옥수수침지액을 영양원으로 이용하는 혼합영양배양조건에서 전배양(성장조건)이 Euglena gracilis 성장에 미치는 영향 Effects of Pre-cultivation on Growth of Euglena gracilis in Mixotrophic Cultivation and Application of Corn Steep Liquor as Nutrient Source원문보기
Euglena gracilis는 단백질, 미네랄, 파라밀론 (β-1,3 glucan), α-토코페롤, 지질 등을 함유하고 있어서 산업계에서 화장품, 사료, 연료, 건강기능식품, 의약품 등에 사용되고 있다. 이러한 고부가가치 물질을 많이 함유한 E. gracilis를 배양하기 위해서는 영양분이 필요하며, 배양 규모가 커질수록 배지의 비용 또한 많이 들기 때문에, 식품 산업부산물에서 발생하는 옥수수침지액을 적용하여 합성 배지 중의 하나인 CM 배지를 대체할 수 있는지 실험하였다. 또한, 전배양 조건과 ...
Euglena gracilis는 단백질, 미네랄, 파라밀론 (β-1,3 glucan), α-토코페롤, 지질 등을 함유하고 있어서 산업계에서 화장품, 사료, 연료, 건강기능식품, 의약품 등에 사용되고 있다. 이러한 고부가가치 물질을 많이 함유한 E. gracilis를 배양하기 위해서는 영양분이 필요하며, 배양 규모가 커질수록 배지의 비용 또한 많이 들기 때문에, 식품 산업부산물에서 발생하는 옥수수침지액을 적용하여 합성 배지 중의 하나인 CM 배지를 대체할 수 있는지 실험하였다. 또한, 전배양 조건과 광주기가 미세조류의 성장에 영향을 끼치기 때문에 2개의 전배양 조건 (광자가영양, 종속영양)과 3개의 광주기 조건(24:0, 16:8, 8:16)이 주어졌을 때의 E. gracilis의 성장 및 고부가가치 산물의 농도를 분석하였다. 먼저, 배양 인자가 E. gracilis 성장에 끼치는 영향을 보기 위해 CM 배지를 이용하는 광자가영양 조건에서 CO₂ 농도, 접종원 농도, 질소원 종류, 질소 농도에 따른 E. gracilis의 성장을 보았다. CO₂ 농도는 3% (DCW 3.33 g/L, day 11)일 때, 접종 농도는 5×10⁴ cells/mL (DCW 3.08 g/L, day 8)일 때 E. gracilis의 성장이 가장 좋았다. 질소원은 황산암모늄이 250 ppm (DCW 3.27 g/L, day 8)이 있을 때 E. gracilis의 성장이 가장 좋았다. 혼합영양배양에서는 광자가영양배양에서 얻은 값들을 적용하여 실험하였다. CM 배지에서 PPC일 때 빛 주기가 길수록 건조 세포 중량 (2.01 g/L, day 14), μ (0.28/ day) 및 생산성 (0.14 g/L/day)이 높았고, HPC일 때 어둠 주기가 길수록 건조 세포 중량 (1.88 g/L, day 9), μ (0.42/day) 및 생산성 (0.14 g/L/day)가 높게 나타났다. 하지만 광자가영양 조건보다 건조 세포 중량의 농도가 낮았는데, 이것은 CM 배지에 첨가된 유기물이 E. gracilis의 성장에 저해를 준 것으로 사료된다. CSL에서 PPC일 때 16:8의 광주기에서 건조 세포 중량 (3.69 g/L, day 7), μ (0.69/day) 및 생산성(0.58 g/L/day)이 높았고, HPC일 때 또한 16:8의 광주기에서 건조 세포 중량 (2.84 g/L, day 5), μ (0.56/day) 및 생산성 (0.56 g/L/day)이 높았다. CSL은 CM 배지와 비교하였을 때, 전배양과 광주기에 따라 4~5배 더 높은 바이오매스 생산성을 나타내었다. E. gracilis의 산물은 파라밀론과 PUFA의 농도를 분석하였다. CM 배지에서 HPC일 때의 파라밀론은 8:16의 광주기에서 0.4 g/L (day 11)이었고, CSL에서 HPC일 때 8:16의 광주기에서 0.63 g/L (day 4)으로 가장 높았다. CSL에서 배양했을 때, CM 배지보다 약 3배 더 단축된 시간에 약 1.6배 많은 파라밀론을 생산했다. 하지만, 다른 문헌과 비교하였을 때 CSL에서만 배양 되어 파라밀론의 농도가 낮기 때문에, 적절한 영양분이 첨가된다면 파라밀론의 농도가 증가할 수 있을 것으로 사료된다. PUFAs 농도는 건조 세포 중량을 고려했을 때, CSL에서 배양하는 것이 CM 배지보다 약 1.54배 더 높은 농도를 얻을 수 있었다. 또한, 다른 문헌과 비교하였을 때, CSL에서 자란 E. gracilis의 PUFAs 함량이 더 높았다. 따라서, PUFAs의 생산에 CSL이 이점을 갖는 것으로 사료된다. 결론적으로, CSL은 E. gracilis의 배양을 위한 CM 배지의 대체가 가능하며, 전배양 및 광주기가 E. gracilis의 성장과 파라밀론, PUFAs 농도에 영향을 끼치는 것으로 나타났다.
