KR101798486B1 - Lb 배지를 포함하는 미세조류 배양용 배지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에는 LB 배지를 포함하는 미세조류 배양용 배지 조성물 및 이를 이용한 미세조류 배양 방법이 개시된다. 상기 LB 배지는 펩톤 또는 트립톤; 효모 추출물; 및 소듐 클로라이드를 포함하고 상기 미세조류는 페오닥틸룸 속 규조류일 수 있다. 상기 미세조류 배양용 배지 조성물 및 미세조류 배양 방법은 미세조류 배양 농도를 증대시키고 미세조류 내 푸코잔틴 및 클로로필의 함량을 증대시키는 효과가 있다.

Description

LB 배지를 포함하는 미세조류 배양용 배지 조성물{MEDIUM COMPOSITION FOR CULTURING MICROALGAE COMPRISING LB MEDIA}
본 명세서에는 LB 배지를 포함하는 미세조류 배양용 배지 조성물 및 이를 이용한 미세조류 배양 방법이 개시된다.
미세조류(microalgae)는 광합성 색소를 가지고 광합성을 하는 생물들에 대한 통칭으로, 태양광 등 빛을 에너지원으로 이산화탄소를 고정화시키고 광합성을 하여 성장하는 마이크로 단위의 크기를 갖는 수중 생물을 의미하며, 그 종류로는 남조류, 규조류, 녹조류 등이 있다.
이러한 미세조류는 이산화탄소를 고정화시킬 수 있고 단백질 및 지질 함량이 높으므로 식품, 사료 또는 연료 생산용 바이오매스(biomass)로 활용될 수 있다. 구체적으로, 미세조류에 함유된 지질 성분은 액체 연료로 사용되는 바이오디젤 오일 생산의 원료로 사용될 수 있다.
산업적인 생물 소재로서 미세조류의 장점은 육상의 식물 자원과 경쟁 없이 배양을 통하여 환경 친화적이고 지속적인 재생산이 가능하며 오염 물질로 폐기하는 부분이 전혀 없어 100% 활용이 가능하다는 점이다. 그러나, 미세조류는 배양 중 폐사하는 경우가 많아 안정성이 낮고 비용이 높아 경제성이 낮은 문제점이 있다.
현재 이러한 미세조류의 배양에 가장 널리 사용되고 있는 배지는 F/2(Guillard and Ryther, 1962) 배지이다. F/2 배지는 소규모 실내 배양에서 우수한 성장을 보이지만, 배지를 제조하기가 복잡하며 단가가 상대적으로 매우 높아 경제적으로도 대량 배양에 이용하기 어려운 문제가 있다. 또한, 미세조류의 대량 배양 시 사용되는 농업용 비료의 경우 F/2 배지와 같은 대표적인 시약 배지에 비해 세포의 성장률이 낮은 문제가 있다.
한편, LB 배지는 Lysogeny broth 또는 Luria-Bertani의 약자로 박테리아 성장에 주로 사용되는 배지이다. 이 배지는 어떠한 원소가 정확히 어느 정도 포함되어 있는지 알지 못하는 복합배지로서 E.coli의 배양에 가장 일반적으로 사용되고 있으나, 미세조류의 배양 시 LB 배지를 F/2 배지에 첨가물로 사용함으로써 미세조류의 배양 농도나 미세조류의 푸코잔틴, 클로로필 등의 함량을 증진시키는 효과에 대해서는 종래 개시된 바가 없다.
푸코잔틴은 다양한 생리활성을 갖는 화합물이며 현재까지 푸코잔틴의 다양한 생리활성이 세포 실험, 동물 실험 등을 통하여 밝혀졌다. 예를 들면, 푸코잔틴의 항산화, 항염증, 항암, 간보호, 항당뇨, 항비만, 항고지혈증 활성 등이 다양한 연구자들에 의해서 확인되었으며, 그 외 피부보호, 혈관신생억제, 뼈보호, 눈보호 및 항말라리아 효과 등이 보고된 바 있다.
푸코잔틴과 관련된 제품의 원료는 주로 다시마, 미역과 같은 갈조류(brown seaweed)가 대부분이고, 제품에 첨가되는 푸코잔틴의 형태는 갈조류 추출물이다. 하지만, 일반적으로 갈조류에 포함되어 있는 푸코잔틴은 그 양이 매우 제한적이어서 푸코잔틴을 활용한 제품 개발에 있어 가장 큰 장애 요소가 되고 있다.
