KR101600917B1

KR101600917B1 - 해조류 성장 및 포자 증식 촉진용 해조류 배양액 조성물 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101600917B1
Application number: KR1020140083627A
Authority: KR
Inventors: 송우시; 김태헌; 김양수; 윤태호
Original assignee: 엠에스(주); 송우시; 김태헌; 한국기초과학지원연구원
Priority date: 2014-07-04
Filing date: 2014-07-04
Publication date: 2016-03-08
Also published as: KR20160004741A

Abstract

본 발명은 NH₄Cl, KNO₃, FeSO₄, MgSO₄, MnSO₄, EDTA, 비타민 C, 티아민(비타민 B₁) 및 시아노코발라민(비타민 B₁₂)을 포함하는 해조류의 성장 및 포자 증식 촉진용 해조류 배양액 조성물 및 상기 조성물의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 해조류 배양액은 꼬시래기류, 톳, 우뭇가사리 및 뜸부기 종류의 다모작에 활용 가능할 것으로 기대된다. 따라서 해조류의 수입국에서 수출국으로 전환을 할 수 있는 계기가 될 것이며, 특히 카라기난(carrageenan)이나 한천 등의 재료로 사용되는 홍조류는 대부분 해외 의존도가 높은 상황이므로 수입 대체 효과가 매우 높을 것으로 기대된다.

Description

해조류 성장 및 포자 증식 촉진용 해조류 배양액 조성물 및 이의 제조방법{Composition for promoting growth and spore proliferation of marine algae and preparation method thereof}

본 발명은 해조류 성장 및 포자 증식 촉진용 해조류 배양액 조성물 및 이의 제조방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 NH₄Cl, KNO₃, FeSO₄, MgSO₄, MnSO₄, EDTA, 비타민 C, 티아민(비타민 B₁) 및 시아노코발라민(비타민 B₁₂)을 포함하는 해조류의 성장 및 포자 증식 촉진용 해조류 배양액 조성물 및 상기 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.

해조류는 환경적인 문제를 발생시키는 화석연료의 대체연료로 이용되거나 염료, 기름 및 탄화수소 생산에 이용가능하고, 토양의 정화와 비료 및 동물사료로서도 산업적으로 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 해조류에서 합성되는 기능성 색소는 산화방지제 및 노화방지제로 이용될 수 있는 장점이 있어 산업적 이용 목적으로 해조류의 원활한 생산 방법에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.

한편, 홍조류의 일종인 꼬시래기는 톳처럼 가지재생 방법으로 양식하는 대표적인 해조류로, 국내에서는 바다의 냉면이라는 호칭으로 값비싸게 판매되고 있는 해조류이다. 꼬시래기는 고흥, 장흥, 완도, 진도 등지에서 연 1회 양식이 진행되고 있고, 주로 9월 말에서 11월 초까지 꼬시래기 종묘를 자연에서 채취한 다음, 20㎝로 성체를 잘라 종묘 줄에 끼우는 방식으로 양식을 한다. 성장 기간은 대체로 6~8개월이 소요되므로, 이듬해 4월부터 6월 사이에 수확하여 생초를 판매하거나 자숙 후 염장 보관하여 판매를 하고, 천연감미료 및 전복의 먹이로 활용이 되기도 한다. 특히 철분, 칼륨 및 아연의 함량이 높아 향후 의약품, 바이오연료용 원료 및 식품원료 등으로 활용 범위가 매우 넓을 것으로 기대되며, 탄수화물 함량이 높아 바이오에탄올 원료로도 유용할 것이라 기대된다. 그러나, 비교적 성장 기간이 길기 때문에 현재 국내에서는 연 1회의 꼬시래기 양식이 가능한 실정으로, 꼬시래기의 원활한 수급을 위한 다모작 양식이 절실히 요구되고 있다.

한국공개특허 제2012-0110295호에는 '조류 배양용 배지 조성물 및 조류 배양 방법'이 개시되어 있고, 한국등록특허 제0877526호에는 '미세조류 성장 촉진제로서의 레보글루코산'이 개시되어 있으나, 본 발명의 해조류 성장 및 포자 증식 촉진용 해조류 배양액 조성물 및 이의 제조방법에 대해서는 개시되어 있지 않다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명의 해조류 배양액을 사용하여 꼬시래기 포자의 성장을 유도하였고, 꼬시래기를 해조류 배양액에 침지하여 1차 배양한 후, 바다에 이식하여 성장을 관찰한 결과 성장 속도가 평균 3배 정도 빨라짐을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 NH₄Cl, KNO₃, FeSO₄, MgSO₄, MnSO₄, EDTA, 비타민 C, 티아민(비타민 B₁) 및 시아노코발라민(비타민 B₁₂)을 포함하는 해조류의 성장 및 포자 증식 촉진용 해조류 배양액 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 해조류의 배양액 제조에 있어서,

