KR100994359B1 - A process for purifying aquaculture waste-seawater effluent and a process for producing polyunsaturated fatty acids, using a marine microorganism - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사이조키트리움 리마시눔(Schizochytrium limacinum) 균주를 이용한 해양 양식 오수의 처리 방법 및 상기 균주를 이용한 고농도의 다가 불포화 지방산(Polyunsaturated fatty acids(PUFA))의 생산 방법에 관한 것이다. 해양 양식 오수를 생물학적 방법으로 처리하는 본 발명의 방법을 사용하면, 해양 양식 오수 내의 높은 질소, 암모니아 및 인 성분을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐 아니라, 오수 내의 높은 질소, 암모니아 및 인 성분을 영양원으로 이용하여 배양된 사이조키트리움 리마시눔 균체는 고농도의 다가 불포화 지방산을 함유하므로, 상기 균체 또는 이로부터 생산된 다가 불포화 지방산은 식품 또는 양식 어류 등의 사료용 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.The present invention is Saizokytrium limasinum ( Schizochytrium) limacinum ) relates to a method for treating marine aquaculture sewage using a strain and a method for producing a high concentration of polyunsaturated fatty acids (PUFA) using the strain. Using the method of the present invention to treat marine aquaculture sewage biologically, not only can the high nitrogen, ammonia and phosphorus components in marine aquaculture sewage be effectively removed, but the high nitrogen, ammonia and phosphorus constituents in the sewage can be used as nutrients. Since the cultured Saizoquitium limasinum cells contain a high concentration of polyunsaturated fatty acids, the cells or polyunsaturated fatty acids produced therefrom can be usefully used as a feed composition for food or farmed fish.
사이조키트리움 리마시눔, 다가 불포화 지방산, 해양 양식 오수, 질소, 암모니아, 인 Saizoquitium limasinum, polyunsaturated fatty acid, marine aquaculture sewage, nitrogen, ammonia, phosphorus
Description
본 발명은 사이조키트리움 리마시눔(Schizochytrium limacinum) 균주를 이용한 해양 양식 오수의 처리 방법 및 상기 균주를 이용한 고농도의 다가 불포화 지방산(polyunsaturated fatty acids(PUFA))의 생산 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for treating marine cultured sewage using a Schizochytrium limacinum strain and a method for producing a high concentration of polyunsaturated fatty acids (PUFA) using the strain.
양식장에서 생산된 폐수는 막 여과기나 침전조 등을 이용하여 슬러지와 오수로 나뉘어 지는데, 80% 이상의 대부분의 유기물들은 슬러지 내에 존재하고 있다. 양식 폐수 중에 존재하는 유기물은 대부분 양식어류에 의해 생성된 분비물이나 먹다 남은 사료의 찌꺼기로서, 재처리되지 않고 계속 사용될 경우, 양식장 내에 축적되어 양식장 내에서 해수의 오염과 양식 어류에 질병을 일으키는 주요 요인으로 작용할 수 있으므로, 슬러지들은 수거되어 사료로 재가공되거나 비료 등으로 재활용 되어진다. Wastewater produced in aquaculture is divided into sludge and sewage using membrane filters and sedimentation tanks. More than 80% of organic matter is present in the sludge. Most of the organic matter present in aquaculture wastewater is a waste produced by farmed fish or leftover feed leftovers, and if used continuously without being reprocessed, it will accumulate in the farm and cause major contamination of seawater and farm fish in the farm. The sludge is collected and reprocessed into feed or recycled as fertilizer.
한편, 표 1에 나타낸 바와 같이 어류 양식장에서 생성되는 양식 오수 내의 화학적 산소 요구량(COD), 총 인 및 암모니아성 질소(NH3-N)의 농도는 일반 해수 내의 COD, 총 인 및 암모니아성 질소의 농도보다 매우 높다. 특히 양식장 내에서 순환되는 양식 오수 내의 암모니아 농도는 양식되는 어류에 치명적이 될 수 있으므로 양식장 내의 수질 조절을 위해, 암모니아 농도의 조절은 양식 어류의 건강을 증진시키고 양식장 내에서 질병의 발생을 방지하는데 필수적이다. 따라서, 양식 오수의 수질은 일정한 수준에서 조절되어야 하며, 아무런 처리 없이 인근 바다로 방류될 경우에 해양오염의 큰 원인이 될 수 있다.On the other hand, as shown in Table 1, the concentrations of chemical oxygen demand (COD), total phosphorus, and ammonia nitrogen (NH 3 -N) in aquaculture sewage produced in fish farms are determined by COD, total phosphorus, and ammonia nitrogen in general seawater. Very high than concentration In particular, ammonia concentrations in cultured sewage that are circulated in aquaculture can be fatal to farmed fish, so in order to control water quality in aquaculture, it is essential to improve aquatic fish health and prevent disease outbreaks. to be. Therefore, the quality of aquaculture sewage should be controlled at a certain level and can be a major source of marine pollution if discharged to nearby seas without any treatment.
일반적인 오수는 화학적, 생물학적 처리 방식으로 정화가 가능하지만, 해수를 함유하는 양식 오수는 함유하고 있는 염(salt)과 황(sulphur)의 농도가 매우 높기 때문에 생물학적 또는 화학적 처리가 불가능하며, 막 여과와 침전조 같은 물리적 처리 방법에 의존하는 것이 전부이다. 그러나, 단순히 물리적 재처리 방법에만 의존해서는 오수 내에 존재하는 고 함량의 질소와 인 같은 환경오염의 주요인들을 제거할 수 없다.General sewage can be purified by chemical and biological treatment methods, but aquaculture sewage containing sea water cannot be biologically or chemically treated due to the high concentration of salts and sulfur, and membrane filtration and All depends on the physical treatment methods, such as settling tanks. However, simply relying on physical reprocessing methods does not eliminate the major causes of environmental pollution such as high nitrogen and phosphorus present in the sewage.
한편, 기존의 다가 불포화 지방산은 대부분 참치나 정어리 같은 어류의 가공 중의 부산물(fish extract)로부터 생산되어 왔다. 이러한 다가 불포화 지방산들은 기능성 식품과 약품의 개발을 통해 그 가치를 이미 인정받고 있으며, 안전성(safety) 또한 입증되었다. 그러나, 이렇게 생산된 다가 불포화 지방산은 어류의 특이한 냄새와 혐오감 등의 문제점이 있었는 바, 최근 미생물의 배양을 이용해 다가 불포화 지방산을 생산하려는 많은 연구와 움직임이 있어 왔다.On the other hand, existing polyunsaturated fatty acids have been mostly produced from fish extracts during processing of fish such as tuna and sardines. These polyunsaturated fatty acids have already been recognized for their value through the development of functional foods and drugs, and their safety has also been proven. However, the polyunsaturated fatty acids thus produced have problems such as the peculiar smell and aversion of fish. Recently, there have been many studies and movements to produce polyunsaturated fatty acids by culturing microorganisms.
