KR101343619B1 - A novel arthrospira platensis having high flocculation activity - Google Patents

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Abstract

본 발명은 응집 활성이 향상된 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체(Arthrospira platensis E41K mutant, KCTC 12105BP)와 상기 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체를 이용하여 미세조류를 생산하는 방법에 관한 것이다.
상기 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체는 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39(Arthrospira platensis NIES 39)에 에틸 메탄 설포네이트(ethyl methane sulfonate, EMS)를 처리하여 수득된 변이체로, 응집활성이 우수할 뿐만 아니라, 배양 최적 pH인 pH 9에서도 우수한 응집활성을 나타내고, 화학적 응집제의 첨가 여부에 응집활성이 영향을 받지 않으므로, 상기 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체를 배양하는 경우, 조류의 수득에 있어서 pH 조절과 같은 부가적인 작업이 필요하지 않고, 조류 자체 및 환경에 오염원인이 되는 화학적 응집제의 사용도 필요하지 않으며, 적은 빛 조사량에도 불구하고 우수한 생장활성 즉, 우수한 바이오매스 생산능을 가지고 있으므로, 산업적으로 그 효과가 매우 크다 할 것이다.
In the present invention, asrospyra plathesis E41K variant with improved aggregation activity ( Arthrospira) platensis E41K mutant, KCTC 12105BP) and the Asrospira plathesis E41K variant.
The Asrospira plathesis E41K variant is asrospyra plathesis NIES 39 ( Arthrospira platensis A variant obtained by treating ethyl methane sulfonate (EMS) in NIES 39) with not only good coagulation activity but also good coagulation activity even at pH 9, which is the optimum pH of the culture, Since the coagulation activity is not affected, when culturing the Asrospira plathesis E41K variant, no additional work such as pH control is required in obtaining algae, and a chemical coagulant is a source of pollution to the algae itself and the environment. It does not require the use of, and despite the low light irradiation has excellent growth activity, that is, excellent biomass production capacity, the effect will be very large industrially.

Description

응집 활성이 우수한 신규한 아스로스피라 플라텐시스{A NOVEL ARTHROSPIRA PLATENSIS HAVING HIGH FLOCCULATION ACTIVITY} Novel ARTHROSPIRA PLATENSIS HAVING HIGH FLOCCULATION ACTIVITY

본 발명은 응집 활성이 우수한 신규한 아스로스피라 플라텐시스에 관한 것이다.The present invention relates to a novel asrospira platensis excellent in aggregation activity.

조류는 단백질 및 지질함량이 높고, 이산화탄소를 고정화시킬 수 있으므로, 식품, 사료 또는 연료 생산용 바이오 매스(biomass)로 활용될 수 있다. 이 중, 스피루리나 속(Spirulina sp.) 조류는 사상형의 단세포성 남세균(cyanobacteria)으로 열대, 아열대 지역의 중탄산염(bicarbonate)이 풍부한 알칼리성의 환경에서 잘 증식하는 특징을 갖고 있다.Algae are high in protein and lipids and can immobilize carbon dioxide and thus can be utilized as biomass for food, feed or fuel production. Among them, the genus Spirulina sp.) Algae are filamentous unicellular cyanobacteria that have a characteristic of proliferating in an alkaline environment rich in bicarbonate in tropical and subtropical areas.

상기 스피루리나 속 조류는 단백질 함량이 풍부하고(60%~70%), 비타민 B12(vitamin B12)나 프로비타민 A(provitamin A)과 같은 비타민, 필수아미노산, 미네랄, 필수지방산 및 불포화 지방산인 감마 리놀레닉산(gamma-linolenic acid, GLA)을 다량 함유하여 혈액순환 및 면역 강화제로 유용하며, 애완동물용 사료첨가제, 수산양식용 사료첨가제 또는 건강보조식품 등으로 널리 이용되고 있다. 특히, 스피루리나 플라텐시스(Spirulina platensis)는 상기 스피루리나 속 조류 중에서도 경제적으로 중요한 사상형의 시아노박테리아로, 아스로스피라 플라텐시스(Arthrospira platensis)라고도 한다. 상기 스피루리나 플라텐시스를 대량생산하기 위한 성장 조건 및 배양을 향상시키기 위한 많은 연구가 수행되고 있다. Algae of the spirulina genus are rich in protein (60% -70%), gamma, vitamins, essential amino acids, minerals, essential fatty acids and unsaturated fatty acids such as vitamin B 12 (vitamin B 12 ) or provitamin A It contains a large amount of linolenic acid (gamma-linolenic acid, GLA) and is useful as a blood circulation and immune enhancing agent, and is widely used as a pet feed additive, aquaculture feed additive or health supplement food. In particular, spirulina platensis ( Spirulina platensis ) is an economically important filamentous cyanobacteria among the spirulina genus algae, also known as Arthrospira platensis . Many studies have been conducted to improve the growth conditions and culture for mass production of the spirulina platensis.

상기 미세조류를 바이오 매스로 이용하기 위하여, 미세조류를 대규모로 생산함에 있어서, 미세조류의 생산량을 향상시킬 수 있는 배양공정과 함께 중요한 공정은 수확된 미세조류를 탈수하는 공정이다. In order to use the microalgae as a biomass, in producing microalgae on a large scale, an important process along with a culturing process to improve the production of microalgae is a process of dehydrating harvested microalgae.

산업적인 규모에 해당하는 대규모 공정에서 미세조류를 배양한 배양기로부터 미세조류를 분리해내는 것은 작은 크기와 잘 희석되는 미세조류의 특성으로 인해 상당한 어려움을 겪고 있다. 산업적으로 미세조류를 이용하여 식품이나 연료 등을 생산하기 위해서는 미세조류를 배양한 배양기로부터 미세조류를 효율적으로 분리할 수 있는 공정의 개발이 요구된다. Separation of microalgae from microalgae incubators on a large scale industrial scale has been a challenge due to the small size and the well-diluted nature of the microalgae. Industrially, in order to produce food or fuel using microalgae, development of a process capable of efficiently separating microalgae from a microalgae incubator is required.

상기 미세조류를 배양기로부터 효율적으로 분리하는 방법으로 응집(Flocculation) 방식이 선호된다. 상기 응집공정은 특히 일정 크기 이상의 크기를 갖는 미세조류와 같은 세포를 수확하는데 있어서 효율적이면서도 비용이 저렴하여 경제적이라는 측면에서 원심분리 방식(centrifugation), 여과 방식(filtration) 또는 중력 침전식 분리 방식(gravity sedimentation)에 비해 선호된다. 또한, 최적 조건(optimal conditions)에서 응집 방식을 수행하는 경우, 더 적은 에너지 소모가 요구된다는 이점이 있다.Flocculation is the preferred method for efficiently separating the microalgae from the incubator. The agglomeration process is particularly efficient and inexpensive for harvesting cells such as microalgae having a predetermined size or more in size and is economical in terms of centrifugation, filtration or gravity precipitation. preferred over sedimentation. In addition, there is an advantage that less energy consumption is required when performing the aggregation mode under optimal conditions.

