유가식 배양에서 배양조건에 따른 Chlorella minutissima 의 생육 및 지질생산

초록

본 연구는 다양한 조건에서의 실험을 위한 Chlorella minutissima의 500 ㎖ flask의 종 배양을 통해 고농도의 균주 획득 후, 가장 효율적인 배양 방식을 보인 fed-batch 를 통한 autotrophic, heterotrophic, mixotrophic 조건하 에서 바이오 디젤용 지질 생산의 최적 배양 조건을 찾아야 했다. 먼저, fed-batch의 Heterotrophic 배양 시 유기 탄소 원으로 glucose의 가장 효율적인 안정한 초기농도가 10 g/ℓ임 을 확인했다. 이 후, 20 ℓ 배양기를 이용한 batch, fed-batch 의 heterotrophic배양에서 fed-batch 배양의 경우 지질 생성 양이 1.62배 정도 더 높았으며, 최대 균체량 역시 4 (g-dry wt./L)정도 높으며, 또한 디젤용 지질로 적합한 C18의 조성 역시 49%이상 차지하여, 옥외 대량 배양 시 유기탄소 원 으로 적절한 glucose의 이용을 통한 효율적인 배양방법임 을 알 수 있다. 이 결과를 바탕으로, glucose를 포함한 배지 를 0.5 ℓ/day로 공급하여 유가 식 배양을 각 배양 조건에 따라 비교 실시했다. 그 결과 mixotrophic의 경우 다른 배양 조건에 비해 각각 24 (g-dry wt./L)의 최대 균체 농도와 함께 43 (%, w/w)의 높은 지질 생성량을 보였다. 또한 생성 되는 지질의 조성이 균체 당 바이오 디젤용 양질의 지질 생성이 가능하였다. 또한 fed-batch 배양 이후 0.047 (% lipid/g-dry wt./day)의 비 생산 속도를 유지하며, 일정 균체 농도를 유지하는 경우 지속적인 지질 생성이 가능함을 보여 주었다. 이러한 세 가지 배양 조건하에서 지질 추출을 통한 지방산 조성을 살펴본 결과 mixotrophic 배양 하에 디젤 용으로 잘 알려진 C17, C18의 지방산 조성은 각각 18%와 49%의 생성을 보여주었다. 이 결과들을 바탕으로 이 균주를 이용해 옥외 배양이나 배양 조에서 대량 배양이 가능함을 확인했으며, 특히, 옥외 배양을 위한 혼합영양 배양조건하에 배양 공정의 scale-up 에 대한 추가적인 연구를 통해 Chlorella minutissima 미세 조류로부터 바이오 디젤의 보다 경제적 생산이 가능하 도록 하고자 한다.

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