KR101765833B1 - Cultivation method of microalgae using bicarbonate as carbon source - Google Patents

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임상민
조용희
류영진
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Abstract

Provided is a method for culturing microalgae using bicarbonate as a carbon source. To this end, the method for culturing microalgae comprises the following steps: a microorganism inoculation step for inoculating target photosynthetic microorganism into a medium in an incubator containing sea water; a carbon source treatment step for treating the medium with bicarbonate; and a microorganism culture step for culturing the photosynthetic microorganism by maintaining pH at a specific level while culturing the medium after addition of acid.

Description

중탄산염을 탄소원으로 하는 미세조류의 배양방법{Cultivation method of microalgae using bicarbonate as carbon source}[0002] Cultivation methods of microalgae using bicarbonate as carbon source [

본 발명은 미세조류의 배양방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 중탄산염을 탄소원으로 하는 미세조류의 배양방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for culturing microalgae, and more particularly, to a method for culturing microalgae containing a bicarbonate as a carbon source.

화학산업의 세계적인 흐름의 하나로서 최근에 괄목할만한 움직임은 식물, 해조류, 유기성폐기물 등 바이오매스(biomass) 자원을 이용한 바이오화학 산업의 성장이다. 바이오매스를 이용한 바이오화학 기술은 바이오매스를 효소나 미생물 등 생촉매를 이용한 생물공학적 전환기술이나 화학촉매나 열분해 등의 물리 화학적 전환을 이용한 전환기술을 통해 바이오연료나 바이오기반 화학제품을 생산하는 기술을 의미한다. 바이오매스는 이산화탄소 배출에 중립적이고 재생가능한 유일한 탄소자원이기 때문에 바이오화학 기술은 화석원료에 기반을 둔 화학산업의 원유 의존도를 줄일 수 있고 이산화탄소 배출을 감축시킬 수 있는 친환경 화학기술로 부각되고 있다. 이러한 바이오매스 생산은 광합성 단세포 미생물의 광합성을 통하여 단백질, 탄수화물, 지방 등 다양한 유기물을 생산이 가능하다. 특히 최근에는 기능성 다당류, 카로테노이드, 비타민, 불포화지방산등 고부가가치 산물의 생산을 위한 지구 최적의 생물체로 평가 받고 있다. 또한, 유한한 에너지원인 화석연료를 대체할 생물학적 에너지 생산에도 큰 관심을 받고 있는데, 이는 미세조류가 이산화탄소를 고정하여 생체에 지질로 축적 하는 것이 가능한데 따른 것이다. 이렇게 축적된 지질을 이용한 바이오 디젤 등 바이오에너지 생산에 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 광독립영양(photoautotroph) 배양으로 미세조류를 생산할 때, 광합성에 의해 배양액의 pH가 증가하게 되는데 일반적으로는 이산화탄소 또는 배가스(exhaust gas) 폭기(aeration)로 이산화탄소를 공급함과 동시에 pH를 일정 수준으로 유지하지만 이산화탄소 가스 이송에 많은 비용이 소요됨으로 바이오매스 생산에 제약이 있고 이산화탄소 배출에 의한 환경적인 문제점을 안고 있다. As one of the global trends in the chemical industry, a remarkable recent movement is the growth of the biochemical industry using biomass resources such as plants, algae, and organic wastes. Biomass technology using biomass is a technology to produce biofuels and bio-based chemicals through biotechnological conversion technology using biocatalysts such as enzymes and microorganisms, and conversion technology using chemical conversion of chemical catalysts and pyrolysis . Because biomass is the only carbon source that is neutral and renewable to carbon dioxide emissions, biochemical technology is emerging as an eco-friendly chemical technology that can reduce dependence on crude oil in the chemical industry based on fossil feedstocks and reduce carbon dioxide emissions. These biomass production can produce various organic matter such as protein, carbohydrate, fat through photosynthesis of photosynthetic single cell microorganism. Recently, it has been evaluated as an optimum organism for production of high value products such as functional polysaccharides, carotenoids, vitamins and unsaturated fatty acids. Also, there is a great interest in the production of biological energy to replace fossil fuels, which are finite energy sources. This is due to the ability of microalgae to accumulate carbon dioxide in the body to accumulate lipids. Much research has been conducted on the production of bio-energy such as bio-diesel using the accumulated lipids. However, in photoautotroph culture, when the microalgae are produced, the pH of the culture is increased by photosynthesis. Generally, carbon dioxide is supplied by carbon dioxide or exhaust gas aeration, and at the same time, However, it is costly to transport carbon dioxide gas, which limits the production of biomass and environmental problems due to the emission of carbon dioxide.