상기 미세조류의 응집 효율은 응집제를 이용하여 높일 수 있다. 일 예로, 황산 알루미늄 또는 염화철과 같은 화학적 응집제를 이용하여 미세조류를 응집하였다는 사실이 보고되어있다. 상기와 같은 응집제는 효과적인 응집효율 향상이란 효과적 장점과 저렴한 가격이란 경제적 효과 때문에 널리 이용되고 있다.The flocculation efficiency of the microalgae can be increased by using a flocculant. For example, it has been reported that the microalgae are aggregated using a chemical flocculant such as aluminum sulfate or iron chloride. Such a flocculant is widely used because of the economic advantages of the effective advantage and the low cost of effective coagulation efficiency improvement.

그러나, 최근 상기 응집제 중 일부 화학물질은 독성이 있다거나 발암성 물질로 알려져 그 사용이 제한되고 있다. 또한, 상기 응집제로 사용되는 성분 중, 명반(alum)과 철(iron)은 바이오매스에 잔류해서 후속적인 문제를 발생시키는 등의 부작용이 있는 것으로 알려져 있다. 그러므로, 화학적 응집제를 사용하는 방법은 그 부작용 등의 문제점으로 인하여 산업적 생산에서는 제한적으로 이용되고 있는 실정이다.Recently, however, some chemicals of these flocculants are known to be toxic or carcinogenic and their use is limited. In addition, among the components used as the flocculant, alum and iron are known to have side effects such as remaining in the biomass and causing subsequent problems. Therefore, the method of using a chemical flocculant is limited in industrial production due to problems such as side effects.

이 외에, 상기 화학적 응집제의 첨가 없이 배양 배지의 pH를 염기 조건으로 조절하여 효과적인 응집을 달성하는 방법이 제안되었다. 구체적으로, 보트리오코커스 브라우니(Botryococcus braunii)의 경우, 배양액의 pH를 pH 11로 조절하는 경우, 효과적으로 응집되어 상기 세포를 수확할 수 있는 것으로 확인되었다. 상기 조건에서 응집 정도는 황산 알루미늄과 같은 화학적 응집제나 Pestan과 같은 미생물 응집제를 사용하는 경우보다 더 효과적인 것으로 확인되었다.In addition, a method of achieving effective aggregation by adjusting the pH of the culture medium to basic conditions without adding the chemical flocculant has been proposed. Specifically, in the case of Botryococcus braunii , when the pH of the culture medium is adjusted to pH 11, it was confirmed that the cells can be effectively aggregated to harvest the cells. The degree of aggregation under these conditions was found to be more effective than when using a chemical flocculant such as aluminum sulfate or a microbial flocculant such as Pestan.

그러나, 상기 보트리오코커스 브라우니와 같이 다른 미세조류에서도 배양액의 pH를 염기 조건 즉, pH 11로 조절하는 것만으로 응집활성이 현저히 개선될 수 있는지 여부는 확실치 않다.However, it is not clear whether the coagulation activity can be remarkably improved only by adjusting the pH of the culture medium to basic conditions, that is, pH 11, in other microalgae such as Boturiococcus brownies.

따라서, 대량생산의 대상이 되는 미세조류와 관련하여, 독성 화학물질로 알려진 화학적 응집제를 대체할 만한 대안책의 개발이 요구되고 있고, 최근에는 생분해성(biodegradable)을 가지면서 독성이 없고 2차 오염(secondary pollution)을 일으키지 않는다는 이유로 생물응집제(bioflocculants)가 널리 연구되고 있다.Therefore, with regard to microalgae that are subject to mass production, there is a need for development of alternatives to replace chemical flocculants known as toxic chemicals. Recently, biodegradable, nontoxic and secondary pollution ( Bioflocculants are widely studied because they do not cause secondary pollution.

상기 생물응집제를 생산할 수 있는 야생형 균주(wild type strain)는 제한적이므로, 생명공학 분야에서 널리 적용되고 있는 방법 즉, 돌연변이를 유도해 생물응집제를 생산할 수 있는 변이 균주(mutant strain)를 개발하는 방법이 적용되고 있다. 상기 생물응집제를 생산할 수 있는 미세조류의 돌연변이 또는 응집활성이 우수한 미세조류 돌연변이를 생산하는 방법이나 육종방법에 대한 정보는 제한되어있다.Since the wild type strain capable of producing the biocoagulant is limited, there is a method widely used in the field of biotechnology, that is, a method of developing a mutant strain capable of producing a biocoagulant by inducing mutations. Is being applied. Information on how to produce or breed microalgae mutants or microalgae mutants with excellent flocculation activity capable of producing the biocoagulant is limited.

일 예로, 미생물이나 조류에 있어서, 돌연변이를 생산하는 일반적인 방법으로 에틸 메탄 설포네이트(EMS)를 이용하는 방법이 개시되어 있다. 상기 에틸 메탄 설포네이트는 특정 DNA 서열 다수를 치환하여 무작위 돌연변이(mutagenesis)를 일으킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 그러나, 상기 에틸 메탄 설포네이트 등의 화학물질과 같은 화학 돌연변이원을 통해 응집활성이 향상된 미세조류 돌연변이를 생산했다거나 획득하였다는 내용은 거의 보고되지 않고 있다.For example, a method of using ethyl methane sulfonate (EMS) as a general method for producing mutations in microorganisms or algae is disclosed. It is known that the ethyl methane sulfonate can replace a large number of specific DNA sequences and cause random mutations. However, little has been reported to produce or obtain microalgae mutants with improved coagulation activity through chemical mutagens such as chemicals such as ethyl methane sulfonate.

상기 응집활성이 향상된 미세조류 돌연변이의 제조방법은 제한적으로 공개되어 있으며, 주로 물리적인 돌연변이원에 의한 것이다. 일 예로, 이온 주입(ion implantation)에 의한 돌연변이 육종이 박테리아에서 높은 응집 활성을 보였다는 사실이 보고되어 있다.The production method of the microalgae mutants with improved coagulation activity has been published in a limited way, mainly due to physical mutagens. For example, mutant sarcoma by ion implantation has been reported to show high aggregation activity in bacteria.

KRKR 2003-00929012003-0092901 AA KRKR 02079370207937 BB

Wijffels RH and Barbosa MJ, An outlook on microalgal biofuels., Science 329:796-799(2010) Wijffels RH and Barbosa MJ, An outlook on microalgal biofuels., Science 329: 796-799 (2010) Bilanovic D et al, Flocculation of microalgae with cationic polymers-effect of medium salinity., Biomass 17:65-76(1988) Bilanovic D et al, Flocculation of microalgae with cationic polymers-effect of medium salinity., Biomass 17: 65-76 (1988) Lee SJ et al, Effects of harvesting method and growth stage on the flocculation of the green alga Botryococcus braunii., Lett in Appl Microbiol 27:14-18(1998)  Lee SJ et al, Effects of harvesting method and growth stage on the flocculation of the green alga Botryococcus braunii., Lett in Appl Microbiol 27: 14-18 (1998) Cao Y et al, Breeding of high lipid producing strain of Geotrichum robustum by ion beam implantation., Elecronic J Biotech 1-9(2010) Cao Y et al, Breeding of high lipid producing strain of Geotrichum robustum by ion beam implantation., Elecronic J Biotech 1-9 (2010) Peirui L Y et al, Screening of bioflocculant-producing strain by ion implantation and flocculating characteristics of bioflocculants., Plasma Sci and Tech 10:394-397(2008) Peirui L Y et al, Screening of bioflocculant-producing strain by ion implantation and flocculating characteristics of bioflocculants., Plasma Sci and Tech 10: 394-397 (2008)

이에 본 발명은 응집활성이 개선된 신규한 아스로스피라 플라텐시스(Arthrospira platensis) 유래 변이 균주를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention provides a novel asrospiran platensis ( Arthrospira ) with improved coagulation activity. It is an object to provide a variant strain derived from platensis ).

