본 연구에서는 각종 곰팡이 또는 박테리아의 발효공정에서 생산 또는 소비되는 유기산 중 젖산, 숙신산 및 푸마르산을 온라인 모니터링하기 위한 각각의 흐름주입분석(Flow Injection Analysis ; FIA)시스템을 개발하였다. 그리고 개발된 각각의 FIA 시스템을 이용하여 젖산, 숙신산 및 푸마르산을 온라인 모니터링하는 기술을 연구하였다.
젖산의 온라인 모니터링을 위해 lactate oxidase(LOD), lactate dehydrogenase(LDH)를 고분자 담체에 각각 고정화하고, 고정화 효소를 소형 효소반응기에 적재하여 LOD-FIA 및 LDH-FIA 시스템을 구성하였다. 고정화 LOD 및 LDH의 물리·화학적 변수인 운반용액의 흐름속도, pH 그리고 반응온도, 배양액에 존재하는 각종 염 및 대사물질이 각 효소(LOD, LDH)에 미치는 영향을 조사하였다.
또한 숙신산 및 푸마르산의 온라인 모니터링을 위해 본연구에서 효소, fumarase(Fum), malic dehydrogenase (MDH), isocitrate lyase(ICL) 그리고 isocitrate dehydrogenase(ICDH)를 에폭시 고분자 담체에 각각 공유결합하여 고정화 하였다. 그리고 고정화 된 각각의 효소(Fum/MDH, ICL/ICDH)를 효소반응 순서에 따라 소형 효소반응기에 적재한 숙신산-FIA와 푸마르산-FIA 시스템을 개발하였다. 그리고 젖산-FIA에서와 같이 고정화 효소의 반응 특성들을 체계적으로 분석 하였다.
한편, LOD-FIA 시스템을 이용하여 모사공정에서 젖산의 온라인 모니터링을 실시하였으며, HPLC에 의한 오프라인 측정값과 잘 일치하였다. 숙신산-FIA를 이용하여 모사공정에서 숙신산을 측정하였으며, 숙신산을 소비하는 재조합 E. coli pFLS45의 발효공정에서 숙신산의 농도를 모니터링 한 결과 오프라인 결과와 잘 일치하였다. 또한 푸마르산-FIA를 통한 푸마르산의 실시간 모니터링을 Rhizopus oryzae KCTC 6946의 발효공정에서 수행하였으며 본 연구에서 개발된 푸마르산-FIA 시스템의 적용 가능성을 보였다.