Spirulina platensis is a unique photosynthetic cyanobacterium that is used as a commercial feed for animals and a dietary supplement for humans. S. platensis has significant auto-flotation activity due to its gas vesicles. The natural flotation activity of these cells provides an effective method for harvesting of Spirulina biomass. The present research found that hydrodynamic pressure, light level and bicarbonate concentration affected the natural flotation of S. platensis. In particular, auto-flotation increased as light level decreased (5.5-times greater at no supplemental light than at 300 μ㏖ photons/㎡/s), as bicarbonate level increased (5-times higher at 0.6 than 0.2 M) and as hydrodynamic pressure decreased (indicated by depth of the culture). These results should be considered when designing photobioreactors for direct harvesting by auto-flotation.

Microalgae and cyanobacteria are photosynthetic microorganism used as human nutrients. Light is the most important factor affecting the biomass accumulation and production of bioactive compound by photosynthetic microorganisms. However, excessive light can suppress their growth by damaging the photosynthetic machinery such as Photosystem II (PS2). Therefore, an LED-based illumination system that is used for cultivation of photosynthetic cells needs a device to appropriately regulate the light level, but the addition of an electronic dimmer increases the initial costs. Spirulina is one of the promising and representative photosynthetic microorganisms. In the present study, we describe the use of a new semicylindrical column photobioreactor for cultivation of Spirulina. The amount of incident light reaching the photobioreactor was easily adjusted by changing angle of the LED in relation to the flat surface of the bioreactor. Arrangement of the LED bar at a 45° angle led to the highest growth and chlorophyll content, and led to no retardation of cell growth during the initial growth phase.

본 연구는 고지방 식이로 유발된 내당능 장애 모델의 학습 및 기억력 장애에 대한 스피룰리나 섭취의 개선 효과를 확인하고자 하였다. 당부하 검사(IPGTT)를 통하여 고지방식이를 통한 내당능 장애가 유발되었음을 확인하였고, SP는 HFD 대비 약 20%의 당 내성 개선효과를 나타내는 것으로 나타났다. 고지방 식이로 인지 기능 손상을 유발시킨 동물모델의 Y-maze 및 Morris water maze 시험을 진행한 결과는 SP에서 CND 대비 학습 및 장·단기기억력 장애가 유의한 수준으로 개선됨을 확인하였다. 실험동물의 혈청분석 결과는 스피룰리나 섭취가 일반식이로 전환한 것과 비교하였을 때, HFD 대비 LDLC 감소 및 HTR(HDLC의 비율) 증가를 통한 혈중 콜레스테롤 개선에 효과를 나타냈다. 적출된 뇌와 간 조직을 대상으로 SOD 활성, oxidized GSH 함량 및 MDA 함량을 측정한 결과 스피룰리나 섭취가 뇌조직뿐만 아니라 간 조직에서 항산화 활성을 향상시켜 주는 것도 역시 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 고지방 식이를 통한 혈당 상승 및 이로 인한 기억능력 저하에서 스피룰리나 섭취는 CND 수준으로의 개선 효과를 유도할 수 있음을 확인하였다. 또한, 스피룰리나 섭취는 뇌 기능과 직접적으로 연관된 콜린성 시스템 손상에도 CND 대비 AChE 활성에 더 높은 저해효과를 나타냄을 확인하였다. 따라서 본 연구는 스피룰리나가 고지방 식이로 유도된 내당능 장애 모델에서 발생될 수 있는 뇌기능 저하에서 혈중 콜레스테롤 개선 효과, 항산화 효과 및 AChE 저해효과를 통하여, 비만으로 유도될 수 있는 대사성 인지 장애에 대한 개선 소재로의 잠재적인 가능성을 갖는 것으로 판단된다.