또한, 본 발명은 상기 응집활성이 개선된 신규한 아스로스피라 플라텐시스 유래 변이 균주를 이용하여 미세조류를 생산하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for producing microalgae using a novel Asrospira plattensis-derived mutant strain with improved coagulation activity.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 응집 활성이 향상된 아스로스피라 플라텐시스 조류(Arthrospira platensis), 구체적으로 아스로스피라 플라텐시스 변이 균주를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an improved agglomeration activity of Asrospyra plathesis algae ( Arthrospira platensis ), specifically Asrospira plattensis mutant strain is provided.

또한, 본 발명은 상기 응집 활성이 아스로스피라 플라텐시스 변이 균주를 이용하여 미세조류를 생산하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing microalgae using the agglutination strain of Asrospira plattenis.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명자들은 조류의 대량생산에 있어서 필수적으로 탈수공정과 관련하여, 조류의 응집활성을 개선시키기 위하여 노력하던 중, 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39(Arthrospira platensis NIES 39)에 에틸 메탄 설포네이트(ethyl methane sulfonate, EMS)를 처리하여 수득한 변이체 중에서, 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체(Arthrospira platensis E41K mutant)는 응집활성이 우수하고, 우수한 응집활성이 pH 조건이나 화학적 응집제의 첨가 여부와 관련 없이 유지될 뿐만 아니라, 적은 빛 조사량에도 불구하고 우수한 생장활성 즉, 우수한 바이오매스 생산능을 가지고 있어서 대량 배양에도 적합하다는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다. The present inventors are working to improve the flocculation activity of algae in relation to the dehydration process, which is essential in the mass production of algae, while the Asrospira platensis NIES 39 ( Arthrospira platensis) Among the variants obtained by treating NIES 39 with ethyl methane sulfonate (EMS), the Asthrospira platensis E41K mutant has excellent coagulation activity and excellent coagulation activity at pH conditions. The present invention was completed by confirming that it is maintained regardless of the addition of a chemical flocculant and has a good growth activity, that is, a good biomass production capacity despite a small amount of light irradiation.

본 발명에 있어서, 배지(culture medium)란 미생물이나 동식물의 조직을 배양하기 위하여 배양체가 필요로 하는 영양물질을 주성분으로 포함하거나, 특수한 목적을 위하여 상기 주성분 외에 추가적인 물질을 더욱 포함하는 것을 의미하며, 배양배지, 배양기 또는 배양액이라고도 한다. 상기 배지는 천연배지, 합성배지 또는 선택배지가 있고, 성상에 따라 고체배지 또는 액체배지가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the culture medium means that the nutrients required by the culture medium for cultivating the tissues of microorganisms or animals or animals are included as main ingredients, or further include additional substances in addition to the main ingredients for special purposes. Also called culture medium, incubator or culture solution. The medium may be a natural medium, a synthetic medium or a selective medium, there are solid or liquid medium depending on the properties, but is not limited thereto.

본 발명은 응집 활성이 우수한 아스로스피라 플라텐시스 균주에 관한 것이다. 상기 응집 활성이 우수한 아스로스피라 플라텐시스 균주는 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체(Arthrospira platensis E41K mutant)일 수 있다.The present invention relates to an Astrophyra plathesis strain excellent in aggregation activity. Asperspira plattensis strains excellent in the aggregation activity is Asrospyra plathensis E41K variant ( Arthrospira platensis E41K mutant).

상기 응집 활성이 우수한 아스로스피라 플라텐시스 균주는 야생형(wild type)인 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39(Arthrospira platensis NIES 39)의 변이체(mutant)로 상기 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39에 비하여 응집 활성이 향상된 균주일 수 있다. Asperspira plattenis strain excellent in the coagulation activity is wild type ( Aspiraphylla plathesis NIES 39 ( Arthrospira platensis As a variant of NIES 39), it may be a strain having improved aggregation activity as compared to the Asrospyra plathesis NIES 39.

상기 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체는 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39(Arthrospira platensis NIES 39)에 에틸 메탄 설포네이트(ethyl methane sulfonate, EMS)를 처리하여 수득된 변이체일 수 있다.The Asrospira plathesis E41K variant is asrospyra plathesis NIES 39 ( Arthrospira platensis NIES 39) may be a variant obtained by treating ethyl methane sulfonate (EMS).

상기 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체는 대한민국 대전광역시 유성구에 위치한 생물자원센터에 2011년 12월 16일자로 기탁하여, 2011년 12월 28일자에 기탁번호 KCTC 12105BP를 부여받았다. The Asrospira Platensis E41K variant was deposited on December 16, 2011 at a biological resource center located in Yuseong-gu, Daejeon, Korea, and was given the accession number KCTC 12105BP on December 28, 2011.

상기 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체는 응집활성이 우수하고, 야생형인 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39에 비하여 응집활성이 현저히 개선되었을 뿐만 아니라, 배양 최적 pH인 pH 9에서도 우수한 응집활성을 나타내고, 산성(pH 4) 및 염기성(pH 12) 조건에서 응집활성이 다소 증가하며, 화학적 응집제의 첨가 없이도 우수한 응집활성이 유지되어, pH 조절과 같은 부가작업이나 생산된 조류 또는 환경 오염원이 되는 화학적 응집제의 사용 없이도 우수한 응집활성을 나타내는 장점이 있다.The Asrospyra plathesis E41K variant is excellent in coagulation activity, significantly improved coagulation activity as compared to wild type Asrospyra plathesis NIES 39, and shows excellent coagulation activity even at pH 9, which is an optimum pH of the culture, In acidic (pH 4) and basic (pH 12) conditions, the coagulant activity is slightly increased, and the good coagulant activity is maintained even without the addition of a chemical coagulant. There is an advantage of exhibiting excellent flocculation activity without using.

또한, 야생형인 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39에 비해 바이오매스 생산량 즉, 세포건조중량이 우수한 반면, 세포중량당 엽록체 함량은 적어, 저광순응 없이도 적은 빛 조사량에도 불구하고 높은 생장활성 즉, 우수한 바이오매스 생산능을 가지고 있어 대량 생산에도 적합한 것으로 확인되었다. In addition, the biomass production, that is, the cell dry weight, is superior to the wild type Asrospyra Platensis NIES 39, while the chloroplast content per cell weight is low, so that the high growth activity, i.e., the bio biomass, is low despite low light irradiation. It has a mass production capacity, making it suitable for mass production.

