11점의 누룩으로부터 효모균주 100점을 분리하고, 오탄당인 자일로스를 대사하지 못하는 균주를 선별 및 동정하여 18S rRNA 유전자와 99% 이상의 상동성을 보인 50점의 표준 Saccharomyces cerevisiae 균주를 확보했다. 이 중 맥아당을 탄소원으로 사용하여 에탄올 생산성이 우수하고, 대조구에 비해 균체 성장 및 맥아당 소모속도가 우수한 균주로 MBYK45 균주를 선정하였다.
<h2>분석방법</h2> <p>균체성장은 흡광광도계(Ultrospec 6300 pro, GE healthcare, Sweden)를 사용하여 \( 600 \mathrm { nm } \)에서 흡광도를 측정하여 결정하였다. 맥아당 및 에탄올 농도는 굴절률 검출기(RID-10A, Shimadzu, Japan)가 장착된 고성능 액체 크로마토 그래프(HPLC 20A-Series, Shimadzu)를 사용하여 측정하였다. 컬럼은 Rezex ROA-Organic Acid H + (Phenomenex, Torrance, CA, USA)를 사용하였으며, 이동상으로 \( 0.005 \mathrm { N } \) 황산용액을 \( 0.6 \mathrm { ml } / \mathrm { min } \)의 유속으로 사용하였다.</p> <h2>통계처리</h2> <p>모든 측정은 3회 반복하였으며 평균값과 표준오차는 IBM SPSS Statistics 21(IBM, NY, USA)를 사용하여 결정하였다.</p> <h1>결과 및 고찰</h1> <h2>효모균주의 분리 및 동정</h2> <p>전국에서 수집한 11점의 누룩으로부터 효모균주 100점을 분리하였다. 분리된 균주 중 오탄당인 자일로스를 대사하지 못하는 균주를 우선적으로 선별한 후, 동정하여 표준 Saccharomyces cerevisiae 균주의 18S \( \mathrm { rRNA } \) 유전자와 \( 99 \% \) 이상의 상동성을 보인 균주 50점을 확보하였다.</p> <h2>에탄올 생산성이 우수한 S. cerevisiae 균주 선정</h2> <p>S. cerevisiae로 동정된 50점의 균주는 맥아당을 탄소원으로 사용한 배지에서의 균체성장 및 에탄올 생산성을 비교하였다. 고농도 맥아당 \( (200 \mathrm { g } / \mathrm { l } ) \) 조건에서 균체성장이 다른 균주들에 비해 상대적으로 우수한 균주로서 MBYK12로 명명된 균주 외 6점을 선발하였으며 그 중 MBYK12 균주가 48시간 배양 후 균체성장이 가장 우수하였다. 그러나 MBYK12 균주의 에탄올 생산량은 \( 8.53 \pm 0.10 \mathrm { g } / \mathrm { l } \)로서 다른 균주와 비교하였을 때 상대적으로 낮은 수준이었다. 한편 MBYK45로 명명된 균주는 \( 200 \mathrm { g } / \mathrm { l } \)의 맥아당으로부터 \( 44.00 \pm 0.28 \mathrm { g } / \mathrm { l } \)의 에탄올을 생산하여 에탄올 생산성이 가장 우수하였고, MBYK44 균주는 약 \( 40.80 \pm 1.13 \mathrm { g } / \mathrm { l } \)의 에탄올을 생산하였다. 맥아당으로부터 에탄올 생산성이 가장 우수한 MBYK45 균주는 48시간 배양 후 균체농도가 \(OD_ { 600 } = 30.80 \pm 0.50 \)로서 맥아당 이용능도 우수한 것으로 판단되었다. 맥아당을 탄소원으로 사용하여 에탄올 생산성이 우수한 균주로 선정된 MBYK45 균주와 대조구인 S. cerevisiae BY4742 균주를 배양온도 \( 30 ^ {\circ } \mathrm { C } \)에서 균체성장 및 에탄올 생산성을 비교하였다. 맥아당이 \( 20 \% \) 첨가된 배지에서 초기 생육 기간에는 유의적인 차이가 없었으나, 대수기에는 누룩으로부터 분리된 MBYK45 균주가 대조구 효모균주에 비해 균체 성장 및 맥아당 소모속도가 우수하였다. 발효 종료 후 MBYK45 균주에 의하여 생산된 에탄올은 \( 71.33 \pm 0.34 \mathrm { g } / \mathrm { l } \)로서 대조구 효모균주의 에탄올 생산량인 \( 64.18 \pm 0.51 \mathrm { g } / \mathrm { l } \)에 비해 유의적으로 우수하였다. 이러한 결과는 \( 10 \mathrm { ml } \) 규모의 배양부피를 기준으로 에탄올 생산성을 평가하였던 Fig. 1의 결과와는 차이가 있었으나, 시험관과 플라스크의 교반 및 통기 조건의 차이에서 발생한 것으로 판단된다. 위의 실험결과를 바탕으로 맥아당을 이용한 균체성장과 에탄올 생산성이 우수한 균주로서 MBYK45 균주를 최종 선정하였다.</p>