일반기술

루모스탯 방식을 이용한 광합성 미생물의 배양방법

본 기술은 루모스탯 방식을 이용한 광합성 미생물의 배양 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 1) 광합성 미생물의 빛반응특성곡선을 작성하는 단계, 2) 배양목적 및 배양 방법을 고려한 조절변수를 결정하는 단계, 3) 단계 1)의 빛반응특성곡선을 이용한 조절변수의 최적 빛조건을 결정하는 단계, 4) 광합성 미생물을 실제 배양기에서 배양하여 최적 빛조건을 미세조절하는 단계 및 5) 광생물 반응기에서 최적의 빛조건을 유지하기 위한 빛 에너지 공급을 조절하는 단계를 통해 광합성 미생물을 배양하는 방법에 관한 것이다.○ 광합성 미생물의 빛에 대한 반응특성을 조사 : 빛 에너지의 공급량의 변화에 따른 광합성 미생물의 비성장속도(μ), 산소발생속도(Po2), 및 대사산물생산속도(Px)을 측정하여 빛반응특성곡선을 작성○ 배양목적 및 배양 방법을 고려한 조절변수를 결정 : 표면광도(surface light intensity, Io), 평균광도(average light intensity, Iav) 또는 균체당 흡수광량(specific light uptake rate, qe) 중 조절변수 결정○ 최적 빛조건을 결정 : 선정된 조절변수의 변화에 따른 빛반응특성곡선을 이용하여 최대갑을 보이는 조절변수 값을 선겅하거나, 최대값이 존재하지 않을때는 포화가 시작되는 조절변수 값을 선정○ 최적 빛조건을 미세조절 : 광원의 광도, 광원의 점멸개수 및 광원의 설치 위치를 조절하는 것으로 최적 빛조건을 미세조절○ 최적의 빛조건을 유지하기 위한 빛 에너지 공급 조절 : 포텐시오미터(potentiometer)를 이용하여 전압을 조절함으로써 광원의 밝기를 조절하는 방법, 한 개 이상의 광원을 배양액의 내부 또는 외부에 설치한 후 광원을 순차적으로 점등하여 조절하는 방법, 광원의 설치 위치를 배양액 내부 또는 외부에서 이동시키는 방법등으로 조절○ 광합성 미생물 배양의 균체당 빛 에너지량의 최적화 : 배양 초기 빛 에너지의 과량 공급으로 인한 광저해현상(photoinhibition)과 배양 후반의 균체 성장에 따른 빛 에너지의 불충분한 공급으로 발생하는 빛 에너지의 고갈 상태(light limitation)로 균체 성장 저해 방지○ 체계적이며 재현성 높은 광합성 미생물의 배양이 가능하며, 균일한 상태의 바이오매스나 대사산물의 생산이 가능하게 되어 추가적인 상품화 과정에 용이○ 이차대사물질의 고농도 농축을 위한 배양 : 미세조류인 헤마토코커스 플루비알리스(Haematococcus pluvialis)인 경우 고광도에서 세포 분열을 멈추고 세포의 크기가 증가하면서 아스타산틴을 축적시키게 된다. 그러므로 고농도 아스타산틴을 축적시키기 위한 배양 조건을 확립할 수 있음