• 한국미생물·생명공학회지
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• 제26권5호
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• pp.435-441
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• 1998

Red beet(Beta vulagris L.) 모상근의 회분배양을 이용한 천연색소인 betacyanin 생산 최적화를 위해 광도, C/N ratio, 인산의 농도를 각각 변화시켜 세포생육과 색소 생산성에 관한 동력학적 분석을 실시했다. 광도변화에 따른 배양 결과 3 klux의 경우 0.3(1/day)의 최대 비 생육속도와 0.11(mg/g-dry cell/day)의 최대 비 생산속도 그리고 14 k1ux에서 0.242(1/day)의 최대 비 생육속도와 0.125(mg/g-dry cell/day)의 최대 비 생산속도를 나타냈다. 광도와 균체의 생육관계를 검토한 결과 광도에 따른 세포 생육은 photoinhibition model이 적용됨이 확인되었다. Red beet 모상근으로부터 betacyanin의 생산은 partially growth related process임이 입증됐다. 이에 따른 세포당 최대 betacyanin 생산을 나타내는 $\alpha$는 0.3756 (mg/cell)이며, 최대 생산속도를 나타내는 $\beta$는 0.001 (mg/g-cel1/day)로 측정됐다. C/N ratio에 따른 실험결과 42.1(w/w)에서 0.26(1/day)의 최대 비생육 속도를 나타내었으나 최대 비 생산속도는 31.6(w/w)에서 0.075(mg/g-cell/day)를 나타냈다. 인 농도에 대한 균체의 생육 및 물질 생산성의 관계를 검토한 결과 1.25mM에서 0.31(1/day)의 비생육 속도와 0.134(mg/g-dry cell/day) 비생산 속도를 나타내었다. 최적 조건을 결정하기 위한 response surface methodology(RSM)결과 세포 생육과 betacyanin의 최대 생산을 위한 최적 광도는 5.5 (klux),최적 C/N ratio와 인의 농도는 27(w/w), 1.25 (mM)로 결정됐다. 그리고 0.1 $\mu$M kinetin 첨가시 대조구에 비해 비생산성이 0.085(mg/g-dry cell/day)로 증가함이 입증됐다. Normal조건과 optimum조건의 비교결과 세포의 농도인 X(g-dry wt./L)가 8와 16, betacyanin의 생산량인 P(mg/L)가 4.48과 12.5, 그리고 optimum 조건에서 최대비 생육속도인 $\mu$$_{max}$ 가 0.375와 그리고 최대비 생산속도인 q$^{max}$ $_{p}$ 는 0.134로 약 2배로서 최적화가 되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제9권6호
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• pp.716-721
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• 1999

It has been known that continuous cultivation of hairy root is difficult to maintain for a long period of time compared to the microbial and callus cultures. Chemostat cultivation was successfully carried out in order to economically produce a plant-based colorant, betacyanin, from red beet hairy root for more than 85 days in a 14-1 fermentor. The result from the chemostat cultivation was compared to those of the batch and fed-batch cultivations of red beet hairy roots. It was shown that hairy root reached its steady state within 50 days of the cultivation, and then maintained for about 25-30 days in a wide range of dilution rates. Total betacyanin production from the continuous process was also calculated to be 2.65g at 0.28(l/d) of dilution rate, compared to 0.196g from fed-batch cultivation. It was found that betacyanin production was a partially growth related process, yielding 0.376 mg/g-fresh wt. cell and $1.89{\times}10^{-5}$ mg/g-fresh wt. cell/d, with 0.92 of correlation factor in a partial growth-product model. It was also shown that the cell growth required was relatively large for maintenance amount of energy at a low dilution rate. The growth of hairy root was inhibited by high light intensity in following a photo-inhibition model. The growth parameters were estimated to be 0.3(l/d), $10.56kcal/\textrm{m}^2/h$,{\;}and{\;}35.81kcal/\textrm{m}^2/h$ for the maximum specific growth rate, half saturation light intensity, and inhibition light intensity, respectively.

• 식물조직배양학회지
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• 제21권1호
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• pp.47-53
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• 1994

본 실험은 포도와 미국자리공의 세포현탁배양계에서 세포생장과 athocyaninn 및 betacyanin 색소생성에 미치는 광의 영향을 조사하였다. 그 결과, 포도의 세포현탁배양계에서의 세포증식 패턴은 광의 효과가 미약하였으나, 미국자리공의 경우는 암배양에 비하여 광조사구에서 뚜렷한 세포증식 패턴을 나타내었다. 포도세포는 12일간의 배양기간중 한번의 생장 피크를 보여주는데 비하여 미국자리공의 배양세포는 두 번의 증식 피크를 보여 광이 세포의 생장 및 분열 주기를 촉진시킬 뿐만 아니라 색소의 축적도 촉진시키는 것으로 나타났으며, 미국자리공 배양세포는 배양 후 4일째에 액포화에 따른 색소의 축적이 확인되었다. 한편, 색소생성에 미치는 광의 영향은 포도 현탁배양계에서는 배양후 6일째부터 생성되기 시작하여 배양 후 10일 전후에 최고치를 보이는데 비하여, 미국자리공의 현탁배양계에서는 세포증식 패턴에 따라 배양 후 4일째와 8일째에 두 번의 피크를 보였다. 그러나 이들 두 가지 모두 암배양하에서는 거의 색소 생합성이 이루어지지 않고 광상태하에서만 색소의 축적을 볼 수 있었다. 한편, 포도 세포배양계에서는 배양 후 4일째에 처리한 광은 약간의 효과가 있었으나, 배양 후 7일째 12시간 이상의 광에 의하여 색소생성이 크게 촉진되는 것을 알 수 있었다. 미국자리공의 경우에는 배양 후 7일 째보다는 오히려 배양 후 4일째에 광이 더욱 효과적이었다. 이상의 사실은 이들 두 가지 색소의 생합성과정에는 광이 절대적으로 필수적이지만 광을 필요로 하는 시기 및 요구하는 광량 등이 서로 다르다는 것을 시사해 준다.