KR101985718B1 - 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법에 관한 것으로서, 셀룰로오스를 에테르화 반응시켜 셀룰로오스 에테르 담체를 제조하는 단계; 상기 셀룰로오스 에테르 담체에 공유결합으로 고정화된 효소 및 미생물을 제조하는 단계; 상기 고정화된 효소 및 미생물을 포도당과 탄수화물과 함께 해삼 양식 수조 안 배설물 주위로 첨가하는 단계; 상기 고정화된 효소와 미생물의 상호 기능에 의해 해삼 배설물이 제거되는 단계를 포함하는 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법을 특징으로 하는 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법으로서 해삼을 양식하는 과정에서 사육조내에 발생하는 배설물 및 찌꺼기를 효율적으로 제거하는데 이용 될 수 있다.
Description
본 발명은 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 셀룰로오스를 에테르화 반응시켜 셀룰로오스 에테르 담체를 제조하고 셀룰로오스 에테르 담체에 효소와 미생물을 고정화하여 이들의 상호 기능에 의해 해삼 배설물이 제거되는 방법에 관한 것으로, 해삼을 양식하는 과정에서 사육조 내에 발생하는 배설물 및 찌꺼기를 효율적으로 제거하는데 이용 될 수 있다.
해삼 (sea cucumber)은 극피동물 해삼강에 속하는 해삼류의 총칭이며, 옆으로 다니기 때문에 입과 항문은 서로 반대쪽에 있고 입 주위에는 촉수가 있다. 또한, 식도는 석회환으로 싸여 있고 소화관은 길며 암수딴몸 또는 암수한몸으로서 체외수정을 한다. 해삼은 세계적으로 약 1500여 종이 분포하며, 한국에서 생산되는 해삼은 온대산 참해삼인 홍해삼, 청해삼, 흑해삼 등 4과 14종이다. 해삼 표면의 색깔에 따라 홍해삼, 청해삼, 흑해삼, 해파리해삼 등으로 구분해 부르며, 이들은 모두 같은 종이다. 해삼은 수온이 17℃이하, 특히 8~10℃에서 식욕이 가장 왕성하고 운동량이 많아 성장이 빠른 편이나, 17℃이상이 되면 먹는 것을 중지하며, 25℃이상일 경우에는 활동을 중지하고 여름 잠을 잔다. 자생력이 매우 강해 두개의 개체로 절단한 후 3개월 정도 지나면 절단 부위가 자연 치유된다. 적의 피습을 받거나 강한 자극을 주면 창자를 버리거나 몸을 스스로 끊어 버리기도 하는데, 수개월 정도 지나면 손상된 부분이 다시 생겨난다. 이와 같은 생태학적 특성을 갖는 해삼을 양식하기 위하여 우리나라에서는 1990년 해삼 인공종묘생산기술이 개발되어 민간 어업인 및 도립 연구소에 기술 이전을 하였으나, 상품사이즈까지 키우는 전문 양식장은 매우 부족한 상태이며 특히 해삼을 대량생산하기 위한 시스템도 부족한 편이다.
