회분식 발효 (Batch Fermentation)
한 줄 정의: 배양 초기에 필요한 모든 배지와 미생물을 반응기에 한꺼번에 넣고, 공정이 끝날 때까지 외부에서 배지를 추가하거나 배양액을 빼내지 않는 발효 운전 방식입니다.
쉽게 풀면
회분식 발효는 요리에 비유하면 재료를 한 번에 냄비에 다 넣고 뚜껑을 닫은 뒤 다 익을 때까지 아무것도 더하지 않는 방식과 같습니다. 처음에 영양분을 충분히 넣고 미생물을 접종한 다음, 정해진 시간이 지나 반응이 끝나면 한꺼번에 결과물을 꺼냅니다. 가장 단순하고 기본적인 발효 운전 방식이라 이해하기 쉽고 오염 관리도 비교적 수월합니다.
왜 중요한가
회분식 발효는 설비와 운영이 단순해 소규모 실험이나 초기 공정 개발 단계에서 널리 쓰이며, 다른 운전 방식(유가식, 연속식)의 성능을 비교하는 기준점 역할을 합니다. 새로운 균주나 배지 조성을 처음 평가할 때 기본 실험 방식으로 자주 사용됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"회분식 발효 조건에서 최대 균체 농도는 배양 24시간째 도달하였다."
배지를 추가로 넣지 않고 진행한 실험에서 균체 농도가 최고점에 이른 시점을 보고하는 문장입니다.
"회분식 발효와 유가식 발효를 비교한 결과, 유가식 조건에서 생산물 수율이 더 높게 나타났다."
운전 방식에 따른 생산성 차이를 비교하는 전형적인 예문입니다.
조금 더 깊게 보면
회분식 발효에서는 시간이 지날수록 기질이 소모되고 대사 부산물이 축적되므로, 배양 후반부로 갈수록 미생물의 성장 속도가 둔화되는 경향이 나타납니다. 일반적으로 지연기, 대수증식기, 정지기, 사멸기의 단계를 거치며, 각 단계에서 균체량과 기질·생성물 농도를 시간에 따라 측정해 공정을 평가합니다.
주의할 점
초기에 넣은 영양분이 소진되면 더 이상 보충할 수 없어 최종 생산성이 제한될 수 있습니다. 고농도 배지를 처음부터 넣으면 삼투압 스트레스나 기질 저해가 발생할 수 있다는 점도 고려해야 합니다.