[자연과학] 생명화학공학실험 - 효모의 플라스크 배양

1. 실험목적

본 실험에서는 효모의 플라스크 배양을 통한 회분식 성장 특성을 파악해 보는 것이다.

2. 이론

(1) 효모 (yeast)의 소개

효모로 명명된 미생물 중에서 여기서 언급하려는 효모는 비병원성이며 Saccharomyces 속에 속하는 종류들에 대한 것이다. 특히 Saccharomyces 속 중에서도 두 가지 종류인 S. cerevisiae, S. ellipsoideus가 산업적으로 관심의 대상이 되고 있는데, 전자는 제빵에 후자는 알코올 발효에 주로 사용된다. 이 속에 속하는 효모 세포는 길이 약 8 μm, 지름 약 5 μm의 타원형 단세포로서, 새로운 세포가 모세포의 가장자리에서 성장하여 떨어져 나오는 출아라는 무성 생식을 통해 번식한다. 반면에 유성생식은 서로 반대형의 세포가 결합하여 자낭에 해당하는 큰 세포를 형성할 때에만 일어난다. 이 자낭 내에 자낭 포자와 비슷한 8개의 작은 세포가 형성되고 이 세포들이 방출되면 각각의 세포가 성숙한 효모로 발달한다.

(2) 발효 (fermentation) 기술

회분식 발효에서 첫 번째 단계는 petri dish, slant tube 또는 보관용 액체 배지에 있던 순수한 효모균을 플라스크에 접종하는 일이다. 접종된 균은 온도가 일정하게 유지되는 교반 반응기에서 배양되며, 균이 대수성장기에서 유지되고 있다고 판단될 때 일부를 다시 꺼내어, 보다 큰 부피의 액체 배지에 (플라스크 또는 발효기) 접종하여 연속적으로 배양하게 된다. 일반적으로 이와 같은 과정이 점차 큰 부피의 발효기로 옮겨가며 여러 번 반복 수행되어 효모의 생장을 최적으로 유지하게 된다. 발효 산업에서는 이와 같은 방법으로 큰 부피의 발효조에 접종할 충분한 양의 효모균을 얻게 되며, 목적 산물의 생산을 최적화하기 위해 미생물의 성장이 일정한 환경에서 이루어질 수 있도록 배지의 구성 성분을 주 발효기에서 이용되는 배지와 거의 유사하게 유지한다.
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(3) 실험방법

① 다음 조성의 GPY 배지를 300 mL 준비한다.

② 250 mL 삼각 플라스크를 3 개 준비하여 각각 30, 100, 100 mL의 GPY 배지를 넣고 솜 마개 및 호일로 싸고 121oC에서 15분 동안 고압멸균 (autoclave)한다.

③ 샘플링을 위한 blue tip 또는 5 mL 유리 피펫도 역시 같이 멸균한다. (미리 준비되어 있으니 할 필요 없음)

④ 실험조교가 전날 냉장고에서 꺼낸 yeast의 보관 균주를 30 mL 배지가 있는 플라스크에 접종하고, 30oC shaki