또한, 해삼의 양식은 주로 자연 산란기보다 3개월 전인 10월이나 11월 종묘생산을 위한 어미를 준비하여 관리 하다가 간출자극, 표면자극, 수온자극으로 산란을 유도한 후, 수컷 정소에서 추출한 정자현탁액을 살포하여 수정시키며, 펜탁툴라 유생기에 착저시켜 치삼으로 사육시킨다. 양식장에는 해삼이 부착하여 먹이활동을 하는 부착기질이 일정 간격을 두고 고르게 배치되어 있으며 양식장으로 투여한 해삼의 먹이 등이 골고루 놓여진다. 그러므로, 부유생활을 하던 해삼이 이러한 부착기질에 골고루 부착하는 것은 해삼의 양식에 매우 중요하다. 또한, 해삼 유생이 초기 오촉수가 나오는 단계에서는 아직 촉수가 발달하지 않아 부착기질에 스스로의 힘으로 부착하는 것이 용이하지 않으므로 해삼이 쉽게 부착할 수 있도록 도와주는 장치가 필요하며, 해삼이 점점 자라서 부착력이 충분한 후에는 부착 용이성이 아니라 해삼의 배설물의 배출 등 양식을 위한 다른 조건을 고려하여 부착기질의 형상을 용이하게 변경할 필요가 있다. 특히, 해삼의 활동이 왕성한 시기에 섭이 시기에 배설물의 양도 많기 때문에 해삼을 양식 조건에서 배설물의 제거는 매우 중요하다. 하지만, 기존의 양식 시스템의 경우 해삼과 배설물이 섞여 수조 안의 양식수가 오염되거나, 배설물을 직접적으로 제거하기 위해 브러쉬 또는 망을 설치해서 해삼의 표면에 접촉하는 방식으로, 통해 해삼 생육에 많은 스트레스로 작용하고 있으나, 해삼 표면의 접촉을 방지하여 해삼의 스트레스를 극소화하는 방식의 해삼 배설물 제거에 대한 연구와 기술은 밝혀진 바가 없다. 본 발명에서는 셀룰로오스 에테르 담체를 이용하여 효소와 미생물을 고정화하고 이들의 상호 기능에 의해 해삼 배설물이 제거되는 방법에 관한 것으로 해삼을 양식하는 과정에서 사육조 내에 발생하는 배설물 및 찌꺼기를 효율적으로 제거할 것으로 기대된다.
이에 본 발명자들은 종래의 고정화 담체의 문제점인 효소와 미생물을 고정화 담체에 고정화 할 경우 쉽게 탈착되는 문제점을 개선하여 양식수의 정화와 해삼 배설물의 제거 효율을 향상시키고자 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 종래의 고정화 담체의 문제점인 효소와 미생물을 고정화 담체에 고정화 할 경우 쉽게 탈착되는 문제점을 개선하여 양식수의 정화와 해삼 배설물의 제거 효율을 향상시키는 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 종래의 고정화 담체의 문제점인 효소와 미생물을 고정화 담체에 고정화 할 경우 쉽게 탈착되는 문제점을 개선하여 양식수의 정화와 해삼 배설물의 제거 효율을 향상시키는 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 셀룰로오스를 에테르화 반응시켜 셀룰로오스 에테르 담체를 제조하는 단계; 상기 셀룰로오스 에테르 담체에 공유결합으로 고정화된 효소 및 미생물을 제조하는 단계; 상기 고정화된 효소 및 미생물을 포도당과 탄수화물과 함께 해삼 양식 수조 안 배설물 주위로 첨가하는 단계; 상기 고정화된 효소와 미생물의 상호 기능에 의해 해삼 배설물이 제거되는 단계를 포함하는 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 셀룰로오스 에테르 담체는 20℃에서 수중 2 ~ 4 중량% 용액으로 측정 시 적어도 1000 ~ 1500 mPaㆍs의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법을 제공한다.
또한, 상기 셀룰로오스 에테르 담체는 상기 지방족 모노카복실산 무수물 및 상기 디카복실산 무수물 및 상기 탈중합제를 포함하는 반응물이 혼합되고 가열되어 제조되는 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법을 제공한다.
또한, 상기 고정화된 효소 Urease. protease, amylase, Lipase, Celluase, Coagulase, Peroxidase, Pectimase, Disatase, Zymase, Emulsin으로 구성된 군에서 선택된 효소을 액체 Culture enzyme상태로 만들어 고정화한 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 상기 고정화된 미생물은 Aerbacter군, Bacillus군, pseudomonas군, Nitrosomonas군, Nitrobacter군, Rhodopseundomonas군 으로 구성된 군에서 선택된 미생물을 액체 Culture Bacteria상태로 만들어 고정화한 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법을 제공한다.
또한, 고정화된 효소 및 미생물을 제조하는 단계는 0 ~ 30℃에서 5 ~ 15 시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법을 제공한다.
