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초록

영어

Six strains of Ralstonia eutropha were grown to investigate characteristics of polyhydroxyalkanoates (PHA) synthesis from vegetable oils or glycerol. Poly(3-hydroxybutyrate) homopolymer was formed using soybean oil, olive oil, or glycerol as carbon source, while poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) or poly(3-hydroxybutyrateco- 3-hydroxyvalerate) copolymers were synthesized by co-feeding γ-butyrolactone or pentanoic acid, respectively. Optimum strain was determined as R. eutropha KCTC 2662 in terms of final cell concentration and PHA content. From 20 g/L of soybean oil (optimum substrate), cell concentration and PHA content at 72 h ranged 1.7~9.2 g/L and 70~92 wt%, respectively.

한국어

Polyhydroxyalkanoates (PHA)는 N, P, S, Mg, O2 등의 영양소가 제한된 성장 조건 하에서 여러 종류의 미생물들에 의해 세포 내 탄소와 에너지 저장 물질의 형태로 축적되는 생분해성 고분자이다. PHA는 가수분해나 효소에 의해 분해 되기 때문에 농업, 해양, 의약 등 다양한 분야의 적용에 있어 서 환경적으로 분해 가능한 열가소성 물질로써 많은 관심을 불러 일으키고 있으며 상업적 관심의 초점이 되고 있다 [1]. PHA 중 가장 단순한 형태인 poly(3-hydroxybutyrate) homopolymer는 부서지기 쉽고 가공성이 용이하지 않아 이를 보다 유연하게 만든 poly(3-hydroxybutyrate-co-3- hydroxyvalerate) [P(3HB-co-3HV)] 및 poly(3-hydroxybutyrateco- 4-hydroxybutyrate) [P(3HB-co-4HB)] copolymer가 propionic acid, pentanoic acid, γ-butyrolactone 등의 기질을 함께 공급하여 합성되었다. 특히 P(3HB-co-4HB)는 4HB의 함량에 따라 딱딱한 결정성 플라스틱에서 탄성이 큰 고무에 이르기까지 다양한 물성을 나타내며 [2], 다른 PHA에 비해 생체 내 가수분해 속도도 크고 4HB 함량에 따라 조절 가능 하여 의약분야 소재로서의 활용이 기대되고 있다 [3]. 식물성 오일은 값싸고 풍부하며 대량생산 가능한 대표적 인 천연자원으로 이를 어떻게 유용한 고부가가치 제품으로 만드는지에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 미생물 배양시 탄소원으로 식물성 오일을 사용할 경우 식물성 오일 내의 높은 탄소 함량 때문에 높은 수율을 얻을 수 있음이 보고되고 있다 [4]. 식물성 오일은 다른 원료물질들에 비해 비교적 저가의 물질로 미생물 산업분야에서 매력적인 원 료로 부각되고 있다. 식물성 오일의 주성분인 oleic acid와 linoleic acid와 같은 불포화 지방산의 함량은 soybean oil의 경우 각각 22%와 55%, olive oil의 경우 78%와 7%에 달 한다 [5,6]. 또한 이론적으로 식물성 오일을 사용하였을 경우 약 1.0 g-PHA per g-vegetable oil의 수율 [4]을 얻을 수 있다고 보고되어 있으며, 이는 glucose를 사용하였을 경우 0.48 g-PHA per g-glucose [7]와 비교하였을 때 두 배 이 상에 달한다. Ralstonia eutropha (Cupriavidus necato)는 성장이 용이하 고 균체내 PHA 축적율이 높아 PHA 합성에 관해 가장 많이 연구되어 온 균주로서 본 연구진은 glucose 또는 fructose 를 주요 기질로 R. eutropha의 고농도 유가식 배양을 통해 최대 약 200 g/L의 균체농도 및 80 wt%의 PHA 함량 을 얻은 바 있다 [8-12]. 본 연구에서는 비교적 저가이고 높 은 수율을 얻을 수 있는 식물성 오일 또는 바이오디젤 제조 공정의 부산물인 glycerol을 탄소원으로 이용하여 R. eutropha 여섯 균주를 배양하여 최종 균체농도 및 PHA 함량 면에서 최적 균주를 결정하였다. 또한 식물성 오일에 γ-butyrolactone 또는 pentanoic acid를 첨가하여 이용하여 P(3HB) homopolymer 외에 P(3HB-co-4HB) 및 P(3HB-co- 3HV) copolymer의 합성 특성을 조사하였다.

목차

Abstract
 서론
 재료 및 방법
  균주 및 배지
  분석 방법
 결과 및 고찰
  R. eutropha 의 P(3HB) 합성 특성
  R. eutropha 의 P(3HB-co-4HB) 합성 특성
  R. eutropha의 P(3HB-co-3HV) 합성 특성
 결론
 요약
 REFERENCES

키워드

저자

• 박대후 [ Dae Hoo Park | 충북대학교 공과대학 화학공학과 산업과학기술연구소 ]
• 김범수 [ Beom Soo Kim | 충북대학교 공과대학 화학공학과 산업과학기술연구소 ] Corresponding author

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• 간행물명

  KSBB Journal

• 간기

  격월간

• pISSN

  1225-7117

• 수록기간

  2009~2013

• 십진분류

  KDC 476 DDC 576