고농도 ethanol에서의 세포생존능력을 시험한 결과 중 배양 후 1시간이 지났을 때 다른 균주는 대부분 사멸했지만 JHS100은 \( 40 \% \)가 생존하였고 JHS200은 오히려 약 \( 37 \% \) 증가하여 에탄올 내성이 강한 것으로 나타났다. 장시간 에탄올에 논 결과 JHS200은 12.5시간이후 사멸하였고 JHS200은 22시간에 사멸하였다. 실험결과 JHS100은 세포성장속도가, JHS200은 ethanol에 대한 내성이 강한것으로 나타났다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <h2>세포성장속도와 에탄올 내성의 비교</h2> <p>경제적인 ethanol의 생산을 위해서 빠른 세포성장속도와 고농도의 ethanol stress에 대한 내성은 중요한 요소이다. 먼저 ethanol stress가 없는 조건에서 실험실용 효모인 CEN.PK2-1D과 산업용 효모인 JHS100와 JHS200의 비성장 속도(specific growth rate)를 비교하기 위해 플라스크에서 호기적 배양을 하며 약 1시간 간격으로 균체농도를 측정하였다. 초기대수증식기인 3.5-8시간 구간에서 CEN.PK2-1D, JHS100, JHS200의 비성장속도를 측정해 본 결과, 각각 \( 0.452 / \mathrm { h } , 0.551 / \mathrm { h } , 0.531 / \mathrm { h } \)로 JHS100과 JHS200의 성장속도가 CEN.PK2-1D보다 각각 \( 22 \% \)와 \( 17 \% \) 더 빨랐다(Fig. 1). Ethanol stress에 대한 세 효모들의 내성을 plate assay를 통해 비교해 보았다(Fig. 2A). 에탄올을 첨가하지 않은 YPD 배지에서는 세 균주 모두 동일한 colony 형성능력을 보였다. \( 10 \% \) 에탄올을 첨가한 경우, 실험실용 효모인 CEN.PK2-1D는 급격하게 colony 형성능력이 떨어져 \( 10 ^ { 3 } \)으로 희석한 경우, 작은 colony를 형성하였다. 한편 산업용 효모 JHS100과 JHS200은 \( 10 ^ { 4 } \)으로 희석한 경우까지 colony 형성능력을 보였다. Fig. 2B와 같이 고농도 ethanol에서의 세포생존능력을 시험한 결과 중에서 배양 후 1시간의 세포생존능력과 비교할 경우, CEN.PK2-1D 균주는 6시간 배양 후에 모든 세포가 사멸하였으나 JHS100은 \( 40 \% \)가 생존하였고 JHS200은 오히려 약 \( 37 \% \) 증가하였다. JHS200은 12.5시간 이후에 모두 사멸한 반면 JHS200은 22시간에 모두 사멸하였다. 세 균주를 비교하였을 때 세포성장능력과 ethanol 내성, 효모균주의 생존능력에서 모두 산업용균주가 실험실균주보다 우수하였다. 특히 JHS100은 세포성장속도가, JHS200은 ethanol에 대한 내성이 우수한 것으로 판단되었다.</p> <h2>순수배지를 이용한 회분식 배양</h2> <p>세 균주의 기본적인 발효특성을 규명하기 위하여 순수배지인 YP배지에 \( 300 \mathrm { ~g } / \mathrm { L } \) glucose를 첨가한 배지를 이용하여 플라스크 수준에서 CEN.PK2-1D과 JHS100, JHS200의 회분식 배양을 수행하였다(Fig. 3). 세 균주 JHS100, JHS200, CEN.PK2-1D의 순서로 기질인 glucose를 빠르게 소모하였 고, 약 45시간 이후 JHS100만이 glucose를 모두 소모하였다. Glucose의 빠른 소모에 따라서 JHS100 균주는 CEN.PK2-1D 균주와 비교하여 세포농도는 \(9 \% \), ethanol 생산성(productivity)은 \( 23 \% \) 가량 높았다. 다만 ethanol 생산수율은 세 균주 모두 \( 0.46 \mathrm { ~g } / \mathrm { g } \)을 나타내었다. 이와 같은 결과를 분석하면, 세 효모의 비성장속도의 차이에 따라 발효속도가 일치하는 경향을 보이기 때문에 세포의 성장속도가 ethanol 생산수율 보다 ethanol 생산성과 밀접한 연관이 있음을 보여주었다. 최종적으로 \( 300 \mathrm { ~g } / \mathrm { L } \) glucose를 함유한 YP배지를 이용한 경우, 가장 우수한 탄소대사능력을 보인 JHS100 균주는 회분식 배양을 통해 \( 136.6 \mathrm { ~g } / \mathrm { L } \) ethanol을 최종적으로 생산하였고, \( 3.05 \mathrm { g } / \mathrm { L } - \mathrm { hr } \)의 생산성을 보였다(Table 1).</p>