대한민국 공개특허 제2016-0031839호는 배양기 내부에 배양액 및 기체를 분사하고 배양기 외부의 광원으로부터 빛을 조사하는 광 반응 미세조류 배양장치 및 배양방법을 개시하고 있다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2016-0031839 discloses a device for culturing a photoreactive microalgae and a method for culturing the same, wherein the culture medium and the gas are injected into the incubator and the light is irradiated from a light source outside the incubator.

그러나, 상기 선행기술의 경우, 이산화탄소가 수용액에 대한 용해도가 낮아 대부분 대기로 방출되어 탄소 이용 효율이 낮고 많은 생산비용이 소요되는 문제점이 있다. However, in the case of the prior art, the solubility of carbon dioxide in an aqueous solution is low and is mostly released to the atmosphere, resulting in a low efficiency of carbon utilization and a large production cost.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 미세조류 생산에 있어 생산비용이 절감되고 친환경적인 미세조류 배양방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.It is an object of the present invention to provide a microalgae culture method which is economical in production of microalgae, and which is environmentally friendly, for solving various problems including the above problems. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.

본 발명의 일 관점에 따르면, 배양 대상 광합성 미생물을 해수가 포함된 배양기의 배양배지에 접종하는 미생물 접종단계; 상기 배지에 중탄산염을 처리하는 탄소원 처리단계; 상기 배지에 산을 첨가하여 배양하는 동안 pH를 일정 수준으로 유지하면서 상기 광합성 미생물을 배양하는 미생물 배양단계를 포함하는, 중탄산염을 탄소원으로 하는 미세조류 배양방법이 제공된다.  According to one aspect of the present invention, there is provided a microorganism-inoculating step of inoculating a photosynthetic microorganism to be cultivated into a culture medium of an incubator containing seawater; A carbon source treatment step of treating the medium with a bicarbonate; There is provided a microalgae culture method using a bicarbonate as a carbon source, comprising the step of culturing the photosynthetic microorganism while maintaining the pH at a constant level while the acid is added to the culture medium.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광독립영양 배양으로 미세조류를 생산할 때 효율적인 생산비용 절감효과를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention as described above, it is possible to realize an efficient production cost reduction effect when microalgae are produced by optical autotrophic culture. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 미세조류 배양시 사용되는 5 L 발효조(continuously stirred tank reactor, CSTR)의 모습을 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 탄소원으로 중탄산염(NaHCO3)을 사용하고 pH 고정에 따른 미세조류 생장의 차이를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 중탄산염(NaHCO3) 농도에 따른 미세조류의 성장률(growth rate)을 나타내는 그래프이다. 검정 점선: 균주의 이론적인 최대 성장류, 빨간 점선: 배양실험의 최종 pH
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 중탄산염(NaHCO3) 농도 조절에 따른 pH를 고정해주었을 때 미세조류의 생산성을 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 탄소원으로 중탄산염(NaHCO3) 또는 가스 폭기 방식에 따른 이산화탄소 사용효율을 나타내는 그래프이다. FIG. 1 is a photograph showing the state of a continuously stirred tank reactor (CSTR) used for culturing microalgae according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the difference in microalgae growth due to pH fixing using bicarbonate (NaHCO 3 ) as a carbon source according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the growth rate of microalgae according to the concentration of bicarbonate (NaHCO 3 ) according to an embodiment of the present invention. Black dotted line: Theoretical maximum growth flux of the strain, red dotted line: Final pH of the culture experiment
FIG. 4 is a graph comparing the productivity of microalgae when the pH is adjusted according to the concentration of bicarbonate (NaHCO 3 ) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the use efficiency of carbon dioxide according to the method of bicarbonate (NaHCO 3 ) or gas aeration as a carbon source according to an embodiment of the present invention.