이러한 관점에서, 해양 기원의 미세 조류인 사이조키트리움 리마시눔 균주는 다가 불포화 지방산의 생산능력이 뛰어나, 해수를 이용한 배양에서 생산된 전체 지방산(건조 균체 중의 60%를 지방으로 생산) 중의 17% 정도를 다가 불포화 지방산으로 생산하므로, 최근 연구 대상으로서 많은 주목을 끌어왔으며, 기능성을 포함한 식품과 인간 의약품, 동물성 사료나 양식의 사료 첨가제로써 사용을 위해 다양한 방면에서 개발되어지고 있다.In this respect, Saizokitrium limasinum strain, a microalgae of marine origin, has a high ability to produce polyunsaturated fatty acids, which accounts for 17% of the total fatty acids (60% of the dry cells produced as fat) produced in seawater culture. Since the degree of polyunsaturated fatty acid is produced, it has recently attracted much attention as a research target, and has been developed in various fields for use as a food additive for food, human medicine, animal feed or aquaculture, including functionality.
상기 균주는 해수의 높은 염농도에서 성장이 가능하며, 해수의 농도에 따라 다른 성장 속도를 보인다. 또한, 해수의 농도와 여러 가지 배양 조건(온도, 산소 농도, 배지 조성 등)에 따라 생성되는 다가 불포화 지방산의 농도가 달라진다(문헌 [Luying et al., ProcessBiochemistry, 42(2):210~214, 2007]; 및 문헌 [Shwu-Tzy Wu et al., ProcessBiochemistry, 40:3103~3108, 2005]). 상기 균주는 포도당, 글리세롤 및 초산암모늄을 영양원으로 사용하여 종속영양 생육 동안에 그 지질체(lipid body)에 다가 불포화 지방산(HA, DPA 및 팔미트산)을 축적한다(문헌 [Yokochi T et al., Appl . Mocrobiol . Biotechnol ., 49:72~76, 1998]; 및 문헌 [Eiko Morita et al., MarineBiotechnol., 8:319~327, 2006]).The strain is capable of growing at high salt concentrations in seawater and shows different growth rates depending on the concentration of seawater. Further, the concentration and the various culture conditions of the sea water polyhydric generated according to (temperature, oxygen concentration, medium composition, etc.) different concentrations of the unsaturated fatty acid (as described in [Luying et al, ProcessBiochemistry, 42 (2):. 210 ~ 214, 2007]; and the literature [Shwu-Tzy Wu et al, ProcessBiochemistry, 40:. 3103 ~ 3108, 2005]). The strain uses glucose, glycerol and ammonium acetate as nutrients to accumulate polyunsaturated fatty acids (HA, DPA and palmitic acid) in its lipid body during heterotrophic growth (Yokochi T et al., ... Appl Mocrobiol Biotechnol, 49 : 72 ~ 76, 1998]; and the literature [Eiko Morita et al, MarineBiotechnol, 8: 319 ~ 327, 2006])...
사이조키트리움 균주로부터 생산된 DHA가 풍부한 지질은 식품과 동물 사료에 사용하기 위해 개발 중에 있으며, 각종 안전성 자료와 동물 독성 자료(문헌 [Ruben Abril et al., Regulatory Toxicology and Pharmacology, 37:73~82, 2003])를 비롯하여 사료로서의 안전성(문헌 [Bruce G. Hammond et al., Regulatory Toxicology and Pharmacology, 33:192~204, 2001]), 돌연변이 가능성(문헌 [Bruce G. Hammond et al., Regulatory Toxicology and Pharmacology, 35:255~265, 2002]), 및 생식(문헌 [Bruce G. Hammond et al., Regulatory Toxicology and Pharmacology, 33:356~362, 2001])에의 영향 등에 관한 많은 유용한 자료가 안전성을 뒷받침하고 있다. DHA-rich lipids produced from S. cytotrium strains are being developed for use in food and animal feed, and various safety data and animal toxicity data (Ruben Abril et al., Regulatory) Toxicology and Pharmacology , 37: 73-82 , 2003), as well as safety as feed (Bruce G. Hammond et al., Regulatory Toxicology and Pharmacology , 33: 192-204, 2001], possibility of mutation (Bruce G. Hammond et al., Regulatory Toxicology and Pharmacology , 35: 255-265, 2002), and reproduction (Bruce G. Hammond et al., Regulatory Toxicology and Pharmacology , 33: 356–362, 2001] and many other useful data support safety.
또한, 사이조키트리움 균체를 분무 건조된 해조류와 함께 양식에 적용하면 해조류만을 사용한 경우보다 홍합(Mytilus galloprovincialis)의 더욱 빠른 성장 속도를 보였다(문헌 [Chris Langdon and Ebru Oenal, Aquaculture, 180:283~294, 1999]). 사이조키트리움 균주로 영양 강화된 윤충(rotifer), 아르테미아 노플리(Artemia nauplii)를 물고기 사료로 사용하였더니 대서양 넙치(flaunder)의 생육이 강화되는 결과를 얻었으며, 유럽산 농어의 부화율에도 주목할 만한 효과가 있는 것으로 보고 되었다(문헌 [Moti Harel et al., Aquaculture, 213:347~362, 2002]).In addition, when applied to aquaculture together with the sakyokitrium cells spray-dried algae than the seaweeds ( Mytilus) galloprovincialis ) showed a faster growth rate (Chris Langdon and Ebru Oenal, Aquaculture , 180: 283-294, 1999). Rotifer, Artemia nopli ( Artemia ) nutritionally fortified with Saizokitrium strains nauplii) the was was made using a fish feed got the results that enhance the growth of Atlantic halibut (flaunder), in hatchability of European sea bass have been reported to be effective noteworthy (as described in [Moti Harel et al, Aquaculture, 213.: 347-362, 2002).
일반적으로, 양식업에서 치어, 특히 농어, 도미 및 참치류, 넙치 및 광어류, 조피 볼락류, 새우 및 게류, 및 가리비, 홍합 및 전복류의 영양 공급은 현재 인공적으로 제조된 대체 사료(배합 사료)가 개발되지 않는 한, 자연적인 윤충, 아르테미아 또는 요각류(copepod) 등으로부터의 지방산 또는 단백질에 의존한다. 더욱이, 이들 먹이에 존재하는 지방산의 조성은 절대적으로 부화율(fertility) 및 치어의 성장률에 영향을 준다. 특히, 다가 불포화 지방산으로서 아라키돈산(ARA), 에이코사펜타엔산(EPA) 및 도코사헥사엔산(DHA) 등은 치어의 발육과 성장을 증진시키는데 많은 효과를 보이고 있음이 많은 논문과 학술지를 통해 발표되고 있다(문헌 [Moti Harel et al., Aquaculture, 213:347~362, 2002]; 문헌 [Josianne Getal., Live foods in marine aquaculture, 2nd edition, Blackwell publishing, 96, 2003]; 및 문헌 [Jose R. Rainuzzo et al., Aquaculture, 155:103~115, 1997]).In general, nutrients in aquaculture, such as sea bass, sea bream and tuna, flounder and flounder, sea bass, shrimp and crab, and scallops, mussels and abalones, are currently in artificial production. Unless developed, they rely on fatty acids or proteins from natural rotifers, artemia or copepods and the like. Moreover, the composition of fatty acids present in these foods absolutely affects the fertility and the growth rate of the fry. In particular, the polyunsaturated fatty acids such as arachidonic acid (ARA), eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) have been shown to be effective in promoting the development and growth of fry. Moti Harel et al., Aquaculture , 213: 347-362, 2002; Josianne Getal, Live foods in marine aquaculture, 2nd edition, Blackwell publishing, 96, 2003; and Jose R. Rainuzzo et al., Aquaculture , 155: 103-115, 1997].
