해양미세조류 dunaliella salina 최적 배양을 위한 연구 led 조명 온도 … ·...

大韓環境工學會誌論文 - Original Paper 630~636. 2012

† Corresponding author E-mail: [email protected] Tel: 051-629-6530 Fax: 051-629-6523

해양미세조류 Dunaliella Salina 최적 배양을 위한 연구: LED 조명, 온도, 광도 및 공기주입 속도에 따른 효과를 중심으로

Optimum Cultivation Condition of Dunaliella Salina: Effects of Light Emitting Diode as a Lighting Source, Temperature, Light Intensity and Air Flow Rates

최보람․김동수․이태윤†

Boram Choi․Dongsu Kim․Taeyoon Lee†

부경대학교 환경공학과

Department of Environmental Engineering, Pukyung National University

(2012년 8월 24일 접수, 2012년 9월 28일 채택)

Abstract : The purpose of this study was to determine optimum wavelength, light intensity, aeration rate, and temperature for the cultivation of Dunaliella salina illuminated by various types of light emitting diode. Growth rates of Dunaliella salina were faster at higher temperature than the growth rate at lower temperature. Among the culturing temperatures, 22℃ was the optimum tem-perature for the growth of Dunaliella salina. White LED was the most efficient light source and lower light intensity (3,000 Lux) resulted in better biomass production (1.30 g/L). The value of aeration varied between 0 and 2.4 vvm at the illumination of 3,000 Lux of white light emitting diode. Highest specific growth rate of 1.12 day-1 was obtained at no-aeration and lower specific growth rates were obtained for other aeration tests, which indicated that aeration could be harmful for the cultivation of Dunaliella salina.Key Words : Light Emitting Diode, Photo-Bioreactor, Dunaliella salina, Optimum Wavelength, Light Intensity, Aeration

요약 : 본 연구는 해양미세조류 Dunaliella salina을 LED 광원을 이용하여 배양한 연구로 배양에 필요한 최적의 파장, 광도, 공기공급속도 및 배양온도를 찾기 위하여 수행되었다. 낮은 배양온도에서보다는 높은 온도에서 성장이 빨랐으나, 본 실험에서는 22℃에서 가장 잘 성장하는 것으로 확인되었다. LED 파장에 따른 성장실험에서는 백색 LED가 배양에 가장 효과적이었으며, 광도에 따른 실험에서는 실험 시 고려한 3가지 광도 중(3,000, 6,300, 8,000 Lux) 3,000 Lux에서 최대 세포농도인 1.30 g/L를 나타내었다. 공기공급속도의 증가는 Dunaliella salina의 성장속도와 반비례의 관계를 나타내었는데, 공기를 공급하지 않은 경우의 비증식속도 1.12 day-1와 비교하면 공기공급은 본 미세조류의 성장에 저해요인으로 작용함을 알 수 있었다.주제어 : 발광다이오드, 광생물반응기, Dunaliella salina, 최적 파장, 광도, 공기주입

1. 서 론

미세조류는 기존의 곡물보다 광합성 효율이 높고 빠른 성

장속도와 성장을 조절할 수 있다는 특징을 가지고 있으며, 지질함량 또한 높아 각종 원료 작물들보다 높은 지질 생산

성을 가지며 종에 따라 다양한 지방과 탄화수소 그리고 오

일 등을 생산하고 있다. 또한 미세조류를 이용한 상업적 응용 분야는 폐수처리, 이산화탄소 고정화를 이용한 대기 오염 정화, 양식 사료, 건강 식품 소재, 생리활성 물질 생산, 가공용 소재, 의약품 소재 등으로 매우 다양하게 이용되고 있으며, 미세조류는 고부가가치의 유용산물을 생산할 수 있는 미래 생물자원의 하나로서 다양한 연구가 진행되고 있다.1~3)

