In ethanol fermentation, the accumulated ethanol in fermentation broth has an adverse effect on the cell growth and ethanol production. Besides the cell viability is greatly reduced as the ethanol concentration in broth increases. However, the air supplement during fermentation improves significantly the viability. Therefore, the effect of ethanol and air-supplement in ethanol fermentation was studied by means of considering the thermodynamic parameters related to death rate constant of cells using a continuous culture technique. The continuous ethanol fermentation $(S_o=200 g/liter)$ with air-supplement (Air supply rate=0.0 and 5.0 mlair/liter-hr) was performed at various temperature (Temp. = 30,33,35,37℃) using Saccharomyces cerevisiae STV 89. The death rate constant was estimated from the viability which was measured by staining method.
It was found that the entropy change related to death rate of cells gradually increased as the ethanol concentration increased but its enthalpy change was nearly constant at various ethanol concentration. In addition, air-supplement in ethanol fermentation caused a decrease in entropy change but did not cause a change in enthalpy change. However, the entropy changes related to growth rate and ethanol production rate was nearly zero at thermal activated zone.
에탄올 발효에서, 생성된 에탄올은 세포 성장과 에탄올 생성에 나쁜 영향을 미친다. 뿐만 아니라, 세포 생존율도 생성된 에탄올 양이 증가하면 급격히 감소한다. 그러나, 미량의 공기를 첨가하 면 생존율이 상당히 증가한다.
그래서 에탄올 발효에서 에탄올과 공기 첨가의 효과가 무엇인가를 알기 위해서, 연속 발효법을 사용 세포의 사멸속도 상수에 관련된 열역학적 변수들이 연구 되었다.
공기 첨가량이 0.0 (ml-air/l-hr)와 5.0 (ml-air/l-hr) 인 두 경우, Saccharomyces cerevisiae STV 89 를 사용하여 30, 33, 35, 37℃ 에서 연속 에탄올 발효를 시행하였다. (So=200g-glucose/l) 사멸속도 상수는 염색법으로 생존율을 계산한후 얻어졌다.
연구결과, 에탄올 농도가 증가 하면서 사멸속도 상수에 관련된 엔트로피 변화는 점차 증가 했으나, 엔탈피 변화는 일정했다. 그러나, 공기를 첨가 했을 때, 엔트로피 변화의 감소를 보였으나, 엔탈피 변화는 변치 않았다.
세포성장이 왕성한 부근에서는, 세포 성장과 에탄올 생성에 관련된 엔트로피 변화가 세포사멸이 왕성한 지역과는 달리 거의 일정했다.