(a) 멸균 해수를 용매로 사용하여, 2~2.4M NH₄Cl로 이루어진 제1용액; 0.5~0.65M KNO₃, 40~46mM FeSO₄, 3.5~4.5mM MgSO₄, 2.5~3.5mM MnSO₄ 및 0.15~0.18M EDTA로 이루어진 제2용액; 5~6mM 비타민 C로 이루어진 제3용액; 및 0.25~0.32mM 티아민(비타민 B₁) 및 14~16μM 시아노코발라민(비타민 B₁₂)로 이루어진 제4용액;을 제조하는 단계; 및

(b) 상기 (a) 단계에서 제조된 제1~제4용액을 1:1:1:1의 부피 비율로 혼합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해조류 배양액의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른, 상기 해조류 배양액을 꼬시래기의 1차 배양에 사용하여 꼬시래기 포자로부터 유도된 직립체의 성장을 유도시킴으로써 바다에 이식할 수 있는 꼬시래기 종묘를 생산할 수 있었다. 또한, 꼬시래기 성체를 절단하여 얻은 꼬시래기 종묘를 해조류의 배양액에 침지하여 1차 배양한 후 바다에 이식하여 성장을 관찰한 결과, 성장 속도가 평균 3배 정도 빨라지는 것이 확인되었다.

본 발명의 해조류 배양액은 꼬시래기류, 톳, 우뭇가사리 및 뜸부기 종류의 다모작에 활용 가능할 것으로 기대된다. 따라서 해조류의 수입국에서 수출국으로 전환을 할 수 있는 계기가 될 것이며, 특히 카라기난(carrageenan)이나 한천 등의 재료로 사용되는 홍조류는 대부분 해외 의존도가 높은 상황이므로 수입 대체 효과가 매우 높을 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명의 해조류 배양액에 포함된 성분을 나타내는 도면이다.
도 2는 방출된 포자로부터 성장한 직립체를 본 발명의 해조류 배양액에 침지하여 1차 배양하는 과정을 나타낸 사진이다. A) 방출된 포자, B) 본 발명의 해조류 배양액에 침지하여 1차 배양된 포자 방출 9일 후의 꼬시래기 직립체, C) 본 발명의 해조류 배양액에 침지하여 1차 배양된 포자 방출 15일 후의 꼬시래기 종묘, D) 본 발명의 해조류 배양액에 침지하여 1차 배양된 포자 방출 20일 후의 꼬시래기 종묘, E) 본 발명의 해조류 배양액에 침지하여 1차 배양된 바다에 이식하기 전 꼬시래기 및 F) 바다에 이식된 포자 방출 50일 후의 꼬시래기이다.
도 3은 본 발명의 해조류 배양액을 이용한 가지재생 방법에 따른 해조류 양식 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4은 본 발명의 해조류 배양액을 이용한 꼬시래기 가지재생 방법에 따른 해조류 양식 방법을 적용한 현장 적용도이다.
도 5는 멸균 해수에 침지하여 1차 배양된 대조군, 일반 해조류 배양에 사용하는 F/2 배양액 그리고 본 발명의 해조류 배양액에 침지하여 1차 배양했을 때 성장한 해조류의 길이 변화를 나타낸 결과이다.
도 6은 본 발명의 해조류 배양액을 이용한 꼬시래기 가지재생 방법으로 바다에서 10일 동안 배양한 꼬시래기의 사진이다.
도 7은 본 발명의 해조류 배양액을 이용한 꼬시래기 가지재생 방법으로 바다에서 30일 동안 배양한 꼬시래기의 사진이다.
도 8은 본 발명의 해조류 배양액을 이용한 꼬시래기 가지재생 방법으로 배양된 꼬시래기에 함유된 성분을 분석한 결과이다.
도 9는 본 발명의 해조류 배양액을 이용한 꼬시래기 가지재생 방법으로 배양된 꼬시래기에 함유된 당 성분을 분석한 결과이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 NH₄Cl, KNO₃, FeSO₄, MgSO₄, MnSO₄, EDTA, 비타민 C, 티아민(비타민 B₁) 및 시아노코발라민(비타민 B₁₂)을 포함하는 해조류의 성장 및 포자 증식 촉진용 해조류 배양액 조성물을 제공한다.

본 발명의 해조류 배양액 조성물은 상기 성분들 이외에 해조류의 성장 촉진 또는 해조류 포자 증식 유도에 도움이 될 수 있는 성분을 추가로 함유할 수 있다.

