The production of polysaccharide by Methylobacterium organophilum, a facultative methylotroph, was carried out in batch and fed-batch culture system.
At batch culture, the effect of $Mg^++$ and trace elements was investigated. Among them, the deficiency of $Fe^++$ and $Mn^++$ significantly repressed the cell growth and polysaccharide production.
The optimal concentration of $MnSO_4$ and $FeSO_4$ were 0.13 -2mg/1, 1.3 -5.2 mg/1, respectively. However $Mg$^++$ and other metal ions didn't affect the cell growth and polysaccharide production.
As the nitrogen limitation accelerated the polysaccharide production, screening of adequate nitrogen sources was done. Cell growth was favored with inorganic nitrogen sources, but the polysaccharide production was favored with organic nitrogen sources. Unusually, the toxic effect of $(NH_4)_2SO_4$ on the cell growth was observed at concentration above 3 g/1 and specific growth rate decreased to half value of maximum specific growth rate., addition of $(NH_4)_2SO_4$ once after ammonium depletion, inhibitted the polysaccharide production and didn't bring the cells to grow again. To overcome these phenomena, ammonium sulphate was added before ammonium depletion. By this technique, cell growth could be maintained actively and polysaccharide production was obtained as 2.4 g/1 with 1.3 g/1 of total $(NH_4)_2SO_4$.
At fed-batch culture, three kinds of feeding modes; constant, intermittant and exponential were used to improve the polysaccharide production. By exponentially feeding fed-batch culture, accumulation of methanol was prevented and the production of polysaccharide was also to constant feeding fed-batch culture.
The properties and rheological characteristics of polysaccharide solution were studied. Polysaccharide solution showed the characteristics of pseudoplastic, and thioxotropic fluid. The apparent viscosity of polysaccharide (10 g/1) was about 18000 cP which was almost 10 times higher than that of Xantan gum solution. The polysaccharide was composed of monosaccharide such as glucose, galactose, and others. The molecular weight of polysaccharide was estimated to be about 2*10 dalton.
Methanol을 탄소원으로 사용하는 facultative methylotroph인 Methylobacterium organophilum으로 부터 세포외 다당류의 생산에 관한 연구가 회분식 배양법과 유가식 배양법에 의해 수행되었다. 회분식 배양법으로, 배지에 소량으로 첨가되는 금속 이온들의 영향을 조사하였는데 그 중에서 Fe, Mn 이 결핍되었을 때 세포의 생장과 다당류의 생산이 저해되었고, $FeSO_4$ 와 $MnSO_4$의 최적 농도는 각각 1.3-5.2 mg/l 와 0.13-2.0 mg/l이었으며, 다른 금속 이온들은 거의 영향이 없었다.
다당류의 생산에 있어서 질소원의 작용은 매우 중요하기 때문에 여러 가지 질소원에 대하여 실험한 결과, 무기 질소원을 사용하였을 때는 세포의 생장 속도는 빠르나 다당류의 생산은 적으며, 유기 질소원의 경우에는 다당류의 생산성은 높으나 세포의 생장이 느리다. 특히, 0.3g/l $(NH_4)_2SO_4$ 일 때 0.254 hr 의 최대 비 생장 속도를 나타냈으며, yeast extract 0.675g/l 일 때 최대 다당류(0.788g/l)을 얻을 수 있었다. 또한 이 균주는 $(NH_4)_2SO_4$에 대하여 기질 저해성을 보였는데 16 g/l 에서 최대 비 생장 속도는 1/2 정도의 감소를 나타냈다. 특히, ammonium이 고갈되어 일정 기간이 지난 후 $(NH_4)_2SO_4$를 첨가하면 다당류의 생산은 중단되고 세포의 생장은 회복되지 않았다. 위의 문제점을 극복하기 위하여 ammonium 이 고갈되기 전에 $(NH_4)_2SO_4$를 첨가하였더니 세포의 생장은 왕성하게 일어 났고 최종적으로 생산된 다당류의 양은 2.4 g/l이었다.
유가식 배양에 있어서 영양분의 세가지 공급 방법(intermittant-, constant- and exponential-feeding)을 사용하였는 데, 그 중 대수적 공급(exponential-feeding)이 methanol의 축적 방지와 다당류의 생산에 가장 좋은 효과를 보여 주었으며 연속공급 방법 (constant-feeding)보다 약 60%의 다당류 생산증가를 보였다. 또한 연속공급식 유가 배양에서는 30ml/hr에서 60ml/hr가 최적 영양분 주입속도였다.
다음으로 다당류의 성질과 점성적 특성을 조사하였는 데, 이 다당류는 주로 glucose, galactose, 로 구성되었고 그 분자량은 약 2*10 이상이었다. 또 다당류 용액은 pseudoplastic 비뉴톤성 특성을 보였으며, 다당류 농도 10g/l에서 18000 cP의 겉보기 점도를 나타냈다.
