Isolation and Characterization of Chlorellaceae Microalgae from Ulleung-island : 울릉도유래 Chlorellaceae 미세조류의 분리, 동정 및 특성 규명

국문 초록 (Abstract)

산업화가 진행되어 감에 따라 과도한 화석연료 소모로 인해 발생한 지구온난화와 에너지자원의 고갈 등의 문제가 관심 받고 있다. 산업화로부터 발생한 문제들을 해결하기 위해 대체가능한 재생에너지원의 연구 및 개발이 이루어 졌으며, 그 중 바이오 연료가 각광받았다. 과거 바이오 연료는 곡물 혹은 농업부산물 등을 원료로 하여 바이오 에탄올과 디젤을 생산하였으나, 식량문제 및 추출 가공 과정의 비효율성으로 인해 한계에 맞닥뜨리게 되었다.
이에 본 연구에서 바이오 연료 생산에 적합한 균주 자원의 발굴을 위해 울릉도 유래의 Chlorella vulgaris KNUA104, Chlorella sorokiniana KNUA114 그리고 Chlorella sorokiniana KNUA122를 분리 및 동정하였다. 분리, 동정된 3가지 균주들은 Chlorella속의 생리적 특징인 빠른 생장률을 보여주었으며, 바이오 매스 생산에 유용한 균주로서의 가능성을 보여주었다. 보다 효율적인 배양방법을 통한 대량배양 및 산업화에 적용의 가능성을 확인하기 위해 유기 탄소원을 에너지원으로 공급하는 타가영양(heterotrophic) 및 혼합영양(mixotrophic) 배양법을 적용시켜 보았다. 그 결과 생장률이 향상되고 바이오매스 생산량 및 지질함량이 증가하였다. GC/MS 분석을 기반으로 하여 지질함량과 성분분석을 하였고 포화지방산과 불포화지방산이 풍부하게 함유하고 있음을 확인하였다. 화석연료를 대체할 수 있는 산업적으로 유용한 포화지방산의 함량을 높이기 위한 방법으로 온도 별 지질변화 실험을 실시하였고, 배양온도가 상승할수록 포화지방산의 함량이 증가함을 알 수 있었다. 특히, 비교적 높은 온도에서 더 잘 자라는 Chlorella sorokiniana KNUA114는 포화지방산 함량이 가장 높다는 것을 확인하였다.
결론적으로, Chlorella속 균주들의 특징이자 장점인 빠른 생장률을 이용하기 위해 유기 탄소원을 제공하는 배양방법은 바이오 매스 생산량과 지질함량의 증가시킨다는 사실을 확인할 수 있었다. 그리고 배양온도를 높여주면 산업적으로 유용한 포화지방산을 보다 효율적으로 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 이 연구 결과들을 토대로, 유용한 균주 발굴과 배양방법 및 배양조건 개발이 앞으로 바이오 연료 산업화 적용을 앞당기기 위한 또 하나의 연구방향중 하나일 것이라고 생각된다.

목차 (Table of Contents)

• 1. INTRODUCTION 1
• 2. MATERIALS AND METHODS 5
• 2.1. Sampling and isolation of microalgae 5
• 2.2. Morphological and molecular identification 8
• 2.2.1. Morphological identification 8
• 2.2.2. Molecular identification 8
• 2.3. Growth condition test 11
• 2.3.1. Optimal temperature test 11
• 2.3.2. Glucose concentration test 11
• 2.4. Measurement of biomass productivity 12
• 2.5. Extraction and quantification of total lipids 12
• 2.6. Gas chromatography/mass spectrometry analysis 13
• 3. RESULT 15
• 3.1. Aseptic isolation of algal strain 15
• 3.2. Identification of isolated algal strain 15
• 3.2.1. Morphological identification 15
• 3.2.2. Molecular identification 16
• 3.3. Analysis of growth pattern 22
• 3.3.1. Measurement of growth rate in different temperature 22
• 3.3.2. Measurement of growth rate in different glucose concentration 25
• 3.4. Morphological variation with heterotrophic and mixotrophic 31
• 3.5. Analysis of biomass productivity 40
• 3.6. Total lipid contents analysis with SPV method 43
• 3.7. FAME analysis with GC/MS 46
• 4. DISCUSSION 48
• 5. REFERENCES 52