본 발명은 또한, 상기 응집 활성이 우수한 아스로스피라 플라텐시스 변이 균주를 이용하여 미세조류를 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a method for producing microalgae using the Asrospira plattensis mutant strain excellent in the aggregation activity.

보다 구체적으로, 본 발명은 상기 응집 활성이 우수한 아스로스피라 플라텐시스 변이 균주를 배양하는 단계를 포함하는 것인 미세조류를 생산하는 방법에 관한 것이다.More specifically, the present invention relates to a method for producing microalgae comprising the step of culturing the Asrospira plattensis mutant strain excellent in the aggregation activity.

상기 미세조류를 생산하는 방법은 추가로 상기 배양액으로부터 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체를 수득하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 이러한 측면에서 본 발명은 상기 응집 활성이 우수한 아스로스피라 플라텐시스 변이 균주를 배양액에서 배양하는 단계 및 상기 배양액으로부터 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체를 수득하는 단계를 포함하는 것인 미세조류를 생산하는 방법에 관한 것이다.The method of producing the microalgae may further comprise the step of obtaining the Asrospira plathesis E41K variant from the culture. In this aspect, the present invention is to produce a microalgae comprising the step of culturing the asrospyra plathesis mutant strain having excellent aggregation activity in a culture medium and obtaining the asrospyra plathesis E41K variant from the culture medium. It is about how to.

상기 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체의 최적 배양 pH는 pH 9이고, 상기 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체는 별도의 pH 조절 없이도 우수한 응집활성을 나타내므로, 상기 배양하는 단계는 pH 8 내지 pH 10, 바람직하게는 pH 8.5 내지 pH 9.5, 더욱 바람직하게는 pH 9에서 배양하는 방법으로 수행할 수 있다.Since the optimal culture pH of the Asrospira plattenis E41K variant is pH 9, and the Asrospyra plathesis E41K variant exhibits excellent aggregation activity without additional pH adjustment, the step of culturing is pH 8 to pH 10 , Preferably pH 8.5 to pH 9.5, more preferably pH 9 can be carried out by the method of incubation.

상기 배양액은 통상의 배지, 일 예로 질소원이 포함된 통상의 배지에서 배양할 수 있다. The culture solution may be cultured in a conventional medium, for example, a common medium containing a nitrogen source.

상기 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체를 수득하는 단계는 조류 배양액으로부터 조류를 수득하는 통상의 방법으로 수득할 수 있으며, 일 예로 원심분리 방식, 여과 방식 또는 중력 침전식 방식을 이용할 수 있으며, 응집활성이 우수한 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체의 특성상 간단한 여과 방식 등을 통해서도 우수한 효율로 조류를 수득할 수 있다.The step of obtaining the Asrospyra plathesis E41K variant may be obtained by a conventional method for obtaining algae from the algae culture, for example, centrifugation method, filtration method or gravity precipitation method may be used, flocculation activity Algae can be obtained with excellent efficiency even through a simple filtration method, etc., due to the characteristics of the excellent Asrospira plathesis E41K variant.

또한, 요구되는 조건 및 수율에 따라, pH를 산성(pH 5 이하 또는 pH 4 이하) 또는 염기성(pH 10 이상 또는 pH 12 이상)으로 조절하거나, 황산 알루미늄, 황산아연 또는 염화철과 같은 화학적응집제를 첨가하는 단계를 더욱 포함할 수 있으나, 이는 선택적으로 조절될 수 있다.In addition, depending on the conditions and yield required, the pH can be adjusted to acidic (pH 5 or less or pH 4 or less) or basic (pH 10 or more or pH 12 or more), or a chemical coagulant such as aluminum sulfate, zinc sulfate or iron chloride is added. It may further comprise a step, but it can be selectively adjusted.

본 발명에 따른 돌연변이 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체는 야생형인 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39와 비교하여, 응집활성이 우수할 뿐만 아니라, 배양 최적 pH인 pH 9에서도 우수한 응집활성을 나타내고, 화학적 응집제의 첨가 여부에 응집활성이 영향을 받지 않으므로, 조류생산에 있어서 수득에 있어서 pH 조절과 같은 부가적인 작업이 필요하지 않고, 조류 자체 및 환경에 오염원인이 되는 화학적 응집제의 사용도 필요하지 않으며, 적은 빛 조사량에도 불구하고 우수한 생장활성 즉, 우수한 바이오매스 생산능을 가지고 있어서, 조류의 대량배양에도 적합하므로, 산업적으로 그 효과가 매우 크다 할 것이다.The mutant asrospira plattenis E41K variant according to the present invention not only has excellent coagulation activity, but also shows excellent coagulation activity even at pH 9, which is the optimum pH of the culture, compared to the wild type asrospyra plathesis NIES 39. Since the flocculating activity is not affected by the addition of the flocculant, no additional work such as pH control is required in the production of the algae, and the use of the chemical flocculant which causes pollution to the algae itself and the environment is also unnecessary. In spite of low light irradiation, it has good growth activity, that is, has good biomass production capacity, and is suitable for mass culture of algae, so the effect will be very industrially.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 야생형인 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39와 돌연변이체인 mut41을 관찰하여 촬영한 사진이다. 도 1a는 배양 배지에서 정지상의 조류세포를 찍은 사진이고, 도 1b는 각 균주를 현미경으로 촬영한 사진으로, 사진 속의 scale bar는 200 ㎛를 나타내며, WT는 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39를 의미하고, mut41은 돌연변이체인 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 야생형인 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39와 돌연변이체인 mut41의 응집활성을 나타내는 그래프이다. 세포의 각 성장 단계에서 응집 활성을 측정 하였다. WT는 야생형을 나타내고, mut41는 돌연변이체를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 야생형인 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39와 돌연변이체인 mut41의 바이오 매스(건조세포중량, 도 3a)와 엽록소(chlorophyll, 도 3b) 함량을 나타내는 그래프로, WT는 야생형을 나타내고, mut41는 돌연변이체를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 야생형인 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39와 돌연변이체인 mut41의 pH에 따른 응집활성의 변화를 나타내는 그래프로, WT는 야생형을 나타내고, mut41는 돌연변이체를 나타낸다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 야생형인 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39와 돌연변이체인 mut41의 화학적 응집제에 따른 응집활성의 변화를 나타내는 그래프로, WT는 야생형을 나타내고, mut41는 돌연변이체를 나타낸다. 상기 도 5a는 염화제이철(FeCl3)을 첨가한 경우를 나타내고, 도 5b는 황산알루미늄(Al2(SO4)3)을 첨가한 경우를 나타내며, 도 5c는 황산아연(ZnSO4)을 첨가한 경우를 나타내며, 그래프의 세로축은 응집활성(%)을 나타내고, 그래프의 세로축은 각 화학적 응집제의 농도(mg/l)를 나타낸다.
Figure 1 is a photograph taken by observing the wild type Asrospira platensis NIES 39 and the mutant mut41 according to an embodiment of the present invention. Figure 1a is a photograph of the stationary algae cells in the culture medium, Figure 1b is a microscopic photograph of each strain, the scale bar in the photo shows a 200 ㎛, WT means asrospyra platensis NIES 39 and, mut41 represents the mutant Asrospira plattenis E41K variant.
Figure 2 is a graph showing the coagulation activity of wild type Asrospira platensis NIES 39 and the mutant mut41 according to an embodiment of the present invention. Aggregation activity was measured at each growth stage of the cells. WT represents wild type and mut41 represents mutant.
Figure 3 is a graph showing the biomass (dry cell weight, Figure 3a) and chlorophyll (chlorophyll, Figure 3b) content of the wild type Asrospira platensis NIES 39 and the mutant mut41 according to an embodiment of the present invention, WT represents wild type and mut41 represents mutant.
Figure 4 is a graph showing the change in coagulation activity according to the pH of the wild type Asrospira platensis NIES 39 and the mutant mut41 according to an embodiment of the present invention, WT represents a wild type, mut41 represents a mutant .
Figure 5 is a graph showing the change in the coagulation activity according to the chemical coagulant of wild type Asrospira platensis NIES 39 and the mutant mut41 according to an embodiment of the present invention, WT represents a wild type, mut41 represents a mutant Indicates. FIG. 5A illustrates a case in which ferric chloride (FeCl 3 ) is added, and FIG. 5B illustrates a case in which aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ) is added, and FIG. 5C is in which zinc sulfate (ZnSO 4 ) is added. Cases, the vertical axis of the graph represents the aggregation activity (%), and the vertical axis of the graph represents the concentration (mg / l) of each chemical flocculant.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예 일뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, the following examples are only a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

