실험실용 및 산업용 효모의 ethanol 발효성능을 비교해 본 결과, YP배지와 카사바 당화액의 배양환경에 따라 다른 결과를 보였다. 그 결과 CEN.PK2-1D는 카사바 당화액을 이용할 경우 ethanol 생산수율과 생산성이 감소하였고, JHS100과 JHS200은 생산수율만 감소하였다. 질소원에 대한 낮은 요구성과 부산물인 glycerol과 acetate의 생성량을 비교해 본 결과, 산업용 효모인 JHS100과 JHS200은 thanol에 대한 내성과 생존능력이 뛰어나고 대사경로에 변화가 생겼을것우로 사료된다.
<h2>배지에 따른 실험실용 및 산업용 효모의 ethanol 발효성능 비교분석</h2> <p>순수배지인 YP배지는 다양한 유기질소원과 무기질이 포함되어 있는 반면, 카사바 당화액은 질소원 등의 함유량이 제한적이다. 이러한 배지의 환경에서 실험실용 및 산업용 효모의 ethanol 발효성능은 Fig. 3과 Fig. 4에서 보는 것과 같이 다른 경향을 보였다. 혐기성 발효에서 얻은 최종발효변수를 Table 1에 정리하였고, 이 결과를 이용하여 배지에 따라서 본 연구에 사용한 효모의 특성을 비교하고자 한다. 실험실용 효모인 CEN.PK2-1D는 세포성장 및 에탄올 생산관련 발효변수에 대해서 카사바 당화액을 이용한 결과가 YP배지를 이용한 결과보다 상당히 낮았는데, 예로 ethanol 생산수율은 \( 19 \% \), 생산성은 \( 17 \% \)가 감소하였다. 산업용 효모인 JHS100과 JHS200은 ethanol 생산수율은 \( 8 \% \)가 감소한 반면, 생산성은 유사한 값을 보였다. 즉, 세 효모 모두 카사바 당화액을 이용하여 발효를 할 경우 영양이 풍부한 순수 YP 배지에서 배양하였을 때에 비하여 ethanol 생산수율이 감소하는 경향을 보였고, 특히 CEN.PK2-1D은 ethanol 생산성이 큰 폭으로 감소하여 실험실용 효모가 산업용 효모에 비하여 배지조건, 특히 질소원에 더 많은 영향을 받는 것을 확인할 수 있었다.</p> <p>Ethanol 발효 시 세포의 성장속도 및 ethanol에 대한 내성과 더불어 중요하게 여겨지는 또 다른 요인은 부산물인 glycerol과 acetate이다. 두 가지 모두 세포내의 redox balance를 맞추기 위해 생성되는 부산물로서 glycerol은 ethanol 다음으로 탄소를 많이 소모할 뿐만 아니라 공정상의 어려움을 야기하고, acetate는 세포성장을 저해하는 등 ethanol 생산에 부정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 따라서 산업용 효모의 우수한 ethanol 발효성능에 대해 분석해 보고자 세 효모에서 생성된 부산물을 비교해 보았다(Table 1). Acetate는 두 배지 모두 CEN.PK2-1D에서 가장 많이 생성되었고 그 수율 또한 가장 높았다. 다음으로 glycerol의 생성 측면에서는 세 효모의 ethanol 수율이 비슷했던 YPD배양에서는 수율이 비슷한 수준이었지만, 카사바 당화액에서는 세 효모 모두 glycerol 수율이 증가하였으며 특히, YPD 배양에 비해 ethanol 수율이 가장 크게 감소했던 CEN.PK2-1D의 경우 약 2.5배 증가하여 그 증가폭이 가장 컸다. 다시 말해 총질소 성분의 양이 제한적인 카사바 당화액에서는 CEN.PK2-1D보다 JHS100과 JHS200에서 부산물인 glycerol과 acetate가 더 적게 생성된다고 할 수 있다.</p> <p>본 연구에서 실시한 ethanol 발효실험의 결과 실험실용 효모에 비하여 산업용 효모의 ethanol 발효성능이 우수하였고, 이러한 발효성능의 차이는 카사바 당화액에서 더 확연하게 나타남을 확인할 수 있었다. 이러한 현상은 산업용 효모인 JHS100과 JHS200이 실험실용 효모인 CEN.PK2-1D에 비하여 세포성장속도가 빠르고 ethanol에 대한 내성과 생존능력이 뛰어날 뿐만 아니라, 질소원에 대한 낮은 요구성과 부산물인 glycerol과 acetate의 낮은 생산성 때문이라 예상한다. 따라서 무작위 돌연변이에 의해 제작된 산업용 효모인 JHS100과 JHS200은 이러한 특성에 관련된 대사경로에 변화가 생겼을 것으로 추정되며, 차후에 이러한 결과를 바탕으로 JHS100과 JHS200의 유전자 및 단백질 수준에서의 분석을 진행할 것이다.</p>