Euglena gracilis는 단백질, 미네랄, 파라밀론 (β-1,3 glucan), α-토코페롤, 지질 등을 함유하고 있어서 산업계에서 화장품, 사료, 연료, 건강기능식품, 의약품 등에 사용되고 있다. 이러한 고부가가치 물질을 많이 함유한 E. gracilis를 배양하기 위해서는 영양분이 필요하며, 배양 규모가 커질수록 배지의 비용 또한 많이 들기 때문에, 식품 산업부산물에서 발생하는 옥수수침지액을 적용하여 합성 배지 중의 하나인 CM 배지를 대체할 수 있는지 실험하였다. 또한, 전배양 조건과 광주기가 미세조류의 성장에 영향을 끼치기 때문에 2개의 전배양 조건 (광자가영양, 종속영양)과 3개의 광주기 조건(24:0, 16:8, 8:16)이 주어졌을 때의 E. gracilis의 성장 및 고부가가치 산물의 농도를 분석하였다. 먼저, 배양 인자가 E. gracilis 성장에 끼치는 영향을 보기 위해 CM 배지를 이용하는 광자가영양 조건에서 CO₂ 농도, 접종원 농도, 질소원 종류, 질소 농도에 따른 E. gracilis의 성장을 보았다. CO₂ 농도는 3% (DCW 3.33 g/L, day 11)일 때, 접종 농도는 5×10⁴ cells/mL (DCW 3.08 g/L, day 8)일 때 E. gracilis의 성장이 가장 좋았다. 질소원은 황산암모늄이 250 ppm (DCW 3.27 g/L, day 8)이 있을 때 E. gracilis의 성장이 가장 좋았다. 혼합영양배양에서는 광자가영양배양에서 얻은 값들을 적용하여 실험하였다. CM 배지에서 PPC일 때 빛 주기가 길수록 건조 세포 중량 (2.01 g/L, day 14), μ (0.28/ day) 및 생산성 (0.14 g/L/day)이 높았고, HPC일 때 어둠 주기가 길수록 건조 세포 중량 (1.88 g/L, day 9), μ (0.42/day) 및 생산성 (0.14 g/L/day)가 높게 나타났다. 하지만 광자가영양 조건보다 건조 세포 중량의 농도가 낮았는데, 이것은 CM 배지에 첨가된 유기물이 E. gracilis의 성장에 저해를 준 것으로 사료된다. CSL에서 PPC일 때 16:8의 광주기에서 건조 세포 중량 (3.69 g/L, day 7), μ (0.69/day) 및 생산성(0.58 g/L/day)이 높았고, HPC일 때 또한 16:8의 광주기에서 건조 세포 중량 (2.84 g/L, day 5), μ (0.56/day) 및 생산성 (0.56 g/L/day)이 높았다. CSL은 CM 배지와 비교하였을 때, 전배양과 광주기에 따라 4~5배 더 높은 바이오매스 생산성을 나타내었다. E. gracilis의 산물은 파라밀론과 PUFA의 농도를 분석하였다. CM 배지에서 HPC일 때의 파라밀론은 8:16의 광주기에서 0.4 g/L (day 11)이었고, CSL에서 HPC일 때 8:16의 광주기에서 0.63 g/L (day 4)으로 가장 높았다. CSL에서 배양했을 때, CM 배지보다 약 3배 더 단축된 시간에 약 1.6배 많은 파라밀론을 생산했다. 하지만, 다른 문헌과 비교하였을 때 CSL에서만 배양 되어 파라밀론의 농도가 낮기 때문에, 적절한 영양분이 첨가된다면 파라밀론의 농도가 증가할 수 있을 것으로 사료된다. PUFAs 농도는 건조 세포 중량을 고려했을 때, CSL에서 배양하는 것이 CM 배지보다 약 1.54배 더 높은 농도를 얻을 수 있었다. 또한, 다른 문헌과 비교하였을 때, CSL에서 자란 E. gracilis의 PUFAs 함량이 더 높았다. 따라서, PUFAs의 생산에 CSL이 이점을 갖는 것으로 사료된다. 결론적으로, CSL은 E. gracilis의 배양을 위한 CM 배지의 대체가 가능하며, 전배양 및 광주기가 E. gracilis의 성장과 파라밀론, PUFAs 농도에 영향을 끼치는 것으로 나타났다.
Euglena gracilis has been used in cosmetics, feed, fuel, health food, and pharmaceuticals in the industry because it contains proteins, minerals, paramylon (β-1,3 glucan), α-tocopherol and lipids. In order to cultivate E. gracilis containing a lot of these high-value products, nutrients are needed. ...
Euglena gracilis has been used in cosmetics, feed, fuel, health food, and pharmaceuticals in the industry because it contains proteins, minerals, paramylon (β-1,3 glucan), α-tocopherol and lipids. In order to cultivate E. gracilis containing a lot of these high-value products, nutrients are needed. As the culture scale increases, the cost of the medium is increased, it was tested whether the CM medium, which is one of the synthetic medium, could be substituted to the corn steep liquor from the food industrial by-product. In addition, because the pre-cultivation condition and L:D cycle affect the growth of microalgae, growth of E. gracilis