KR101711052B1 - 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법, 이를 이용하여 배양되는 미생물 및 상기 미생물을 유효성분으로 포함하는 효소 환 - Google Patents

고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법, 이를 이용하여 배양되는 미생물 및 상기 미생물을 유효성분으로 포함하는 효소 환 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바나듐을 물에 500 내지 20,000배 희석하여 혼합수를 제조하는 단계, 상기 혼합수를 미생물 배양액에 첨가하여 혼합배양액을 제조하는 단계 및 상기 혼합 배양액에 미생물을 접종하여 공동 배양하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면 인체에 필수적인 미네랄 성분이면서 당뇨병, 심혈관계 질환 등 각종 질환 치료 및 개선에 효과가 있는 바나듐을 고농도로 함유하는 고부가 가치의 미생물을 생산할 수 있으며, 이러한 미생물을 이용하여 가공식품을 제조할 경우 고기능성의 식품 생산 및 판매에 따른 수익 창출 및 증진을 유도할 수 있다.

Description

고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법, 이를 이용하여 배양되는 미생물 및 상기 미생물을 유효성분으로 포함하는 효소 환{Method for cultivating microorganism containing high-concentraion vanadium, microorganism cultivated by using thereof and enzyme pill comprising the microorganism}
본 발명은 당뇨병, 심혈관계 질환 등 각종 질환 치료 및 개선에 효과가 있는 바나듐을 고농도로 함유하는 미생물의 배양방법, 이를 이용하여 배양되는 미생물 및 상기 미생물을 유효성분으로 포함하는 효소 환에 관한 것이다.
최근 식생활의 변화에 따라 비만, 당뇨, 고혈압, 고지혈증, 동맥경화와 같은 성인병이 급증하고 있으며, 이를 치료 또는 증상완화에 효과가 있는 과일, 채소 및 약초 등의 농작물에 대한 관심이 고조되고 있다.
또한, 건강한 신체를 위한 균형 있는 영양섭취와 더불어 필수 미네랄 성분에 대한 연구가 다각적으로 이루어지고 있으며, 특히 바나듐에 대한 관심이 증대되고 있다.
바나듐은 인체에 필수적인 미네랄 성분으로서 인슐린의 활성을 변화시키거나 인슐린과 유사하게 작용하거나 글루코오스-6-포스파타제 (glucose-6-phosphatase)의 활성을 변화시켜 포도당 대사에 영향을 주며, 이와 같은 역할로 당뇨병 치료 및 예방 효과를 갖으며, 또한 콜레스테롤의 생합성 과정을 방해하여 동맥 경화증(Atherosclerosis)을 예방하는 효과도 있는 것으로 알려져 있고, 뼈와 연골, 치아의 형성에 관여하며, 특히 바나듐 결핍시 심혈관 및 심장질환, 생식능력의 저하를 일으키는 것으로 알려져 있다.
이에 바나듐을 이용한 소재 및 제품생산에 대한 연구가 이루어지고는 있으나, 체계적인 연구는 아직까지 미미한 수준이다.
한편, 인간이 섭취하는 미생물에 특정 성분의 미네랄을 강화할 경우 해당 미네랄 성분이 가지는 영양학적 및 약리학적 효과가 인간에게 전이되어 각종 질병 치료 및 예방에 매우 우수한 효능을 나타낼 수 있다. 따라서, 영양학적 및 약리학적으로 필요한 성분을 인체에 흡수되기 용이하도록 인간이 섭취하는 미생물에게 전이 또는 강화시키려는 연구가 많이 이루어지고 있으나, 바나듐에 대한 연구는 현재 미미하다.