본 발명의 일 구현 예에서, 상기 해조류는 남조류, 갈조류, 홍조류일 수 있으며, 바람직하게는 홍조류일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 꼬시래기속(Gracilaria)일 수 있으며, 가장 바람직하게는 꼬시래기일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 본 발명의 일 구현 예에서, 상기 해조류 배양액 조성물은 최종농도가 0.5~0.6M인 NH₄Cl, 0.125~0.163M인 KNO₃, 10~11.5mM인 FeSO₄, 0.875~1.125mM인 MgSO₄, 0.625~0.875mM인 MnSO₄, 0.037~0.045M인 EDTA, 1.25~1.5mM인 비타민 C, 0.062~0.08mM인 티아민(비타민 B₁) 및 3.5~4μM인 시아노코발라민(비타민 B₁₂)을 포함할 수 있다.

본 발명의 해조류 배양액 제조에 있어서, 멸균 해수에 기본적으로 포함되어 있는 성분들의 농도는 각 성분의 최종농도에 포함되지 않는다.

또한, 본 발명의 일 구현 예에서, 상기 배양액 조성물은 해조류의 성장 및 해조류 포자의 증식을 촉진시켜 다모작 양식(3~5회/년)을 가능하게 하는 것이 특징이다.

또한, 본 발명은 해조류의 배양액 제조에 있어서,

(b) 상기 (a) 단계에서 제조된 제1~제4용액을 1:1:1:1의 부피 비율로 혼합하는 단계;를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 해조류 배양액의 제조 방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 해조류 배양액 제조

멸균 해수를 용매로 사용하여, 2~2.4M NH₄Cl로 이루어진 제1용액; 0.5~0.65M KNO₃, 40~46mM FeSO₄, 3.5~4.5mM MgSO₄, 2.5~3.5mM MnSO₄ 및 0.15~0.18M EDTA로 이루어진 제2용액; 5~6mM 비타민 C로 이루어진 제3용액; 및 0.25~0.32mM 티아민(비타민 B₁) 및 14~16μM 시아노코발라민(비타민 B₁₂)로 이루어진 제4용액;을 제조하고(도 1), 제1~제4용액을 1:1:1:1의 부피 비율로 혼합하여 해조류 배양액을 제조하였다.

실시예 2: 해조류 배양액을 이용한 꼬시래기 포자 방출 유도 및 증식

꼬시래기 포자(도 2A)로부터 형성된 직립체(도 2B)를 상기 실시예 1에서 제조한 해조류 배양액에 침지하여 1차 배양하였다. 바닷물을 이용하여 배양하였을 경우, 대부분의 꼬시래기 직립체가 더 성장하지 못하고 녹아 없어졌으나, 본 발명의 해조류 배양액에 침지하여 1차 배양한 결과 포자 방출 15일 후 크기 1㎜의 꼬시래기 종묘로 자랐고(도 2C), 포자 방출 20일 후에는 2~3㎜의 꼬시래기 종묘로 자랐다(도 2D). 도 2E는 바다에 이식하기 전의 꼬시래기이며, 포자 방출 50일 후에는 바다에 이식이 가능할 정도로 자랐다(도 2F).

실시예 3: 해조류 배양액을 이용한 꼬시래기 배양 및 함량 분석

도 3과 같이 꼬시래기 성체를 10~40cm로 자르고, 본 발명의 해조류 배양액에 2~10시간 침지하여 1차 배양하였다. 이때 수온이 18℃를 상회하면 꼬시래기 성체가 녹아버릴 수 있으므로 반드시 음지에서 1차 배양하였다. 이후 종묘줄에 5~40cm 간격으로 4~15g 단위의 꼬시래기를 끼운 다음(도 4), 수심 1.5~4.0m의 바다에 이식하였다. 이때 일반적인 미역 세트장이나 다시마 세트장 등의 유휴 양식장을 활용할 수 있다.

그 결과 멸균해수에 침지하여 1차 배양한 후, 바다에 이식하여 2차 배양한 대조군의 꼬시래기는 40~60㎝/월의 성장 속도를 보였고, 일반적인 해조류 배지인 F/2 배양액에 침지하여 1차 배양한 후, 바다에 이식하여 2차 배양했을 때 꼬시래기는 70~80㎝/월의 성장 속도를 보인 반면, 본 발명의 해조류 배양액에 침지하여 1차 배양한 후 바다에 이식하여 2차 배양했을 때 꼬시래기는 120~150㎝/월의 성장 속도를 보여, 본 발명의 해조류 배양액을 사용했을 때, 멸균해수에 침지하여 1차 배양한 후, 바다에 이식하여 2차 배양했던 대조군 대비 꼬시래기의 성장 속도가 평균 3배 빨라졌으며, F/2 배양액(표 1 내지 표 3)을 사용했을 때와 비교하여 성장 속도가 평균 2배 빨라짐이 관찰되었다(도 5). 기존의 가지재생 양식 방법을 적용했을 때 수확까지 필요한 꼬시래기 성장기간이 6~8개월인데 반해, 본 발명의 해조류 배양액을 일반적인 꼬시래기의 양식 방법인 가지재생 양식 방법에 적용했을 때도 배양 10일째(도 6)와 배양 30일째(도 7) 꼬시래기의 현저한 길이 차이 및 양적인 차이가 관찰되었다.

