KR102064189B1 - 신규한 스피루리나 프라텐시스 균주 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선형타입의 형태를 가진 신규한 스피루리나 균주에 관한 것으로서, 본 발명의 스피루리나 균주를 이용하여 높은 수율로 스피루리나 균주를 수확할 수 있다.

Description

신규한 스피루리나 프라텐시스 균주{Novel Spirulina platensis strain}
본 발명은 긴 선형타입의 형태를 가진 신규한 스피루리나 균주 및 상기 균주를 이용하여 스피루리나 균주를 수확하는 방법에 관한 것이다.
스피루리나(Spirulina)는 열대 지역에 알카리성이 높고 염분이 많은 호수의 표면에서 광합성을 하면서 자생하는 청녹색의 남조류의 일종으로, 단백질의 함량이 65%를 넘는 고단백질 식품이다. 또한, 스피루리나가 함유하고 있는 단백질을 구성하고 있는 아미노산은 생물체들이 생존하는데 필수적인 필수아미노산을 모두 포함하고 있고, 스피루리나는 지질은 6~10%, 탄수화물은 15~20% 정도로 상대적으로 낮은 함량을 가지고 있어서 식량자원으로 유용하다. 게다가 스피루리나는 항산화활성이 있는 베타카로틴(β-carotene, provitamin A)이나 피코시아닌(phycocyanin) 등과 같은 식용색소를 다량 함유하고 있고 다양한 종류의 비타민, 무기질, 섬유질 등을 풍부하게 함유하고 있고, 스피루리나는 원핵생물(prokaryote)이라 세포벽이 없어서 세포질의 90% 이상이 소화 가능하여, 그 이용 효율이 높아 인류에게 있어서 중요한 식량자원이고, 최근에는 건강보조식품으로 각광받고 있다.
특히, 스피루리나의 경우 연못이나 노지와 같은 옥외에서 배양하는 것보다 광배양기와 같은 폐쇄조에서 배양할 때 단백질의 함량이 상대적으로 높다. 스피루리나를 노지에서 배양한 경우 60% 미만의 단백질 함량을 나타내지만, 광배양기에서 배양한 경우 단백질의 함량이 65~75%를 나타낸다. 따라서 광배양기와 같은 폐쇄조를 이용하여 스피루리나를 순수 배양하면 단백질의 함량이 높은 고품질의 스피루리나를 생산할 수 있을 것이다.
하지만, 스피루리나를 광배양기와 같은 폐쇄조를 이용하여 스피루리나를 배양하더라도, 스피루리나를 원심분리를 이용하여 수확할 경우 초기 시설비용이 많이 요구되고, 작업량에 제한이 있고. 상시 인력이 동원되어야 하고, 수확 후 세척이 아주 제한적이라는 문제가 있어서, 수확이 용이하지 않았다. 또한, 망사체를 이용하여 스피루리나를 수확한다 하더라도 종래의 스피루리나는 0.3 mm 이하의 마이크로미터 단위의 짧은 나선형의 형태를 띠고 있어서 망사체를 이용하여 수확하는 경우 수확 효율이 낮아 망사체를 이용하여 간편하게 수확할 수 없다는 문제점이 있었다.
또한, NH4Cl은 스피루리나 배양시 초기 성장 속도를 끌어 올려주는 질소원으로 알려져 있지만, 종래의 스피루리나의 경우 NH4Cl의 암모니아 생성에 의한 내성이 약해 스피루리나의 질소원으로 고농도로 사용시 오히려 성장을 저해한다는 문제가 있어서 스피루리나 배양에 제한적으로만 사용할 수 밖에 없어서, 스피루리나 배양시 질소원으로 우수한 NH4Cl 대신에 NaNO3, 요소 등을 주로 사용하여 왔다.
이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 신규한 스피루리나 균주를 제조하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 긴 선형타입의 형태를 가진 수탁번호 KCTC 13731BP의 아르스로스피라 프라텐시스(Arthrospira platensis) NCB002 균주를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 긴 선형타입의 형태를 가진 수탁번호 KCTC 13731BP의 아르스로스피라 프라텐시스(Arthrospira platensis) NCB002 균주를 매쉬의 크기가 0.1 내지 1.0 mm인 망사체로 통과시키는 단계를 포함하는 스피루리나 균주를 수확하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 긴 선형타입의 형태를 가진 수탁번호 KCTC 13731BP의 아르스로스피라 프라텐시스(Arthrospira platensis) NCB002 균주를 제공한다.
