식품안전기사 균체배양 및 분리 — 균체단백질과 회수

균체단백질은 효모와 곰팡이, 세균, 조류를 대량 배양해 얻는 단백질로 사료나 식품 원료로 쓴다. 대표적인 효모가 칸디다 유틸리스다. 바실루스 세레우스는 식중독을 일으키는 균이고, 페니실리움 크리소게눔은 항생제 생산균이며, 아스페르길루스 플라부스는 독소를 만들어 균체단백질 원료로 적합하지 않다.

메탄올을 탄소원으로 쓰는 균체 생산에서는 효모가 가장 많이 이용된다. 효모는 단세포라 배양액에서 회수하기 쉽고 교반할 때 생기는 전단응력에 비교적 강하며 단백질 함량이 높다. 세균은 전단응력에 약하고, 곰팡이는 균사가 길어 여과가 어렵다.

클로렐라는 광합성을 하는 단세포 녹조류로 단백질과 비타민이 풍부하지만 세포벽이 두꺼워 소화율이 낮다. 리포미세스 리포페라는 효모이지 클로렐라가 아니다.

균체 생산량은 총 포도당에서 에탄올 같은 부산물로 빠진 양을 뺀 기질에 균체 생산수율을 곱해 구한다. 수율을 전체 기질에 적용하는지 소비된 기질에 적용하는지에 따라 계산값이 달라지므로, 문제에서 수율의 기준을 확인해야 한다.

정미성 핵산 물질을 얻는 데는 세포 내 RNA 함량이 높은 효모가 가장 유리하다. 세균이나 곰팡이는 핵산 함량이 상대적으로 낮거나 추출이 복잡하다.

아밀라아제 생산균은 아스페르길루스 오리제와 바실루스 서브틸리스, 리조푸스 델레마르다다. 칸디다 리폴리티카는 지질을 분해하는 균주라 아밀라아제 생산과 거리가 멀다.

효모는 식사료와 효소, 글리세롤 생산에 이용되지만 항생물질 생산에는 쓰이지 않는다. 항생물질은 곰팡이나 방선균이 만든다.

일차대사산물을 많이 얻으려면 생산물에 의한 피드백 억제를 피해야 한다. 영양요구성 변이나 피드백 내성 변이는 대사 경로를 직접 조절하는 방법이다. 세포막 투과성을 개량하는 것은 생성물을 세포 밖으로 내보내 세포 안 농도를 낮추는 간접 방식이라 기작이 다르다.

탄화수소를 탄소원으로 쓰는 균체 생산은 탄화수소가 물에 잘 녹지 않고 대사 속도가 느려 당질보다 균체 생산 속도가 느리다. 대신 산소와 영양분을 전달하려면 높은 통기와 강한 교반이 필요하고, 발효열을 빼기 위한 냉각 장치도 필요하다.