KR101477139B1 - Method for Mass Production of Hydrodictyon Algae and Preparation for Its Application - Google Patents
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Abstract
본 발명은 담수조류중 그 대량생산 기술에 대해 아직까지 보고된 바 없는 그물말속(Hydrodictyon) 조류에 대해 우량 씨드 유도; 대량생산용 적정 배지의 제조/공급; 생산 증진 및 유용물질 고함유를 위한 배양조건 적정 관리; 성장한 그물말의 수확/탈수; 수확된 바이오매스의 건조/저장/사전처리 단계를 포함하는 경제적이면서 효율적인 그물말속 조류의 대량배양 및 고품질 바이오매스, 수확, 저장, 사전처리에 관한 방법과 관련 배지조성물을 제공한다. 본 발명에 의해 배양되는 그물말속 조류는 비식용자원인 조류(algae)이기 때문에 바이오매스의 산업적 수요가 높아졌을 때 식품 가격 폭등 및 윤리적 문제의 발생 소지가 없고, 폐자원(폐수 및 폐 CO2)을 이용하여 저비용으로 생산할 수 있어 자원의 안정적 공급이 가능하며, 유용성분(탄수화물, 단백질 등) 함량이 높고 당화가 용이한 특성을 가지고 있기 때문에 향후 바이오화학제품 생산의 주요 원료로서 유용하게 활용될 가치가 있다. The present invention relates to a process for producing high quality seeds for hydrodictyon birds which have not yet been reported on mass production techniques of freshwater algae; Manufacture / supply of a suitable medium for mass production; Promotion of production and proper management of culture conditions for high content of useful substances; Harvesting / dehydration of grown nets; Harvesting, storage, and pretreatment of the harvested biomass, including the drying / storage / pretreatment steps of the harvested biomass, and a related media composition. Since the netted bird cultivated by the present invention is an algae, which is a non-edible resource, there is no possibility of food price increase and ethical problems when the industrial demand of biomass increases, and the waste resources (wastewater and waste CO2) (Carbohydrate, protein, etc.) and easy saccharification, it can be usefully used as a main raw material for future production of biochemical products. have.
Description
본 발명은 담수 녹조류중의 하나인 그물말속( Hydrodictyon) 조류를 고품질의 바이오매스 자원으로 활용할 목적으로 대량배양하고, 생산된 바이오매스를 효율적으로 전처리하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for the mass culture, efficient pre-treatment in the production of biomass in order to take advantage of one of the net malsok (Hydrodictyo n) of the fresh water algae of green algae to the high quality of the biomass resources.
석유자원의 고갈, 에너지 수요 증가, 지구온난화와 CO2 배출 문제 및 환경규제 강화 등의 여러 문제에 직면한 상황에서 미래 환경과 자원고갈을 슬기롭게 대비하기 위해서는 필수적으로 생물자원(바이오매스)의 효율적 활용기술 개발이 필요하다. In the face of various problems such as depletion of petroleum resources, increase of energy demand, global warming and CO 2 emission problems, and enforcement of environmental regulations, it is essential to efficiently utilize biological resources (biomass) Technology development is needed.
상기 생물자원은 다음의 몇 가지 요인이 구비되어야 하는 바, 1) 식량 또는 사료로의 이용가치가 적어 산업적으로 대량 사용할 경우 식량가격 폭등의 우려가 낮을 것, 2) 생산성이 뛰어나거나 생산물의 산업적 가치가 높아 재배 또는 배양시 경제성이 상대적으로 높을 것, 3) 비농경지에서 재배되거나 비농업용수를 사용함으로서 농산물 생산을 위한 재배요인과 가능한 경합하지 않을 것, 4) 이산화탄소 저감 또는 환경오염을 경감시킬 수 있는 능력이 상대적으로 우수할 것 등이다. The biomass should have several factors such as: 1) low value for food or feed and low concern for food price hike when used industrially, 2) high productivity or industrial value of product 3) It will not be possible to compete with cultivation factors for agricultural production by cultivating non-agricultural land or using non-agricultural water. 4) It can reduce carbon dioxide pollution or environmental pollution. And the ability to be relatively good.
상기 요인을 비교적 높게 만족시키는 생물자원은 조류(algae)이며, 당질/전분계 바이오매스(1세대 바이오매스) 및 섬유질계 바이오매스(2세대 바이오매스)와는 달리 3세대 바이오매스로 분류되어 화학산업의 원료물질 공급원(chemical feedstocks)으로써 활발히 검토되고 있다. Biological resources that satisfy the above factors relatively well are algae and unlike the carbohydrate / starch biomass (first generation biomass) and fibrous biomass (second generation biomass), they are classified as third generation biomass, (Chemical feedstocks). ≪ / RTI >
조류가 바이오매스로서 보다 적합한 이유들을 볼 것 같으면(Rodolfi 등 Biotechnol. Bioeng. 102: 100-112, 2009) 첫째, 종에 따라 여러 환경조건에서도 자랄 수 있기 때문에 토지 및 기타 자원 이용 효율이 높다. 둘째, 조류는 광합성을 하며 생육주기가 짧고 성장속도가 빨라 바이오매스 생산량이 총체적으로 높다. CO2 흡수율도 높아 1 ㎡에서 열대우림은 연간 15 내지 20 톤(ton)의 CO2를 흡수하지만 같은 면적의 미세조류는 30 내지 40 톤(ton)을 흡수한다고 한다. 셋째, 조류 배양의 특별한 이점 중의 하나는 폐이산화탄소를 이용할 수 있다는 것과 재배시 폐수(wastewater, brackish water, gray water 등)를 영양분 공급원으로 활용함으로서 바이오매스 생산과 물정화 효과를 동시에 얻을 수 있다. 넷째, 조류종들 중에는 탄수화물, 단백질, 지질 등 특정 성분이 상대적으로 고함량 생산할 수 있는 종들이 있어 이들을 잘 활용하면 산업원료물질로서의 자원화 효율이 매우 높다. 다섯째, 조류는 리그닌이 없기 때문에 섬유질계 바이오매스(리그닌 15-30% 함유)보다 전처리과정이 보다 용이하다. First, the use of land and other resources is high because birds can grow in various environmental conditions depending on the species. (Rodolfi et al., Biotechnol. Bioeng., 102: 100-112, 2009) Second, algae are photosynthetic, have a shorter growth period and faster growth rate, resulting in a higher total biomass production. The CO 2 uptake is also high, so 1 ㎡ means that the rainforest absorbs 15 to 20 tonnes of CO 2 per year, while microalgae of the same area absorb 30 to 40 tonnes per year. Third, one of the special advantages of algae cultivation is that biomass production and water purification effect can be obtained simultaneously by using waste carbon dioxide and using wastewater (wastewater, brackish water, gray water, etc.) as a nutrient source during cultivation. Fourth, among species of birds, there are species that can produce a relatively high amount of specific ingredients such as carbohydrates, proteins, and lipids. Therefore, if they are used well, the efficiency of recycling as an industrial raw material is very high. Fifth, algae are easier to pretreat than fibrous biomass (containing 15-30% lignin) because of the absence of lignin.
그러나, 3만 내지 4만종의 존재가 알려진 조류의 모든 종이 상기의 장점을 보유하고 있는 것은 아니기 때문에 최근 들어 많은 연구자들이 보다 이용가치가 높은 조류종의 발굴 및 개선, 조류 바이오매스의 생산, 이의 활용기술 개발에 많은 노력을 투입하고 있다. 지금까지 조류(algae)의 산업적 응용은 건강식품 및 기능성의약품, 색소생산, 양식사료, 화장품 소재 등의 분야로(Karina 등, Comparative Biochemistry and Physiology, Part C 146: 60-78, 2007) 제한되어 왔었으나, 유가상승 경험 이후의 기술개발 경향을 보면, 대체에너지원 확보를 위한 바이오디젤 및 바이오알코올 생산을 위한 조류 연구가 전세계적으로 대단한 열풍으로 진행되고 있다(Scott 등, Current Opinion in Biotechnology 21:1-10, 2010; Mata 등, Renewable and Sustainable Energy Reviews 14 : 217232, 2010)(Ge 등, Renewable Energy. 36:84-89, 2011; Harun 등, Chemical Engineering Jounal 168:1079-1084, 2011; Adams 등, J. Appl. Phycol. 21, 569574, 2009; Brennan과 Owende, Renew. Sustain. Energy Rev. 14, 557577, 2010; Rojan 등, Bioresource Technology 102: 186-193, 2011). 한편 석유자원 고갈을 대비해 바이오화학제품(바이오플라스틱, 화학제품 생산용 플랫폼 케미칼 등)을 생산하기 위한 원료로서 조류의 다양한 이용이 검토되고 있다(Nguyen 등, Bioresource Technology 110, 552-559, 2012). However, since not all species of birds known to exist between 30,000 and 40,000 species have the above merits, many researchers have recently discovered and improved bird species that are more valuable for use, production of algae biomass, We are putting a lot of effort into technology development. So far, the industrial application of algae has been limited to the fields of health food and functional medicines, pigment production, aquaculture feed, cosmetic materials (Karina et al., Comparative Biochemistry and Physiology, Part C 146: 60-78, 2007) However, the tendency of technology development after the rise in oil prices has led to a great worldwide boom in the study of algae for the production of bio-diesel and bio-alcohol to secure alternative energy sources (Scott, et al., Current Opinion in Biotechnology 21: 1 Renewable and Sustainable Energy Reviews 14: 217232, 2010) (Ge et al., Renewable Energy. 36: 84-89, 2011; Harun et al., Chemical Engineering Jounal 168: 1079-1084, 2011; Adams et al. , J. Appl. Phycol., 21, 569574, 2009, Brennan and Owende, Renew, Sustain Energy Rev. 14, 557577, 2010; Rojan et al., Bioresource Technology 102: 186-193, 2011). Meanwhile, various uses of algae as raw materials for producing biochemicals (bioplastics, platform chemicals for producing chemical products, etc.) in preparation for depletion of petroleum resources have been examined (Nguyen et al., Bioresource Technology 110, 552-559, 2012).
그런데 향후 인구가 증가되고 바이오매스 수요가 증가되면 농산물 가격이 폭등될 우려가 있기 때문에 특히 화학제품 원료로서의 자원은 농산물과 경합되지 않는 바이오매스를 활용하는 것이 필요하며, 이 경우 경쟁력을 갖추기 위해서는 비식용자원 바이오매스의 저에너지/저비용 생산방법의 개발이 절실히 요구되고 있다. 왜냐하면 바이오매스 생산에서부터 활용에 이르기까지의 각 과정별(배양, 수확/건조, 전처리, 당화 및 발효) 생산비를 산출해 보면 바이오매스 원료비의 비중이 점점 높아지고 있는 상황이기 때문이다. 즉 앞으로는 바이오매스 자체의 생산 효율화를 통한 원료의 경제적 생산이 매우 중요함을 의미한다. 아울러 조류 바이오매스 생산에 있어서 중요한 점은 바이오매스 자체의 대량생산과 더불어 바이오매스의 품질도 우수해야한다는 것이다. 일반적으로 조류는 신속히 생장하면서 생명주기가 짧기 때문에 조류의 내적 생리상태나 외적 재배환경 조건의 차이에 따라 품질 변화폭도 크다고 알려져 있기 때문에 재배과정중 유용물질이 고함유 될 수 있는 배양기술을 조류 종별로 개발하여 이를 적극적으로 활용할 수 있어야 한다. However, as population increases and demand for biomass increases, the price of agricultural products may rise. Therefore, it is necessary to utilize biomass that does not compete with agricultural products, especially for raw materials for chemical products. In order to be competitive, Development of low-energy / low-cost production methods of resource biomass is urgently required. This is because biomass feedstock costs are increasing in the production costs of each process (cultivation, harvesting / drying, pretreatment, saccharification and fermentation) from production to utilization of biomass. In other words, it means that economic production of raw materials through biomass production efficiency is very important. In addition, the important point in the production of algae biomass is that the quality of the biomass should be excellent along with the mass production of the biomass itself. In general, since algae grow quickly and have a short life cycle, it is known that the quality change range is large due to the difference of the internal physiological condition of the algae and the external cultivation environment condition. Therefore, the cultivation technique, It should be able to develop and utilize it positively.
본 발명의 대상이 되는 그물말속 조류는 녹조門(Chlorophyta) 녹조綱(Chlorophyceae) 녹색소구체目(Chlorococcales) 그물말科(Hydrodictyaceae) 그물말屬(Hydrodictyon)으로 분류된다. The netted bird of the present invention is classified as Chlorophyta, Chlorophyceae, Chlorococcales, Hydrodictyaceae, Hydrodictyon.
그물말속 조류 바이오매스의 활용연구 사례를 볼 것 같으면 항균활성물질 추출로의 이용(Ghazala 등, J. Biol. Biotech. 1(3):343-350, 2004), 유기질 비료나 사료로서의 활용(Appler, J. Fish Biol. 27(3): 327-334, 1985), 메탄(Legros 등, Belg. Comm. Eur. Communities (EUR 10024, Energy Biomass): 369-373, 1985; Nyns, Belg. Comm. Eur. Communities (EUR 7160): 183-194, 1981), 젖산(Nguyen 등, Bioresource Tech. 110:552-559, 2012), 발효 당용액(김 등, 한국잡초학회지 32(2):85-97, 2012) 생산 원료로서 이용되고 있으며, 한편으로는 생산된 바이오매스 건조체를 방음 및 단열을 위한 건축자재로도 사용될 수 있음이 보고되고 있다(US 2011/0307976 A1).The use of antimicrobial active material extraction (Ghazala et al., J. Biol. Biotech. 1 (3): 343-350, 2004), application as organic fertilizer or feed , J. Fish Biol. 27 (3): 327-334, 1985), methane (Legros et al., Belg. Comm. Eur. Communities (EUR 10024, Energy Biomass): 369-373, 1985; Eur. Communities (EUR 7160): 183-194, 1981), lactic acid (Nguyen et al., Bioresource Tech. 110: 552-559, 2012), fermented sugar solution (Kim et al. , 2012), and on the other hand it is reported that the dried biomass product can be used as a building material for sound insulation and insulation (US 2011/0307976 A1).
그물말속(Hyrodictyon) 조류는 배양후 수집시 단순히 건지개로만 이용해도 될 정도로 용이하여, 수확하기가 매우 까다롭다고 알려진 단세포성 미세조류[클로렐라(chlorella), 세네데스무스(scenedesmus) 등]의 공정에 비해 저에너지/저비용으로 시료를 수집할 수 있다. 그리고 세척, 탈수, 건조 및 분말화 등의 작업도 매우 간편한 장점을 갖는다. 또한, 그물말속 조류는 리그닌이 없고 탄수화물이 보통 30-70 중량% 차지하고 있으며, 특히 발효에 가장 많이 활용되는 육탄당(글루코오스+만노오스) 함량 비율이 90 중량% 이상 차지함으로써 발효 당용액 생산을 위한 비식용 바이오매스자원으로서 매우 가치가 있음이 입증되어(김 등, 한국잡초학회지 32(2) 87-96, 2012) 금후 그물말속 바이오매스 활용도가 더욱 높아질 것으로 예상된다.Hyrodictyon algae are easy to be harvested only after they have been cultured and can be harvested only in the dry field, so they can be harvested in the process of unicellular microalgae (chlorella, scenedesmus, etc.) The sample can be collected at a low energy / low cost. Also, the operations such as washing, dewatering, drying and pulverizing are very easy. In addition, the net barb bird does not have lignin, carbohydrate usually accounts for 30-70% by weight, and in particular, the proportion of the hexane (glucose + mannose) content most widely used for fermentation is over 90% It has been proven to be of great value as an edible biomass resource (Kim et al., Journal of Korean Society of Weed Science 32 (2) 87-96, 2012).
그런데 그물말속 조류는 그동안 생리생태적 특성에 관한 연구는 어느 정도 수행되어 왔지만 대량생산 방법에 관한 보고의 경우는, 경사면을 이용한 배양시설에서 폐수와 이산화탄소 공급을 통해 그물말속 조류를 생산할 수 있다는 보고(US 2011/0307976 A1) 이외에, 구체적이며 실제적인 배양기술 관련 보고가 아직까지 소개된 적이 없다. However, studies on physiological ecological characteristics have been carried out to some extent on the netting of birds of the net, but reports on the mass production method can produce netted birds by feeding wastewater and carbon dioxide in a slope-based culture facility (US 2011/0307976 A1), specific and actual cultivation technology reports have not yet been introduced.
그물말은 클로렐라나 세네데스무스와 같은 단세포성 조류와는 번식방법 자체가 완연히 다르다. 그리고 같은 사상조류에 속하는 클라도포라(Cladophora), 오실라토리아(Oscillatoria) 등과도 번식방법이 틀리다. 따라서 이들의 배양방법을 그물말에 적용하기에는 한계가 있음은 자명한 일이다. 즉 그물말은 아래와 같이 독특한 특성의 번식 양상을 가진다(John McReynolds. Bull Torrey Bot Club. 88(6):397-403, 1961). The net horses are completely different from the unicellular birds such as chlorella or senedes mousse. Also, the breeding methods are different from Cladophora, Oscillatoria, etc. belonging to the same thought bird. Therefore, it is obvious that there is a limit to apply these culture methods to the net. In other words, the net has the following characteristic traits (John McReynolds, Bull Torrey Bot Club, 88 (6): 397-403, 1961).
그물말은 원통 모양의 단세포이며 보통 5-6개의 세포가 5각형 또는 6각형 모양으로 결합하고 이들이 서로 연결되어 네트(net)을 이루면서 군체 생활 및 부유 생활을 한다. 그물말 세포는 유사분열(염색체 분열) 이후 체세포 분열이 일어나지 않기 때문에 비세포성 다핵체(coenocyte)라는 다핵세포가 형성되며 성장함에 따라 핵의 수도 계속하여 증가한다. 아울러 다핵세포 내에는 많은 엽록체와 피레노이드(pyrenoid)를 갖고 있다. 충분히 성장한 다핵세포(multinucleate cell)는 밤동안 일련의 원형질체 분열을 겪으면서 수천개에 이르는 두 개의 편모를 가진 단핵 유주자(uninucleate zoospore)가 만들어진다. 낮이 되면 유주자들이 모세포 가운데로 모였다가 잠시후 세포벽 쪽으로 퍼지면서 서로 결합하여 원통형의 네트을 형성하면서 자라기 시작한다. 그 후 모세포의 세포벽이 사라지고 어린 네트이 세포신장을 통해 크는데 잘 자라면 네트의 길이가 1 m 이상에 이르기도 한다. 때로는 유성생식을 하기도 하는데 유성생식은 작은 동형 배우자(isogamates)에 의해 일어나며 모세포의 세포질에서 수 천개 이상이 만들어진다. 두 개의 동형 배우자는 결합하여 접합자(zygote)를 형성하고 접합자는 감수분열(meiosis)에 의해 4개의 유주자(motile spore)로 되고 포자(spore)는 각 모양의 폴리이더(polyeder) 구조로 성장한다. 폴리이더 내의 세포질이 나누어지면서 유주자(zoospores)가 만들어지고 이 유주자들이 모여 디스크-모양 네트(disc-shaped net)을 형성한다. The net horses are cylindrical single cells, usually 5-6 cells in a pentagonal or hexagonal shape, and they are connected to each other to form a net, which leads to colonial life and affluent life. Since the horses' cells do not undergo somatic cell division after mitosis (chromosomal division), they form polynuclear cells called coenocytes, and the number of nuclei continues to increase as they grow. In addition, there are many chloroplasts and pyrenoids in polynuclear cells. A well-grown multinucleate cell undergoes a series of protoplast cleavage during the night, producing an uninucleate zoospore with two monocotyledons, numbering several thousand. During the daytime, the host colonies gather in the mother cell, and after a while they spread to the cell wall and join together to form a cylindrical net. Then the cell wall of the blastocyst disappears and the young net grows bigger through the cell kidney, and the net length goes up to more than 1m. Often sometimes even sexual reproduction, oily reproduction is caused by small isoforms (isogamates) and more than a thousand cytoplasmic cytoplasm is produced. Two homozygous spouses form a zygote. The zygote becomes four motile spores by meiosis and the spore grows into a polyeder structure of each shape. The cytoplasm in the polyether is divided and zoospores are formed and these hosts collect to form a disc-shaped net.
그렇기 때문에 그물말속 조류를 대량생산하기 위해서는 무성번식이 보다 빠른 속도로 이루어지도록 하여야 하는 바, 이를 위한 배지조성 및 공급방법, 생육 환경 조절, 배양조 형태, 배양기간, 수확 등 제반 기술이 신규로 구축되어야 할 것이다. 그물말속 조류의 대량생산을 위해 확보되어야 할 주요 기술들과 그 이유들을 열거해 보면 다음과 같다. Therefore, in order to mass-produce algae in the net, it is required that the silent breeding should be carried out at a higher speed. Various technologies such as medium composition and feeding method, growth environment control, culture tank type, culture period, . The major technologies to be secured for the mass production of netted birds and their reasons are as follows.
1) 그물말속 조류의 경우 세포 여러 개가 모여 네트를 형성하는데 네트의 모양이 원형부터 원통형에 이르기까지 여러 가지로 존재한다. 그중에서도 가장 생산성이 높고 관리하기가 용이한 것은 네트가 원통형 모양이면서 길이가 길수록 양호하다. 따라서 이러한 모양의 네트를 잘 생산해 낼 수 있는 기술을 보유하는 것이 대량생산에 중요하다. 그런데 그물말속 조류는 무성번식을 통한 씨드(seed) 생산 시 개체밀도가 높거나 배지의 영양분 수준이 적정하지 않을 경우 씨드 자체가 만들어지지 않거나 만들어진다 하여도 불량상태의 것이 대부분이기 때문에 우량 씨드를 대량으로 생산하기 위한 특별한 기술이 필요하다.In the case of birds of the net, several cells gather to form a net. There are various types of net from round to cylindrical. Among them, the most productive and easy to manage is that the net shape is cylindrical and the length is longer. Therefore, it is important for mass production to have a technology capable of producing such a shape net. However, in the case of birds in the net, the seeds produced by silkworm breeding are not produced in the seeds themselves when the density of the seeds is high or the nutrient level of the medium is not appropriate. Special techniques are required for production.
2) 배지조성은 조류 종 각각에 따라 최적조건을 가진다. 따라서 해당 종의 생장에 가장 좋으면서도 저비용으로 생산할 수 있는 배지조성을 확립하는 일은 대량생산 기술개발에 있어서 핵심적인 사항중의 하나이다. 일반적으로 배지조성은 생육에 필수적이면서 많은 량을 필요로 하는 질소와 인산 같은 대량요소, 필요량은 적지만 생육에 절대적으로 필요한 미량요소, 생장활력에 도움을 주는 비타민, 기타 화합물 등으로 구성된다. 그물말의 경우 신속히 자라는 특성을 가지고 있고, 주변 환경(광, 온도, pH 및 생육공간 등)에 비교적 민감한 특성을 보인다. 그렇기 때문에 경우에 따라 세포가 갑자기 와해되거나 생장이 정지되는 경우가 있고 계대배양 중 활력이 쉽게 떨어지는 경향도 있다. 따라서 이를 종합적으로 고려한 배지조성, 양분공급체계 및 배양관리기술을 확립하는 것은 대량생산을 위해 필수적으로 구비하여야 할 핵심기술들이다. 2) The composition of the medium has optimum conditions according to each species of birds. Therefore, it is one of the key issues in the development of mass production technology to establish a medium composition that is best for the growth of the species and can be produced at low cost. In general, the composition of the medium is composed of a large amount of elements such as nitrogen and phosphoric acid, which are necessary for the growth but require a large amount, a trace element which is required to a small extent but absolutely necessary for growth, vitamins and other compounds which help the growth vitality. The horses have the characteristics of rapid growth and are relatively sensitive to the surrounding environment (light, temperature, pH and growth space, etc.). Therefore, in some cases, cells may suddenly disintegrate or stop growing, and vitality tends to drop easily during subculture. Therefore, establishing the culture medium, nutrient supply system, and culture management technology that comprehensively consider these are core technologies that must be essential for mass production.
3) 조류 바이오매스를 유용하게 사용하려면 대량생산과 더불어 내부에 축적된 성분과 그 함량도 높은 것이 바람직하다. 그물말의 경우 산업바이오자원으로 유용하게 사용되려면 탄수화물 또는 단백질 함량이 높은 상태로 배양하는 것이 일차적으로 필요하다. 이러한 고품질 바이오매스를 얻기 위해서는 질소나 인산뿐만 아니라 기타 여러 인자들을 병행조절하는 것이 필수적으로 요구된다. 3) In order to use avian biomass effectively, it is desirable to have a large amount of components accumulated in the interior as well as mass production. In order to be useful as an industrial bio-resource, it is necessary to cultivate a high-carbohydrate or protein-rich state. In order to obtain such high-quality biomass, it is essential that the nitrogen and phosphoric acid as well as various other factors be controlled in parallel.
4) 한편 조류 바이오매스를 저비용으로 대량생산을 하려면 야외에서 준개방형 또는 개방형 재배가 되는 것이 바람직한데 이 경우 원하지 않은 위해조류가 혼입된다든지, 위해생물(해충, 병원미생물 등)의 발생으로 목표 조류의 생장을 방해하는 경우가 있으므로 이를 제어할 수 있는 특별한 방안이 재배관리상 매우 필요하다. 특히 그물말속 조류는 타 미세조류 또는 미생물이 대량증식 되었을때 조직이 쉽게 해체되는 특성이 관찰되므로 이를 방지하기 위한 관리기술의 개발 및 적용이 필요하다. 4) On the other hand, in order to mass-produce algae biomass at low cost, it is desirable to be open to the open or open type in the open field. In this case, unwanted harmful algae may be mixed, or the occurrence of harmful organism (insect, hospital microorganism, , It is very necessary for the cultivation and management to control the plant. Especially, it is necessary to develop and apply management technology to prevent it from being easily disintegrated when large-scale proliferation of microalgae or microorganisms is observed.
5) 일반적으로 조류의 경제적 대량생산을 위해서는 궁극적으로 단위면적당 생산량을 높여야 한다. 이를 위해서는 고밀도 배양이 기본적으로 필요하지만 조류종에 따라 고밀도 배양이 어려운 경우가 있다. 그물말속 조류의 경우도 단순한 고밀도 배양이 어려운 종에 속한다. 따라서 영양분 공급방법 등 특별한 배양전략에 의해 단위면적당 생산성을 높이는 체계를 구축하여 운영하여야 한다. 5) Generally, in order to economically mass-produce birds, ultimately, the production per unit area should be increased. High-density cultivation is basically necessary for this purpose, but it is difficult to cultivate high density depending on species of algae. Even in the case of birds of the net, they belong to species that are difficult to cultivate at high density. Therefore, it is necessary to establish and operate a system to increase productivity per unit area by special culture strategy such as nutrient supply method.
6) 아울러 생산된 바이오매스를 바이오화학제품 생산의 원료자원으로서 용이하게 활용하기 위해서는 건조, 저장, 기타 전처리 방법 등과 관련한 제반 기술들이 구축되어 효율적으로 운용되어야 한다. 특히 그물말속 조류의 건조체는 가볍지만 많은 부피를 차지하는 특성이 있기 때문에 보다 작은 공간에 저장될 수 있도록 하는 합당한 저장방법의 개발이 필요하고 저장시 부패를 막기 위한 사전처리 방법도 필요하다. 6) In order to easily utilize the produced biomass as a raw material resource for production of biochemical products, various technologies related to drying, storage, and other pretreatment methods should be constructed and operated efficiently. In particular, since the dry matter of the bird is relatively light but has a large volume, it is necessary to develop a proper storage method that can be stored in a smaller space, and a pre-treatment method for preventing decay at the storage is also needed.
그런데, 그물말속 조류의 대량생산 및 활용을 위해 확보되어야 할 상기 주요 기술들에 관하여 아직 구체적인 연구보고 사례가 없었다.
However, there have been no specific reports on the main technologies to be secured for the mass production and utilization of netted birds.
본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety to better understand the state of the art to which the present invention pertains and the content of the present invention.
본 발명자들은 상술한 종래기술의 문제점 및 당업계의 기술적 요구를 달성하기 위하여, 예의연구 노력하였다. 본 발명은 석유자원의 고갈을 대비한 산업바이오자원의 안정적 확보를 위한 것으로, 담수조류 중 그 대량생산 기술에 대해 아직까지 보고된 바 없는 그물말속 조류에 대해 우량 씨드(seed) 유도, 대량생산용 적정 배지의 제조/공급, 생산 증진 및 유용물질 고함유를 위한 배양조건 적정 관리, 성장한 그물말의 수확/탈수, 수확된 바이오매스의 건조/저장/사전처리 단계를 포함하는 경제적이면서 효율적인 그물말속 조류의 대량배양 및 고품질 바이오매스 수확, 저장 및 사전처리에 관한 방법과 관련 배지조성물을 제공하는 것이다. 그 결과, 대량생산 기술에 대해 아직 보고된 바 없는 그물말속 조류를 경제적이면서 효율적으로 대량생산할 수 있는 방법 및 바이오매스의 효율적 활용을 위한 수확, 저장 및 사전처리 방법을 개발함으로써, 본 발명을 완성하였다.SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have made extensive researches in order to solve the problems of the prior art described above and the technical requirements of the related art. The present invention aims at securing industrial biomass resources in preparation for depletion of petroleum resources. The present invention relates to a method for mass production of high quality seeds for nettail birds, Economical and efficient netting of barbarian birds, including the production / supply of production of appropriate media, promotion of production and proper management of culture conditions for high content of beneficial substances, harvesting / dehydrating of grown nets, drying / storage / pretreatment of harvested biomass And high quality biomass harvesting, storage and pretreatment, and a related medium composition. As a result, the present invention has been completed by developing harvesting, storing and pretreatment methods for efficiently and economically mass-producing algae that have not yet been reported on mass production technology and for efficient utilization of biomass .
