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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 색소 생성능이 우수한 변이주인 Monascus purpureus P-57 변이주를 이용하여 액체배양에서 의 세포 내 색소 생성의 최적 조건을 검토하고자 하였다.
- 본 연구는 Monascus purpureus P-57 변이주를 이용하여 액체배양을 통한 세포 내 색소 생성의 최적 배양조건을 규명하고자 하였다.
제안 방법
- 2)를 이용하여 측정하였다. 80℃ 에서 3시간 미리 건조한 여과지를 이용하여 배양액을 여과하고 증류수로 3회 세척 하여 균체를 회수한 후, 80℃에서 항량이 될 때까지 건조하여 여과지의 무게를 뺀 값으로 건조 균체량을 측정하였다.
- 질소원으로 가장 우수한 beef extract를。~0.25%까지 0.05% 단위로 각각 첨가하여 질소원 농도에 따른 색소 생 성능을 비교하였다. 그 결과 Table 6에서 처럼 0.
- 공시균주를 PDA 배지에서 30℃, 7일간 배양한 후 멸균수 를 약 10 M 첨가하고 백금이를 이용하여 배지로부터 포자 를 회수한 후, cotton filter를 이용하여 균사와 포자를 분리 하고 멸균수로 3회 세척하여 포자현탁액을 제조하였다. 실 온에서 3, 500 rpm으로 원심분리하고, hemocytometer를 이용하여 포자수를 개수한 후 2 X 105 spores/m£ 되게 희석하여 접종원으로 사용하였다.
- purpureus P-57 변이주를 사용하였다. 그리고 PDA (0.4% potato starch, 2% dextrose, 1.5% agar, pH 5.6 ± 0.2) 배지는 공시균주의 포자 생성을 위한 전 배 양배지로 사용하였고, 색소생성을 위한 액체배양은 Lin's 배지 (3% rice powder, 0.15% NaNO3, 0.25% KH2PO4, 0.1% MgSO4 . 7H2O, pH 6.0)를 기본배지로 사용하였다.
- 배양된 공시균주의 건조 균체량 측정은 여과지 (Toyo No.2)를 이용하여 측정하였다. 80℃ 에서 3시간 미리 건조한 여과지를 이용하여 배양액을 여과하고 증류수로 3회 세척 하여 균체를 회수한 후, 80℃에서 항량이 될 때까지 건조하여 여과지의 무게를 뺀 값으로 건조 균체량을 측정하였다.
- 아미노산이 색소생성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 13종류의 아미노산을 배지에 0.1%되게 첨가하여 각각의 색소 생성능을 비교하여 보았다. 그 결과 Table 7에 나타낸 바와 같이 아미노산을 첨가하지 않은 대조구와 비교 해보았을 때 glutamic acid만이 적색 색소가 223.
- 진탕 속도에 따른 색소 생성능을 비교하기 위하여 최적 조건의 배지에서 진탕 속도를 각각 50, 100, 150, 180 rpm 으로 조정하여 30℃에서 7일간 배양을 실시하였다. 그 결과, Table 9에 나타난 것처럼 50, 100 rpm에서는 색소 생성 이 극히 약했지만 150 rpm에서는 급격히 증가하여 180 rpm에서는 오히려 소폭 감소하는 것으로 나타났다.
- 05 g에 80% 에탄올 10 圳 를 가하여 30℃, 150 rpm으로 2시간 추출하였다. 추출된 색 소를 적정배수로 희석한 후, UV-VIS spectrophotometer를 이용하여 적색색소는 500 nm, 황색색소는 400 run에서 흡광도 를 측정 하고, 이를 전체 균체량으로 환산하여 흡광도 (OD) 1을 1 unit으로 각각 세포 내 적색색소와 황색색소로 나타내었다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 시약으로 PDA (Potato dextrose agar; Difco), 백미 (안계 산), 그리고 KH2PO4, MgSO4 - 7H2O, NaNO3, 등은 Sigma Co. (USA)제품을 사용하였다. 그리고 색소 측정을 위해 UV-VIS spectrophotometer (Techne Co.
- 실험에 사용된 공시균주는 본 연구실에서 보유하고 있는 색소 생성 변이주인 M. purpureus P-57 변이주를 사용하였다. 그리고 PDA (0.
성능/효과
- M. purpureus P-57 변이주의 액체배양 시간에 따른 색소 생성능을 비교하기 위하여 최적 배지조건으로 30℃, 150 rpm에서 각각 2~10일까지 2일 단위로 색소 생성능을 비교한 결과, Fig. 1에서처럼 배양 2일까지는 색소 생성이 거의 이루어지지 않았으며, 4일 이후부터 급격하게 증가되는 것을 알 수 있었다. 그리고 배양 8일째 적색 색소가 356.
