KR100326593B1

KR100326593B1 - 로티퍼의 고밀도 배양장치 및 배양방법

Info

Publication number: KR100326593B1
Application number: KR1019990035546A
Authority: KR
Inventors: 서윤기
Original assignee: 서윤기; (주)아쿠아넷; 박흠기
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 1999-08-26
Publication date: 2002-03-12
Also published as: KR20010019235A

Abstract

본 발명은 로티퍼의 고밀도 배양장치 및 배양방법에 관한 것으로 본 발명의 배양장치는 배양조, 상기 배양조내 배양액의 온도를 일정하게 유지하는 온도조절수단, 배양액의 pH를 조절하는 pH 조절수단, 상기 배양액의 용존산소를 유지시키기 위한 산소공급수단, 로티퍼의 먹이로 사용되는 클로렐라를 공급하는 클로렐라 공급수단, 및 상기 배양액내의 부유물을 제거하기 위한 여과수단으로 이루어지며 본 발명의 배양방법은 1) 상기 배양조에 배양액을 급수하는 단계, 2) 상기 배양액에 로티퍼를 접종하는 단계 및 3) 상기 배양액에 로티퍼 접종 후 상기 온도조절수단을 사용하여 상기 배양조내의 배양액의 온도를 24-32℃ 범위로 유지, 상기 pH조절수단에 의해 배양액의 pH를 6.8-7.2 범위로 유지, 상기 산소공급수단에 의해 배양액에 계속적으로 산소를 공급, 상기 클로렐라 공급수단에 의해 배양액에 클로렐라를 공급, 상기 여과수단을 사용하여 배양액을 여과시켜 배양액속의 부유물을 계속적으로 제거하는 단계로 이루어져서 로티퍼의 고밀도 배양을 가능하게 한다.

Description

로티퍼의 고밀도 배양장치 및 배양방법 {Apparatus for culturing rotifer in high density and method using thereof}

본 발명은 클로렐라를 이용한 로티퍼의 고밀도 배양방법 및 그 장치에 대한 것이다. 로티퍼(rotifer)는 양식어의 자어, 치어의 먹이로 이용되는 먹이생물의 종류를 지칭한다.

보통 양식어의 양식 초기에는 양식어의 자어, 치어가 인공사료를 섭취하지 못하기 때문에 물속에 존재하는 먹이생물에 의존하여 양식어를 기른다. 이러한 먹이생물은 양식어의 성장에 따라 변화하는데 클로렐라, 로티퍼, 알테미아 등의 순으로 변화된다. 이러한 먹이생물은 양식장 내의 수질환경하에서는 성장조건이 충족되지 않기 때문에 일반적으로 인위적으로 배양하여 급이시키고 있다. 본 발명은 이러한 먹이생물의 배양방법 중 로티퍼의 배양에 관한 것이다.

종래의 기술은 로티퍼 저밀도 배양방법으로 ml당 몇백 개체수의 농도가 배양농도의 한계였다. 그 방법은 배양조에 온도조절장치를 부착하여 일정온도로 유지하면서, 빵이스트균을 먹이로 주어 ml당 몇백 개체수의 로티퍼를 배양하거나 여기에 폭기장치를 부가한 배양방법이었다. 이러한 저밀도 배양방법에 의해서는 필요한 로티퍼 수요를 만족시키기 위해서 거대한 배양장치가 필요하게 되고, 이로 인한 로티퍼의 생산원가 상승에 의해 양식비용을 증가 시키는 결과를 가져오게 된다. 또한 기존의 저밀도 배양방법은 로티퍼가 배양되는 상태가 항상 균일하지 못하고 불안정하여 치어 양식 성공율을 저하시키는 요인으로 작용하기도 한다.

본 발명은 상기와 같은 로티퍼 저밀도 배양의 문제점을 해결하기 위한 로티퍼 고밀도 배양을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 배양조, 상기 배양조내 배양액의 온도를 일정하게 유지하는 온도조절수단, 배양액의 pH를 조절하는 pH 조절수단,배양액의 용존산소를 유지시키기 위한 산소공급수단, 로티퍼의 먹이로 사용되는 클로렐라를 공급하는 클로렐라 공급수단, 및 배양액내의 부유물을 제거하기 위한 여과수단으로 이루어지는 로티퍼 배양장치를 제공한다.