<< 실시예Example 1> 조류 균주 및 배양 준비  1> Algae Strains and Culture Preparation

한국생명공학연구원 생물자원센터에서 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39(Arthrospira platensis NIES 39, KCTC AG30033)를 분양 받아 SOT 배지를 이용하여 배양하였고, 상기 배양은 120 rpm, pH 9 및 35℃의 조건에서 수행하였다. 상기 SOT 배지는 1L의 증류수에 NaHCO3 16.8 g, K2HPO4 0.5g, NaNO3 2.5 g, K2SO4 1 g, NaCl 1 g, MgSO4·H2O 0.2 g, CaCl2·H2O 0.04 g, FeSO4·H2O 0.01 g, Na2 EDTA 0.08 g, H3BO3 0.03 mg, MnSO4·H2O 0.025 mg, ZnSO4·H2O 0.002 mg, CuSO4·H2O 0.0079 mg 및 Na2MoO4·H2O 0.0021 mg을 첨가하여 제조하였다. Arthrospira platensis NIES 39 at the Korea Institute of Bioscience and Biotechnology NIES 39, KCTC AG30033) was distributed and incubated using SOT medium, and the culture was performed at 120 rpm, pH 9 and 35 ° C. The SOT medium is NaHCO 3 in 1L of distilled water 16.8 g, K 2 HPO 4 0.5 g, NaNO 3 2.5 g, K 2 SO 4 1 g, NaCl 1 g, MgSO 4 H 2 O 0.2 g, CaCl 2 H 2 O 0.04 g, FeSO 4 H 2 O 0.01 g, Na 2 0.08 g EDTA, 0.03 mg H 3 BO 3 , 0.025 mg MnSO 4 H 2 O, 0.002 mg ZnSO 4 H 2 O, 0.0079 mg CuSO 4 H 2 O and 0.0021 mg Na 2 MoO 4 H 2 O It was prepared by.

상기 균주를 배양하면서, 성장과 응집활성을 측정하기 위하여 다양한 시간 간격으로 배지 샘플을 채취하고, 엽록소(chlorophyll)와 세포 건조중량을 측정하였다.
While culturing the strain, medium samples were taken at various time intervals to measure growth and aggregation activity, and chlorophyll and cell dry weight were measured.

<< 실시예Example 2> 에틸 메탄  2> ethyl methane 설포네이트(EMS)를Sulfonate (EMS) 이용한 돌연변이 유발 및 선발 Mutagenesis and Selection

응집활성이 개선된 돌연변이 균주 제조를 위하여, 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39에 대해 화학적 돌연변이원으로 알려진 에틸 메탄 설포네이트(EMS)을 처리하였다.To prepare mutant strains with improved coagulation activity, ethyl methane sulfonate (EMS), known as chemical mutagen, was treated for Asrospira plattensis NIES 39.

보다 구체적으로, 지수성장기(log phase)의 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39 균주를 인산완충식염수(phosphate buffered saline, PBS)로 세척한 후, 35℃의 암상태에서 1시간 동안 적당히 흔들어주면서 1% EMS(Sigma, USA)를 처리하였다.More specifically, after washing the Asrospira Platensis NIES 39 strain in the log phase with phosphate buffered saline (PBS), 1% shaking for 1 hour in a dark state of 35 ℃ EMS (Sigma, USA) was treated.

상기 처리 후, 처리된 세포를 증류수로 세척하여 EMS를 제거하고, 4℃의 암상태에서 24시간 동안 처리하였다. 상기 암상태로 처리한 세포를 고체배지 상으로 옮기고, 35℃에서 콜로니(colony)가 생성될 때까지 배양하였다. 상기 고체배지에서 콜로니를 형성한 균주를 분리하고 액체 배지에서 더욱 배양하였다.After the treatment, the treated cells were washed with distilled water to remove EMS, and treated for 24 hours in the dark at 4 ° C. Cells treated in the dark were transferred onto solid medium and incubated at 35 ° C. until colonies were produced. The colony-forming strains were isolated from the solid medium and further cultured in liquid medium.

상기 고체배양 결과, 약 70 여개의 콜로니(colony)가 형성되었고, 상기 돌연변이 균주 중 응집활성이 가장 우수한 돌연변이체를 선발하여, mut41라고 명명하였다.As a result of the solid culture, about 70 colonies were formed, and among the mutant strains, mutants having the best aggregation activity were selected and named mut41 .

상기 mut41라고 명명한 돌연변이 균주와 야생형(wild type)인 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39를 관찰한 결과를 도 1에 나타내었다. 상기 균주의 사진은 Leica microscope(Wetzlar, Germany)로 관찰하여, 디지털 카메라(Canon, USA)로 촬영하였다.The results of observing the mutant strain named mut41 and wild type Asrospyra plathesis NIES 39 are shown in FIG. 1. Photographs of the strain were observed with a Leica microscope (Wetzlar, Germany) and taken with a digital camera (Canon, USA).

상기 도 1에 나타낸 바와 같이, 동일한 배양배지에서 배양한 야생형과 돌연변이체의 표현형의 경우, 야생형과 달리 mut41에서는 커다란 응집이 관찰되었고(도 1a), 2 주간 배양한 후 야생형을 현미경으로 관찰한 결과, 야생형의 경우, 세포가 하나의 단일 세포로써 길고 느슨한 코일 형태를 나타내었지만, mut41 세포에서는 응집 형성(세포 집합)이 관찰되었으며, 응집에 따라 거대한 덩어리로 서로 뭉쳐있는 것이 관찰되었다(도 1b).
As shown in FIG. 1, in the case of the phenotype of the wild type and the mutant cultured in the same culture medium, large aggregation was observed in mut41 unlike the wild type (FIG. 1A). In the wild type, the cells showed a long, loose coil form as a single cell, but in mut41 cells, aggregate formation (cell aggregation) was observed, and the aggregates were observed to aggregate into a large mass (FIG. 1B).