KR 10-2011-0062979A
일 측면에서, 본 명세서는 LB 배지를 포함하는 미세조류 배양용 배지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다른 측면에서, 본 명세서는 LB 배지를 이용한 미세조류 배양 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 LB(Luria Bertani) 배지를 포함하는 미세조류 배양용 배지 조성물을 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 조성물은 미세조류 내 함유된 푸코잔틴 및 클로로필로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 기능성 성분의 함량을 증대시키는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 미세조류는 페오닥틸룸 속(Phaeodactylum spp.)일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 미세조류는 페오닥틸룸 트리코누툼(Phaeodactylum tricornutum)일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 LB 배지는 펩톤 또는 트립톤; 효모 추출물; 및 소듐 클로라이드를 포함할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 조성물은 LB 배지와 F/2 배지를 포함할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 LB 배지는 F/2 배지 전체 100 부피부에 대해 0.1 내지 10.0 부피부로 포함된 것일 수 있다.
다른 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 상기 미세조류 배양용 배지 조성물을 이용하여 미세조류를 배양하는 방법을 제공한다.
일 측면에서, 본 명세서에 따른 미세조류 배양용 배지 조성물은 LB 배지를 포함하여 미세조류 배양 농도를 증대시키고 미세조류 내 푸코잔틴 및 클로로필의 함량을 증대시키는 효과가 있다.
다른 측면에서, 본 명세서에 따른 미세조류 배양 방법은 LB 배지를 사용하여 미세조류 배양 농도를 증대시키고 미세조류 내 푸코잔틴 및 클로로필의 함량을 증대시키는 효과가 있다.
도 1은 본 명세서의 일 시험예에 따른 미세조류 배양 농도 증대 효과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 명세서의 일 시험예에 따른 미세조류 내 푸코잔틴 및 클로로필 함량 증대 효과를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
일 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 LB(Luria Bertani) 배지를 포함하는 미세조류 배양용 배지 조성물을 제공한다.
상기 조성물은 미세조류 내 함유된 푸코잔틴 및 클로로필로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 기능성 성분의 함량을 증대시키는 것일 수 있다.
다른 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 LB(Luria Bertani) 배지를 포함하는 미세조류 배양 배지에서 미세조류를 배양하는 단계를 포함하는 미세조류 배양 방법을 제공한다.
상기 방법은 미세조류 내 함유된 푸코잔틴 및 클로로필로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 기능성 성분의 함량을 증대시키는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 미세조류는 규조류일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 미세조류는 페오닥틸룸 속(Phaeodactylum sp.), 오돈텔라 속(Odontella sp.) 및 아이소크라이시스 속(Isochrysis sp.)으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 미세조류는 페오닥틸룸 트리코누툼(Phaeodactylum tricornutum), 오돈텔라 아우리타(Odontella aurita) 및 아이소크라이시스 갈바나(Isochrysis galbana)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상일 수 있다.
본 명세서에서 LB 배지는 통상적으로 알려진 배지를 사용할 수 있으며, LB 배지는 단백질 공급원으로 질소 공급원 역할을 수행하는 펩톤 또는 트립톤; 생장에 필요한 비타민, 미네랄 등의 각종 영양소를 공급하는 효모 추출물; 및 삼투압을 조절하고 신호전달 체계에 필요한 이온을 공급하는 소듐 클로라이드를 포함할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 펩톤 또는 트립톤; 효모 추출물; 및 소듐 클로라이드는 0.8 내지 1.2 : 0.4 내지 0.6 : 0.8 내지 1.3의 중량비, 구체적으로 0.9 내지 1.1 : 0.45 내지 0.55 : 0.9 내지 1.2의 중량비, 더욱 구체적으로 1 : 0.5 : 1 내지 1.2의 중량비로 혼합되어 미세조류의 배양 농도 및 미세조류 내 푸코잔틴 및 클로로필의 함량을 효과적으로 증대시킬 수 있다.