본 발명은 인체에 필수적인 미네랄 성분이면서 당뇨병, 심혈관계 질환 등 각종 질환 치료 및 개선에 효과가 있는 바나듐을 고농도로 함유하는 미생물의 배양방법, 이를 이용하여 배양되는 미생물 및 상기 미생물을 유효성분으로 포함하는 효소 환을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 기존 기술에 비해 용이하면서도 간소화된 절차로 바나듐을 고농도로 함유하는 미생물을 배양할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바나듐을 물에 500 내지 20,000배 희석하여 혼합수를 제조하는 단계, 상기 혼합수를 미생물 배양액에 첨가하여 혼합배양액을 제조하는 단계 및 상기 혼합 배양액에 미생물을 접종하여 공동 배양하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 고상배양방법을 적용한 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 바나듐을 물에 500 내지 20,000배 희석하여 혼합수를 제조하는 단계, 상기 혼합수를 준비된 고형배지에 첨가하거나, 준비된 미생물 배양액에 첨가한 후 고형화를 위해 agar를 첨가하여 혼합고형배지를 제조하는 단계 및 상기 혼합고형배지에 미생물을 접종하여 공동 배양하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태는 상기의 배양방법에 의해 배양되는 고농도의 바나듐이 함유된 미생물에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 양태는 상기 배양방법에 의해 배양된 미생물을 유효성분으로 포함하는 고농도의 바나듐이 함유된 가공식품에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 양태는 상기 배양방법에 의해 배양된 미생물을 유효성분으로 포함하는 고농도의 바나듐이 함유된 효소 환에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 인체에 필수적인 미네랄 성분이면서 당뇨병, 심혈관계 질환 등 각종 질환 치료 및 개선에 효과가 있는 바나듐을 고농도로 함유하는 고부가 가치의 미생물을 생산할 수 있으며, 이러한 미생물을 이용하여 효소 환 등과 같은 가공식품을 제조할 경우 고기능성의 식품 생산 및 판매에 따른 수익 창출 및 증진을 유도할 수 있다.
또한, 본 발명의 방법에 의할 경우, 기존 기술에 비해 바나듐의 분리 정제 공정을 비롯한 일련의 배양 과정이 간소화 되고 저비용으로 이루어질 수 있어 시장에서 가격 경쟁력을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 배양된 유산균 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei)의 바나듐 함량을 나타내는 시험성적서 이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 배양된 유산균 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum)의 바나듐 함량을 나타내는 시험성적서 이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 배양된 유산균 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus)의 바나듐 함량을 나타내는 시험성적서 이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유산균 발효 음료의 바나듐 함량을 나타내는 시험성적서 이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명에서 미생물은 육안의 가시한계를 넘어선 0.1mm 이하의 크기를 가진 미세한 생물을 의미하며, 주로 단일세포 또는 균사로 몸을 이루며, 생물로서 최소 생활단위를 영위한다. 상기 미생물에는 조류(algae), 세균류(bacteria), 원생동물류(protozoa), 사상균류(fungi), 효모류(yeast)등이 속한다. 본 발명의 실시예에서는 미생물 중 유산균(lactic acid bacteria)을 사용하나, 본 발명의 미생물은 실시예에 국한되는 것이 아니라, 생물학적으로 미생물로 분류될 수 있는 모든 미세 생물을 포함한다.
본 발명에서 미생물은 통상적으로 배지(culture medium)에 접종하여 배양하며, 상기 배지는 미생물을 배양하기 위해 필요한 영양물질을 주성분으로 하고, 이에 특수한 목적을 위한 물질을 더 넣어 혼합한 것으로, 기체상으로 얻어지는 것을 제외한 생존 ㅇ발육에 불가결한 물을 비롯하여 영양물질로서 탄소원 ㅇ질소원 ㅇ무기염류 ㅇ발육인자(비타민류) 등을 공급해준다.
본 발명의 일 양태는 액상배양방법을 적용한 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바나듐을 물에 500 내지 20,000배 희석하여 혼합수를 제조하는 단계, 상기 혼합수를 미생물 배양액에 첨가하여 혼합배양액을 제조하는 단계 및 상기 혼합 배양액에 미생물을 접종하여 공동 배양하는 단계를 포함한다.