또한 상기의 로티퍼 배양장치를 이용하여 1) 상기 배양조에 배양액을 급수하는 단계; 2) 배양액에 로티퍼를 접종하는 단계; 및 3) 배양액에 로티퍼 접종 후 상기 온도조절수단을 사용하여 상기 배양조내의 배양액의 온도를 24-32℃ 범위로 유지하고, 상기 pH조절수단에 의해 배양액의 pH를 6.8-7.2 범위로 유지하며, 상기 산소공급수단에 의해 배양액에 계속적으로 액체산소를 공급하고, 상기 클로렐라공급수단에 의해 배양액에 클로렐라를 공급하며, 상기 여과수단을 사용하여 배양액을 여과시켜 배양액속의 부유물을 계속적으로 제거하는 단계;로 이루어지는 로티퍼의 배양방법을 제공한다. 이때 클로렐라의 공급은 1 개체수의 로티퍼에 24시간동안 45000 개체수의 클로렐라가 공급되는 속도로 클로렐라 공급수단의 클로렐라 공급속도가 고정되어 연속적으로 클로렐라를 공급하며, 로티퍼의 증식에 따라 하루에 1회이상 클로렐라공급속도를 조정하는 방법에 의할 수 있다.

본 발명에 의해 ml당 수천에서 수만 개체수 농도로 로티퍼의 고밀도 배양이 가능하게 됨으로써 경제적이고 안정적인 로티퍼의 배양이 가능하게 된다.

도 1은 로티퍼의 고밀도 배양장치의 구성을 나타내는 개략도, 도 2는 여과수단의 일예인 필터(다나까 신찌로사 KS185N)의 구조를 나타내는 사시도이다.

* 도면의 주요한 부분의 설명

1 : 배양조

2 : 온도조절수단

3 : pH 조절수단

4 : 산소공급수단

5 : 클로렐라 공급수단

6 : 여과수단

본 발명은 로티퍼의 고밀도 배양장치 및 배양방법에 대한 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 로티퍼의 고밀도 배양장치의 개략도를 나타내며, 배양조, 배양조내 배양액의 온도를 일정하게 유지하는 온도조절수단, 상기 배양액의 pH를 조절하는 pH 조절수단, 배양액의 용존산소를 유지시키기 위한 산소공급수단, 로티퍼의 먹이로 사용되는 클로렐라를 공급하는 클로렐라 공급수단, 및 배양액내의 부유물을 제거하기 위한 여과수단으로 이루어져 있다. 상기의 장치에 의해 로티퍼 고밀도 배양의 변수들을 조절될 수 있다.

로티퍼의 고밀도 배양에 영향을 미치는 중요한 변수로는 배양액 내의 용존산소량, 온도, 암모니아의 농도, 급여되는 먹이의 종류 등이 있다. 로티퍼 배양시 로티퍼의 배설물 및 사체와 기타 찌꺼기 등에서 발생된 암모니아(NH₃)의 독성이 중요한 요인이 되는데 이러한 이온화되지 않은 암모니아의 독성을 가감시키는 요인으로는 배양온도, 배양액의 pH 등이 있다. ml당 수백개체수의 농도로 배양되는 저밀도배양에 비해 ml당 수천에서 수만 개체수의 고밀도 상태에서 배양되는 것이기 때문에 상기에서 언급된 배양 조건은 로티퍼배양에 민감한 영향을 끼친다.

배양액의 온도가 로티퍼 배양에 미치는 영향을 살펴 보기로 한다. 다음 표 1은 수온별로 로티퍼를 배양시킨 결과에 대한 것이다. 로티퍼의 접종은 1000 개체수/ml의 농도로 하였으며, pH는 pH 조절수단에 의해 6.8-7.2의 범위로 조절하였고, 액체산소탱크에 의해 산소를 배양액에 계속 공급하여 용존산소농도를 높여 주었다. 먹이주는 조건은 1 개체수의 로티퍼에 24시간을 기준으로 45000개체수의클로렐라를 공급하는 속도가 되도록 클로렐라 공급펌프의 클로렐라 공급속도를 조절하여 클로렐라를 계속적으로 공급하였다. 또한 12시간 간격으로 로티퍼의 개체수를 세어서 클로렐라 공급속도를 조절하였다.

