Halomonas sp.YLGW01을 이용한 유기산 기반 바이오 플라스틱 생산 기술 최적화
석유 기반 플라스틱은 현재 많은 산업에서 필수적인 재료로 사용되고 있다. 그러나 석유 기반 플라스틱은 자연적으로 분해되는 데에 매우 오랜 기간이 걸리기 때문에 많은 환경적 문제를 야기한다. Polyhydroxyalkanoate (PHA)는 석유기반 플라스틱 대체를 위한 가장 유망한 재료이며, 다양한 재생 가능한 생물원으로부터 생산 가능하다. 본 연구에서는 Halomonas sp. YLGW01을 이용하여 혼합 휘발성 지방산 (VFAs)을 탄소원으로 하는 PHA생산이 수행되었다. 탄소 및 질소원의 비율과 농도는 혼합분석과 유기 질소원 스크리닝을 통해 최적화되었다. 결과적으로 혼합 VFAs에서 acetate와 lactate의 비율이 0.45:0.55일 때 최대 세포 건조 중량(CDW) 은 3.15g/L였고 PHA 생산량은 1.63g/L로 도출되었다. 또한 soytone과 같은 유기질소원의 보충은 무기질소원과 비교하여 CDW에서 9배증가 (2.23g/L)와 PHA 생산량에서 22배 증가(1.6g/L)를 보였다. 이어서 DO-stat, VFAs 소비율 stat, pH-stat기반 VFAs feeding을 각각 사용한 결과, pH-stat-fed기반 VFAs feeding에서 68시간 내에 CDW가 7g/L이 되고, PHA 생산량은 5.1g/L 로 도달하며, PHA 함량은 73%를 보였다. 전반적으로, pH-stat fed-batch 전략은 VFAs를 이용하여 Halomonas sp. YLGW01로부터의 PHA 생산을 향상시키는데 효과적으로 작용함이 입증되었다.
더보기Petroleum-based plastics are currently widely used as essential materials in many industries. However, they pose significant environmental issues due to their long natural decomposition period. Polyhydroxyalkanoate (PHA) is considered a promising alternative to petroleum-based plastics and can be produced from various renewable biomass sources. In this study, PHA production using Halomonas sp. YLGW01 was conducted utilizing mixed volatile fatty acids (VFAs) as carbon sourced. The ratio and concentration of carbon and nitrogen sources were optimized through mixture analysis and organic nitrogen source screening. As a result, the highest cell dry weight (CDW) of 3.15g/L and PHA production of 1.63g/L were achieved when the ratio of acetate and lactate in the mixed VFAs was 0.45:0.55. Furthermore, supplementation of organic nitrogen sources such as soytone showed a 9-fold increase in CDW (reaching 2.23g/L) and 22-fold increase in PHA production (reaching 1.6g/L) compared to inorganic nitrogen sources. Subsequently, DO-stat, VFAs consumption rate stat, and pH-stat based feeding methods were employed. Among them, the pH-stat-fed VFAs feeding strategy resulted in a 7g/L of CDW, 5.1g/L of PHA production within 68hours, with a 73% of PHA content. Overall, the pH-stst fed-batch strategy proved to be effective in enhancing PHA production from Halomonas sp. YLGW01 utilizing VFAs.
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