그러나, 자연적으로 이용되고 있는 윤충, 요각류 또는 아르테미아 등은 DHA 또는 EPA를 소량만 함유하고 있으므로(문헌 [Josianne G et al., Live foods in marine aquaculture, 2nd edition, Blackwell publishing, 96, 2003]; 및 문헌 [Takashi Yamasaki et al., Journal of Bioscience and Bioengineering, 104(3):200~206, 2007]), 인공적으로 이들을 다가 불포화 지방산(HUFA 또는 PUFA), 단백질 및 아미노산 등을 이용하여 배양하되, 알로부터 부화 후 일정기간(약 16 시간)동안 농축시켜 유용 성분의 양을 일시적으로 증가시킨 후 사료로서 치어에 공급하는 많은 방법들이 전 세계적으로 활발하게 연구되고 있다.However, naturally-used rotifers, copepods or artemias contain only small amounts of DHA or EPA (Josianne G et al., Live foods in marine aquaculture, 2nd edition, Blackwell publishing, 96, 2003); And Takashi Yamasaki et al., Journal of Bioscience and Bioengineering , 104 (3): 200 ~ 206, 2007]), and artificially incubating them with polyunsaturated fatty acids (HUFA or PUFA), proteins and amino acids, and enriched for a certain period of time (about 16 hours) after hatching from eggs. In order to increase the amount of useful ingredients temporarily and supply them to feed fry, many methods are actively researched around the world.
이에 본 발명자들은 양식 오수 내의 높은 질소, 암모니아 및 인 성분을 효과적으로 제거하는 방법을 개발하기 위해 연구를 거듭하던 중, 해양 기원의 미생물인 사이조키트리움 리마시눔을 이용하면 양식 오수를 효과적으로 정화할 수 있을 뿐 아니라 오수 내의 질소, 암모니아 및 인 성분을 이용하여 상기 균주를 효과적으로 배양하여 다가 불포화 지방산을 고농도로 얻을 수 있음을 규명함으로써 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors have been researching to develop a method for effectively removing high nitrogen, ammonia and phosphorus in aquaculture sewage. In addition, the present invention was completed by elucidating that polyunsaturated fatty acids can be obtained at high concentration by effectively culturing the strain using nitrogen, ammonia, and phosphorus in the sewage.
본 발명의 목적은 해양 양식 오수를 효과적으로 정화하는 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a method for effectively purifying marine aquaculture sewage.
본 발명의 다른 목적은 다가 불포화 지방산을 효과적으로 생산하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for effectively producing polyunsaturated fatty acids.
본 발명의 또 다른 목적은 고농도의 다가 불포화 지방산을 함유하는 식품 또는 사료용 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a food or feed composition containing a high concentration of polyunsaturated fatty acids.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사이조키트리움 리마시눔 균주를 해양 양식 오수, 글리세롤 및 효모 추출물을 포함하는 배지 중에서 배양하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 해양 양식 오수를 정화하는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the step of culturing the marine culture sewage septicus, glycerol and yeast extract in a culture medium containing lysochytrium limasinum strain, purifying marine culture sewage Provide a method.
보다 구체적으로, 본 발명은 (1) 균체 회수 배양기(cell-recycling reactor) 내에서 사이조키트리움 리마시눔 균주를 해양 양식 오수, 글리세롤 및 효모 추출물을 포함하는 배지 중에서 배양하는 단계, 및 (2) 상기 배양 단계에서 생성된 배양액을 침전시켜 균체를 다시 배양기로 회수하고, 상등액을 여과하는 단계를 포함하는, 해양 양식 오수를 정화하는 방법을 제공한다.More specifically, the present invention comprises the steps of: (1) culturing the S. pyritrium limasinum strain in a cell-recycling reactor in a medium comprising marine cultured sewage, glycerol and yeast extract, and (2) It provides a method for purifying marine culture sewage, comprising the step of precipitating the culture solution produced in the culture step to recover the cells to the incubator, and filtering the supernatant.
추가적 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 방법의 부산물로서 생산된 사이조키트리움 리마시눔 균체 또는 배양액을 추출하여 다가 불포화 지방산을 생산하는 방법을 제공한다.In order to achieve a further object, the present invention provides a method for producing polyunsaturated fatty acids by extracting the cyzokitrium limasinum cells or culture produced as a by-product of the method.
또 다른 추가적 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 균체, 이의 건조 분말 또는 이로부터 생산된 다가 불포화 지방산을 유효성분으로 함유하는 식품 또는 사료용 조성물을 제공한다. In order to achieve another further object, the present invention provides a composition for food or feed containing the cells, dried powder thereof or polyunsaturated fatty acid produced therefrom as an active ingredient.
사이조키트리움 리마시눔 균주를 이용하여 해양 양식 오수를 생물학적 처리 방법으로 재처리하는 본 발명의 방법을 사용하면, 양식장 내에서 회류되어 양식 해수 내에서 높은 농도로 존재하면서, 양식되는 치어에 질병을 유발하거나 성장에 스트레스를 제공하는 암모니아, 및 오염과 부영양화의 주요인인 총 질소와 총 인의 양을 낮은 농도로 낮춤으로써 양식 오수를 효과적으로 정화할 수 있을 뿐 아니라, 오수 내의 높은 질소, 암모니아 및 인 성분을 영양원으로 이용하여 배양된 사이조키트리움 리마시눔 균체는 고농도의 다가 불포화 지방산을 함유하므로, 상기 균체 또는 이로부터 생산된 다가 불포화 지방산은 식품 또는 양식 어류 등의 사료용 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.Using the method of the present invention to reprocess marine aquaculture sewage by biological treatment using Saizoquitrium limasinum strain, it is circulated in aquaculture farms and is present in a high concentration in aquaculture seawater. Ammonia, which causes or stresses growth, and low levels of total nitrogen and total phosphorus, a major contributor to pollution and eutrophication, can effectively purify aquaculture sewage, as well as remove high nitrogen, ammonia and phosphorus Since the lysocytrium limasinum cells cultured as a nutrient source contain a high concentration of polyunsaturated fatty acids, the cells or polyunsaturated fatty acids produced therefrom can be usefully used as feed compositions for food or farmed fish.