<< 실시예Example 3> 돌연변이체의 성장 및 응집활성의 측정 3> Determination of growth and aggregation activity of mutants

돌연변이체인 mut41의 성장에 따른 대한 성장활성 및 응집활성을 측정하기 위하여, 시간의 흐름에 따른 광학 밀도(optical density)의 변화를 측정하였다. 응집활성의 측정은 Lee et al.(Lett in Appl Microbiol 27:14-18 (1998))에 기재된 방법을 응용하여 수행하였다.In order to measure the growth activity and aggregation activity with the growth of the mutant mut41 , the change in optical density over time was measured. The measurement of coagulation activity is described by Lee et. The method described in al . (Lett in Appl Microbiol 27: 14-18 (1998)) was applied.

보다 구체적으로, 배양 후 3일 간격으로 3일, 6일, 9일 및 12일 경과한 후에, 상기 mut41와 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39 배지를 채취하고 현탁한 후, 각 조류 배양 현탁액(10 ml)을 세포배양 튜브(Falcon사)에 넣고, 상기 조류 배양 현탁액을 1분 동안 저었다. 상기 1분 동안 저은 후, 1시간 동안 가만히 놓아 안정화시켜, 조류 세포의 응집을 유도하였다.More specifically, after 3 days, 6 days, 9 days, and 12 days at 3 days intervals after the culture, the mut41 and the Asrospira platensis NIES 39 medium was collected and suspended, and then each algal culture suspension (10 ml) was placed in a cell culture tube (Falcon) and the algal culture suspension was stirred for 1 minute. After stirring for 1 minute, it was allowed to stand for 1 hour to stabilize, inducing aggregation of algal cells.

상기 시간 경과 후에, 상층부에서 세포의 aliquot을 제거하고, 520nm에서 흡광도를 측정하였다. 상기 흡광도를 측정한 결과를 도 2에 나타내었다. 또한, 상기 응집활성(%)은 하기 계산식 1에 의해 계산되었다. 상기 계산식에 의해 계산된 결과를 도 2에 나타내었다. 상기 도 2에 나타낸 결과값은 각각 3회 수행한 독립적인 실험으로부터 평균값(±SD)을 나타내었다.After this time elapsed, aliquots of cells were removed from the upper layer and the absorbance was measured at 520 nm. The result of measuring the absorbance is shown in FIG. 2. In addition, the aggregation activity (%) was calculated by the following formula (1). The results calculated by the above formula are shown in FIG. 2. The results shown in FIG. 2 represent mean values (± SD) from independent experiments performed three times each.

[계산식 1][Equation 1]

응집 효율(%) = (1/A - 1/B) × 100Cohesive Efficiency (%) = (1 / A-1 / B) × 100

(A는 응집이 일어난 후의 흡광도, B는 응집을 일으키기 전의 흡광도)(A is the absorbance after aggregation occurs, B is the absorbance before aggregation occurs)

상기 도 2에 나타낸 바와 같이, 배양 배지에서 야생형의 응집활성은 조류가 급속하게 성장하는 지수 성장기(log growth phase), 구체적으로 배양 후 9일이 경과되는 시점까지 계속하여 증가하였고, 대수 성장기(stationary growth phase)에 해당하는 9일 경과 후 즉, 12일에는 감소된 것이 확인되었다. 한편, 상기 mut41의 경우, 야생형 보다 더 우수한 응집활성을 나타내었을 뿐만 아니라, 계속해서 증가되는 것으로 확인되었다.As shown in FIG. 2, the coagulation activity of wild-type in the culture medium continued to increase until the log growth phase in which algae grew rapidly, specifically 9 days after incubation, and the stationary growth phase. It was confirmed that after 9 days corresponding to the growth phase, that is, at 12 days. On the other hand, in the case of the mut41 , not only showed better cohesive activity than the wild type, it was confirmed to increase continuously.

특히, 조류 세포가 급격하게 증가되는 3일째에 야생형과 mut41의 응집활성 차이는 가장 높아, 야생형에 비하여, mut41의 응집활성이 약 15% 더 높은 것으로 확인되었다.In particular, the difference in the aggregation activity between wild type and mut41 was the highest on the third day when algal cells rapidly increased, and the aggregation activity of mut41 was about 15% higher than that of wild type.

상기 응집활성이 우수한 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39의 돌연변이인 mut41은 최종적으로 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체(Arthrospira platensis E41K mutant)로 명명하였고, 대한민국 대전광역시 유성구에 위치한 생물자원센터에 2011년 12월 16일자로 기탁되어 2011년 12월 28일자에 기탁번호 KCTC 12105BP를 부여 받았다.
Mut41, which is a mutation of the astrophylatensis NIES 39 having excellent coagulation activity, is finally an astrophylatensis E41K variant ( Arthrospira). platensis E41K mutant) and was deposited on December 16, 2011 at the biological resource center located in Yuseong-gu, Daejeon, Korea, and was given the deposit number KCTC 12105BP on December 28, 2011.

<< 실시예Example 4> 엽록소 함량과  4> Chlorophyll content 바이오매스Biomass 함량 분석 Content analysis

아스로스피라 플라텐시스 NIES 39의 응집활성이 현저히 개선된 변이체인 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체의 성장활성을 확인하기 위하여, 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39와 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체의 바이오매스 함량과 엽록소 함량(Chlorophyll/DCW)을 측정하였다.In order to confirm the growth activity of the Asrospira plattensis E41K variant, which is a significantly improved coagulation activity of the Asrospira plattensis NIES 39, Asrospira plattensis NIES 39 and Asrospira plattensis E41K variant Biomass content and chlorophyll content (Chlorophyll / DCW) of were measured.

보다 구체적으로, 12일간 배양한 각각의 조류의 세포를 수확하여, 바이오매스 함량 측정을 위해 건조세포중량(dry cell weight)을 측정하였고, 추가로 엽록소 함량을 측정하였다.More specifically, the cells of each algae cultured for 12 days were harvested, dry cell weight was measured for biomass content measurement, and chlorophyll content was further measured.

상기 건조세포중량은 Vonshak et al.(Biomass 2:175-185(1982))에 기재된 방법을 응용하여 수행하였다. 구체적으로, 상기 건조세포중량의 측정은 미리 무게를 측정한 필터(Whatman Co., USA)로 배양 현탁액을 여과한 후, 상기 필터를 105?에서 3시간 동안 건조하고 다시 무게를 측정하는 방법으로 수행하였다. 또한, 상기 엽록소 함량의 측정은 Sartory and Grobbelaar(Hydrobiologia 114:177-187 (1984))에 기재된 방법과 같이, 각각의 조류 세포로부터 메탄올을 이용하여 엽록소를 측정한 후, 665 nm 와 650 nm에서 분광 광도계(spectrophotometer)로 측정하는 방법으로 수행하였다.The dry cell weight is Vonshak et al . (Biomass 2: 175-185 (1982)). Specifically, the measurement of the dry cell weight is carried out by filtering the culture suspension with a pre-weighed filter (Whatman Co., USA), and then drying the filter at 105 ° for 3 hours and weighing again. It was. In addition, the measurement of the chlorophyll content is determined by measuring the chlorophyll using methanol from each algae cell, as described in Sartory and Grobbelaar (Hydrobiologia 114: 177-187 (1984)), and then spectroscopically at 665 nm and 650 nm. It was performed by the method of measuring with a spectrophotometer.

