Development of Axenic Culture and Astaxanthin Production in Microalgae

Microalgae are a renewable natural resource that requires only sunlight, carbon dioxide, phosphorus, and nitrogen for rapid growth. They produce a broad variety of basic chemical substances―such as vitamins, fatty acids and carotenoids―that have high added value potential for the pharmaceutical and food industries. The aim of this study was to develop axenic culture and to establish a cell growth assay for microalgae. A further experiment was carried out to determine the yield of astaxanthin derived from microalgae. The axenic culture was developed using a mixture of antibiotics [ampicillin (100 ${\mu}g/ml$), streptomycin (10 ${\mu}g/ml$), chloramphenicol (10 ${\mu}g/ml$), penicillin (10 ${\mu}g/ml$), neomycin (50 ${\mu}g/ml$), gentamycin (50 ${\mu}g/ml$), kanamycin (10 ${\mu}g/ml$), and nystatin (1.5 ${\mu}g/ml$)] and then used to extract a variety of useful components from the microalgae. The optimal concentration for the antibiotic mixture was 1-3 percent. A spectrophotometric cell growth assay was also established. Astaxanthin was extracted from Haematococus lacustris with a yield of $1.9{\times}10^{-3}{\mu}g/l$ per 1 ml of culture medium. In conclusion, the axenic culture method developed here allows extraction of high-quality astaxanthin and other useful components from microalgae.

미세조류를 이용한 무균분리법 개발 및 astaxanthin 생산

미세조류는 천연재생자원으로서 단순히 빛, 이산화탄소, 인 및 질소만이 존재하는 환경에서도 빠른 속도로 자라며 동시에 다양한 기본 화학물질(예를 들면 제약 및 식품산업에서 높은 부가가치를 창출 할 수 있는 비타민, 지방산, 카로티노이드 등)들을 생산한다. 본 연구에서는 생리활성물질을 생산하는 미세조류의 무균순수분리방법의 개발 및 미세조류 배양에 필요한 균체 생육도 측정법을 확립하고자 하였다. 미세조류에서 유용성분 추출을 위하여 항생제 혼합물 [ampicillin (100 ${\mu}g/ml$), streptomycin (10 ${\mu}g/ml$), chloramphenicol (10 ${\mu}g/ml$), penicillin (10 ${\mu}g/ml$), neomycin (50 ${\mu}g/ml$), gentamycin (50 ${\mu}g/ml$), kanamycin (10 ${\mu}g/ml$), nystatin (1.5 ${\mu}g/ml$)]을 이용한 결과 1-3%의 혼합 항생제의 농도범위에서 최적의 결과를 얻었으며 분광광도법을 이용한 균체생육도 측정법 또한 확립하였다. Haematococus lacustris 미세조류를 배양하여 astaxanthin을 추출하였으며, H. lacustris 배양액 1 ml로부터 얻은 astaxanthin의 농도는 $1.9{\times}10^{-3}{\mu}g/l$이었다. 따라서 개발된 무균 순수분리법을 이용하여 미세조류로부터 양질의 astaxanthin 및 유용성분들을 얻을 수 있을 것으로 사료된다.