A carrier-supported mycelial growth of $\underline{Penicillium chrysogenum}$ was applied to penicillin fermentation system, using celite as a carrier material. A fluidized-bed fer-mentor was designed and operated for penicillin production using the bioparticles developed as a carrier-supported mycelial growth.
The mode of a repeated fed-batch operation was carried out in a fermentor.
In rich medium, the overgrowth of free mycelia and bioparticles caused poor mixing and the fermentor operation quite difficult. To solve this problem, the limitation of medium was tried. The limitation of nitrogen or phosphate resulted in higher specific production rate and poor mycelial growth during fermentation.
The morpology of bioparticles showed smooth compact bioparticles in phosphate limited medium as compared with fluffy loose bioparticles in nitrogen limited medium that made long operation difficult.
The optimal phosphate feeding rate was determined to be 0.02% corn steep liquor per day(corresponding to 10mg-$KH_2PO_4$ /liter/day). At this phosphate limited condition, the bioparticle size could be successfully controlled. Penicillin production was also observed to be maintained at a high level (about 80% of the maximum) for at least one month.
The overall volumetric productivity of penicillin was calculated to be improved by three or four times comparing to that encountered with the conventional batch fermentation by dispersed mycelial growth.
$\underline{Penicillium chrysogenum}$ 을 celite 560 인 담체물질에 부착시켜 균사체의 성장을 유도하였고 이것을 유동층 생물반응기에서 페니실린 생산에 응용하였다. 생물반응기의 작동은 반복 유가법(repeated-fed batch)을 사용하였다. 이러한 방법으로 영양분이 충분한 배지에서 배양할 때는 미생물 증식이 너무 일어나 배양액의 혼합이 불완전하게 일어나고 생물반응기의 작동이 어려웠다. 이러한 문제를 해결하기 위해 배지의 제한을 시도하였다. 배지중에 질소원과 인산원의 함량을 제한하면 제한되지 않은 배지보다 비 페니실린 생산속도(the specific production rate of penicillin)가 증가됨을 알 수 있었다. 질소원을 제한하였을 때는 펠？의 표면 구조가 fluffy loose 한 모양으로 작동시 문제를 초래하였음에 비해 인산원을 제한 하였을 때는 smooth compact한 모양으로 작동시 문제를 초래하지 않았다. 최적 인산 공급 속도는 인산원으로 0.2 g cornsteep liquor / L - day (10 mg $KH_2PO_4$ / L -day에 해당) 임을 결정하였다. 이러한 인산제한 상태에서 성공적으로 펠？의 크기를 조절할 수 있었으며 페니실린의 생산성도 높은 수준으로 한달 동안 유지할 수 있었다. 또한 이때 페니실린의 생산성은 전통적인 회분식 발효법 보다 약 3-4배 증가된 결과를 보여 주었다. 인산 제한 상태에서 희석율을 변화시켰을 때 비 페니실린 생산 속도는 희석율에 무관하게 거의 일정하였다.
