으며 penicillin N은 0.5%의 DL-methionine 을 넣어 주었을때 가장 그 효과가 크게 나타났다. 이외에 여러물질에 대해 이러한 생성 촉진효과가 없는 가 실험해 본 결과 0.7%의 smmonium sulfate와 1 %의 calcium carbonate를 섞어 주었을때와 oleic acid 1% 를 넣어 주었을 때 좋은 효과가 있었다.
수소 이온 농도가 용액중의 Cephalosporin C 의 안정도에 미치는 영향을 조사한 결과 중성과 산성에서는 안정한 것으로 나타났으나 알칼리성에서는 부분적으로 활성이 파괴 되는 것을 알수 있었다. 완충용액을 사용하여 용액을 pH 8 로 유지하고 3일이 경과 하였을때 초기 활성의 20 % 가 파괴 되었으며 pH 9 로 유지한 경우는 45 %, pH 10 으로 유지한 경우에는 75 % 가 파괴 되었다.
Cephalosporin C 발효시 발효공정 변구들의 상호관계와 변화를 알아보기 위해 발효 조건을 달리하여 발효 시키면서 당 농도, 수소이온 농도, 건체량, 항생제 농도, 산소소모율등을 측정하였다. flask 발효의 경우, pH 는 6.2 에서 7.7 사이에서 변화했으며 발효초기에서는 산성으로 멀어졌다가 후반에 가서 알칼리성으로 올라가는 추세를 보였으며 이때부터 Cephalosporin C 와 penicillin N 이 생성되기 시작하였다. 최종 건체량은 23 g/l 이었으며 약 550 μg/ml 의 Cephalosporin C 이 생성되었다. 그리고 최대 산소 소모율은 $1.0 m mole O_2/g-hr$ 이었다. 다른 조건의 발효에서도 이와 유사한 추세들을 보였다.
항생제 발효시 발효초기에서 생성이 억제되는 기작을 알아보기 위해 한 방편으로 glucose 농도의 효과가 조사 되었다.
glucose 를 유일한 당원으로 했을때 초기 glucose 농도가 클수록 최종 Cephalosporin C 생성양은 감소 하였는데 2 % 일때 건체당 생성율은 9.09 mg/g-D.C.W. 이었으며 16 % 인 경우는 2.40 mg/g-D.C.W. 이었다. 그러므로 발효시 발효액중에 glucose가 존재하는 것이 Cephalosporin C 생성을 억제하는 것을 알 수 있었다. 또한 발효도중 glucose 를 재차 가해주어 가해주지 않은 경우와 여러공정 변수를 비교한 결과 전자의 경우 발효상태는 성장기 상태를 계속 유지되는 것을 나타냈으며 이것은 초기 당 농도가 높은 경우와 동일하였다.
그러므로 발효액 종의 glucose 의 존재가 균의 상태를 성장기로 유지함으로써 항생제 생성을 방해하는 것으로 추정 되었다. 그러나 이러한 성장기의 세포들에 있어서 어떻게 항생제 생성이 억제되는가 하는 것은 앞으로 더욱 연구되어야 할 과제이다.