용어의 정의:Definition of Terms:

본 문서에서 사용되는 용어 "조류(藻類)"는 일반적으로 '광합성을 하는 산소발생형 광합성 생물 중에서 육상식물(이끼식물, 양치류식물, 종자식물)을 제외한 다양한 생물의 집합을 말한다. As used herein, the term "algae" refers to a collection of diverse organisms other than terrestrial plants (moss plants, ferns, seed plants), among oxygen-generating, photosynthetic organisms that are generally 'photosynthetic'.

본 문서에서 사용되는 용어 "광합성 미생물"은 광합성을 할 수 있는 녹조류, 홍조류, 남조류를 의미하며, 예를 들어, 클로렐라, 클라디도모나스(Chlamydomonas), 해마토코커스(Haematococous), 보트리오 코커스(Botryococcus), 세네데스무스(Scenedesmus), 스피룰리나(Spirulina), 테트라셀미스(Tetraselmis), 두날리엘라(Dunaliella) 등 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때 상술한 미세조류는 배양용기 내에서 카로테노이드, 균체, 파이코빌리프로테인, 지질, 탄수화물, 불포화지방산, 단백질을 생산할 수 있다.As used herein, the term "photosynthetic microorganism" refers to algae, red algae, and blue algae capable of photosynthesis, including, for example, Chlorella, Chlamydomonas , Haematococous , Botryococcus ), may be a three or four etc. death mousse (Scenedesmus), Spirulina (Spirulina), tetra-cell Miss (Tetraselmis), two flying it Ella (Dunaliella), but is not limited to such. At this time, the above microalgae can produce carotenoids, microbial cells, pycobiliproteins, lipids, carbohydrates, unsaturated fatty acids and proteins in a culture container.

본 문서에서 사용되는 용어 "중탄산염(bicarbonate)"은 탄산의 두 수소 원자 가운데 하나가 금속 원자와 치환하여 생기는 염(鹽)을 통틀어 이르는 말로 탄산수소염 또는 산성탄산염이라고도 한다. 탄산에서 수소원자가 하나 제거되고 만들어진 HCO3-와 양전하를 띠는 금속 이온이 결합하면 만들어지고 본 발명에서는 종래의 이산화탄소 가스를 대체하는 미세조류 배양을 위한 탄소원으로 사용되었다. As used herein, the term " bicarbonate "is also referred to as bicarbonate or acid carbonate, which is the salt resulting from substitution of one of the two hydrogen atoms of carbonic acid with a metal atom. In the present invention, it is used as a carbon source for microalgae culture replacing the conventional carbon dioxide gas. In the present invention, a hydrogen molecule is removed from carbonic acid and HCO 3 - produced is combined with a positively charged metal ion.

발명의 상세한 설명:DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [

본 발명의 일 관점에 따르면, 배양 대상 광합성 미생물을 해수가 포함된 배양기의 배양배지에 접종하는 미생물 접종단계; 상기 배지에 중탄산염을 처리하는 탄소원 처리단계; 상기 배지에 산을 첨가하여 배양하는 동안 pH를 일정 수준으로 유지하면서 상기 광합성 미생물을 배양하는 미생물 배양단계를 포함하는, 중탄산염을 탄소원으로 하는 미세조류 배양방법이 제공된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a microorganism-inoculating step of inoculating a photosynthetic microorganism to be cultivated into a culture medium of an incubator containing seawater; A carbon source treatment step of treating the medium with a bicarbonate; There is provided a microalgae culture method using a bicarbonate as a carbon source, comprising the step of culturing the photosynthetic microorganism while maintaining the pH at a constant level while the acid is added to the culture medium.

상기 미세조류 배양방법에 있어서, 상기 해수는 인공해수 또는 자연해수일 수 있고 상기 중탄산염은 중탄산나트륨(NaHCO3), 중탄산칼륨(KHCO3) 또는 중탄산칼슘(Ca(HCO3)2)일 수 있으며 상기 광합성 미생물은 테트라셀미스 속으로 수탁번호 KCTC12236BP로 기탁된 미세조류일 수 있다. In the microalgae culture method, the seawater may be artificial seawater or natural seawater, and the bicarbonate may be sodium bicarbonate (NaHCO 3 ), potassium bicarbonate (KHCO 3 ) or calcium bicarbonate (Ca (HCO 3 ) 2 ) The photosynthetic microorganism may be a microalgae deposited with the accession number KCTC12236BP in the Tetracellis genus.