상기 공동 배양하는 단계는 액상의 미생물 배양액을 배지로 이용하는 액상배양 방식(liquid cultivation)으로서, 기질(substrate)을 공급하는 방식에 따라 회분식 액상배양 방식(batch type liquid cultivation), 유가식 액상배양 방식(semi-batch type liquid cultivation) 또는 연속식 액상배양 방식(continuous type liquid cultivation)으로 공동 배양할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 공동 배양하는 단계는 온도 28 내지 33℃에서 24 내지 96시간 동안 배양한 후, 실온에서 3 내지 10일 동안 1차 공동 안정화하는 단계; 무균 배양실로 옮겨 18 내지 28℃에서 15 내지 30일 동안 2차 공동 안정화하는 단계를 포함하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 온도 30℃에서 24 내지 96시간 동안 배양한 후, 실온에서 3 내지 10일 동안 1차 공동 안정화하는 단계; 무균 배양실로 옮겨 20 내지 24℃에서 15 내지 30일 동안 2차 공동 안정화하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 혼합배양액을 제조하는 단계는 혼합수의 함량이 특별히 제한적인 것은 아니나, 상기 혼합수의 함량이 혼합배양액 전체 중량 대비 1 내지 10 중량%가 되도록 혼합수를 첨가하는 것이 바람직하다. 이는 혼합배양액 중 혼합수의 함량이 1 중량% 미만일 경우, 배양된 미생물에서 바나듐이 거의 검출되지 않게 되는 문제가 있고, 혼합배양액 중 혼합수의 함량이 10 중량%를 초과하게 되면 오히려 미생물의 생장에 치명적으로 작용하여 미생물의 생장을 억제하게 되는 문제가 있기 때문이다.
본 발명의 다른 양태는 고상배양방법을 적용한 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 바나듐을 물에 500 내지 20,000배 희석하여 혼합수를 제조하는 단계, 상기 혼합수를 준비된 고형배지에 첨가하거나, 준비된 미생물 배양액에 첨가한 후 고형화를 위해 agar를 첨가하여 혼합고형배지를 제조하는 단계 및 상기 혼합고형배지에 미생물을 접종하여 공동 배양하는 단계를 포함한다.
상기 공동 배양하는 단계는 한천, 젤라틴, 실리카겔 등과 같은 겔상 물질을 소재로 하는 고형 배지에 미생물을 접종하여 배양하는 고상배양방식(solid cultivation)으로서, 기질(substrate)을 공급하는 방식에 따라 회분식 고상배양(tray type solid cultivation), 교반식 고상배양(horizontal agitated batch type solid cultivation), 충전식 고상배양(pack-bed type solid cultivation), 유동식 고상배양(fluidized-bed type solid cultivation) 등으로 공동 배양할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 공동 배양하는 단계는 온도 30℃에서 24 내지 96시간 동안 배양한 후, 실온에서 3 내지 10일 동안 1차 공동 안정화하는 단계; 무균 배양실로 옮겨 20 내지 24℃에서 15 내지 30일 동안 2차 공동 안정화하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 혼합고형배지을 제조하는 단계는 혼합수의 함량이 특별히 제한적인 것은 아니나, 상기 혼합수의 함량이 혼합고형배지 전체 중량 대비 1 내지 10 중량%가 되도록 혼합수를 첨가하는 것이 바람직하다. 이는 혼합고형배지 중 혼합수의 함량이 1 중량% 미만일 경우, 배양된 미생물에서 바나듐이 거의 검출되지 않게 되는 문제가 있고, 혼합고형배지 중 혼합수의 함량이 10 중량%를 초과하게 되면 미생물의 생장에 치명적으로 작용하여 미생물의 생장을 억제하게 되는 문제가 있기 때문이다.
본 발명에서 사용되는 바나듐은 인체에 필수적인 미네랄 성분으로서 인슐린의 활성을 변화시키거나 인슐린과 유사하게 작용하거나 글루코오스-6-포스파타제 (glucose-6-phosphatase)의 활성을 변화시켜 포도당 대사에 영향을 주며, 이와 같은 역할로 당뇨병 치료 및 예방 효과를 갖으며, 또한 콜레스테롤의 생합성 과정을 방해하여 동맥 경화증(Atherosclerosis)을 예방하는 효과도 있는 것으로 알려져 있고, 뼈와 연골, 치아의 형성에 관여하며, 특히 바나듐 결핍시 심혈관 및 심장질환, 생식능력의 저하를 일으키는 것으로 알려져 있다.