and concentration of the product was tested when given three L:D cycles, two pre-cultivation conditions. So, test was conducted according to the concentration of CO₂, inoculum concentration, nitrogen source, and nitrogen concentration under photoautotrophic conditions in order to examine the influence of the culture factors on biomass growth. Growth of E. gracilis was good when the concentration of CO₂ was 3% (DCW 3.33 g/L, day 11), the inoculation concentration was 5×10⁴ cells/mL (DCW 3.08 g/L, day 8), nitrogen source was 250 ppm of (NH₄)₂SO₄ (DCW 3.27 g/L, day 8). In the mixotrophic cultivation, experiment was conducted by applying values obtained from photoautotrophic cultivation. In the CM medium, the longer the light cycle when photoautotrophic pre-cultivation (PPC), the higher the DCW (2.01 g/L, day 14), μ (0.28/day) and productivity (0.14 g/L/day) and the longer the dark cycle when heterotrophic pre-cultivation (HPC), the higher DCW (1.88 g/L, day 9), μ (0.42/day) and productivity (0.14 g/L/day) were high. However, DCW was lower in mixotrophic than photoautotrophic condition, was regarded that organic matter added to CM medium inhibited the growth of E. gracilis. In the CSL, the DCW (3.69 g/L, day 7), μ (0.69/day) and productivity (0.58 g/L/day) were high when PPC and 16:8 of L:D cycle, and DCW (2.84 g/L, day 5), μ (0.56/day) and productivity (0.56 g/L/day) were high when HPC and 16:8 of L:D cycle. CSL showed 4~5 times higher biomass productivity when compared with CM medium, depending on pre-cultivation and L:D cycle. The product of E. gracilis was analyzed for concentration of paramylon and PUFAs. In the CM medium, paramylon was the highest 0.4 g/L (day 11) when 8:16 of L:D cycle and PPC. In the CSL, paramylon was the highest 0.63 g/L (day 4) when 8:16 of L:D cycle and HPC. When cultivated in CSL, paramylon was produced about 1.6 times more at a time about 3 times shorter than CM medium. However, since CSL is not have supplemental nutrient and concentration of paramylon is low when compared to other literatures. it is considered that the concentration of paramylon can be increased if appropriate nutrition is added. The concentration of PUFAs in the CSL was 1.54 times higher than CM medium. Also, the PUFAs content of E. gracilis grown in CSL was higher compared to other literature. Therefore, CSL seems to have an advantage in the production of PUFAs. In conclusion, CSL was possible to replace CM medium for E. gracilis cultivation, and pre-cultivation and L:D cycles affected E. gracilis growth, paramylon and PUFAs concentrations.
