Bioconversion of Carbon dioxide to formate using Acetobacterium woodii as whole-cell biocatalyst with optimized condition and improving selectivity by removal of accumulated initial ATP
- 주제(키워드) Acetobacterium woodii , 개미산 , CO2 , 발효 , 최적화 , ATP , Acetobacterium woodii , formic acid , CO2 , fermentation , optimization , ATP
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 이진원
- 발행년도 2019
- 학위수여년월 2019. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000063718
- UCI I804:11029-000000063718
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
The process of producing acetate by using Acetobacterium woodii as a biocatalyst has proven its efficiency and it is used in many processes. However, producing formate by blocking ATP metabolism has not yet been used as a practical process. This study optimizes the fermentation process to convert carbon dioxide to formic acid in the batch system. The whole process was divided into the cultivation step and the conversion step, and the conditions at each step were tested. In the cultivation step, the difference in the productivity of formate was determined according to the type of culture medium and cell growth phase. In the conversion step, optimal conditions were determined by changing the conversion temperature and pressure of the substrate gas. In addition, we examined the effect of adding sodium ions and concluded that removing the accumulated ATP can increase the yield and selectivity of formate. This was confirmed and the production according to the concentration of microorganisms was compared. Finally, to overcome the limitations of the batch reactor and to establish the basis of the continuous reactor, the biocatalyst recycling experiment was conducted, and the maximum amount of formic acid was produced during the same time.
more초록/요약
Acetobacterium woodii를 생촉매로 이용하여 아세테이트를 생산하는 공정은 그 효율이 증명되어 있고 실제로도 많이 쓰이고 있다. 하지만 ATP 대사를 차단함으로써 개미산을 생산하는 연구는 실제 공정으로 활용되는 곳이 아직 없다. 본 연구는 이산화탄소를 개미산으로 전환하는 발효 공정을 배치 시스템에서 최적화하였다. 휴면 세포 상태로 만들어주어야 하는 이 공정의 특성상 배양단계와 전환단계로 전체 공정을 나누어 각각의 단계에서의 조건을 시험해보았다. 배양단계에서는 배지의 종류와 세포의 생장단계에 따른 개미산 생산성의 차이를 비교하였고, 전환단계에서는 전환 온도, 상부 가스의 압력을 변화시켜 최적의 조건을 찾았다. 또한, 소듐 이온을 첨가하여 그 영향을 살펴보고 축적 ATP를 제거함으로써 개미산의 생산량과 선택도를 높일 수 있다는 결론을 내렸다. 이를 실제로 확인하였고, 미생물의 농도에 따른 생산을 비교하였다. 마지막으로, 배치 반응기의 한계를 극복하고 연속반응기의 기초를 세우기 위해 생촉매 재사용 실험을 진행하였고, 동일 시간 내에 최대의 개미산을 생산해냈다.
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