또한, 본 발명은 선형타입의 형태를 가진 수탁번호 KCTC 13731BP의 스피루리나 프라텐시스 (Arthrospira platensis) NCB002 균주를 매쉬의 크기가 0.1 내지 1.0 mm인 망사체로 통과시키는 단계를 포함하는 스피루리나 균주를 수확하는 방법을 제공한다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 공지된 스피루리나 균주를 UV를 조사하여 얻은 신규한 스피루리나 균주를 아르스로스피라 프라텐시스(Arthrospira platensis) NCB002 균주로 명명하고, 상기 스피루리나 균주가 1 cm 이상 길이의 선형타입의 형태이고, 0.4 g/L 이하의 NH4Cl을 포함하는 배지에서 배양하는 경우에도 생존하여 암모니아 계통의 질소원을 이용한 생장이 가능하고, 매쉬의 크기가 0.2 mm인 망사체를 이용하여 균주를 수확하는 경우 공지된 스피루리나 균주에 비해서 바이오매스의 큰 손실 없이 빠른 시간 안에 수확과 세척이 가능한 특성이 있음을 확인하였다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다.
본 발명의 하나의 양태는 긴 선형타입의 형태를 가진 수탁번호 KCTC 13731BP의 아르스로스피라 프라텐시스(Arthrospira platensis) NCB002 균주에 관한 것이다.
본 발명자들은 자연종 스피루리나(Arthrospira platensis) 균주를 SOT 배지상에서 배양하고, 배양된 스피루리나에 UV를 조사한 후 광학현미경을 이용하여 형태를 관찰하면서 배양하면서 일반적인 스피루리나 균주와 상이하게 길쭉한 선형의 형태를 나타내는 스피루리나 변이 균주를 미세조작기구(micromanipulator)를 사용하여 선별하여, 상기 균주를 남세균 동정의 주요 항목인 16S rRNA 염기서열 분석과 사상체의 크기 및 모양, 말단세포의 형태, 가스 소포체의 분포 위치 등을 관찰한 결과, 스피루리나 종의 하나인 아르스로스피라 프라텐시스(Arthrospira platensis)에 속하는 것으로 동정되었으며, 이를 아르스로스피라 프라텐시스(Arthrospira platensis) NCB002 균주로 명명하고 2018년 11월 22일자로 생물자원센터에 수탁번호 KCTC 13731BP 로 기탁하였다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 본원의 수탁번호 KCTC 13731BP의 아르스로스피라 프라텐시스(Arthrospira platensis) NCB002 균주(이하 '아르스로스피라 프라텐시스 NCB002 균주')는 1 cm 이상 길이의 선형타입의 형태를 나타냈고, 0.4 g/L 이하의 NH4Cl를 첨가한 배지에서도 생존이 가능하나, 공지된 나선형의 스피루리나 균주는 0.3 mm 이하의 길이를 가지고 0.2 g/L 초과의 NH4Cl를 첨가한 배지에서는 생존할 수 없었다. 즉, 본원의 아르스로스피라 프라텐시스 NCB002 균주는 0.1 내지 0.4 g/L, 바람직하게는 0.3 내지 0.4 g/L의 NH4Cl를 첨가한 배지에서도 생존이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면 본원의 수탁번호 KCTC 13731BP의 아르스로스피라 프라텐시스 NCB002 균주는 0.5 내지 3 cm 길이의 선형타입의 형태를 가진 특징이 있다.
NH4Cl는 스피루리나 균주가 초기 생장하는데 도움을 주는 역할을 하지만, 고농도의 NH4Cl를 배지에 첨가하여 스피루리나 균주를 배양하는 경우 NH4Cl에 의해서 발생하는 암모니아에 의해서 스피루리나 균주의 생육이 저해되는 문제점이 있다.
반면, 본원의 아르스로스피라 프라텐시스 NCB002 균주는 0.4 g/L 이하의 NH4Cl를 첨가한 배지에서 배양하는 경우에도 생존이 가능하기에 고농도의 암모니아 계통의 질소원을 이용한 배양이 가능한 장점이 있다.
즉, 상기 아르스로스피라 프라텐시스 NCB002 균주는 0.1 내지 0.4 g/L, 바람직하게는 0.3 내지 0.4 g/L의 NH4Cl의 NH4Cl를 포함하는 배지에서도 생존이 가능한 특징이 있다.