상기 미세조류 배양방법에 있어서, 배양기에 구비된 산성용액이 들어있는 주머니에서 정량 조절기를 통해 서서히 산을 공급하는 방식으로 배지의 pH를 일정 수준으로 유지할 수 있고 상기 배지의 pH를 7 내지 9로 조절할 수 있으며 상기 산성용액은 염산, 질산, 황산 또는 아세트산일 수 있다.  In the microalgae culture method, the pH of the medium can be maintained at a predetermined level by gradually supplying acid through a quantitative controller in a bag containing an acid solution provided in an incubator, and the pH of the medium can be adjusted to 7 to 9 And the acidic solution may be hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid or acetic acid.

일반적으로 광독립영양(photoautotroph) 배양으로 해양 미세조류를 생산할 때에는 광합성(photosynthesis)에 의해 배양액의 pH가 증가하게 되고 이로 인해 배양액 내의 이산화탄소의 형태가 해양 미세조류가 이용하지 못하는 CO3 2- 이온의 형태로 전환되기 때문에 미세조류 바이오매스 생산이 저해된다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 일반적으로는 이산화탄소 또는 배가스 등을 공기에 일정 비율로 섞어서 배양액에 공급을 해주어 광합성에 필요한 이산화탄소를 공급함과 동시에 pH를 일정 수준으로 유지하게 된다. 그러나 이산화탄소는 수용액에 대해 용해도가 낮기 때문에 공급되는 이산화탄소의 양이 대부분 사용되지 못하고 대기 중으로 방출되어 탄소 이용 효율이 낮은 단점이 있고, 해양 배양과 같은 상황에서는 이산화탄소 공급 라인의 설치, 운영이 비용이 많이 들고 안정적이지 않다는 문제점이 있다. 또한 배가스(exhaust gas)를 사용할 경우에는 상기 배가스에 함유된 황산화물, 질소산화물 등에 의해 미세조류의 성장이 저해될 가능성도 있다. 이러한 여러 단점이 있는 이산화탄소 기체 대신, 고체 상태의 중탄산염(NaHCO3, KHCO3 등) 형태의 이산화탄소를 탄소원으로 사용하게 되면 수용액에 대한 용해도도 높고, 값비싼 압축기체 이송을 위한 압축 용기 및 배관이 필요 없는 등 여러 장점이 있지만 단순히 배지에 중탄산염을 첨가하여 미세조류 배양을 하는 경우에 상술한 바와 같이 pH가 증가하여 이산화탄소 이온 형태가 CO3 2-로 전환되어 배지에 첨가한 중탄산염을 모두 사용하지 못하게 된다. In general, light autotrophic (photoautotroph) when production of marine microalgae in the culture and increases the pH of the culture medium by photosynthesis (photosynthesis) This does not in the form of carbon dioxide using a marine microalgae in the culture solution of the CO 3 2- ion The production of microalgae biomass is inhibited. In order to prevent this phenomenon, carbon dioxide or flue gas is generally mixed with air at a certain rate and supplied to the culture liquid to supply carbon dioxide necessary for photosynthesis and maintain the pH at a certain level. However, since carbon dioxide is low in solubility in aqueous solution, the amount of carbon dioxide supplied is largely unused and released to the atmosphere, resulting in low efficiency of carbon utilization. In the case of marine culture, the installation and operation of the carbon dioxide supply line is costly There is a problem that it is not stable. Also, when exhaust gas is used, the growth of microalgae may be inhibited by sulfur oxides and nitrogen oxides contained in the exhaust gas. If carbon dioxide in the form of solid bicarbonate (NaHCO 3 , KHCO 3, etc.) is used as a carbon source instead of carbon dioxide gas having various disadvantages, it is required to have a high solubility in aqueous solution and a compression vessel and piping for expensive compressed gas transportation However, when microalgae are cultured by simply adding bicarbonate to the medium, the pH is increased as described above, and the carbon dioxide ion form is converted to CO 3 2- , so that the bicarbonate added to the medium can not be used .

