미세조류는 다양한 고부가가치 대사산물을 생산할 수 있는 잠재적인 세포 공장이다. 특히, 미세조류 종 중에서 유글레나 그라실리스는 많은 산업분야에서 쉽게 사용할 수 있는 다양한 대사산물을 생산할 수 있는 능력으로 인해 큰 관심을 받아왔다. 유글레나 그라실리스 유래물질 (즉, 파라밀론, 토코페롤 및 지질)은 건강 증진 효과를 인정받았고, 유용한 원료로 사용될 수 있는 가능성을 보여주었다. 하지만, 산업적 규모에서 유글레나 그라실리스를 온전히 활용하려면 바이오매스 생산을 향상시키고 운영 비용을 줄이기위한 전략적 접근이 필요한 실정이다.박테리아세포 외 고분자 물질 (extracellular polymeric substances; EPS)은 미세조류의 성장과 대사산물 생산을 촉진시키고, 수확 효율을 높일 수 있는 유망한 물질이다. 그러나 미세조류 대규모 배양에서의 EPS 효과는 아직 알려지지 않았다. 따라서 발효기 규모에서의 미세조류 배양에 대한 박테리아 유래 EPS 영향을 확인하기 위해, 유글레나 그라실리스에 슈도알테로모나스 종 유래 EPS를 처리하여 5 L 바이오리액터에서 배양하였다. 또한, 다양한 배양 전략 (즉, 회분, 포도당 유가, 포도당 및 EPS 유가, 유가식 연속 배양)을 수행하고 EPS가 유글레나 그라실리스의 배양에 미치는 영향을 확인하였다. 그 결과, 연속적인 포도당 및 EPS 처리 배양에서 대조군 대비 바이오매스와 파라밀론의 생산성이 각각 3.02 배와 4.21 배 향상되었다. EPS 처리는 또한 유글레나 그라실리스에서 알파 토코페롤과 지방산의 생산을 각각 4.47 배와 2.86 배 향상시켰다. 뿐만 아니라, EPS 처리는 유글레나 그라실리스의 응집을 유도하여 수확 시간을 줄였다. 결과적으로, 박테리아 EPS를 활용한 유글레나 그라실리스의 대규모 배양 연구는 실제 산업에서 미세조류 유래 고부가가치 물질 생산의 경제성을 달성하는데 기여할 수 있을 것이다.
Microalgae are potential cell factories that can synthesize a wide range of high value-added metabolites. Among microalgal species, Euglena gracilis has been gained significant attractions because of its capability to produce various metabolites that are readily used in many industrial fields. The resources derived from E. gracilis (i.e., paramylon, tocopherols, and lipids) have been recognized for their health-promoting effects and have shown the possibility of being used as useful raw materials. To fully exploit E. gracilis on an industrial scale, strategic approaches to enhance the production of biomass and reduce the operation cost are required. Bacterial extracellular polymeric substances (EPS) are promising materials that promote growth and metabolite production of microalgae and increase harvesting efficiency. However, the effect of EPS in large-scale cultivation of microalgae is still unknown. Therefore, to verify the effect of bacterial EPS on microalgae in fermenter-scale, E. gracilis was cultured in a 5 L bioreactor with the treatment of EPS from Pseudoalteromonas sp. Various culture strategies (i.e., batch, glucose fed-batch, glucose and EPS fed-batch, and repeated fed-batch fermentation) were performed and the effect of EPS on E. gracilis fermentation was confirmed. As a result, the productivities of biomass and paramylon were enhanced by 3.02-fold and 4.21-fold, respectively, in the continuous glucose and EPS-treated cultures as compared to the non-treated cultures. EPS treatment also enhanced the productions of α-tocopherols and fatty acids in E. gracilis by 4.47-fold and 2.86-fold, respectively. Moreover, EPS treatment induced flocculation of E. gracilis that helps to reduce harvesting time. Overall, the scale-up cultivation of E. gracilis using bacterial EPS has the potential to be used in the real industry to achieve the economic viability of the producing value-added biomaterials from microalgae.