해양 미세조류 중 Dunaliella sp.는 5~15 µm 정도의 세포 크기를 가지며, 두 개의 섬모를 가져 운동성이 있는 단세포이다. 또한 다당질 세포벽 대신에 얇은 막으로 되어 있어 세포벽이 없기 때문에 삼투압 변화에 의해 세포의 모양 및 부

피의 변화를 가져오는 등 각종 외부환경의 변화에 민감한

반응을 보이는 특징을 가진다.4,5) Dunaliella sp.에 의해 생산되는 중요한 물질 중의 하나는 식품의 보조색소 및 산화 방

지제, 그리고 노화방지제로써 사용되어지는 β-carotene이며, 다량의 β-carotene을 축적할 수 있는 것으로 보고되어 천연 β-carotene 생산을 위한 상업적인 균주로 사용되어 왔다.6,7) 합성 β-carotene에 비해 천연 β-carotene은 10배 정도 뛰어난 항산화 효능을 가지는데 합성 항산화제의 부작용에 따

른 사용규제 등으로 천연 항산화제의 수요가 급증함에 따

라 Dunaliella sp. 등의 균주를 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다.8,9)

미세조류 배양에 사용되는 개방형 혹은 밀폐형 광배양 시

스템의 경우 광원 및 광세기는 미세조류의 광합성 성장에

있어 가장 중요한 인자로 인식되고 있다.10) 개방형 배양의 경우 태양광이 가장 일반적인 광원이나 밀폐형 배양의 경우

에는 형광등이 가장 많이 사용된다. 그러나, 배양에 사용되는 형광등은 높은 유지비용 및 과도한 열 발생으로 배양에

비경제적이며 미세조류 배양 시 온도 조절에 어려움이 있

다. 이로 인해 최근 광원으로 연구되는 발광다이오드(LEDs), 광섬유(Optical fiber)에 비해 배양효율 및 경제성이 낮은 것으로 인식되고 있다.11) 이중 발광다이오드(LEDs)는 해당 미세조류의 광합성에 필요한 파장의 빛만 선택적으로 공급하

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대한환경공학회지 제34권 제9호 2012년 9월

Fig. 1. Photograph of photo-reactor illuminated by LEDs (a) and Schematic diagram (b).

여 전체적인 빛의 이용효율성을 높일 수 있는 것으로 보고

되었다. Wang 등12)의 경우 적색 LED(파장 660 nm)를 이용하여 Spirulina platensis에 대해 높은 배양효율을 보여주었으며, H. pluvialis의 경우에는 청색 LED(파장 460 nm) 사용 시 astaxanthin의 생산효율이 증가하였다.13) Lee와 Palsson14)

은 Chlorella pyrenoidosa의 배양에 다양한 파장의 LED를 조합하여 최적의 배양조건을 연구하였다.

본 연구에서는 Dunaliella sp.의 빠른 성장속도와 고농도 세포배양 필요한 배양조건들을 찾기 위해 먼저 소규모 플라

스크 실험을 통해 온도, 광원 및 파장, 광도, 교반 속도 등이 균체의 성장에 미치는 영향을 조사하고 최적배양조건을 구

하였다.

2. 실험 및 분석방법

2.1. 사용 균주 및 배지

본 연구에 사용된 미세조류는 Dunaliella salina로 한국해양 미세조류은행(KMMCC, Korea)로부터 분양받았다. 배양을 위해 사용한 배지는 F/2 배지(Guillard and Ryther 1962)를 사용하였다. 배지 조성은 NaNO3 150 mg, NaH2PO4 8.69 mg, Ferric EDTA 10 mg, MnCl2 0.22 mg, CoCl2 0.11 mg, CuSO4･5H2O 0.0196 mg, ZnSO4･7H2O 0.044 mg, Na2SiO3･9H2O 50.0 mg, Na2MoO4･2H2O 0.012 mg, Vitamine B12 1.0 ug, Biotin 1.00 ug, Thiamine･HCl 0.2 ug, Filtered seawater 1 L이었으며, 121℃에서 15분간 멸균하여 사용하였다.

