KR100514919B1 - Culture Media Containing Lactoferrin and the Method for Cultivating Chlorella Using the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 클로렐라의 배양방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 락토페린을 함유하는 것을 특징으로 하는 클로렐라 배양배지 및 상기 배지를 이용하는 것을 특징으로 하는 클로렐라의 배양방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for culturing chlorella, and more particularly, to a chlorella culture medium, characterized in that it contains lactoferrin, and to a chlorella culture method using the medium.
본 발명에 따르면, 새로운 클로렐라 종의 분리시 기타 미생물의 오염을 방지하여 순수분리가 용이하고, 클로렐라의 빠른 성장과 개체수 및 생존성 증대 등의 효과를 가져와 기존 배양 시설의 확장 없이도 더욱 많은 양의 클로렐라를 얻을 수 있다.According to the present invention, the separation of a new chlorella species prevents the contamination of other microorganisms, thereby facilitating the pure separation, resulting in the rapid growth of chlorella, the increase in the population and the viability, and the greater the amount of chlorella without the expansion of existing culture facilities. Can be obtained.
Description
기술분야Technical Field
본 발명은 클로렐라의 배양방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 락토페린을 함유하는 것을 특징으로 하는 클로렐라 배양배지 및 상기 배지를 이용하는 것을 특징으로 하는 클로렐라의 배양방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for culturing chlorella, and more particularly, to a chlorella culture medium, characterized in that it contains lactoferrin, and to a chlorella culture method using the medium.
배경기술Background
클로렐라는 단세포의 지름 10마이크로미터 이하의 구형 또는 타원형의 녹조식물로써, 자연적으로는 담수 및 해수에서 자란다. 이러한 클로렐라는 양질의 단백질, 탄수화물, 각종 비타민, 미네랄뿐만 아니라, 클로로필(chlorophyl), CGF(Chlorella Growth Factor), 베타 글루칸(β-glucan) 등의 기능성 물질을 함유하고 있어, 최근 건강식품으로 각광 받고 있다. 이외에도 치어의 먹이 사료로 사용되는 로티퍼(Rotifer)의 먹이생물로 사용되고 있어 많은 수요가 발생하고 있다.Chlorella is a spherical or oval green algae plant with a diameter of less than 10 micrometers in diameter of single cells, naturally growing in fresh and sea water. These chlorella contain functional materials such as chlorophyl, CGF (Chlorella Growth Factor) and beta glucan, as well as high-quality proteins, carbohydrates, various vitamins and minerals, and have recently been spotlighted as health foods. have. In addition, it is being used as a feed organism of Rotifer, which is used as a feed food for fry, and there is a great demand.
자연계의 해수 및 담수에서 새로운 클로렐라 종을 분리하기 위하여, 기존에는 클로렐라가 자라고 있는 물을 채수하여 일정 농도로 희석한 후 배양한 다음, 한천배지에서 다시 배양하여 단일집락(single colony)을 분리함으로써 순수한 균주를 획득하는 방법을 사용하고 있다. 그리고 기존의 클로렐라 대량 배양방법을 살펴보면, 먼저 클로렐라 원종을 배양하여 실내 또는 실외 사육지에서 배양배지에 원종을 4×104 세포/ml의 농도로 접종하여, 적수온 20℃를 유지하고, 산소 공급을 위하여 천천히 교반하여 배양하면 약 7-10일 후에 1,200만 세포/ml의 농도로 자라게 되고, 이를 가공과정을 통하여 제품화하여 사용하는 것이 보통이다.In order to separate new chlorella species from natural seawater and freshwater, the waters grown in the chlorella were collected, diluted to a certain concentration, incubated, and then incubated again in agar medium to separate single colony. A method of obtaining strains is used. And if you look at the existing chlorella mass cultivation method, first cultivated chlorella seedlings and inoculated the seedlings in the culture medium at indoor or outdoor breeding ground at a concentration of 4 × 10 4 cells / ml, maintaining the water temperature 20 ℃, oxygen supply In order to incubate slowly in order to grow to a concentration of 12 million cells / ml after about 7-10 days, it is common to use this product through the processing process.