따라서, 본 발명의 목적은 그물말속( Hydrodictyon ) 조류(algae)의 대량 생산방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of this invention to provide a mass production method of the net malsok (Hydrodictyon) algae (algae).
본 발명의 다른 목적은 그물말속( Hydrodictyon ) 조류(algae)의 우량 씨드(seed)의 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention to provide a method for producing superior seed (seed) of the net malsok (Hydrodictyon) algae (algae).
본 발명의 또 다른 목적은 그물말속( Hydrodictyon ) 조류(algae)의 배양방법을 제공하는 데 있다.A further object of the present invention to provide a culture method of the net malsok (Hydrodictyon) algae (algae).
본 발명의 탄수화물-고함유 그물말속( Hydrodictyon ) 조류(algae)의 배양방법을 제공하는 데 있다.Carbohydrates of the present invention - and to provide a method for containing the culture nets malsok (Hydrodictyon) algae (algae).
본 발명의 다른 목적은 단백질-고함유 그물말속( Hydrodictyon ) 조류(algae)의 배양방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention the protein-to provide a culture process containing a high net malsok (Hydrodictyon) algae (algae).
본 발명의 다른 목적은 그물말속(Hydrodictyaceae) 조류(algae) 배양용 조성물을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a composition for culturing Hydrodictyaceae algae.
본 발명의 다른 목적은 바이오매스의 효율적 활용을 위한 수확, 저장방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a harvesting and storing method for efficient utilization of biomass.
본 발명의 또 다른 목적은 탈색되어 백화된 그물말속 조류 건조체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 건조체를 제공하는 데 있다.
It is still another object of the present invention to provide a method for producing a dry-edged net-like bird with a discolored whitened flame and a dried body manufactured thereby.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 그물말속(Hydrodictyon) 조류(algae)의 대량 생산방법을 제공한다:According to one aspect of the present invention, the present invention provides a method for mass production of a Hydrodictyon algae comprising the steps of:
(a) 그물말속(Hydrodictyon) 조류(algae)의 우량 씨드(seed)를 제조하는 단계; 상기 우량 씨드는 네트가 해체되지 않고 녹색의 색상을 띄고 긴 원통형의 세포형태학적 특성을 갖는 그물말 속 조류 세포군이고; 및 (a) preparing a good seed of a Hydrodictyon algae; Wherein the superior seed is a net-like bird cell population with a net-like, green-colored, long-cylindrical cytomorphic character without net disintegration; And
(b) 상기 그물말 속 조류의 우량 씨드를 배지에 접종 및 배양하는 단계.
(b) Inoculating and culturing the medium with a high-quality seed of the above-mentioned nettle bird.
본 발명자들은 상술한 종래기술의 문제점 및 당업계의 기술적 요구를 달성하기 위하여, 예의연구 노력하였다. 본 발명은 석유자원의 고갈을 대비한 산업바이오자원의 안정적 확보를 위한 것으로, 담수조류 중 그 대량생산 기술에 대해 아직까지 보고된 바 없는 그물말속 조류에 대해 우량 씨드(seed) 유도, 대량생산용 적정 배지의 제조/공급, 생산 증진 및 유용물질 고함유를 위한 배양조건 적정 관리, 성장한 그물말의 수확/탈수, 수확된 바이오매스의 건조/저장/사전처리 단계를 포함하는 경제적이면서 효율적인 그물말속 조류의 대량배양 및 고품질 바이오매스 수확, 저장 및 사전처리에 관한 방법과 관련 배지조성물을 제공하는 것이다. 그 결과, 대량생산 기술에 대해 아직 보고된 바 없는 그물말속 조류를 경제적이면서 효율적으로 대량생산할 수 있는 방법 및 바이오매스의 효율적 활용을 위한 수확, 저장 및 사전처리 방법을 개발함으로써, 본 발명을 완성하였다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have made extensive researches in order to solve the problems of the prior art described above and the technical requirements of the related art. The present invention aims at securing industrial biomass resources in preparation for depletion of petroleum resources. The present invention relates to a method for mass production of high quality seeds for nettail birds, Economical and efficient netting of barbarian birds, including the production / supply of production of appropriate media, promotion of production and proper management of culture conditions for high content of beneficial substances, harvesting / dehydrating of grown nets, drying / storage / pretreatment of harvested biomass And high quality biomass harvesting, storage and pretreatment, and a related medium composition. As a result, the present invention has been completed by developing harvesting, storing and pretreatment methods for efficiently and economically mass-producing algae that have not yet been reported on mass production technology and for efficient utilization of biomass .
본 발명의 그물말 속 조류의 대량 생산방법을 단계별로 설명하면 다음과 같다:The method for mass production of the bird of the present invention will be described step by step as follows:
단계 (a): 우량 씨드를 제조하는 단계 Step (a): Step of producing a high-quality seed
본 발명의 첫 번째 단계는 그물말 속 조류의 우량 씨드를 제조하는 단계로서, 상기 우량 씨드는 네트(net)가 해체되지 않고 녹색(바람직하게는, 선명한 녹색)의 색상을 띄고 긴 원통형의 형태학적 특성을 갖는 그물말 속 조류 세포군이다.The first step of the present invention is a method for producing a high quality seed of a nettle bird, wherein the high quality seed has a green (preferably bright green) color without net disintegration and a long cylindrical morphology It is a group of bird cells in the net.
우량 씨드의 제조 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다:The production process of the high-quality seeds will be described in detail as follows:
우선, 그물말 속 조류를 배지가 함유된 제1차 배양조에서 배양하여 그물말 속 제1차 조류 네트(net)를 제조한다.First, the birds in the net are cultured in a first incubation tank containing the medium to prepare a first bird net in the net.
제1차 배양조에서의 배양은, 고밀도 생장을 하면서 형태적으로 우수한 개체를 선발하기 위한 배양이다.The culture in the first culture tank is a culture for selecting a morphologically superior individual while achieving high density growth.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 그물말 속 조류(예컨대, 그물말 속 조류의 소형 씨드)의 적합한 개수(예컨대, 10-200개, 30-150개 및 50-100개 등)를 배지(예컨대, mDM 배지)를 포함하는 제1차 배양조(하기의 제2차 및 제3차 배양조보다 적은 부피 및 평면 넓이를 가짐, 예를 들어 10 L 부피의 0.1 ㎡ 평면 넓이)에 치상하여 1-10일(바람직하게는, 1-8일, 보다 바람직하게는 2-6일, 보다 더 바람직하게는 2-5일, 보다 더욱 더 바람직하게는 2-4일)동안 배양한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a suitable number (e.g., 10-200, 30-150, and 50-100, etc.) of said nettles (e.g., small seeds of nettles) (For example, a mDM medium) (having a volume and a planar area smaller than that of the second and third culturing tanks below, for example, a 0.1-square-meter area of 10 L volume) -10 days (preferably 1-8 days, more preferably 2-6 days, even more preferably 2-5 days, even more preferably 2-4 days).
제1차 배양조에서 배양에서 이용되는 초기 접종되는 개체는, 바람직하게는 0.5-3.0 cm 크기, 보다 바람직하게는 0.5-2.0 cm 크기, 보다 더 바람직하게는 0.5-1.0 cm 크기의 개체이다.The initial inoculated individuals used in the culture in the first culture tank are preferably 0.5 to 3.0 cm in size, more preferably 0.5 to 2.0 cm in size, and even more preferably 0.5 to 1.0 cm in size.
이러한 제1차 배양조에서 배양에 의해 제1차 조류 네트를 얻으며, 이 경우 제1차 조류 네트는 0.5-1.0 cm의 매우 작은 그물말 개체를 접종하여 3일정도 키웠을 때 통상적으로 약 3-4 ㎝ 크기를 갖는다.In this first culture tank, a primary algal net is obtained by culturing. In this case, when the primary algal net is inoculated with a very small net horse of 0.5-1.0 cm and raised three days, it is usually about 3- 4 cm in size.
이어, 배지가 함유된 제2차 배양조에 상기 제1차 조류 네트를 치상하여 조류 네트를 저밀도로 성장시켜 제2차 조류 네트를 제조한다.Next, a second algae net is manufactured by growing the algae net at a low density by hitting the first algae net in a second culture tank containing the medium.
제2차 배양조에서의 배양은, 적정배지에서 그물말 속 조류를 저밀도로 신속히 성장시켜 우량개체를 만들기 위한 배양이다.The culture in the second culture tank is a culture for rapidly growing algae in a netting medium at a low density in an appropriate medium to produce a good individual.
제2차 배양조에서의 배양에서 이용되는 상기 적정배지는 바람직하게는 SBC(sodium bicarbonate)가 보충된 mDM이며, 보충되는 SBC의 양은 바람직하게는 10-200 ppm, 보다 바람직하게는 30-100 ppm, 보다 더 바람직하게는 40-60 ppm이다.The appropriate medium used in the culture in the second culture tank is preferably mDB supplemented with SBC (sodium bicarbonate), and the amount of supplemented SBC is preferably 10-200 ppm, more preferably 30-100 ppm , And even more preferably 40 to 60 ppm.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 제1차 조류 네트의 적합한 개수(예컨대, 10-100개, 20-80개 및 30-70개 등)를 배지(예컨대, 50 ppm의 소듐 바이카보네이트 포함하는 mDM 배지)를 포함하는 제2차 배양조(예를 들어 100 L 부피의 1.5 ㎡ 평면 넓이)에 치상하여 1-10일(바람직하게는, 1-8일, 보다 바람직하게는 2-6일, 보다 더 바람직하게는 2-5일, 보다 더욱 더 바람직하게는 2-4일) 동안 배양한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the appropriate number (e. G., 10-100, 20-80 and 30-70, etc.) of the primary algae nets is maintained in a medium (e.g., containing 50 ppm sodium bicarbonate (preferably 1 to 8 days, more preferably 2 to 6 days, more preferably 2 to 6 days, and most preferably 2 to 6 days) in a second incubation tank (for example, More preferably 2-5 days, even more preferably 2-4 days).
제2차 배양조에서의 배양은 조류 네트를 저밀도로 성장시켜 실시된다. 제2차 배양을 언급하면서 사용되는 용어 “저밀도”는 배양조 1.5 ㎡ 평면 넓이를 기준으로 하여, 10-100개 네트, 바람직하게는 20-80개, 보다 바람직하게는 30-70개, 가장 바람직하게는 40-50개 네트를 치상하여 배양하는 것을 의미한다(배양시의 조류 네트 수는 네트 크기가 다름에 따라 가감될 수 있다).The culture in the second incubation tank is carried out by growing the algal net at a low density. The term " low density " used in reference to the secondary culture refers to a culture medium containing 10-100 nets, preferably 20-80, more preferably 30-70, most preferably Means culturing 40-50 nets (the number of birds at the time of culture can be increased or decreased as the net size varies).
한편, 제1차 배양은 제2차 배양보다는 고밀도로 소형 씨드를 성장시켜 실시된다. 제1차 배양을 언급하면서 사용되는 용어 “고밀도”는 배양조 0.1 ㎡ 평면 넓이를 기준으로 하여, 50-200개 네트, 바람직하게는 60-150개 네트, 보다 바람직하게는 70-130개 네트, 가장 바람직하게는 90-110개 네트를 치상하여 배양하는 것을 의미한다.On the other hand, the first culture is performed by growing a small seed at a higher density than the second culture. The term " high density " used in reference to the primary culture refers to a culture volume of 50-200 nets, preferably 60-150 nets, more preferably 70-130 nets, Most preferably 90-110 nets.
이러한 제2차 배양조에서 배양에 의해 제2차 조류 네트를 얻으며, 이 경우 제2차 조류 네트는 통상적으로 약 10-20 ㎝ 크기를 갖는다.In this secondary culture tank, a secondary algal net is obtained by incubation, in which case the secondary algal net typically has a size of about 10-20 cm.
그리고 나서, 배지가 함유된 제3차 배양조에 상기 제1차 조류 네트 또는 제2차 조류 네트(바람직하게는 제2차 조류 네트)를 치상하여 조류 네트를 저밀도로 성장시켜 그물말 속 조류의 우량 씨드를 유도하여 수득한다.Then, in the third culture tank containing the medium, the first bird net or the second bird net (preferably, the second bird net) is dug up to grow the bird net at a low density, A seed is obtained by induction.
제3차 배양조의 배양은 적절한 배지(예컨대, mDM)에서 추가적으로 배양하여 정상 씨드(normal seed)를 유도하기 위한 배양이다.The culture of the third culture tank is a culture for further culturing in a proper medium (for example, mDM) to induce a normal seed.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 제2차 조류 네트의 적합한 개수(예컨대, 5-50개, 10-50개 및 10-30개 등)를 배지(예컨대, mDM 배지)를 포함하는 제3차 배양조(예를 들어 100 L 부피의 1.5 ㎡ 평면 넓이)에 치상하여 3-5일 동안 배양하여 우량 씨드를 수득한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a suitable number (e.g., 5-50, 10-50, and 10-30, etc.) of said second algal nets is treated with a third And then cultured for 3-5 days in a tea incubator (for example, a 1.5-square-meter-wide area of 100 L volume) to obtain a good seed.
제3차 배양조에서의 배양은 조류 네트를 저밀도로 성장시켜 실시된다. 제3차 배양을 언급하면서 사용되는 용어 “저밀도”는 배양조 1.5 ㎡ 평면 넓이를 기준으로 하여 약 10-20 ㎝ 크기의 조류를 배양할 때, 5-60개 네트, 바람직하게는 5-50개 네트, 보다 바람직하게는 20-40개 네트를 치상하여 배양하는 것을 의미한다 (배양시의 조류 네트수는 네트 크기가 다름에 따라 상기 제시된 숫자보다 더 가감될 수 있다).Cultivation in the third culture tank is carried out by growing a bird net at a low density. The term " low density " used in reference to the tertiary culture means that when cultivating an algae of about 10-20 cm in size based on a culture vessel 1.5
위의 3 단계를 과정을 통하여, 그물말 속 조류의 우량 씨드를 수득한다. 우량 씨드는, 개체(네트) 단위로 0.5-2 cm 길이를 갖는다.Through the above three steps, we obtain a good seed of the algae. Good seeds have a length of 0.5-2 cm in individual (net) units.
따라서, 그물말 속 조류를 언급하면서 사용되는 용어 “우량 씨드”는 네트가 해체되지 않고 녹색(바람직하게는, 선명한 녹색)의 색상을 띄고 긴 원통형의 세포형태학적 특성을 가지며, 개체 단위로 0.5-2 cm 길이를 갖는 그물말 속 조류 씨드(또는 세포군)를 의미한다.Thus, the term " good seed " used in reference to nettles refers to a net having a green (preferably vivid green) color without disintegration and having a long cylindrical cytomorphological character, (Or cell group) of netting having a length of 2 cm.
수집된 우량 씨드는 15℃ 이하의 저온(바람직하게는 4-15℃)에서 보관하면서 대량배양에 사용된다.The collected high-quality seeds are used for mass culture while being stored at a low temperature (preferably 4-15 ° C) below 15 ° C.
한편, 우량 씨드의 제조에 이용되는 배지는 하기 단계 (b)에서 이용되는 배지를 참조하여 설명될 수 있다.
On the other hand, the medium used for producing the high-quality seeds can be described with reference to the medium used in the following step (b).
단계 (b): 접종 및 배양하는 단계 Step (b): Inoculation and culture step
이어, 상기 그물말 속 조류의 우량 씨드를 배지에 접종 및 배양한다.Next, a high-quality seed of the above-mentioned nettle bird is inoculated and cultured in a medium.
본 발명에 따른 그물말 속 조류의 배양은 여러 모양의 수조에 상기 단계 (a)의 배지를 1회 이상 공급하면서 특별한 용액 교반장치 없이도 배양할 수 있으나, 바람직하게는, 평면 타입의 배양조(바닥에 열선을 깔아 저온시 수온을 높여주는 장치가 추가되어 있으면 더욱 좋다)에 낮은 속도로 용액을 교반하면서 배양한다.The cultivation of the algae according to the present invention can be carried out without special solution stirring apparatus while feeding the culture medium of step (a) at least once to various water tanks, but it is preferable to use a flat type culture tank And it is more preferable to add a device for raising the water temperature at a low temperature by spreading a heat ray on the water).
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 그물말 속 조류를 교반장치를 설치한 배양조에 배양하는 경우 약 35% 증가된 탈수생체중을 나타낸다. 이는 교반처리로 인해 양분 이용의 효율이 더 높거나 수중 환경조건이 더 좋아졌기 때문이다. (참고: 실시예 14) According to a preferred embodiment of the present invention, when the above-mentioned net-like algae are cultured in a culture vessel provided with a stirring device, the dehydrated fresh weight is increased by about 35%. This is because the efficiency of nutrient utilization is higher due to the agitation treatment and the underwater environmental condition is improved. (Reference: Example 14)
본 명세서에서, 용어 ‘탈수생체중’은 본 발명의 방법에 따라 배양한 그물말 속 조류를 수득하여 탈수한 그물말 속 조류의 무게를 의미한다.As used herein, the term " dehydrated fresh weight " refers to the weight of a net-like algae that has been dehydrated by obtaining a net-like algae cultured according to the method of the present invention.
바람직하게는, 본 발명의 그물말 속 조류를 대량생산하기 위한 우량 씨드의 적정 접종밀도는 0.01-50 g /0.1 ㎡ 탈수생체중이고, 보다 바람직하게는, 0.02-10 g/0.1 ㎡ 탈수생체중이고, 가장 바람직하게는, 0.01-5 g/0.1 ㎡ 탈수생체중이다(참고: 실시예 12).Preferably, the optimal seeding density of the high-quality seed for mass production of the nettle bird of the present invention is in the range of 0.01-50 g / 0.1
본 발명의 그물말 속 조류의 우량 씨드의 배양은 배지 온도, pH, 광주기, 질소원 함량, 탄소원 함량 및 인산 함량을 조절하여 실시한다. The cultivation of the high quality seeds of the present invention is carried out by adjusting the medium temperature, pH, light period, nitrogen source content, carbon source content and phosphoric acid content.
바람직하게는, 본 발명의 그물말 속 조류의 우량 씨드를 배지에 접종 및 배양하는 경우 10-40℃ 온도 범위에서 실시한다. 바람직하게는, 상기 배양은 15-38℃ 온도 범위에서 실시하고, 보다 바람직하게는, 20-35℃ 온도범위에서 실시한다.Preferably, when seeding and culturing the high-quality seed of the present invention, the medium is carried out at a temperature range of 10-40 캜. Preferably, the cultivation is carried out at a temperature range of 15-38 占 폚, and more preferably at a temperature range of 20-35 占 폚.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 그물말 속 조류를 배양하여탈수생체중을 조사한 결과, 배양온도 25℃>20℃>30℃>25℃>15℃ 순으로 높게 나타났으며, 건물중을 조사한 결과, 배양온도 35℃>30℃>25℃>20℃>15℃ 순으로 높게 나타났고, 글루코오스 생성량을 조사한 결과, 배양온도 35℃>30℃=25℃>20℃>15℃ 순으로 높게 나타났다(참고: 실시예 2-1).According to a preferred embodiment of the present invention, the present inventors cultured the strains of the present invention and found that the dehydrated organisms were found to be higher in the order of 25 ° C> 20 ° C> 30 ° C> 25 ° C> 15 ° C, The cultivation temperature was found to be 35 ° C> 30 ° C> 25 ° C> 20 ° C> 15 ° C in the order of 35 ° C> 30 ° C> 25 ° C> 20 ° C> (Note: Example 2-1).
바람직하게는, 본 발명의 그물말속 조류의 우량 씨드를 배지에 접종 및 배양하는 경우, 주간 또는 야간 배양온도는 20℃ 이상이 적합하다. 보다 바람직하게는, 상기 주간 배양온도는 25-40℃ 범위이고, 상기 야간 배양온도는 20-35℃ 범위이다. 가장 바람직하게는 상기 주간 배양온도는 30-35℃ 범위이고, 상기 야간 배양 온도는 20-30℃이다.Preferably, when seeding and cultivating the high-quality seed of the present invention of the present invention into the medium, the daytime or night culture temperature is preferably 20 ° C or higher. More preferably, the daytime incubation temperature is in the range of 25-40 占 폚, and the night incubation temperature is in the range of 20-35 占 폚. Most preferably, the daytime incubation temperature is in the range of 30-35 ° C, and the overnight incubation temperature is 20-30 ° C.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 그물말 속 조류의 우량 씨드를 주간 배양온도 30-35℃ 및 야간 배양온도 20-30℃ 조건 하에 배양하는 경우, 주간 배양온도 25℃ 및 야간 배양온도 15℃ 조건에서 배양하는 경우보다 그물말 속 조류의 글루코오스 생성정도가 높다(참고: 실시예 2-2). According to a preferred embodiment of the present invention, when the high-quality seed of the present invention is cultured under the conditions of the weekly incubation temperature of 30-35 ° C and the night culture temperature of 20-30 ° C, the daytime incubation temperature is 25 ° C and night incubation temperature The degree of glucose production in the nettle algae is higher than in the case of culturing at 15 ° C (Reference: Example 2-2).
바람직하게는, 본 발명의 그물말속 조류의 우량 씨드를 배지에 접종 및 배양하는 경우, 배지의 pH는 pH 6.5 내지 pH 11.9가 적합하다. 보다 바람직하게는, 상기 배지의 pH는 pH 7.5 내지 11.7이고, 가장 바람직하게는, pH 8.5 내지 pH 11.5이다.Preferably, the pH of the medium is suitably from pH 6.5 to pH 11.9 when the medium is seeded and cultured in a medium with a high-quality seed of the present invention. More preferably, the pH of the medium is between pH 7.5 and 11.7, most preferably between pH 8.5 and pH 11.5.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 그물말 속 조류의 우량 씨드를 배지를 pH가 유지되도록 3일, 5일 및 8일째에 교체하여 10일 동안 배양하는 경우, 배지의 pH를 pH 10으로 유지할 때 19.58 ㎎/네트의 탈수생체중 및 5.78±1.31의 네트 길이(㎝/네트)를 나타내고, 배지의 pH를 pH 11로 유지할 때, 19.84 ㎎/네트의 탈수생체중 및 5.72±0.83 네트 길이(㎝/네트)를 나타낸다(참고: 실시예 3).According to a preferred embodiment of the present invention, when the high-quality seed of the present invention is cultured for 10 days by replacing the medium on
바람직하게는, 본 발명의 그물말속 조류의 우량 씨드를 배지에 접종 및 배양하는 경우, 상기 배양의 광주기는 연속 명조건을 제외할 경우 광주기 시간이 길수록 글루코오스 생성량이 증가한다. 보다 바람직하게는 상기 배양은 6-20시간의 광주기 조건이고, 가장 바람직하게는, 10-20시간의 광주기 조건이다.Preferably, when the seeds of the present invention are inoculated and cultured in a medium containing a high-quality seed of a bird of the present invention, the amount of glucose produced increases with an increase in photoperiod of the photoperiod of the culture, except for the continuous shoot condition. More preferably, the incubation is a photoperiod condition of 6-20 hours, and most preferably a photoperiod condition of 10-20 hours.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 그물말 속 조류의 우량 씨드를 6시간 내지 24시간의 광주기 조건하에 배양하는 경우, 18시간>12시간>24시간>6시간 순으로 글루코오스 축적량이 증가한다(참고: 실시예 4).According to a preferred embodiment of the present invention, when the high-quality seed of the present invention is cultured under the light condition of 6 hours to 24 hours, the glucose accumulation amount in the order of 18 hours> 12 hours> 24 hours> (Note: Example 4).
바람직하게는, 본 발명의 그물말속 조류의 우량 씨드를 배지에 접종 및 배양하는 경우, 상기 광주기 조건 하에, 탄소원을 추가적으로 첨가한다.Preferably, the carbon source is additionally added under the above-described photoperiod condition when the medium is seeded and cultured in the medium with the high-quality seed of the present invention.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 14시간 광주기 조건 하에 소듐 바이카보네이트를 200 ppm 추가적으로 배지 내에 첨가한 경우, 동일한 조건에서 소듐 바이카보네이트를 추가적으로 첨가하지 않은 경우와 비교하여, 탈수생체중 및 글루코오스 생성량이 20% 이상 증가한다(참고: 실시예 4).According to a preferred embodiment of the present invention, when 200 ppm of sodium bicarbonate is additionally added to the medium under the 14-hour photoperiod condition, dehydrated fresh weight and glucose production amount are lower than those in the case of no addition of sodium bicarbonate under the
바람직하게는, 본 발명의 그물말 속 조류의 우량 씨드를 배지에 접종 및 배양하는 경우, 상기 배양은 10-1500 μmolm-2s-1 광도 조건하에서 실시한다. 보다 바람직하게는, 50-1000 μmolm-2s-1 광도이고, 가장 바람직하게는, 80-500μmolm-2s-1 광도이다.Preferably, when seeding and culturing the medium with a high quality seed of the present invention, the culture is carried out under the condition of 10-1500 μmolm -2 s -1 luminous intensity. More preferably 50-1000 μmolm -2 s -1 light, and most preferably 80-500 μmol m -2 s -1 light intensity.
본 발명의 그물말 속 조류는 통상적으로 탄소원 및 질소원을 포함하는 배지에서 배양한다. 상기 배지는 녹조류 배양에 자주 쓰이는 알렌 배지(Allen's medium), BG11, Waris-H, BBM(Bold's Basal Medium), CM(Modified Closterium Medium, Watanabe 등, 2000, NIES Collection List of Strains. Sixth Edition. 2000. Microalgae and Protozoa), DM(Diatom Medium), 변형 DM(modified DM; mDM), HR-v1 또는 AW-v1를 이용할 수 있으며, 바람직하게는, mDM, HR-v1 또는 AW-v1을 이용한다. 상기 알렌 배지, BG11, Waris-H, BBM, CM, DM, 변형 DM(modified DM; mDM), HR-v1 및 AW-v1의 조성은 표 26에 기재되어 있다.The nematodes of the present invention are typically cultured in a medium containing a carbon source and a nitrogen source. The culture medium was Allen's medium, BG11, Waris-H, BBM (Bold's Basal Medium), CM (Modified Closterium Medium, Watanabe et al., 2000, NIES Collection List of Strains. HR-v1 or AW-v1 may be used, preferably DMDM, HR-v1 or AW-v1. The compositions of the Allen medium, BG11, Waris-H, BBM, CM, DM, modified DM (mDDM), HR-v1 and AW-v1 are shown in Table 26.
상기 배지는 증류수, 탈기한 수돗물 이외에 증류수, 지하수, 빗물, 방류수, 하천수 등으로부터 선택되는 1종 이상의 물을 이용하여 조제될 수 있다. The medium may be prepared by using at least one kind of water selected from distilled water, deaerated tap water, distilled water, ground water, rainwater, discharged water, river water and the like.
본 발명에 이용되는 배지에서의 질소원으로 암모늄, 질산염, 우레아 및 질산태암모늄으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 질소원을 1-50 ppm 농도범위로 이용할 수 있다. 바람직하게는 5-45 ppm 농도이고, 보다 바람직하게는 10-30 ppm 농도이며, 가장 바람직하게는, 15-25 ppm 농도이다. 또한, 상기 탄소원은 중탄산염, 탄산염 및 이산화탄소로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 탄소원을 1-500 ppm 농도 범위로 이용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 탄소원은 50-450 ppm 농도이고, 보다 바람직하게는 100-400 ppm 농도이며, 가장 바람직하게는 150-350 ppm 농도이다. 인은 1가 인산염 또는 2가 인산염을 1-30 ppm 농도 범위로 이용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 인산염은 2-28 ppm 농도이고, 보다 바람직하게는, 4-26 ppm 농도이며, 가장 바람직하게는, 5-25 ppm 농도 범위로 이용한다. As the nitrogen source in the medium used in the present invention, at least one nitrogen source selected from the group consisting of ammonium, nitrate, urea and ammonium nitrate can be used in the concentration range of 1-50 ppm. The concentration is preferably 5-45 ppm, more preferably 10-30 ppm, and most preferably 15-25 ppm. Further, the carbon source may be used in a concentration range of 1-500 ppm of one or more carbon sources selected from the group consisting of bicarbonate, carbonate and carbon dioxide. Preferably, the carbon source is at a concentration of 50-450 ppm, more preferably at a concentration of 100-400 ppm, and most preferably at a concentration of 150-350 ppm. Phosphorus monovalent phosphate or divalent phosphate can be used in the concentration range of 1-30 ppm. Preferably, the phosphate is used at a concentration of 2-28 ppm, more preferably at a concentration of 4-26 ppm, and most preferably at a concentration of 5-25 ppm.
특히 그물말속 조류는 알카리성 용액에서 더 잘 자라는 특성이 있으므로 배지의 알카리성을 조절해주기 위해 NaOH 이외에 KOH 또는 메타규산 나트륨(Sodium metasilicate)를 적정량 추가하여 배양하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기 알칼리성 용액이 NaOH인 경우, 1-5 ㎎/l 농도 범위로 이용하며, 보다 바람직하게는 1-4 ㎎/l 농도 범위로, 가장 바람직하게는, 1-2 ㎎/l 농도 범위에서 이용한다. 바람직하게는, 상기 알칼리성용액이 메타규산나트륨인 경우, 40-80 ㎎/l 농도 범위로 이용하고, 보다 바람직하게는, 50-70 ㎎/l 농도 범위이며, 가장 바람직하게는, 55-75 ㎎/l 농도 범위로 이용한다.In particular, since the bird has a property of growing better in the alkaline solution, it is preferable to add an appropriate amount of KOH or sodium metasilicate in addition to NaOH in order to control the alkalinity of the medium. Preferably, when the alkaline solution is NaOH, it is used in a concentration range of 1-5 mg / l, more preferably in a range of 1-4 mg / l, most preferably in a range of 1-2 mg / l Range. Preferably, when the alkaline solution is sodium metasilicate, it is used in a concentration range of 40-80 mg / l, more preferably in a concentration range of 50-70 mg / l, and most preferably 55-75 mg / l concentration range.