또 하나의 양태로 본 발명은 선형타입의 형태를 가진 수탁번호 KCTC 13731BP의 아르스로스피라 프라텐시스(Arthrospira platensis) NCB002 균주를 매쉬의 크기가 0.1 내지 1.0 mm인 망사체로 통과시키는 단계를 포함하는 스피루리나 균주를 수확하는 방법에 관한 것이다.
상기 아르스로스피라 프라텐시스 NCB002 균주는 1 cm 이상 길이의 선형타입의 형태를 나타낸 특징이 있지만, 공지된 스피루리나 균주는 0.3 mm 이하의 마이크로미터 단위의 짧은 나선형 형태인 특징이 있으므로, 본원 아르스로스피라 프라텐시스 NCB002 균주를 망사체로 통과시키는 경우 공지된 스피루리나 균주를 망사체에 통과시키는 경우에 비해서 망사체 망에 걸러져 남은 스피루리나 균주의 양이 현저하게 많을 수 있다.
본 발명의 신규한 스피루리나 균주는 긴 선형타입의 형태를 가지고, 0.4 g/L 이하의 NH4Cl를 포함하는 배지에서도 생존이 가능한 특징이 있으며, 망사체를 이용하여 간단하게 높은 수율로 스피루리나 균주를 수확할 수 있다.
도 1은 본원 스피루리나 균주 배양물을 현미경으로 관찰하여 나타낸 것이다.
도 2는 공지된 나선형의 스피루리나 균주 배양물을 현미경으로 관찰하여 나타낸 것이다.
도 3은 본원 스피루리나 균주 배양물(오른쪽) 및 공지된 나선형의 스피루리나 균주 배양물(왼쪽)을 매쉬의 크기가 0.2 mm인 망사체로 통과시킨 결과를 나타낸다.
이하, 본 발명을 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예, 비교예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
실시예 1. 신규한 스피루리나 균주의 분리 및 동정
본 발명의 신규한 스피루리나 균주는 공지된 스피루리나 균주를 돌연변이시켜 얻었다.
구체적으로, 자연에서 얻은 스피루리나(Arthrospira platensis) 균주를 SOT 배지상에서 배양하고, 배양된 스피루리나에 UV를 조사한 후 광학현미경을 이용하여 형태를 관찰하면서 배양하면서 일반적인 스피루리나 균주와 상이하게 길쭉한 선형의 형태를 나타내는 스피루리나 변이 균주를 미세조작기구(micromanipulator)를 사용하여 선별하였다.
그 결과, 상기 균주를 아르스로스피라 프라텐시스 NCB002 균주로 명명하고 2018년 11월 22일자로 생물자원센터에 수탁번호 KCTC 13731BP로 기탁하였다.
실시예 2. 균주의 배양
실시예 1에서 분리 및 동정한 신규한 스피루리나 균주를 100 mL SOT 배지에서 배양하였다. SOT 배지의 구성성분은 하기 표 1에 기재하였고, SOT 배지에 추가로 첨가하는 미량 금속 혼합물의 구성성분은 하기 표 2에 기재하였다.
Figure 112019089480610-pat00001
Figure 112019089480610-pat00002
한편, 본원 스피루리나 균주의 형태를 관찰하기 위해서 본원 스피루리나 균주 배양물을 현미경으로 관찰하여 도 1에 나타냈다.
그 결과 도 1에서 확인할 수 있는 것과 같이 본원 스피루리나 균주는 1 cm 이상 길이의 선형타입의 형태였다.
실시예 3 내지 6: 배지의 NH 4 Cl 농도 차이
실시예 2와 동일한 방법으로 스피루리나를 배양하되, 스피루리나 배양시 배지에 첨가하는 NH4Cl의 농도가 각각 0.1 g/L(실시예 3), 0.2 g/L(실시예 4), 0.3 g/L(실시예 5), 또는 0.4 g/L(실시예 6)가 되도록 NH4Cl를 첨가하였다.
비교예 1: 배지의 NH 4 Cl 농도 차이
실시예 2와 동일한 방법으로 스피루리나를 배양하되, 스피루리나 배양시 배지에 첨가하는 NH4Cl 의 농도가 0.5 g/L(비교예 1)가 되도록 NH4Cl를 첨가하였다.
비교예 2: 나선형의 스피루리나 균주를 배양하는 경우
공지된 나선형의 스피루리나 균주를 실시예 1 및 2와 같은 방법으로 배양하였다.