본 발명자들은 이러한 문제점을 착안하여 예의노력한 결과, 미세조류 배양 배지에 이산화탄소 가스 공급 대신 중탄산염을 배지에 첨가하여 탄소원으로 사용하고, 배양액 내에 산을 첨가하여 pH를 이산화탄소 이온이 HCO3- 이온의 상태로 존재하는 7 내지 9의 범위로 조절해주어 탄소원을 이산화탄소 가스를 사용하였을때와 동일 수준의 미세조류 생산성을 나타내었으므로 미세조류 배양 시 생산비용이 절감되고 친환경적인 배양방법을 발명하게 되었다. As a result of intensive efforts, the inventors of the present invention have found that, in place of the supply of carbon dioxide gas to the microalgae culture medium, the present inventors have found that bicarbonate is added to the medium as a carbon source and acid is added to the culture medium to adjust the pH to a state of HCO 3 - It was adjusted to the range of 7 to 9 present, and the carbon source showed the same level of microalgae productivity as that of using carbon dioxide gas. Therefore, the production cost was reduced when microalgae were cultured and the environmentally friendly culture method was invented.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, Is provided to fully inform the user.

실시예 1: 탄소원에 따른 생산성 분석Example 1: Analysis of Productivity by Carbon Source

본 발명의 일 실시예에 따라 미세조류 배양시 탄소원 및 pH 조절 조건을 달리하여 생산성을 비교하였다. 구체적으로, 각각 인공해수의 작동 부피가 5 리터인 발효조(continuously stirred tank reactor, CSTR)에 f/2-Si 9배 농도를 첨가한 배지를 넣고, 탄소원으로 2% 이산화탄소 가스 0.1 vvm(CO2) 또는 60 mM의 중탄산염(NaHCO3)을 각각 처리한 후 균주(Tetraselmis sp. KCTC12236BP)를 배지에 접종하여 10일 동안 배양하였다. 중탄산염을 사용한 실험군은 pH를 8로 고정하는 pH-stat 배양 및 pH를 조절하지 않는 방식으로 나누었다. 상기 pH의 고정은 미세조류 배양기의 정량 조절기를 통해 배양액의 pH가 상승하여 8에 도달할 때까지 별도로 준비된 6M HCl 용액 용기에서 산이 자동으로 공급되는 방식으로 수행되었다(도 1). According to one embodiment of the present invention, productivity of microalgae cultured under different carbon source and pH control conditions was compared. Specifically, a medium containing 9 times f / 2-Si concentration was added to a continuously stirred tank reactor (CSTR) having a working volume of artificial seawater of 5 liters each, and a 2% carbon dioxide gas 0.1 vvm (CO 2 ) ( Tetraselmis sp. KCTC12236BP) was inoculated on the medium and cultured for 10 days. The cells were treated with 60 mM bicarbonate (NaHCO 3 ) and then cultured for 10 days. Experimental groups using bicarbonate were divided into pH-stat cultures in which the pH was fixed at 8 and pH-free cultures. The pH was fixed by automatically feeding acid in a separately prepared 6M HCl solution container until the pH of the culture reached 8 by means of a quantitative controller of a microalgae incubator (FIG. 1).

그 결과, 중탄산염을 탄소원으로 사용하고 pH를 조절한 실험군은 pH를 조절하지 않은 실험군보다 높은 미세조류 생산성을 나타내었으나 이산화탄소 가스를 탄소원으로 사용한 실험군보다는 낮은 생산성을 나타내었다(도 2). pH를 조절하지 않은 실험군의 미세조류 생산성이 낮은 이유는 중탄산염을 공급하여 pH가 높아지면 HCO3 - 이온이 버퍼작용에 의해 CO3 2-로 변환되어 해양 미세조류가 흡수하지 못하는 형태로 바뀌어 미세조류가 더 이상 성장하지 못했기 때문이다. As a result, the experimental group with the bicarbonate as the carbon source and the pH control showed higher microalgae productivity than the group without the pH control, but showed lower productivity than the group using the carbon dioxide gas as the carbon source (FIG. 2). The reason for the low productivity of the microalgae in the pH-untreated experimental group is that when the pH is increased by feeding the bicarbonate, the HCO 3 - ion is converted into CO 3 2- by the buffering action and the micro- Is not growing anymore.

