Studies on light emitting diode(LED) and temperature effects on marine microalgal biomass production, lipid accumulation and fatty acid composition

Abstract

미세조류는 빠른 성장, 높은 바이오매스 생산량, 및 높은 지질 축적으로 인해 차세대 바이오 연료로 주목되어왔다. 또한, 미세조류에서 생산된 긴사슬지방산은 건강보조제로써 중요한 기능을 한다. 1장에서는, Nannochloropsis salina, Isochrysis galbana 및 Phaeodactylum tricornutum의 바이오매스와 지질생산에 대한 파장혼합비율, 광주기 및 녹색파장(520nm)의 영향을 연구하기 위해 청색(465nm), 적색(660nm) LED가 사용되었다. I. galbana 및 P. tricornutum의 최대 균체 생산량은 청색과 적색 파장 LED의 50:50 혼합비에서 얻어졌으며 N. salina의 최대생산량은 적색 LED에서 얻어졌다. N. salina와 P. tricornutum의 최대 바이오매스 생산량은 24:0h 명/암주기에서 각각 0.75 gdcw/L와 1.07 gdcw/L을 나타내었다. 그러나, I. galbana는 18:6h 명/암주기에서 바이오매스로 0.89 gdcw/L을 나타내었다. 녹색 LED에서 N. salina, I. galbana 및 P. tricornutum의 최대 지질 함량은 각각 49.4, 63.3 및 62.0%(w/w)였다. Eicosapentaenoic acid (EPA)와 docosahexaenoic acid (DHA)는 P. tricornutum에서 1%, 그리고 I. galbana에서 2%를 얻었다. 2장에서는, 14 L 바이오리액터를 이용하여 Nannochloropsis oceanica 대량 배양을 위해 1 단계로서 청색파장(465nm) LED를 조사하여 최대의 균체량을 얻은 뒤 녹색파장(520nm)을 이용하여 스트레스로서 지질을 생성하는 2 단계 배양과 온도조절을 통하여 다중불포화지방산 (polyunsaturated fatty acid)을 생성하는 3 단계 배양공정을 적용하였다. 첫 번째 단계에서 청색(465nm) LED와 용존산소량, 광도 그리고 광주기를 포함한 미세조류 성장촉진 매개변수를 최적화하여 균체량 0.75 gdcw/L을 얻었다. 두 번째 단계에서는 녹색(520nm) LED하에 지질생산을 위한 조절을 최적화하여 24:0 h 명/암주기, 250 µmol.m-2s-1 광도에서 57.6%(w/w)의 지질을 얻었다. 또한, 세 번째 단계에서는 낮은 온도로 다중불포화 지방산(PUFAs) 생산을 위한 온도를 최적화하였다. 5℃의 낮은 온도 조건 하에 N. oceanica에서 EPA, DHA를 포함한 다중불포화지방산(PUFAs)이 74% 증가했다.