On an industrial basis, amino acids are important components in pharmaceutical products and are widely used as food additives and flavor enhancers. The amino acids with the largest production volume is L-glutamate, which is the precursor for the synthesis of mono-sodium glutamate (MSG).
Most of amino acid are now produced by batch fermentation processes.
As one approach to improve the economics of processes, it is desirable to develop a continuous process.
In the present work the continuous production of glutamate with immobilized cells were investigated. The living cells of Corynebacterium glutamicum ATCC 13058 were immobilized on k-Carrageenan gel matrix and immobilized gels were used as biocatalysts for the production of glutamate.
The immobilized cells were activated for 48 hours in culture growth in order to give a full growth in gels. Using activated gels, experiments were carried out to find the effect of system environment such as pH and aeration rate on the glutamate productivity and cell growth.
In air-circulated fermentor the continuous production of glutamate with immobilized cells was carried out. The effect of mean-residence time on the glutamate productivity and operational stability was investigated. The glutamate productivity profile showed a maximum at 10 hours mean-residence time, although the yield based on carbon source approaches a maximum as the mean-residence time increased beyond 10 hours. The maximum productivity was 0.265 g/l based on effluent flow rate.
The performance of continuous whole cell reactor system was evaluated by measuring glutamate productivity for a period of 30 days and found to be far more superior to the performance of conventional batch reactor system.
글루타민산은 여러 아미노산중에서 생산량이 연간 30 만톤으로 가장 많으며 앞으로도 수요가 증가하는 추세에 있다. 현재 산업적으로는 회분식 발효법에 의하여 글루타민산을 생산하고 있는 바, 원료나 에너지 절약의 측면에서 많은 단점이 있다. 이런 관점에서 본 연구는 고정화 균체를 이용하여 연속식으로 글루타민산을 생산하는 공정에 대하여 여러가지 연구를 수행하였다.
고정화 균체를 이용한 발효공정에서는 담체의 선정이 매우 중요한데, 물질전달, 겔의 강도, 고정화 방법등이 좋은 k-carrageenan을 택하여 겔의 물리화학적인 성질을 조사한 결과 고정화 담체로서 적합한 것으로 나타났다. 위에서 택한 담체에 고정화시킨 균체를 종균배지에서 48 시간 활성화시켰을때 겔의 최대 역가가 나타났으며 담체내의 균체농도는 53. mg건조균체량/ml 겔 으로 높은 균체농도를 얻을 수 있었다. 활성화된 고정화 균체를 이용한 회분식 발효는 자유균체에 의한 것보다 4 배 이상의 생산성을 나타냈다. 고정화 균체를 이용한 연속식 발효에서는 평균 체류시간이 10 시간 정도일때 0.265 글루타민산/hr 로 최대를 나타냈으며, 조업 안정성에 있어서는 한 달 이상 연속식 발효를 할 수 있을 정도로 겔의 강도가 좋았으며 역가도 거의 일정하게 유지되었다.
이상의 실험 결과, 고정화 균체를 이용하여 연속식으로 글루타민산을 생산하는 것이 가능하리라 생각된다.