F/2 배지 조성 및 함량(멸균 해수 1ℓ당)

조성	원액	사용한 양	최종농도(M)
NaNO₃	75g/ℓdH₂O	1㎖	8.82×10^-4
NaH₂PO₄·H₂O	5g/ℓdH₂O	1㎖	3.62×10^-5
Na₂SiO₃·9H₂O	30g/ℓdH₂O	1㎖	1.06×10^-4
미량 금속	표 2	1㎖	-
비타민 용액	표 3	0.5	-

F/2 배지 제조시 필요한 미량 금속 조성 및 함량(멸균 해수 1ℓ당)

조성	원액	사용한 양	최종농도(M)
FeCl₃·6H₂O	-	3.15g	1.17×10^-5
Na₂EDTA·2H₂O	-	4.36g	1.17×10^-5
CuSO₄·5H₂O	9.8g/ℓdH₂O	1㎖	3.93×10^-8
Na₂MoO₄·2H₂O	6.3g/ℓdH₂O	1㎖	2.60×10^-8
ZnSO₄·7H₂O	22g/ℓdH₂O	1㎖	7.65×10^-8
CoCl₂·6H₂O	10g/ℓdH₂O	1㎖	4.20×10^-8
MnCl₂·4H₂O	180g/ℓdH₂O	1㎖	9.10×10^-7

F/2 배지 제조시 필요한 비타민 조성 및 함량(멸균 해수 1ℓ당)

조성	원액	사용한 양	최종농도(M)
thiamine·HCl (비타민 B₁)	-	200㎎	2.96×10^-7
biotin (비타민 H)	1g/ℓdH₂O	1㎖	2.05×10^-9
cyanocobalamin (비타민 B₁₂)	1g/ℓdH₂O	1㎖	3.69×10^-10

본 발명의 해조류 배양액을 이용하여 꼬시래기를 배양한 후, 그 성분을 분석한 결과, 단백질 평균 함량이 18.75±3%였고(도 8), 탄수화물 성분을 분해하여 당 성분을 분석한 결과, 갈락토오스의 평균 함량이 70%, 자일로오스의 평균 함량이 20%였다(도 9). 또한, 꼬시래기에 칼슘, 철, 칼륨, 마그네슘 및 아연 등의 주요 미네랄 성분이 다량 함유되어 있음이 확인되었다(표 4).

꼬시래기의 주요 미네랄 성분 및 함량

주요 미네랄 종류	함량(㎎/㎏)
칼슘(Ca)	2741
철(Fe)	537
칼륨(K)	2370
마그네슘(Mg)	541
아연(Zn)	25.7

Claims

NH₄Cl 0.5~0.6M, KNO₃0.125~0.163M, FeSO₄10~11.5mM, MgSO₄0.875~1.125mM, MnSO₄0.625~0.875mM, EDTA 0.037~0.045M, 비타민 C 1.25~1.5mM, 티아민(비타민 B₁) 0.062~0.08mM 및 시아노코발라민(비타민 B₁₂) 3.5~4μM을 포함하는 해조류의 성장 및 포자 증식 촉진용 해조류 배양액 조성물.
제1항에 있어서, 상기 해조류는 홍조류인 것을 특징으로 하는 해조류 배양액 조성물.
제2항에 있어서, 상기 해조류는 꼬시래기속(Gracilaria)인 것을 특징으로 하는 해조류 배양액 조성물.
삭제
제1항에 있어서, 상기 해조류 배양액 조성물은 다모작 양식을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 해조류 배양액 조성물.
해조류의 배양액 제조에 있어서,
(a) 멸균 해수를 용매로 사용하여, 2~2.4M NH₄Cl로 이루어진 제1용액; 0.5~0.65M KNO₃, 40~46mM FeSO₄, 3.5~4.5mM MgSO₄, 2.5~3.5mM MnSO₄ 및 0.15~0.18M EDTA로 이루어진 제2용액; 5~6mM 비타민 C로 이루어진 제3용액; 및 0.25~0.32mM 티아민(비타민 B₁) 및 14~16μM 시아노코발라민(비타민 B₁₂)로 이루어진 제4용액;을 제조하는 단계; 및
(b) 상기 (a) 단계에서 제조된 제1~제4용액을 1:1:1:1의 부피 비율로 혼합하는 단계;를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 해조류 배양액의 제조 방법.