본 발명에 있어서 그물말 속 조류의 우량 씨드를 배지에 접종 및 배양하는 경우, 상기 배양은 탄소원, 질소원 및 인(P)원을 추가적으로 첨가할 수 있다.In the present invention, in case of seeding and culturing a high-quality seed of a wild-type bird in a culture medium, a carbon source, a nitrogen source and a phosphorus (P) source may additionally be added to the culture.
상기 탄소원, 질소원 및 인원은 단계(a)에서 언급한 탄소원, 질소원 및 인원을 이용할 수 있다.The carbon source, the nitrogen source, and the source may be the carbon source, nitrogen source, and phosphorus described in the step (a).
바람직하게는, 본 발명의 그물말 속 조류의 우량 씨드를 배지에 접종 및 배양하는 경우, 상기 배양은 0-400 ppm의 탄소원 함량에 유지한다. 보다 바람직하게는, 50-350 ppm 탄소원 함량이고, 가장 바람직하게는, 100-300 ppm 탄소원 함량이다.Preferably, when seeding and culturing the medium with a high quality seed of the present invention, the culture maintains a carbon source content of 0-400 ppm. More preferably a carbon source content of 50-350 ppm, and most preferably a carbon source content of 100-300 ppm.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 탄소원으로 소듐바이카보네이트를 300 ppm 탄소원 함량을 갖는 경우, 무처리군과 비교하여 30% 이상 생장이 증가한다.(참고: 실시예 10)According to a preferred embodiment of the present invention, when the sodium bicarbonate as the carbon source has a carbon source content of 300 ppm, the growth increases by 30% or more as compared with the untreated group. (Reference Example 10)
바람직하게는, 본 발명의 그물말 속 조류의 우량 씨드를 배지에 접종 및 배양하는 경우, 배지는 질소원 및 인(P)원의 농도를 유지한다.Preferably, when seeding and culturing the medium with a high quality seed of the present invention, the medium maintains the concentration of the nitrogen source and phosphorus (P) source.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 질소원으로 칼륨 나이트레이트를 50-300 ppm 및 상기 탄소원으로 소듐바이카보네이트 200 ppm을 동시에 처리한 경우, 칼륨 나이트레이트를 50-300 ppm만 단독 처리한 경우와 비교하여 약 20% 생체중이 증가한다(참고: 실시예 5).According to a preferred embodiment of the present invention, when 50-300 ppm of potassium nitrate and 200 ppm of sodium bicarbonate are simultaneously treated with the nitrogen source, potassium nitrate is compared with only 50-300 ppm alone To about 20% (Example: 5).
본 발명의 그물말 속 조류의 생장은 배지 내의 인산 함량보다 질소함량에 더 크게 의존한다. 이는 그물말 속 조류의 배지 내 탄소화물 축적은 질소 함량 및 인 함량의 적정비율보다 적정 농도가 더 중요함을 의미한다.The growth of nettles of the present invention is more dependent on the nitrogen content than the phosphate content in the medium. This means that the accumulation of carbides in the medium of the nettles algae is more important than the appropriate ratio of nitrogen and phosphorus content.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 그물말 속 조류의 우량 씨드를 배지에 접종 및 배양하는 경우, 1×mDM 배지 사용시 인(포타숨 포스페이트. PP) 함량은 6.2-24.8 ppm, 질소(칼슘 나이트레이트, CN) 함량은 5-20 ppm이 적당하다(참조: 실시예 6).According to a preferred embodiment of the present invention, when the high-quality seed of the present invention is inoculated and cultured on the medium, the content of phosphorus (potassium sulphate, PP) in the 1 x mDM medium is 6.2-24.8 ppm, nitrogen Calcium nitrate, CN) content of 5-20 ppm is suitable (see Example 6).
본 발명의 그물말 속 조류의 배지는 규소 및 비타민을 필수적으로 포함하지 않는다.The medium of the present invention of the present invention does not necessarily contain silicon and vitamin.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 조류 배양 시 생장 촉진 및 세포 형태의 정상 유지에 필요한 미량원소로 알려진 규소의 필요 여부를 조사하기위해, 소듐 메타실리케이트를 0-64 ppm의 다양한 농도로 처리한 경우, 소듐 메타실리케이트 처리 농도 간의 글루코오스 생성의 차이가 없었다. 또한, 비타민 필요 여부를 조사하기 위해, 시아노코발라민 0.04 ppm, 티아민-HCl 0.04 ppm 및 바이오틴 0.04 ppm을 처리한 결과 무처리군과 비교하여 뚜렷한 탈수생체중 중가 및 네트 길이의 증가가 관찰되지 않았다. 이러한 결과는 고가인 배지 조성물인 규소 및 비타민을 포함하지 않는 경제적인 배지를 이용하여 그물말 속 조류를 대량 생산할 수 있음을 나타낸다(참고: 실시예 7 및 실시예 8).
According to a preferred embodiment of the present invention, in order to examine the necessity of silicon known as a trace element required for promotion of growth and normal maintenance of cell morphology during algal culture, when sodium methasilicate is treated at various concentrations of 0-64 ppm , There was no difference in glucose production between sodium methasilicate treatment concentrations. In addition, in order to investigate the need for vitamin, 0.04 ppm of cyanocobalamin, 0.04 ppm of thiamine-HCl, and 0.04 ppm of biotin were treated, and no significant increase in the dehydrated fresh weight and net length was observed compared with the untreated group. These results indicate that large-scale production of nettle algae can be carried out by using an economical medium containing no silicon or vitamin, which is an expensive medium composition (see Examples 7 and 8).
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 그물말속( Hydrodictyon ) 조류(algae)의 우량 씨드(seed)의 제조방법을 제공한다:According to another aspect of the invention, the present invention provides a method for producing superior seed (seed) of the net malsok (Hydrodictyon) algae (algae) comprising the following steps:
(a) 상기 그물말 속 조류를 배지가 함유된 제1차 배양조에서 배양하여 그물말 속 제1차 조류 네트(algal net)를 제조하는 단계;(a) culturing the algae in a first culture tank containing a medium to produce a first alga net in the net;
(b) 배지가 함유된 제2차 배양조에 상기 제1차 조류 네트를 치상하여 조류 네트를 저밀도로 성장시켜 제2차 조류 네트를 제조하는 단계; 및 (b) growing the algae net at a low density in a second incubation tank containing the medium to produce the second alga net; And
(c) 배지가 함유된 제3차 배양조에 상기 제1차 조류 네트 또는 제2차 조류 네트를 저밀도로 치상하고 조류 네트를 성장시켜 그물말 속 조류의 우량 씨드를 유도하여 수득하는 단계로서; 상기 그물말 속 조류의 우량 씨드는 네트가 해체되지 않고 녹색의 색상을 띄고 긴 원통형의 세포형태학적 특성을 갖는 그물말 속 조류 세포군이다.(c) inducing a first seedling net or a second seedling net at a low density and growing a birdnet in a third culture tank containing the medium to induce a good seed of the endemic bird; The superior seeds of the above-mentioned net-like birds are net-like bird cells with long-cylindrical cytomorphic characteristics with a green color without disassembling the net.
본 발명의 그물말 속 조류의 우량 씨드의 제조방법은 “그물말 속 조류의 대량 생산방법”의 단계 (a)에 상세하게 기재되어 있다. 이 둘 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.
The method for producing a high quality seed of a bird of the present invention is described in detail in a step (a) of " a method for mass production of a net-like bird. &Quot; The description common to both is omitted in order to avoid the excessive complexity of the present specification.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 수온 15-35℃, 광도 10-1500 μmolm-2s-1, pH 7.0-11.9, 4-18시간 광주기, 수심 0.5 ㎝ 이상 및 0.01-50.00 g 탈수생체중의 조류 씨드/0.1 ㎡ 의 조건에서 배양하는 단계를 포함하는 그물말속( Hydrodictyon ) 조류(algae)의 배양방법을 제공한다.According to a further aspect of the present invention, there is provided a method of preparing a photoperiod having a water temperature of 15-35 占 폚, a luminous intensity of 10-1500 占 퐉 -2 s -1 , a pH of 7.0-11.9, a 4-18 hour photoperiod, It provides a culture method of the net malsok (Hydrodictyon) algae (algae), comprising the step of culturing algae in terms of fresh weight seeds /0.1 ㎡ of dehydration.
본 발명의 그물말 속 조류의 배양방법은 “그물말 속 조류의 대량 생산방법”의 단계 (a) 및 단계 (b)에 상세하게 기재되어있다. 이 둘 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.The method of cultivating a net-like bird of the present invention is described in detail in steps (a) and (b) of "Method for mass production of a net-like bird". The description common to both is omitted in order to avoid the excessive complexity of the present specification.
바람직하게는, 상기 수심은 1-20 ㎝, 보다 바람직하게는 3-17 ㎝, 가장 바람직하게는 5-15 ㎝이다.
Preferably, the water depth is 1-20 cm, more preferably 3-17 cm, and most preferably 5-15 cm.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 탄소원, 5-60 ppm의 질소(CN, 칼슘나이트레이트 기준) 및 6.2-74.4 ppm의 인(PP, 다이포타슘 포스페이트 기준)의 존재 하에서, pH 9.0-11.9, 광도 80-500 μmolm-2s-1 및 25-35℃ 조건에서 배양하는 단계를 포함하는 탄수화물-고함유 그물말속( Hydrodictyon ) 조류(algae)의 배양방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a process for the preparation of a compound of formula I in the presence of a carbon source, 5-60 ppm nitrogen (based on CN, calcium nitrate) and 6.2-74.4 ppm phosphorus (based on PP, dipotassium phosphate) , light intensity 80-500 μmolm -2 s -1 and a carbohydrate comprising the steps of culturing at 25-35 ℃ conditions and provides a culture method of containing net malsok (Hydrodictyon) algae (algae).
본 발명의 탄수화물-고함유 그물말속 조류의 배양방법은 상술한 본 발명의 “그물말 속 조류의 대량 생산방법”에 의해 실시될 수 있다. 따라서, 이 둘 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.The method for culturing a carbohydrate-rich, high-molecular-weight bird of the present invention can be carried out by the above-described method of mass production of a bird of the present invention. Accordingly, the description common to both is omitted in order to avoid the excessive complexity of the present specification.
본 발명의 탄수화물-고함유 그물말속 조류의 배양방법에서, 사용되는 질소 및 인의 함량은 0.5-7.0 ppm의 질소(N 분자 기준) 및 1.0-13.2 ppm의 인(P 분자 기준)으로도 표현될 수 있다.In the method of culturing a carbohydrate-rich, high-molecular-weight algae of the present invention, the nitrogen and phosphorus contents used can also be expressed as 0.5 to 7.0 ppm nitrogen (based on N molecules) and 1.0-13.2 ppm phosphorus have.
바람직하게는, 배양에 이용되는 질소(CN, 칼슘나이트레이트 기준)의 양은 10-40 ppm, 보다 바람직하게는 15-30 ppm이다.Preferably, the amount of nitrogen (based on CN, calcium nitrate) used in the culture is 10-40 ppm, more preferably 15-30 ppm.
바람직하게는, 배양에 이용되는 인(PP, 다이포타슘 포스페이트 기준)의 양은 6.2-50.0 ppm, 보다 바람직하게는 6.2-40.0 ppm, 보다 더 바람직하게는 6.2-30.0 ppm이다.Preferably, the amount of phosphorus (based on PP, based on dipotassium phosphate) used in the culture is 6.2-50.0 ppm, more preferably 6.2-40.0 ppm, even more preferably 6.2-30.0 ppm.
탄소원의 함량은 바람직하게는 2.4-50 ppm 탄소원(C 분자기준)이다.The carbon source content is preferably 2.4-50 ppm carbon source (based on C molecules).
본 발명의 그물말속 조류 배양방법을 언급하면서 사용되는 용어 “탄수화물-고함유”는 본 발명의 배양방법에 의해 수득된 그물말속 조류의 건조중량(DW) 100 g을 기준으로 하여, 글루코오스의 함량이 20 g 이상(예컨대, 20-60 g), 바람직하게는 30-60 g, 보다 바람직하게는 35-53 g이고, 환원당의 함량이 30-65 g, 바람직하게는 40-65 g인 것을 의미한다.
The term " carbohydrate-rich content " used in reference to the method of cultivating a nethorse algae of the present invention means that the content of glucose, based on 100 g of the dry weight (DW) of the nethorse algae obtained by the culture method of the present invention, Means 20 g or more (e.g., 20-60 g), preferably 30-60 g, more preferably 35-53 g, and the content of reducing sugar is 30-65 g, preferably 40-65 g .
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 탄소원, 10-300 ppm의 질소(칼슘나이트레이트 기준) 및 2.0-24.8 ppm의 인(다이포타슘 포스페이트 기준)의 존재 하에서 pH 7.0-11.9 및 25-35℃ 조건에서 배양하는 단계를 포함하는 단백질-고함유 그물말속( Hydrodictyon ) 조류(algae)의 배양방법을 제공한다.In accordance with another aspect of the present invention, the present invention provides a process for the preparation of a pharmaceutical composition comprising a pH of 7.0-11.9 and 25-35 in the presence of a carbon source, 10-300 ppm nitrogen (based on calcium nitrate) and 2.0-24.8 ppm phosphorus (based on dipotassium phosphate) ℃ protein comprising the step of culturing in conditions and provides a culture method of containing net malsok (Hydrodictyon) algae (algae).
본 발명의 단백질-고함유 그물말속 조류의 배양방법은 상술한 본 발명의 “그물말 속 조류의 대량 생산방법”에 의해 실시될 수 있다. 따라서, 이 둘 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.The method for culturing the protein-rich, high-molecular-weight algae of the present invention can be carried out by the above-described method of mass production of algae in the net. Accordingly, the description common to both is omitted in order to avoid the excessive complexity of the present specification.
본 발명의 단백질-고함유 그물말속 조류의 배양방법에서, 사용되는 질소 및 인의 함량은 2.0-40 ppm의 질소(N 분자 기준) 및 1.0-4.5 ppm의 인(P 분자 기준)으로도 표현될 수 있다.In the method of culturing a protein-rich netting bird of the present invention, the content of nitrogen and phosphorus used can also be expressed as 2.0 to 40 ppm of nitrogen (based on N molecules) and 1.0 to 4.5 ppm of phosphorus (based on P molecules) have.
바람직하게는, 배양에 이용되는 질소(CN, 칼슘나이트레이트 기준)의 양은 10-100 ppm, 보다 바람직하게는 10-50 ppm이다.Preferably, the amount of nitrogen (based on CN, calcium nitrate) used in the culture is 10-100 ppm, more preferably 10-50 ppm.
바람직하게는, 배양에 이용되는 인(PP, 다이포타슘 포스페이트 기준)의 양은 2.0-20.0 ppm, 보다 바람직하게는 5.0-15.0 ppm이다.Preferably, the amount of phosphorus (based on PP, based on dipotassium phosphate) used in the culture is 2.0-20.0 ppm, more preferably 5.0-15.0 ppm.
탄소원의 함량은 바람직하게는 15-150 ppm 탄소원(C 분자기준으로 2.4-24 ppm)이다.The carbon source content is preferably 15-150 ppm carbon source (2.4-24 ppm based on C molecules).
본 발명의 그물말속 조류 배양방법을 언급하면서 사용되는 용어 “단백질-고함유”는 본 발명의 배양방법에 의해 수득된 그물말속 조류의 건조중량에서, 단백질 함량이 20-40 중량%, 바람직하게는 24-30 중량%인 것을 의미한다.
The term " protein-containing content " used in reference to the method of cultivating a net-like algae of the present invention means that the protein content is 20-40 wt%, preferably 20-40 wt%, in dry weight of the net- Means 24-30% by weight.
바람직하게는, 상기 그물말 속 조류는 히드로딕티온 레티큘라텀(Hydrodictyon reticulatum), 히드로딕티온 아프리카눔(Hydrodictyon africanum) 및 히드로딕티온 파테내포르메(Hydrodictyon patenaeforme)로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합 조류이다.
Preferably, the net-like bird is a hydrodiction reticulatum reticulatum ), Hydrodictyon africanum ) and hydrodictyon patenaeforme . The term " hydrocortisone & quot ;
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 칼슘 나이트레이트, 포타슘 포스페이트, 마그네슘 설페이트, 소듐 바이카보네이트, EDTA Na2, FeNa·EDTA, NaOH, H3BO3, Mn2 + 이온 및 (NH4)6Mo7O24을 포함하며, pH 9.2-9.6인 그물말속( Hydrodictyon ) 조류(algae) 배양용 조성물을 제공한다.In accordance with another aspect of the invention, the invention is calcium nitrate, potassium phosphate, magnesium sulfate, sodium bicarbonate, EDTA Na 2, FeNa · EDTA, NaOH, H 3 BO 3, Mn 2 + ions and (NH 4) 6 including Mo 7 O 24, and provides a pH of 9.2-9.6 net malsok (Hydrodictyon) algae (algae) composition for culture.
바람직하게는, 상기 그물말 속 조류 배양용 조성물은 10-30 ㎎/l 칼슘 나이트레이트, 5-20 ㎎/l 포타슘 포스페이트, 15-35 ㎎/l 마그네슘 설페이트, 10-400 ㎎/l 소듐 바이카보네이트, 1-5 ㎎/l EDTA Na2, 1.5 ㎎/l FeNa·EDTA, 1-3 ㎎/l NaOH, 1-5 ㎎/l H3BO3, Mn2 + 이온 및 0.5-1.5 ㎎/l (NH4)6Mo7O24을 포함하며, pH 9.2-9.6이고, 보다 바람직하게는, 15-25 ㎎/l 칼슘 나이트레이트, 10-15 ㎎/l 포타슘 포스페이트, 20-30 ㎎/l 마그네슘 설페이트, 50-300 ㎎/l 소듐 바이카보네이트, 2-3 ㎎/l EDTA Na2, 2-3 ㎎/l FeNa·EDTA, 1-2 ㎎/l NaOH, 2-3 ㎎/l H3BO3, Mn2 + 이온 및 0.3-1.3 ㎎/l (NH4)6Mo7O24을 포함하며, pH 9.2-9.6이다.Preferably, the composition for the culture of endosperm algae comprises 10-30 mg / l calcium nitrate, 5-20 mg / l potassium phosphate, 15-35 mg / l magnesium sulfate, 10-400 mg / l sodium bicarbonate , 1-5 ㎎ / l EDTA Na 2 , 1.5 ㎎ / l FeNa · EDTA, 1-3 ㎎ / l NaOH, 1-5 ㎎ /
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 기존의 조류 배지인 알렌 배지(Allen's medium) 및 BG11와 비교하여 증가된 탈수생체중을 나타낸다. 한편, 알렌 배지 및 BG11는 원치 않는 미세녹조의 발생이 심한 경향을 나타내어 그물말 속 조류의 배지로 적합하지 않다. According to a preferred embodiment of the present invention, increased dehydrated fresh weight is shown compared to Allen's medium and BG11, the existing algal medium. On the other hand, Allen's medium and BG11 showed a tendency of occurrence of undesired microalgae, which is not suitable as a medium for nettles algae.
또한, 와리스-H(Waris-H) 배지와 비교하여, mDM 배지가 비타민 및 규소가 포함되지 않는 간단한 성분 조성에도 와리스-H와 유사한 탈수생체중 및 건물중을 나타내므로, 그물말 속 조류의 대량생산에 적합한 배지이다.
In addition, as compared with the Waris-H medium, the mDM medium shows dehydrated fresh weight and dry weight similar to Waris-H even in simple ingredient composition not containing vitamins and silicon, It is a medium suitable for mass production.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 칼슘 나이트레이트, 포타슘 포스페이트, 암모늄 포스페이트, 마그네슘 설페이트, 소듐 클로라이드, 페릭 시트레이트, 소듐 바이카보네이트, EDTA Na2, FeNa·EDTA, 소듐 실리케이트, H3BO3, Co2 +, Cu2 +, Mn2 +, Zn2 + 이온 및 (NH4)6Mo7O24을 포함하며, pH 9.2-9.6인 그물말속(Hydrodictyaceae) 조류(algae) 배양용 조성물을 제공한다.In accordance with another aspect of the invention, calcium nitrate, potassium phosphate, ammonium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, ferric citrate, sodium bicarbonate, EDTA Na 2, FeNa · EDTA, sodium silicate, H 3 BO 3, Co The present invention provides a composition for culturing a Hydrodictyaceae algae containing 2 + , Cu 2 + , Mn 2 + , Zn 2 + ions and (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 and having a pH of 9.2-9.6 .
바람직하게는, 30-50 ㎎/l 칼슘 나이트레이트, 5-20 ㎎/l 포타슘 포스페이트, 5-15 ㎎/l 암모늄 포스페이트, 40-60 ㎎/l 마그네슘 설페이트, 40-60 ㎎/l 소듐 클로라이드, 10-20 ㎎/l 페릭 시트레이트, 50-350 ㎎/l 소듐 바이카보네이트, 1-5 ㎎/l EDTA Na2, 1-5 ㎎/l FeNa·EDTA, 40-80 ㎎/l 소듐 실리케이트, 1-5 ㎎/l H3BO3, Co2 +, Cu2 +, Mn2 +, Zn2 + 이온 및 0.5-1.5 ㎎/l (NH4)6Mo7O24을 포함하며, pH 9.2-9.6이고, 보다 바람직하게는, 34-45 ㎎/l 칼슘 나이트레이트, 10-15 ㎎/l 포타슘 포스페이트, 8-12 ㎎/l 암모늄 포스페이트, 45-55 ㎎/l 마그네슘 설페이트, 45-55 ㎎/l 소듐 클로라이드, 13-17 ㎎/l 페릭 시트레이트, 100-300 ㎎/l 소듐 바이카보네이트, 2-3 ㎎/l EDTA Na2, 2-3 ㎎/l FeNa·EDTA, 50-70 ㎎/l 소듐 실리케이트, 2-3 ㎎/l H3BO3, Co2 +, Cu2 +, Mn2 +, Zn2 + 이온 및 0.3-1.3 ㎎/l (NH4)6Mo7O24을 포함하며, pH pH 9.2-9.6이다.Preferably, an aqueous solution containing 30-50 mg / l calcium nitrate, 5-20 mg / l potassium phosphate, 5-15 mg / l ammonium phosphate, 40-60 mg / l magnesium sulfate, 40-60 mg / l sodium chloride, 10 to 20 mg / l peric citrate, 50 to 350 mg / l sodium bicarbonate, 1-5 mg / l EDTA Na 2 , 1-5 mg / l FeNa. EDTA, 40-80 mg / l sodium silicate, -5 ㎎ / l H 3 BO 3 ,
바람직하게는, 단기간(3±1일)의 배양 시에는 mDM 배지가 적합하고, 장기간(6±1일) 배양 시에는, HR-v1 배지가 적합하다. Preferably, the mDM medium is suitable for short-term (3 ± 1 day) culture, and HR-v1 medium is suitable for long-term (6 ± 1 day) culture.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, mDM 배지는 3±1일마다, HR-v1 배지는 6±1일마다 교체하여 7-15일 동안 배양하는 것이 적합하다.According to a preferred embodiment of the present invention, it is suitable to cultivate mDM medium every 3 +/- 1 days and HR-v1 medium every 6 +/- 1 days for 7-15 days.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 배지는, 조류를 배양하기 위하여 이용되는 종래의 배지들에 포함되는 시아노코발라민(Vit B12), 티아민(Vit B1) 및 바이오틴(Vit H)를 포함하지 않는다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the medium of the present invention comprises cyanocobalamin (Vit B12), thiamin (Vit B1) and biotin (Vit H) contained in conventional media used for culturing algae I never do that.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 포타슘 나이트레이트, 포타슘 포스페이트, 암모늄 클로라이드, 칼슘 클로라이드, 소듐 바이카보네이트, NaOH, Cu2 +, Fe3 +, Mg2 + 및 Zn2 + 이온을 포함하며, pH 9.2-9.6인 그물말속(Hydrodictyaceae) 조류(algae) 배양용 조성물을 제공한다.According to another aspect of the invention, potassium nitrate, potassium phosphate, ammonium chloride, calcium chloride, sodium bicarbonate, NaOH, Cu 2 +, Fe 3 +, Mg + 2 and Zn 2 + ions, and including, pH 9.2- 9.6 < / RTI > of Hydrodictyaceae algae.
바람직하게는, 35-55 ㎎/l 포타슘 나이트레이트, 2-6 ㎎/l 포타슘 포스페이트, 15-30 ㎎/l 암모늄 클로라이드, 0.01-0.3 ㎎/l 칼슘 클로라이드, 50-150 ㎎/l 소듐 바이카보네이트, 0.5-2.0 ㎎/l NaOH, Cu2 +, Fe3 +, Mg2 + 및 Zn2 + 이온을 포함하며, pH 9.2-9.6이고, 보다 바람직하게는, 40-50 ㎎/l 포타슘 나이트레이트, 3-5 ㎎/l 포타슘 포스페이트, 20-25 ㎎/l 암모늄 클로라이드, 0.05-0.25 ㎎/l 칼슘 클로라이드, 70-120 ㎎/l 소듐 바이카보네이트, 1.0-1.8 ㎎/l NaOH, Cu2 +, Fe3 +, Mg2 + 및 Zn2+ 이온을 포함하며, pH 9.2-9.6이다.Preferably, an aqueous solution containing 35-55 mg / l potassium nitrate, 2-6 mg / l potassium phosphate, 15-30 mg / l ammonium chloride, 0.01-0.3 mg / l calcium chloride, 50-150 mg / l sodium bicarbonate , 0.5-2.0 ㎎ / l NaOH, Cu 2 +, Fe 3 +, Mg + 2 and Zn + 2 includes the ion, and a pH 9.2-9.6, more preferably, 40-50 ㎎ / l potassium nitrate, 3-5 ㎎ / l potassium phosphate, 20-25 ㎎ / l ammonium chloride, 0.05-0.25 ㎎ / l calcium chloride, 70-120 ㎎ / l sodium bicarbonate, 1.0-1.8 ㎎ / l NaOH,
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 배지는, 조류를 배양하기 위하여 이용되는 종래의 배지들에 포함되는 시아노코발라민(Vit B12), 티아민(Vit B1) 및 바이오틴(Vit H)를 포함하지 않는다.According to a preferred embodiment of the present invention, the medium of the present invention comprises cyanocobalamin (Vit B12), thiamin (Vit B1) and biotin (Vit H) contained in conventional media used for culturing algae I never do that.
바람직하게는, 본 발명의 배양용 조성물은 유용물질(예컨대, 탄수화물 또는 단백질)의 축적을 증가시키기 위해, 2× 또는 3×로 배가하여 사용할 수 있다(참고: 실시예 11-4).
Preferably, the culture composition of the present invention can be used by doubling to 2 x or 3 x to increase the accumulation of a useful substance (e.g., carbohydrate or protein) (see Example 11-4).
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 그물말속( Hydrodictyon ) 조류의 저장방법을 제공한다:In accordance with another aspect of the invention, the present invention provides a net malsok (Hydrodictyon) storage of birds comprising the steps of:
(a) 상기 그물말 속 조류를 탈수하는 단계;(a) dewatering the algae in the net;
(b) 상기 단계 (a)의 결과물에 산용액, 알카리 용액 또는 호화전분 용액을 분무하는 단계; 및(b) spraying an acid solution, an alkali solution or a starch solution onto the result of step (a); And
(c) 상기 단계 (b)의 결과물을 그대로 또는 압착시켜 고온에서 건조하는 단계. (c) leaving the result of step (b) as it is or pressing it and drying it at a high temperature.
바람직하게는, 상기 단계 (a) 이전에 상기 그물말 속 조류를 수득(예컨대, 배양에 의한 수득)하는 단계를 추가적으로 포함한다. 상기 수확은 구멍크기가 30 ㎛ 이상인 키(sieve)를 이용하여, 바람직하게는 구멍크기가 100 ㎛ 이상인 키를 이용하여 여과방법으로 그물말 속 조류를 수득하고, 수득한 그물말 속 조류를 탈수한다.Preferably, the step (a) further comprises the step of obtaining (for example, by culturing) the net-like algae before the step (a). The harvesting is carried out by using a sieve having a pore size of 30 탆 or more, preferably by using a key having a pore size of 100 탆 or more, by filtration, and dewatering the obtained nettle bird .
본 발명에서 이용되는 호화전분은, 바람직하게는 0.1-20 중량%의 호화전분이다.The starch used in the present invention is preferably 0.1 to 20% by weight of the starch.
바람직하게는, 상기 단계 (b)의 호화전분 용액은 전분 용액을 가열하고 식힌 용액으로, 증류수 또는 알코올에 희석하고 이를 80℃에서 10-30분 또는 전자레인지에서 1-3분 처리하여 완전히 용해한 전분용액이다.Preferably, the starch solution of step (b) is prepared by heating the starch solution, diluting the starch solution with distilled water or alcohol, treating the starch solution at 80 ° C for 10-30 minutes or in a microwave oven for 1-3 minutes, Solution.
본 발명에서 이용되는 산용액은 바람직하게는 약산용액이고, 보다 바람직하게는 pH 1 ~ 4.0 범위의 약산용액이다.The acid solution used in the present invention is preferably a weak acid solution, more preferably a weak acid solution in a pH range of 1 to 4.0.
본 발명에서 이용되는 알카리 용액은 바람직하게는 약알카리 용액이고, 보다 바람직하게는 pH 10.0 ~ 12.0 범위의 약알카리 용액이다.The alkali solution used in the present invention is preferably a weak alkali solution, more preferably a weak alkali solution in a pH range of 10.0 to 12.0.