- 그리고 최적 배양조건은 30℃, 150 rpm에서 8일간 배양했을 대 가장 높은 색소 생성력을 나타내었다. M. purpureus P057을 이상의 최적 조건에서 배양했을 때 적색 색소가 356.04 unit, 황색 색소가 268.20 unit으로 가장 많은 색소를 생성하였고, 균체량은 25.00 g/L을 생산할 수 있었다.
- Monascus purpureus P-57 균주의 색소 생성에 미치는 온 도의 영향을 알아보기 위하여 배양 온도를 각각 25℃, 2 8℃, 30℃, 35℃, 40℃로 조정하여 배양한 결과, Table 1에 나타난 바와 같이 30℃에서 적색색소가 103.25 unit, 황색 색소가 80.35 unit으로 가장 높은 색소 생성력을 나타내었 고, 40℃ 이상에서는 색소 생성이 급격하게 감소됨을 알 수 있었다. 그리고 균체량의 경우에는 30℃보다는 28℃에서 9.
- 공시 균주의 균체 생 성량은 액 체 배 양 8일 에서 15.00 g/L 로 가장 많았으며, 색소와 마찬가지로 4일 이후에 급격히 증가하였으며, 배양 10일 이후에는 오히려 소폭 감소되는 것을 확인할 수 있었다.
- 58 imit이 었다. 균체 생성량의 경우에도 역시 150 rpm에서 14.67 g/L로 가장 우수하였고 색소 생성과 비슷한 경향으로 증가 됨을 확인할 수 있었다.
- 균체 생성의 경우는 pH 4.5에서 10.33 g/L로 가장 높게 나타났지만, 산성영역에서는 큰 차이가 나지 않음을 알 수 있었다. 그러나 중성영역으로 갈수록 감소하였고 pH 7.
- 균체량의 경우도 역시 glutamic acid에서 15.17 g/L로 가장 많은 균체가 생성되었으며, 색소 생성이 약하게 나타난 trytophan, methionine, cystine, lysine에 서는 균체 생 성량도 10 g/L 정도로 적게 생성된다는 것을 알 수 있었다. 이 결과는 glutamic acid가 색소 생성에 우수하다고 보고한 Kim 등(11)과 동일한 결과를 나타내었다.
- 05% 단위로 각각 첨가하여 질소원 농도에 따른 색소 생 성능을 비교하였다. 그 결과 Table 6에서 처럼 0.1%를 첨 가했을 때 적색색소가 236.99 unit, 황색 색소가 186.18 unit 으로 가장 높은 색소 생성능을 나타냈었으며, 균체 생성량 역시 0.1%에서 14.50 g/L로 가장 높게 나타남을 알 수 있었다. 그러나 균체 생성량의 경우는 질소원의 농도에 관계없이 큰 차이가 나타나지 않음을 확인할 수 있었다.
- 진탕 속도에 따른 색소 생성능을 비교하기 위하여 최적 조건의 배지에서 진탕 속도를 각각 50, 100, 150, 180 rpm 으로 조정하여 30℃에서 7일간 배양을 실시하였다. 그 결과, Table 9에 나타난 것처럼 50, 100 rpm에서는 색소 생성 이 극히 약했지만 150 rpm에서는 급격히 증가하여 180 rpm에서는 오히려 소폭 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 색소 생성의 최적 진탕 속도는 150 rpm이었으며, 색소 생 성량은 적색색소가 315.
- 그리고 주로 전분질이 탄소원으로 이용되었 을 때 색소 생성이 높다는 것을 알 수 있었으며, 순수한 전분질보다는 백미 가루가 가장 높은 색소를 나타내는 것은 전분 이외의 다양한 영양물질들 때문인 것으로 사료된다. 그러나 fructose, maltose, sucrose, glucose, lactose같은 당 류에서는 균체 생산력과 색소 생산력 모두가 전분질보다 는 약하게 나타났다. 특히 lactose의 경우에는 생육 자체가 거의 이루어지지 않음을 확인할 수 있었다.
- 33 unit으로 가장 높았으며, 아미노산 첨가량이 증가할수록 색소 생성이 감소되는 경향을 나타내었다. 그러나 균체 생성량에서는 0.05%에서 14.43 앙L로 가장 많은 균체를 생산하였지만, 전 체적인 차이가 미미함을 알 수 있었다.
- 1에서처럼 배양 2일까지는 색소 생성이 거의 이루어지지 않았으며, 4일 이후부터 급격하게 증가되는 것을 알 수 있었다. 그리고 배양 8일째 적색 색소가 356.04 unit, 황색 색소가 268.20 unit으로 가장 높게 나타났 고, 10일 배양에서는 오히려 소량 감소되는 것을 알 수 있었다. 공시균주를 고체배양 했을 시의 색소생성은 배양 21 일에 최고값을 나타내었으나(12), 액체배양에서는 색소생성 이 8일로 최고값에 도달하여 액체배양이 고체배양보다 색 소생성 시간이 단축됨을 알 수 있었다.