본 명세서에서 LB 배지는 미세조류 배양 시 사용되는 배지에 첨가하여 사용될 수 있고, 예컨대 LB 배지는 F/2(Guillard & Ryther 1962)에 첨가하여 사용될 수 있다. F/2 배지는 당업자가 용이하게 조성 및 조성 비율을 적절히 조절할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 LB 배지는 F/2 배지 전체 100 부피부에 대해 0.1 내지 10.0 부피부, 구체적으로 0.5 내지 10.0 부피부, 더욱 구체적으로 0.5 내지 5.0 부피부 또는 5.0 내지 10.0 부피부로 포함되어 미세조류의 배양 농도 및 미세조류 내 푸코잔틴 및 클로로필의 함량을 효과적으로 증대시킬 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 F/2 배지는 NaNO3, NaH2PO4·H20, NaSiO3·9H2O, CuSO4·H2O, Na2MoO4·2H2O, ZnSO4·7H2O, MnCl2·4H2O, CoCl2·6H2O, FeCl3·6H2O, Na2EDTA·2H2O, 시아노발라민(Cyanobalamin), 티아민 HCl(Thiamine HCl) 및 비오틴(Biotin)으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 NaNO3, NaH2PO4·H20, NaSiO3·9H2O, CuSO4·H2O, Na2MoO4·2H2O, ZnSO4·7H2O, MnCl2·4H2O, CoCl2·6H2O, FeCl3·6H2O, Na2EDTA·2H2O, 시아노발라민(Cyanobalamin), 티아민 HCl(Thiamine HCl) 및 비오틴(Biotin)은 각각 70 내지 80 : 2 내지 8 : 25 내지 35 : 0.0090 내지 0.0150 : 0.0055 내지 0.0070 : 0.015 내지 0.030 : 0.10 내지 0.25 : 0.005 내지 0.02 : 3.0 내지 3.5 : 4.0 내지 4.5 : 0.0005 내지 0.0013 : 0.15 내지 0.25 : 0.0005 내지 0.0013의 중량비로 혼합될 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 F/2 배지는 NaNO3, NaH2PO4·H20 및 NaSiO3·9H2O를 포함할 수 있다. 상기 NaNO3, NaH2PO4·H20 및 NaSiO3·9H2O는 70 내지 80 : 2 내지 8 : 25 내지 35의 중량비로 혼합될 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 F/2 배지는 FeCl3·6H2O 및 Na2EDTA·2H2O를 더 포함할 수 있다. 상기 FeCl3·6H2O 및 Na2EDTA·2H2O는 3.0 내지 3.5 : 4.0 내지 4.5의 중량비로 혼합될 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 F/2 배지는 MnCl2·4H2O, CoCl2·6H2O 및 티아민 HCl을 더 포함할 수 있다. 상기 MnCl2·4H2O, CoCl2·6H2O 및 티아민 HCl은 0.10 내지 0.25 : 0.005 내지 0.02 : 0.15 내지 0.25의 중량비로 혼합될 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 F/2 배지는 CuSO4·H2O, Na2MoO4·2H2O, ZnSO4·7H2O, 시아노발라민 및 비오틴을 더 포함할 수 있다. 상기 CuSO4·H2O, Na2MoO4·2H2O, ZnSO4·7H2O, 시아노발라민 및 비오틴은 0.0090 내지 0.0150 : 0.0055 내지 0.0070 : 0.015 내지 0.030 : 0.0005 내지 0.0013 : 0.0005 내지 0.0013의 중량비로 혼합될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
시험예 1. 미세조류 배양 농도 증대 효과
본 시험예에서 미세조류는 페오닥틸룸 트리코누툼(Phaeodactylum tricornutum)을 이용하여 시험하였다.
페오닥틸룸 트리코누툼은 멸균된 해수로 만든 F/2 배지(하기 표 1 참조)를 사용하여 배양하였으며, 페오닥틸룸 트리코누툼의 무균 배양(bacteria-free)을 위해 항생제 앰피실린(50 μg/mL), 카나마이신(10 μg/mL), 스트렙토마이신(50 μg/mL)이 처리되었다. 배양은 2 L 유리병에 20±1 ℃에서 3,000 lx의 강도인 40 W 형광램프의 조건으로 배양하였고, 공기는 펌프를 통해 공급되었다. 모든 배양은 24 시간 동안 빛 조건에서 수행되었다. 배양 시작 4일째되는 날, 페오닥틸룸 트리코누툼 배양액에 LB 배지(하기 표 2 참조)를 0 ml, 10 ml, 25 ml, 50 ml, 100 ml의 부피별로 첨가한 후 페오닥틸룸 트리코누툼의 배양 농도를 측정하였다.
페오닥틸룸 트리코누툼의 성장을 측정하기 위해 배양액으로부터 2, 4, 6, 8일째되는 날의 샘플을 채취하였고, 세포 수는 현미경으로 혈구계산판을 이용하여 직접 계수하였다. 먼저 페오닥틸룸 트리코누툼 배양액 10 μL를 혈구계산판에 주입한 후 현미경을 이용하여 세포 수를 세었다. 세포 수는 104 cells/mL 단위로 표시하였다.