바람직하게는, 상기 단계 (c)의 고온은 40-90℃이고, 보다 바람직하게는 43-48℃이다.Preferably, the high temperature of step (c) is 40-90 占 폚, more preferably 43-48 占 폚.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 단계 (c)는 45℃에서 2일 동안 열풍 건조한다.According to a preferred embodiment of the present invention, step (c) of the present invention is hot air dried at 45 DEG C for 2 days.
본 발명의 그물말 속 조류의 저장방법은 그물말 속 조류의 실온 저장 시 흡습으로 인해 부패할 염려가 있으므로, 이를 방지하기 위해 당화하거나 완충용액, 약산 또는 약알카리 용액에 침지한 다음 탈수하는 전처리과정을 단계 (b) 또는 단계 (b) 이전에 추가적으로 포함할 수 있다.
The method for storing algae of the present invention is a method of storing algae in the net, which may be corrupted due to moisture absorption during storage at room temperature. To prevent this, a pretreatment process such as saccharification or dipping in a buffer solution, weak acid or weak alkali solution, (B) or step (b).
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 백화(탈색) 그물말속( Hydrodictyon ) 조류 건조체의 제조방법을 제공한다:According to another aspect of the invention, the present invention provides a whitening (discoloration) net malsok (Hydrodictyon) algae dried body in the manufacturing method comprising the steps of:
(a) 상기 그물말 속 조류를 탈수하는 단계; 및 (a) dewatering the algae in the net; And
(b) 상기 단계 (a)의 결과물에 자연광 또는 자외선광(UV)을 조사(illumination)하여 엽록소를 분해하여 표백시키고 건조하는 단계.(b) illuminating the result of step (a) with natural light or ultraviolet light (UV) to break down chlorophyll, bleach and dry.
바람직하게는, 본 발명에서 이용되는 그물말 속 조류는 상술한 본 발명의 배양방법에 의해 수확한 것이다.Preferably, the algae used in the present invention are harvested by the above-described culturing method of the present invention.
바람직하게는, 상기 단계 (b)는 적정농도의 활성산소를 발생시키는 화합물 용액(예컨대, 과산화수소, 과초산, 차아염소산나트륨, 차아염소산, 오존, 이산화티탄 등의 용액)에서 자연광 또는 자외선광에 노출시켜 표백시킨 다음 건조시켜 실시한다.Preferably, the step (b) is a step of exposing the substrate to a natural or ultraviolet light in a solution of a compound generating active oxygen at an appropriate concentration (for example, a solution of hydrogen peroxide, peracetic acid, sodium hypochlorite, hypochlorous acid, ozone, titanium dioxide, And then bleached and dried.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 방법에 의해 제조된 백화 그물말속( Hydrodictyon ) 조류 건조체를 제공한다.
According to another aspect of the invention, the present invention provides a bleaching net malsok (Hydrodictyon) algae dried body produced by the method described above.
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다: The features and advantages of the present invention are summarized as follows:
(a) 본 발명은 담수조류 중 그 대량생산 기술에 대해 아직까지 보고된 바 없는 그물말속(Hydrodictyon) 조류에 대해 우량 씨드 유도; 대량생산용 적정 배지의 제조/공급; 생산 증진 및 유용물질 고함유를 위한 배양조건 적정 관리; 성장한 그물말의 수확/탈수; 수확된 바이오매스의 건조/저장/사전처리 단계를 포함하는 경제적이면서 효율적인 그물말속 조류의 대량배양 및 고품질 바이오매스, 수확, 저장 및 사전처리에 관한 방법과 관련 배지조성물을 제공한다.(a) The present invention relates to a method for producing high quality seeds for hydrodictyon algae which have not yet been reported on mass production techniques of freshwater algae; Manufacture / supply of a suitable medium for mass production; Promotion of production and proper management of culture conditions for high content of useful substances; Harvesting / dehydration of grown nets; Harvesting, storage and pretreatment of the harvested biomass, including the drying / storage / pretreatment steps of the harvested biomass, as well as related media compositions for large-scale cultivation and high-quality biomass, harvesting, storage and pretreatment.
(b) 본 발명에 의해 배양되는 그물말속 조류는 비식용자원인 조류(algae)이기 때문에 바이오매스의 산업적 수요가 높아졌을 때 식품 가격 폭등 및 윤리적 문제의 발생 소지가 없고, 폐자원(폐수 및 폐 CO2)을 이용하여 저비용으로 생산할 수 있어 자원의 안정적 공급이 가능하며, 유용성분(탄수화물, 단백질 등) 함량이 높고 당화가 용이한 특성을 가지고 있기 때문에 향후 바이오화학제품 생산의 주요 원료로서 유용하게 활용될 가치가 있다.
(b) The netted bird cultured according to the present invention is an algae, which is a non-edible resource. Therefore, when the industrial demand of biomass is increased, there is no possibility of raising food prices and ethical problems, CO 2 ) can be produced at a low cost, and it is possible to supply resources stably. Since the content of useful components (carbohydrate, protein, etc.) is high and it is easy to be saccharified, it is useful as a main raw material for future production of biochemical products It is worth exploiting.
도 1은 본 발명에 따른 그물말 속 조류 바이오매스 대량생산을 위한 씨드 유도로부터 고품질 바이오매스 대량생산, 수확, 탈수, 건조 및 저장하는 방법에 이르기까지의 공정을 모식화한 것이다.
도 2는 여러 종류의 미세조류 생장용 배지가 HR의 온실내 생장에 미치는 효과를 나타낸 그래프를 나타낸다.
도 3은 1×mDM 배지 및 HR-v1 배지에서 HR을 배양할 때 배양기간 동안 탄수화물 축적의 경시적 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 1x mDM 배지의 공급방법(시기 및 량)에 따른 HR의 온실내 생장정도를 나타낸 그래프이다. M1, M2, M3 및 M4는 기본배지를 초기배지 공급후 각각 1, 2, 3 및 4일마다 교체하고, M5는 전혀 교체하지 않은 상태로 9일동안 배양한 것을 의미한다.
도 5는 1×mDM 배지의 공급방법(시기 및 량)에 따라 생장된 HR의 탄수화물 축적정도를 나타낸 그래프이다. M1 내지 M5에 대한 설명은 도 4와 같다.
도 6은 온실 대형 배양조에서의 HR 배양 시 소듐 바이카보네이트(sodium bicarbonate) 처리량 차이에 따른 탄수화물 축적 정도의 경시적 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 온실 대형 배양조에서의 HR 배양 시 배양액 pH 조정 여부에 따른 탄수화물 축적 정도의 경시적 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 수확된 HR 바이오매스의 압착건조(좌)와 일반건조(우) 후의 모습을 찍은 사진을 보여준다.
도 9는 수확된 HR 바이오매스를 자연 광조건에 두었을 때 일부 탈색된 것(좌)과 완전히 탈색되어 백화된 것의(우) 모습을 찍은 사진이다.FIG. 1 is a diagrammatic representation of a process from seeding for mass production of algal biomass to high quality biomass mass production, harvesting, dehydrating, drying and storing according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the effect of various types of medium for microalgae growth on the growth rate of HR indoor.
FIG. 3 is a graph showing the change over time of carbohydrate accumulation during the incubation period when HR was cultured in 1 × mDM medium and HR-v1 medium.
FIG. 4 is a graph showing the growth rate of HR in a room according to a feeding method (timing and amount) of 1x mDM medium. M1, M2, M3 and M4 mean that the basic medium was replaced every 1, 2, 3 and 4 days after the initial medium was supplied, and M5 was cultured for 9 days without any replacement.
5 is a graph showing the degree of carbohydrate accumulation of HR grown according to the feeding method (timing and amount) of 1 x mDM medium. The description of M1 to M5 is shown in Fig.
FIG. 6 is a graph showing the change over time of the degree of accumulation of carbohydrates according to the difference in throughput of sodium bicarbonate during HR culture in a large greenhouse culture tank.
FIG. 7 is a graph showing a change over time in the degree of accumulation of carbohydrates according to the pH adjustment of the culture medium during HR culture in a large-scale greenhouse culture tank.
Fig. 8 shows photographs of the harvested HR biomass after crush drying (left) and after general drying (right).
FIG. 9 is a photograph showing a partially decolorized (left) and a completely decolored and whitened (right) image when the harvested HR biomass is placed in a natural light condition.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .
실시예Example
실시예 1: 그물말속(Hydrodictyon) 조류의 우량씨드 생산방법Example 1: Production of superior seeds of Hydrodictyon algae
그물말 조류(HR)의 경우 세포 여러 개가 모여 네트를 형성하는데 네트의 모양이 원형부터 원통형에 이르기까지 여러 가지로 존재한다. 그 중에서도 가장 생산성이 높고 관리하기가 용이한 것은 네트가 원통형 모양이면서 길이가 길수록 양호하다. 따라서 이러한 모양의 네트를 잘 생산해 낼 수 있는 기술을 보유하는 것이 대량생산에 중요하다. 그런데 그물말 조류는 무성번식을 통한 씨드(seed) 생산 시 개체밀도가 높거나 배지의 영양분 수준이 적정하지 않을 경우 씨드 자체가 만들어지지 않거나 만들어진다 하여도 불량상태의 것이 대부분이기 때문에 우량 씨드를 대량으로 생산하기 위한 특별한 기술이 필요하다. 예비실험에서 배양중 개체밀도가 높거나 생장환경이 불량하며, 씨드 유도단계 시에 고농도 영양분 조건일 때에는 씨드가 생기지 않거나 생기더라도 불량 씨드 발생률이 높음을 확인하였다. 아울러 무균조건이 아니기 때문에 혼입된 다른 미세조류의 번식을 최소화한 상태에서 우량씨드를 생산하는 것이 차후 대량배양에 매우 유리하다. 따라서 본 연구는 그물말속 조류의 우량씨드를 생산하기 위한 적정 방법을 확립하고자 몇 가지 실험하였다.
In the case of a horse horse bird (HR), several cells gather to form a net, and there exist various shapes of the net ranging from a circular shape to a cylindrical shape. Among them, the most productive and easy to manage is that the net has a cylindrical shape and the length is longer. Therefore, it is important for mass production to have a technology capable of producing such a shape net. However, in the case of seeds produced by silkworm breeding, when the seed density is high or the nutrient level of the medium is not proper, the seeds themselves are not produced, or even if they are made, most of them are defective. Special techniques are required for production. In the preliminary experiment, it was confirmed that the seed density was high or the growth environment was poor during the culture, and the seeding rate was high even when seeding did not occur or occurred at the high concentration nutrient condition at the seed induction stage. In addition, since it is not an aseptic condition, it is very advantageous to produce a high-quality seed in a state where the propagation of other microalgae mixed is minimized. Therefore, this study was carried out to establish a proper method to produce high quality seeds of nettles.
1-1 배지 양분농도 및 조성에 따른 HR 씨드 유도1-1 Derivation of HR seed according to nutrient concentration and composition
배지의 영양분 농도에 따른 HR 생장 및 우량 씨드 유도 여부를 조사하고자 크기가 4-8 cm인 HR을 두 가지 배지(탈기된 수돗물로 조제한 1x mDM과 2x mDM)가 담긴 tray(1.6m2/200L)에 40개씩 접종하였다. 주간 14시간, 30℃/야간 10시간, 25 조건의 온실에 배양하였다. 그 결과, 생장은 두 배지 모두에서 양호하게 진행되었지만 씨드 유도는 1x mDM에서만 일어났다(표 1). 한편, 다른 실험에서 SBC 100(중탄산염 100 ppm) 추가는 HR 생장을 촉진시키지만 씨드 유도에는 부정적 영향을 미쳤으며 SBC 50(중탄산염 50 ppm) 처리가 양호한 결과를 보여 주었다. 또한 1x mDM 에 N/P 또는 0.1% 수크로오스를 추가하여도 HR 씨드에 부정적 영향을 미쳤다(결과 제시 생략). 이들 제반 결과는 HR 성장이 이루어진 이후 씨드 유도에 있어서는 양분 과다가 오히려 부정적 영향을 미치며 특별히 양분의 적정한 균형이 요구되고 있음을 시사해 준다.The size to investigate whether the HR induced growth and excellent seed of the nutrient concentration in the medium of 4-8 cm HR two kinds of culture medium (adjusted to the
- 30% seed induction - Length of object 15-20cm,
- 30% seed induction
- 1-2% seed induction- object length 12-15cm,
- 1-2% seed induction
- 100% seed induction - Growth suspension,
- 100% seed induction
- 10% seed induction - object length 15-25cm,
- 10% seed induction
1-2. 배양 온도에 따른 HR 씨드 유도1-2. Induced HR Seed by Culture Temperature
배양 온도 차이에 따른 HR 생장 및 우량 씨드 유도 여부를 조사하고자 크기가 2-3 cm인 HR을 탈기된 수돗물로 조제한 1x mDM+SBC50 이 담긴 tray(1.5m2/100L)에 500개 접종하여 4일 배양하였다(1차 배양). 그 후 상기 소형 트레이에서 자란 9-10 cm 길이의 HR 개체를 골라 1x mDM+SBC50의 배지 200 L가 함유된 1.6m2 tray에(바닥에 열선이 설치됨) 41개씩 옮겨 온실에서 두 가지 온도조건으로 배양하였다(2차 배양). 그 결과, 배양온도가 높으면 씨드 유도 시기가 빨라지고 씨드 유도율도 증가됨을 확인하였다 (표 2). 이러한 결과는 배양온도가 30-35℃로 높아질 경우 그 효과가 더욱 뚜렷함을 재확인 하였다. HR was adjusted to growth and precipitation seed derived whether to investigate the size of 2-3 cm in HR degassed water according to
- 정상 형태- object length 15-22cm
- Normal form
- CEL(cell elasticity loosening) 증상 보임- object length 15-22cm
- CEL (cell elasticity loosening)
1-3. HR-v1 배지에서의 HR 씨드 유도 여부 1-3. HR seed induction in HR-v1 medium
초기 영양분이 충분히 공급되고, 이후 절제된 양분공급 상태에서 배양한 것이 씨드 유도에 더 좋을지를 알아보고자 실험하였다. 즉 HR-v1 배지 100 L에 2-3 cm 크기의 HR을 약 100개 접종한 후, 이를 계속 키우거나 접종 후 4일째 다른 배지(1x mDM 또는 Tap water)에 옮겨 씨드 유도 정도와 상태를 비교해 보았다. 그 결과 HR-v1배지에서 계속 키웠을 경우, HR 씨드 유도는 양호하게 진행되었으나 불균일 정도가 높았으며 특히 배양 후기에 다른 녹조의 발생이 심해져 깨끗한 씨드를 얻기가 어려웠다. HR-v1배지에서 4일간 키운 다음 이를 tap water에 옮겨서 씨드유도를 실시할 경우, 씨드 유도가 양호하게 진행되었으며 균일성도 우수하였다. 그러나 씨드 유도 이후 생장이 둔화되고 녹색정도도 떨어지며 모체로부터의 단리도 용이하지 않았다. HR-v1배지에서 4일간 키운 다음 이를 1x mDM에 옮겨서 씨드 유도를 실시할 경우, 씨드 유도가 양호하게 진행되었으며 균일성도 우수하고 씨드 유도 이후의 HR 초기생장 및 녹색정도도 우수하였다(표 3). 이상의 결과로 보아 HR-v1에 4-5일 키우고 이를 1x mDM 또는 1/2x mDM에 옮겨 씨드를 유도하는 것이 가장 바람직 할 것으로 여겨졌다. 그러나 HR-v1은 1x mDM보다 배지가격이 높기 때문에 종합적인 경제성은 추가로 고려해 보아야 할 것이다. It was experimented to see if the initial nutrient supply was sufficient and then the cultivation in the abundant nutrient supply condition would be better for seed induction. In other words, about 100 HR of 2-3 cm in size was injected into 100 L of HR-v1 medium, and after 4 days of inoculation, the seeds were transferred to different media (1 × mDM or Tap water) . As a result, when HR-v1 medium was continuously cultivated, the HR seed induction proceeded well but the degree of unevenness was high. In particular, it was difficult to obtain a clean seed because of the occurrence of other green algae in the late culture period. When seeding was induced by growing HR-v1 medium for 4 days and then transferring it to tap water, seed induction proceeded well and uniformity was excellent. However, after seed induction, the growth was slowed, the degree of greenness was reduced, and isolation from the mother was not easy. When seeding was induced by HR-v1 medium for 4 days and transferred to 1x mDM, seed induction proceeded well, uniformity was good, and HR initial growth and greenness after seed induction were also good (Table 3). As a result, it was considered that it would be most preferable to induce seeds by growing HR-v1 for 4-5 days and transferring it to 1x mDM or 1 / 2x mDM. However, since HR-v1 is more expensive than 1x mDM, comprehensive economic feasibility should be considered.
1) HR-v1에서 4일간 성장한 것을 신규 배지에 옮겨 줌. 1) Transfer the growth from HR-v1 for four days to fresh medium.
2) 신규 seed의 color가 상대적으로 옅은 녹색을 띠며 모체로부터의 단리도 잘 안되는 편임.
2) The color of the new seed is relatively light green, and isolation from the mother is difficult.
1-4. 대형 1-4. large traytray 에서의 In twotwo stepstep 배양에 따른 Depending on culture HRHR 씨드Seed 유도 Judo
보다 큰 규모로 HR 씨드를 생산하기 위하여 two step 배양을 실시하였다. 먼저 탈기한 수돗물로 제조한 1X mDM+SBC50 배지를 소형 tray (1.5m2/100L)에 담고 2-3 cm 크기의 HR을 다량 접종하여 3일 키웠다(1차 배양). 소형 tray에 3일 생장한 HR(5-7cm 길이)을 탈기한 수돗물로 제조한 1X mDM+SBC50 배지가 담긴 대형 tray (6.48m2/500L)에 100개씩 옮겨 배양하였다. 그 결과 초기 접종후 7일째 30%, 9일째 90-95%의 씨드 유도가 이루어 졌으며 11일째에 수집하기에 적당한 크기로(0.5-1.5cm) 생장하였다. 한 개의 대형 tray로부터 탈수생체중 기준으로 약 600 g의 HR 씨드를 얻을 수 있었다.
Two step cultivation was performed to produce HR seeds on a larger scale. First, contains a 1X + mDM SBC50 medium made of deaerated water in a small tray (1.5m 2 / 100L) a large amount of HR of 2-3 cm in size were grown
1-5. 1-5. TwoTwo stepstep 배양에서 배양 밀도에 따른 Depending on the culture density in culture HRHR 씨드Seed 유도 Judo
비교적 영양분 농도가 낮은 배지에서의 배양밀도에 따른 씨드 유도 차이를 알아보고자 실험하였다. 즉 1x mDMV 배지 100 L에 3-4 cm 크기의 HR을 약 100개 접종한 후, 이를 4일 키워서 씨드 길이가 13-18 cm 된 것을 새롭게 조제된 배지에 3가지 배양밀도로 처리하였다. 상기 mDMV 배지는 비타민이 첨가된 mDM 배지이다.To investigate the difference in seed induction according to the culture density in a medium having a relatively low nutrient concentration. That is, about 100 of 3-4 cm HRs were inoculated into 100 L of 1x mDMV medium, and the seeds of 13-18 cm in length were grown for 4 days in three different culture densities in the freshly prepared medium. The mDMV medium is an mDM medium supplemented with vitamins.
그 결과는 표 4에서와 같이 HR 네트가 어느 정도 충분히 생장하면 그 이후의 네트 개체 밀도가 2배(40개/100 L) 높더라도 씨드 유도는 동시에 일어나며 유도된 신규 HR 씨드도 우수한 형태를 유지하였다(표 4). 밀도가 낮으면 씨드 유도 이후의 생장이 보다 빠른 경향이었다. 이는 잔존한 영양분이 상대적으로 풍부하기 때문일 것이다. 이들의 결과를 볼 때, 우량 씨드 유도를 위해서는 3단계 배양이 바람직할 것 같았다. 즉 1단계에서는 고밀도 생장을 하면서 형태적으로 우수한 개체를 선발하도록 하고, 2단계에서는 적정배지에서 HR을 신속히 성장시켜 우량개체를 만들고, 3차 배양에서는 2차배양시보다 밀도를 높여 우량 씨드를 유도하도록 하는 방안이 좋을 것 같았다.As shown in Table 4, when the HR net was sufficiently grown, seed induction occurred at the same time even when the density of net entities after 2 times (40/100 L) was high, and the induced new HR seed remained excellent form (Table 4). The lower the density, the faster the growth after seed induction. This may be because the remaining nutrients are relatively abundant. From these results, three-stage cultivation seemed to be desirable for inducing good seeds. In the first stage, high-density growth is performed, and morphologically superior individuals are selected. In the second stage, HR is rapidly grown in a proper medium to make a good individual. In the third culture, the density is higher than that in the second culture, I think it would be a good idea.
10% seed inductionObject length 25-30cm
10% seed induction
15% seed inductionAverage length 20cm
15% seed induction
20% seed inductionAverage length of object 15cm
20
1) 1x mDMV에서 4일간 성장한 HR을(13-18cm 길이) 신규 배지(1x mDM)에 옮겨 줌.
1) Transfer HR for 4 days in 1x mDMV (13-18 cm length) to fresh medium (1x mDM).
1-6. 1-6. ThreeThree stepstep 배양에서의 In culture HRHR 씨드Seed 유도 Judo
우량 씨드를 보다 효율적으로 유도하기 위해서는 3단계 배양이 바람직할 것으로 생각되었는바, 이를 입증하기 위해 three step 배양으로 HR 씨드 유도를 실시하여 보았다. 실험에 사용한 HR은 크기가 0.5-1.0 cm로서 아주 어린 것을 사용하였다. 각 단계에 사용된 배지 종류와 배양기간은 아래 결과 표 5에 나타낸 바와 같다. 그 결과, 예측된바와 같이 초기 접종 후 10일만에 보다 효율적으로 HR 씨드를 생산할 수 있었다(표 5). 즉 1단계에서는 HR 씨드를 고밀도로 2-3일 생장시켜(HR seed 2-4 cm) 형태적으로 우수한 개체를 선발하도록 하고, 2단계에서는 적정배지에 가능한 한 저밀도 배양을 3-4일간 하면서 HR을 신속히 성장시켜 우량개체를 선발하고, 3차 배양에서는 이들을 3일 내외 배양하면서 정상 씨드를 유도하도록 하는 전략이 바람직하였다. In order to induce high-quality seeds more efficiently, three-step cultivation was considered to be preferable. To prove this, three-step cultivation was used to induce HR seeding. The HR used in the experiment was 0.5-1.0 cm in size and very young. The type of medium used for each step and the incubation period are shown in Table 5 below. As a result, as expected, HR seed could be produced more efficiently in 10 days after the initial inoculation (Table 5). In the first step, the HR seeds are grown at high density for 2-3 days (HR seed 2-4 cm), and the morphologically superior individuals are selected. In the second step, the low density culture is carried out in the appropriate medium for 3-4 days, And 3 days after seeding. In the case of the third culture, a strategy of inducing normal seeds while culturing them within 3 days was desirable.
(DAI)Date of vaccination
(DAI)
100 ea/10L1 st step,
100 ea /
40 ea/100L2 nd step,
40 ea / 100
40 ea/100L3 rd step,
40 ea / 100
1) 사용한 배지가 1, 2, 3 단계배양시 각각 1x mDMV, 1x mDM+SBC 50, 1x mDM이었다.
1) The medium used was 1x mDMV, 1x mDM +
1-7. 야외에서 직접 수집한 1-7. Collected directly outdoors HRHR 씨드Seed 유도 Judo
야외에서 자란 것들은 온실에서 계속 재배해온 것보다 HR 네트 크기가 매우 크다. 실제 이들이 온실에서 자라고 있는 것과 씨드 유도에 있어서 어떠한 차이점이 있을지를 알아보고자 실험하였다. 야외에서 수집한 어린 HR (크기가 약 1-2cm)인 것을 골라 1x mDMV 배지에 모아 배양하였다. 그 후 전 실험과 동일한 방법으로 단계배양을 실시하였다. 그 결과 생장이 매우 빠르게 진행되는 경향이었으며 따라서 1개의 개체 크기도 약 5배 큰 경우도 있었다. 그러나 씨드 유도 시기나 유도율에 있어서는 크게 다른 점이 없었으며 최종적으로 얻어진 HR 씨드의 형태나 크기도 온실조건에서 성장했던 것과 비슷하였다(표 6). Those grown outdoors have a much larger HR net size than those that have been cultivated in the greenhouse. In fact, they experimented to see what difference they had in growing greenhouses and seed induction. The young HR (about 1-2 cm in size) collected outdoors was selected and cultured in 1 × mDMV medium. After that, step cultivation was performed in the same manner as the previous experiment. As a result, the growth tended to be very rapid, and thus the size of one individual was also about five times larger. However, there was no significant difference in seed induction period or induction rate, and the shape and size of the final HR seeds were similar to those grown in greenhouse conditions (Table 6).
100 ea/10L1 st step,
100 ea /
25 ea/100L2 nd step,
25 ea /
0% seed inductionA tray was 35.0 ± 6.6cm, B tray was 42.3 ± 8.4cm,
0
15 ea/100L3 rd step,
15 ea / 100 L
0% seed inductionA tray was 35.0 ± 6.6cm, B tray was 42.3 ± 8.4cm,
0% seed induction
CEL(cell elasticity loosening) 증상 관찰됨 A tray was 64.8.0 ± 15.9cm, B tray was 73.6 ± 14.2cm,
CEL (cell elasticity loosening) symptoms observed
HR seed 유도율: A tray 70%, B tray 95% A tray was 70.30 ± 16.9 cm, B tray was 73.6 ± 14.2 cm,
HR seed induction rate: A tray 70%, B tray 95%
1) 사용한 배지가 1, 2, 3 단계배양시 각각 1x mDMV, 1x mDM+SBC 50, 1x mDM이었다.
1) The medium used was 1x mDMV, 1x mDM +
실시예Example 2: 온도가 2: Temperature 그물말Net horse (( HRHR ) 생장에 미치는 효과) Effect on growth
2-1. 항온처리 효과2-1. Effect of thermostat treatment
HR 생장에 미치는 온도범위를 알아보고자 실험하였다. 5 L 투명 비닐 플라스틱 병(vinyl plastic bottle)에 1×mDM(1-fold modified Diatom Medium)을 포함하는 SBC100(sodium bicarbonate 100 ppm) 배양액 1 L를 첨가하고(수돗물로 조제), 15℃에 보관되어 있는 HR 씨드(개체 길이 1-2 ㎝)를 꺼내어 티슈로 물기를 제거한 탈수생체중 0.2 g을 취하여 배양액에 투여하였다. 통기가 되도록 구멍을 3개 뚫은 랩으로 씌우고 멀티-챔버(15, 20, 25, 30, 35℃ 항온, 14시간 광주기, 형광등 50-70 μmol m-2s-1)에 5일 배양하면서 하루에 1-2회씩 흔들어 주었다. 5일 배양 후 탈수생체중 및 건물중을 조사하여 생장 증가정도를 조사하였고, 건물중은 45℃ 열풍건조기에서 3일동안 건조한 다음 측정하였다. 그 결과, 생체중에 있어서는 25℃>20℃>30℃>35℃>15℃ 순으로 높았다. 그러나 건물중에 있어서는 35℃>30℃>25℃>20℃>15℃ 순으로 높게 나타내어 건물중 비율은 온도가 높을수록 증가하는 경향이었고, 35℃에서 약 20% 수준에 이르렀다(표 7). 이들 결과를 볼 때 HR의 생장은 20-35℃ 온도범위 조건에서 양호하게 이루어질 수 있음을 알 수 있었다. 그리고 이들 바이오매스로부터 발효에 유용한 글루코오스(glucose) 생성량(이는 바이오매스내 탄수화물의 축적량을 대변하기도 한다)이 어느 정도인지를 비교해 보았다. HR 바이오매스로부터의 글루코오스 생성량은 사전 보고된 방법(김 등, 한국잡초학회지 32(2):85-97, 2012)에서와 동일하게 수행되었다. 그 결과 글루코오스 생성량은 35℃>30℃=25℃>20℃>15℃ 순으로 높게 나타내어 온도가 높을수록 증가하는 경향이었다(표 7). To investigate the effect of temperature on HR growth, To a 5 L vinyl plastic bottle was added 1 L of SBC100 (sodium bicarbonate 100 ppm) culture medium containing 1 x mDM (1-fold modified Diatom Medium) (prepared with tap water) and stored at 15 ° C The HR seeds (individual length 1-2 cm) were taken out, and 0.2 g of the dehydrated fresh weight in which water was removed with a tissue was taken and administered to the culture. The cells were incubated for 5 days in a multi-chamber (15, 20, 25, 30, 35 ℃ constant temperature, 14 hour photoperiod, fluorescent light 50-70 μmol m -2 s -1 ) . After 5 days of incubation, the dehydration was investigated in fresh weight and in dry weight. The dry matter was dried in a 45 ℃ hot air drier for 3 days. As a result, the fresh weight was higher in the order of 25 ° C> 20 ° C> 30 ° C> 35 ° C> 15 ° C. In the case of buildings, however, the ratio of building to building was higher in the order of 35 ° C> 30 ° C> 25 ° C> 20 ° C> 15 ° C. These results indicate that the growth of HR can be performed satisfactorily in the temperature range of 20-35 ℃. We also compared the amount of glucose production (useful for storing carbohydrates in biomass) that is useful for fermentation from these biomass. Glucose production from HR biomass was performed in the same manner as in the previously reported method (Kim et al., Korean Society of Weed Science 32 (2): 85-97, 2012). As a result, the amount of glucose production was higher in the order of 35 ° C> 30 ° C = 25 ° C> 20 ° C> 15 ° C, and increased with increasing temperature (Table 7).