- 50 g/L로 가장 높게 나타났다. 그리고 주로 전분질이 탄소원으로 이용되었 을 때 색소 생성이 높다는 것을 알 수 있었으며, 순수한 전분질보다는 백미 가루가 가장 높은 색소를 나타내는 것은 전분 이외의 다양한 영양물질들 때문인 것으로 사료된다. 그러나 fructose, maltose, sucrose, glucose, lactose같은 당 류에서는 균체 생산력과 색소 생산력 모두가 전분질보다 는 약하게 나타났다.
- 0이였다. 그리고 최적 배양조건은 30℃, 150 rpm에서 8일간 배양했을 대 가장 높은 색소 생성력을 나타내었다. M.
- 그 결과, Table 9에 나타난 것처럼 50, 100 rpm에서는 색소 생성 이 극히 약했지만 150 rpm에서는 급격히 증가하여 180 rpm에서는 오히려 소폭 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 색소 생성의 최적 진탕 속도는 150 rpm이었으며, 색소 생 성량은 적색색소가 315.04 unit, 황색 색소가 243.58 imit이 었다. 균체 생성량의 경우에도 역시 150 rpm에서 14.
- 배양 초기 pH에 의한 색소 생성의 차이를 비교하기 위하여 pH를 3.5 ~7.0까지 0.5 단위로 조정하여 배양한 결과, Table 2에 나타낸 바와 같이 pH 4.5~5.5 사이의 약산성 조건에서 높은 색소 생산력을 나타내었고, pH 5.0에서 적 색색소 156.68 unit, 황색색소 123.38 unit으로 가장 높은 색 소를 생산하였다. 하지만 pH가 중성으로 갈수록 색소 생 산이 감소하는 경향을 나타내었고, pH 7.
- 색소 생성에 가장 우수한 아미노산으로 나타난 glutamic acid를 배지에 0.01, 0.03, 0.05, 0.1, 0.2% 되게 각각 첨가하여 아미노산의 농도에 따른 색소 생성능을 비교해 본 결과, Table 8에 나타난 바와 같이 0.03% glutamic acid를 첨가했을 때 적색 색소는 241.96 unit, 황색 색소는 200.33 unit으로 가장 높았으며, 아미노산 첨가량이 증가할수록 색소 생성이 감소되는 경향을 나타내었다. 그러나 균체 생성량에서는 0.
- 색소 생성에 미치는 질소원의 영향을 조사하기 위하여 4% rice powder를 함유한 Lin's 배지에 NaNCh대신 soytone, bacto peptone, yeast extract, beef extract, mono sodium glutamate (MSG), com steep liquor (CSL), NH4NO3, (NHibSCh를 0.15%씩 첨가하여 배양한 결과, Table 5에서 보는 바와 같이, beef extract에서 적색 색소가 248.30 unit, 황색 색소가 189.58 unit으로 가장 높게 나타났으며, MSG, NH4NO3, (NHQ2SO4에서도 적색 색소가 200 unit 이상으로 높게 나타났다. 그러나 soytone, yeast extract, CSL의 경우는 색소 생성이 저조함을 알 수 있었다.
- 탄소원으로 가장 우수한 rice powder의 농도가 색소 생 성에 미치는 영향을 검토하기 위해 1~6%까지 첨가하여 배양한 결과, Table 4에서 보는 바와 같이 적색색소의 경우 3%부터 급격하게 증가되기 시작하여 4%에서 134.47 unit으로 가장 높게 나타났고, 5% 이상에서는 감소됨을 알 수 있었다. 하지만 균체량의 경우에는 탄소원이 증가함에 따라서 계속적으로 증가됨을 알 수 있었는더], 이는 백미가 루가 물에 녹지 않으므로 첨가량이 증가됨에 따라서 균체 량도 같이 증가되는 것으로 생각된다.
- 탄소원이 색소 생성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 탄소원으로 여러 -종류의 전분류, 2당류와 단당류 등을 각각 3% 첨가하여 배양한 결과, Table 3에서 처럼 rice powdei가 적색색소 132, 70 unit, 황색색소 105.34 unit으로 가장 높게 생성되었으며, 균체량 역시 9.50 g/L로 가장 높게 나타났다. 그리고 주로 전분질이 탄소원으로 이용되었 을 때 색소 생성이 높다는 것을 알 수 있었으며, 순수한 전분질보다는 백미 가루가 가장 높은 색소를 나타내는 것은 전분 이외의 다양한 영양물질들 때문인 것으로 사료된다.
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