2.2. 실험방법

2.2.1. 미세조류 배양Dunaliella salina의 성장 실험을 위한 반응기는 가로, 세로,

높이가 각각 60 cm로 검은색 아크릴을 이용하여 외부 빛을 차단한 반응 시스템을 구축하였다(Fig. 1).

Dunaliella salina의 고농도 세포배양에 필요한 성장 특성을 찾기 위하여 온도, 광원 및 파장, 광도, 교반 속도를 변화시키며 세포 성장에 미치는 영향을 조사하였다. 플라스크

배양은 각 실험 조건에 따라 500 mL 코니칼 비이커를 사용하여 희석한 초기 배양액을 접종하여 계획한 초기농도(4.0 × 104 cells/mL)로 맞춘 후 파라필름을 이용해 비커의 입구를 막은 후 미세 구멍을 뚫어 주었다. 온도에 따른 성장 특성의 경우, Microbiological refrigerating incubator (SJP-125MRI, Sejong plus Co., Korea)를 이용하여 16~24℃로 범위를 달리하여 살펴보았다. 온도에 따른 D. salina의 배양 결과에서 22℃가 가장 효과적이었으며, 광원 및 파장, 광도, 교반 속도를 비교하기 위한 실험에서 온도는 21~23℃의 범위를 유지하도록 하였다. 파장에 따른 성장속도를 비교하기 위하여 광원으로 Red LEDs, White LEDs, Blue LEDs, Mixed LEDs (Red : White : Blue = 1 : 1 : 1)를 사용하였으며 LED 램프는 S-tech LED사로부터 bar 형식의 LED램프를 구입하여 실험하였다. LED Grow Control System (SF-302-1K, KAST En-gineering Co., Korea)를 이용하여 전력은 60 W로 일정하게 공급하였으며, 조도 및 광량은 조도계(I-346 Illuminometer, Sekonic Co., Philippines)와 광량계(MQ-306, Apogee Instru-ments. Inc., Logan, UT)를 사용하여 측정하였다. 파장에 따른 특성의 경우 투입 전력은 60 W로 모두 일정하지만 White (6,300 Lux) > Mixed (4,000 Lux) > Blue (1,900 Lux) > Red (1,800 Lux)로 다른 조도 값을 가졌다. 공기 공급에 따른 특성의 경우 반응기의 바닥 부분에 산기석(porous stone)을 고정시켜 에어펌프를 조정하여 공급 속도를 조절하였다.

2.2.2. 분석방법 및 데이터 해석

사용된 LED의 파장 특성은 출력 150 W의 xenon 램프를 장착한 Hitachi F4500 분광기를 이용하여 각 LED의 파장을 측정하였다.

세포 성장을 알아보기 위해 혈구측정기(Hemocytometer)를 이용하여 세포수를 직접 광학 현미경(BA210, Motic, China)으로 계수하여 세포농도(cells/mL)를 측정하였다. Cell coun-ting은 일정량의 세포 부유액을 눈금 안에 보이는 cell 수를 현미경으로 측정하여 단위 부피당 세포 수(cells/mL)를 계산하는 방법이다. 일정 시간 간격으로 배양액 10 µL를 취해서 3회 반복한 평균값으로 세포 수를 구하였으며, 표준 편

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Journal of KSEE Vol.34, No.9 September, 2012

Fig. 2. Photoluminescence excitation spectra of White (a), blue and red LED (b).

차는 ±5% 내외였다. 균체 건조량(Dry Cell Weight, DCW)은 0.45 µm의 membrane filter로 여과한 후 80℃에서 24시간 건조한 후 측정하였다. 이때 세포농도와 균체 건조량간의 관계를 구하여 검량선을 얻었고, 이 검량선을 이용하여 세포농도를 건조중량으로 환산하였다. 세포농도와 균체 건조량과의 상관관계는 다음과 같다.

Dry cell weight (g/L) = 0.0000004 × Cell concentration (g/L) [r2 = 0.997]

비증식 속도(Specific growth rate)는 다음의 식으로 계산하였다.