본 발명의 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법은 셀룰로오스를 에테르화 반응시켜 셀룰로오스 에테르 담체를 제조하는 단계; 상기 셀룰로오스 에테르 담체에 공유결합으로 고정화된 효소 및 미생물을 제조하는 단계; 상기 고정화된 효소 및 미생물을 포도당과 탄수화물과 함께 해삼 양식 수조 안 배설물 주위로 첨가하는 단계; 상기 고정화된 효소와 미생물의 상호 기능에 의해 해삼 배설물이 제거되는 단계를 포함하는 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법을 특징으로 하여, 셀룰로오스 에테르 담체에 효소와 미생물을 고정화하여 이들의 상호 기능에 의해 해삼 배설물이 제거되는 방법에 관한 것으로 해삼을 양식하는 과정에서 사육조내에 발생하는 배설물 및 찌꺼기를 효율적으로 제거하는데 이용 될 수 있다.
도면 1은 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법에 대한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수
있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나, 또는 '접속 되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나, '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명한다.
본 발명은 셀룰로오스를 에테르화 반응시켜 셀룰로오스 에테르 담체를 제조하는 단계; 상기 셀룰로오스 에테르 담체에 공유결합으로 고정화된 효소 및 미생물을 제조하는 단계; 상기 고정화된 효소 및 미생물을 포도당과 탄수화물과 함께 해삼 양식 수조 안 배설물 주위로 첨가하는 단계; 상기 고정화된 효소와 미생물의 상호 기능에 의해 해삼 배설물이 제거되는 단계를 포함하는 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 셀룰로오스 에테르 담체는 20℃에서 수중 2 ~ 4 중량% 용액으로 측정 시 적어도 1000 ~ 1500 mPaㆍs의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법이다. 본 발명에서 셀룰로오스 에테르는 셀룰로오스의 수산기를 에테르화한 셀룰로오스 에테르를 말한다. 즉, 셀룰로오스의 에테르화 반응에 의해서, 셀룰로오스 구조내의 수산기 중 일부를 blocking하거나, 수산기 중의 수소를 다른 치환체로 치환함으로써 셀룰로오스 에테르를 형성한다. 이때, 셀룰로오스의 주쇄는 절단되지 않고 유지되지만, 셀룰로오스 내의 수소결합이 변화하는 방식인 셀룰로오스가 비결정 구조로 변환되기 때문에 고분자량의 수용성 셀룰로오스 에테르가 얻어진다. 본 발명의 셀룰로오스 에테르 담체는 20 °C에서 수중 2 중량% 용액으로 측정 시 적어도 500 mPaㆍs, 700 mPaㆍs, 1000 mPaㆍs, 1500 mPaㆍs, 2000 mPaㆍs 및 3000 mPaㆍs 의 초기 점도를 갖는다. 셀룰로오스 에테르는 일반적으로 20 °C에서 수중 2 중량% 용액으로 측정 시 최대 100,000 mPaㆍs, 30,000 mPaㆍs, 15,000 mPaㆍs, 7,000 mPaㆍs, 및 5,000 mPaㆍs의 초기 점도를 갖는다. 상기 점도는 미국 약전 (USP 35, "하이프로멜로스", 페이지 423-424 및 3467-3469)에 기재된 바와 같이 20℃에서 수중 2 중량-% 용액으로 측정되었다. USP 35에 기재된 바와 같이, 600 mPaㆍs 이하의 점도는 우벨로데(Ubbelohde) 점도 측정에 의해 측정되었고, 600 mPaㆍs 초과의 점도는 브룩필드 점도계를 사용하여 측정되었다. 2wt.% HPMC 용액의 제조 및 Ubbelohde 및 Brookfield 점도 측정 조건 모두에 대한 설명은 USP 35에 기재된다. 상기 점도의 셀룰로오스 에테르는 하기에 의하여 공지된 절차에 따라 생산될 수 있으며, 셀룰로오스, 알칼리 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 에테르를 탈중합 반응으로 처리함이 없이, 셀룰로오스와 알칼리성 물질을 알칼리화시키는 것 및 생산된 알칼리 셀룰로오스를 에테르화하는 것일 수도 있다.
