In order to enhance the polysaccharide production from methanol by Methylobacterium organophilum, effects of addition of sugars and TCA-intermediates, and control of nitrogen fixation-favored conditions were investigated. The supplement of 4 g/l glucose and 0.01 M succinate to the fermentation medium increased the polysaccharide production by 2 times as compared with that obtained in only methanol containing medium as a organic substance. The other sugars showed no effects on cell growth and polysaccharide production, whereas malate had a slightly positive effects.
By the intermittently feeding fed-batch culture using a DO-stat, effects of the dissolved oxygen level and the concentration of $Mo^{2+}$ and/or $Fe^{2+}$ were studied because these conditions might alter the nitrogen fixation activity of the cells. Cell growth was greatly repressed by oxygen-limitation but production yield(P/X) was not changed. When 6.4 mg/l sodium molybdate was added to the medium, cell growth and product yield were increased respectively 2.4 and 6.7 fold when compared with no $Mo^{2+}$-containing control. The addition of $FeSO_4$ increased both cell growth and $Y_{(P/X)}$ consistently with increasing concentration up to 10.8 mg/l. However, addition of $FeSO_4$ into a medium containing excess sodium molybdate, resulted in reduced $Y_{(P/X)}$. Finally, by the addition of 6.4 mg/l $Mo^{2+}$ and 10.4 mg/l $Fe^{2+}$, 15 g/l cell mass and 8.5 g/l polysaccharide were obtained.
Methanol을 탄소원으로 이용하여 Methylobacterium organophilum 으로부터 생산되는 세포외 다당류(extracellular polysaccharide)의 생산성 향상을 위하여 다음 연구를 회분식 배양법과 간헐 유가식 배양법에 의하여 수행 하였다.
첫째로, 본 다당류의 구성성분으로 밝혀진 성분을 배양액내 질소원이 고갈되는 시점에 첨가하여 세포성장(cell growth)과 다당류 생산에 미치는 영향을 살펴 보았다. 그 결과, 실험한 다른 당류와는 달리 Glucose 는 Methanol과 동시에 세포에 의해 이용되면서 Product yield (P/X)와 Production rate를 2.5배 이상 증가시키는 것으로 나타났으며, 이때 세포 성장은 Gulcose첨가량에 관계 없이 단지 Methanol 하에서 얻어진 Control에 비해 그리 다르지 않았다. 또한, Energy source로서 첨가한 0.01 M Succinate와 Malate가 다당류 생산에 효과가 있는 것으로 나타났다.
둘째로, 본 균주는 질소고정균(nitrogen-fixer)이기에 배양액내 질소원이 고갈되었을 때의 다당류 생산에 미치는 영향을 살펴 보았다. 이때 , 다당류가 생산되는 전 과정에 걸쳐 인위적으로 주어진 산소결핍(oxygen-limitation)은 P/X에 아무런 영향을 주지 않았다. 질소고정에 영향을 주는 Mo와 Fe의 영향을 보면, 우선 Sodium molybdate($Na_2MoO_42H_2O$)의 농도를 64 ug/l으로 증가시키면 세포 성장도 함께 증가하였으며 그 이상의 농도에서는 일정하여 6 g/l의 수준을 보였다. 반면 다당류 생산은 Mo농도 320 ug/l까지 증가하여 최종 P/X는 Mo를 첨가하지 않은 경우보다 2.4배 증가하였다. Ferrous sulfate ($FeSO_47H_2O$)의 첨가는 세포 성장과 다당류 생산을 모두 증가시켜 10.4 mg/l의 농도에서는 세포 건조 중량이 7.8 g/l의 최대값을 보였으나, 20.8 mg/l의 농도에서는 심하게 저해를 받았다. 다당류 생산은 20.8 mg/l까지 증가하여 P/X가 최대치인 0.82을 나타냈는데 이것은 첨가하지 않은 조건에 비해 2.3배가 증가한 값이다. 한편, 6.4 mg/l의 Mo가 첨가된 경우에서 Fe농도가 증가함에 따라 세포 건조 중량도 증가 하였으되 P/X는 오히려 감소 하였다. 최대 다당류 생산조건으로 결정된 Mo 6.4 mg/l와 Fe 10.4 mg/l농도 조건에서 세포 건조 중량 15 g/l와 다당류 8.5 g/l를 얻었는데 이 양은 이전의 최고치에 비해 2.8배 향상된 값이다.