µ = t-1․(Ln x/x0) (1)

여기서 µ는 비증식 속도(day-1), x0 및 x는 초기(t = 0) 및 일정 배양 시간 후의 Dunaliella salina의 최대 농도(cells/mL), 그리고 t는 배양 시간(day)을 나타낸다. 본 연구에서는 최대 비증식 속도를 사용하였으며, 최대 비증식 속도는 식 (1)을 이용하여 계산되어진 대수성장기(Exponential Phase)의 비증식 속도 값 중 가장 큰 값을 사용하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1. LED 파장 특성

본 연구에서 사용된 LED는 red, white, blue 그리고 혼합(red 1 : white 1 : blue 1)이다. 형광등이나 태양광선과는 다르게 LED는 단일 파장으로 구성되어 있는데, 이는 식물과 미세조류의 성장에 큰 영향을 줄 것으로 판단된다. White LED의 경우 440 nm에서 큰 피크를 나타내었다가 급속히 감소한 후 약 500 nm에서 다시 서서히 증가하다가 580 nm에서 정점에 도달한 후 서서히 감소하였다(Fig. 2(a)). 이에 반해 blue와 red LED는 450 nm와 660 nm에서 최대 피크를 보인 후 급속히 감소하였다(Fig. 2(b)).

3.2. 온도의 영향

D. Salina의 온도에 따른 비성장 속도 및 최대 세포 농도에 미치는 영향을 파악하기 위해 온도의 범위를 16~24℃로 달리하여 배양하였으며, 온도에 따른 성장곡선은 Fig. 3에 나타내었다. 최대 비성장률은 저온인 16℃에서 0.75 day-1로 성장이 가장 느렸으며, 18℃와 20℃에서 각각 1.01 day-1, 1.03 day-1로 비슷하였고, 22℃에서 1.26 day-1로 가장 높은 비성장률을 얻었다. 24℃에서는 16~20℃에서의 성장률보다 높았으나, 22℃보다는 낮은 성장률인 1.23 day-1을 얻었다. 최대 세포 농도는 16℃에서 0.38 g/L로 가장 낮은 농도를 얻었으며, 18℃와 20℃에서 각각 0.44 g/L, 0.41 g/L로 비슷하였고, 22℃에서 0.54 g/L로 가장 높은 농도를 얻었다. 24℃에서는 16~20℃에서의 세포 농도보다 높았으나, 22℃보다는 낮은 농도인 0.47 g/L을 얻었다. 따라서, D. Salina 의 최적 배양온도는 22℃임을 알 수 있다. 또한 Tawfid15)



Table 1. The biomass production and the specific growth rate of D. salina under different test condition

Test set

LEDsLight Intensity Specific growth

rate (day-1)Initial cell

concentration (cells/mL)Maximum cell

concentration (cells/mL)Biomass (g/L)

Lux µmol/m2/s

1

Fluorescent light at 16℃ 3,000 30 0.75 4.0×104 9.4×105 0.38





2

Red 1,800 72 1.21 4.0×104 1.78×106 0.71

Blue 1,900 160 1.23 4.0×104 2.39×106 0.96

White 6,300 101 1.33 4.0×104 2.40×106 0.96

Mixed (R1 : W1 : B1) 4,000 110 1.29 4.0×104 2.24×106 0.90

3

White 8,000 130 1.01 4.0×104 2.62×106 1.05

White 6,300 101 1.33 4.0×104 3.10×106 1.24

White 3,000 50 1.12 4.0×104 3.24×106 1.30

Fluorescent Light 3,000 35 0.86 4.0×104 2.77×106 0.91

4

White + Air (0.4 vvm) 3,000 50 1.24 4.0×104 2.81×106 1.12

White + Air (0.8 vvm) 3,000 50 1.18 4.0×104 2.81×106 1.12

White + Air (1.6 vvm) 3,000 50 1.09 4.0×106 2.54×106 1.01

White + Air (2.4 vvm) 3,000 50 0.82 4.0×106 1.83×106 0.73

Fig. 3. Growth curve of D. salina at different temperatures.