Euglena gracilis has been used in cosmetics, feed, fuel, health food, and pharmaceuticals in the industry because it contains proteins, minerals, paramylon (β-1,3 glucan), α-tocopherol and lipids. In order to cultivate E. gracilis containing a lot of these high-value products, nutrients are needed. As the culture scale increases, the cost of the medium is increased, it was tested whether the CM medium, which is one of the synthetic medium, could be substituted to the corn steep liquor from the food industrial by-product. In addition, because the pre-cultivation condition and L:D cycle affect the growth of microalgae, growth of E. gracilis and concentration of the product was tested when given three L:D cycles, two pre-cultivation conditions. So, test was conducted according to the concentration of CO₂, inoculum concentration, nitrogen source, and nitrogen concentration under photoautotrophic conditions in order to examine the influence of the culture factors on biomass growth. Growth of E. gracilis was good when the concentration of CO₂ was 3% (DCW 3.33 g/L, day 11), the inoculation concentration was 5×10⁴ cells/mL (DCW 3.08 g/L, day 8), nitrogen source was 250 ppm of (NH₄)₂SO₄ (DCW 3.27 g/L, day 8). In the mixotrophic cultivation, experiment was conducted by applying values obtained from photoautotrophic cultivation. In the CM medium, the longer the light cycle when photoautotrophic pre-cultivation (PPC), the higher the DCW (2.01 g/L, day 14), μ (0.28/day) and productivity (0.14 g/L/day) and the longer the dark cycle when heterotrophic pre-cultivation (HPC), the higher DCW (1.88 g/L, day 9), μ (0.42/day) and productivity (0.14 g/L/day) were high. However, DCW was lower in mixotrophic than photoautotrophic condition, was regarded that organic matter added to CM medium inhibited the growth of E. gracilis. In the CSL, the DCW (3.69 g/L, day 7), μ (0.69/day) and productivity (0.58 g/L/day) were high when PPC and 16:8 of L:D cycle, and DCW (2.84 g/L, day 5), μ (0.56/day) and productivity (0.56 g/L/day) were high when HPC and 16:8 of L:D cycle. CSL showed 4~5 times higher biomass productivity when compared with CM medium, depending on pre-cultivation and L:D cycle. The product of E. gracilis was analyzed for concentration of paramylon and PUFAs. In the CM medium, paramylon was the highest 0.4 g/L (day 11) when 8:16 of L:D cycle and PPC. In the CSL, paramylon was the highest 0.63 g/L (day 4) when 8:16 of L:D cycle and HPC. When cultivated in CSL, paramylon was produced about 1.6 times more at a time about 3 times shorter than CM medium. However, since CSL is not have supplemental nutrient and concentration of paramylon is low when compared to other literatures. it is considered that the concentration of paramylon can be increased if appropriate nutrition is added. The concentration of PUFAs in the CSL was 1.54 times higher than CM medium. Also, the PUFAs content of E. gracilis grown in CSL was higher compared to other literature. Therefore, CSL seems to have an advantage in the production of PUFAs. In conclusion, CSL was possible to replace CM medium for E. gracilis cultivation, and pre-cultivation and L:D cycles affected E. gracilis growth, paramylon and PUFAs concentrations.
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