본 발명에서 상기 바나듐은 물에 희석시켜 혼합수를 제조한 후 미생물 배양용 배지에 첨가한다. 특히, 상기 혼합수는 상기 분리 정제된 바나듐을 물에 500 내지 20,000배 희석하여 제조하는 것이 바람직하다. 이는 분리 정제된 바나듐을 물에 500배 미만으로 희석할 경우, 지나치게 많은 양의 바나듐을 미생물에게 전이함으로써, 미생물의 대사에 심한 불균형을 초래할 수 있고, 미생물의 생장을 억제하는 문제가 되며, 분리 정제된 바나듐을 물에 20,000배 보다 더 희석할 경우, 혼합수 내 바나듐의 함량이 지나치게 적어 배양된 미생물에서 바나듐이 거의 검출되지 않게 되는 문제가 있기 때문이다.
본 발명에서 상기 바나듐은 순도 99% 이상의 순수 바나듐을 사용하며, 상기 바나듐은 바나듐이 포함된 광물로부터 분리 정제된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 바나듐이 포함된 광물은 그 종류가 다양하며, 예를 들면 오산화바나듐, 삼산화바나듐, 메타바나드산 나트륨, 사염화바나듐, 황산 바나딜, 옥시염화 바나듐 또는 바나드산 암모늄 등이 있다.
본 발명에서 바나듐이 포함된 광물로부터 바나듐을 분리 정제하는 방법은 특별히 한정적인 것은 아니나, 기존 기술과 같이 복잡하면서 고가인 장비를 요구하지 않는 하기의 방법을 사용하는 것이 바림직하다.
1. 먼저, 바나듐이 포함된 광물을 325 mesh 이하의 크기로 분쇄한다.
2. 상기 분쇄된 광물을 염화나트륨(NaCl) 또는 탄산나트륨(Na2CO3)과 함께 가열하여 NaVO3를 생성한다.
3. 상기 생성된 NaVO3를 증류수에 6 ~ 24 시간 동안 침지시킨다.
4. 상층액만 분리한 후 황산을 이용하여 pH 2 ~ 3으로 수소이온농도를 조절한다.
5. 붉은 색의 침전물을 분리한 후, 500 ~ 1000℃로 가열하여 V2O5를 생성한다.
6. 상기 생성된 V2O5를 칼슘으로 환원시켜 순수한 바나듐을 얻는다(V2O5 + 5Ca → 2V + 5CaO).
다만, 바나듐이 포함된 광물이 염화 바나듐(VCl5)일 경우에는 다음과 같은 방법으로 순수 바나듐을 분리하는 것이 바람직할 수 있다.
1. 바나듐이 포함된 광물을 325 mesh 이하의 크기로 분쇄한다.
2. 상기 분쇄된 광물을 수소 또는 마그네슘으로 환원시킨다.
3. 상기에서 환원된 물질을 요오드와 반응시켜 요오드화바나듐(VI3)을 생성한다.
4. 생성된 요오드화바나듐(VI3)을 열분해하여 순수 바나듐을 얻는다.
본 발명의 또 다른 양태는 상기의 배양방법에 의해 배양되는 고농도의 바나듐이 함유된 미생물에 관한 것으로, 상기 미생물은 육안의 가시한계를 넘어선 0.1mm 이하의 크기를 가진 미세한 생물을 의미하는 것으로, 조류(algae), 세균류(bacteria), 원생동물류(protozoa), 사상균류(fungi), 효모류(yeast)등이 속한다. 상기 바나듐을 고농도로 함유하는 미생물을 섭취할 경우, 미생물 내의 바나듐이 인체에 전이되어, 바나듐이 가지고 있는 당뇨병, 심혈관계 질환 등 각종 질환에 대한 치료 및 개선 효능이 발휘될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 양태는 상기 배양방법에 의해 배양된 미생물을 유효성분으로 포함하는 고농도의 바나듐이 함유된 가공식품에 관한 것으로, 상기 가공식품으로는 미생물을 유효성분으로 이용하여 제조할 수 있는 식품이라면 특별히 그 종류가 한정적인 것은 아니며, 예를 들면 미생물을 이용한 효소 환, 분말, 음료, 쨈, 김치, 소스, 효소, 스낵, 푸딩, 죽, 선식, 스프 등일 수 있다.