등의 D. salina의 최적 배양 조건을 찾기 위한 연구에서도 높은 온도(26~32℃)보다 낮은 온도(20~23℃)에서 배양 효율이 좋았다고 보고하였다.

3.3. 파장의 영향

Red, blue, white, mixed LEDs를 이용한 배양에서 최대 세포 농도는 white LED와 blue LED에서 0.96 g/L로 가장 높은 세포 농도를 얻었으며, mixed LED에서 0.90 g/L, red LED에서 0.71 g/L로 가장 낮은 세포 농도를 얻었다(Fig. 4). 최대 비성장 속도(day-1)는 white LED에서 1.33 day-1로 가장 높은 성장 속도를 보였으며 1.23 day-1 (blue), 1.29 day-1 (mixed), 1.21 day-1 (red) 순으로 감소하였다(Table 1).

Blue LED의 경우 중심파장 450 nm로 발광하며, white LED의 경우 Blue LED 등에 황색의 형광물질을 입혀 흰색 빛으로 보이게 함으로써 주 파장영역은 450 nm이며 미약하나마

Fig. 4. Growth curve of D. salina in photo-reactor at different LEDs.

560 nm 근처의 파장을 가지게 된다(Fig. 2). 본 연구에서 최대 세포 농도는 white LED와 blue LED에서 0.96 g/L로 가장 높은 세포 농도를 얻었는데 이는 D. salina의 Chlorophyll-a(광합성을 할 때 필요한 빛을 흡수하는 색소)의 흡음 특성이 440 nm에서 높게 나타났다는 연구 결과와 일치한다.16)

최대 세포 농도의 경우 white LED와 blue LED에서 유사한 값을 얻었으나, 비성장 속도가 white LED에서 높은 이유는 blue LED는 단파장으로 세포에 더 많은 스트레스를 가하여 생체활동을 저해하기 때문이라고 추측된다.8) 그러므로 white LED가 D. salina의 배양에 가장 효과가 좋은 광원으로 판명되었다. 본 연구 결과는 Dunaliella bardawil가 white light의 조건의 배양에서 가장 효과적이었으며, red light 조명의 경우 세포가 스트레스를 직접 받게 되어 세포의 성장이 멈추었다고 보고한 연구결과와 비슷한 현상을 보

였다.17)



Fig. 5. Growth curves of D. salina at 3,000 Lux of fluorescent light and white LED of different light intensity (a) and effect of white LED intensity (3,000 Lux, 6,300 Lux and 8,000 Lux) on specific grow rate and biomass of D. salina.

Fig. 6. Growth curve of D. salina at different air flow rates (a) and changes of specific grow rate and biomass of D. salina (b).

3.4. 광도의 영향 및 형광등과의 비교

위의 결과에서 D. salina의 배양에 white LED가 가장 효과적이었으므로, 광도에 따른 성장 특성은 white LED를 사용하여 광도를 3,000 Lux에서 8,000 Lux로 증가시키면서 미세조류의 성장을 측정하였다(Fig. 5(a)). White LED를 이용한 광도에 따른 성장 특성은 3,000 Lux에서 1.12 day-1이며 광도가 증가한 6,300 Lux에서는 1.33 day-1로 비성장 속도가 증가하였지만 8,000 Lux로 광도를 더 높였을 경우 1.01 day-1

로 점차적으로 감소하였다(Fig. 5(b)). Park 등18)의 연구에서 15×10-4 Kcal/cm2/h의 강도에서 D. salina는 가장 높은 비성장 속도를 얻었으며 이후 강도가 증가함에 따라 점차적으로

비성장속도가 감소한 결과와도 유사한 결과를 보인다. 이는 빛의 강도가 너무 높을 경우 광산화반응을 자극시켜 광합성

을 부분적으로 차감하거나 세포에 손상을 일으키는 것으로

생각된다.19) 또한 최대 세포농도는 3,000 Lux에서 1.30 g/L로 가장 높았으며 6,000 Lux에서 1.24 g/L, LED를 이용한 배양 중 광도가 가장 높은 8,000 Lux의 경우에는 1.05 g/L로 비성장 속도 및 세포 농도가 가장 낮았다(Fig. 5(b)).