용어 “초기 점도”는, 본원에 사용된 바와 같이, 탈중합제에 의한 셀룰로오스 골격의 부분적 탈중합화 전 셀룰로오스 에테르의 점도를 의미한다.
본 발명의 상기 셀룰로오스 에테르 담체는 상기 지방족 모노카복실산 무수물 및 상기 디카복실산 무수물 및 상기 탈중합제를 포함하는 반응물이 혼합되고 가열되어 제조되는 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법을 특징으로 한다. 상기 고점도의 셀룰로오스 에테르가 지방족 모노카복실산 무수물 및 디카복실산 무수물과의 반응을 위한 개시 물질로서 사용될 경우, 셀룰로오스 에테르가 셀룰로오스 에테르 대 하기 기술된 희석제의 전형적인 비율에서의 희석제와 혼합될 때 겔-유사 또는 도우(dough)-유사 불균질 반응 덩어리가 생성된다. 균일한 반응 혼합물은, 상기 반응 덩어리를 교반함에 의해서는 수득될 수 없다. 희석제 내에서 용해되지도, 적절하게 분산되지도 않는 개시 물질 예컨대 셀룰로오스 에테르의 큰 덩어리가 형성된다. 또한, 탈중합제에 의한, 효과적인 부분 탈중합 및 지방족 모노카복실산 무수물 및 디카복실산 무수물의 효과적인 에테르화가, 상기 기술된 반응 덩어리의 물리적 특성에도 불구하고, 많은 양의 미-반응된 또는 불충분하게 반응된 셀룰로오스 에테르가 없이 진행된다. [실시예 1 참조]
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 고정화된 효소 Urease. protease, amylase, Lipase, Celluase, Coagulase, Peroxidase, Pectimase, Disatase, Zymase, Emulsin으로 구성된 군에서 선택된 효소을 액체 Culture enzyme상태로 만들어 고정화한 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법을 특징으로 한다. 상기 고정화된 효소군 들은 고분자 화합물인 해삼의 배설물이나 찌꺼기등의 난분해성 고형체 (Non Soluble Suspend Solid)의 큰 입자들을 분해 시킬 수 있도록 소립자 형태의 저분자화시켜 용해성 고형체(Soluble Suspend Solid)로 만들어 져야지만 효소에 의해 분해 소멸되기 때문에 Urease, Lipase, Diastase, Protease, Amylase, Cellulase 등이 혼합된 액체 Culture enzyme으로 만들어져야 하며, 건조 드라이된 담체에 수분 25%-30%가 유지되도록 접목시켜 혼합 장치 내에서 셀룰로오스 에테르 담체에 접목된 상태로써 배설물이나 찌꺼기 등을 분해소멸 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 셀룰로오스 에테르 담체는 공극의 내부에 효소와의 공유결합을 형성할 수 있는 작용기를 포함할 수 있다. 이를 위하여 셀룰로오스 에테르 담체에 효소를 담지하기 전에 다공성 담체의 공극에 작용기를 형성하는 전처리 공정을 더 수행할 수 있다. 상기 작용기는 공극의 내부 및 셀룰로오스 에테르 담체의 표면에 형성되어 효소와 공유결합을 수행할 수 있는 것이면 종류의 제한이 없이 사용될 수 있으나 에테르기인 것이 바람직하다. 본 발명에서는 셀룰로오스 에테르 담체의 상기 작용기와의 결합을 통해 효소는 공극의 내부 또는 담체의 표면에 담지 또는 결합될 수 있다. 상기 효소 Urease. protease, amylase, Lipase, Celluase, Coagulase, Peroxidase, Pectimase, Disatase, Zymase, Emulsin는 셀룰로오스 에테르 담체의 기공내부에 단순 흡착될 수 있다. 