일예를 들면, 효소 환은 다음과 같은 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
1. 본 발명에 따른 고농도의 바나듐이 함유된 미생물을 효소 제조용 원재료에 첨가하는 단계
2. 상기 미생물이 첨가된 효소 제조용 원재료를 이용하여 효소를 제조하는 단계
3. 상기 제조된 효소를 건조시키는 단계
4. 상기 건조시킨 효소를 분쇄기로 분말화한 후 환으로 가공하는 단계
다만, 미생물을 이용한 발효식품을 제조할 경우, 액상배양보다 고상배양을 통해 배양된 미생물을 사용하는 것이 더 유리할 수 있다. 이는 액상배양한 미생물은 배양완료한 시점부터 사멸되기 시작하여 수명이 얼마가지 못하지만, 고상배양한 미생물은 배양완료한 시점부터 가사상태에 들어가서 몇 년 후에도 환경을 맞추어 주면 다시 살아나 활동을 하기 때문이며 생산수율도 액상배양에 비해 고상배양이 10 내지 15배 이상 높기 때문이다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 설명하도록 한다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 일 예에 지나지 않으며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
1. 바나듐의 분리 정제
오산화바나듐을 100 메쉬 이하의 크기로 파쇄한 후, 상기 분쇄된 오산화바나듐을 염화나트륨(NaCl)과 함께 가열하여 NaVO3를 생성하였다.
상기에서 생성된 NaVO3를 증류수에 15시간 동안 침지시키고, 상층액만 분리한 후 황산을 이용하여 pH 3으로 수소이온농도를 조절하였다.
붉은 색의 침전물을 분리한 후, 800℃로 가열하여 V2O5를 생성하고, 상기 생성된 V2O5를 칼슘으로 환원시켜 순수한 바나듐을 수득하였다.
2. 락토바실러스 카제이( Lactobacillus casei )의 배양
상기에서 분리 정제된 바나듐을 물에 5,000 배 희석하여 혼합수를 제조한 후, 상기 혼합수를 미리 준비된 미생물 배양액에 첨가하여 혼합배양액을 제조하였다. 상기 제조된 혼합배양액은 혼합수의 함량이 혼합배양액 전체 중량 대비 ~ 중량%가 되도록 하였다. 상기 미생물 배양액은 MRS 배양액을 사용하였다.
상기 제조된 혼합배양액에 유산균인 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei)를 접종한 다음, 96시간 동안 30℃에서 공동배양한 후 온도를 off한 상태로 실온에서 10일 동안 1차 공동 안정화를 거치고, 무균 배양실로 옮겨 30일 동안 2차 공동 안정화 과정을 거쳤다. 상기 무균 배양실은 24℃로 일정하게 유지하였다.
상기와 같이 배양된 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei)의 바나듐 함량을 확인하기 위해 국가공인 분석 검사업체((주)피켐코리아)에 측정을 의뢰하였으며, 검사 결과는 도 1의 시험 성적서에 나타난 바와 같다.
도 1의 시험 성적서에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 배양된 유산균 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei)는 바나듐의 함량이 1718.84㎍/㎏으로서 바나듐이 고농도로 함유되어 있음을 확인 할 수 있다.
3. 락토바실러스 플란타룸( Lactobacillus plantarum )의 배양
상기 2.와 동일한 조건으로 혼합배양액을 제조하고, 상기 제조된 혼합배양액에 유산균인 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum)을 접종한 다음, 96시간 동안 30℃에서 공동배양한 후 온도를 off한 상태로 실온에서 10일 동안 1차 공동 안정화를 거치고, 무균 배양실로 옮겨 30일 동안 2차 공동 안정화 과정을 거쳤다. 상기 무균 배양실은 24℃로 일정하게 유지하였다.
상기와 같이 배양된 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum)의 바나듐 함량을 확인하기 위해 국가공인 분석 검사업체((주)피켐코리아)에 측정을 의뢰하였으며, 검사 결과는 도 2의 시험 성적서에 나타난 바와 같다.