그 결과, 도 1에서 보는 바와 같이 페오닥틸룸 트리코누툼 배양액에 LB 배지를 첨가하지 않은 control 군에 비해 LB 배지를 첨가한 시험군에서 농도 의존적으로 배양 농도가 현격하게 증가하는 것을 확인하였다. 따라서, LB 배지를 포함하는 미세조류 배양용 배지 조성물은 미세조류의 배양 농도를 현저하게 증가시키는 것을 알 수 있었다.
Components Contents (mg/L)
NaNO3 75
NaH2PO4·H20 5
NaSiO3·9H2O 30
CuSO4·H2O 0.0098
Na2MoO4·2H2O 0.0063
ZnSO4·7H2O 0.022
MnCl2·4H2O 0.18
CoCl2·6H2O 0.01
FeCl3·6H2O 3.15
Na2EDTA·2H2O 4.36
Cyanobalamin 0.001
Thiamine HCl 0.2
Biotin 0.001
Components Contents (g/L)
Pepton from casein 10.0
Yeast extract 5.0
NaCl 10.5
시험예 2. 미세조류 내 푸코잔틴 및 클로로필 함량 증대 효과
상기 시험예 1과 동일한 방법으로 페오닥틸룸 트리코누툼을 배양하였고, 배양 8일째되는 날 샘플을 채취하여 동결건조시켰다. 동결건조된 페오다틸룸 트리코누툼 10 mg을 100%의 에탄올 10 mL로 실온에서 1 시간 동안 추출하였다. 이후 멤브레인 여과 후 HPLC 분석 및 흡광도 분석에 사용하였다.
푸코잔틴 함량은 Agilent 1200 HPLC 시스템(Agilent Technologies, USA)을 사용하여 측정하였다. 분리는 YMC 카로티노이드 컬럼(250 mm length × 4.6 mm i.d. 및 5 μm particle size; Waters)을 사용하였다. 이동상인 메탄올과 물은 유속 0.7 mL/min으로 용출되었다. 200 ~ 800 nm 범위의 diode array detector(DAD)가 사용되었고 크로마토그램은 445 nm에서 기록되었다. 검량선을 만들기 위해, 푸코잔틴을 0.5 ~ 50 μg/mL의 범위로 에탄올에 녹여 표준용액으로 사용하였다.
클로로필 함량은 G. A. Coddd의 방법을 변형하여 다음과 같이 측정하였다. 먼저, 페오닥틸룸 트리코누툼 1 mL의 배양액을 회수하였을 때의 건조 시료량을 계산하여 100% 메탄올 1 mL를 첨가하였다. 그리고 60 ℃에서 30분 동안 추출한 다음 0 ℃에서 5분간 냉각시켜 650, 655 nm에서 UV-Vis 분광광도계(Agilent Technologies)를 이용하여 흡광도를 측정하였다. 아래의 식을 이용하여 클로로필의 함량을 계산하였다.
클로로필(mg/g) = (A650×25.5)+(A655×4)(37)
그 결과, 도 2에서 보는 바와 같이 페오닥틸룸 트리코누툼 배양액에 LB 배지를 첨가하지 않은 control 군에 비해 LB 배지를 첨가한 시험군에서 푸코잔틴 및 클로로필의 함량이 현격하게 증가하는 것을 확인하였다. 따라서, LB 배지를 포함하는 미세조류 배양용 배지 조성물은 미세조류 내 푸코잔틴 및 클로로필의 함량을 현저하게 증가시키는 것을 알 수 있었다.
이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 미세조류 배양용 배지 조성물로서,
    상기 조성물은 LB(Luria Bertani) 배지를 포함하고,
    상기 미세조류는 페오닥틸룸 트리코누툼(Phaeodactylum tricornutum)인, 미세조류 배양용 배지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물은 미세조류 내 함유된 푸코잔틴 및 클로로필로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 기능성 성분의 함량을 증대시키는, 미세조류 배양용 배지 조성물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 LB 배지는 펩톤 또는 트립톤; 효모 추출물; 및 소듐 클로라이드를 포함하는, 미세조류 배양용 배지 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물은 LB 배지와 F/2 배지를 포함하는, 미세조류 배양용 배지 조성물.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 LB 배지는 F/2 배지 전체 100 부피부에 대해 0.1 내지 10.0 부피부로 포함된 것인, 미세조류 배양용 배지 조성물.
  8. 제 1항, 제 2항, 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 미세조류 배양용 배지 조성물을 이용하여 미세조류를 배양하는 방법.
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