해양 미세조류 Phaeodactylum tricornutum 배양을 위한 CO2 공급 및 연속배양법 연구
Study of CO2 Supply and Continuous Culture for the Growth of Marine Microalga Phaeodactylum tricornutum
- 주제(키워드) 도움말 미세조류 , 기능성물질
- 발행기관 강릉원주대학교 일반대학원
- 지도교수 도움말 변희국, 김상민
- 발행년도 2017
- 학위수여년월 2017. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 KIST강릉분원학.연협동과정
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000009299
- 본문언어 한국어
초록/요약 도움말
Abstract Phaeodactylum tricornutum, known as a potential source of EPA and marine carotenoid fucoxanthin, was used to optimize CO2 concentration and dilution factor in the continuous culture by using 2 L scale photobioreactor (PBR) system in order to increase biomass production and its valuable components. In the CO2 supplying experiment with 0.5% and 2% concentration (v/v air), P. tricornutum with 0.5% CO2 concentration showed 69% biomass increase in the stationary phase compared to normal condition and 2% CO2 concentration by the increase of cell density and individual cell weight. However, fucoxanthin content was not affected by CO2 supply, but by the growth stage of P. tricornutum. Fucoxanthin contents was higher (5.26 ~ 6.18 mg/g dw) in the exponential phase than in the stationary phase (2.25 ~ 2.47 mg/g dw). Total lipid content showed 24% reduction in 2% CO2 condition while no significant difference was not observed with 0.5% CO2 concentration. In the continuous culture experiment with 0.5% CO2 supply, daily growth rate of P. tricornutum in the stationary phase was increased according to the increase of dilution factor from 0.1 to 0.5. Fucoxanthin contents also showed similar trends indicating that P. tricornutum recognizes growth stage differently by the dilution factor. The higher dilution factor is, the higher fucoxanthin content is. Meanwhile, dilution factor did not affect lipid content and fatty acid composition of P. tricornutum under continuous culture. In summary, the biomass and fucoxanthin production yields were the highest with the condition of 0.5% CO2 supply and 0.5 dilution factor under the continuous culture system of 2 L scale PBR. However, this condition was not demonstrated in the 60 L pilot scale culture of P. tricornutum. The most significant factors affecting this result were lower maximum cell density and later daily growth rate after staring continuous culture. Further studies are needed to demonstrate continuous culture system of P. tricornutum in a pilot scale PBR system. KEYWORDS: Microalgae, Bioactive compound, Continuous culture, Steady state, Phaeodactylum tricornutum, Fucoxanthin, PBR system
more목차 도움말
목차
List of Figures vi
List of Tables viii
Ⅰ. 서론 9
1. 미세조류 9
2. 미세조류의 생장에 영향을 미치는 요인 12
2.1. 빛 12
2.2. 온도 15
2.3. pH 16
2.4. 이산화탄소 (CO2) 16
2.5. 질소 (Nitrogen) 16
2.6. 인 (Phosphorus) 17
2.7. 미량원소 (Trace element) 18
2.8. Bacteria와 상호작용 18
3. 미세조류 배양 시스템 18
3.1. 노지배양 시스템 (Open pond system) 18
3.2. 밀폐형배양 시스템 (Closed culture system) 21
4. 미세조류의 배양 방법 23
4.1. 회분배양 (Batch culture) 23
4.2. 유가배양 (Fed-batch culture) 23
4.3. 연속배양 (Continuous culture) 24
5. 미세조류 Phaeodactylum tricornutum 24
5.1. P. tricornutum의 생물학적 특징 24
5.2. P. tricornutum의 산업적 중요성 25
6. 연구목적 26
Ⅱ. 재료 및 방법 29
1. 균주 및 배지 29
2. 미세조류 P. tricornutum 배양 32
2.1. 원종 배양 (stock culture) 및 전배양 (pre-culture) 32
2.2. PBR system의 구성 32
2.3. PBR system을 이용한 P. tricornutum의 CO2 공급 배양 37
2.4. PBR system을 이용한 연속 배양 39
2.5. Pilot 규모 배양기의 구성 39
2.6. Pilot 규모에서 P. tricornutum의 연속배양 41
3. 분석방법 43
3.1. 세포농도 및 바이오매스 측정 43
3.2. NO3-N, PO4-P 측정 43
3.3. Fucoxanthin 함량 측정 44
3.4. 총 지질 함량 및 지방산 조성 분석 44
Ⅲ. 결과 및 고찰 47
1. P. tricornutum 배양에 CO2 공급이 미치는 영향 47
1.1. 세포농도에 미치는 영향 47
1.2. 바이오매스 생산량에 미치는 영향 49
1.3. Fucoxanthin 함량에 미치는 영향 51
1.4. 총 지질 함량에 미치는 영향 51
1.5. 지방산 조성에 미치는 영향 54
2. P. tricornutum 연속배양에 희석률이 미치는 영향 57
2.1. 세포농도 변화에 미치는 영향 57
2.2. 바이오매스 생산량에 미치는 영향 60
2.3. Fucoxanthin 함량 변화에 미치는 영향 60
2.4. 총 지질 함량 변화에 미치는 영향 63
2.5. 지방산 조성 변화에 미치는 영향 65
3. Pilot 규모에서 P. tricornutum의 연속배양 적용 65
Ⅳ. 결론 71
1. PBR system을 이용한 CO2 공급 실험 71
2. PBR system을 이용한 연속배양 실험 72
3. Pilot 규모에서 P. tricornutum의 연속배양 72
Ⅴ. 참고문헌 73
Abstract 78