도 2의 시험 성적서에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 배양된 유산균 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum)은 바나듐의 함량이 1592.46㎍/㎏으로서 바나듐이 고농도로 함유되어 있음을 확인 할 수 있다.
4. 락토바실러스 람노서스( Lactobacillus rhamnosus )의 배양
상기 2.와 동일한 조건으로 혼합배양액을 제조하고, 상기 제조된 혼합배양액에 유산균인 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus)를 접종한 다음, 96시간 동안 30℃에서 공동배양한 후 온도를 off한 상태로 실온에서 10일 동안 1차 공동 안정화를 거치고, 무균 배양실로 옮겨 30일 동안 2차 공동 안정화 과정을 거쳤다. 상기 무균 배양실은 24℃로 일정하게 유지하였다.
역시, 상기와 같이 배양된 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus)의 바나듐 함량을 확인하기 위해 국가공인 분석 검사업체((주)피켐코리아)에 측정을 의뢰하였으며, 검사 결과는 도 3의 시험 성적서에 나타난 바와 같다.
도 3의 시험 성적서에 의하면, 본 발명의 방법에 의해 배양된 유산균 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus)는 바나듐의 함량이 1744.59㎍/㎏으로서 고농도의 바나듐이 함유되어 있다.
5. 미생물 발효 음료의 제조
상기 2.에서 배양된 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei)를 이용하여 발효 음료를 제조하였으며, 제조방법은 다음과 같다.
증류수 1L에 미강 15g, 맥아 10g, 해조류 1g을 첨가한 후 가열하여 얻은 열수추출액을 배양용기에 넣고 포도당 5g 및 효모분말 5g을 배합하여 교반하면서 121℃에서 30분간 가열하여 멸균시킨 뒤 30∼37℃로 냉각시켰다. 상기에서 얻은 배지에 상기 2.에서 배양된 유산균인 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei)를 접종하여 7일간 배양한 후 얻은 배양액을 121℃에서 30분간 가열하여 멸균시켜 미생물 발효 음료를 제조하였다.
상기와 같이 제조된 미생물 발효 음료의 바나듐 함량을 확인하기 위해 국가공인 분석 검사업체((주)피켐코리아)에 측정을 의뢰하였으며, 검사 결과는 도 4의 시험 성적서에 나타난 바와 같다.
도 4의 시험 성적서에 의하면, 본 발명의 방법에 의해 제조된 미생물 발효 음료는 바나듐의 함량이 6568.45㎍/㎏으로서 발효 음료 내에 바나듐이 고농도로 함유되어 있음을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 인체에 필수적인 미네랄 성분이면서 당뇨병, 심혈관계 질환 등 각종 질환 치료 및 개선에 효과가 있는 바나듐을 고농도로 함유하는 고부가 가치의 미생물을 생산할 수 있으며, 이러한 미생물을 이용하여 가공식품을 제조할 경우 고기능성의 식품 생산 및 판매에 따른 수익 창출 및 증진을 유도할 수 있다. 또한, 본 발명에 의할 경우, 기존 기술에 비해 바나듐의 분리 정제 공정을 비롯한 일련의 배양 과정이 간소화 되고 저비용으로 이루어질 수 있어 시장에서 가격 경쟁력을 높일 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술할 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (19)

  1. 바나듐을 물에 500 내지 20,000배 희석하여 혼합수를 제조하는 단계;
    상기 혼합수를 혼합배양액 전체 중량 대비 1 내지 10 중량%가 되도록 미생물 배양액에 첨가하여 혼합배양액을 제조하는 단계; 및
    상기 혼합 배양액에 미생물을 접종하여 공동 배양하는 단계를 포함하는 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 공동 배양하는 단계는 회분식 액상배양(batch type liquid cultivation), 유가식 액상배양(semi-batch type liquid cultivation) 및 연속식 액상배양(continuous type liquid cultivation) 중 선택된 어느 하나의 방식으로 공동 배양하는 것을 특징으로 하는 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 미생물은 유산균인 것을 특징으로 하는 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 유산균은 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 및 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus) 중 선택되는 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 바나듐은 바나듐이 포함된 광물을 325 mesh 이하의 크기로 분쇄하는 단계;