3가지 광도를 이용한 배양에서 비성장 속도 및 균체 농도를 비교해 보았을 때 3,000 Lux의 배양에서 가장 효율적이라 판단되어, 형광등의 광도를 3,000 Lux로 조절하여 비교 실험을 실시하였다. 형광등을 이용한 배양의 경우 최대 비성장 속도(0.86 day-1) 및 세포 농도(0.91 g/L)는 광도 3,000

Lux의 white LED에서의 배양보다 비성장 속도 및 세포 농도가 낮았다. 또한 3가지 광도의 white LEDs 이용한 배양 결과 모두 형광등을 이용한 배양 보다 효율이 좋음을 알 수

있었다(Fig. 5(a)). 조도 3,000 Lux, 광량 50 µmol/m2/s 세기의 White LED를 이용한 실험조건과 같이 형광등 조도를 3,000 Lux로 조절하였을 경우 광량은 35 µmol/m2/s였다. 이는 같은 조도에서 White LED의 광량이 더 크므로 광합성에 더 효율적이라는 것을 의미한다. 또한 White LED의 경우 기존 조명에 비해 극소형이며 자외선과 같은 유해파 방출이 없

으며, 예열 시간이 없어 빠른 반응 속도를 가지므로 white LED를 통한 배양의 경우 전기 에너지 절감 효과 또한 기대된다.20)

3.5. 공기 공급 속도의 영향

공기 공급에 따른 미세조류의 성장특성을 알아보기 위해

공기공급속도를 0.4, 0.8, 1.6 그리고 2.4 vvm으로 각각 셋팅하여 실험을 수행하였다. 공기를 공급하지 않은 경우에는 세포농도가 지속적으로 증가하였으나, 공기를 공급한 경우에는 초기에는 세포농도가 급속히 증가하였으나 최대농도에

도달한 후 지속적으로 감소하였다(Fig. 6(a)). 최대 비성장 속도(day-1)는 공기 공급을 해준 0.4 vvm과 0.8 vvm에서 각각 1.24 day-1, 1.18 day-1로 공기 공급을 해주지 않았을 경우(1.12 day-1)보다 높은 성장속도를 가졌다(Fig. 6(b)). 이는



교반으로 인해 빛을 효율적으로 전달받아 단위 면적당 세포

가 받는 광량이 증가하여 광합성을 통한 세포 분열 속도가

증가한 것으로 보인다.21,22) 그러나, 공기 공급 속도를 1.6 vvm 이상으로 높여 준 경우

비성장 속도는 1.09 day-1 (1.6 vvm), 0.82 day-1 (2.4 vvm)로 감소하였다(Fig. 6(b)). 공기 공급 속도에 따른 세포 성장은 0.4~1.6 vvm의 조건에서 공기를 주입하지 않은(0 vvm) 조건보다 배양 초기 높은 성장률을 보이며, Fig. 6(a)에서 보듯이 최대 세포 농도(1.12 g/L) 또한 빠르게 도달하였으나, 이후 세포가 더 이상 성장하지 못하고 감소하였다. 그러나 공기 공급을 해주지 않았을 경우 세포 농도가 선형적으로 증가하

여 최대 균체농도 1.30 g/L로 공기공급 조건에서보다 높은 농도를 얻었다. 즉 다른 미세조류의 실험에서 공기 주입량에 따른 빛과 영양 물질의 전달속도 증가 효과로 인해 최대

