[논문]온도에 의해 유도된 2단계 배양전략을 통한 미세조류 Chlorella vulgaris와 Dunaliella salina의 지질과 탄수화물의 축적량 변화

이연지; 이치헌; 조기철; 문혜나; 남궁진; 김기혁; 임병진; 김대경; 여인규

doi:10.5657/kfas.2017.0032

온도에 의해 유도된 2단계 배양전략을 통한 미세조류 Chlorella vulgaris와 Dunaliella salina의 지질과 탄수화물의 축적량 변화
Effect of Temperature-induced Two-stage Cultivation on the Lipid and Saccharide Accumulation of Microalgae Chlorella vulgaris and Dunaliella salina 원문보기

한국수산과학회지 = Korean journal of fisheries and aquatic sciences, v.50 no.1, 2017년, pp.32 - 40

이연지 (제주대학교 해양생명과학과) , 이치헌 (제주대학교 해양생명과학과) , 조기철 (국립환경과학원 금강물환경연구소) , 문혜나 (제주대학교 해양생명과학과) , 남궁진 (제주대학교 해양생명과학과) , 김기혁 (제주대학교 해양생명과학과) , 임병진 (국립환경과학원 금강물환경연구소) , 김대경 (한국기초과학지원연구원 제주센터) , 여인규 (제주대학교 해양생명과학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The aim of this study was to evaluate a temperature-induced two-stage cultivation (TTC) strategy for the regulation of lipid and carbohydrate production by two microalgae, Chlorella vulgaris and Dunaliella salina, for biofuel production. The microalgae were grown under several temperature conditions (15, 25, 35, and $45^{\circ}C$) and optimal growth was observed at $25^{\circ}C$ for both microalgae. To test the TTC, aseptically cultured microalgae were incubated under optimal conditions ($25^{\circ}C$) for 20 days, and then divided into four aliquots that were incubated at 15, 25, 35, and $45^{\circ}C$ for 5 days. Similar but somewhat decreased growth rates were observed at the non-optimal temperatures (15, 35, and $45^{\circ}C$). In addition, while total lipid accumulation increased in a temperature-dependent manner in both microalgae, total carbohydrate increased with temperature in C. vulgaris but decreased in D. salina. However, for lipid and carbohydrate production, while the highest lipid productions of C. vulgaris and D. salina were observed at $25^{\circ}C$ and $35^{\circ}C$, respectively, the highest total carbohydrate productions of C. vulgaris and D. salina were obtained at $15^{\circ}C$ and $25^{\circ}C$, respectively. These results suggest that the TTC strategy may be easily and efficiently applied to bioprocessing for biofuel production.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

따라서 이번 연구에서는 바이오연료의 유망종으로 평가 받고있는 두 종의 녹조류 Chlorella vulgaris와 Dunaliella salina의 온도에 따른 2단계 배양 조건에서 바이오연료의 인자인 탄수화물 및 지질의 축적량 변화를 확인하여 산업적인 이용가치에 대해 평가해보고 미세조류 바이오연료 생산의 효율성을 높일 수 있는 생물공정에 대한 기초정보를 제공하고자 한다.

제안 방법

, 1982). 각각의 배지는 15, 25, 35 및 45°C로 조절된 multi-room incubator (JS RESEARCH INC, KOR)에서 배양하였으며 광주기는 12:12의 light:dark 주기로, 광도는 형광등을 광원으로 하여 120 μmol m^-2 s^-1의 세기로 배양기간 동안 유지하였다. C.

대상 데이터

실험에 사용한 두 종의 미세조류 Chlorella vulgaris (KMMCC-120), Dunaliella salina (KM979516)는 부경대학교 한국해양미세조류은행(Korea Marine Microalgae Culture Center, KMMCC)과 영남대학교에서 각각 구입하였다. 배양배지는 Erd-Schreiber’s 배지(pH 8.

데이터처리

실험값의 통계는 Excel 2013 (Microsoft, USA) 프로그램을 활용한 one-way ANOVA 및 데이터 간의 Turkey’s multiple comparison test를 통해 유의성 테스트를 진행하였고 모든 실험값은 3반복 실험에 의한 평균±표준편차(mean±standard deviation)로 나타내었다.

이론/모형

미세조류 지질의 함량은 sulfo-phospho-vanillin 반응법을 이용하여 측정하였다(McMahon et al., 2013). 미세조류 배양액 3mL를 13,000 g에서 원심 분리하여 상등액을 제거한 후, 증류수를 이용하여 세포를 2회 세척하였다.
미세조류 총탄수화물의 함량은 페놀-황산법을 활용하여 측정하였다(Masuko et al., 2005). 준비된 미세조류 배양액 1 mL를 13,000 g에서 원심 분리하여 상등액을 제거한 후 3차 증류수로세포를 2회 washing 하고, 다시 3차 증류수 1 mL를 넣어 재부 유한 후 100 μL를 분취하여 300 μL의 진한 황산과 5% 페놀용액 100 μL를 혼합해서 90°C 에서 5분간 반응시켜주었다.