수온별 로티퍼 배양결과 (단위 1000 개체수/ml)

배양일	24℃	28℃	32℃
0	1.0	1.0	1.07
0.5	1.35	1.76	1.55
1	1.7	1.9	2.5
1.5	2.3	3.9	6.5
2	3.75	7	8.1
2.5	5.2	14	17
3	9	14.5	23
3.5	10.5	23	11
4	11.5	25
4.5	18	23
5	29	27
5.5	32	17
6	27
6.5	33

표 1에서 보는 바와 같이 24도로 배양할 시 28도와 32도에서 배양하는 경우에 비하여 가장 높은 개체수 농도로까지 증식이 가능하다. 이는 낮은 온도에서 이온화되지 않은 암모니아의 독성이 낮고, 산소의 용존도가 높기때문이다. 그러나 낮은 온도에서는 로티퍼의 증식율이 떨어짐으로 인해 배양속도가 낮고 이로 인해 경제성이 떨어지는 것이 단점이다. 반대로 32도로 배양하는 경우 로티퍼의 배양속도는 비교적 높았으나, 산소 용존도가 떨어지고 이온화되지 않은 암모니아의 독성이 강함으로 인해 수질의 제어에 어려움이 있어 로티퍼의 배양상태가 불안정하였다. 배양속도로 인한 경제성과 배양상태의 안정성을 고려할 때 28-29도의 범위가 가장적정한 온도범위가 된다. 그러나 24도와 32도에서도 로티퍼 고밀도 배양은 가능하며, 로티퍼를 급속히 배양하여야 하는 경우 32도에서 배양하는 방법을 사용할 수 있다.

다음으로는 pH 조건이 로티퍼 배양에 미치는 영향이다. 표 2는 pH 조건별 로티퍼 배양 결과에 관한 것이다. 로티퍼의 접종은 1200-1300 개체수/ml의 농도로 하였으며, 온도는 온도조절수단에 의해 28℃로 고정하고, 액체산소탱크에 의해 산소를 배양액에 계속 공급하여 용존산소농도를 높여 주었다. 먹이 주는 조건은 1 개체수의 로티퍼에 24시간을 기준으로 45000개체수의 클로렐라를 공급하는 속도가 되도록 클로렐라 공급펌프의 클로렐라 공급속도를 조절하여 클로렐라를 계속적으로 공급하였다. 또한 12시간 간격으로 로티퍼의 개체수를 세어서 클로렐라 공급속도를 조절하였다

pH 조건별 로티퍼 배양결과 (단위 1000 개체수/ml)

날짜	6.0	7.0	7.5	8.0
0	1.2	1.22	1.24	1.3
0.5	1.7	2.3	2.3	2.5
1	2.2	3.3	3.35	3.7
1.5	3.5	4.2	3.55	4.2
2	4.22	5.4	5.1	5.09
2.5	6.6	6.8	6.5	6.3
3	6.9	9.6	8.2	6.7
3.5	8.5	9.98	8.7	2.56
4	8.8	11.9	9.4
4.5	7.15	13	11.2
5	4.5	15.7	12
5.5		10.3	9

이온화되지 않은 암모니아의 독성은 pH 정도에 따라 차이가 있으며 일반적으로 pH 7.0에서보다 pH 8.0에서 이온화되지 않은 암모니아의 독성이 10배가량 높은 것으로 알려져 있다. 표 2에서 보는바와 같이 pH 6.0과 pH 8.0에서의 증식율은 낮았으며 pH 7.0과 pH 7.5에서의 증식율이 높음을 알 수 있다. pH가 8.0인 경우 이온화되지 않은 암모니아의 독성에 의해 로티퍼 증식율이 낮아졌으며, pH가 6.0인 경우 로티퍼 생장에 필요한 적정 pH 범위를 벗어났기 때문에 증식율이 낮아졌다. pH가 7.0인 경우와 7.5인 경우를 비교해 보면 7.0인 경우가 증식율이 높음을 알 수 있다. 따라서 pH의 범위는 6.8-7.2의 범위로 함이 바람직하다.

실제로 로티퍼 배양시, 로티퍼의 배설물과 사체 기타 찌꺼기 등에서 발생된 NH₃가 이온화 됨으로 인해 배양액의 pH는 자동적으로 알카리화 되는 현상을 보인다. 따라서 본 발명에서는 pH 조절수단에 의해 pH를 적정한 범위로 조절하여 로티퍼 증식율을 높이고 있다.

