Influence of environmental factors on cell growth and astaxanthin accumulation in Haematococcus pluvialis

Abstract

아스타잔틴은 비타민, 베타 카로틴 등의 다른 항산화제보다 훨씬 강력한 항산화 능력을 가지고 있는 색소이다. 아스타잔틴은 강력한 항산화 활성을 바탕으로 건강 기능식품, 사료 등 여러 분야에서 활용되고 있다. 천연 아스타잔틴 공급원 중 Haematococcus pluvialis는 가장 많은 아스타잔틴을 세포 내에 축적하는 것으로 알 려져 있으나 성장 속도가 느리고, 수율이 낮다는 단점이 있다. 본 연구에서는 two stage cultivation system을 이용하여 first stage에서 바이오매스 성장을 높이고, second stage에서 여러 배양 조건으로 H. pluvialis의 아스타잔틴 축적을 유도시켰다. H. pluvialis의 성장을 높이기 위해서 BG-11 배지를 mixotrophic 배양으로 탄소원, 질소원, 인원의 농도에 따른 바이오매스 생산량에 대한 최적화 실험을 진행하였고, 최적화된 조건으로 first stage를 진행하였다. BG-11 배지에 7.5 g/L glucose, 1.5 g/L NaNO3, 80 mg/L K2HPO4를 첨가했을 때 11.6 g/L의 최대 바이오매스를 얻을 수 있었 다. 최적화 조건으로 7일간 배양 후 아스타잔틴 축적을 유도하기 위한 second stage 를 진행하였다. Second stage 조건으로는 LED 파장, 광도, 금속이온 첨가에 따른 실 험을 진행하였다. LED 파장 실험은 red (625 nm), green (520 nm), blue (465 nm)의 세 가지 파장에서 아스타잔틴 축적 함량을 알아보았다. H. pluvialis는 green 파장에서 150 µmol/m2/s의 세기로 빛을 조사한 실험군에서 가장 높은 아스타잔틴 함량을 보 였다. 앞선 LED 파장과 광도 실험을 바탕으로 green 파장의 빛을 150 µmol/m2/s의 세기로 설정하고 금속 화합물을 첨가하여 실험을 진행하였다. Sodium selenite를 첨 가한 실험군은 전체적으로 대조군 대비 바이오매스가 감소하였으며, 아스타잔틴 함량은 25 mg/L sodium selenite를 첨가한 실험군에서 가장 높은 아스타잔틴 함량 (1.85 mg/g)을 보였다. Iron (Ⅱ) sulfate를 첨가한 실험군은 전체적으로 대조군에 비해 아스타잔틴 함량이 감소하는 경향을 보였다. Copper (Ⅱ) sulfate를 첨가한 실험군에서 는 아스타잔틴 함량이 증가하였으며, 5 µM copper sulfate를 첨가했을 때 1.7 mg/g의 가장 높은 아스타잔틴 함량을 보였다.