상기 측정 결과를 각각 도 3 a 및 도 3 b에 나타내었다.The measurement results are shown in FIGS. 3A and 3B, respectively.

상기 도 3a에 나타낸 바와 같이, 건조세포중량(biomass)은 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39에 비하여 변이체인 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체가 약 180% 더 증가한 것으로 확인되었다. 한편, 상기 도 3b에 나타낸 바와 같이, 건조세포중량 당 엽록소(chlorophyll) 함량은 14.6 mg/g으로, 야생형인 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39에 비해 낮게 나타났다.As shown in FIG. 3A, the dry cell weight (biomass) was found to be increased by about 180% in the Asrospira Platensis E41K variant, which is a variant compared to Asrospira Platensis NIES 39. On the other hand, as shown in Figure 3b, the chlorophyll (chlorophyll) content per dry cell weight was 14.6 mg / g, which was lower than the wild type Asrospira platensis NIES 39.

일반적으로, 세포의 응집에 의하여 그늘이 형성되는 경우, 배양 배지 내에서 세포가 빛에 노출되는 것을 방해하기 때문에 저광 순응 효과가 없는 경우 세포의 성장이 저해되는 것으로 알려져 있다. 그러나, 상기 결과로부터, 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체는 낮은 빛 조사량에도 우수한 효율로 세포 성장을 할 수 있는 것으로 확인되어서, 미세조류 대량 배양 시에도 기존의 다른 조류들과 달리 큰 제약이 되는 저광 순응 효과 없이 높은 바이오 매스 농도에 다다를 수 있을 것으로 예상되었다.
In general, when the shade is formed by aggregation of cells, it is known that the growth of cells is inhibited when there is no low light compliance effect because the cells are prevented from being exposed to light in the culture medium. However, from the above results, it was confirmed that the Asrospira plattensis E41K variant can grow cells with excellent efficiency even at low light dose, and thus, low light, which is a big constraint unlike other existing algae even when microalgae mass culture is performed. It was expected that high biomass concentrations could be reached without the acclimation effect.

<< 실시예Example 5> 응집활성에 대한  5> for coagulation activity pHpH 의 영향Influence of

상기 신규한 균주인 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체의 pH에 따른 응집활성을 확인하기 위하여, 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39와 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체의 pH에 따른 응집활성을 확인하였다.In order to confirm the coagulation activity according to the pH of the novel strain, Asrospyra plathesis E41K variant, the coagulation activity according to the pH of Asrospyra platensis NIES 39 and Asrospyra plathesis E41K variant was confirmed. .

구체적으로, 50 ml 원뿔모양의 튜브 각각에 0.1 M HCl 또는 6 N NaOH를 이용하여 pH를 pH 4, pH 7, pH 9 및 pH 12로 조절한 배양 배지를 10 ml씩 투입한 후, 상기 각각의 조류 세포를 상기 pH를 조절한 배지에 접종하고, 2일 동안 배양한 후, 실시예 3과 같은 방법으로 응집활성을 측정하였다. 상기 측정한 결과를 도 4에 나타내었다.Specifically, each of the 50 ml conical tubes each 10 ml of the culture medium adjusted to pH 4, pH 7, pH 9 and pH 12 using 0.1 M HCl or 6 N NaOH, each of the above The algae cells were inoculated in the pH-regulated medium and cultured for 2 days, and then the aggregation activity was measured in the same manner as in Example 3. The measurement results are shown in FIG. 4.

상기 도 4에 나타낸 바와 같이, 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39의 경우, 배지의 pH를 pH 4 또는 pH 12와 같이 극단적인 pH값으로 조절하여야 응집현상이 유도되었다. 그러나 상기 pH 조건은 대규모의 조류 배양에 적합하지 않은 조건이므로, pH값을 조절하여 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39를 응집시키기 위해서는 배양 후, 배양배지의 pH값을 조절하여야 하는 추가적인 작업의 필요성과 산성 또는 염기성으로 조절된 배양액 처리에 추가적인 공정이 필요하다는 문제점이 제기된다.As shown in FIG. 4, in the case of Asrospira platensis NIES 39, aggregation was induced by adjusting the pH of the medium to an extreme pH value such as pH 4 or pH 12. However, since the pH conditions are not suitable for large-scale algae culture, in order to agglomerate Asrospira platensis NIES 39 by adjusting the pH value, the need for additional work to adjust the pH value of the culture medium after the culture and The problem arises that additional processes are required for treating acid or basic controlled cultures.

한편, 신규한 균주인 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체는 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39의 최적 배양 pH인 pH는 9(Ogbonda et al., BioresTechnol 98:2207-2211(2007))에서도 우수한 응집활성을 나타내었고, 구체적으로, 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39에 비하여 약 16% 증가한 응집활성을 나타내었다. 따라서, 상기 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체의 경우, 배양액의 pH를 조절하는 것과 같은 추가적인 조치 없이도 배양된 조류를 응집시켜 수득할 수 있다는 점에서 대량생산에 의한 조류의 수득에 큰 장점이 있는 것으로 확인되었다.
On the other hand, the novel strain Asrospyra plathesis E41K variant had a pH of 9 (Ogbonda et. al ., Biores Technol 98: 2207-2211 (2007)) also showed excellent coagulation activity, specifically, about 16% increase in coagulation activity compared to Asrospyra plathesis NIES 39. Therefore, the Asrospyra plathesis E41K variant has a great advantage in obtaining algae by mass production in that it can be obtained by agglutination of cultured algae without additional measures such as adjusting the pH of the culture solution. Confirmed.

<< 실시예Example 6> 응집 활성에 대한 화학적 응집제의 영향 6> Effect of chemical flocculant on flocculation activity

조류의 응집은 Al3 +나 Fe3 +와 같은 다른 양 이온성 중합체들을 이용해서 화학적으로 유도할 수 있다. 구체적으로, 미세조류 세포의 표면은 음전하를 띄는데, 세포 표면의 음전하는 세포의 응집을 막아주는 역할을 한다. 따라서, 세포 표면의 전하를 낮추거나 중성화하기 위하여 양이온을 첨가하는 경우, 조류의 응집이 유도될 수 있는 것으로 보고되고 있다.Aggregation of the bird may be derived chemically using different amounts of ionic polymers such as Al + 3 or Fe + 3. Specifically, the surface of the microalgal cells has a negative charge, the negative charge of the cell surface serves to prevent the aggregation of the cells. Therefore, it has been reported that when cations are added to lower or neutralize the charge on the cell surface, aggregation of algae can be induced.

이와 관련하여, 화학적 응집제(chemical flocculants)를 첨가하여, 화학적 응집제 즉, 양이온 첨가에 의한 응집효과의 변화를 확인하였다.In this regard, chemical flocculants were added to confirm the change of the flocculation effect by the addition of a chemical flocculant, that is, a cation.