본 발명은 해수 양식장에서 생산된 다량의 질소, 암모니아 및 인 성분을 함유하고 있는 오수를 재처리하는 과정에서 생물학적 처리를 위해 해양 기원의 미세 조류인 사이조키트리움 리마시눔, 바람직하게는 사이조키트리움 리마시눔 SR21(ATCC MYA-1381) 균주를 양식 오수와 함께 배양하는 것을 특징으로 한다.The present invention is a microalgae of marine origin, Saizokitrium rimashinum, preferably Saizokitrium, for biological treatment in the process of reprocessing sewage containing a large amount of nitrogen, ammonia and phosphorus produced in seawater farms. It is characterized by culturing limasinum SR21 (ATCC MYA-1381) strain with cultured sewage.
본 발명에서는, 해수 양식 오수를 재처리하기 위하여, 균체 회수 배양기 내에서 상기 균주를 해양 양식 오수, 및 성장 촉진제로서의 글리세롤 및 효모 추출물과 함께 배양한 다음, 상기 배양액을 밀도 구배 침전(density gradient sedimentation)을 이용한 침전조에서 침전시켜 균체는 다시 배양기로 회수하고, 상등액은 막 여과기에 통과시킴으로써, 정화된 해수를 수득한다(도 1 및 도 2 참조). 이때, 상기 균체 침전조 및 막 여과기는 배양기 내에 균체를 보유하고 출구를 통해 균체가 손실되는 것을 최소한으로 억제하는 동시에 정화된 오수만을 배양기 밖으로 배출함으로써 배양기 내에서 균체의 농도를 항상 높게 유지하여 재처리과정 동안 균체에 의한 오수의 정화 효과를 극대화시킨다.In the present invention, in order to reprocess seawater culture sewage, the strain is incubated with marine culture sewage, and glycerol and yeast extract as a growth promoter in a cell recovery incubator, and then the culture solution is subjected to a density gradient sedimentation. The precipitated cells were precipitated in a precipitation tank, and the cells were recovered by the incubator, and the supernatant was passed through a membrane filter to obtain purified seawater (see FIGS. 1 and 2). At this time, the cell settling tank and the membrane filter retains the cells in the incubator and minimizes the loss of the cells through the outlet and at the same time discharges only the purified sewage out of the incubator to maintain the concentration of the cells in the incubator at all times to reprocess While maximizing the purification effect of sewage by the cells.
또한, 상기 배양은 글리세롤 및 효모 추출물을 회분식(batch culture), 유가식(fed-batch culture), 반연속식(semi-continuous culture) 또는 연속식(continuous culture)으로 공급하는 방식으로 수행될 수 있고, 특히 일정한 희석속도로 공급하는 반연속식 또는 연속식 배양 방법이 바람직하다. 글리세롤 및 효모 추출물을 공급하는 희석속도는 배양액 내의 균체 농도에 따라 바람직하게는 0.003 내지 0.1/시간이고, 보다 바람직하게는 0.003 내지 0.03/시간이다(희석속도(Dilution rate: D)는 희석률이라고도 하며, 배양기의 용적(V, mL)당 새로운 배양액의 공급속력(f, mL/시간)으로 정의함, 즉, D=f/V). In addition, the culturing may be performed by supplying glycerol and yeast extracts in a batch culture, fed-batch culture, semi-continuous culture or continuous culture. In particular, a semi-continuous or continuous culture method of feeding at a constant dilution rate is preferable. The dilution rate for supplying the glycerol and yeast extract is preferably 0.003 to 0.1 / hour, more preferably 0.003 to 0.03 / hour, depending on the cell concentration in the culture (Dilution rate (D) is also called dilution rate) , Defined as the feed rate (f, mL / hour) of fresh culture per volume (V, mL) of the incubator, ie D = f / V.
이때, 상기 글리세롤은 총 배지에 대하여 바람직하게는 0.1 내지 10%(w/v)의 농도로 사용될 수 있으며, 상기 효모 추출물은 총 배지에 대하여 바람직하게는 0.01 내지 5%(w/v)의 농도로 사용될 수 있다.In this case, the glycerol may be preferably used at a concentration of 0.1 to 10% (w / v) with respect to the total medium, and the yeast extract is preferably at a concentration of 0.01 to 5% (w / v) with respect to the total medium. Can be used as
또한, 본 발명에서는 상기 배양시 질소원의 공급을 위하여 소이펩톤, 황산암모늄, 구연산 암모늄 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 첨가제를 추가로 첨가할 수 있다.In addition, in the present invention, an additive selected from the group consisting of soy peptone, ammonium sulfate, ammonium citrate, and mixtures thereof may be further added to supply a nitrogen source in the culture.
또한, 본 발명에서는 상기와 같이 얻은 상등액을 2차 침전조에서 재침전시킨 다음, 얻어진 상등액을 막 여과기로 여과하여 청정 해수를 얻고, 이때 얻어진 균체는 건조하여 양식용 사료 조성물 등으로 사용할 수 있다.In addition, in the present invention, the supernatant obtained as described above is reprecipitated in a secondary settling tank, and the obtained supernatant is filtered with a membrane filter to obtain clean seawater, and the obtained cells can be dried and used as aquaculture feed composition.
상기 방법을 사용하면 양식장내에서 회류되는 양식 해수 내에서 높은 농도로 존재하며, 양식되는 치어에 질병을 유발하거나 성장에 스트레스를 제공하는 암모니아, 및 오염과 부영양화의 주요인인 총 질소와 총 인의 양을 낮은 농도로 낮춤(총 인, 총 질소 및 암모니아는 각각 약 91%, 77.3% 및 91% 감소; 도 5 참조)으로써 양식 오수를 효과적으로 정화할 수 있다. Using this method, ammonia is present in high concentrations in cultured seawater circulating in aquaculture, causing ammonia to cause disease or stress on growth, and total nitrogen and total phosphorus, which are major factors in pollution and eutrophication. Lowering to low concentrations (total phosphorus, total nitrogen and ammonia decreases by about 91%, 77.3% and 91% respectively; see FIG. 5) can effectively purify aquaculture sewage.
또한, 본 발명은 상기 균주를 배양하기 위한 단백질, 질소, 암모니아 및 인 성분의 공급원으로써 양식 오수를 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized by using aquaculture wastewater as a source of protein, nitrogen, ammonia and phosphorus components for culturing the strain.
본 발명의 일 실시예에서는 상기와 같이 배양된 균주의 건조 균체량을 측정하였으며, 그 결과 균체량이 효과적으로 증가함을 확인하였다(도 4 참조). In one embodiment of the present invention was measured the dry cell mass of the cultured strain as described above, it was confirmed that the cell mass effectively increased (see Fig. 4).
또한, 상기 과정에서 배양된 균주는 양식 오수를 재처리하는 과정에서 생산되는 부산물로서 고농도의 다가 불포화 지방산을 함유하게 되므로, 본 발명은 또한 상기 균주를 이용하여 다가 불포화 지방산을 생산하는 방법을 제공한다.In addition, since the strain cultured in the above process will contain a high concentration of polyunsaturated fatty acid as a by-product produced in the process of reprocessing the sewage, the present invention also provides a method for producing polyunsaturated fatty acid using the strain. .