본 발명에서는 산소공급수단에 의해 산소를 배양액에 공급하여 용존산소농도를 일정량으로 유지시키고 있다. 종래 저밀도 배양시에는 일반 공기의 폭기로 산소를 공급함으로서 산소의 공급량이 부족하여 시간이 지날수록 용존산소 농도가 낮아지는 현상을 보였다. 그러나 본 발명에서는 산소공급수단에 의해 액체산소통의 순수 산소를 직접 배양액에 공급하여 용존산소 농도를 높이는 방법을 사용하여 로티퍼의 증식율을 높였다. 종래 저밀도 배양에서도 순수산소를 공급하는 방법을 적용할 수 있으나, 저밀도 배양이므로 배양조의 부피가 고밀도 배양에 비해 크고 이에 따라 총 산소소비가 커지게 되어 경제적인 면에서 타당하지 않게 된다.

로티퍼에 급여되는 먹이의 종류와 먹이량의 조절도 로티퍼의 증식율에 관련되는 중요한 요인 중의 하나이다. 로티퍼의 먹이로는 이스트균, 농축된 해수클로렐라 및 담수클로렐라 등이 사용될 수 있다. 사용되는 먹이의 종류에 따라 로티퍼 내에 축적되는 고도불포화지방산의 성분량도 차이가 있게 된다. 고도불포화지방산의 성분은 치어의 성장을 도우는 영양성분으로 그 함량이 높을 수록 좋다고 할 수 있다.

이스트균을 먹이로 사용하여 로티퍼의 고밀도 배양을 하는 경우 로티퍼의 농도는 배양시작으로부터 2일 이후 2300 개체수/ml에 이른 후 감소하게 된다. 이는 이스트균의 오일이 로티퍼들을 서로 흡착하게 만드는 속성이 있기 때문이다. 담수클로렐라와 해수클로렐라를 사용한 경우 로티퍼의 농도는 배양시작으로부터 4일 이후 10,500 개체수/ml와 10,100 개체수/ml에 이른 후 감소하게 된다. 그러나 배양된 로티퍼내의 고도불포화지방산 함량은 이스트균을 먹이로 사용한 경우는 9.27%, 해수클로렐라를 사용한 경우 8.23%, 담수클로렐라를 사용한 경우 4.39%가 됨으로 나타났다.

따라서 로티퍼의 고밀도 배양이 가능하면서도 배양된 로티퍼내의 고도불포화지방산의 농도가 높은 해수클로렐라를 먹이로 사용함이 가장 바람직하나 담수클로렐라도 로티퍼의 고밀도 배양에 사용될 수 있다.

먹이량의 조절도 로티퍼 배양의 중요한 조건이다. 먹이급여량이 과다한 경우 로티퍼가 섭취하기전에 먹이가 부패되거나 바닥에 가라앉아 수조가 빨리 오염되며, 먹이를 낭비하는 결과를 가져오게 되며, 먹이급여량이 부족할 경우 로티퍼 증식율이 떨어지는 결과를 가져오게 된다. 28℃에서 배양되는 경우 로티퍼 먹이의 적절한 급여량은 실험결과 로티퍼 1 개체수당 24시간 동안 45000 개체수 정도의 클로렐라가 공급되는 것이 가장 적당한 것으로 나타났다. 먹이의 급여방법도 한꺼번에 투여하는 것보다도 펌프에 의해 계속적으로 미량씩 공급하는 것이 더욱 효과적이다. 로티퍼가 갑자기 다량 필요한 경우 32℃에서 배양하여 로티퍼를 배양시킬 수 있는데 이 경우 먹이의 급여량도 달라져 로티퍼 1 개체수당 24시간 동안 60000 개체수 정도의 클로렐라를 공급하는 것이 적당하다.

먹이를 미량씩 계속적으로 공급하는 경우, 로티퍼의 증식을 고려하여 하루에 일회 이상 로티퍼의 개체수를 세어서 그 개체수에 맞게 먹이공급량을 조절하여야 한 다.

마지막으로 본 발명에 의한 로티퍼 고밀도 배양에서는 여과수단를 사용하여 로티퍼 배양액을 계속적으로 여과시켜 배양액속을 부유하는 먹이찌꺼기, 로티퍼사체, 로티퍼알껍데기를 걸러주어 배양액의 수질이 오염되지 않도록 하여야 한다. 여과수단을 사용하지 않는 경우 수질오염등의 요인에 의해 로티퍼의 증식율이 반감한다. 도 2는 여과수단으로 사용되는 필터의 일예로서 다나까 신지로사의 스폰지형 필터, KS185N의 사시도이다.

