화학공학소재연구정보센터
홈 로그인 로그아웃 연락처 사이트맵
Korean Chemical Engineering Research, Vol.44, No.1, 46-51, February, 2006
Export Citation
광합성 녹색 미세조류 Haematococcus pluvialis를 이용한 이산화탄소 고정화 및 항산화성 카로티노이드 생산
Biological CO2 Fixation to Antioxidant Carotenoids by Photosynthesis Using the Green Microalga Haematococcus pluvialis
강창덕, 박태현, 심상준1, †
  • 서울대학교 화학생물공학부, 151-742 서울시 관악구 신림동 산56-1
  • 1성균관대학교 화학공학과, 440-746 경기도 수원시 장안구 천천동 300
Chang Duk Kang, Tai Hyun Park, and Sang Jun Sim1, †
  • School of Chemical and Biological Engineering, Seoul National University, San 56-1, Shilim-dong, Gwanak-gu, Seoul 151-742, Korea
  • 1Department of Chemical Engineering, Sungkyunkwan University, 300, Cheoncheon-dong, Jangan-gu, Suwon 440-746, Korea
E-mail:
초록
광합성 미생물을 이용하여 CO2를 항산화성 카로티노이드를 다량 함유하고 있는 바이오매스로 전환하는 새로운 방법의 생물학적 CO2 저감 기술이 제시되었다. 본 연구에서 담수 녹색 미세 조류인 Haematococcus pluvialis가 광합성 미생물로 사용되었으며, 이 균주는 녹색의 성장 세포에서 적색의 포낭 세포로 전환될 때 2차 카로티노이드인 astaxanthin 을 세포 내에 다량 축적하는 것으로 알려졌다. 균주의 이러한 특성을 이용하여 CO2가 연속적으로 공급되는 광 반응기 에서 자가 영양 배양 방식으로 CO2 고정화 및 그것을 통한 astaxanthin 생산 연구가 수행되었다. 녹색 성장 세포의 성장은 5％ CO2 공급 환경 및 기본 NIES-C 배지에서 최대로 이루어졌다. 적색 포낭 세포로 효과적인 전환을 위해 5％ CO2 주입과 강한 빛 조사로 이루어진 자가 영양 유도법을 적용하였으며, 이 공정을 통해 9.6 mg/L·day의 astaxanthin 생산성을 획득하였다. 이때 astaxanthin으로 전환되는 CO2의 균주 내 고정화 속도는 27.8 mg/L·day로 나타났다. 본 연구를 통해 제시된 H. pluvialis를 이용한 자가 영양 배양, 유도 공정은 CO2 고정화뿐만 아니라 고부가 생리 물질 생산 기능을 겸비하여 새로운 CO2 저감기술로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
As one of the CO2 reduction strategies, a biological method was proposed to convert CO2 to useful biomass with antioxidant carotenoids by photosynthetic microorganisms. One of the photoautotrophs, Haematococcus pluvialis is a freshwater green microalga and accumulates the secondary carotenoid astaxanthin during induction of green vegetative cells to red cyst cells. In this study, CO2 fixation and astaxanthin production using H. pluvialis was conducted by photoautotrophic culture in the CO2 supplemented photo-incubator. Maximum growth rate of H. pluvialis was obtained at a 5％ CO2 environment on basic N and P conditions of NIES-C medium. The photoautotrophic induction consisted of 5％ CO2 supply and high light illumination promoted astaxanthin synthesis in H. pluvialis, yielding an astaxanthin productivity of 9.6 mg/L·day and a CO2 conversion rate of 27.8 mg/L·day to astaxanthin. From the results the sequential photoautotrophic culture and induction process using H. pluvialis is expecting an alternative CO2 reduction technology with a function of valuable biosubstance production.
Keywords:CO2 Fixation;Haematococcus pluvialis;Carotenoid;Astaxanthin;Antioxidant
  1. http://www.cdrs.re.kr/research_develop/outline.htm
  2. Kodama M, Ikemoto H, Miyachi S, J. Mar. Biotechnol., 1, 21 (1993)
  3. Zhang K, Miyachi S, Kurano N, Biotechnol. Lett., 23(1), 21 (2001) 
  4. Kobayashi M, Sakamoto Y, Biotechnol. Lett., 21(4), 265 (1999) 
  5. Margalith PZ, Appl. Microbiol. Biotechnol., 51(4), 431 (1999) 
  6. Guerin M, Huntley ME, Olaizola M, Trends Biotechnol., 21(5), 210 (2003) 
  7. Kobayashi M, Kakizono T, Nagai S, J. Ferment. Bioeng., 71(5), 335 (1991) 
  8. Boussiba S, Physiol. Plant., 108, 111 (2000) 
  9. Fabregas J, Dominguez A, Maseda A, Otero A, Appl. Microbiol. Biotechnol., 61(5-6), 545 (2003)
  10. Kobayashi M, Kakizono T, Nagai S, Appl. Environ. Microbiol., 59, 867 (1993)
  11. Kobayashi M, Kurimura Y, Tsuji Y, Biotechnol. Lett., 19(6), 507 (1997) 
  12. Sarada R, Tripathi U, Ravishankar GA, Process Biochem., 37, 623 (2002) 
  13. Fabregas J, Dominguez A, Alvarez DG, Lamela T, Otero A, Biotechnol. Lett., 20(6), 623 (1998) 
  14. Fabregas J, Otero A, Maseda A, Dominguez A, J. Biotechnol., 89, 65 (2001) 
  15. Kakizono T, Kobayashi M, Nagai S, J. Ferment. Bioeng., 74, 403 (1992) 
  16. Orosa M, Franqueira D, Cid A, Abalde J, Biotechnol. Lett., 23(5), 373 (2001) 
  17. Orosa M, Franqueira D, Cid A, Abalde J, Bioresour. Technol., 96(3), 373 (2005) 
  18. Dominguez-Bocanegra AR, Legarreta IG, Jeronimo FM, Campocosio AT, Bioresour. Technol., 92(2), 209 (2004) 
  19. Wellburn AR, J. Plant Physiol., 144, 307 (1994)
  20. Yuan JP, Chen F, Food Chem., 68, 443 (2000) 
  21. Yuan JP, Chen F, J. Agric. Food Chem., 46, 3371 (1998) 
  22. Wang B, Zarka A, J. Phycol., 39, 1116 (2003)