상기 다가 불포화 지방산은 양식 오수의 재처리 과정에서 배양된 균체 또는 배양액으로부터 추출될 수 있으며, 상기 추출에 사용되는 용매로는 클로로포름, 메탄올, 에틸에테르, 메틸에테르, 아세트산에틸, 헥산 및 이들의 혼합용매로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 클로로포름과 메탄올의 혼합용매를 사용할 수 있다. The polyunsaturated fatty acid may be extracted from the cultured cells or culture medium in the reprocessing of cultured effluent, and the solvent used for the extraction may be chloroform, methanol, ethyl ether, methyl ether, ethyl acetate, hexane and a mixed solvent thereof. It may be selected from the group consisting of, preferably a mixed solvent of chloroform and methanol can be used.
추출과정은 통상의 방법 즉, 상기 추출용매를 가하고 균질화한 후 균체를 파쇄하여 다가 불포화 지방산을 추출할 수 있다. 추출 후에는 원심분리하여 균체 파쇄물을 제거하고 추출용매는 감압증류 등의 방법으로 제거할 수 있다. 또한, 본 발명의 생산방법은 통상의 정제공정을 포함할 수 있다.In the extraction process, a polyunsaturated fatty acid can be extracted by conventional methods, ie, adding and homogenizing the extraction solvent, and then crushing the cells. After extraction, the cell lysate is removed by centrifugation, and the extraction solvent can be removed by distillation under reduced pressure. In addition, the production method of the present invention may include a conventional purification process.
본 발명의 일 실시예에서는 상기와 같이 추출된 지질 및 다가 불포화 지방산의 조성을 GC(gas Chromatography)를 이용하여 분석하였으며, 그 결과 양식 오수를 사용한 경우에는 지질의 생산성이 약 60% 정도 증가한 반면, 청정 해수를 사용한 경우에는 약 53% 정도 증가하였고(도 6 참조), 총 생산된 지질 중 C22이상의 다가 불포화 지방산이 차지하는 비율은 양식 오수에서는 62.38%까지 증가했지만, 청정 해수에서는 45.15% 정도만이 증가하였으며(표 3 참조), 양식 오수를 이용한 연속배양에서는 지질의 생산성이 건조 균체당 70 내지 80%(기존의 경우 50 ~ 55%)까지 증가하였으며, C22이상의 다가 불포화 지방산이 총 지질 생산량 중에서 차지하는 비율이 20 내지 30%이었다(표 4 참조). In one embodiment of the present invention, the composition of the lipids and polyunsaturated fatty acids extracted as described above was analyzed using gas chromatograph (GC). As a result, the productivity of lipids was increased by about 60% when aquaculture was used. The use of seawater increased by about 53% (see Figure 6), and the proportion of polyunsaturated fatty acids above C 22 in total lipids increased to 62.38% in aquaculture, but only 45.15% in clean seawater. (See Table 3). In continuous culture with cultured sewage, the productivity of lipids increased by 70-80% (50-55% in the past) per dry cell, and the proportion of C 22 or more polyunsaturated fatty acids in
따라서, 본 발명은 또한 상기와 같이 고농도의 다가 불포화 지방산을 함유하 는 사이조키트리움 리마시눔 균체, 이들의 건조 분말 또는 이로부터 생산된 다가 불포화 지방산을 유효성분으로 포함하는 식품, 사료용 조성물 또는 사료 첨가제를 제공한다. Accordingly, the present invention also provides a food, feed composition or feed comprising as an active ingredient Saizokitrium limasinum cells containing a high concentration of polyunsaturated fatty acids, their dry powder or polyunsaturated fatty acids produced therefrom as an active ingredient. Provide additives.
상기 균체 또는 건조된 균체는 윤충, 아르테미아, 요각류, 새우의 유생인 노플리 및 동물성 플랑크톤 등의 먹이로 사용되어 바이오캡슐화되어 양식 치어의 사료로써 사용될 수 있다.The cells or dried cells may be used as feed for rotifers, artemia, copepods, larvae of shrimp, phytoplankton, and zooplankton to be bioencapsulated and used as feed for farmed fry.
본 발명의 일 실시예에서는 상기와 같이 배양된 균체를 윤충 및 새우 아르테미아에 먹여 바이오캡슐화시킨 후, 다가 불포화 지방산의 증가를 GC를 이용하여 분석하고 상업적으로 이용되는 아르테미아의 지방산 조성과 비교하였다. 그 결과 바이오캡슐화가 진행되면서 윤충 및 아르테미아의 지방산 조성은 점차 증가하였으며, 상업적으로 이용되는 아르테미아의 지방산에 비해 다가 불포화 지방산, 특히 C22이상의 다가 불포화 지방산의 함량이 증가하였다(표 5 내지 표 7 참조). In one embodiment of the present invention, after the bio-encapsulation of the cultured cells as described above to feed and shrimp Artemia, the increase in polyunsaturated fatty acid was analyzed using GC and compared with the fatty acid composition of Artemia used commercially . As a result, as the bioencapsulation progressed, the fatty acid composition of rotifers and Artemia increased gradually, and the content of polyunsaturated fatty acids, in particular C 22 or more polyunsaturated fatty acids, increased compared to those of commercially used Artemia. 7).
상기와 같이 제조된 윤충 또는 아르테미아 등은 양식 어류 등에 사료로서 사용될 수 있으며, 또한 사이조키트리움 리마시눔 균체의 건조 분말은 갑각류(shellfish) 등의 치어(fry, fingering 또는 larvae)를 키우는데 사용될 수 있다.The rotifers or artemias prepared as described above may be used as feed for farmed fish, and the dry powder of the cyzokitrium limasinum cell may be used to raise fry, fingering or larvae such as shellfish. have.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are not intended to limit the invention only.
실시예Example 1: 균주의 배양 1: cultivation of strains
본 발명에 사용된 사이조키트리움 리마시눔 균주(ATCC MYA-1381)는 하기 표 2의 조성을 갖는 SZ-1 배지에서 24시간 동안 배양한 다음, 배양된 균체를 회수하여 살균된 깨끗한 해수를 이용하여 3번 씻어주고, 다시 10배로 농축하여 200 ㎕씩 나누어 -70℃의 초저온 냉동고에서 보관하였으며, 필요시 꺼내어 30℃에서 녹인 후 사용하였다.Saizokytrium limasinum strain (ATCC MYA-1381) used in the present invention was incubated in SZ-1 medium having the composition of Table 2 for 24 hours, and then the cultured cells were recovered using sterilized clean seawater. Washed three times, concentrated 10 times again and divided by 200 ㎕ were stored in an ultra-low temperature freezer of -70 ℃, taken out if necessary was used after melting at 30 ℃.