성능/효과

salina의 경우 15°C에서 최대 지질 생산량을, 25°C에서 최대 탄수화물 생산량을 나타냈다. 따라서 온도 조절을 통한 2단계 배양법을 활용할 경우 배양공학적 적용을 통해 간단한 방법으로 효율적인 미세조류 바이오연료 생산이 가능할 것이라 여겨진다. 또한 미세조류를 주 원료로 만들어 낼 수 있는 카로테노이드, 폴리페놀(polyphenol) 등 생리활성 물질 및 기타 생화학물질의 조성변화에도 앞으로 더 많은 연구를 진행하여 산업적으로 적용할 수 있는 기초정보가 뒷받침 된다면 유용물질 생산을 위한 효율적인 배양기술로 적용이 가능할 것으로사료된다.
salina의 15, 25, 35, 45°C의 온도 변화에 의해 유도된 2단계 배양법에 따른 성장과 지질 및 탄수화물의 축적량 변화에 대하여 확인할 수 있었다. 미세조류 C. vulgaris의 경우 25°C에서 가장 높은 지질생산량을 나타냈고 35°C에서 가장 높은 탄수화물 생산량을 나타냈으며, D. salina의 경우 15°C에서 최대 지질 생산량을, 25°C에서 최대 탄수화물 생산량을 나타냈다. 따라서 온도 조절을 통한 2단계 배양법을 활용할 경우 배양공학적 적용을 통해 간단한 방법으로 효율적인 미세조류 바이오연료 생산이 가능할 것이라 여겨진다.
하지만 45°C 구간에서는 성장저해가 크게 일어났으며 하얀색으로 변화된 적은 양의 바이오매스를 보였다. 이러한 결과들을 통해 2단계 배양법을 활용할 경우 C. vulgaris, D. salina 두 종 모두에서15°C 및 35°C는 최적성장온도와 비슷한 양의 바이오매스를 수득할 수 있다는 사실을 확인할 수 있었고 45°C는 온도 스트레스로 인한 세포사멸로 바이오매스의 생산량 저하가 크게 일어나는 것을 알 수 있었다. 따라서 2단계 배양시45°C의 배양 온도는 비효율적이라고 판단하였고 45°C를 제외한 15°C, 25°C, 35°C의 온도 조건에서 다음 실험을 진행하였다.

후속연구

따라서 온도 조절을 통한 2단계 배양법을 활용할 경우 배양공학적 적용을 통해 간단한 방법으로 효율적인 미세조류 바이오연료 생산이 가능할 것이라 여겨진다. 또한 미세조류를 주 원료로 만들어 낼 수 있는 카로테노이드, 폴리페놀(polyphenol) 등 생리활성 물질 및 기타 생화학물질의 조성변화에도 앞으로 더 많은 연구를 진행하여 산업적으로 적용할 수 있는 기초정보가 뒷받침 된다면 유용물질 생산을 위한 효율적인 배양기술로 적용이 가능할 것으로사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	미세조류란 무엇인가?	미세조류는 주로 해양 및 담수 환경에 서식하고 광합성을 통해 생태 먹이사슬의 1차 생산자 역할을 담당하는 마이크로 사이즈의 엽상체 식물이며, 기존 생물자원에 비해 빠른 성장률과 일일 생산이 가능한 지속가능자원으로 여겨지고 있다(Chisti, 2007; Mata et al., 2010).
	세계적으로 신재생에너지 분야에 대한 관심이 증가하고 있는 이유는?	최근 개발도상국들의 산업화와 화석연료 사용증가에 따른 지구온난화 문제로 인해 해양산성화와 대기오염 등 각종 환경문제가 크게 부각되고 있다(Mata et al., 2010).
	바이오연료가 청정 에너지로 각광 받고 있는 이유는?	신재생에너지원 중 특히 바이오연료는 기존 화석연료와 비슷한 성질을 가지고 있고, 광합성 작용을 하는 육상식물 및 조류(algae)를 사용할 경우 대기 중 CO2 제거를 통해 지구온난화를 줄일 수 있다는 기대심리와 맞물려 화석연료를 효과적으로 대체할 수 있는 청정 에너지로 여겨져 왔다(Wang et al., 2000; Miao and Wu, 2006; Packer, 2009).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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