반응 표면 분석법을 사용한 Rhodobacter sphaeroides PS-24 유래 carotenoid 생산 배지 최적화

봉기문; 김공민; 서민경; 한지희; 박인철; 이철원; 김평일

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자료유형: 학술저널

저자정보: 봉기문 (전남생물산업진흥원 생물방제연구센터) 김공민 (전남생물산업진흥원 생물방제연구센터) 서민경 (전남생물산업진흥원 생물방제연구센터) 한지희 (국립농업과학원 농업생물부 농업미생물과) 박인철 (국립농업과학원 농업생물부 농업미생물과) 이철원 (전남대학교 자연과학대학 화학과) 김평일 (전남생물산업진흥원 생물방제연구센터)

저널정보: 한국유기농업학회 한국유기농업학회지 한국유기농업학회지 제25권 제1호

발행연도: 2017.1

수록면: 135 - 148 (14page)

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본 연구를 통해 논, 시설재배 밭 토양, 쓰레기장, 하천 및 호수의 퇴적 토양 등 22개소에서 분리한 총 6종의 광합성세균 중 호기 암 배양이 가능한 Rhodobacter sphaeroides PS-24를 분리하였다. 형태학적 특징으로는 그람음성의 막대모양으로, 운동성이 있었다. 분리균주의 16S rRNA 염기서열을 분석한 결과 Rhodobacter sphaeroides ATH2.4.1과 99%의 상동성을 나타내었으며, 본 연구에서 Rhodobacter spharoides PS-24로 명명하여 연구를 수행하였다. 선별균주를 modifed Van niel's yeast 배지에서 배양 후 생성된 carotenoid를 추출한 결과 $12.03{\pm}0.15mg/L$의 함량이 측정되었으며, 반응표면분석법 중 Plackett burman 분석방법과 Box-Behnken 분석방법을 통해 carotenoid 생산에 영향을 미치는 요인을 분석하고 농도를 최적화하였다. 분석결과 각각의 독립변수 yeast extract -0.4144 (1.23 g/L), $Na_2CO_3$ 0.8541 (3.71 g/L)와 $MgSO_4$ 1.00 (1.00 g/L)의 농도를 선정하였으며, 이를 바탕으로 배지 조성을 최적화한 결과 yeast extract 1.23 g, sodium acetate 1 g, $NH_4Cl$ 1.75 g, NaCl 2.5 g, $K_2HPO_4$ 2 g, $MgSO_4$ 1.0 g, mono-sodium glutamate 7.5 g, $Na_2CO_3$ 3.71 g, $NH_4Cl$ 3.5 g, $CaCl_2$ 0.01 g/ liter로 선정하였다. 최적배지를 대상으로 5 L, 50 L, 500 L scale-up을 진행한 결과 최종 carotenoid는 각각 17.98 mg/L, 18.03 mg/L, 18.11 mg/L로 조사되었다. 최적배지의 경우 modified Van niel's yeast 배지보다 약 1.5배 많은 carotenoid를 생산하였으며, 대량배양을 통한 scale-up 과정 시 carotenoid의 생산량은 크게 변화하지 않는 것으로 조사되었다. 따라서 본 연구를 바탕으로 산업적으로 다양하게 사용되고 있는 carotenoid를 생산하는 광합성세균 Rhodobacter spharoides PS-24를 개발하였으며, 본 연구를 바탕으로 유기농축산에 사용이 가능한 기능성 미생물제제를 개발하고자 한다.

#carotenoid #response surface methodology #Rhodoabacter sphaeroides #optimal medium constituent

참고문헌 (18)

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Armstrong, G. A. / 1989 / Nucleotide sequence, organization, and nature of the protein products of the carotenoid biosynthesis gene cluster of Rhodobacter capsulatus / Mol. Gen Genet 216:254~268

Armstrong, G. A. / 1997 / Genetics of eubacterial carotenoid biosynthesis: a colorfultale / Annu Rev. Microbiol 51:29~59

Bartley, G. E. / 1989 / Carotenoid biosynthesis in photosynthetic bacteria / J. biol. Chem 267:13109~13113

Biebl, H. / 1978 / Growth yields of green sulfur bacteria in mixed culture with sulfur and sulfate reducing bacteria / Arch. Microbiol 117:9~16

Chen, D. / 2006 / Application of statistical methodology to the optimization of fermentative medium for carotenoids production by Rhodobacter sphaeroides / Process Biochemistry 41(8):1773~1778

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이 논문의 저자 정보

봉기문

소속기관 국립환경과학원 영산강물환경연구소

주요연구분야 공학 > 건축공학 > 환경공학 농수해양학 > 농수해양학 일반

논문수 3 이용수 70

김공민

소속기관 전남생물산업진흥원 생물방제연구센터