Bioreactor의 이해와 그 실럼

소개글

Bioreactor의 이해와 그 실럼에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 본론
1. Bioreactor의 응용분야
2. Bioreactor에 사용되는 촉매
3. 생체촉매의 고정
4. 반응형식과 반응기의 구조
5. Bioreactor의 공업적인 이용의 실례

Ⅲ. 결론

본문내용

속반응기인 continuous stirred tank reactor(CSTR)의 두 가지 형이 있다. 아래 그림에서 (A)형 반응기는 CSTR식이며 (D)형은 PFR식 반응기이다. (B), (C)는 (A)와 (D) 두 방식의 중간 형식을 지니고 있다.
5. Bioreactor의 공업적 이용의 실례
1) amino acid 공업에의 이용
우리가 공업적으로 생산한 아미노산은 특별한 경우를 제외하고는 모두 천연성인 L-형을 생산하고 있다. 미생물로 발효해서 얻는 amino acid는 예외없이 L-형이지만 화학합성에서는 racemi체인 DL-형을 얻게 되므로 D-형 및 L-형을 분획하는데 aminoacylase의 bioreactor를 사용함으로서 종전에 비해 약 40%의 생산단가를 절감할 수 있게 되었다고 한다.
2) 당류공업에의 이용
당류관련 공업에서 glucose isomerase 생성균주를 담체에 공유결합시키거나 포괄법, 이온결합법 등으로 고정화한 bioreactor를 사용하여 과당을 생산하고 있다는 것은 알려진 사실이다. 이외에도 invertase, lactase 생성균주를 고정하여 설탕을 분해하거나 우유 중의 유당을 분해시켜 lactase가 결손되어 있는 사람도 마실 수 있는 저유당 우유를 제조하고 있다.
3) 유기산 공업에의 이용
여러 가지의 유기산을 bioreactor를 이용하여 제조할 수 있는 단계에 와 있으나 실제로 공업적으로 생산하고 있는 유기산은 L-malic acid 뿐이라고 한다. fumaric acid로부터 malic acid를 생산하는데는 fumarase가 관여한다. 이 fumarase 효소원으로서는 Brevibacterium ammoniagenes를 사용하며 polyacylamide에 의한 포괄법을 이용하여 균체를 고정한 후 담즙산으로 처리함으로써 succinic acid의 부생을 억제할 수 있게 된다. 또 같은 균체를 k-carrageenan으로 포괄함으로서 polyacylamide 포괄법보다 더 우수한 고정균체를 얻을 수 있는데, 이 경우 고정균체의 활성반감기는 70일 정도이며 이미 Tenabe 회사에서 공업화 하였다.
4) 항생물질공업에의 이용
항생물질공업은 발효공업에서도 큰 분야의 하나이며 특히 penicillin 공업은 가장 중요한 항생물질 공업이다. 발효로서 얻어지는 benzyl penicillin을 penecillin acylase bioreactor로 처리하여 6-aminopenicillanic acid(6-APA)를 얻고 이 6-APA로부터 ampicillin 등 여러 가지 반합성 penicillin을 생산하고 있다. 이 때 사용되는 penicillin acylase는 gene recombination 방법으로 육종된 E. coli 균주를 사용하고 있으며 균체 고정에는 담체결합법과 포괄법이 사용되고 있다. 또 cephalosperin C 역시 Bacillus megaterium의 cephalosporin acylase로 처리한 후 반합성의 cephalosporin류를 생산할 수 있다.
일반적으로 항생물질의 발효는 연속발효방법이 적용되기가 어렵지만 균체를 고정화한 bioreactor를 사용함으로서 연속적인 생산이 가능해질 것으로 기대되고 있어 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 중이다.
5) 핵산계 물질공업에의 이용
핵산물질의 생산에 bioreactor를 이용하고자 하는 연구는 많이 진행되고 있으며 그 적용 가능한 분야도 매우 넓으나 아직까지 실용화되지는 못하고 있다.
6) steroid 공업에의 이용
bioreactor를 이용한 steroid의 transformation도 대단히 부가가치가 큰 산엽이며 또한 많은 종류의 반응에 bioreactor가 이용되고 있다.
Ⅲ. 結言
→ 미생물, 동물세포, 식물세포, 효소와 같은 생체나 생체물질을 공업적으로 이용하기 위해서는 큰 용기에 배지를 넣고 대량배양시킬 필요가 있으며, 이 목적으로 사용되는 장치가 생물반응기(Bioreactor)이다. 실험실 규모(1-10L)의 생물반응기는 제작을 위하여 기초적인 설계기술과 세포의 생리적 특성 파악이 필요하며 생물반응기의 사용을 통하여 배양기간동안 세포의 배양에 영향을 미칠 수 있는 물리적, 화학적인 인자 등을 알게 되며 공업적인 생산을 위한 기초자료를 제공해준다. 이때 실험실규모의 결과를 산업생산으로 전환시키는 것을 scale-up이라 하며 이러한 생물반응기의 scale-up이 성공적으로 이루어지기 위해서는 많은 문제를 해결해야 한다.

키워드

실험레포트,   Bioreactor,   효소,   Organelle,   생체촉매의 고정,   격자법