상기에서 언급된 배양조건들을 만족시키기 위하여 본 발명의 로티퍼 배양장치는 상기 배양조내 배양액의 온도를 일정하게 유지하는 온도 조절수단, 상기 배양액의 pH를 조절하는 pH 조절수단, 상기 배양액의 용존산소를 유지시키기 위한 산소공급수단, 로티퍼의 먹이로 사용되는 클로렐라를 공급하는 클로렐라 공급수단, 및 상기 배양액내의 부유물을 제거하기 위한 여과수단을 구비하여 배양온도, pH, 용존산소농도, 먹이량 등을 조절하고 있다.

다음 실시예 1에서 본 발명에 의한 로티퍼 고밀도 배양 장치와 방법을 이용하여 로티퍼를 실제로 배양하였다.

1000L 부피의 배양조에 해수와 담수를 2:1 의 비율로 혼합한 배양액을 700L 채운후 5000 개체수/ml가 되도록 B. rotundiformis를 접종하였다. 배양액을 해수와 담수를 혼합하여 사용한 이유는 배양되는 로티퍼의 종류가 해수성과 담수성의 중간이라 할 수 있는 기수성이기 때문이다. 그런 후 2KW의 전기전열기에 의해 배양액의 온도를 28도로 하여, 액체산소탱크로 부터 순산소를 계속 공급하였다. pH 조절수단은 pH센서에 의해 pH를 측정하여 적정범위를 넘는 경우 10% 희석화된 염산을 배양액에 투입하는 장치로서 이에 의해 배양액의 pH를 6.8-7.2로 유지하도록 하였다. 로티퍼 먹이는 클로렐라공급펌프에 의해 150×10⁸개체수/ml 농도의 농축 클로렐라를 24시간 기준으로 로티퍼 1×10⁸개체수당 300 ml 공급되도록 조절하였다. 여과수단으로는 다나까 신지로사의 KS185N을 사용하였으며, 이를 배양액속에 침수시켜 계속적으로 여과작용을 행하도록 하였고, 24시간마다 배양조에서 꺼내어 세척하였다.

상기와 같은 조건에 의해 로티퍼를 배양한 결과 접종후 24시간이 되자 배양액의 농도는 평균 9,956 개체수/ml에 달했으며, 69.7×10⁸개의 로티퍼를 얻을 수 있었다.

본 발명에 의해 로티퍼의 ml당 수천에서 수만 개체수 농도로 고밀도 배양이 가능하게 됨으로서 종래의 저밀도 배양에서 소요되던 인력과 연료비, 공간의 낭비등을 줄일 수 있으며, 단시간에 많은 양의 로티퍼 수확이 가능해지게 된다. 또한 종전보다 안정한 상태로 보다 많은 양의 로티퍼 수확이 가능하게 됨으로서 양식어의 치어나 자어의 양식성공률을 높일 수 있게 된다.

Claims

배양조; 상기 배양조내 배양액의 온도를 일정하게 유지하는 온도조절수단; 상기 배양액의 pH를 조절하는 pH 조절수단; 상기 배양액의 용존산소를 유지시키기 위한 산소공급수단; 로티퍼의 먹이로 사용되는 클로렐라를 공급하는 클로렐라 공급수단; 및 상기 배양액내의 부유물을 제거하기 위한 여과수단;으로 이루어지는 로티퍼 배양장치.
제1항에 의한 장치를 사용하여 로티퍼를 배양하는 방법에 있어서,

1) 상기 배양조에 배양액을 급수하는 단계;

2) 상기 배양액에 로티퍼를 접종하는 단계; 및

3) 상기 온도조절수단을 사용하여 상기 배양조내의 배양액의 온도를 24-32℃ 범위로 유지하고, 상기 pH 조절수단에 의해 배양액의 pH를 6.8-7.2 범위로 유지하며, 상기 산소공급수단에 의해 배양액에 계속적으로 액체산소를 공급하고, 상기 클로렐라 공급수단에 의해 배양액에 클로렐라를 공급하며, 상기 여과수단을 사용하여 배양액을 여과시켜 배양액속의 부유물을 계속적으로 제거하는 단계;로 이루어지는 로티퍼 배양방법.
제2항에 있어서, 1 개체수의 로티퍼에 24시간동안 45000개체수의 클로렐라가 공급되는 속도로 클로렐라 공급수단의 클로렐라 공급속도가 고정되어 연속적으로클로렐라를 공급하며, 로티퍼의 증식에 따라 하루에 1회이상 클로렐라 공급속도를 조정함을 특징으로 하는 로티퍼 배양방법.