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영어

The culture condition of growing Chlorella minutissima was optimized to produce biodiesel for fed-batch cultivation. First, under heterotrophic cultivation, the optimum level of glucose was determined to be 10 g/ℓ for 20 days. After, three cultivation conditions were operated: autotrophic, heterotrophic, and mixotrophic growth. The lipid level and the maximum cell concentration from the fed-batch heterotrophic process were 32.0 (%, v/v) and 15.0 (g-dry wt./L) in 20 ℓ flask, respectively. In addition, since the relatively constant specific lipid production rate was observed as 0.040 (% lipid/g-dry wt./day) at the latter period of cultivation time, the fed-batch process could maintain continuous lipid production. Fed-batch process is higher than those values from the batch process. The lipids from the fed-batch process contained over 38% of C18, known as the suitable composition for the biodiesel application. For mixotrophic and heterotrophic growth under fed-batch condition, glucose was proved to be an appropriate carbon source for a large scale outdoor cultivation. For fed-batch cultivation, the feeding rate of seawater medium containing glucose was decided to be 0.5 ℓ/day. The mixotrophic cultivation maintained maximum cell concentration of 24 (g-dry wt./L) and the lipid level of 43 (%, w/w). The lipid composition from this process was also proved to be suitable for the biodiesel production. The fatty acids from the mixotrophic growth contains 18% of C17 and 49% of C18, implying It also tells that Chlorella minutissima is a suitable resource of biodiesel. Especially, the mixotrophic cultivation with fed-batch process might be useful for the large scale cultivation for the biodiesel production.

한국어

화석 연료를 이용함으로써 인류는 발전해 왔지만, 무분 별한 화석 연료의 사용은 온실 가스를 대량 배출 시 킴으 로써 지구 온난화라는 환경 파괴를 가속화 시켰다. 이러한 환경 파괴 뿐 만 아니라 자동차 및 석유제품 사용량의 급 격한 증가는 한정되어 있는 화석 연료 고갈을 유발 시키고 있다. 따라서 이에 대한 대책으로 바이오 디젤유에 대한 관심 및 연구가 선진국을 중심으로 고조되고 있다 (1-4). 바이오디젤은 재생 가능한 생물학적 연료로 CO2 저감과 배출가스를 저감 하는 등 장점이 다양하여 화석 연료의 대 체 에너지로 주목하고 있다. 그러나 가장 중요한 원료 수 급의 문제점을 가지고 있을 뿐만 아니라 대부분의 원료가 옥수수, 콩, 곡물 등의 작물이므로 식량 부족의 원인으로 지적받고 있다(5). 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것이 바로 미세 조류 로부터 생산된 지질 연료에 대한 연구로 1980년대부터 시 작되기 시작하였다(6-8). 그 중 본 연구에서는 지질 함량이 풍부하다고 알려진 Chlorella minutissima 미세조류를 가지 고 실험을 하였다(9). 특히 Chlorella minutissima는 바이오 매스로서 경제성 면에서도 생산 경쟁력을 가지며, 또한 미세 조류 생성물의 형성을 위한 유발 요소로 알려진 carotenoids, 빛 그리고 우수한 배지 조성만 이루어진다면, 단위 면적 당 원료 생산성이 높아 풍부한 원료 수급이 가능하다. 그러 나 아직까지 Chlorella minutissima 미세조류를 이용한 독 립영양 (autotrophic), 종속영양 (heterotrophic), 혼합영양 (mixotrophic)에 의한 지질 함량의 변화에 대한 연구가 거 의 전무하다. 다른 연구에서는 지질 함량이 풍부하다고 알 려진 Chlorella protothecoides 미세조류를 가지고 실험하였 는데, 종속배양 (heterotrophic)에 의한 바이오디젤용 지질 생성이 보고되고 있는 연구가 있지만(8, 10, 11), 지질 함량 의 변화에 대한 연구가 그리 많은 편은 아니며, 또 다른 연구에서는 Chlorella sorokiniana를 이용하여 빛 에너지와 glucose를 사용하면 Chlorella 같은 미세조류의 혼합배양 (mixotrophic) 성장 능력이 있는 연구가 전해지고 있다(12). 이러한 혼합배양 (mixotrophic) 배양에 빛은 해조류의 형성 을 위하여 유도하는 것으로 이를 통한 바이오디젤용 지질 생산 및 이산화탄소의 광합성 고정, sugar-carbon의 동화 작용을 위한 에너지원으로 적합하다. 따라서 C16-C22가 풍부하여 바이오디젤 생산용 지질로 적합한 Chlorella 미세조류를 유가식 배양을 통한 최대 생육 도 및 지질 생산의 관계를 통해 바이오 디젤의 원료로써의 적합성을 밝히고, 각 배양 조건의 실험을 통해 지질 생성을 위한 효율적인 배양 조건을 밝히고자 본 연구를 수행하였다.