또한 기공내부가 효소와 공유 결합할 수 있는 작용기를 가진 경우 효소는 기공내부에 공유 결합될 수 있다. 상기 효소는 가교결합에 의해 효소집합체를 형성할 수 있으며, 구체적으로 기공내부에 포함된(흡착 또는 기공 내부벽과 공유결합) 효소들에 대하여 가교 결합제를 첨가하면 기공내부에 흡착된 효소들 및 흡착되지 않은 효소들간에 가교결합이 형성되어 효소 집적체가 형성된다. 그 결과 가교 결합된 효소 집적체는 셀룰로오스 에테르 담체의 기공 입구의 크기보다 더 커지게 되며 그 결과 현저하게 많은 양의 효소가 셀룰로오스 에테르 담체의 내부에 담지될 수 있다. 또한, 시간이 경과하여도 셀룰로오스 에테르 담체의 기공 내부에 효소 집합체가 위치하게 되므로 셀룰로오스 에테르 담체의 내부를 효소와 공유 결합할 수 있는 작용기가 형성되는 것이다. 따라서, 셀룰로오스 에테르 담체와 효소간의 공유결합과 함께 가교결합을 통한 직접적인 결합관계가 형성되어, 효소 집합체가 셀룰로오스 에테르 담체 내부에 장기간 구비될 수 있는 것이다. 이때, 상기의 액체 Culture enzyme은 물 2L에 흑설탕 1kg을 넣고 서서히 녹여 중탕하고 혼합 중탕액의 온도가 80℃에서 실시하고, 혼합 중탕액과 지하수로 희석시켜 30 내지 40℃를 만들어준다. 이후, Urease. protease, amylase, Lipase, Celluase, Coagulase, Peroxidase, Pectimase, Disatase, Zymase, Emulsin를 50g 혼합하고 용기 밀폐 후 두꺼운 천으로 덮은 후 내부온도 30 내지 40℃정도가 되도록 보온 후에 3일정도 숙성하여 제조한다.
본 발명의 상기 고정화된 미생물은 Aerbacter군, Bacillus군, pseudomonas군, Nitrosomonas군, Nitrobacter군, Rhodopseundomonas군으로 구성된 군에서 선택된 미생물을 액체 Culture Bacteria 상태로 만들어 고정화한 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법을 특징으로 한다. 미생물군 들은 비 병원성, 무독성, 무자극성으로 인체에 해가 없어야 하므로 토양, 강, 하천 등에 서식하는 미생물군으로 호기성 군과 임의성 군에서 추출한 것들로써, 해삼 배설물 및 찌꺼기 등을 분해소멸시키는 Aerobacter, Bacillus, Pseudomonas, Cellulomonas, Rhodopseudomonas, Nitrosomonas, Nitrobacter등의 군을 이용하였으나, 신속한 분해 소멸을 위해서는 Coffee처럼 건조시킨 고체 분말형으로는 미생물들이 신속한 환경적응이 어렵고 활동성이 떨어져, 액체 혼합된 Culture Bacteria 상태를 이용해야 되며, 포장이나 Bottle에 담거나 하면 살아있는 미생물들은 산소, 영양분 공급이 차단되는 관계로 전부 사멸화 되기 때문에 포장이나 Bottle에 담는 상품화 이전에 휴면(동면) 상태의 가사상태로 만들어져 사용된다. 가사상태에 빠진 미생물들을 셀룰로오스 에테르 담체에 수분이 25%-30%사이로 상기 미생물을 접목시켜 담체에 고정화시킨 호기성군 및 임의성 미생물 군을 만들어 산소공급이 원활하고 보온이 되어 외부온도 변화에도 보존되면서 사용될 때 셀룰로오스 에테르 담체에 고정화된 가사상태인 미생물에 링게르 같은 포도당이나 탄수화물을 첨가하여 미생물 군들이 가사상태에서 깨어나게 하여 사용된다. 