(g/100g DM)Glucose
(g / 100 g DM)
(FW, g/L)Dehydrated fresh weight
(FW, g / L)
(DW, mg/L)In building
(DW, mg / L)
2-2. 변온처리효과2-2. Heat treatment effect
주간/야간의 온도를 달리한 변온조건에서의 HR 생장 및 글루코오스 생성량을 검토해 보았다. 제반 실험방법은 전 실험과 동일하였으며 온도조건만 달리하였다. 그 결과, 주야간 온도차이가 10℃로 고정시켰을 때 주간 25℃/야간 15℃보다 주간 30-35℃/야간 20-30℃ 체계의 생육온도가 생장 및 글루코오스 생성정도가 높았다(표 8). 한편 주간온도를 30℃로 고정시키고 야간온도를 15-30℃ 범주에서 변화시켜보았을 때 야간온도가 증가될수록 생장 및 글루코오스 생성정도가 높아지는 경향을 보였다. HR growth and glucose production were investigated at the temperature of day and night. The experimental method was the same as the previous experiment and only the temperature condition was different. As a result, growth temperature and growth of glucose were higher than that of
(g/100 g DM)Glucose
(g / 100 g DM)
(14 hr) Light condition
(14 hr)
(10 hr)Cancer Conditions
(10 hr)
(FW, g/L)Dehydrated fresh weight
(FW, g / L)
(DW, ㎎/L)In building
(DW, mg / L)
(%)DW / FW
(%)
이상의 결과를 종합해 볼 때 고품질의 HR 바이오매스를 대량생산하기 위해서는 주간 또는 야간의 온도가 적어도 20℃ 이상, 바람직하기로는 25℃ 이상 되도록 조절해 주는 것이 양호한 것으로 여겨졌다.
Taking all the above results into consideration, in order to mass-produce high-quality HR biomass, it was considered to be preferable to adjust the temperature of daytime or nighttime to be at least 20 ° C or more, preferably 25 ° C or more.
실시예Example 3: 배양액 3: culture solution pHpH 가 end 그물말Net horse (( HRHR ) 생장에 미치는 효과) Effect on growth
HR 생장에 미치는 pH 범위가 어떠한지를 알아보고자 실험하였다. 배양을 위한 기본배지로서는 DM 배지(표 26 참조)를 사용하였으며 배지의 pH는 1 N HCl 또는 1 N NaOH로 pH 4, pH 5, pH 6, pH 7, pH 8, pH 9, pH 10 및 pH 11이 되도록 조절한 다음 125 ㎖ 삼각플라스크에 70 ㎖ 가하였다. 그 후 일정한 크기의 HR 씨드를 5개씩 첨가한 다음 실험구를 25℃ 항온실에서 14시간 광주기로 7일동안 배양한 후 길이 및 무게(탈수생체중)를 측정하였다. 그 결과, 표 9에서 보는 바와같이, pH 4 및 pH 5에서는 성장하지 못하면서 탈색되었고 pH 7 내지 pH 10까지는 pH가 높을수록 양호한 생장을 보였다. pH 10 및 pH 11에서는 비슷한 생장을 보여 본 연구의 HR 시료는 친알칼리성 조류(alkaliphyllic algae)임을 확인할 수 있었다. To investigate the pH range on HR growth, DM medium (see Table 26) was used as a basic medium for culturing. The pH of the medium was adjusted to
한편 보다 큰 규모의 온실실험조건에서 배지 내 pH가 HR 생장에 미치는 효과를 조사해 보았다. 직사각형 모양의 리빙박스(41×25.5 ㎝, 0.1 m2) 용기에 수돗물로 조제된 1×DM 배지를 박스당 5 L 주입하였다. 사전에 준비된 HR 씨드(네트 길이 1.5-2.5 ㎝)를 탈수생체중으로 용기당 0.8 g 투입하고 온실조건에서 10일동안 배양하였다. 배지 내 pH는 10 N HCl로 pH 5.5, pH 7.5 및 pH 9.5로 조정하였으며 10일동안 배양하면서 3, 5 및 8일째 동일 조성의 새로운 배지로 교체하여 가능한 한 설정된 pH 조건에서 자라도록 유지시켰다(광합성을 하면 배지의 pH가 일반적으로 증가된다고 알려져 있음). 10일 동안 배양한 후 HR 시료를 수확하여 탈수생체중 및 건물중을 조사하였다. 그 후 실시에 2에서처럼 HR 시료내 축적된 글루코오스 함량을 조사하였다. On the other hand, the effect of medium pH on HR growth was investigated under larger greenhouse experimental conditions. Into a rectangular box (41x25.5 cm, 0.1 m 2 ), 1 L DM medium prepared with tap water was injected 5 L per box. A previously prepared HR seed (net length 1.5-2.5 cm) was added 0.8 g per vessel in dehydrated and cultured for 10 days under greenhouse conditions. The pH in the medium was adjusted to pH 5.5, pH 7.5, and pH 9.5 with 10 N HCl and maintained for 10 days at 3, 5, and 8 days with fresh media of the same composition Is known to generally increase the pH of the medium). After culturing for 10 days, HR samples were harvested and dehydrated fresh weight and dry weight were investigated. The glucose content accumulated in the HR sample was then investigated as in Example 2.
그 결과, 배양 2일째 pH 5.5 처리구에서는 HR 개체의 녹색정도가 약하고 저조한 생장을 보였다. 배양 10일 후의 생장에 있어서는 처리구 간에 매우 큰 차이를 보여 pH가 보다 높은 조건에서 자란 것에서 생장량이 높은 경향이었고, 생성된 글루코오스 함량의 경우도 pH가 높은 조건에서 자랄수록 높은 경향을 보였다(표 10). 따라서 고품질의 HR 바이오매스를 대량생산하기 위해서는 배지 pH를 pH 9.0 내지 pH 9.5 이상으로 조절하여 배양을 시작하는 것이 보다 바람직한 것으로 여겨졌다. As a result, on the 2nd day of cultivation, the greenness of the HR individuals was weak and the growth was poor at pH 5.5 treatment. In the case of growth after 10 days of culture, there was a great difference between the treatments, and the growth rate was higher in the case of higher pH and in the case of higher glucose, . Therefore, in order to mass-produce high-quality HR biomass, it was considered preferable to start the culture by adjusting the medium pH to 9.0 to pH 9.5 or more.
(g/100 g DM)Glucose
(g / 100 g DM)
(FW, g/0.1 m2)Dehydrated fresh weight
(FW, g / 0.1 m 2 )
(DW, g/0.1 m2)In building
(DW, g / 0.1 m 2 )
(%)DW / FW
(%)
실시예Example 4: 광주기가 4: Guangzhou Giga HRHR 생장 및 탄수화물 축적에 미치는 효과 Effects on Growth and Carbohydrate Accumulation
HR 생장 및 탄수화물 축적에 미치는 광주기의 영향을 알아보고자 실험하였다. 5 L 투명 비닐플라스틱병에 1×mDM을 포함하는 SBC100 배양액 1L을 가하고(수돗물로 조제), 15℃에 보관되어 있는 HR 씨드(1-2 ㎝)를 꺼내어 티슈에 물기 제거한 탈수생체중 0.2 g이 되도록 취하여 배양액에 투여하였다. 통기가 되도록 구멍을 3개 뚫은 랩으로 씌우고 30℃ 항온 멀티-챔버(6, 12, 18, 24시간 광주기, 형광등 50-70 μmol m-2s-1)에 5일동안 배양하면서 하루에 1-2회씩 흔들어 주었다. 5일 배양후 탈수생체중, 건물중 및 HR 바이오매스로부터의 글루코오스 생성량을 실시예 2에서와 같이 조사하였다. 그 결과를 볼 때(표 11), 연속명조건을 제외할 경우 HR의 생장은 광주기 시간이 길수록 높은 경향을 보였다. 그런데 연속명조건에서의 생체중 및 건물중은 18시간 광주기보다는 낮았고 6시간 광주기보다는 높았다. 한편 건물비율은 광주기 시간이 길수록 높아졌다. HR 바이오매스로부터의 글루코오스 생성량은 18>12>24>6시간 광주기 순으로 높게 나타내어, 연속명조건을 제외할 경우 광주기 시간이 길수록 탄수화물 축적이 높은 경향이었다(표 11). HR growth and carbohydrate accumulation. Add 1 L of SBC100 culture medium (prepared with tap water) containing 1 × mDM to a 5 L clear vinyl plastic bottle, remove the HR seed (1-2 cm) stored at 15 ° C, and remove dehydrated tissue from the tissue. And administered to the culture solution. The cells were incubated for 5 days in a 30 ° C constant temperature multi-chamber (6, 12, 18, 24 hour photoperiod, fluorescent light 50-70 μmol m -2 s -1 ) I shook it by -2 times. After 5 days of culture, glucose production from dehydrated fresh, dry and HR biomass was investigated as in Example 2. As shown in Table 11, HR growth was higher with longer photoperiod when the continuous condition was excluded. However, the live weight and dry weight were lower than that of the 18 - hour light period and higher than that of the 6 - hour light period. On the other hand, the rate of building increased with the long period of Gwangju period. Glucose production from HR biomass was higher in the order of 18>12>24> 6 hours, and carbohydrate accumulation tended to be higher when the photoperiod time was longer (Table 11).
(주간, hr) Guangzhou
(Weekly, hr)
(g/100g DM)Glucose
(g / 100 g DM)
(FW, g/L)Dehydrated fresh weight
(FW, g / L)
(DW, mg/L)In building
(DW, mg / L)
한편 SBC(Sodium Bicarbonate) 처리량이 보다 높은 조건에서 광주기가 HR 생장 및 탄수화물 축적에 미치는 영향을 조사해 보았다. 직사각형 모양의 리빙박스(41×25.5 cm, 0.1 m2) 용기에 수돗물로 조제된 1×mDM 배지 및 1×mDM을 포함하는 SBC200를 박스당 각각 5 L 주입하였다. 사전에 준비된 HR 씨드(네트 길이 2.0-3.0 ㎝)를 탈수생체중으로 박스당 0.8 g 투입하고 실내 생육실에서 7일동안 배양하였다. 생육실의 환경조건은 25℃ 항온, 주간 24hr/야간 0hr 또는 주간 14hr/야간 10hr 광주기, 90-120μmolm-2s-1 광도였다. 상기조건의 생육실에서 7일동안 배양한 후 HR 시료를 수확하여 탈수생체중, 건물중 및 HR 시료로부터 생성된 글루코오스 함량을 실시예 2에서처럼 조사하였다. 그 결과, 배지조성에 따라 결과가 약간 다르게 나타났는 바, 1×mDM 배지의 경우 광주기 처리간 HR 생장에는 큰 차이가 없었으며 탄수화물 축적의 경우만 24시간 연속조명보다는 14시간 광주기에서 약간 높은 경향이었다. 한편 1×mDM 배지에 SBC 200 ppm을 첨가한 경우, 무첨가에 비해 HR 생장은 현저히 증가되었지만 광주기 처리간에 있어서는 14시간 광주기보다 연속조명에서 생장이 약간 감소되었을 뿐 큰 차이가 없었다. 그런데 탄수화물 축적의 경우엔 24시간 연속조명보다는 14시간 광주기에서 현저히 높은 결과를 나타내었다(표 12). 즉 광주기 효과는 생장에서 보다 탄수화물 축적에서 현저하였으며 이 때 탄수화물 축적 정도는 SBC 처리량에 따라 차이가 크게 나타남을 알 수 있었고, 궁극적으로 고품질 HR 바이오매스를 대량생산하기 위해서는 연속조명보다는 적당한 광주기 조건에서 SBC 첨가와 함께 배양하는 것이 필요함을 알 수 있었다. On the other hand, we investigated the effect of Gwangju on HR growth and carbohydrate accumulation under SBC (Sodium Bicarbonate) throughput. 5 L each of SBC 200 containing 1 x mDM medium and 1 x mDM prepared with tap water was injected into a rectangular shaped living box (41 x 25.5 cm, 0.1 m 2 ) container. The previously prepared HR seed (net length 2.0-3.0 cm) was put into dehydrated fresh weight 0.8 g per box and cultured in an indoor growth chamber for 7 days. The environmental conditions of the growth chamber were 25 ℃ constant temperature, 24hr / night 0hr or 14hr / night 10hr photoperiod and 90-120μmolm -2 s -1 light intensity. After incubation for 7 days in the growth chamber under the above conditions, HR samples were harvested and the glucose content produced in dehydrated fresh, dry and HR samples was examined as in Example 2. As a result, the results were slightly different according to the composition of the medium. In the case of 1 × mDM medium, there was no significant difference in the HR growth between the photoperiod and the carbohydrate accumulation was slightly higher in the photoperiod of 14 hours than 24 hours of continuous illumination Respectively. On the other hand, when 200 ppm of SBC was added to 1 × mDM medium, HR growth was significantly increased compared with no addition, but there was no significant difference between the photoperiod treatments and the 14 hours photoperiod. However, in the case of carbohydrate accumulation, the results were significantly higher in the 14-hour photoperiod than in the 24-hour continuous illumination (Table 12). In other words, the photoperiod effect was remarkable in the carbohydrate accumulation than in the growth, and the degree of carbohydrate accumulation was significantly different according to the SBC throughput. Ultimately, in order to mass produce high quality HR biomass, It is necessary to cultivate with SBC addition.
(g/100 g DM)Glucose
(g / 100 g DM)
(FW, g/0.1 m2)Dehydrated fresh weight
(FW, g / 0.1 m 2 )
(DW, g/0.1 m2)In building
(DW, g / 0.1 m 2 )
(%)DW / FW
(%)
실시예Example 5: 질소원 추가가 온실에서의 5: Adding nitrogen source to the greenhouse HRHR 생장 및 Growth and 당함량에Sugar content 미치는 효과 Effect
5-1. 질산암모늄(5-1. Ammonium nitrate ( AmmoniumAmmonium nitratenitrate )이 온실배양에서의 ) In this greenhouse culture HRHR 생장에 미치는 효과 Effect on growth
조류배양의 질소원으로서 질산암모늄의 첨가가 HR 생장 및 탄수화물 축적에 미치는 영향을 조사해 보았다. 직사각형 리빙박스(41×25.5 ㎝, 0.1 m2) 용기에 수돗물로 조제된 1×mDM을 포함하는 SBC200 배지를 박스당 각각 5 L 주입하였다. 그 후 여러 농도가 되도록 질산암모늄을 첨가하였다. 사전에 준비된 HR 씨드(네트 길이 3.0-4.0 ㎝)를 탈수생체중으로 용기당 0.8 g 투입하고 온실에서 7일동안 배양하였다. 온실의 환경조건은 주간 25-30℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기, 90-500μmolm-2s-1 광도였다. 상기조건의 온실에서 7일동안 배양한 후 HR 시료를 수확하여 탈수생체중, 건물중 및 HR 시료로부터 생성되는 글루코오스 함량을 실시예 2에서와 동일하게 조사하였다. 그 결과, 질산암모늄 추가공급의 경우 HR 생장은 30 ppm 농도까지는 미약하게 증가하다가 그 이후는 서서히 감소되는 경향을 보였다. 그러나 탄수화물 축적의 경우는 질산암모늄 처리 농도가 높으면 높을수록 낮아지는 결과를 보였다. 전반적으로 질산암모늄 추가공급으로 인한 바이오매스 증가량보다 질소함량 증가로 인한 글루코오스 생성 감소가 더욱 크게 나타났다(표 13). The effect of ammonium nitrate addition on the HR growth and carbohydrate accumulation as a nitrogen source for algal culture was investigated. SBC200 medium containing 1 x mDM, prepared with tap water, was injected into rectangular rectangular living box (41 x 25.5 cm, 0.1 m 2 ) containers, each 5 L per box. Ammonium nitrate was then added to several concentrations. A previously prepared HR seed (net length 3.0-4.0 cm) was added 0.8 g per vessel in dehydrated fresh weight and cultured in the greenhouse for 7 days. The environmental conditions of the greenhouse were 25-30 ° C / night at 20-25 ° C, 14 hours light period, 90-500μmolm -2 s -1 brightness. After 7 days of incubation in the greenhouse under the above conditions, the HR samples were harvested and the glucose content produced from dehydrated fresh, dry and HR samples was examined in the same manner as in Example 2. As a result, in the case of addition of ammonium nitrate, the HR growth tended to increase slightly until 30 ppm, then gradually decrease thereafter. However, in the case of carbohydrate accumulation, the higher the treatment concentration of ammonium nitrate was, the lower the result was. Overall, the decrease in glucose production due to increased nitrogen content was greater than the increase in biomass due to the addition of ammonium nitrate (Table 13).
(g/100 g DM)Amount of glucose production
(g / 100 g DM)
5-2. 5-2. 우레아(Urea)가Urea 온실배양에서의 In greenhouse cultivation HRHR 생장에 미치는 효과 Effect on growth
조류배양의 질소원으로서 우레아 첨가가 HR 생장 및 탄수화물 축적에 미치는 영향을 조사해 보았다. 직사각형 리빙박스(41×25.5 ㎝, 0.1 m2) 용기에 수돗물로 조제된 1×mDM, 또는 1×mDM을 포함하는 SBC150 배지를 박스당 각각 5 L 주입하였다. 그 후 여러 농도가 되도록 우레아를 첨가하였다. 사전에 준비된 HR 씨드(네트 길이 3.0-4.0 ㎝)를 탈수생체중으로 용기당 0.82 g 투입하고 온실에서 7일 동안 배양하였다. 온실의 환경조건은 주간 25-30℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기, 90-350 μmolm-2s-1 광도였다. 상기조건의 온실에서 5일동안 배양한 후 HR 시료를 수확하여 위에 언급된 방법에서와 같이 건물중 및 HR 시료로부터 생성되는 글루코오스 함량을 조사하였다. 그 결과, 표 14에서처럼 1×mDM에서 SBC 무처리구에 비해 SBC150처리는 28.4% 건조중 증가를 유도하였다. 우레아 처리로 인한 건물중 증가는 SBC 처리가 동반된 조건에서 무처리 대비 14-18% 증가되었으나, SBC가 동반되지 않은 조건에서는 무처리 대비 6-12% 증가만 관찰되었다. 전반적으로 우레아 처리로 인한 건조중 증가는 상대적으로 미약했으며 50 ppm 이상에서는 증가효과 없었다. 한편 탄수화물 축적에 미치는 우레아의 영향을 조사한 실험에서는 1×mDM에서 SBC 무처리구에 비해 SBC150처리는 17.4% 글루코오스 증가를 유도하였다. 우레아 처리로 인한 글루코오스 생성량은 SBC가 동반된 조건에서 무처리 대비 80-87%였으나, SBC가 동반되지 않은 조건에서는 무처리 대비 76-83%로서 더 크게 감소되는 경향이었다(표 14). 우레아 50 ppm 이상에서는 처리농도 증가에 따른 글루코오스 감소는 관찰되지 않았다. 따라서 우레아를 추가 공급 하고자 할 경우는 50 ppm 이하 농도가 바람직 할 것으로 여겨졌다. The effect of urea addition on HR growth and carbohydrate accumulation as a nitrogen source in algal culture was investigated. 5 L each of SBC150 medium containing 1 x mDM or 1 x mDM prepared with tap water was injected into a rectangular living box (41 x 25.5 cm, 0.1 m 2 ). Urea was then added to give various concentrations. The previously prepared HR seed (net length 3.0-4.0 cm) was put into dehydrated fresh weight 0.82 g per vessel and cultured in the greenhouse for 7 days. The environmental conditions of the greenhouse were 25-30 ° C / night at 20-25 ° C, 14 hour light period, 90-350 μmolm -2 s -1 light intensity. After 5 days of incubation in the greenhouse under the above conditions, the HR samples were harvested and the glucose content produced in the building and HR samples was investigated as in the above-mentioned method. As a result, as shown in Table 14, SBC150 treatment induced an increase of 28.4% in dryness compared to SBC-treated at 1 × mDM. The increase of the urea treatment in the building was 14-18% higher than the untreated condition in the condition of SBC treatment but only 6-12% higher than the untreated condition in the condition without SBC. Overall, the increase during drying due to urea treatment was relatively weak and the effect was not increased above 50 ppm. On the other hand, SBC150 treatment induced a 17.4% glucose increase in 1 × mDM compared with SBC untreated control in the study of the effect of urea on carbohydrate accumulation. Glucose production by urea treatment was 80-87% of the untreated condition under the condition of SBC, but it was decreased by 76-83% compared to the untreated condition (Table 14). Glucose decline with increasing treatment concentration was not observed above
(mg/L)Urea
(mg / L)
5-3. 5-3. KNOKNO 33 가 온실배양에서의 In the greenhouse culture HRHR 생장에 미치는 효과 Effect on growth
조류배양의 질소원으로서 KNO3의 추가가 HR 생장 및 탄수화물 축적에 미치는 영향을 조사해 보았다. 직사각형 모양의 리빙박스(41×25.5 ㎝, 0.1 ㎡) 용기에 수돗물로 조제된 1×mDM, 또는 1×mDM을 포함하는 SBC200 배지를 박스당 각각 5 L 주입하였다. 그 후 여러 농도가 되도록 KNO3를 첨가하였다. 사전에 준비된 HR 씨드(네트 길이 2.0-3.0 ㎝)를 탈수생체중으로 용기당 0.80 g 투입하고 온실에서 5일동안 배양하였다. 온실의 환경조건은 주간 25-30℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기, 90-350 μmolm-2s-1 광도였다. 상기조건의 온실에서 5일동안 배양한 후 HR 시료를 수확하여 위에 언급된 방법에서와 같이 생체중, 건물중 및 HR 시료로부터 생성되는 글루코오스 함량을 조사하였다. 먼저 KNO3의 다양한 처리 농도에 따른 생체중 변화를 관찰한 결과, SBS200이 없을 때보다 SBC200이 첨가 되었을 때 KNO3 처리에 따른 생체중 증가효과가 더 높은 경향이었다. 한편 KNO3 처리 효과는 배양액내의 성분조성비율에 따라 적정농도가 다른 것 같다. 즉, SBC200이 없는 경우 50-200 ppm에서 약 10%의 생육증가가 보이나 300 ppm에서는 무처리구와 같아 생육증진 효과는 없었다. 반면에 SBC200 처리구에서는 50-300 ppm까지 농도간의 차이없이 약 20%의 생체중 증가경향이 관찰되었다(표 15). The effect of KNO 3 addition on the HR growth and carbohydrate accumulation as a nitrogen source in algal culture was investigated. 5 L each of SBC200 medium containing 1 x mDM or 1 x mDM prepared with tap water was injected into a rectangular shaped living box (41 x 25.5 cm, 0.1 m 2) container. KNO 3 was then added to achieve various concentrations. The previously prepared HR seed (net length 2.0-3.0 cm) was added to dehydrated fresh weight 0.80 g per vessel and incubated in the greenhouse for 5 days. The environmental conditions of the greenhouse were 25-30 ° C / night at 20-25 ° C, 14 hour light period, 90-350 μmolm -2 s -1 light intensity. After 5 days of incubation in the greenhouse under the above conditions, the HR samples were harvested and the glucose content produced from fresh, dry and HR samples was investigated as described above. First, observation of the live weight change with various concentrations of KNO 3, the fresh weight was increased effects of the KNO 3 treatment higher tendency when SBC200 the addition than without this SBS200. On the other hand, the effect of KNO 3 treatment seems to be different depending on the composition ratio in the culture medium. That is, in the absence of SBC200, growth of about 10% was observed at 50-200 ppm, but at 300 ppm, growth was not improved as in the control. On the other hand, in the SBC200 treatment, about 20% of the fresh weight gain tendency was observed without any difference in concentration up to 50-300 ppm (Table 15).
(㎎/L)KNO 3
(Mg / L)
이상의 결과를 볼 때, KNO3 50 ppm 이상의 처리는 생육증진에 큰 효과를 미치지 못했기 때문에 KNO3 50 ppm를 재처리 하여 탄수화물 축적정도에 미치는 영향를 조사하였다. 실험에 사용한 HR 씨드의 크기가 1.5-2.5 ㎝인 것 외에는 전실험과 동일하였다. 그 결과, 1×mDM에서 SBC200 무처리구에 비해 SBC200처리는 22.2% 글루코오스 생성 증가를 유도하였다. KNO3 50ppm 추가처리로 인한 글루코오스 생성량은 두조건에서 모두 무처리 대비 80% 내외로서 약 20% 감소효과를 나타내었다(표 16). These results suggest that treatment of
(㎎/L)KNO 3
(Mg / L)
500.0
50
28.32±0.76 (81.5)34.75 + - 0.60 (100.0)
28.32 + - 0.76 (81.5)
33.84±1.35(79.7)42.47 ± 1.09 (100.0)
33.84 + - 1.35 (79.7)
실시예Example 6: 질소 및 인 함량이 6: Nitrogen and phosphorus content HRHR 생장량과 탄수화물 축적에 미치는 영향 Effects on growth and carbohydrate accumulation
HR 조류배양의 주요 질소원과 인산원으로서 사용된 Ca(NO3)24H2O(CN) 및 K2HPO4(PP)의 첨가 비율에 따른 HR 생장 및 탄수화물 축적에 미치는 영향을 조사해 보았다. 직사각형 리빙박스(41×25.5 ㎝, 0.1 ㎡) 용기에 수돗물로 조제된 1× mDM을 포함하는 SBC200 배지를 박스당 각각 5 L 주입하였다. 그 후 여러 농도의 조합이 되도록 질소 및 인의 농도를 조절하였다. 사전에 준비된 HR 씨드(네트 길이 2.0-3.0 ㎝)을 탈수생체중으로 용기당 0.80 g 투입하고 온실에서 5일동안 배양하였다. 온실의 환경조건은 주간 25-30℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기, 90-350 μmolm-2s-1 광도였다. 상기조건의 온실에서 4일동안 배양한 후 HR 시료를 수확하여 위에 언급된 방법에서와 같이 건물중, 및 HR 시료로부터 생성되는 글루코오스 함량을 조사하였다. 먼저 질소(CN) 처리 농도에 따른 건물중 변화를 관찰한 결과, 기본 1×mDM 배지에 함유되어 있는 질소(CN)의 농도가 20 ppm인데 이를 40 ppm으로 증가시켜도 건물중 증가는 관찰되지 않았지만 질소(CN)의 농도를 5 ppm 및 10 ppm으로 감소시킬 때는 20 ppm 처리구의 75.1% 및 87.8%로 각각 건물중이 감소되었다. 한편 인(PP) 처리 농도에 따른 건물중 변화를 관찰한 결과, 기본 1×mDM 배지에 함유되어 있는 인(PP)의 농도가 12.4 ppm인데 이를 24.8 ppm으로 증가시키거나 3.1 ppm 및 6.2 ppm으로 감소시켜도 건물중에는 큰 변화가 나타나지 않았다. 따라서 HR 생장은 배양액내의 인산 함량보다 질소 함량에 더 크게 의존함을 알 수 있었다(표 17). HR algae culture, and the effects of Ca (NO 3 ) 2 4H 2 O (CN) and K 2 HPO 4 (PP) as phosphate sources on HR growth and carbohydrate accumulation. SBC200 medium containing 1 x mDM prepared with tap water in a rectangular living box (41 x 25.5 cm, 0.1 m 2) container was injected with 5 L each per box. The concentrations of nitrogen and phosphorus were then adjusted so as to be combinations of various concentrations. The previously prepared HR seed (net length 2.0-3.0 cm) was put into dehydrated fresh weight 0.80 g per vessel and cultured in a greenhouse for 5 days. The environmental conditions of the greenhouse were 25-30 ° C / night at 20-25 ° C, 14 hour light period, 90-350 μmolm -2 s -1 light intensity. After 4 days of incubation in the greenhouse under the above conditions, the HR samples were harvested and the glucose content produced in the building and the HR samples was investigated as described above. As a result of observing changes in the structure according to the concentration of nitrogen (CN) treatment, the concentration of nitrogen (CN) contained in the basic 1 × mDM medium was 20 ppm, (CN) concentrations were reduced to 5 ppm and 10 ppm, respectively, to 75.1% and 87.8% of the 20 ppm treatments, respectively. The concentration of phosphorus (PP) contained in the basic 1 × mDM medium was 12.4 ppm, which was increased to 24.8 ppm or decreased to 3.1 ppm and 6.2 ppm Even though the building did not show a big change. Thus, HR growth was found to be more dependent on nitrogen content than the phosphorous content in the culture (Table 17).
그리고 질소(CN) 처리 농도에 따른 탄수화물 축적 변화를 관찰한 결과, 기본 1×mDM 배지에 함유되어 있는 질소(CN)의 농도가 20 ppm인데 이를 40ppm으로 증가시키면 글루코오스 생성량이 20 ppm 처리구의 83.2%로 감소되었으며, 질소(CN)의 농도를 5 ppm 및 10 ppm으로 감소시킬 때는 각각 20 ppm 처리구의 92.4% 및 99.1%로서 글루코오스 함량 감소폭이 매우 낮은 경향이었다. 한편 인(PP) 처리 농도에 따른 탄수화물 축적 변화를 관찰한 결과, 기본 1×mDM 배지에 함유되어 있는 인(PP)의 농도가 12.4 ppm인데 이를 24.8 ppm으로 증가시키거나, 3.1 ppm 및 6.2 ppm으로 각각 감소시켰을 때 글루코오스 함량은 각각 93.8%, 79.6% 및 94.1%로서 상대적으로 민감한 변화를 나타내었다(표 17). 따라서 HR내의 탄수화물 축적은 질소(CN) 및 인(P)의 적정비율보다는 적정 농도가 더 중요하며 1×mDM 배지 사용시 인(PP) 함량은 6.2 ppm 내지 24.8 ppm, 질소(CN)의 농도는 5 ppm 내지 20 ppm 수준으로 조제함이 탄수화물 축적에 유리한 조건임을 알 수 있었다. When the concentration of nitrogen (CN) contained in the basic 1 × mDM medium was 20 ppm and increased to 40 ppm, the glucose production was increased to 83.2% . When the concentration of nitrogen (CN) was decreased to 5 ppm and 10 ppm, 92.4% and 99.1% of 20 ppm treatment, respectively, showed a very low decrease in glucose content. The concentration of phosphorus (PP) contained in the basic 1 × mDM medium was 12.4 ppm, which was increased to 24.8 ppm or 3.1 ppm and 6.2 ppm Glucose content was 93.8%, 79.6% and 94.1%, respectively, when they were decreased, respectively (Table 17). Therefore, the proper concentration of carbohydrate accumulation in HR is more important than the appropriate ratio of nitrogen (CN) and phosphorus (P), and the content of phosphorus (PP) is 6.2 ppm to 24.8 ppm and the concentration of nitrogen (CN) is 5 ppm to 20 ppm level was found to be a favorable condition for carbohydrate accumulation.