상기 균주를 SZ-1 배지(50 ㎖)를 포함하는 삼각 플라스크(300 ㎖)에 접종한 후, 150 rpm의 속도로 각각 24시간 동안 초기 배양하였으며, 상기 초기 배양액을 하기 표 2의 조성을 갖는 SZ-2 배지(4 ℓ)를 포함하는 교반식 배양기(stirred tank reactor, 5 ℓ)에 접종하여 6일 동안 본 배양(발효)하였다. The strain was inoculated into an Erlenmeyer flask (300 mL) containing SZ-1 medium (50 mL), and then initially incubated for 24 hours at a rate of 150 rpm, and the initial culture medium was prepared in SZ- having the composition shown in Table 2 below. Inoculated in a stirred tank reactor (5 L) containing 2 medium (4 L) and the main culture (fermentation) for 6 days.
이때, 상기 배양은 20 및 25℃의 항온 챔버에서 수행되었으며, 균의 작용으로 pH가 5.5 이하로 낮아질 때에는 2 M 가성소다를 이용하여 pH를 6.0 이상으로 조절하였다. 또한, 산소의 공급은 1.0 v.v.m 수준에서 연속적으로 공급되었다.At this time, the culture was performed in a constant temperature chamber of 20 and 25 ℃, when the pH is lowered to 5.5 or less by the action of the bacteria was adjusted to pH 6.0 or more using 2 M caustic soda. In addition, the supply of oxygen was continuously supplied at the 1.0 v. V. M level.
상기와 같이 배양된 균주에 하기 표 2의 조성을 갖는 SZ-3 배지를 0.003 내지 0.022/시간의 희석속도로 연속적으로 공급하였으며, 동시에 초과되는 배지는 출구를 통해 연속적으로 제거되었다(연속 배양). 상기 제거되는 배지는 침전조 및/또는 막 여과기를 통해 균체와 배양액으로 분리되었으며, 균체는 배양용기로 다시 펌프를 이용하여 강제 이송(recycling)되었다. SZ-3 medium having the composition of Table 2 was continuously fed to the strains cultured as described above at a dilution rate of 0.003 to 0.022 / hour, and at the same time excess medium was continuously removed through the outlet (continuous culture). The medium to be removed was separated into cells and culture medium through a settling tank and / or membrane filter, the cells were forced to recycle (recycling) using a pump back to the culture vessel.
이때, 비교군으로서 해양양식 오수 대신에 청정해수를 이용하여 동일한 배양을 수행하였다.At this time, the same culture was performed using clean seawater instead of marine aquaculture sewage as a comparative group.
초기 배양 배지Strain activation,
Initial culture medium
실시예 1-1: 플라스크 배양을 통한 배양조건의 최적화. Example 1-1 : Optimization of culture conditions through flask culture.
상기 실시예 1과 같이 배양된 본 배양액 10 ㎖씩을 각 시간별로 회수하여 각각 유리섬유 여과지(Whatmann, GF/C)로 여과한 다음, 여과지를 105℃의 건조 오븐에서 12시간 동안 건조시켰다. 건조된 균체를 포함하는 여과지와 공(blank) 여과지의 무게 차이를 통하여 건조 균체량을 측정하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다. Each 10 ml of the culture medium incubated as in Example 1 was recovered for each hour, filtered through glass fiber filter paper (Whatmann, GF / C), and then dried in a drying oven at 105 ° C. for 12 hours. Dry cell mass was measured through the difference in weight between the filter paper containing the dried cells and the blank filter paper, and the results are shown in FIG. 3.
도 3에 나타난 바와 같이, 사이조키트리움 리마시눔 균주는 20℃보다 25℃에서 더 빠르게 자랐고, 균체량은 청정해수에서는 9.646 g/ℓ까지 성장하였으며, 해양 양식 오수에서도 7.805 g/ℓ까지 성장하였다. 또한, 전체 건조 균체량은 배양 온도에 따라 변화되지 않았다. As shown in FIG. 3, the Cyzokitrium limasinum strain was grown faster at 25 ° C. than 20 ° C., and the cell mass was grown to 9.646 g / l in clean seawater and to 7.805 g / l in marine aquaculture sewage. In addition, the total dry cell mass did not change with the culture temperature.
또한, 배양 말기에 양식 오수의 pH는 3.0까지 감소하였지만, 청정 해수의 pH는 7.0 주변에서 크게 변화되지 않았다. 따라서, 양식 오수에서의 이러한 pH의 감소는 급격한 균체량의 감소를 유도하였다.In addition, the pH of cultured sewage decreased to 3.0 at the end of the culture, but the pH of the clean seawater did not change significantly around 7.0. Thus, this decrease in pH in aquaculture wastewater led to a sharp decrease in cell mass.
실시예 1-2: 연속 배양액에서의 균체 성장 분석 Example 1-2 Cell Growth Analysis in Continuous Culture
상기 실시예 1과 같이 연속 배양된 배양액을 이용하여 상기 시험예 1과 동일한 방법으로 건조 균체량을 측정하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.Dry cell mass was measured in the same manner as in Test Example 1 using the culture medium continuously cultured as in Example 1, and the results are shown in FIG.
도 4에 나타난 바와 같이, 연속 배양의 결과 총 균체량은 13.031 g/ℓ로 증가하였다.As shown in FIG. 4, the total cell mass increased to 13.031 g / L as a result of the continuous culture.
실시예 1-3: 해수 수질의 분석 Example 1-3 Analysis of Seawater Quality
해수에 포함된 총 질소, 총 인 및 암모니아 함량을 ppm 단위로 분석하기 위하여, 상기 시험예 1과 동일한 방법으로 연속 배양액을 여과한 다음, 물의 수질 실험 표준방법에 따라 총 질소, 총 인 및 암모니아 분석을 실시하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.In order to analyze the total nitrogen, total phosphorus and ammonia content in the seawater in ppm units, the continuous culture was filtered in the same manner as in Test Example 1, and then analyzed for the total nitrogen, total phosphorus and ammonia according to the standard method of water quality test. Was carried out and the results are shown in FIG. 4.
도 5에 나타난 바와 같이, 총 인, 총 질소 및 암모니아는 각각 약 91%, 77.3% 및 91% 감소하였다.As shown in FIG. 5, total phosphorus, total nitrogen and ammonia decreased by about 91%, 77.3% and 91%, respectively.
실시예 1-4: 지방산 조성의 분석 Example 1-4 Analysis of Fatty Acid Composition
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 양식 오수와 청정해수에서 균주를 배양하면서 다음과 같이 지방산의 조성을 분석하였다.In the same manner as in Example 1 while culturing the strain in cultured sewage and clean seawater was analyzed the composition of fatty acids as follows.
구체적으로, 샘플 배양액은 105℃로 밤새 건조되었으며, 클로로포름:메탄올(2:1) 혼합액으로 건조 균체에서 지질을 추출한 다음, 다시 밤새 진공상태에서 용매를 증발시킨 후, 전체 지질의 양(%,w/w)을 측정하였다(도 6 참조).Specifically, the sample culture was dried overnight at 105 ℃, extracted lipids from the dry cells with a chloroform: methanol (2: 1) mixture, and then evaporated the solvent again under vacuum overnight, the total amount of lipid (%, w / w) was measured (see FIG. 6).