실시예 2: 중탄산염(NaHCOExample 2: Bicarbonate (NaHCO 33 ) 농도에 따른 생산성 분석Analysis of Productivity by Concentration

본 발명의 일 실시예에 따라 중탄산염의 농도가 미세조류 생장에 미치는 영향을 조사하기 위하여 중탄산염의 농도 조절에 따른 생산성 분석을 수행하였다. 구체적으로, 탄소원으로 사용되는 중탄산염의 농도를 0.67 mM 부터 80 mM로 조절하여 첨가한 배지를 24 웰 플레이트에 약 2 mL씩 첨가하고 Tetraselmis sp. 균주를 접종하고 하루 동안 배양하였다. 그 결과, 중탄산염의 농도가 20 mM일 때, 미세조류의 생장이 가장 높은 것으로 나타났다(도 3). In order to investigate the effect of bicarbonate concentration on microalgae growth according to one embodiment of the present invention, productivity analysis according to the concentration of bicarbonate was conducted. Specifically, the concentration of the bicarbonate used as the carbon source was adjusted from 0.67 mM to 80 mM, and the added medium was added to a 24-well plate in an amount of about 2 mL, and Tetraselmis sp. The strain was inoculated and cultured for one day. As a result, when the concentration of bicarbonate was 20 mM, microalgae showed the highest growth (Fig. 3).

실시예 3: 중탄산염(NaHCOExample 3: Bicarbonate (NaHCO 33 ) 농도 및 pH 조절에 따른 생산성 분석Analysis of productivity by concentration and pH control

본 발명의 일 실시예에 따라 중탄산염의 농도 및 배양액의 pH를 조절함에 따른 미세조류 생산성을 분석하였다. According to one embodiment of the present invention, microbial productivity was analyzed by adjusting the concentration of bicarbonate and the pH of the culture solution.

구체적으로, 각각 인공해수의 작동 부피가 5 리터인 발효조(CSTR)에 3배수의 f/2-Si, 이산화탄소 가스 및 중탄산염을 각각 탄소원으로 한 배지를 제조하였고 상기 중탄산염의 농도는 20 mM, 60 mM 및 120 mM로 하여 균주(Tetraselmis sp.)를 배양하였다. 또한 배양액의 pH는 고농도의 염산을 첨가하여 pH가 8이상 높아지지 못하도록 조절하였고 중탄산염의 농도를 20 mM 및 60 mM을 처리하였을 때는 탄소원이 고갈되기 전의 동량의 중탄산염을 추가로 첨가하여 최종적으로 모든 발효조에 공급된 중탄산염의 총량이 120 mM이 되도록 하였다. Specifically, a culture medium was prepared in which a fermentation tank (CSTR) having a working volume of artificial seawater of 5 liters each had three volumes of f / 2-Si, carbon dioxide gas and bicarbonate as carbon sources. The concentration of the bicarbonate was 20 mM and 60 mM And 120 mM, respectively, and the strain ( Tetraselmis sp. ) Was cultured. The pH of the culture medium was adjusted so that the pH was not increased by 8 or more by adding hydrochloric acid at a high concentration. When the concentration of the bicarbonate was 20 mM or 60 mM, the same amount of bicarbonate before the depletion of the carbon source was further added, Lt; RTI ID = 0.0 > 120 < / RTI > mM.

