Abstract
To investigate the characteristics of growth and oil production of peppermint cells during a batch culture, cells derived from peppermint callus was cultivated in an air bubble reactor. During the batch culture, effects of inoculum size, abiotic stress, yeast elicitor, and two stage culture on the cell growth, the productivity of oleolesin, and the formation of flavor components were determined and also the sugar concentrations and kinetics of cell growth were analyzed. Among the various sizes of inoculum, the culture with 2.0% packed cell volume inoculum showed the optimum condition for cell growth in the proposed bioreactor, and the cell yield and essential oil production reached to 5.7g/1 and 0.109g/1, respectively. When the abiotic stress of daily 8hr dark and $10^{\circ}C$ cold treatments were given to the culture cell growth decreased but essential oil production increased to 0.546g/l. In a modified Lin-Staba medium in which 100mg/l yeast extract as an elicitor was added to the culture, the cell growth and oil production increased, and menthol content was 22.5% of oil. In the two stage culture, in which the basic culture conditions of 27$^{\circ}C$, light, and without elicitor were employed during the first six days followed by the second stage with daily 8hr treatment of cold and dark condition, and also with yeast extract as an elicitor, cell growth decreased after eight days, essential oil production was not increased, and menthol was not detected. Dry cell yield was 0.38g dry cell/g sugar and specific growth rate was 0.25 day-1. The major terpenoid in the oil was not the menthol but pulegone and piperitone, precursors of menthol were accumulated. However, when yeast elicitor was added, menthol was produced to the level of 22.5% which was the highest value in the peppermint cell culture reported so far.
페퍼민트 세포의 회분배양에 의한 monoterpenoid 풍미성분의 생산 가능성과 세포의 생육 및 정유생산 특성을 알아보기 위해 캘러스로부터 얻은 모배양액 을 기포반응기 형태의 생물반응기에 접종하여 배양 하였다. 회분배양 중 접종량, abiotic stress, yeast elicitor, 그리고 2단 배양 등의 배양조건이 세포생육 과 박하정유 생성 빛 조성에 마치는 영향을 조사하 였으며 배지의 sucrose 농도와 세포생육의 kinetics 를 분석하였다. 접종량을 탈리하여 배양한 결과 2.0 %(PCV)를 접종한 경우가 반응기에서 배양이 가장 적당하였는데 배양 10일 만에 5.8g/P 의 세포생육을 얻었으며 0.109g/P 의 박하정유가 생성되였다. Abi-otic stress의 영향을 보기 위해 16시간은 $27^{\circ}C$ 에서 명상태로,8시간은 암상태로 하고 10'C로 온도를 낮추어 배양한 결과 세포의 생육은 떨어졌으나 박하정유 생성량은 0.546g/P 로 높은 수율을 보여 주었다. 사용한 Lin-Staba 배 지 에 100mg/P 의 yeast extract를 elicitor로 첨가했을 때 세포의 생육과 정유 의 생성량이 높았으며 유일하게 menthol이 정유 중 22.5%의 높은 농도로 생성되었다. 배지의 당농도를 1/2로 줄이고 $27^{\circ}C$ , 명조건으로 6일간 배양한 후 1OOmg/P 의 yeast elicitor를 첨가하여 8시간을 암 상태와 lOoe로 저온처리를 실시하여 6일간 배양한 결과 8일 이후에는 세포의 생육이 감소하였고 정유 생성량은 증가하지 않았으며 menthol도 생생되지 않았다. Dry cell yield는 O.38g dry cell/g sugar이 였으며 specific growth rate은 O.25day-1 이었다. 회분배양에 의해 박하정유가 생성됨을 알 수 있었으 냐 menthol이 생성되지 않고 전구체인 pulegone과 p piperitone이 축적되였다. 그러나 특이하게도 yeast elicitor를 첨가한 경우 menthol이 22.5%로 생성되 었는데 이제까지 박하세포 배양에 의해 생성된 ment thol 함량으로는 최대치를 보여주는 결과이였다.