클로렐라는 일반 세균과 달리 배양기간이 길고, 세포농도가 낮게 배양됨으로 제품화에 많은 비용이 들고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 종래, 배양 조건을 조절하여 클로렐라를 고농도로 배양하는 여러 방법이 시도되었다. 즉, 배양초기 고온에서 빠른 성장속도로 배양하고 서서히 온도를 냉각하여 저온에서 순수 산소를 첨가하여 비교적 높은 수율의 클로렐라를 배양하는 방법(대한민국 공개특허 2001-0019217)과 암배양 조건에서 고농도 클로렐라를 배양하는 방법(대한민국 공개특허 1997-0043017)이 있으나, 이들은 여전히 성장속도가 느리다는 단점이 있다. Unlike general bacteria, chlorella has a long incubation period and low cell concentration, which is costly to produce. In order to solve this problem, various methods of culturing chlorella at high concentration have been attempted by adjusting the culture conditions. In other words, incubation at a high growth rate at the initial high temperature, gradually cooling the temperature and adding pure oxygen at low temperature to cultivate relatively high yield of chlorella (Korean Patent 2001-0019217) and culturing high concentration chlorella under cancer culture conditions. There is a method (Korean Patent Publication No. 1997-0043017), but they still have the disadvantage of slow growth.
한편, 클로렐라 배양배지 조성을 변화시켜 배양하는 방법으로서 들깨잎이나 갯묵의 추출물과 수산물 추출물 등의 순수 유기물질을 사용하여 화학배지 사용시의 분리공정 없이 클로렐라를 제품화하는 방법(대한민국 공개특허 1998-025344)과 인삼 추출물과 맥반석 등 천연광물을 배양액에 첨가하여 배양하여 기능성을 높이는 방법(대한민국 공개특허 1984-0000010) 등이 알려져 있다.On the other hand, as a method of culturing by changing the composition of chlorella culture medium, using pure organic materials such as perilla leaf, seaweed extract and aquatic product extract to commercialize chlorella without separation process when using a chemical medium (Korea Patent Publication 1998-025344) and It is known to add natural minerals such as ginseng extract and elvan to the culture to increase the functionality (Korean Patent Publication 1984-0000010).
현재 전 세계적으로 연간 3,000톤가량의 클로렐라가 배양 생산되고 있다. 클로렐라는 영양적으로 식물성단백질, 필수아미노산, 필수지방산, 복합당질(glycoprotein), 비타민, 미네랄, 식이섬유소, 엽록소, 핵산(DNA, RNA), 베타 카로테노이드, 플라보노이드, 류틴 등의 항산화제, 식물성 영양성분(phytochemical, phytosterol), 스테롤, 감마 리놀렌산 등 식물성 영양소를 고루 함유하고 있어, 매년 건강 식품, 식품 첨가물, 사료, 의약품 재료 등의 사용범위가 넓어지고 있으며 그 수요가 매년 증가하고 있는 추세이다. Currently, 3,000 tonnes of chlorella are cultured annually worldwide. Chlorella nutritionally contains antioxidants such as phytoproteins, essential amino acids, essential fatty acids, glycoproteins, vitamins, minerals, dietary fiber, chlorophyll, nucleic acids (DNA, RNA), beta carotenoids, flavonoids, and leucine. (Phytochemical, phytosterol), sterols, gamma linolenic acid and other nutrients, including a wide range of uses for health foods, food additives, feed, pharmaceutical ingredients, etc., the demand is increasing every year.
최근 들어, 새로운 생물자원의 확보를 위하여 세계적인 경쟁이 이루어지고 있다. 이에 새로운 클로렐라 종의 분리 및 생산량 증대에 대한 기술개발이 요구되고 있다. 위에서 언급한 종래의 기술로는, 새로운 종의 분리 시에 채집된 시료에 포함되어 있는 많은 미생물을 제거할 수 없어 새로운 종의 순수 분리 및 배양이 매우 어렵다. 또한 클로렐라 등 식물성 플랑크톤의 수요증가를 충족하기 위해서는 생산 시설의 확장 등 여러 가지 방법이 제시되고 있으나, 이에는 한계가 있다.In recent years, there has been global competition to secure new biological resources. Therefore, there is a need for technology development to isolate and increase yield of new chlorella species. With the conventional techniques mentioned above, many microorganisms contained in the sample collected at the time of separation of the new species cannot be removed, making pure separation and cultivation of the new species very difficult. In addition, in order to meet the increasing demand for phytoplankton such as chlorella, various methods such as expansion of production facilities have been proposed, but there are limitations.