이때, Culture Bacteria는 Aerobacter, Bacillus, Pseudomonas, Cellulomonas, Rhodopseudomonas, Nitrosomonas, Nitrobacter에서 선택된 한 종류 일수도 있고 혼합된 형태의 Bacteria를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, Bacillus와 Cellulomonas를 1 : 1 로 혼합 하여 액체영양배지에 10배 희석하여 접종한 상태로 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 고정화된 효소 및 미생물을 제조하는 단계는 0 ~ 30℃에서 5 ~ 15 시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법을 특징으로 한다. 상기의 고정화된 효소와 미생물을 제조할 때 셀룰로오스 에테르 담체에 고정화된 효소와 미생물을 혼합하고 15 ℃의 온도에서 산소의 원활한 공급 하에 해삼의 배설물을 소멸 시킬 수 있다. 이때, 최초미생물의 활동이 왕성치 않으므로 셀룰로오스 에테르 담체에 고정화 시킨 효소들을 이용하여 고분자 화합물을 단분자화 또는 저분자화로 신속히 잘개 쪼개주는 역할을 하는 특수한 효소들과의 상호 보완기능을 추가함으로써 신속히 미생물과 효소를 함께 활성화시켜 7시간 내에 미생물들을 왕성한 증식과 성장을 하도록 상호 역할 기능을 도와 해삼의 배설물을 신속히 분해소멸 되도록 하여 상호기능을 높이는 것이다. 이때 온도는 해삼의 생육에서 매우 중요한 환경 요인으로 작용하며 15 ~ 20℃인 것이 바람직하다. 특히, 20℃ 이상에서 해삼의 생육에 스트레스로 작용하거나, 생육이 중지 될 수 있으므로 주의해야 한다. 본 발명에서는 상기의 culture enzyme과 Culture Bacteria를 1 : 1로 혼합하여 100㎖를 첨가한(원수와 처리대상수 2L 기준) 처리 결과 투여전에 비하여 투여후 수질의 측정치 기준 7배 이상 향상되는 수질의 정화 및 개선 결과를 확인할 수 있었다 [표 1 참조].
또한, 본 발명의 셀룰로오스 에테르 담체의 효소와 미생물의 탈착율을 기존 방식의 고정화 담체 방식인 세라믹 담체를 사용하였을 때와 비교하는 실험을 통하여 셀룰로오스 에테르 담체를 사용하였을 때 탈착율이 2.5배 저하됨을 확인할 수 있었다 [표 2, 실시예 3 참조]
따라서, 본 발명의 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법은 종래의 고정화 담체의 문제점인 효소와 미생물을 고정화 담체에 고정화 할 경우 쉽게 탈착되는 문제점을 개선하여 양식수의 정화와 해삼 배설물의 제거 효율을 향상시켜 사육조내에 발생하는 배설물 및 찌꺼기를 효율적으로 제거하는데 이용 될 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해 될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
<실시예 1> 셀룰로오스 에테르 담체의 제조
빙초산 150g, 셀룰로오스 프탈레이트 150g, 아세트산 무수물 750g, 숙신산 무수물 45g, 무수 아세트산나트륨 190g을 2L 용적의 용기 안으로 넣는다. 빙초산은 셀룰로오스 프탈레이트 분말에 의해 쉽게 흡수된다. 용기 내 덩어리는 에테르화시키기 위해 85℃에서 3.5시간 동안 가열하고, 가열 기간 동안 덩어리는 큰 덩어리를 형성하고 교반될 수 없었다. 85℃에서 덩어리는 교반될 수 있었지만 균일한 혼합물을 만들기 위해 에테르화 및 부분 탈중합이 진행시킨다. 반응의 완료 후 3.5 시간 후 균질한 반응 용액이 비교 형성되고, 1.8L의 냉수를 교반 하에 반응 혼합물에 부가하여 셀룰로오스 에테르를 침전하였다. 침전된 생성물이 반응기로부터 제거되고, 5200 rpm에서 Ultra-Turrax 교반기 S50-G45를 사용하여 혼합 후, 20L의 물로 세정되고 55℃에서 건조 후 완성된다.