(PP)K 2 HPO 4
(PP)
10
20
405
10
20
40
12.4
12.4
12.412.4
12.4
12.4
12.4
0.8065
1.6129
3.22580.4032
0.8065
1.6129
3.2258
1.04±0.042 (87.8)
1.19±0.007 (100.0)
1.20±0.028 (101.3)0.89 0.028 (75.1)
1.04 0.042 (87.8)
1.19 ± 0.007 (100.0)
1.20 0.028 (101.3)
35.70±0.32 (99.1)
36.03±1.65 (100.0)
29.96±0.44 (83.2)33.28 占 1.17 (92.4)
35.70 + - 0.32 (99.1)
36.03 + - 1.65 (100.0)
29.96 + -0.44 (83.2)
20
20
2020
20
20
20
6.2
12.4
24.83.1
6.2
12.4
24.8
3.2258
1.6129
0.80656.4516
3.2258
1.6129
0.8065
1.17±0.021 (97.5)
1.20±0.007 (100.0)
1.21±0.014 (101.3)1.22 ± 0.042 (102.1)
1.17 + - 0.021 (97.5)
1.20 ± 0.007 (100.0)
1.21 + - 0.014 (101.3)
36.17±0.33 (94.1)
38.43±0.85 (100.0)
36.03±1.58 (93.8)30.59 + - 0.49 (79.6)
36.17 + - 0.33 (94.1)
38.43 + - 0.85 (100.0)
36.03 + - 1.58 (93.8)
실시예Example 7: 규산염( 7: Silicate ( SilicateSilicate ) 첨가량에 따른 ) Depending on the amount added HRHR 생장 및 Growth and 당함량에Sugar content 미치는 효과 Effect
조류 배양시 규소는 생장촉진 및 세포형태의 정상유지를 위해 필요한 미량원소로 알려져 있는데 특히 규조류 배양에 필수적인 원소이다. 규소 공급원으로 자주 사용되는 메타규산나트륨(sodium metasilicate; SMS)의 첨가가 HR 생장 및 탄수화물 축적에 미치는 영향을 조사해 보았다. 직사각형 모양의 리빙박스(41×25.5 ㎝, 0.1 ㎡) 용기에 수돗물로 SMS가 제외된 1×mDM을 포함하는 SBC200 배지를 박스당 각각 5 L 주입하였다. 그 후 최종농도가 0 ppm 내지 64 ppm 되도록 SMS를 첨가하면서 각 처리 용액의 pH가 모두 pH 9.5 내지 pH 9.8로 일정하게 되도록 1 N NaOH를 이용하여 조절하였다. 사전에 준비된 HR 씨드(네트 길이 2.0-3.0 ㎝)를 탈수생체중으로 용기당 0.81 g 투입하고 온실에서 6일동안 배양하였다. 온실의 환경조건은 주간 25-30℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기, 90-350 μmolm-2s-1 광도였다. 상기조건의 온실에서 6일동안 배양한 후 HR 시료를 수확하여 위에 언급된 방법에서와 같이 건물중 및 HR 시료로부터 생성되는 글루코오스 함량을 조사하였다. 그 결과, 생체중에 있어서는 SMS 처리농도간 차이가 없었다. 건물중의 경우는 32 ppm 이상 처리구에서 약간의 증가경향이 있었고, 생체중 대비 건물비율에 있어서는 16 ppm 이상에서부터 건물비율이 상승하는 경향을 보였다(표 18). 이는 세포내에 규소가 어느정도 유입되었기 때문으로 여겨진다. 한편 SMS 처리농도간 글루코오스 축적에는 차이가 없었다. 이들 결과로 보아, HR의 배양에는 규소의 공급이 필수적이지는 않으며(SMS는 배지 조성물 중에서 고가의 성분에 해당됨), 따라서 보다 저렴한 배지 비용으로 HR을 대량생산 할 수 있을 것으로 판단되었다. Silicon is known to be a trace element in algae cultivation for promoting growth and maintaining normal cell morphology. It is an indispensable element in diatom culture. The effect of addition of sodium metasilicate (SMS), which is frequently used as a silicon source, on HR growth and carbohydrate accumulation was investigated. SBC200 medium containing 1 x mDM, in which the SMS was removed by tap water, was injected into each rectangular box (41 × 25.5 cm, 0.1 ㎡). Then, the pH of each treatment solution was adjusted to be constant from pH 9.5 to pH 9.8 with 1 N NaOH while SMS was added so that the final concentration was 0 ppm to 64 ppm. The previously prepared HR seed (net length 2.0-3.0 cm) was added to dehydrated fresh weight 0.81 g per vessel and cultured in a greenhouse for 6 days. The environmental conditions of the greenhouse were 25-30 ° C / night at 20-25 ° C, 14 hour light period, 90-350 μmolm -2 s -1 light intensity. After culturing in the greenhouse for 6 days, the HR samples were harvested and the glucose content produced in the building and HR samples was investigated as described above. As a result, there was no difference in the SMS treatment concentration in fresh weight. In the case of buildings, there was a tendency to slightly increase in treatments above 32 ppm, and in the ratio of live weight to building weight, the building ratio tended to increase from 16 ppm or more (Table 18). This is thought to be due to the introduction of silicon into cells. On the other hand, there was no difference in glucose accumulation between SMS treatment concentrations. From these results, it is considered that the supply of silicon is not essential for the culture of HR (SMS is a high-priced ingredient in the medium composition), and thus it is considered that HR can be mass-produced at a lower cost of the medium.
(ppm)NaSiO 3 .9H 2 O
(ppm)
(g/0.1 ㎡L)HR growth after 6 days of culture
(g / 0.1 ㎡ L)
(g/100 g DM)Amount of glucose production
(g / 100 g DM)
실시예Example 8: 8: 배양액내의Within the culture medium 비타민 함유 유무가 Presence or absence of vitamins 그물말Net horse (( HRHR ) 생장에 미치는 효과) Effect on growth
HR 생장에 미치는 비타민의 영향을 알아보고자 실험하였다. 배양을 위한 기본배지로서는 1×DM 배지를 사용하였으며 비타민을 첨가한 것과 첨가하지 않은 배지를 조제한 다음, 125 ㎖ 삼각플라스크에 70 ㎖ 가하였다. 첨가된 비타민과 최종농도는 비타민 B12(cyanocobalamin) 0.04 ppm, 비타민 B1(thiamine-HCl) 0.04 ppm, 비오틴(biotin, 비타민 B 복합체) 0.04 ppm이었다. 그 후 일정한 크기의 HR 씨드를 5개씩 넣어준 다음 실험구를 25℃ 항온실에서 14시간 광주기로 7일 동안 배양한 후 길이 및 무게(탈수생체중)를 측정하였다. 그 결과, 표 19에서 보는바와 같이, 비타민 첨가가 없이도 HR 생장에는 지장이 없었다. 이는 고가의 비타민을 배양액에 첨가할 필요가 없음을 의미하는 것으로 보다 경제적인 생산이 가능함을 보여준다. The effect of vitamin on HR growth was examined. As a basic medium for culturing, 1 × DM medium was used, and a medium supplemented with or without vitamin was prepared, and then 70 ml was added to a 125 ml Erlenmeyer flask. The final concentration of added vitamins was 0.04 ppm of cyanocobalamin, 0.04 ppm of thiamine-HCl, and 0.04 ppm of biotin (vitamin B complex). After that, 5 pieces of HR seeds of a certain size were added, and then the length and weight (dehydrated fresh weight) were measured after culturing for 7 days with a photoperiod for 14 hours in a constant temperature room at 25 ° C. As a result, as shown in Table 19, HR growth did not occur without vitamin addition. This means that there is no need to add expensive vitamins to the culture, which indicates that more economical production is possible.
1) 비타민 B12 0.04 ppm + 비타민 B1 0.04 ppm + 비오틴 0.04 ppm
1) 0.04 ppm of vitamin B12 + 0.04 ppm of vitamin B1 + 0.04 ppm of biotin
실시예Example 9: 9: NaClNaCl 처리농도가 When the treatment concentration is HRHR 생장 및 탄수화물 축적에 미치는 효과 Effects on Growth and Carbohydrate Accumulation
HR 생장 및 탄수화물 축적에 미치는 NaCl의 영향을 알아보고자 실험하였다. 직사각형 리빙박스(41×25.5 ㎝, 0.1 ㎡) 용기에 수돗물로 조제된 1×mDM을 포함하는 SBC100 배지(다만 질소와 인산의 경우는 기본배지 농도의 1.5배량 첨가)를 박스당 각각 5 L 주입하였다. 그 후 최종농도가 0 ppm 내지 5000 ppm 되도록 NaCl를 첨가하였다. 사전에 준비된 HR 씨드(네트 길이 2.0-3.0 ㎝)를 탈수생체중으로 용기당 1.0 g 투입하고, 통기가 되도록 구멍을 3개 뚫은 랩으로 씌우고 생육실에서 6일 동안 배양하였으며 하루에 1-2회씩 흔들어 주었다. 생육실의 환경조건은 25℃ 항온, 14시간 광주기, 60-120 μmolm-2s-1 광도였다. 상기조건의 생육실에서 6일동안 배양한 후 HR 시료를 수확하여 위에 언급된 방법에서와 같이 탈수생체중, 건물중 및 HR 시료로부터 생성되는 글루코오스 함량을 조사하였다. 그 결과, NaCl 1000 ppm 까지는 생육저해가 관찰되지 않았으며 그 이상 농도부터 생육이 억제되었다. NaCl 300 ppm에서는 무처리구에 비해 생체중 및 건물중이 각각 25.4% 및 7.5% 정도 증가되었다(표 20). 한편 글루코오스 생성량의 경우 NaCl 1000 ppm까지는 큰 변화가 없었으나 그 이상의 농도에서는 농도증가에 따라 글루코오스 생성량이 감소되는 경향이었는데(표 20), 이는 배양중 배지용액내 pH 증가가 거의 없었던 것과 연관성이 있는 것으로 생각되었다. 결론적으로 NaCl은 적정농도(300ppm 내외)에서 무처리구에 비해 생체중 및 건물중을 약간 증가시키지만, 탄수화물 축적에는 직접적인 영향이 없는 것으로 여겨졌다. The effects of NaCl on HR growth and carbohydrate accumulation were investigated. SBC100 medium containing 1 x mDM (prepared by adding 1.5 times the basic medium concentration in the case of nitrogen and phosphoric acid) was prepared in a rectangular living box (41 × 25.5 cm, 0.1 ㎡). NaCl was then added to a final concentration ranging from 0 ppm to 5000 ppm. Prepared HR seeds (net length 2.0-3.0 cm) were put into fresh dehydrated 1.0 g per vessel, covered with 3 openings for ventilation, cultured for 6 days in a growth chamber, and shaken 1-2 times a day gave. The environmental conditions of the growth chamber were 25 ℃ constant temperature, 14 hours light period, 60-120 μmolm -2 s -1 light intensity. After incubation for 6 days in the growth chamber under the above conditions, the HR samples were harvested and the glucose content produced in the dehydrated fresh, dry and HR samples was investigated as described above. As a result, growth inhibition was not observed up to 1000 ppm of NaCl and growth was inhibited from the above concentration. At 300 ppm NaCl, fresh weight and dry weight increased by 25.4% and 7.5%, respectively (Table 20). On the other hand, there was no significant change in the amount of glucose produced up to 1000 ppm of NaCl, but at higher concentrations, the amount of glucose production decreased with increasing concentration (Table 20), which was related to the fact that there was little increase in pH in the culture medium during culture Thought. In conclusion, NaCl was slightly increased in fresh weight and dry weight compared to the control at the appropriate concentration (around 300ppm), but was not considered to have a direct effect on carbohydrate accumulation.
(ppm)NaCl
(ppm)
(g/100 g DM)Glucose
(g / 100 g DM)
(FW)Dehydrated fresh weight
(FW)
(DW)In building
(DW)
실시예Example 10: 중탄산나트륨( 10: Sodium bicarbonate ( SodiumSodium bicarbonatebicarbonate ; ; SBCSBC , , NaHCONaHCO 33 ) 처리가 온실배양에서의 ) Treatment in greenhouse culture HRHR 생장 증진 및 탄수화물 축적에 미치는 효과 Effect on Growth Enhancement and Carbohydrate Accumulation
조류배양에 있어서 주요 무기탄소원은 CO2이다. 이는 용액 내에서 용액 pH의 증가에 따라 CO2 , HCO3 및 CO3 형태로 존재하면서 조류 생장에 영향을 미친다. 일반적으로 조류배양시 기체상의 CO2 ,를 공급하는데 이 경우 물에 충분히 녹지 않아 이용효율이 최대 25% 이내라고 보고되고 있다. 그렇기 때문에 수용해도가 높은 형태로(예컨대, NaHCO3) 전환시켜 공급하는 기술이 필요하다. 본 실험은 HR 배양시 중탄산나트륨(NaHCO3; SBC)의 추가로 인해 생장과 탄수화물 축적 증진이 있는지, 있다면 어떠한 조건으로 처리하는 것이 바람직한지를 알아보고자 실험하였다. The main inorganic carbon source for algal culture is CO 2 . This means that CO 2 , HCO 3 and CO 3 And it affects the growth of birds. In general, birds fed the CO 2, the gas phase during culture in this case has been reported that the use efficiency is not sufficiently soluble in water up to within 25%. Therefore, there is a need for a technique for converting and supplying water in a form of high water solubility (for example, NaHCO 3 ). In this study, sodium bicarbonate (NaHCO 3 ; SBC) were used to determine if growth and carbohydrate accumulation were promoted.
직사각형 리빙박스(41×25.5 ㎝, 0.1 ㎡) 용기에 수돗물로 조제된 1×mDM 배지를 박스당 각각 5 L 주입하였다. 그 후 최종농도가 0 ppm 내지 300 ppm 되도록 SBC를 첨가하였다. 사전에 준비된 여러 가지 생육단계의 HR 씨드(네트 길이 기준 1.0-2.0 ㎝, 3.0-4.0 ㎝ 및 5.0-10.0 ㎝)을 탈수생체중으로 용기당 0.8 g 투입하고, 온실에서 5일동안 배양하였으며 하루에 1-2회씩 흔들어 주었다. 온실의 환경조건은 25℃ 항온, 14시간 광주기, 90-350 μmolm-2s-1 광도였다. 상기조건의 온실에서 5일동안 배양한 후 HR 시료를 수확하여 실시예 1에서와 같이 탈수생체중, 건물중 및 HR 시료로부터 생성되는 글루코오스 함량을 조사하였다. Into a rectangular living box (41 x 25.5 cm, 0.1 m 2) container, 1 L mDM medium prepared with tap water was injected into each 5 L of each box. SBC was then added to give a final concentration of 0 ppm to 300 ppm. The HR seeds (1.0-2.0 ㎝, 3.0-4.0 ㎝ and 5.0-10.0 ㎝, based on net length) prepared beforehand were added in dehydrated fresh weight to 0.8 g per vessel and cultured in a greenhouse for 5 days. I shook it by -2 times. The environmental conditions of the greenhouse were 25 ℃ constant temperature, 14 hour photoperiod and 90-350 μmolm -2 s -1 luminous intensity. After 5 days of incubation in the greenhouse under the above conditions, the HR samples were harvested and the glucose content produced in dehydrated fresh, dry and HR samples was examined as in Example 1. [
HR 네트 길이가 1-2 ㎝의 어린시기에 SBC를 투여하면 최종농도가 200 ppm까지는 HR 생장이 촉진되어 200 ppm의 경우 무처리 대비 47.7% 증가되었다. 그러나 300 ppm에서는 무처리 대비 33.7% 증가되어 200 ppm 처리구보다는 낮은 경향이었다. HR 네트 길이가 3-4 ㎝의 생육시기에 SBC를 투여하면 300 ppm까지는 처리농도에 비례하여 HR 생장이 촉진되었으며 300 ppm에서 무처리 대비 40.2% 증가되었다. HR 네트 길이가 5-10 ㎝의 생육시기에 SBC를 투여하면 300 ppm까지는 처리농도에 비례하여 HR 생장이 촉진되었으며 300 ppm에서 무처리 대비 36.1% 증가되었다. HR 네트 길이가 3-4 ㎝일 때 처리된 것에 비해 생육증진 효과는 상대적으로 낮은 경향이었다(표 21). 그런데 흐린 날씨가 많을 경우는 SBC 화합물 처리효과가 낮았으며 오히려 높은 농도에서는 생장저해도 일어날 수 있었다. 이상의 결과를 볼 때, SBC는 생육단계가 어릴 때 일수록 그리고 날씨가 좋아 광합성이 잘 일어날 수 있는 조건일 때 처리효과가 높은 경향을 나타내었다. 본 실험조건에서는 SBC 추가로 인해 적어도 40% 이상의 생장증진효과를 거둘 수 있었다. When SBC was injected into young kidneys with HR net length of 1-2 ㎝, HR growth was accelerated up to the final concentration of 200 ppm and increased by 47.7% at 200 ppm. However, at 300 ppm, it increased by 33.7% compared to the untreated and tended to be lower than that of 200 ppm. When SBC was administered at a growth period of 3-4 ㎝ in HR net length, HR growth was accelerated in proportion to the treatment concentration up to 300 ppm and increased by 40.2% at 300 ppm. When SBC was administered at a growth period of 5-10 ㎝ in HR net length, HR growth was accelerated up to 300 ppm and increased by 36.1% at 300 ppm. Growth enhancement effect was relatively low compared to the treatment when HR net length was 3-4 ㎝ (Table 21). However, in the case of high cloudiness, SBC compound treatment effect was low and growth inhibition could occur at high concentration. These results indicate that SBC is more effective in the growth stage and in the condition of weathering and photosynthesis. In this experimental condition, at least 40% of growth promotion effect could be obtained by adding SBC.
(mg/L)NaHCO 3
(mg / L)
50
100
200
3000.0
50
100
200
300
9.9±0.88g (115.1 %)
11.2±0.70g (130.2 %)
12.7±0.99g (147.7 %)
11.5±0.51g (133.7 %)8.6 ± 0.57 g (100.0%)
9.9 ± 0.88 g (115.1%)
11.2 ± 0.70 g (130.2%)
12.7 ± 0.99 g (147.7%)
11.5 ± 0.51 g (133.7%)
10.4±0.72g (105.8 %)
11.5±0.17g (117.8 %)
12.8±0.80g (130.3 %)
13.7±0.65g (140.2 %)9.8 ± 0.72 g (100.0%)
10.4 ± 0.72 g (105.8%)
11.5 ± 0.17 g (117.8%)
12.8 ± 0.80 g (130.3%)
13.7 ± 0.65 g (140.2%)
9.0±0.11g (112.3 %)
9.2±0.08g (115.3 %)
10.2±0.39g (128.5 %)
10.9±0.50g (136.1 %)8.0 ± 0.56 g (100.0%)
9.0 ± 0.11 g (112.3%)
9.2 ± 0.08 g (115.3%)
10.2 ± 0.39 g (128.5%)
10.9 ± 0.50 g (136.1%)
실시예Example 11: 11: HRHR 대량생산용 For mass production 적정배지Appropriate medium 제조 Produce
HR의 경우 생리생태 연구 및 종 유지를 위해 사용된 배지는 와리스-H(Waris-H, McFadden & Melkonian, Phycologia 25:551-557, 1986) 및 힐스 배지(Hill’s medium, Pickett-Heaps, Protoplasma 70:325-347, 1970) 등이 알려져 있으나 대량생산용 적정배지의 선발 또는 제조에 관한 보고는 없었다. 따라서 본 연구는 보다 저비용/고품질의 HR 바이오매스를 생산할 목적으로 적정배지를 새롭게 제조하고자 실험하였다.
In the case of HR, the media used for physiological ecological studies and species maintenance were Waris-H, McFadden & Melkonian, Phycologia 25: 551-557, 1986 and Hill's medium, Pickett-Heaps, Protoplasma 70 : 325-347, 1970). However, there has been no report on selection or production of a suitable medium for mass production. Therefore, this study was conducted to produce a new medium for the production of low cost / high quality HR biomass.
11-1. 온실배양에서의 11-1. In greenhouse cultivation HRHR 생장에 미치는 On growth 배양배지Culture medium 종류별 효과 (1) Effects by type (1)
본 연구는 미세조류 생장용 배양배지 종류별로 HR의 온실내 생장에 있어서 어떠한 차이를 보여주는지 알기 위하여 실시하였다. 직사각형 리빙박스(41×25.5 ㎝, 0.1 ㎡) 용기에 증류수로 조제된 알렌 배지(Allen's medium, 1×), BG11(1×), 1×mDM을 포함하는 SBC200 배지를 박스당 각각 5 L 주입하였다. 사전에 준비된 HR 씨드(네트 길이 기준 2.0-3.0 ㎝)를 탈수생체중으로 용기당 0.2 g 투입하고, 온실에서 5일동안 배양하였으며 하루에 1-2회씩 흔들어 주었다. 온실의 환경조건은 주간 20-30℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기, 90-350 μmolm-2s-1 광도였다. 상기조건의 온실에서 5일동안 배양한 후 HR 시료를 수확하여 실시예 2에서와 같이 탈수생체중을 조사하였다. 그 결과 도 2에서와 같이 mDM 배지에서 가장 생장이 양호하였고 다음은 알렌 배지, BG11 순이었다. 한편 알렌 배지 및 BG11에서는 HR 이외에 원하지 않는 미세녹조의 발생이 심한 경향이었고 이는 양분과다에 원인이 큰 것으로 여겨졌다.
This study was carried out to investigate the difference in the growth rate of HR in the indoor cultivation of microalgae. Five liters of SBC200 medium containing Allen's medium (1 ×), BG11 (1 ×), and 1 × mDM prepared in distilled water was injected into each rectangular box (41 × 25.5 cm, 0.1 ㎡) in a rectangular living box. The previously prepared HR seeds (2.0-3.0 cm by net length) were put into fresh dehydrated 0.2 g per vessel, incubated in the greenhouse for 5 days, and shaken 1-2 times a day. The environmental conditions of the greenhouse were 20 - 30 ° C / night at 20-25 ° C, 14 - hour light period, 90-350 μmolm -2 s -1 brightness. After 5 days of incubation in the greenhouse under the above conditions, HR samples were harvested and examined for dehydrated fresh weight as in Example 2. As a result, as shown in FIG. 2, the best growth was observed in the mDM medium, followed by Allen medium and BG11. On the other hand, in Allen culture medium and BG11, undesired microalgae were more likely to occur than HR, and this was thought to be caused by nutrient overload.
11-2. 온실배양에서의 11-2. In greenhouse cultivation HRHR 생장에 미치는 On growth 배양배지Culture medium 종류별 효과(2) Effects by type (2)
본 연구는 본 연구팀에서 제조한 1×mDM와 기존의 HR 생장용 와리스-H 배지간의 HR 생장에 미치는 영향을 비교하고자 실험하였다. 직사각형 리빙박스(41×25.5 ㎝, 0.1 ㎡) 용기에 증류수로 조제된 실험용 배지를 박스당 각각 5 L 주입하였다. 사전에 준비된 HR 씨드(네트 길이 기준 3.0-4.0 ㎝)를 탈수생체중으로 용기당 0.8 g 투입하고, 온실에서 5일 동안 배양하였으며 하루에 1-2회씩 흔들어 주었다. 온실의 환경조건은 주간 20-30℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기, 90-350 μmolm-2s-1 광도였다. 상기조건의 온실에서 5일 동안 배양한 후 HR 시료를 수확하여 실시예 2에서와 같이 탈수생체중 및 건물중을 조사하였다. 그 결과 배양후 3일째 생장의 경우, mDM > 와리스-H+Si, mDM+SBC200 = 와리스-H+Si+SBC200 결과를 보였고 배양종료 시, 생장에 있어서는 와리스-H+Si+SBC200 > mDM+SBC200 > mDM > 와리스-H+Si 순으로 높았다(표 22). 와리스-H 배지는 mDM 배지보다 더 많은 종류의 성분과 비타민류가 포함되어 있어 제조비용이 높게 소요된다. 그러나 mDM 배지는 성분조성이 간단하고 비타민이 포함되지 않으며 그러함에도 불구하고 HR 생장에 있어서는 큰 차이가 없었다. 따라서 HR 대량생산을 위해서는 mDM 사용이 바람직할 것으로 여겨졌다. This study was conducted to compare the effect of 1 × mDM produced by the present research team on the HR growth between the existing HR-growth medium for HR growth. 5 liters of each experimental medium containing distilled water was injected into a rectangular living box (41 × 25.5 cm, 0.1 ㎡). The previously prepared HR seeds (3.0-4.0 cm in net length) were added in dehydrated fresh weight to 0.8 g per vessel, incubated in the greenhouse for 5 days, and shaken 1-2 times a day. The environmental conditions of the greenhouse were 20 - 30 ° C / night at 20-25 ° C, 14 - hour light period, 90-350 μmolm -2 s -1 brightness. After 5 days of incubation in the greenhouse under the above conditions, the HR samples were harvested and dehydrated fresh weight and dry weight were investigated as in Example 2. H + Si + SBC200 = Waris-H + Si + SBC200 and mRNA> Waris-H + Si, mDM + SBC200 = Waris-H + Si + SBC200 in the case of growth on the third day after the incubation. mDM + SBC200>mDM> Waris-H + Si (Table 22). Larissa-H medium contains more kinds of components and vitamins than mDM medium, which is expensive to manufacture. However, the mDM medium had a simple composition and did not contain vitamins, and there was no significant difference in HR growth. Therefore, it was considered that mDM would be preferable for mass production of HR.
(μg/mL)SBC
(μg / mL)
11-3. 온실배양에서의 11-3. In greenhouse cultivation HRHR 생장에 미치는 On growth 배지종류별By badge type 효과(3) Effects (3)
본 연구는 본 연구팀에서 제조한 1×mDM 배지와 HR-v1 배지 간의 HR 생장에 미치는 효과를 비교해 보고자 실시하였다. 배지 조성은 표 26과 같다. 직사각형 리빙박스(41×25.5 ㎝, 0.1 ㎡) 용기에 증류수로 조제된 상기 두가지 배지를 박스당 각각 5 L 주입하였다. 사전에 준비된 HR 씨드(네트 길이 기준 3.0-4.0 ㎝)를 탈수생체중으로 용기당 0.8 g 투입하고, 온실에서 5일동안 배양하였으며 하루에 1-2회씩 흔들어 주었다. 온실의 환경조건은 주간 20-30℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기, 90-350 μmolm-2s-1 광도였다. 상기조건의 온실에서 5일동안 배양한 후 HR 시료를 수확하여 실시예 2에서와 같이 탈수생체중 및 건물중을 조사하였다. 그 결과 1×mDM+ SBC200보다 HR-v1 배지를 이용한 배양에서 생체중 및 건물중 모두 높았다(표 23). This study was carried out to compare the effect of HR-v1 medium on the HR growth of the 1 × mDM medium and the HR-v1 medium. Table 26 shows the composition of the medium. Each of the above two media prepared with distilled water was injected into a rectangular living box (41 × 25.5 cm, 0.1 ㎡) container in an amount of 5 L per box. The previously prepared HR seeds (3.0-4.0 cm in net length) were added in dehydrated fresh weight to 0.8 g per vessel, incubated in the greenhouse for 5 days, and shaken 1-2 times a day. The environmental conditions of the greenhouse were 20 - 30 ° C / night at 20-25 ° C, 14 - hour light period, 90-350 μmolm -2 s -1 brightness. After 5 days of incubation in the greenhouse under the above conditions, the HR samples were harvested and dehydrated fresh weight and dry weight were investigated as in Example 2. As a result, the cultures using HR-v1 medium were higher than those of 1 × mDM + SBC200 in both live weight and building weight (Table 23).