상기와 같이 추출된 지질들은 80℃에서 1시간 동안 HCl(10 %,v/v)을 함유한 메탄올에서 메틸레이션 반응시켰다. 생성된 지방산 메틸에스터(FAME, Fatty acid methyl esters)는 n-헥산으로 1시간 동안 추출하고 FAME를 함유한 n-헥산층을 진공상태 하에서 증발시킨 다음, FAME를 다이클로로메탄에 녹여 이를 GC에 주입(2 ㎕) 하였다. GC는 FID 검출기(250℃)로 구성되었다. 주입부(분리형: 100%)는 250℃로 설정하고, 컬럼은 모세관 컬럼을 사용하였으며, 75 내지 250℃의 온도에서 분석하였다(5분간 75℃에서 머물다가, 14℃/분의 속도로 140℃까지 상승시키고, 계속하여 15℃/분의 속도로 250℃까지 상승시킴). The lipids extracted as above were methylated in methanol containing HCl (10%, v / v) at 80 ° C. for 1 hour. Fatty acid methyl esters (FAME) were extracted with n-hexane for 1 hour, the n-hexane layer containing FAME was evaporated under vacuum, and then FAME was dissolved in dichloromethane and injected into GC. (2 μl). GC consisted of a FID detector (250 ° C.). The injection section (separated type: 100%) was set at 250 ° C., and the column was capillary column, and analyzed at a temperature of 75 to 250 ° C. (stayed at 75 ° C. for 5 minutes, and then at 140 ° C. at a rate of 14 ° C./min. Up to 250 [deg.] C. at a rate of 15 [deg.] C./min.
상기와 같이 분석한 결과를 하기 표 3, 표 4 및 도 6에 나타내었다.The results analyzed as described above are shown in Table 3, Table 4, and FIG.
(일)Incubation time
(Work)
※ 총 지방산 함량에 대한 해당 지방산 함량의 비를 백분율로 나타내었음.※ The ratio of the corresponding fatty acid content to total fatty acid content is expressed as a percentage.
(시간)Incubation time
(time)
(C14)Myristic oleic acid
(C 14 )
(C16)Palmitic acid
(C 16 )
올레산
(C16)Palmit
Oleic acid
(C 16 )
(C18)Oleic acid
(C 18 )
(C18)Linoleic acid
(C 18 )
※ 총 지방산 함량에 대한 해당 지방산 함량의 비를 백분율로 나타내었음. ※ The ratio of the corresponding fatty acid content to total fatty acid content is expressed as a percentage.
도 6에 나타난 바와 같이, 양식 오수를 사용한 경우에는 지질의 생산성이 약 60% 까지 증가한 반면, 청정 해수를 사용한 경우에는 약 53% 정도 까지 증가하였다.As shown in Figure 6, the use of aquaculture sewage increased the productivity of the lipid up to about 60%, while using clean seawater increased to about 53%.
또한, 표 3에 나타난 바와 같이, 총 생산된 지질 중 C22이상의 다가 불포화 지방산이 차지하는 비율은 양식 오수에서는 62.38%까지 증가했지만, 청정 해수에서는 45.15% 까지 정도만이 증가하였다.In addition, as shown in Table 3, the proportion of polyunsaturated fatty acids of C 22 or more in the total produced lipids increased by 62.38% in aquaculture sewage, but only by 45.15% in clean seawater.
또한, 표 4에 나타난 바와 같이, 양식 오수를 이용한 연속배양에서는 지질의 생산성이 건조 균체당 70 내지 80%까지 증가하였으며, C22이상의 다가 불포화 지방산이 총 지질 생산량 중에서 차지하는 비율이 20 내지 30%이었다. In addition, as shown in Table 4, in continuous culture using aquaculture wastewater, the productivity of lipids increased by 70-80% per dry cell, and the proportion of polyunsaturated fatty acids of C 22 or more in the total lipid production was 20-30%. .
실시예Example 2: 윤충을 이용한 양식 오수에서 배양된 균체의 바이오캡슐화 2: Bioencapsulation of Cell Cultured in Cultured Sewage Using Roots
<2-1> 윤충의 대량 배양<2-1> Mass culture of rotifers
배양 시스템은 초기 접종, 생산, 그리고 세척을 포함해서 1주의 주기로 운영되었다.The culture system was run on a weekly cycle including initial inoculation, production, and washing.
배양을 위한 윤충(Brachionous.plicatilis또는 B. rotundiformis)의 초기 접종은 배양액의 부피가 전체 배양용기의 1/5이 되도록(예를 들어, 1톤의 배양 용기인 경우에 200 ℓ의 초기 배양액 부피로 시작) 하였고, 초기 윤충의 농도는 200 ~ 300/㎖가 되도록 초기 접종하였으며, 하루에 양을 4번으로 나누어 주기적으로 제빵용 효모를 급이하여 주었다.Initial inoculation of rotifers ( Brachionous.plicatilis or B. rotundiformis ) for cultivation is carried out at a volume of 200 L initial culture so that the volume of the culture is 1/5 of the total culture vessel (for example, 1 ton culture vessel). Start), the initial inoculation was inoculated to 200 ~ 300 / ㎖, and divided into four times a day to feed the baker's yeast periodically.
배양의 시작과 함께 매일 새로 유입되는 해수를 이용하여 윤충의 성장속도에 맞추어 배양 탱크 내의 배양액의 부피를 증가시켰다(매일 1/5 부피 증가). 결국 5일째 되는 날 배양액의 부피는 1 톤으로 증가하였으며 배양액 내의 윤충의 밀도는 300 ~ 500/㎖이 되었다.At the beginning of the cultivation, the freshwater introduced daily increased the volume of the culture solution in the culture tank to increase the growth rate (1/5 volume per day). Eventually, on the fifth day, the volume of the culture medium increased to 1 ton, and the density of the rotifers in the culture medium was 300-500 / ml.
최종일 1톤의 배양액을 체로 걸러 농축하였으며, 이때 체와 농축 용기는 아염소산 용액에 24시간 동안 미리 화학적 살균되어 사용 전에 살균된 증류수에서 5 ~ 15분 동안 세척되었다. 이렇게 배양 농축된 윤충은 다시 고밀도 대량 배양을 위해 접종 시드(seed)로 사용되었다.On the last day, one ton of culture was concentrated by sieving, whereupon the sieve and the concentration vessel were pre-chemically sterilized in chlorite solution for 24 hours and washed for 5-15 minutes in sterilized distilled water before use. This culture enriched rotifer was again used as seeding seed for high density mass culture.
대량 배양을 위한 윤충의 본 배양은 3일 주기로 1톤의 배양 탱크에서 양식 치어나 유충의 공급 이전에 주기적으로 회분식 배양(Batch culture)의 형태로 수행되었다.The main cultivation of rotifers for mass cultivation was carried out in batch culture before feeding of larvae or larvae in a 1 ton culture tank every three days.