<실시예 2> 효소와 미생물의 상호작용에 의한 배설물 제거 효과
해삼의 양식수조내 배설물이 쌓이기 전과 후의 수질의 유기물을 분해하는 데 필요한 산소 소모량 (BOD), 총 질소(T-N), 부유물질(SS) 측정하여 아래 표와 같이 얻을 수 있었다. 해삼의 배설물이 쌓이기 전, 해삼 배설물이 쌓인 후의 처리대상수에 culture enzyme과 Culture Bacteria를 1 : 1로 혼합하여 100㎖를 첨가한(원수와 처리대상수 2L 기준) 처리 결과를 아래 표와 같이 얻을 수 있었다 [표 1 참조].
<실시예 3> 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 탈착율 평가
세라믹 담체는 다공성 담체로서 오염물 및 오폐수를 처리하는 기술로서 가장 널리 사용되는 담체이며, 음이온이 FCC 배열을 하고, 양이온이 unit cell의 중심과 각 모서리의 중심에 위치하는 암염(NaCl) 구조가 가장 많으며, 다공성 세라믹 구조를 형성한다. 세라믹 담체는 기공률이 높고 미생물의 서식에 적합하다는 장점이 있지만, 미생물의 서식에 유효하지 않는 미세기공 또는 고립기공을 포함하기 때문에 비유효기공에 의한 미생물의 소실우려가 높은 단점이 있다.
본 발명에서는 세라믹 담체를 사용하였을 때를 대조군으로 하여 2 일간 건조 후 세락믹 담체의 무게를 측정하여 비교하였다. 고정화된 효소 및 미생물의 흡착 강도를 알아보기 위해 500 ㎖의 플라스크에 배지 200 ㎖와 셀룰로오스 에테르 담체를 각각 1 g씩 넣고, 배양기에서 30℃, pH 7, 150rpm의 조건으로 1일간 배양 후 고정화된 담체를 2일간 건조하고 셀룰로오스 에테르 담체의 중량을 측정하였다. 건조된 셀룰로오스 에테르 담체를 sodium hypochloride solution(10% v/v)으로 효소 및 미생물을 제거 한 뒤 담체의 무게를 측정하여 그 차이로부터 탈착율을 평가하였다.
|
항목 |
혼합물 투여전 |
혼합물 투여후 |
| BOD |
85 |
13 |
| T-N |
101 |
25 |
| SS |
78 |
4.4 |
|
세라믹 담체의 탈착율 (%) |
셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 탈착율 (%) |
| 82 |
33 |
Claims (6)
- 빙초산, 셀룰로오스 프탈레이트, 아세트산 무수물, 숙신산 무수물 및 무수 아세트산나트륨을 혼합하여 셀룰로오스 에테르 담체를 제조하는 단계;
상기 셀룰로오스 에테르 담체에 공유결합으로 고정화된 효소 및 미생물을 제조하는 단계;
상기 고정화된 효소 및 미생물을 포도당과 탄수화물과 함께 해삼 양식 수조 안 배설물 주위로 첨가하는 단계;
상기 고정화된 효소와 미생물의 상호 기능에 의해 해삼 배설물이 제거되는 단계를 포함하는 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 셀룰로오스 에테르 담체는 20℃에서 수중 2 ~ 4 중량% 용액으로 측정 시 적어도 1000 ~ 1500 mPaㆍs의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 고정화된 효소 Urease. protease, amylase, Lipase, Celluase, Coagulase, Peroxidase, Pectimase, Disatase, Zymase, Emulsin으로 구성된 군에서 선택된 효소을 액체 Culture enzyme상태로 만들어 고정화한 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 고정화된 미생물은 Aerbacter군, Bacillus군, pseudomonas군, Nitrosomonas군, Nitrobacter군, Rhodopseundomonas군 으로 구성된 군에서 선택된 미생물을 액체 Culture Bacteria상태로 만들어 고정화한 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법.
- 제1항에 있어서, 고정화된 효소 및 미생물을 제조하는 단계는 0 ~ 30℃에서 5 ~ 15 시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 에테르 담체를 이용한 해삼 배설물 제거 방법.
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Patent Citations (1)
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