(μg/㎖)SBC
(μg / ml)
한편 상기와 같은 조건에서 9일 동안 배양하면서 HR 바이오매스내의 탄수화물 축적정도를 경시적으로 조사해 보았다. 배양 중에 수확된 HR 시료로부터 생산되는 글루코오스 함량을 실시예 2에서처럼 조사하여 탄수화물 축적정도를 평가하였다. 그 결과, mDM+SBC200 배지에서 배양한 HR은 배양 5일째부터 9일째까지 글루코오스 생성량이 약 44 g/100 g DM 수준으로 변화폭이 거의 없었다(참고로 SBC200이 첨가되지 않은 mDM 배지에서 자란 HR은 글루코오스 생성량이 37.6±2.6 g/100 g DM 수준이었다.). 그런데 HR-v1(SBC250 함유) 배지에서 배양한 HR은 배양 5일, 7일 및 9일째의 시료로부터 생성된 글루코오스 함량이 각각 27.4, 34.9 및 47.7 g/100 g DM으로서 점차 증가하는 경향을 보였다(도 3). 그리고 배양이 종료된 시점에서의 글루코오스 생성량은 mDM+SBC200보다 HR-v1에서 약간 더 높았다. 따라서 짧은 배양기간 하에서 고품질의 HR 바이오매스를 생산하기 위해서는 mDM 배지가 양호하고, 보다 긴 배양기간 하에서 고품질의 HR 바이오매스를 생산하기 위해서는 HR-v1 배지가 양호하였다. On the other hand, the carbohydrate accumulation in HR biomass was investigated over time while cultured for 9 days under the above conditions. The glucose content produced from the HR samples harvested during the culture was examined as in Example 2 to assess the degree of carbohydrate accumulation. As a result, the HR of the HR cultured in the mDM + SBC200 medium showed almost no change in glucose production from about 5 days to 9 days (about 44 g / 100 g DM) (HR was increased in the mDM medium without SBC200 supplementation The yield was 37.6 ± 2.6 g / 100 g DM. However, the HR cultured in the HR-v1 (containing SBC250) medium tended to increase gradually as 27.4, 34.9 and 47.7 g / 100 g DM produced glucose from the samples on the 5th, 7th and 9th days of culture 3). At the end of incubation, the amount of glucose produced was slightly higher in HR-v1 than in mDM + SBC200. Therefore, in order to produce high-quality HR biomass under short incubation period, the mDM medium is good and the HR-v1 medium is good for producing high-quality HR biomass under a longer incubation period.
11-4. 11-4. mDMmDM 배지 농도가 When the concentration of the medium is HRHR 생장 및 탄수화물 축적에 미치는 효과 Effects on Growth and Carbohydrate Accumulation
mDM배지 농도 및 SBC 처리농도 조합이 HR 생장 및 탄수화물 축적에 미치는 영향을 조사해 보았다. 직사각형 리빙박스(41×25.5 ㎝, 0.1 ㎡) 용기에 수돗물로 1배 농도 mDM(1×mDM), 2배 농도 mDM(2×mDM) 및 3배 농도 mDM(3×mDM) 배지를 조제하고 각각의 배지에 SBC 농도가 0, 50, 100 및 200 ppm되도록 첨가한 다음 리빙박스 용기당 각각 5 L 주입하였다. 사전에 준비된 HR 씨드(네트 길이 2.0-3.0 ㎝)를 탈수생체중으로 용기당 2.0 g 투입하고 온실에서 5-7일동안 배양하였다. 맑은 날씨의 온실 환경조건은 주간 25-30℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기, 90-350 μmolm-2s-1 광도였으나 본 실험기간동안 흐린 날씨가 많았다. 상기조건의 온실에서 1×mDM 처리구의 경우 5일동안, 2×mDM 및 3× mDM 처리구의 경우는 7일동안 배양한 후 HR 시료를 수확하여 위에 언급된 방법에서와 같이 건물중 및 HR 시료로부터 생성되는 글루코오스 함량을 조사하였다.The effects of mDM medium concentration and SBC treatment concentration on HR growth and carbohydrate accumulation were investigated. (1 x mDM), 2-fold concentration mDM (2 x mDM) and 3-fold concentration mDM (3 x mDM) medium were prepared in a rectangular living box (41 x 25.5 cm, 0.1 m 2) , SBC concentrations of 0, 50, 100, and 200 ppm, respectively, and then 5 L of each was injected per living box container. A previously prepared HR seed (net length 2.0-3.0 cm) was put into dehydrated fresh weight 2.0 g per vessel and incubated in the greenhouse for 5-7 days. Greenhouse environmental conditions of clear weather were 25-30 ℃ / night at 20-25 ℃, 14 hours light period, 90-350 μmolm -2 s -1 light intensity, but cloudy weather during the experiment. The HR samples were harvested after 5 days for 1 × mDM treatment and 7 days for 2 × mDM and 3 × mDM treatment in the greenhouse under the above conditions. The resulting glucose content was investigated.
그 결과, 생육정도를 비교해 보았을 때, SBC 무처리구 간에 있어서는 mDM 농도가 높을수록 건물중이 보다 증가되었다. 그리고 각각의 mDM 배지에 SBC를 추가했을 때, SBC 처리농도가 증가할수록 건물중도 증가하는 경향을 보였다. 따라서 배지 1회 공급으로 HR 생장이 가장 높았던 처리구는 3×mDM+SBC200로서 7일 배양에서 건물중이 2.27 g/0.1 ㎡ 이었다(표 24). As a result, when the degree of growth was compared, it was found that the higher the mDM concentration was, the higher the dry weight was. When SBC was added to each mDM culture medium, the concentration of SBC treatment increased with increasing SBC concentration. Therefore, the highest growth rate of HR growth was 3 × mDM + SBC200, which was 2.27 g / 0.1 ㎡ in 7 days culture (Table 24).
(㎎/L)SBC
(Mg / L)
50.0
100.0
200.00.0
50.0
100.0
200.0
1.49±0.03
1.53±0.06
1.57±0.091.28 + 0.04
1.49 + 0.03
1.53 ± 0.06
1.57 ± 0.09
1.92±0.08
1.98±0.06
2.15±0.021.74 ± 0.01
1.92 + 0.08
1.98 ± 0.06
2.15 + 0.02
2.17±0.06
2.26±0.04
2.27±0.121.87 + 0.07
2.17 ± 0.06
2.26 + 0.04
2.27 ± 0.12
한편 HR 배양시료로부터의 글루코오스 생성량 조사 결과에 의하면, SBC 무처리의 경우엔 mDM 농도가 높을수록 글루코오스 생성량이 낮은 경향을 보였다. 이는 질소 함량의 증가와 관련이 있는 것으로 추정된다. SBC 처리의 경우엔 mDM 농도 간에 약간의 다른 반응을 나타내었다. 즉, 2×mDM 또는 3×mDM 배지에 SBC 추가했을 때에는 SBC 처리농도에 비례하여 글루코오스 생성량이 증가되는 경향을 보였다. 그러나 1×mDM에서는 SBC 처리에 의해 글루코오스 생성량은 증가되었지만 SBC 50-200 ppm 처리간의 차이가 크게 관찰되지 않았다(표 25). 이들의 결과는 탄수화물 축적의 경우 HR 조류 생리상태, 배양환경, 배지내 영양분의 함량(특히 N/P의 함량) 및 SBC 함량간의 적당한 균형이 매우 중요함을 보여준다. On the other hand, according to the results of glucose production from HR cultured samples, glucose production was decreased with increasing mDM concentration in the case of SBC treatment. It is estimated that this is related to the increase of nitrogen content. SBC treatment showed slightly different responses between mDM concentrations. That is, when SBC was added to 2 × mDM or 3 × mDM medium, the amount of glucose production tended to increase in proportion to the SBC treatment concentration. However, in 1 × mDM, glucose production was increased by SBC treatment, but there was no significant difference between SBC 50-200 ppm treatments (Table 25). These results show that in the case of carbohydrate accumulation a proper balance between HR algae physiology, culture environment, nutrient content (especially N / P content) and SBC content in the medium is very important.
(㎎/L)SBC
(Mg / L)
50.0
100.0
200.00.0
50.0
100.0
200.0
39.35±0.13
39.25±0.10
38.54±0.5434.03 + - 0.86
39.35 + 0.13
39.25 + - 0.10
38.54 + - 0.54
33.02±2.65
33.91±3.47
34.29±0.9525.97 + - 0.82
33.02 + - 2.65
33.91. + -. 3.47
34.29 + - 0.95
29.68±0.11
34.69±0.67
35.36±0.2128.13 + - 1.42
29.68 + - 0.11
34.69 + - 0.67
35.36 ± 0.21
이상의 결과들을 종합하여 본 발명에서는 HR 대량배양용으로 3가지의 배지조성물을 제조하게 되었으며 이들의 구체적인 성분과 함량은 표 26에서와 같다. 여기서 BBM 및 CM배지에서는 HR 생장이 매우 불량하였고, 알렌 배지 및 BG11에서는 양분 고농도, pH 부적합 등으로 HR 생장이 양호하지 않았고 탄수화물 축적도 낮았다. DM(pH 6.9)은 규조류 배양에 적합한 배지로서 개발되었기 때문에 녹조류 생장에는 제한적이며 야외배양시 규조류 오염이 심하였다. 와리스-H는 HR 생장은 양호하나 탄수화물 고함유 바이오매스 생산에는 부적합했고 무엇보다 배지조성 성분이 많아 제조비용이 높게 소요된다. 본 발명에서는 생장과 유용성분 축적(탄수화물, 단백질)을 모두 고려하여 HR 대량배양에 적합한 배지를 개발하였으며 제조된 3가지 배지의 특성으로서는 mDM의 경우 4-7일정도 짧은 기간동안 배양하면서 본 실험방법에 준하여 적어도 40 g/100 g DM 이상의 글루코오스를 생산해 낼 수 있는 고품질 HR 바이오매스를 대량확보하고자 할 때 적합한 배지이다(알렌 배지, BG11, 와리스-H 배지 등을 이용하여 같은 조건에서 배양할 경우 25 g/100 g DM 내외의 글루코오스만 생성되는 경향임). 한편 HR-v1의 경우는 9일 이상 비교적 오랜 기간동안 배양하면서 본 실험방법에 준하여 적어도 40 g/100 g DM 이상의 글루코오스를 생산해 낼 수 있는 고품질 HR 바이오매스를 생산하고자 할 때 적합한 배지이다. 한편 AW-1은 탄수화물 고함유 바이오매스 생산과는 상관없이 매우 간단한 조성의 배지로 대량의 바이오매스를 생산하고자 할 때 유용한 배지이다. As a result of the above-mentioned results, in the present invention, three media compositions were prepared for the mass culture of HR, and the specific ingredients and contents thereof are shown in Table 26. HR growth was poor in BBM and CM medium, and HR growth was not good and carbohydrate accumulation was low in allen and BG11 due to high concentration of nutrients and pH incompatibility. Since DM (pH 6.9) was developed as a medium suitable for diatom culture, it was limited to green algae growth and diatom was highly polluted during outdoor culture. Wariss-H is good for HR growth but is not suitable for production of biomass with high carbohydrate content. In the present invention, a medium suitable for mass culture of HR was developed considering growth and accumulation of useful components (carbohydrate, protein). For the characteristics of the three media prepared, mDM was cultured for 4-7 days for a short period of time, Is suitable for securing a large quantity of high-quality HR biomass that can produce glucose of at least 40 g / 100 g DM in accordance with the above-mentioned method (when culturing under the same conditions using Allen's medium, BG11, Only about 25 g / 100 g of DM tend to be produced). On the other hand, HR-v1 is a medium suitable for producing high quality HR biomass that can produce glucose of at least 40 g / 100 g DM according to this experimental method while culturing for 9 days or more for a relatively long period of time. AW-1, on the other hand, is a useful medium for producing large quantities of biomass in a very simple composition, regardless of carbohydrate-rich biomass production.
상기 배지는 탈기한 수돗물 이외에 증류수, 지하수, 빗물, 방류수, 하천수 등으로부터 선택되는 1종 이상의 물을 이용하여 조제될 수 있다. 그리고 질소원으로 제시된 성분은 다른 것으로도 대체될 수 있는 바, 암모늄, 질산염, 우레아 및 질산태암모늄 형태로 1-50 ppm 농도범위로 공급될 수 있다. 그리고 탄소원으로 중탄산염 이외에 탄산염 또는 이산화탄소 형태로 1-300 ppm 농도 범위로 공급될 수 있다. 특히 그물말속 조류는 알카리성 용액에서 더 잘 자라는 특성이 있으므로 배지의 알카리성을 조절해주기 위해 NaOH 이외에 KOH 또는 메타규산 나트륨(Sodium metasilicate)를 적정량 추가하여 조절할 수 있다. In addition to the degassed tap water, the culture medium may be prepared using at least one kind of water selected from distilled water, ground water, rainwater, discharged water, river water and the like. The components suggested as nitrogen sources may be replaced by other components and may be supplied in concentrations ranging from 1 to 50 ppm in the form of ammonium, nitrate, urea and ammonium nitrate. In addition to bicarbonate as a carbon source, it can be supplied in the range of 1-300 ppm in the form of carbonate or carbon dioxide. In particular, since the net-like algae grow better in the alkaline solution, it is possible to control the alkalinity of the medium by adding an appropriate amount of KOH or sodium metasilicate in addition to NaOH.
실시예Example 12: 12: 생육적정Growth titration 밀도 density
HR 배양시 초기투입 개체수(개체밀도)가 바이오매스 최종 생산량에 미치는 영향을 조사하고자 실험하였다. 직사각형 리빙박스(41×25.5 ㎝, 0.1 ㎡) 용기에 수돗물로 1×mDM+SBC200 배지를 조제하고 리빙박스 용기당 각각 5 L 주입하였다. 사전에 준비된 HR 씨드(네트 길이 1.5-2.5 ㎝)를 탈수생체중으로 용기당 0.4-2.4 g 투입하고 온실에서 9일동안 배양하였으며 배양 5일째 동일배지 조성의 배지를 새롭게 교체해 주었다. 맑은 날씨의 온실 환경조건은 주간 25-30℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기, 90-350 μmolm-2s-1 광도였다. 배양종료 후, 탈수생체중 및 건물중을 조사하였다. To investigate the effect of initial population (individual density) on final biomass production during HR culture. A 1 × mDM + SBC200 medium was prepared from tap water into a rectangular living box (41 × 25.5 cm, 0.1 ㎡), and 5 L of each was injected per living box container. The previously prepared HR seeds (net length 1.5-2.5 cm) were added 0.4-2.4 g per vessel in dehydrated fresh weight, and cultured in the greenhouse for 9 days, and the medium of the same medium composition was newly changed on the 5th day of culture. The greenhouse environmental conditions of clear weather were 25-30 ° C / night at 20-25 ° C, 14 hours light period, 90-350 μmolm -2 s -1 brightness. After completion of the culture, dehydrated fresh weight and dry weight were investigated.
그 결과 초기 개체밀도 증가에 따라 최종 생산된 바이오매스량도 증가되었다(표 27). 이를 직선회귀식으로 나타내면, 순수하게 증가된 생체중의 경우 y = 6.8521x + 13.512 (R² = 0.978) 이었다(여기서 y는 최종 탈수생체중, x는 초기 투입된 종 탈수생체중을 의미함). 즉 본 실험조건으로 배양할 때 0.8 g HR 씨드를 투입하면 탈수생체중으로 약 19 g의 바이오매스를 수득할 수 있다. 한편 순수하게 증가된 건물중을 근간으로 직선회귀식을 구하면, y = 0.6929x + 1.5567 (R² = 0.95) 이었다 (여기서 y는 최종 건물중, x는 초기 투입된 씨드 탈수생체중을 의미함). 따라서 초기 개체밀도의 경우 너무 높으면 투입량 대비 생산량이 감소될 것을 감안해 볼 때, 배양기간을 10일 정도로 할 경우, 탈수생체중 3 g/0.1 ㎡ 미만이 적당할 것으로 판단된다. As a result, the amount of final biomass produced increased with increasing initial density (Table 27). In the linear regression equation, y = 6.8521x + 13.512 (R² = 0.978), where y is the final dehydrated fresh weight, and x is the initial introduced dehydrated fresh weight. That is, when 0.8 g of HR seed is added under the experimental conditions, about 19 g of biomass can be obtained in the dehydrated living body. On the other hand, when linear regression equations were obtained from purely increased buildings, y = 0.6929x + 1.5567 (R² = 0.95), where y is the final building and x is the initial seeded dehydration fresh weight. Therefore, considering that the initial population density is too high, the production amount will be decreased. If the cultivation period is about 10 days, less than 3 g / 0.1
1) 배양 5일째 새로운 배지로 교체하였음
1) After 5 days of culture, the medium was replaced with new medium
실시예Example 13: 배지 공급 방법에 따른 13: According to the method of feeding the medium HRHR 생산성 차이 Productivity Difference
HR의 생장과 탄수화물 축적은 배양환경 및 배지조성 뿐만 아니라 배지를 어떻게 공급하느냐에 따라서도 영향을 받을 것이다. 그렇기 때문에 HR을 대량생산 하고자 할 경우, 단위면적당 생산량을 높이면서 고품질의 바이오매스를 얻기 위해서는 배지의 공급방법(시기 및 량)이 매우 중요한 사항이 된다. 본 연구에서는 일정 배양기간동안 배지의 공급 횟수별로 HR의 생장 및 품질이 어떻게 변하는지를 알아보고자 실험하였다. HR growth and carbohydrate accumulation will be influenced not only by the culture environment and medium composition, but also by how the medium is supplied. Therefore, in case of mass production of HR, it is very important to supply medium (timing and quantity) to obtain high-quality biomass while increasing production per unit area. The purpose of this study was to investigate how the growth and quality of HR varied with the number of media supplied during the culture period.
직사각형 리빙박스(41×25.5 ㎝, 0.1 ㎡) 용기에 수돗물로 1×mDM+SBC200 배지를 조제하고 리빙박스 용기당 각각 5 L 주입하였다. 사전에 준비된 HR 씨드(네트 길이 1.5-2.5 ㎝)를 탈수생체중으로 용기당 0.8 g 투입하고 온실에서 9일동안 배양하였으며 동일 조성의 배지를 표 21에서처럼 일정 간격으로 새롭게 교체해 주었다. 맑은 날씨의 온실 환경조건은 주간 25-30℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기, 90-350 μmolm-2s-1 광도였다. 배양종료 후, HR 시료를 수확하여 실시예 2에서와 같이 탈수생체중, 건물중 및 HR 시료로부터 생성되는 글루코오스 함량을 조사하였다. A 1 × mDM + SBC200 medium was prepared from tap water into a rectangular living box (41 × 25.5 cm, 0.1 ㎡), and 5 L of each was injected per living box container. The previously prepared HR seeds (net length 1.5-2.5 cm) were put into the dehydrated fresh weight 0.8 g per vessel and cultured in the greenhouse for 9 days. The medium of the same composition was replaced at regular intervals as shown in Table 21. The greenhouse environmental conditions of clear weather were 25-30 ° C / night at 20-25 ° C, 14 hours light period, 90-350 μmolm -2 s -1 brightness. After completion of the culture, the HR samples were harvested and examined for the glucose content produced in dehydrated fresh, dry and HR samples as in Example 2.
그 결과 6일째 조사한 탈수생체중의 경우, 매일 교체하여 공급한 방법(M1)이 제일 높았고, 다음은 2일(M2) 및 3일(M3)마다 교체한 것 이었으며 교체하지 않고 배양한 것이(M5) 가장 낮았다. 한편 9일동안 배양할 경우는 M1, M2, M3 > M4 > M5 순으로 높았다(도 4). M1, M2 및 M3가 비슷한 것은 M1 및 M2의 경우 개체밀도 대비 양분이 포화상태였기 때문으로 추정되며 특히 M1에서는 다른 미세조류의 발생이 심한 편이었다. 9일동안 배양된 시료의 건물중을 조사한 경우 M3가 가장 높았고(M5에 비해 32.6% 증가) 그 다음은 M2 > M1 > M4 > M5 순이었다. 한편 이들 시료의 글루코오스 생성량을 조사한 결과에 있어서는 M5 > M3, M4 > M2 > M1 순을 보여, 전반적으로 배지 교체시기가 짧을수록 글루코오스 생성량이(탄수화물 축적이) 낮은 경향이었다(도 5). 따라서 1×mDM 배지를 이용하여 우수품질의 HR을 대량생산하고자 할 경우 배지를 3일마다 교체 또는 추가공급하는 M3 방법을 이용하는 것이 가장 바람직하였다.
As a result, in the case of dehydrated fresh weight examined on the 6th day, the method (M1) was changed from day to day and the next was changed every 2 days (M2) and 3 days (M3) The lowest. On the other hand, when cultured for 9 days, M1, M2 and M3 were higher in the order of M4> M5 (FIG. 4). The similarities of M1, M2 and M3 are assumed to be due to the saturation of nutrients relative to individual densities for M1 and M2, and other microalgae were more prevalent in M1. M3 was the highest (32.6% increase compared to M5), followed by M2>M1>M4> M5 when the samples were incubated for 9 days. As a result of examining the amount of glucose produced in these samples, M5> M3 and M4>M2> M1 were shown. In general, the shorter the medium replacement period, the lower the glucose production (carbohydrate accumulation) (FIG. Therefore, when mass production of high quality HR using 1 × mDM medium is desired, it is most preferable to use the M3 method in which the medium is replaced or supplemented every 3 days.
실시예Example 14: 14: HRHR 생육에 미치는 배지 Badge for growth 교반처리Stirring treatment 효과 effect
배양액의 교반여부가 HR 생육정도에 미치는 효과를 조사하고자 하였다. 제작된 수로(raceway) 형태의 조류 배양조에 AW-1배지 90 L를 공급하고(수위 14.5 ㎝), HR 씨드(2-4 ㎝)를 탈수생체중 기준으로 36 g/90 L/0.6 ㎡ 투입한 다음, 온실조건(밤20-25/낮 25-30, 14시간 광주기, 자연광 90-300 μmolm-2s-1)에 두면서 배양하였다. 배양중 한쪽 배양조는 교반장치를 분당 7.5 rpm 속도로 회전시켜 배지를 흐르게 해주고, 다른 한쪽에는 교반장치를 사용하지 않아 배지에 흐름이 없도록 하는 대신 하루에 1회씩 인위적으로 저어주었다. 총 7일 동안 배양한 후 미라클로스(miracloth) 1겹을 이용하여 생장한 HR을 모아 탈수생체중과 건물중을 실시예 2에서처럼 조사하였다. 그 결과, 교반 유무간에 탈수생체중에는 차이가 거의 없었지만 건물중의 경우 교반처리에서 약 35% 더 증가된 경향을 나타내었다. 이는 교반처리로 인해 양분이용 효율이 더 높거나 수중 환경조건이 더 좋아졌기 때문으로 보여진다. 그러나 무교반 상태에서도 개체가 죽지는 않고 지속적으로 생장하였다. Whether or not the culture liquid is stirred And the effect on the degree of HR growth. 90 g of AW-1 medium (14.5 ㎝ in height) was supplied to a raceway-shaped algae culture tank and 36 g / 90 L / 0.6 ㎡ of HR seed (2-4 ㎝) , In a greenhouse condition (night 20-25 / day 25-30, 14 hours photoperiod, natural light 90-300 μmolm -2 s -1 ). One of the cultures was artificially stirred once a day, instead of allowing the medium to flow by rotating the stirrer at a rate of 7.5 rpm per minute to allow the medium to flow and the agitator was not used on the other side. After a total of 7 days of culture, the HR grown with one layer of miracloth was collected and dehydrated fresh weight and dry weight were investigated as in Example 2. As a result, there was almost no difference in dehydrated organisms in the presence or absence of stirring, but in the case of the building, the stirring tendency was increased by about 35%. This is due to the higher efficiency of nutrient utilization and the better underwater environmental conditions due to the agitation process. However, individuals did not die but continued to grow even in the absence of antioxidants.
1) 13시간 광주기(자연광 90-300 μmolm-2s-1) 조건 하에 7일 동안 배양.
1) Cultured for 7 days under conditions of 13 hours photoperiod (natural light 90-300 μmolm -2 s -1 ).
실시예Example 15: 실내 배양실에서의 15: In the indoor culture room HRHR 대량생산 massive production
상기 실시예 실험결과를 바탕으로 실내 배양실에서 HR의 대량생산을 시도해 보았다. 투명 플라스틱 재질의 직사각형 리빙박스(41×25.5 ㎝, 0.1 ㎡) 용기에 수돗물로 1×mDM 배지를 조제하고 리빙박스 용기당 각각 6 L 주입하였다. 사전에 준비된 HR 씨드(네트 길이 2.0-3.0 ㎝)를 탈수생체중으로 용기당 3.0 g 투입하고 얇은 투명필름으로 덮개를 하여 배지가 과도하게 증발되지 않도록 한 다음 생육실에서 총 7일 동안 배양하였으며 배양개시 3일후에 1×mDM+SBC100 저장용 배지를(1000배액) 용기당 5 ㎖ 추가해 주었다. 배양중 1일 1-2회 정도 배지를 흔들어 주었다. 생육실 환경조건은 25℃ 항온, 14시간 광주기(형광등) 및 50-100 μmolm-2s-1 광도였다. 배양종료 후, HR 시료를 수확하여 실시예 2에서와 같이 탈수생체중, 건물중 및 HR 시료로부터 생성되는 글루코오스 함량을 조사하였다. 한편 HR 시료의 효소가수분해물에 대한 환원당 함량도 보고된 방법으로(Nguyen 등, Bioresource Tech. 110:552-559, 2012) 추가 조사하였다. Based on the results of the above experiment, mass production of HR was tried in an indoor culture room. A 1 × mDM culture medium was prepared from tap water in a rectangular plastic container (41 × 25.5 cm, 0.1 ㎡) made of transparent plastic, and 6 L of each was injected per living box container. 3.0 g of each of the prepared HR seeds (net length 2.0-3.0 cm) was put into the dehydrated whole body, and 3.0 g of the medium was put into the vessel. The medium was covered with a thin transparent film to prevent the medium from being excessively evaporated. After 3 days, 5 ml of 1 × mDM + SBC100 storage medium (1000 times) per container was added. The medium was shaken once or twice a day during the culture. The environmental conditions of the growing room were 25 ℃ constant temperature, 14 hours photoperiod (fluorescent lamp) and 50-100 μmolm -2 s -1 luminous intensity. After completion of the culture, the HR samples were harvested and examined for the glucose content produced in dehydrated fresh, dry and HR samples as in Example 2. On the other hand, the reducing sugar content of the enzyme hydrolysates of the HR samples was further investigated by the reported method (Nguyen et al., Bioresource Tech. 110: 552-559, 2012).
그 결과, HR 바이오매스 생산성에 있어서는 1.0 ㎡ 면적당 건조체 무게를 기준으로 실험 A, B 및 C에서 각각 19.8 g, 19.1 g 및 21.3 g을 나타내어 평균 20 g/1.0 ㎡ 이었고, 탈수생체중 대비 건물중 비율은 시료에 따라 약간씩 다르지만 10.7% 내지 14.4%의 범주내에 있었다. 생산성의 경우 아래 온실조건 배양에서보다 적었는데 이는 광량 부족이 보다 큰 요인이었던 것으로 여겨졌다. 한편 이들의 글루코오스 생성량은 100 g 건조체(dried matter, DM)당 실험 A, B 및 C 각각 47.9 g, 44.4 g 및 42.1 g 으로서 평균 44.8 g/100 g DM을 보였다(표 30). 한편 실험 B 및 실험 C의 바이오매스를 혼합하여 환원당 함량을 조사한 결과는 50.5±0.52이었다. 이는 건조체 무게의 50%정도는 발효 유용당을 함유하는 바이오매스임을 의미하기 때문에 본 방법에 의해 생산된 HR 바이오매스는 매우 양호한 품질의 바이오매스로 평가될 수 있겠다. 이상의 결과, 본 실내 배양방법은 짧은 기간동안 저비용으로(손쉬운 관리) 고품질의 HR 바이오매스를 얻는데 적합한 방법으로 사용될 수 있을 것 같다. As a result, the productivity of HR biomass was 19.8 g, 19.1 g and 21.3 g in Experiment A, B and C, respectively, based on the weight of dry matter per 1.0 ㎡ area, and the average 20 g / It varied slightly from sample to sample, but was in the 10.7% to 14.4% range. Productivity was less in the lower greenhouse conditions incubation, which was considered to be a factor of greater intensity. On the other hand, the amount of glucose produced was 47.9 g, 44.4 g, and 42.1 g, respectively, in average of 44.8 g / 100 g DM per 100 g dried matter (DM) in Experiments A, B and C (Table 30). On the other hand, the content of reducing sugar was 50.5 ± 0.52 by mixing the biomass of Experiment B and Experiment C. This means that about 50% of the dry matter weight is biomass containing fermented sugars, so the HR biomass produced by this method can be evaluated as a very good quality biomass. As a result, the indoor incubation method can be used as a suitable method to obtain high quality HR biomass at low cost (easy management) for a short period of time.