    상기 분쇄된 광물을 염화나트륨(NaCl) 또는 탄산나트륨(Na2CO3)과 함께 가열하여 NaVO3를 생성하는 단계;
    상기 생성된 NaVO3를 증류수에 6 ~ 24 시간 동안 침지시키는 단계;
    상층액만 분리한 후 황산을 이용하여 pH 2 ~ 3으로 수소이온농도를 조절하는 단계;
    붉은 색의 침전물을 분리한 후, 500 ~ 1000℃로 가열하여 V2O5를 생성하는 단계;
    상기 생성된 V2O5를 칼슘으로 환원시켜 순수한 바나듐을 얻는 단계를 포함하는 방법으로 수득된 것을 특징으로 하는 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 바나듐이 포함된 광물은 오산화바나듐, 삼산화바나듐, 메타바나드산 나트륨, 사염화바나듐, 황산 바나딜, 옥시염화 바나듐 및 바나드산 암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 공동 배양하는 단계는 28 내지 33℃에서 24 내지 96시간 동안 배양한 후, 실온에서 3 내지 10일 동안 1차 공동 안정화하는 단계;
    무균 배양실로 옮겨 18 내지 28℃에서 15 내지 30일 동안 2차 공동 안정화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법.
  9. 바나듐을 물에 500 내지 20,000배 희석하여 혼합수를 제조하는 단계;
    상기 혼합수를 혼합고형배지 전체 중량 대비 1 내지 10 중량%가 되도록 준비된 고형배지에 첨가하거나, 준비된 미생물 배양액에 첨가한 후 고형화를 위해 agar를 첨가하여 혼합고형배지를 제조하는 단계; 및
    상기 혼합고형배지에 미생물을 접종하여 공동 배양하는 단계를 포함하는 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법.
  10. 삭제
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 공동 배양하는 단계는 회분식 고상배양(tray type solid cultivation), 교반식 고상배양(horizontal agitated batch type solid cultivation), 충전식 고상배양(pack-bed type solid cultivation) 및 유동식 고상배양(fluidized-bed type solid cultivation) 중 선택된 어느 하나의 방식으로 공동 배양하는 것을 특징으로 하는 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 미생물은 유산균인 것을 특징으로 하는 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 유산균은 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 및 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus) 중 선택되는 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 바나듐은 바나듐이 포함된 광물을 325 mesh 이하의 크기로 분쇄하는 단계;
    상기 분쇄된 광물을 염화나트륨(NaCl) 또는 탄산나트륨(Na2CO3)과 함께 가열하여 NaVO3를 생성하는 단계;
    상기 생성된 NaVO3를 증류수에 6 ~ 24 시간 동안 침지시키는 단계;
    상층액만 분리한 후 황산을 이용하여 pH 2 ~ 3으로 수소이온농도를 조절하는 단계;
    붉은 색의 침전물을 분리한 후, 500 ~ 1000℃로 가열하여 V2O5를 생성하는 단계;
    상기 생성된 V2O5를 칼슘으로 환원시켜 순수한 바나듐을 얻는 단계를 포함하는 방법으로 수득된 것을 특징으로 하는 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 바나듐이 포함된 광물은 오산화바나듐, 삼산화바나듐, 메타바나드산 나트륨, 사염화바나듐, 황산 바나딜, 옥시염화 바나듐 및 바나드산 암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 공동 배양하는 단계는 온도 28 내지 33℃에서 24 내지 96시간 동안 배양한 후, 실온에서 3 내지 10일 동안 1차 공동 안정화하는 단계;
    무균 배양실로 옮겨 18 내지 28℃에서 15 내지 30일 동안 2차 공동 안정화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도의 바나듐이 함유된 미생물의 배양방법.
  17. 삭제
  18. 제 1항, 제 3항 내지 제 9항 및 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항의 배양방법에 의해 배양되는 미생물을 유효성분으로 포함하는 고농도의 바나듐이 함유된 가공식품.
  19. 제 1항, 제 3항 내지 제 9항 및 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항의 배양방법에 의해 배양되는 미생물을 유효성분으로 포함하는 고농도의 바나듐이 함유된 효소 환.
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