초기 접종 윤충의 농도는 5,000 ~ 10,000/㎖였고, 1,000 ℓ의 배양 탱크에서 3일 주기로 배양 되었으며, 배양의 시작과 함께 농축 냉장 보관된 클로렐라와 소량의 비타민 12는 하루에 4번, 주기적으로 먹이로서 공급되었다. 3일 후 배양액 내의 윤충은 20,000 ~ 30,000/㎖까지 증가되었다.The initial inoculation rotifer concentration was 5,000 to 10,000 / ml, and was incubated in a 1,000-l culture tank every three days. The concentrated chilled chlorella and a small amount of
<2-2> 바이오캡슐화<2-2> bioencapsulation
실시예 1과 같이 해양 오수에서 배양된 사이조키트리움 리마시눔 균체는 바이오캡슐화되기 전에 20 내지 23℃에서 무균 보관하였으며, 바이오캡슐화를 위한 탱크의 온도를 20 내지 25℃로, 해수의 염도는 20 내지 25 ppt로 유지하였다.Saizoquitium limasinum cells cultured in marine sewage as in Example 1 were aseptically stored at 20 to 23 ℃ before bioencapsulation, the temperature of the tank for bioencapsulation to 20 to 25 ℃, salinity of
상기 <2-1>과 같이 배양된 윤충 500×103/ℓ를 포함하는 100 ℓ의 배양 탱크에 사이조키트리움 리마시눔 균체를 0.3 g/ℓ의 농도로 매 4시간 간격으로 총 16시간 동안 공급하고 용존 산소의 농도를 30% 포화 농도로 유지하면서 바이오캡슐화를 수행하였다.In a 100-l culture tank containing the
실시예Example 3: 3: 아르테미아를Artemia 이용한 양식 오수에서 배양된 균체의 바이오캡슐화 Bioencapsulation of Cell Cultured in Cultured Sewage
제1령(instar I stage)의 아르테미아(Brine shrimp artemia nauplii) 200×103/ℓ를 포함하는 배양 탱크에 사이조키트리움 리마시눔 균체를 공급하고, 바이오캡슐화를 위한 탱크의 온도를 25 내지 28℃로 유지한 것을 제외하고는 상기 실시예 2의 <2-2>와 동일한 방법으로 바이오캡슐화를 수행하였다. Supplying cyzokitrium limasinum cells to a culture tank containing 200 × 10 3 / L of Brine shrimp artemia nauplii of the instar I stage, and the temperature of the tank for bioencapsulation is 25 to Bioencapsulation was carried out in the same manner as in <2-2> of Example 2, except that the temperature was maintained at 28 ° C.
실시예 2,3-1: 바이오캡슐화된 윤충 및 아르테미아의 지방산 조성의 분석 Example 2,3-1 : Analysis of fatty acid composition of bioencapsulated rotifers and Artemia
상기 실시예 2 및 3에서 바이오캡슐화가 진행되고 있는 윤충 및 아르테미아를 매시간 채취하여 각각 50 ㎛ 및 150 ㎛의 나일론 메쉬를 이용하여 걸러 회수한 다음, 상기 시험예 4와 동일한 방법으로 지방산을 추출하여 GC로 분석하였으며, 그 결과를 표 5 및 표 6에 나타내었다. 표 5는 윤충의 지방산 조성의 분석 결과이며 표 6은 아르테미아의 지방산 조성의 분석 결과이다.In Examples 2 and 3, the rotifers and artemias undergoing bioencapsulation were collected every hour, collected using a nylon mesh of 50 μm and 150 μm, respectively, and then fatty acids were extracted in the same manner as in Test Example 4. Analysis was performed by GC, and the results are shown in Tables 5 and 6. Table 5 shows the analysis results of the fatty acid composition of Yunchung and Table 6 shows the analysis results of the fatty acid composition of Artemia.
또한, 본 발명에서 바이오캡슐화된 아르테미아와 시판되는 아르테미아의 지방산 조성을 비교하여 그 결과를 표 7에 나타내었다.In addition, the present invention compares the fatty acid composition of the bio-encapsulated Artemia and commercial Artemia, and the results are shown in Table 7.
(시간)Incubation time
(time)
※ 총 지방산 함량에 대한 해당 지방산 함량의 비를 백분율로 나타내었음.※ The ratio of the corresponding fatty acid content to total fatty acid content is expressed as a percentage.
(시간)Incubation time
(time)
※ 총 지방산 함량에 대한 해당 지방산 함량의 비를 백분율로 나타내었음. ※ The ratio of the corresponding fatty acid content to total fatty acid content is expressed as a percentage.
※ 총 지방산 함량에 대한 해당 지방산 함량의 비를 백분율로 나타내었음.※ The ratio of the corresponding fatty acid content to total fatty acid content is expressed as a percentage.
표 5 및 6에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 바이오캡슐화된 윤충 및 아르테미아의 지방산은 바이오캡슐화가 진행되면서 점차 증가함을 확인하였다.As shown in Tables 5 and 6, it was confirmed that the fatty acid of bioencapsulated yunchung and Artemia according to the present invention gradually increased as the bioencapsulation progressed.
또한, 표 7에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 바이오캡슐화된 아르테미아는 시판되는 아르테미아의 지방산에 비해 다가 불포화 지방산, 특히 C22이상의 다가 불포화 지방산 함량이 높음을 확인하였다.In addition, as shown in Table 7, the bioencapsulated Artemia according to the present invention was found to have a higher polyunsaturated fatty acid content, especially C 22 or more polyunsaturated fatty acid content compared to the fatty acids of commercially available Artemia.
도 1은 본 발명의 방법에 따라 해양 양식 오수를 재처리하는 과정을 나타낸 것이다.1 shows a process for reprocessing marine aquaculture sewage according to the method of the present invention.
도 2는 균체 회수 배양기를 구체적으로 나타낸 것이다.Figure 2 shows in detail the cell recovery incubator.
도 3은 본 발명의 본 배양에서 20 및 25℃에서 청정 해수 및 양식 오수를 사용하여 배양된 균체의 건조 균체량을 비교한 것이다.Figure 3 compares the dry cell weight of the cells cultured using clean seawater and cultured filthy water at 20 and 25 ℃ in the present culture of the present invention.
도 4는 본 발명의 연속 배양에서 희석 속도에 따른 균체의 농도 변화를 나타낸 것이다.Figure 4 shows the concentration change of the cells according to the dilution rate in the continuous culture of the present invention.
도 5는 본 발명에 따라 재처리된 해수의 총 인, 암모니아 및 총 질소의 함량 변화를 나타낸 것이다.Figure 5 shows the change in the content of total phosphorus, ammonia and total nitrogen of the seawater retreated according to the present invention.
도 6은 본 발명의 재처리 과정에서 배양된 균체의 건조 균체량 당 지질량을 청정해수를 이용한 경우와 비교한 것이다.Figure 6 compares the amount of lipid per dry cell weight of the cultured cells in the reprocessing process of the present invention compared to the case using clean seawater.
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