산삼 세포배양에 의한 생리활성물질 생산과 바이오리액터 배양에 관한 연구

Abstract

본 실험에서는 산삼 세포를 플라스크와 생물 반응기에 배양하여 각각의 세포 성장성과 대사산물 생산성을 비교해 봄으로써 생물 반응기를 이용한 산삼 세포의 대량 배양 가능성을 타진해 보았다. 산삼 세포의 삼각 플라스크 회분 배양에서는 배양 14일째에 DCW가 20.99 g/L으로 최대치를 나타내었고, 배양 6일째에 3.32 mg/g으로 최대 ginsenoside 생산성을 보였으며, 18 L airlift 배양기에서는 배양 14일 째 DCW가 18.78 g/L으로 최대치를 나타내었고, 배양 6일 째 4.15 mg/g의 최대 ginsenoside 생산성을 나타내었다. 또한, DPPH를 이용한 항산화 효능 실험에서 플라스크 회분 배양의 경우 배양 6일째에 49.5%의 DPPH scavenging activity를 나타내었고, 18 L airlift 배양기의 경우에는 배양 6일째에 91.83%의 DPPH scavenging activity를 나타내었다. 결과적으로, 산삼 세포의 생물 반응기 배양에서는 소규모 삼각 플라스크 배양에 비해 세포 성장성이 10.52%로 약간의 감소를 보였을 뿐, 유용물질인 ginsenoside 생산성과 항산화 효능은 오히려 각각 25%와 85.5% 증가되는 결과를 얻었다. 이러한 결과는 식물 배양에 적합한 용도로 제작한 생물 반응기를 적용함으로써 세포 배양의 대량 배양 적용에 문제가 되었던 microenvironment의 차이를 줄여 적합한 배양 환경을 제공함으로써 나타난 결과라 생각되며, 앞으로 airlift 배양기 운전에서 aeration 및 기체 성분의 영향에 관한 연구가 더 진행된다면 생물 반응기를 이용한 산삼 세포의 대량 배양이 가능하다고 생각된다. 또한 산삼 세포의 상업적 적용에서 문제가 제기되는 성장 호르몬인 2,4-D의 잔존 문제는 exponential phase말기 상태의 세포를 2,4-D가 무첨가 된 배지에서 한 차례 더 계대 배양을 해 줌으로써 자연적으로 안전하게 2,4-D를 제거할 수 있다는 결과를 확인함으로써 앞으로 산삼 세포를 대량 생산하였을 때 실제적으로 상업화 적용도 역시 가능할 것으로 보인다.