이에 본 발명자들은 클로렐라의 배양 효율을 높이기 위하여 예의 노력한 결과, 클로렐라의 배양에 생리활성을 가지고 있는 락토페린을 이용하면 기존의 배양방법보다 짧은 배양기간에 많은 개체 수의 클로렐라를 확보할 수 있으며, 생존성이 증대된 클로렐라를 얻을 수 있다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다. Therefore, the present inventors have made intensive efforts to increase the cultivation efficiency of chlorella, and as a result, using lactoferrin having physiological activity in the culturing of chlorella, it is possible to secure a large number of chlorella in a shorter culture period than conventional culture methods, and survivability It was confirmed that this enhanced chlorella could be obtained and completed the present invention.
결국, 본 발명의 주된 목적은 락토페린을 함유하는 것을 특징으로 하는 클로렐라의 배양배지 및 이를 이용한 클로렐라의 분리 및 배양방법을 제공하는데 있다. After all, the main object of the present invention is to provide a culture medium of chlorella characterized by containing lactoferrin and a method for separating and culturing chlorella using the same.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 락토페린을 함유하는 것을 특징으로 하는 식물성 플랑크톤 배양배지를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a phytoplankton culture medium comprising lactoferrin.
본 발명은 또한, 상기 배양배지를 이용하는 것을 특징으로 하는 식물성 플랑크톤의 배양방법을 제공한다.The present invention also provides a method for culturing phytoplankton, characterized in that using the culture medium.
본 발명은 또한, 상기의 배양배지를 이용하는 것을 특징으로 하는 식물성 플랑크톤의 순수 분리방법을 제공한다.The present invention also provides a pure separation method of phytoplankton, characterized in that using the above culture medium.
본 발명에 있어서, 상기 식물성 플랑크톤은 클로렐라인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the phytoplankton may be characterized in that chlorella.
본 발명에서 배양배지의 주성분으로 사용되는 락토페린은 포유동물의 외부 분비물, 즉 모유, 눈물, 땀 등에 들어 있는 강력한 항바이러스, 항균성 물질이다. 락토페린은 철분과 결합하는 단백질로서 철분을 결합시키고 유리시키는 중요한 기능을 한다. 즉 체내에 흡수된 철분과 결합함으로써 세균 번식에 필요한 철분 공급을 차단하여 세균 번식을 억제하고 결합된 철분은 체내 모든 세포에 산소를 공급하는 촉매 작용을 한다. 락토페린은 또한 질병 감염, 악성 종양, 에이즈 등에 대하여 예방 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이러한 락토페린은 일반적인 원핵생물인 미생물에 대해서는 항생제적 역할을 하고 있으나, 단세포의 진핵생물에 대해서는 확인된 바가 없다.Lactoferrin, which is used as a main component of the culture medium in the present invention, is a powerful antiviral and antimicrobial substance contained in external secretions of mammals, that is, breast milk, tears, and sweat. Lactoferrin is a protein that binds iron and plays an important role in binding and releasing iron. In other words, by binding to the iron absorbed in the body by blocking the iron supply required for bacterial reproduction to inhibit bacterial growth, the combined iron serves to catalyze the supply of oxygen to all cells in the body. Lactoferrin is also known to play a protective role against disease infections, malignant tumors, AIDS and the like. These lactoferrins play an antimicrobial role against microbes, which are common prokaryotes, but have not been identified for unicellular eukaryotes.
본 발명에 있어서, 배양배지에 첨가되는 락토페린의 농도는 0.1~1,000mg/L인 것이 바람직하다. 첨가되는 락토페린의 농도가 0.1mg/L 이하인 경우에는 클로렐라의 증식 효과를 기대하기 곤란하고, 1,000mg/L 이상인 경우에는 원료값 대비 클로렐라의 증식 속도와 농도가 낮아 결국 경제성이 낮아지는 문제점이 있다.In the present invention, it is preferable that the concentration of lactoferrin added to the culture medium is 0.1 to 1,000 mg / L. If the concentration of the added lactoferrin is less than 0.1mg / L, it is difficult to expect the growth effect of chlorella, and if more than 1,000mg / L, the growth rate and concentration of chlorella relative to the raw material value is low, resulting in low economic efficiency.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.
특히, 하기 실시예에서는 클로렐라의 배양에 대해서만 기술하고 있으나, 클로렐라 이외의 식물성 플랑크톤의 배양에도 적용할 수 있다는 것은 당업자에게 자명한 사항이라 할 것이다. In particular, the following examples describe only the culture of chlorella, but it will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be applied to the culture of phytoplankton other than chlorella.