그 결과, 중탄산염 20 mM의 농도를 처리하고 pH를 조절해 준 유가식(fed-batch) 방식으로 미세조류를 배양한 실험군이 2% 이산화탄소 가스를 폭기한 실험군과 동일 수준의 미세조류 생산성을 나타내었다(도 4). 또한, 상기 실험 결과에 따른 미세조류 바이오매스로 전환된 이산화탄소의 양을 비교해본 결과, 상기 유가식 방식으로 미세조류를 배양한 실험군의 탄소 이용효율은 89%로 1.25%를 나타낸 이산화탄소 가스 폭기 방식과 비교하여 월등히 높은 탄소 이용 효율을 나타내었다(도 5).As a result, experimental group treated with 20 mM bicarbonate and pH adjusted fed-batch microalgae showed the same level of microalgae productivity as experimental group aerated with 2% carbon dioxide gas (Fig. 4). As a result of comparing the amount of carbon dioxide converted into the microalgae biomass according to the experimental results, it was found that the carbon utilization efficiency of the experiment group in which the microalgae were cultured by the above-mentioned fed-batch method was 89%, 1.25% (FIG. 5).

본 발명은 상술한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 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 invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims (8)

배양 대상 광합성 미세조류를 해수가 포함된 배양기의 배양배지에 접종하는 미생물 접종단계;
상기 배지에 10 내지 30 mM 중탄산염을 처리하는 탄소원 처리단계;
상기 배지에 산을 첨가하여 배양하는 동안 pH를 일정 수준으로 유지하면서 상기 광합성 미생물을 배양하는 미생물 배양단계를 포함하는, 중탄산염을 탄소원으로 하는 미세조류 배양방법. A microorganism inoculation step of inoculating the cultured target photosynthetic microalgae into a culture medium of an incubator containing seawater;
A carbon source treatment step of treating the medium with 10 to 30 mM bicarbonate;
Culturing the photosynthetic microorganism while maintaining the pH at a constant level while culturing the medium by adding an acid to the medium; and culturing the microalgae using a bicarbonate as a carbon source. 제1항에 있어서,
상기 해수는 인공해수 또는 자연해수인, 중탄산염을 탄소원으로 하는 미세조류 배양방법.The method according to claim 1,
Wherein the seawater is bicarbonate, which is artificial seawater or natural seawater, as a carbon source. 제1항에 있어서,
상기 중탄산염은 중탄산나트륨(NaHCO3), 중탄산칼륨(KHCO3) 또는 중탄산칼슘(Ca(HCO3)2)인, 중탄산염을 탄소원으로 하는 미세조류 배양방법.The method according to claim 1,
Wherein the bicarbonate is a sodium bicarbonate (NaHCO 3 ), potassium bicarbonate (KHCO 3 ), or calcium bicarbonate (Ca (HCO 3 ) 2 ). 제1항에 있어서,
상기 광합성 미생물은 테트라셀미스 속 미세조류인, 중탄산염을 탄소원으로 하는 미세조류 배양방법.The method according to claim 1,
Wherein the photosynthetic microorganism is a microalgae cultured using a bicarbonate as a carbon source, which is a microcavity of tetracellular micro-algae. 제4항에 있어서,
상기 테트라셀미스 속 미세조류는 수탁번호 KCTC12236BP로 기탁된, 중탄산염을 탄소원으로 하는 미세조류 배양방법.5. The method of claim 4,
Wherein the microcavities of the tetracelliferous microalgae are deposited with a deposit number KCTC12236BP, and the bicarbonate is used as a carbon source. 제1항에 있어서,
배양기에 구비된 산성용액이 들어있는 주머니에서 정량 조절기를 통해 서서히 산을 공급하는 방식으로 배지의 pH를 일정 수준으로 유지하는, 중탄산염을 탄소원으로 하는 미세조류 배양방법. The method according to claim 1,
A method for culturing microalgae using a bicarbonate as a carbon source, wherein the pH of the medium is maintained at a constant level by gradually supplying acid through a quantitative controller in a bag containing an acidic solution provided in an incubator. 제6항에 있어서,
상기 배지의 pH를 7 내지 9로 조절하는, 중탄산염을 탄소원으로 하는 미세조류 배양방법. The method according to claim 6,
Wherein the pH of the medium is adjusted to 7 to 9 by using a bicarbonate as a carbon source. 제6항에 있어서,
상기 산성용액은 염산, 질산, 황산 또는 아세트산인, 중탄산염을 탄소원으로 하는 미세조류 배양방법.
The method according to claim 6,
Wherein the acidic solution is a hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid or acetic acid, and the bicarbonate is a carbon source.
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