본 연구를 통해 논, 시설재배 밭 토양, 쓰레기장, 하천 및 호수의 퇴적 토양 등 22개소에 서 분리한 총 6종의 광합성세균 중 호기 ․암 배양이 가능한 Rhodobacter sphaeroides PS-24 를 분리하였다. 형태학적 특징으로는 그람음성의 막대모양으로, 운동성이 있었다. 분리균주 의 16S rRNA 염기서열을 분석한 결과 Rhodobacter sphaeroides ATH2.4.1과 99%의 상동성을 나타내었으며, 본 연구에서 Rhodobacter spharoides PS-24로 명명하여 연구를 수행하였다. 선별균주를 modifed Van niel's yeast 배지에서 배양 후 생성된 carotenoid를 추출한 결과 12.03±0.15 mg/L의 함량이 측정되었으며, 반응표면분석법 중 Plackett burman 분석방법과 Box-Behnken 분석방법을 통해 carotenoid 생산에 영향을 미치는 요인을 분석하고 농도를 최 적화하였다. 분석결과 각각의 독립변수 yeast extract –0.4144 (1.23 g/L), Na2CO3 0.8541 (3.71 g/L)와 MgSO4 1.00 (1.00 g/L)의 농도를 선정하였으며, 이를 바탕으로 배지 조성을 최적화 한 결과 yeast extract 1.23 g, sodium acetate 1 g, NH4Cl 1.75 g, NaCl 2.5 g, K2HPO4 2 g, MgSO4 1.0 g, mono-sodium glutamate 7.5 g, Na2CO3 3.71 g, NH4Cl 3.5 g, CaCl2 0.01 g/ liter로 선정하였다. 최적배지를 대상으로 5 L, 50 L, 500 L scale-up을 진행한 결과 최종 carotenoid 는 각각 17.98 mg/L, 18.03 mg/L, 18.11 mg/L로 조사되었다. 최적배지의 경우 modified Van niel's yeast 배지보다 약 1.5배 많은 carotenoid를 생산하였으며, 대량배양을 통한 scale-up 과 정 시 carotenoid의 생산량은 크게 변화하지 않는 것으로 조사되었다. 따라서 본 연구를 바 탕으로 산업적으로 다양하게 사용되고 있는 carotenoid를 생산하는 광합성세균 Rhodobacter spharoides PS-24를 개발하였으며, 본 연구를 바탕으로 유기농축산에 사용이 가능한 기능성 미생물제제를 개발하고자 한다.