또한 하기 실시예에서는 배양방법에 대해서 기술하고 있으나, 클로렐라 또는 그 외 식물성 플랑크톤의 순수 분리에도 적용할 수 있다는 것 역시, 당업자에게 자명하다 할 것이다.In addition, although the following examples describe the culture method, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention can also be applied to pure separation of chlorella or other phytoplankton.
실시예 1. 클로렐라의 배양Example 1 Culture of Chlorella
1) 클로렐라 배양배지1) Chlorella culture medium
해수 클로렐라인 클로렐라 엘립소이데(Chlorella ellipsoidea)의 배양에 공통적으로 사용한 F/2 액체배지로서 그 조성은 표 1과 같다.F / 2 liquid medium commonly used for culturing seawater chlorella chlorella ellipsoidea (Table 1).
배양배지는 여과 해수 1리터에 표 1의 조성과 농도를 갖는 주 영양분을 각각 1ml씩 첨가하고, 표 1의 조성과 농도를 갖는 미량금속 혼합액을 1ml 첨가하여 제조하였다. 제조된 배지를 가압멸균(121℃, 15분)하고 상온정도로 식힌 다음, 표 1의 조성과 농도를 갖는 비타민 혼합액을 0.5ml 첨가하여 클로렐라 배양배지로 사용하였다. 상기 배양배지의 제조에 사용한 여과 해수는 세공의 크기가 0.2㎛인 필터를 이용하여 제균한 다음 사용하였다.The culture medium was prepared by adding 1 ml each of the main nutrients having the composition and concentration shown in Table 1 to 1 liter of filtered seawater, and adding 1 ml of the trace metal mixture having the composition and concentration shown in Table 1. The prepared medium was autoclaved (121 ° C., 15 minutes), cooled to room temperature, and 0.5 ml of the vitamin mixture having the composition and concentration shown in Table 1 was used as a chlorella culture medium. The filtered seawater used for the production of the culture medium was used after sterilization using a filter having a pore size of 0.2 μm.
2) 클로렐라의 배양2) Culture of Chlorella
클로렐라 배양은 위에서 준비한 배양배지에 클로렐라 원종을 약 4×104∼1×105개체/ml의 농도가 되게 접종하여, 배양온도 20~24℃를 유지하며, 정치 배양하였다. 배양시 광량은 약 1000 lux가 되게 유지하고, 낮 : 밤 = 18시간 : 6시간의 광주기를 유지하였다.Chlorella culture was inoculated to the culture medium prepared above to the concentration of about 4 × 10 4 ~ 1 × 10 5 individuals / ml of chlorella seedlings, the culture temperature was maintained at 20 ~ 24 ℃, and cultured. The amount of light in the culture was maintained at about 1000 lux, day: night = 18 hours: 6 hours photoperiod was maintained.
실시예 2. 클로렐라 성장에 대한 락토페린의 효과Example 2. Effect of Lactoferrin on Chlorella Growth
클로렐라 배양배지 F/2 배지를 실시예 1의 방법과 동일하게 준비한 후, 락토페린을 각각 1㎍/ml, 10㎍/ml, 100㎍/ml의 농도로 첨가하였다. 이에 사용한 락토페린은 소의 초유에서 분리한 락토페린 시제품을 구입하여 사용하였고, PBS(phosphate buffered saline, pH7.4) 완충용액에 10mg/ml 농도로 녹여 농축액을 만들어 F/2배지에 최종 농도가 각각 1㎍/ml, 10㎍/ml, 100㎍/ml이 되게 첨가하여 사용하였다.Chlorella culture medium F / 2 medium was prepared in the same manner as in Example 1, and then lactoferrin was added at concentrations of 1 μg / ml, 10 μg / ml, and 100 μg / ml, respectively. The lactoferrin used was purchased from a lactoferrin prototype isolated from bovine colostrum, and dissolved in PBS (phosphate buffered saline, pH7.4) buffer at a concentration of 10 mg / ml to make a concentrated solution. / ml, 10 µg / ml, 100 µg / ml was added and used.
준비된 락토페린 첨가 배양배지에 클로렐라 원종을 동일양 접종하고, 개체수 개수를 실시하였다. 접종액은 위 실시예 1의 배양조건에 맞추어 배양하고, 매 24시간마다 현미경상에서 혈구 계산기(hemocytometer)를 이용하여 개체수를 측정하였다. 락토페린을 농도별로 첨가하여 클로렐라를 배양한 결과를 도 1 및 표 2에 나타내었다.The prepared lactoferrin-added culture medium was inoculated with the same amount of Chlorella species, and the number of populations was performed. The inoculum was incubated according to the culture conditions of Example 1 above, and the population was measured using a hemocytometer on a microscope every 24 hours. The results of culturing chlorella by adding lactoferrin at different concentrations are shown in FIGS. 1 and 2.