한편, 공지된 나선형의 스피루리나 균주의 형태를 관찰하기 위해서 공지된 나선형의 스피루리나 균주 배양물을 현미경으로 관찰하여 도 2에 나타냈다.
비교예 3 내지 7: 배지의 NH 4 Cl 농도 차이
실시예 2와 동일한 방법으로 비교예 2의 공지된 스피루리나를 배양하되, 스피루리나 배양시 배지에 첨가하는 NH4Cl의 농도가 각각 0.1 g/L(비교예 3), 0.2 g/L(비교예 4), 0.3 g/L(비교예 5), 0.4 g/L(비교예 6), 또는 0.5 g/L(비교예 7)가 되도록 NH4Cl를 첨가하였다.
실험예 1. NH 4 Cl에 대한 내성 확인
실시예 3 내지 6, 비교예 1, 또는 비교예 3 내지 7과 같이 NH4Cl를 배지에 첨가한 후 본 발명의 신규한 스피루리나 균주 또는 나선형의 스피루리나 균주를 배양한 후 균주의 생존 여부를 시각적으로 관찰하여 본원 발명의 신규한 스피루리나 균주의 NH4Cl에 대한 내성을 확인하였다. 하기 표 3에서 'o'는 균주가 생존한 것을 나타내고, 'x'는 균주가 생존하지 못한 것을 나타낸다.
그 결과 하기 표 3에 나타난 것과 같이, 본 발명의 신규한 스피루리나 균주는 0.1 내지 0.4 g/L의 NH4Cl를 배지에 첨가한 경우 생존했지만, 공지된 나선형의 스피루리나 균주는 0.2 g/L 초과의 NH4Cl를 첨가한 경우에는 생존하지 못했다.
Strain type NH4Cl content (g/L)
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
공지된 스피루리나 균주 O O X X X
본원 스피루리나 균주 O O O O X
실험예 2. 균주의 수확
실시예 1 내지 2의 방법으로 배양한 본원의 신규한 스피루리나 균주를 원심분리하지 않고 매쉬의 크기가 0.2 mm인 망사체로 거르거나, 비교예 2의 방법으로 배양한 공지된 스피루리나 균주를 매쉬의 크기가 0.2 mm인 망사체로 걸러서 스피루리나 균주를 수확하였다.
본원 발명의 신규한 스피루리나 균주와 공지된 스피루리나 균주를 매쉬의 크기가 0.2 mm인 망사체로 통과시킨 배지를 비교하여 도 3에 나타냈다.
그 결과 도 3에 나타난 것과 같이, 공지된 스피루리나 균주는 크기가 0.2 mm인 망사체를 잘 통과하여 망사체 통과 후 배지의 색깔이 녹색을 나타냈지만, 본원의 신규한 스피루리나 균주는 망사체를 잘 통과하지 못하여 망사체 통과 후 배지의 색깔이 무색을 나타냈다.
한국생명공학연구원 생물자원센터 KCTC13731BP 20181122

Claims (7)

  1. 선형타입의 형태를 가진 수탁번호 KCTC 13731BP의 아르스로스피라 프라텐시스 (Arthrospira platensis) NCB002 균주.
  2. 제1항에 있어서, 상기 균주는 0.5 내지 3 cm 길이의 선형타입의 형태를 가진 것을 특징으로 하는, 균주.
  3. 제1항에 있어서, 상기 균주는 0.4 g/L 이하의 NH4Cl를 포함하는 배지에서도 생존이 가능한 것을 특징으로 하는, 균주
  4. 제1항에 있어서, 상기 균주는 매쉬의 크기가 0.1 내지 1.0 mm 인 망사체를 이용하여 수확이 가능한 것을 특징으로 하는, 균주.
  5. 선형타입의 형태를 가진 수탁번호 KCTC 13731BP의 아르스로스피라 프라텐시스(Arthrospira platensis) NCB002 균주를 매쉬의 크기가 0.1 내지 1.0 mm 인 망사체로 통과시키는 단계를 포함하는 스피루리나 균주를 수확하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 균주는 0.5 내지 3 cm 길이의 선형타입의 형태를 가진 것을 특징으로 하는, 스피루리나 균주를 수확하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 균주는 0.4 g/L 이하의 NH4Cl를 포함하는 배지에서도 생존이 가능한 것을 특징으로 하는, 스피루리나 균주를 수확하는 방법

KR1020190107268A 2019-08-30 2019-08-30 신규한 스피루리나 프라텐시스 균주 KR102064189B1 (ko)

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