<h1>3. 결과 및 고찰</h1><h2>3.1 Biotin의 농도가 미생물 성장과 에탄올 생산에 미치는 영향</h2><p>균주가 성장하는데 필수적인 vitamin 중 하나인 biotin이 C. autoethanogenum의 성장과 에탄올, 아세트산 생산에 미치는 영향을 분석한 결과를 Fig. 1에 표시하였다.</p><p>기본 배양 배지에서 biotin의 농도는 \( 20 \mu \mathrm{g} / \mathrm{L} \) 이며, 농도를 0.2, 2, 20, \(100 \mathrm{gg} / \mathrm{L} \) 로 변화시킨 실험에서, 균주의 최대 OD 인 1.80 은 biotin \( 20 \mathrm{\mu g} / \mathrm{L} \) 농도에서 관찰되었으나 미생물의 성장 차이는 시험농도범위 내에서 큰 영향을 보이지 않았다. Botryococcus braunii Kützing 를 대상으로 한 연구에서 수용성 비타민 중의 하나인 biotin은 미생물 성장에 필수적이긴 하지만 최소한의 농도로만으로도 성장이 가능하다고 밝힌 바 있으며, 이는 biotin의 농도가 C.autoethanogenum의 성장에 근본적인 영향을 주지 않는 본 연구의 실험 결과와 부합한다. Biotin의 농도가 에탄올 및 아세트산 생산에 미치는 영향을 알아보기 위해 14 일 배양 기간 중 에탄올과 아세트산 생산농도 변화를 분석하였다. 분석 결과, biotin \( 0.2 \mu \mathrm{g} / \mathrm{L} \) 의 조건에서 에탄올의 생산농도가 \( 2.81 \mathrm{g} / \mathrm{L} \) 로 가장 높았으며, 기본 배지 조건 (\( 20 \mu \mathrm{g} / \mathrm{L} \)) 의 생산농도와 비교했을 때 \( 27 \% \) 증가된 수치는 보이지만 생산 경향의 변화가 크지 않으며, 아세트산 생산에 대한 영향도 크지 않다. 다만, \(100 \mu \mathrm{g} / \mathrm{L} \) 를 사용한 경우 에탄올 생산은 거의 이루어지지 못하는 것으로 보인다.</p><p>Clostridium 속 균주와 P. tannophilus 를 이용한 타 연구에서 biotin은 acetyl-CoA 생합성에 필요한 보조 인자이며, 농도가 증가되면 Wood-ljungdahl pathway에서 acetyl-CoA는 pyruvte로 가는 경로가 활성화되어 2, 3-butanediol생성이 증가되지만, 농도를 낮게 제한하면 acetyl-CoA의 생성속도가 CO cycle 속도보다 감소하여 NAD(P)H가 증가하고 에탄올 생산이 증가되는 결과를 보였고, biotin을 첨가하지 않는 경우에는 에탄올의 생산이 저해되는 경향을 보였다.</p><h2>3.2 Thiamine-HCl의 농도가 미생물 성장과 에탄올 생산에 미치는 영향</h2><p>균주가 성장하는 데 필수적인 비타민 구성 성분 중 thiamine-HCl이 C. autoethanogenum 의 성장과 에탄올, 아세트산 생산에 미치는 영향을 분석한 결과를 Fig. 2에 도시하였다. 기본 배양 배지에서 thiamine-HCl농도는 \( 50 \mu \mathrm{g} / \mathrm{L} \)이며, 농도를 0.5, 5, 50, \(250 \mu \mathrm{g} / \mathrm{L} \)로 변화시켜 배양 실험을 수행한 결과, thiamine-HCl \( 250 \mu \mathrm{g} / \mathrm{L} \) 조건에서 최대 OD 인 1.38 을 얻었으며, thiamine-HCl 의 농도를 증가시킬수록 미생물의 성장이 향상되는 경향을 보이지만, 그 차이는 크지 않았다). 이 결과는 Chlorococcum minutum 을 이용한 연구에서 thiamine-HCl은 아미노산 생합성과 탄수화물 대사에 관여하는 보조 인자로, thiamine-HCl의 사용량 증가는 세포 내의 충분한 에너지를 공급해 균주의 성장을 증가시킬 수 있다는 결과와 유사한다. 또한 thiamine-HCl 의 농도가 에탄올 및 아세트산 생산에 미치는 영향을 알아보기 위해 14일 배양 기간 중 에탄올과 아세트산의 생산 농도 변화를 분석하였다. Thiamine-HCl \( 0.5 \mu \mathrm{g} / \mathrm{L} \) 조건에서 최대 에탄올 생산농도인 \( 2.84 \mathrm{g} / \mathrm{L} \)이 관찰되었으며, 기본 배양 배지 조건 (\( 50 \mu \mathrm{g} / \mathrm{L} \))의 생산농도와 비교해볼 때 \( 36 \% \) 증가하였다. Helminthosporium maydis을 이용한 연구에서 thiamine-HCl은 pyruvate의 전구체로, 과량의 thiamine은 PDH (pyruvate dehydrogenase)의 활성을 증가시켜 2, 3-butanediol의 생산을 증가시키지만, 배지 내 저농도의 thiamine의 첨가한 경우, NADH의 양을 증가시켜 ADH(Alcohol dehydrogenase)의 활성을 향상시켜 에탄올 생산을 증가시키며, 배지 내 thiamine-HCl 이 첨가 되지 않을 경우에도 다른 비타민 성분이 있다면 ADH는 다른 비타민의 영향을 받아 에탄올 생산이 증가될 수 있다는 선행 연구가 있다.</p>
biotin의 농도를 변화시킨 실험에서, 균주의 최대 OD는 얼마인가?
1.80