유가식 배양에서 배양조건에 따른 Chlorella minutissima 의 생육 및 지질생산 (Cell growth and lipid production from fed-batch cultivation of Chlorella minutissima according to culture conditions)

서지정보

· 발행기관 : 한국생물공학회
· 수록지 정보 : KSBB Journal / 24권 / 4호 / 377 ~ 382페이지
· 저자명 : 오성호, 한재건, 김나영, 조정섭, 임태빈, 이신영, 이현용

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.

영어초록

The culture condition of growing Chlorella minutissima was optimized to produce biodiesel for fed-batch
cultivation. First, under heterotrophic cultivation, the optimum level of glucose was determined to be 10 g/ℓ for
20 days. After, three cultivation conditions were operated: autotrophic, heterotrophic, and mixotrophic growth.
The lipid level and the maximum cell concentration from the fed-batch heterotrophic process were 32.0 (%,
v/v) and 15.0 (g-dry wt./L) in 20 ℓ flask, respectively. In addition, since the relatively constant specific lipid
production rate was observed as 0.040 (% lipid/g-dry wt./day) at the latter period of cultivation time, the
fed-batch process could maintain continuous lipid production. Fed-batch process is higher than those values
from the batch process. The lipids from the fed-batch process contained over 38% of C18, known as the
suitable composition for the biodiesel application. For mixotrophic and heterotrophic growth under fed-batch
condition, glucose was proved to be an appropriate carbon source for a large scale outdoor cultivation. For
fed-batch cultivation, the feeding rate of seawater medium containing glucose was decided to be 0.5 ℓ/day.
The mixotrophic cultivation maintained maximum cell concentration of 24 (g-dry wt./L) and the lipid level of 43
(%, w/w). The lipid composition from this process was also proved to be suitable for the biodiesel production.
The fatty acids from the mixotrophic growth contains 18% of C17 and 49% of C18, implying It also tells that
Chlorella minutissima is a suitable resource of biodiesel. Especially, the mixotrophic cultivation with fed-batch
process might be useful for the large scale cultivation for the biodiesel production.

참고자료

· 없음