보다 구체적으로, 염화제이철(ferric chloride, FeCl3), 황산알루미늄(aluminum sulfate, Al2(SO4)3) 및 황산아연(zinc sulfate, ZnSO4)을 각각의 농도, 구체적으로 50 mg/l, 100 mg/l, 200 mg/l, 300 mg/l, 400 mg/l 및 500 mg/l씩 첨가하고, 실시예 3과 같은 방법으로 응집활성을 측정하였다. 상기 각각의 조류에 대한 화학적 응집제가 응집활성에 미치는 영향을 측정한 결과를 도 5에 나타내었다.More specifically, ferric chloride (FeCl 3 ), aluminum sulfate (Aluminum sulfate, Al 2 (SO 4 ) 3 ) and zinc sulfate (zinc sulfate, ZnSO 4 ) in each concentration, specifically 50 mg / l, 100 mg / l, 200 mg / l, 300 mg / l, 400 mg / l and 500 mg / l each were added and coagulation activity was measured in the same manner as in Example 3. 5 shows the results of measuring the effect of the chemical flocculant on the flocculation activity of each algae.

상기 도 5a 내지 도 5c에 나타낸 바와 같이, 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39의 경우, 화학적 응집제의 첨가에 의해 응집활성이 증가되었고, 응집제 첨가량의 증가에 따라 응집활성도 증가하였다. 구체적으로, FeCl3의 경우 500 mg/l 농도로 첨가하였을 때 응집활성이 약 17% 증가하였고, Al3(SO4)2의 경우 500 mg/l 농도로 첨가하였을 때 응집활성이 약 28% 증가하였으며, ZnSO4의 경우 200 mg/l 농도로 첨가하였을 때 응집활성이 약 28% 증가하였다.As shown in FIG. 5A to FIG. 5C, in the case of Asrospira platensis NIES 39, coagulation activity was increased by addition of a chemical coagulant, and coagulation activity also increased with the increase of the coagulant addition amount. Specifically, when FeCl 3 was added at a concentration of 500 mg / l, the aggregation activity was increased by about 17%, and when Al 3 (SO 4 ) 2 was added at a concentration of 500 mg / l, the aggregation activity was increased by about 28%. In the case of ZnSO 4 , the coagulation activity increased by about 28% when added at a concentration of 200 mg / l.

그러나, 신규한 균주인 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체의 경우, 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39 또는 일반적인 조류와 달리 화학적 응집제의 첨가에 의해서도 응집활성의 증가가 제한적인 것으로 확인되었다. 상기 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체는 응집제의 첨가 여부에 관계없이 높은 응집활성을 나타내어, 추가적인 작업의 필요성 및 환경오염과 원료 즉, 조류의 오염이 문제되는 화학적 응집제의 사용 없이도 우수한 조류 생산결과를 얻을 수 있는 것으로 확인되었다.However, in the case of the new strain Asrospyra plathesis E41K variant, it was confirmed that the increase of coagulation activity was limited by addition of chemical flocculant, unlike Asrospyra plathesis NIES 39 or general algae. The Asrospira Platensis E41K variant exhibits high flocculation activity regardless of the addition of a flocculant, thereby providing excellent algae production without the necessity of additional work and the use of chemical flocculant, which is problematic for environmental pollution and raw material, that is, algae contamination. It was confirmed that it can be obtained.

한국생명공학연구원Korea Biotechnology Research Institute KCTC12105BPKCTC12105BP 2011122820111228

Claims (7)

응집 활성이 향상된 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체(Arthrospira platensis E41K mutant, KCTC 12105BP). Arthrospira platensis E41K mutant (KCTC 12105BP) with enhanced aggregation activity. 제1항에 있어서, 상기 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체는 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39(Arthrospira platensis NIES 39, KCTC AG30033)의 변이체인 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체(Arthrospira platensis E41K mutant, KCTC 12105BP).The method of claim 1, wherein the Asrospira plattensis E41K variant is selected from the group consisting of Asrospira plattensis NIES 39 ( Arthrospira). platensis Asrospira Platensis E41K variant ( Arthrospira ), a variant of NIES 39, KCTC AG30033) platensis E41K mutant, KCTC 12105BP). 제2항에 있어서, 상기 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체는 아스로스피라 플라텐시스 NIES 39(Arthrospira platensis NIES 39, KCTC AG30033)에 에틸 메탄 설포네이트(ethyl methane sulfonate, EMS)를 처리하여 수득된 변이체인 것을 특징으로 하는 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체(Arthrospira platensis E41K mutant, KCTC 12105BP).The method of claim 2, wherein the Asrospyra plathesis E41K variant is selected from the group Asthrophila Platensis NIES 39 ( Arthrospira). platensis NIES 39, KCTC AG30033) asrospira platensis E41K variant ( Arthrospira) characterized in that the variant obtained by treatment of ethyl methane sulfonate (EMS) platensis E41K mutant, KCTC 12105BP). 응집 활성이 향상된 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체(Arthrospira platensis E41K mutant, KCTC 12105BP)를 이용하여 미세조류를 생산하는 방법.A method for producing microalgae using the Asthrospira platensis E41K mutant (KCTC 12105BP) with enhanced aggregation activity. 제4항에 있어서,
상기 미세조류를 생산하는 방법은 상기 응집 활성이 향상된 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체(Arthrospira platensis E41K mutant, KCTC 12105BP)를 배양하는 단계를 포함하는 것인 미세조류를 생산하는 방법.
5. The method of claim 4,
The method of producing the microalgae is a method of producing a microalgae comprising the step of culturing the agglomeration activity improved Asrospyra platensis E41K mutant (KCTC 12105BP).
제5항에 있어서,
상기 미세조류를 생산하는 방법은 상기 응집 활성이 향상된 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체(Arthrospira platensis E41K mutant, KCTC 12105BP)를 배양액에서 배양하는 단계 및 상기 배양액으로부터 상기 응집 활성이 향상된 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체(Arthrospira platensis E41K mutant, KCTC 12105BP)를 수득하는 단계를 포함하는 것인 미세조류를 생산하는 방법.
The method of claim 5,
The microalgae production method comprises the steps of culturing the Athrospira platensis E41K mutant (KCTC 12105BP) with enhanced coagulation activity in a culture medium, and asrospyra platen with enhanced coagulation activity from the culture medium. A method of producing a microalgae comprising the step of obtaining cis E41K variant ( Arthrospira platensis E41K mutant, KCTC 12105BP).
제6항에 있어서,
상기 배양하는 단계는 상기 응집 활성이 향상된 아스로스피라 플라텐시스 E41K 변이체(Arthrospira platensis E41K mutant, KCTC 12105BP)를 pH 8 내지 pH 10의 조건에서 배양하는 방법으로 수행하는 것인 미세조류를 생산하는 방법.
The method according to claim 6,
The culturing step is a method for producing microalgae which is performed by culturing the agglomeration activity improved Asrospyra platensis E41K mutant (KCTC 12105BP) in a condition of pH 8 to pH 10. .
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