돈사폐수를 이용한 Polyhydroxyalkanoates의 생산 = Production of Polyhydroxyalkanoate from Swine Wastewater

국문 초록 (Abstract)

돈사페수를 발효기질로 이용한 생분해성 고분자, polyhydroxyalkanoates(PHA)의 생산이 가능하였다. 균주로는 질소 혹은 인 등의 비탄소 영양원의 제한 없이도 PHA의 생산이 가능한 Azotobacter vinelandii UWD를 이용하였고 돈사폐수배지에서의 PHA 생산특성을 glucose 합성배지에서의 특성과 비교하였다. A. vinelandii uwd균주는 탄소원으로 glucose와 alkanoates가 함유된 배지에서 alkanoates를 우선적으로 소비하여 주로 생장을 하고, glucose 소비단계에서는 생장보다는 PHA를 생산하는 diauxic growth를 하였다. 돈사폐수 원액을 배지로 사용할 경우 UWD 균주의 건조균체량과 PHA함량이 낮았는데(0.91 g／L,37 wt%). 이는 돈사폐수 중에 함유되어 있는 acetate, propionate, butyrate 및 valerate 등과 같은 높은 농도의 alkanoates가 세포생장을 저해하기 때문이었다. 증류수로 50% 희석한 배지(총 생산 균체 건중량 2.02g／L)를 사용하는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다. 50% 희석 돈사폐수 배지에 glucose를 3% 첨가하면 건조균체량은 9.40g／L로 현저하게 증가하였으며, 균체내 PHA 함량은 58.3%, PHA 생산속도는 0.11g／(L·h)이었다. Glucose 합성배지에서 합성된 PHA는 poly-β-hydroxybutyrate(PHB)의 형태이었고, 돈사폐수 배지로부터는 copolymer인 poly-β-hydroxybutyrate-co-β-hydroxyvalerate, P(HB-co-HV)를 2-8mol% 합성할 수 있었다. 돈사폐수배지를 이용하여 PHA를 생산하는 동안 배지의 염도를 대략 50% 정도 제거가 가능하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Biodegradable polymer, polyhydroxyalkanoates(PHA), could be produced using swine wastewater (SW)as a fermentation substance. Azotobacter vinelandii UWD was able to produce PHA without limiting non-carbon nutrients such as nitrogen and phosphorous. Production characteristics of strain UWD in SW medium were compared with those in glucose sythetic medium In the synthetic medium containing glucose and alkanoates as carbon sources. A vinelandii UWD grew diauxically, first by using alkanoates and then by using glucose to produce biomass and PHA. Using raw SW medium, cell mass production was small(0.91 g／L)and PHA content was 37 wt% because cell growth was inhibited by alkanoates such as acetate, propionate, butyrate, and valerate contained in SW. Use of two-fold diluted SW as fermentation medium was desirable for PHA production. When 3% of glucose was added to the two-fold diluted SW, dry cell mass increased to 9.40 g／L, and the PHA content and PHA production rate were 58.3 wt% and 0.11g／(L·h), respectively. When grown in SW media A. vinelandii UWD formed PHA copolymers containing β-hydroxybutyrate and β-hydroxyvalerate(HV), and HV content in the copolymer was 2-8mol% whereas homopolymer of poly-β-hydroxybutyrate was produced in the glucose synthetic medium. Approximately 50% of salinity in the medium was reduced after PHA production using SW medium.