(g/100 g DM)carbohydrate
(g / 100 g DM)
실시예Example 16: 온실 대형 16: Greenhouse Large 배양조에서의In culture 고품질(탄수화물 High quality (carbohydrate 고함량High content ) ) HRHR 대량생산 massive production
16-1. 16-1. SBCSBC 처리량 차이( Throughput Variance ( HRHR -- d37d37 ))
HR을 보다 자연상태에 가까운 온실조건에서 배양할 때, SBC 처리량 차이에 따른 HR 생산성과 탄수화물 축적 차이를 알아보고자 실험하였다. 배양은 2단계 배양방법으로 실시하였다. 즉, 1단계 배양의 경우 나무로 제작한 직사각형의 소형트레이(0.75×1.99 m = 1.5 ㎡)에 비닐을 깔아 만든 배양조에 1×mDM+SBC50 배지를 100 L 공급하고 미리 준비해 둔 HR 씨드를 접종하여 3일 동안 배양하였다. 그 후 나무로 제작한 직사각형의 대형트레이(3.6 m×1.8 m = 6.48 ㎡)에 비닐을 깔아 만든 배양조에 배지를 500 L 공급하고 1단계 배양중의 HR을(탈수 생체중 약 180 g) 옮겨서 2단계 배양을 실시하였다. 이때 수위는 7.5 ㎝ 정도였고 낮 평균온도 28℃ /밤 평균온도 22℃, 13시간 광주기 및 광도 150-500 μmol m2s-1의 온실조건에서 7일 동안 배양하였다. 강광시 차광막을 쳐주었다. 2단계 배양시 양분을 3회 즉, 배양 개시, 배양개시 후 2일째, 배양 개시 후 4일째에 각각 공급하였는 바, 각각의 배지 조성은 2×mDM+SBC50, SBC50, 2×mDM(w/o NaSiO3)+SBC100 및 SBC200이었다. 배양기간동안 배양액 순환을 위해 하루에 한번씩 저어 주는 정도로 관리하였다. 배양종료 후 생장한 HR을 건지개로 수집하여 수돗물에 1회 세척, 탈수시킨 다음 탈수 생체중을 측정하고 이를 45℃의 열풍건조기에 2일 건조하여 건물중을 조사하였다. 한편 배양 도중의 HR 시료를 상기와 같은 방법으로 취하여 시기별로 글루코오스 생성량을 조사하였다. HR 바이오매스내 글루코오스 함량 조사의 경우 먼저 4가지의 효소복합물을 이용하여 효소가수분해 시킨 다음 생성된 글루코오스 함량을 생화학 분석기(biochemistry analyzer, YSI 2700 SELECTTM, YSI Life Sciences, USA)로 분석하였다(실시예 2 참조). To investigate the difference in HR productivity and carbohydrate accumulation according to SBC throughput difference when cultivating HR in greenhouse condition near to natural state. Cultivation was carried out by a two-step culture method. That is, in the case of the first stage culture, 100 L of 1 × mDM + SBC50 medium was supplied to a rectangular small tray (0.75 × 1.99 m = 1.5 ㎡) made of wood, and the prepared HR seed was inoculated And cultured for 3 days. After that, 500 L of medium was supplied to a large rectangular tray (3.6 m × 1.8 m = 6.48 ㎡) made of vinyl, and HR was transferred (about 180 g in dehydrated fresh weight) And cultured. The water level was about 7.5 ㎝ were cultured in low average temperature 28 ℃ / night Average temperature 22 ℃, 13 sigan greenhouse conditions of photoperiod and light intensity 150-500 μmol m 2 s -1 for 7 days. I shot the shade when the light was on. During the two-step culture, the nutrients were supplied three times, that is, at the start of the culture, the second day after the start of the culture, and the fourth day after the start of the culture. Each of the medium compositions was 2 × mDM + SBC50 , SBC50 , 2 × mDM NaSiO 3) + it was SBC100 and SBC200. During the incubation period, the broth was maintained at a level of stirring once a day to circulate the culture. After the cultivation, HR after growth was collected in a paddy field, washed once with tap water, dehydrated, and dehydrated fresh weight was measured and dried in a hot air drier at 45 ° C for 2 days. On the other hand, the HR samples during the culturing were taken in the same manner as above, and the amount of glucose produced was examined in each period. In the case of glucose content in HR biomass, enzymatic hydrolysis was first performed using four enzyme complexes, and the resulting glucose content was analyzed by a biochemical analyzer (YSI 2700 SELECT ™ , YSI Life Sciences, USA) See Example 2).
그 결과, 2단계 배양중 세 번째 양분공급시 SBC100 또는 SBC200을 처리했을 때의 바이오매스 생산성을 비교해 볼 때, 탈수생체중의 경우 SBC200 처리에서 SBC100 처리보다 12% 더 증가되었고 건물중의 경우는 3.4% 증가되었다(표 31). As a result, the biomass productivity when SBC100 or SBC200 was treated with the third nutrient in the second stage culture was 12% higher than that with SBC100 treatment in dehydrated fresh weight, and 3.4% (Table 31).
SBC 농도When supplying tertiary nutrients
SBC concentration
한편 두 SBC 처리간의 탄수화물 축적 정도를 비교해 보았다. 그 결과 SBC 처리량이 높은 것에서 글루코오스 생성량이 높았고, 보다 늦게 수확할수록 당함량이 높은 경향을 보였다(도 6). 이는 SBC가 당으로의 전환에 기여함을 의미한다. 종합적으로 볼 때 SBC 처리는 HR 바이오매스의 생장과 탄수화물 축적에 긍정적으로 기여함을 알 수 있었다. 본 결과에서 아래 실험의 HR-d33보다 당 함량이 낮게 표현된 것은 배양중의 영양분 공급시 2배 mDM을 공급했기 때문에 상대적으로 질소/인 농도가 높았던 것과 관련이 있을 것으로 추정되었다.
On the other hand, the degree of carbohydrate accumulation between two SBC treatments was compared. As a result, glucose production was higher in the case of high SBC throughput, and sugar content tended to be higher in later harvest (FIG. 6). This means that the SBC contributes to the transition to the party. Overall, SBC treatment positively contributes to HR biomass growth and carbohydrate accumulation. From these results, it was assumed that the lower sugar content of HR-d33 was related to the higher nitrogen / phosphorus concentration due to the 2-fold mDM supply during nutrient supply during culture.
16-2. 16-2. pHpH 조정 차이( Adjustment difference ( HRHR -- d38d38 ))
HR을 보다 자연상태에 가까운 온실조건에서 배양할 때, 배양액내 pH 조정 유무에 따른 HR 생산성과 탄수화물 축적 차이를 알아보고자 실험하였다. 배양은 2단계 배양방법으로 실시하였다. 즉, 1단계 배양의 경우 나무로 제작한 직사각형의 소형트레이(0.75×1.99 m= 1.5 ㎡)에 비닐을 깔아 만든 배양조에 MDM+SBC50 배지를 100 L 공급하고 미리 준비해 둔 HR 씨드은 접종하여 3일 동안 배양하였다. 그 후 나무로 제작한 직사각형의 대형트레이(3.6 m×1.8 m = 6.48 ㎡)에 비닐을 깔아 만든 배양조에 배지를 500 L 공급하고 1단계 배양중의 HR을(탈수 생체중 약 200 g) 옮겨서 2단계 배양을 실시하였다. 이때 수위는 7.5 ㎝ 정도였고 낮 평균온도 28℃/밤 평균온도 22℃, 13시간 광주기, 광도 150-500 μmol m2s-1의 온실조건에서 10일동안 배양하였는데, 그 이유는 배양기간동안 흐린날씨가 많았기 때문이다. 강광시에는 차광막을 쳐주었다. 2단계 배양시 양분을 5회 즉, 배양 개시후 0, 3, 3.67, 5.69, 8.67일째에 각각 공급하였는 바, 각각의 배지 조성은 2×mDM+SBC100, SBC100, 2×mDM(단 K2HPO4는 1×, NaSiO3 무첨가)+SBC100, SBC200 및 SBC50이었다. 배양기간동안 배양액 순환을 위해 하루에 수회씩 저어 주는 정도로 관리하였다. 그리고 배양도중 배양액 pH를 pH 10.0 내지 pH 10.3 사이가 되도록 10 N HCl 용액으로 조정해 준 것과 그렇지 않은 것을 설정하여 실험하였다. 배양종료후 생장한 HR을 건지개로 수집하여 수돗물에 1회 세척, 탈수시킨 다음 탈수 생체중을 측정하고 이를 45℃의 열풍건조기에 2일 건조시킨 후 건물중을 조사하였다. 한편 배양 도중의 HR 시료를 상기와 같은 방법으로 취하여 시기별로 글루코오스 생성량을 조사하였다.To investigate the difference of HR productivity and carbohydrate accumulation according to the presence or absence of pH adjustment in the culture medium when cultivating HR in a greenhouse condition close to the natural state. Cultivation was carried out by a two-step culture method. That is, in the case of the first stage culture, 100 L of MDM + SBC50 medium was supplied to a small rectangular tray (0.75 × 1.99 m = 1.5 ㎡) made of wood and the prepared HR seed was inoculated for 3 days Lt; / RTI > After that, 500 L of medium was supplied to a large rectangular tray (3.6 m × 1.8 m = 6.48 ㎡) made of vinyl, and HR was transferred (about 200 g in dehydrated fresh weight) And cultured. The water level was about 7.5 ㎝, and it was cultured for 10 days at a day average temperature of 28 ° C / night at 22 ° C, 13 hours of light period and 150 - 500 μmol m 2 s -1 of light intensity, It was cloudy weather. I shaded the shade at the time of the strong light. Nutrients during
그 결과 배양액의 pH를 조정한 것과 무처리구 간의 바이오매스 생산성을 비교해 볼 때, 두 처리간에는 유의성 차이가 발견되지 않았다(표 32). As a result, no significant difference was found between the two treatments when comparing the biomass productivity between the pH of the culture medium and the control (Table 32).
한편 두 처리간의 탄수화물 축적 정도를 비교해 보았다. 그 결과 pH 조정구에서 글루코오스 생성량이 약 15% 정도 높았고, 그 함량은 글루코오스 45-48 g/100 g DM으로서 우수하였다. 그리고 2단계 배양 개시 8일째 이후부터 배양종료시까지의 글루코오스 생성량이 거의 동일함을 보여 탄수화물 축적이 이미 포화 상태에 이르렀음을 알 수 있었다(도 7). 따라서 고품질의 HR을 대량생산 하고자 할 때 배양액내의 pH 조절은 중요한 것으로 판단되었으며, 본 실험조건으로 관리할 경우 수확시기를 2단계 배양 개시후 8일째 이내로 앞당겨도 무방할 것으로 여겨졌다.
On the other hand, the degree of carbohydrate accumulation between the two treatments was compared. As a result, the amount of glucose produced in the pH regulator was about 15% higher, and its content was excellent as 45-48 g / 100 g of glucose DM. The amount of glucose produced from the 8th day after the second stage of culture to the end of the culture was almost the same, indicating that the carbohydrate accumulation had already reached saturation (FIG. 7). Therefore, it was considered that the pH control in the culture medium was important when mass production of high quality HR was performed. It is considered that the harvesting time of this experiment condition could be advanced within 8 days after the start of the second stage cultivation.
16-3. 16-3. 배지조성Medium composition 변화와 공급시기 조절에 따른 Change and timing of supply HRHR 의 온실 배양(Of greenhouse cultivation HRHR -- d33Ad33A ))
HR을 보다 자연상태에 가까운 온실조건에서 배양할 때, 배지조성 변화와 공급시기를 조절하여 생산성과 탄수화물 축적 정도를 알아보았다. 배양은 2단계 배양방법으로 실시하였다. 즉, 1단계 배양의 경우 나무로 제작한 직사각형의 소형트레이(0.75×1.99 m=1.5 ㎡)에 비닐을 깔아 만든 배양조에 1×mDM+SBC50 배지를 100 L 공급하고 미리 준비해 둔 HR 씨드를 접종하여 3일 동안 배양하였다. 그 후 나무로 제작한 직사각형의 대형트레이(3.6 m×1.8 m = 6.48 ㎡)에 비닐을 깔아 만든 배양조에 배지를 500 L 공급하고 1단계 배양중의 HR을(탈수 생체중 약 200 g) 옮겨서 2단계 배양을 실시하였다. 이때 수위는 7.5 ㎝ 정도였고 낮 평균온도 26℃/밤 평균온도 22℃, 13시간 광주기 및 광도 80-500 μmol m2s-1의 온실조건에서 10일 동안 배양하였다. 2단계 배양시 양분을 3회 즉, 배양 개시, 배양개시 후 3일째, 배양 개시후 6일째에 각각 공급하였는 바, 각각의 배지 조성은 1×mDM+SBC50+KNO3 20 ppm+KH2PO4 4 ppm, 1×mDM(NaSiO3 무첨가)+SBC100+KNO3 20 ppm+KH2PO4 4 ppm 및 1× mDM(NaSiO3 무첨가)+SBC110이었다. 배양기간동안 배양액 순환을 위해 하루에 수차례 저어 주는 정도로 관리하였다. 배양종료후 생장한 HR을 건지개로 수집하여 수돗물에 1회 세척, 탈수시킨 다음 탈수 생체중을 측정하고 이를 45℃의 열풍건조기에 2일 건조시킨 후 건물중을 조사하였다. 이들 시료에 대해 성분조성분석을 한국식품연구원에 의뢰하여 분석하였다. 성분분석은 한국식품연구원에 의뢰하여 실시하였으며 수분은 식품공전(2009) 상압가열건조법, 조지질은 식품공전(2009) 에테르추출법, 단백질은 Kjeldahl법, 회분은 식품공전(2009) 회분시험법에 준하여 정량하였다. 그 결과, 본 시료의 성분조성(HR-d33)은 탄수화물 69.9%, 단백질 12.7%, 총지질 2.5%, 수분 3.3% 및 회분 11.6% 로서 탄수화물 함량에 매우 높은 우수품질의 HR임을 확인하였다. When HR was cultivated in a greenhouse condition closer to the natural state, the productivity and carbohydrate accumulation were examined by controlling the composition of the medium and the timing of feeding. Cultivation was carried out by a two-step culture method. That is, in the case of the first stage culture, 100 L of 1 × mDM + SBC50 medium was supplied to a rectangular small tray (0.75 × 1.99 m = 1.5 ㎡) made of wood, and the prepared HR seed was inoculated And cultured for 3 days. After that, 500 L of medium was supplied to a large rectangular tray (3.6 m × 1.8 m = 6.48 ㎡) made of vinyl, and HR was transferred (about 200 g in dehydrated fresh weight) And cultured. The water level was about 7.5 ㎝ were cultured for 10 days in a low average temperature 26 ℃ / night Average temperature 22 ℃, 13 sigan greenhouse conditions of photoperiod and light intensity 80-500 μmol m 2 s -1. During the two-step culture, the nutrients were supplied three times, that is, three days after the start of the culture, three days after the start of the culture, and six days after the start of the culture. The composition of each medium was 1 x mDM + SBC50 +
한편 동일 시료에 대해 글루코오스 생성량 및 환원당 함량을 전 실험에서와 같이 조사하였다. 그 결과 HR 바이오매스로부터 생성되는 글루코오스 함량 및 환원당 함량은 100 g 건조체당 각각 52.0±0.29 및 59.7±2.38g 로서 매우 높았다(표 32). 그리고 바이오매스의 생산성을 계산해 볼 때 건조체 기준으로 1 ㎡당 35.3 g이 생산되었다(표 33). 이는 실내조건에서 생장한 것보다 2배정도 많았고 탄수화물 축적도 더 증가된 결과를 보였다. 따라서 단세포 미세조류 배양시 소요되는 시설비 및 운영관리비(특히 미세조류 수확에 많은 에너지와 노력이 요구됨)보다 더 적은 에너지 투입 및 관리비용으로서 보다 우수한 품질의 HR을 생산할 수 있음을 재확인하였고, 향후 최적의 관리기술을 통해 보다 대량의 고품질 HR 생산이 가능할 것으로 여겨졌다. On the other hand, the amount of glucose and the amount of reducing sugar in the same sample were examined as in the previous experiment. As a result, the glucose and reducing sugar contents from HR biomass were very high, 52.0 ± 0.29 and 59.7 ± 2.38 g, respectively, per 100 g of dry matter (Table 32). The productivity of biomass was 35.3 g per 1 m2 of dry matter (Table 33). This was twice as much as that in the indoor condition and the carbohydrate accumulation was also increased. Therefore, it was reaffirmed that it is possible to produce higher quality HR with less energy input and management cost than the facility cost and operation management cost (especially energy and effort required for microalgae harvesting) required for single cell microalga cultivation. Management technology was expected to enable the production of a greater quantity of high quality HR.
(g/100 g DM)carbohydrate
(g / 100 g DM)
실시예Example 17: 단백질 함량이 높은 17: High protein content HRHR 생산( production( HRHR -- PT1PT1 ))
조류 바이오매스 성분중에서 단백질 함량이 높으면 사료, 비료 또는 식품용으로서의 활용가치가 높아진다. 본 연구에서는 단백질 함량이 상대적으로 높은 HR 바이오매스를 생산하고자 할 때 필요한 배양기술을 개발하기 위하여 실험하였다. Higher protein content among algae biomass components increases the value of utility as feed, fertilizer or food. This study was conducted to develop the culture technology required to produce HR biomass with relatively high protein content.
나무로 제작한 직사각형의 대형트레이 (2.0 m×0.8 m=1.6 ㎡)에 비닐을 깔아 만든 배양조에 1×mDM, SBC50, KNO3 20 ppm 및 KH2PO4 4 ppm 조성의 배지를 200 L 공급하고 네트 길이가 2-3 ㎝인 HR 씨드를 탈수생체중 기준 3-4 g/L 수준으로 치상하였다. 그 후, 낮 평균온도 25-30℃/밤 평균온도 20-25℃, 14시간 광주기 및 광도 80-300 μmol m2s-1의 온실조건에서 7일 동안 배양하였다. 배양개시 후 4일째 영양분을 추가 공급하였는 바, 추가 공급된 배지의 양은 잔존 배양액의 1/1000수준이었고 공급된 배지의 성분별 최종농도는 1×mDM, SBC50, KNO3 20 ppm 및 KH2PO4 4 ppm이었다. 그 후 1 N HCl을 첨가하여 배양액 최종 pH를 pH 8.5되도록 조정하였고 배양기간동안 배양액 순환을 위해 하루에 수차례 저어 주는 정도로 관리하였다. 배양종료후 생장한 HR을 건지개로 수집하여 수돗물에 1회 세척, 탈수시킨 다음 탈수 생체중을 측정하고 이를 45℃의 열풍건조기에 2일 건조시킨 후 건물중을 조사하였다. 이들 시료에 대해 성분조성분석을 한국식품연구원에 의뢰하여 분석하였다. 수분은 식품공전(2009) 상압가열건조법, 조지질은 식품공전(2009) 에테르추출법, 단백질은 Kjeldahl법, 회분은 식품공전(2009) 회분시험법에 준하여 정량하였다. 그 결과, HR 생산량은 건물중 26.4 g/1.0 ㎡ 수준으로 보통정도였고, 본 시료의(HR-PT1) 성분조성은 탄수화물 56.1%, 단백질 24.4%, 총지질 1.5%, 수분 3.7%, 회분 14.3% 로서 다른 시료에(실시예 16 참조) 비해 단백질 함량이 약 2배 증가된 반면 탄수화물 함량은 보다 낮아진 HR 바이오매스를 생산할 수 있었다. 200 L of 1 × mDM, SBC50, 20 ppm of KNO 3 and 4 ppm of KH 2 PO 4 was supplied to a rectangular tray (2.0 m × 0.8 m = 1.6 ㎡) made of wood and made of vinyl resin HR seeds with a net length of 2-3 cm were deemed to be 3-4 g / L based on dehydrated fresh weight. Then, the cells were cultured for 7 days at a day-average temperature of 25-30 ° C / night at an average temperature of 20-25 ° C, a 14-hour photoperiod and a light intensity of 80-300 μmol m 2 s -1 . On the 4th day after the initiation of the culture, nutrients were additionally supplied, the amount of the supplemented medium was 1/1000 of the remaining culture medium, and the final concentrations of the components of the supplied medium were 1 × mDM, SBC50,
실시예Example 18: 건조공간 절약을 위한 건조 저장방법 18: Dry storage methods to save drying space
HR은 그물형태을 가진 개체이기 때문에 탈수한 다음 부푼 상태로 존재한다. 따라서 이를 그대로 건조하려면 상당한 공간이 필요하여 건조에너지가 많이 소요될 수 있다. 다행히도 HR은 세포표면에 약간의 끈적끈적한 물질이 존재하기 때문에 자연상태로 하거나 또는 소량의 천연접착제를 뿌린 다음 압착해서 말리면 부피가 상당히 감소될 수 있을 것 같았다. 따라서 그 가능성을 실험해 보고자 하였다. Since HR is a net-shaped entity, it exists in swollen state after dehydration. Therefore, it requires considerable space to dry it, and it may take a lot of dry energy. Fortunately, HR seemed to be somewhat sticky on the surface of the cell, so it would seem that the volume would be significantly reduced if it was put into the natural state or sprayed with a small amount of natural adhesive and dried. Therefore, we tried to test the possibility.
탈수된 HR을 어떠한 처리없이 바구니에 담고, 위에 바구니를 얻은 다음 고무줄을 이용하여 압착 고정하거나 한편 10% 전분용액을 가열하여 녹인후 식힌 용액을 분무기로 소량 뿌린 다음 상기와 같은 방법으로 압착 고정하였다. 그리고 이를 45℃에서 2일동안 열풍건조하였다. 압착건조된 HR 매트(mat)를 일정크기 잘라 블록(block)을 만들고 이의 크기와 무게를 측정한 후 물을 첨가하여 수분이 100% 함유되도록 한 다음 블록 크기와 무게를 측정하여 그 변화량을 조사하였다. The dehydrated HR was put in a basket without any treatment, and the basket was obtained by pressing and fixing by using a rubber band. Meanwhile, the 10% starch solution was dissolved by heating, and a small amount of the cooled solution was sprayed with an atomizer. Then, it was hot-air dried at 45 ° C for 2 days. The crush-dried HR mat (matt) was cut to a certain size to make a block, and the size and weight thereof were measured. Then, water was added to make 100% moisture, and then the block size and weight were measured .
그 결과, 전분용액 처리없이 탈수된 HR 자체를 압착건조해도 건조부피를 현저히 감소시킬 수 있었으며(도 8), 최소한 5배 이상의 건조공간을 절약할 수 있었다. 그리고 상기 압착건조된 HR의 수분공급에 따른 부피회복과 수분보유력을 조사해 보았을 때, 부피로는 평균 4.73배 증가되었고 무게로는 평균 18.07배 증가되었다. 즉 압착된 HR은 자기무게의 18배 정도의 물을 흡습, 보유할 수 있는 능력을 가지고 있음을 확인하였다(표 34). 전분용액 처리의 경우에도 위와 같은 결과를 보여주었다. As a result, it was possible to drastically reduce the drying volume even by crushing and drying the dehydrated HR itself without starch solution treatment (FIG. 8), and it was possible to save at least 5 times the drying space. The volume recovery and moisture retention of the crushed and dried HR were increased 4.73 times by volume and 18.07 times by weight, respectively. That is, it was confirmed that the pressed HR had the ability to absorb and retain water about 18 times its own weight (Table 34). The above results are also shown in the case of starch solution treatment.
그리고 압착건조를 통한 저장부피 절감방법 이외에 진공포장 저장법의 가능성을 검토하였다. 일반 진공포장기를 이용하여 실시하였을 때 진공포장 하지 않은 경우에 비해 저장부피를 약 20배 줄일 수 있었다. 따라서 대량의 고품질 바이오매스를 장기간 효율적으로 저장하기 위해서는 진공저장 방법이 매우 유용할 것으로 판단되었다. In addition to the method of reducing the storage volume through squeeze drying, the possibility of the vacuum packaging method was examined. When using a conventional vacuum packing machine, the storage volume could be reduced by about 20 times as compared with the case without vacuum packaging. Therefore, a vacuum storage method is considered to be very useful for efficiently storing a large amount of high-quality biomass for a long period of time.
한편 실온저장의 경우 흡습으로 인해 저장중 부패할 염려가 있다. 이를 방지하기 위해 탈수된 HR 바이오매스를 약산 또는 약알카리 용액에 담근 다음 다시 탈수 시킨 후 이를 건조시켜 상기과 같은 압착건조저장 또는 진공저장을 실시함으로서 보다 고품질의 바이오매스를 부패없이 장기간 저장할 수 있었다.
On the other hand, in the case of storage at room temperature, there is a fear of being corrupted during storage due to moisture absorption. To prevent this, dehydrated HR biomass was immersed in a weak acid or weak alkali solution, then dehydrated again, dried, and then compressed and dried or vacuum-preserved as described above, whereby high quality biomass could be stored for a long period without corruption.
실시예Example 19: 백화 19: White Pig HRHR 건조체 획득 Acquired dry matter
생산된 HR 바이오매스는 그 자체 건조시켰을 때 녹색을 띤다. 그러나 이를 표백시켜 백화 HR 건조체를 얻으면 당화가 보다 용이하거나 또는 백화 HR 건조체 자체를 다른 용도로 사용될 수 있을 것이다. 따라서 엽록소가 분해되어 하얗게 된 HR 바이오매스를 얻기 위하여 탈수후 햇빛 또는 UV에 10일 이상 건조시키거나(도 9), 활성산소를 발생시키는 화합물을(과산화수소, 과초산, 차아염소산나트륨, 차아염소산, 오존, 이산화티탄 등) 0.1% 내지 10% 농도로 조제하여 HR 바이오매스를 담근 다음 자연광 또는 UV에 노출시켜 0.1-10일 두면 완전히 표백된 바이오매스를 얻을 수 있었다.
The HR biomass produced is green when dried by itself. However, bleaching it to obtain a whitening HR dried body may facilitate glycosylation, or the whitened HR dried body itself may be used for other purposes. Therefore, in order to obtain HR biomass decomposed by chlorophyll, it is dehydrated and then dried in sunlight or UV for 10 days or more (FIG. 9), and a compound generating active oxygen (hydrogen peroxide, peracetic acid, sodium hypochlorite, hypochlorous acid, Ozone, titanium dioxide, etc.) 0.1% to 10% concentration, HR biomass was immersed and exposed to natural light or UV for 0.1-10 days to obtain completely bleached biomass.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.
Claims (18)
(a) (ⅰ) 상기 그물말 속 조류를 배지가 함유된 제1차 배양조에서 배양하여 그물말 속 제1차 조류 네트(algal net)를 제조하는 단계;
(ⅱ) 배지가 함유된 제2차 배양조에 상기 제1차 조류 네트를 치상하여 조류 네트를 저밀도(배양조 100 L 부피의 1.5 ㎡ 평면 넓이 기준 10-100개 네트)로 성장시켜 제2차 조류 네트를 제조하는 단계; 및
(ⅲ) 배지가 함유된 제3차 배양조에 상기 제1차 조류 네트 또는 제2차 조류 네트를 저밀도로 치상하고 조류 네트를 성장시켜 그물말 속 조류의 우량 씨드를 유도하여 수득하는 단계를 포함하는 그물말속(Hydrodictyon) 조류(algae)의 우량 씨드(seed)를 제조하는 단계; 상기 우량 씨드는 네트가 해체되지 않고 녹색의 색상을 띄고 긴 원통형의 세포형태학적 특성을 갖는 그물말 속 조류 세포군이고; 및
(b) 상기 그물말 속 조류의 우량 씨드를 배지에 접종 및 배양하는 단계.
A method for mass production of a Hydrodictyon algae comprising the steps of:
(a) culturing (i) said net-like algae in a first culture tank containing a medium to produce a first alga net in the net;
(Ii) A second algae net containing the medium was grown in the second algae net to grow the algae net at a low density (10-100 ng of 1.5-m 2 flat area of the culture tank of 100 L volume) Fabricating a net; And
(Iii) inducing a first seedling net or a second seedling net at a low density and growing a birdnet in a third culture tank containing the medium to induce a good seed of the endemic bird Preparing a good seed of a Hydrodictyon algae; Wherein the superior seed is a net-like bird cell population with a net-like, green-colored, long-cylindrical cytomorphic character without net disintegration; And
(b) Inoculating and culturing the medium with a high-quality seed of the above-mentioned nettle bird.
The method according to claim 1, wherein said nettles are selected from the group consisting of Hydrodictyon reticulatum , Hydrodictyon africanum and Hydrodictyon patenaeforme Or a mixed bird of at least two species.
The method of claim 1, wherein the steps (a), (b) or (a) and (b) are performed at a temperature of 15-35 ° C, a luminous intensity of 10-1500 μmol -2 s -1 , a pH 7.0-11.9, Wherein the culturing is carried out under the conditions of an hour light photoperiod, a water depth of 0.5 cm or more, and 0.01 to 50.00 g of dehydrated algae seed / 0.1 m2.
The method of claim 1, wherein said step (a), (b) or (a) and (b) comprises a carbon source, 5-60 ppm nitrogen (based on calcium nitrate) and 6.2-74.4 ppm phosphorus Wherein the culturing is carried out at a pH of 9.0-11.9, a light intensity of 80-500 μmolm -2 s -1 and a temperature of 25-35 ° C. in the presence of the enzyme.
The method of claim 1, wherein the steps (a), (b) or (a) and (b) comprise a carbon source, 10-300 ppm nitrogen (based on calcium nitrate) and 2.0-24.8 ppm phosphorus Wherein the step of culturing is carried out under the conditions of pH 7.0-11.9 and 25-35 ° C in the presence of a culture medium.
The method of claim 1, wherein the step (a), (b) or (a) and (b) comprises 10-30 mg / L calcium nitrate, 5-20 mg / L potassium phosphate, 15-35 mg / magnesium sulfate, 10-400 ㎎ / L sodium bicarbonate, 1-5 ㎎ / L EDTA Na 2 , 1-5 ㎎ / L FeNa · EDTA, 1-3 ㎎ / L NaOH, 1-5 ㎎ / LH 3 BO 3 , Mn 2+ ions, and 0.5-1.5 mg / L (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 .
The method of claim 1, wherein the step (a), (b), or (a) and (b) comprises 30-50 mg / L calcium nitrate, 5-20 mg / L potassium phosphate, 5-15 mg / L ammonium sulfate, 40-60 mg / L magnesium sulfate, 40-60 mg / L sodium chloride, 10-20 mg / L ferric citrate, 50-350 mg / L sodium bicarbonate, 1-5 mg / L EDTA Na 2 , 1-5 ㎎ / L FeNa · EDTA , 40-80 ㎎ / L sodium silicate, 1-5 ㎎ / LH 3 BO 3 , Co 2+, Cu 2+, Mn 2+, Zn 2+ ions and 0.5-1.5 Wherein the composition is cultured in a composition for culturing a net horseshoe algae containing 10 mg / L (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 .
The method of claim 1, wherein the step (a), (b) or (a) and (b) comprises 35-55 mg / L potassium nitrate, 2-6 mg / L potassium phosphate, Sodium chloride, 50-150 mg / L sodium bicarbonate, 0.5-2.0 mg / L NaOH, Cu 2+ , Fe 3+ , Mg 2+ and Zn 2+ ions Wherein the composition is cultured in a composition for culturing a barnyard algae.
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Journal of Applied Phycology, Vol. 5, Pages 437-445(공개일: 1993.). * |
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