클로렐라 배양배지에 락토페린을 첨가한 결과, 개체수적인 면에서 실험군(100㎍/ml)의 최대 개체수가 1.1×108 개체수/ml으로 대조군의 최대 개체수(2.5×107)에 비하여 최대 약 4 배의 개체수 증가를 나타내었다. 그리고 대조군의 최대 개체수인 2.5×107 개체수/ml까지 도달하는 시간이 대조군이 11일, 실험군이 6일로 절반으로 단축되었다.As a result of the addition of lactoferrin to the chlorella culture medium, the maximum population of the experimental group (100 µg / ml) was 1.1 × 10 8 population / ml in terms of the population, up to about four times the maximum population of the control group (2.5 × 10 7 ). Population increase was shown. And the time to reach the maximum population of 2.5 × 10 7 population / ml of the control group was reduced to half the control group to 11 days, the experimental group to 6 days.
실험군 사이에서도, 클로렐라의 대수 증식기 증식률은 저농도 실험군이 고농도 실험군에 비해 빠르나, 정체기에서의 개체수는 고농도의 실험군이 약 10%가량 높았다. 결국, 클로렐라 배양 시에 락토페린 1㎍/ml 농도의 첨가만으로도 기존의 배양법과 비교할 때 절반의 시간으로 3배 이상의 개체수를 확보할 수 있었다.Among the experimental groups, the growth rate of the logarithmic growth stage of chlorella was higher in the low concentration group than in the high concentration group, but the population at the stationary phase was about 10% higher in the high concentration group. As a result, the addition of lactoferrin 1 ㎍ / ml concentration in chlorella culture was able to secure more than three times the population in half the time compared to the conventional culture method.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Having described the specific part of the present invention in detail, it is obvious to those skilled in the art that such a specific description is only a preferred embodiment, thereby not limiting the scope of the present invention. something to do. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
본 발명은 락토페린이 첨가된 것을 특징으로 하는 클로렐라의 배양배지 및 이를 이용한 클로렐라의 분리 및 배양 방법을 제공하는 효과가 있다. The present invention has the effect of providing a culture medium of chlorella characterized by the addition of lactoferrin and a method for separating and culturing chlorella using the same.
본 발명을 새로운 클로렐라 종 분리 시에 이용하게 되면, 시료에 포함되어 있는 세균, 바이러스 등의 성장을 억제하는 반면 클로렐라의 성장을 촉진함으로써 순수한 클로렐라 균주를 확보할 수 있다. When the present invention is used in the separation of new chlorella species, it is possible to obtain pure chlorella strains by inhibiting the growth of bacteria, viruses, and the like contained in the sample while promoting the growth of chlorella.
본 발명에 따른 배양배지를 클로렐라의 대량배양에 사용한 결과, 대량배양을 위한 접종원의 배양단계에서도 다른 미생물에 오염되지 않은 순수한 접종원을 빠른 시일 내에 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 락토페린을 1㎍/ml 정도의 저농도만 첨가하여도 기존의 배양방법에 비하여 배양시간을 절반이상으로 줄이면서 개체수를 3배 이상 확보할 수 있었다. As a result of using the culture medium according to the present invention for the mass culture of chlorella, not only a pure inoculum not contaminated with other microorganisms can be obtained at a short time even in the incubation step of the inoculum for mass culture, and the lactoferrin of 1 µg / ml The addition of low concentrations was able to secure more than three times the population while reducing the incubation time by more than half compared to conventional culture methods.
따라서, 공장단위의 대규모 생산에 본 발명을 적용할 경우, 시설의 확장 없이도, 생산성을 증대시켜 빠른 시간 내에 많은 양의 클로렐라를 수득하는 것이 가능할 것이다.Therefore, when the present invention is applied to large scale production of a plant unit, it will be possible to obtain a large amount of chlorella in a short time by increasing productivity without expanding the facility.
도 1은 락토페린의 농도에 따른 클로렐라의 성장곡선 그래프이다.1 is a graph of the growth curve of chlorella according to the concentration of lactoferrin.
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