Bioreactor Cultures of Lithospermum erythrorhizon for Shikonin Production with In Situ Extraction

동시 추출을 겸한 생물반응기에서 Lithospermum erythrorhizon 배양에 의한 shikonin 생산

Plant cell cultures of Lithospermum erythrorhizon were performed in stirred tank and packed-bed reactors with in situ extraction by n-hexadecane. The specific shikonin production and volumetric shikonin productivity of stirred tank reactor reached 1.5 mg shikoninlg cell and 400$\mu g$ shikonin/(L.day), respectively. In packed-bed reactor with calcium alginate-immobilized cells specific shikonin production and volumetric productivity reached 2.0 mg shikoninlg cell and 2857$\mu g$ shikonin/(L.day), which were 1.3 and 7.1 times higher than those of stirred tank reactor, respectively. The higher shikonin production and productivity of packed-bed reactor seemed to be due to high cell loading capacity of calcium alginate immobilized cells in packed-bed reactor and improved cell-cell contact.

식물세포인 Lithospermum erythrorhizon을 교반 반응기와 calcium alghinate에 고정화된 상태로 충전층 반응기에서 n-hexadecane으로 동시 추출하면서 shikonin을 생산하여 각각의 생산성을 비교하였다. 교반 반응기에서 shikonin의 비생산과 부피생산성은 각각 1.5mg shikonin/g cell과 400$\mu g$ shikonin/(L.day)였고 충전층 반응기에서는 가각 2.0mg shikonin/g cell과 2857 $\mu g$ shikonin/(L.day)였으며 이는 각각 교반 반응기에 비하여 1.3, 7.1배 높은 것이다. 충전층 반응기에서 shikonin의 생산성이 높은 것은 calcium alginate 입자에 세포가 고농도고 축적되어 단위 반응기 부피당 세로의 부하 능력이 높고 또한 세포가 서로 접촉하기가 쉽고 고정화 입자내의 환경이 세포가 분화하기에 좋은 조건을 형성하기 때문인 것으로 사료된다.