비성장 속도 및 세포 농도의 급격한 증가한 현상과는 달리

D. Salina의 경우 공기 주입에 따른 세포 농도의 급격한 증가는 보이지 않았다. 이는 Dunaliella sp.의 경우 다당질의 세포벽 대신 얇은 막으로 둘러싸여 있어 기계적 교반에 취

약하므로23) 높은 공급 속도에서 세포의 성장이 어려우며, 또한 순환 유동이 매우 높을 경우 단위 시간당 세포가 받는

빛은 증가하지만 조도 범위 안에서 세포가 머무르는 시간이

매우 짧아지므로 세포가 빛에너지를 충분히 흡수하지 못하

게 된다.24) 또한 단단한 세포벽이 없는 D. salina의 경우 높은 공급 속도에서 뿐만 아니라 낮은 공급 속도에서 지속적

으로 오랜 시간 교반을 해주었을 때, 세포의 손상을 가져다주는 것 판단된다.

4. 결 론

본 연구에서는 D. salina을 효과적으로 배양하기 위한 조건들을 찾기 위하여 파장, 광도, 교반 속도 및 배양온도 등의 조건을 변화시키면서 세포 성장에 미치는 영향을 조사하였

으며 연구의 결과는 다음과 같다.

1) 일반적으로 광합성에 의한 성장 및 증식에서 온도는 중요한 요소이다. 온도에 따른 배양 결과 저온인 16℃에서 가장 성장이 느렸으며 18℃와 20℃에서 비슷한 성장을 보였다. 24℃에서는 16~20℃에서의 성장률보다 높았으나, 22℃보다는 낮은 성장률을 보였으므로 22℃에서 가장 배양효과가 좋은 것으로 확인되었다.

2) Red, blue, white, mixed LEDs를 이용한 배양에서 Red light 조명의 경우 D. salina에 직접 스트레스를 받게 되어 세포의 성장이 멈추는 현상을 보였으며, 최대 세포 농도의 경우 white LED와 blue LED에서 가장 높은 농도를 얻었다. 그러나 비성장 속도가 white LED에서 높은 이유는 blue LED는 단파장으로 세포에 더 많은 스트레스를 가하여 생체활동을 저해하기 때문이라고 생각된다. 그러므로 white LED가 D. salina의 배양에 가장 효과가 좋은 광원으로 판

명되었다. 3) White LED를 이용한 광도에 따른 성장 특성은 6,300

Lux에서 1.33 day-1로 가장 빨랐으며, 최대 세포농도는 3,000 Lux에서 1.30 g/L로 가장 높았다. LEDs를 이용한 배양 중 조도가 가장 높은 8,000 Lux의 경우 비성장 속도 및 세포 농도가 가장 낮았다. 일정 세기 이상의 광도에서는 오히려 광 저해에 의하여 세포성장이 낮아지는 것으로 보인다. 3,000 Lux의 White LED에서 가장 효과적이라 판단되어, 형광등의 조도를 3,000 Lux로 조절하여 비교 실험한 결과 최대 비성장 속도(0.86 day-1) 및 균체 농도(0.91 g/L)로 감소하였다. 이는 white LED가 기존 광원인 형광등과 같은 광도일 경우 광량이 더 컸으며 이는 광합성에 더 효율적이라는 것을 의

미한다.4) 최대 비성장 속도(day-1)는 0.4 vvm (1.24 day-1), 0.8

vvm (1.18 day-1), 1.6 vvm (1.09 day-1), 2.4 vvm (0.82 day-1)로 공기 공급 속도가 증가함에 따라 감소하였다. 공기 주입에 따른 빛과 영양 물질의 전달속도 증가 효과로 인해 세포

성장이 급격히 증가하는 대부분의 현상과는 달리, D. Salina의 경우 다당질의 세포벽 대신 얇은 막으로 둘러싸여 있어

기계적 교반에 취약하여 공기 주입에 따른 세포 농도의 급

격한 증가는 보이지 않았다. 또한 D. salina의 경우 높은 공급 속도에서 뿐만 아니라 낮은 공급 속도에서 지속적으로

오랜 시간 교반을 해주었을 때에도 세포의 손상을 가져다주

는 것으로 판단된다.

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