KR102162832B1 - Heterochlorella luteoviridis MM0014 and use thereof - Google Patents

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Abstract

본원은 신규한 미세조류인 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주 및 이의 용도에 관한 것이다. 본원에 따른 미세조류는 고농도의 다가불포화지방산 및 포화지방산을 포함하는 지질 생산능, 고농도의 단당류 및 단백질을 포함하는 바이오매스 생산능을 갖는 신규한 균주이다. 이러한 본원에 따른 균주는 바이오연료, 기능성식품, 천연색소, 의약용물질, 동물사료, 및 수산양식용 사료 등의 개발에 효과적으로 사용될 수 있다. The present application relates to a novel microalgae, heterochlorella luteobiridis MM0014 strain and use thereof. The microalgae according to the present application is a novel strain having the ability to produce lipids including high concentrations of polyunsaturated fatty acids and saturated fatty acids, and biomass production capabilities including high concentrations of monosaccharides and proteins. These strains according to the present application can be effectively used in the development of biofuels, functional foods, natural pigments, medicinal substances, animal feed, and aquaculture feed.

Description

헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주 및 그 용도 {Heterochlorella luteoviridis MM0014 and use thereof}Heterochlorella luteoviridis MM0014 strain and use thereof {Heterochlorella luteoviridis MM0014 and use thereof}

본원은 신규한 미세조류인 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주 및 이의 용도에 관한 것이다.The present application relates to a novel microalgae, heterochlorella luteobiridis MM0014 strain and use thereof.

미세조류는 이산화탄소와 물, 그리고 태양에너지를 이용하여 에너지주요인자인 유기물을 합성하고 산소를 생산하는 광합성 생물이다. 이러한 미세조류는 대기 중 이산화탄소를 고정할 수 있고, 단백질 및 지질함량이 높으므로 식품, 사료 또는 연료 생산용 바이오매스로 활용될 수 있다. 구체적으로, 미세조류의 1차 대사산물인 지질, 당질 또는 단백질 등은 바이오디젤, 바이오에탄올 또는 바이오가스와 같은 다양한 바이오연료의 공급원 및 다가불포화지방산(Polyunsaturated fatty acids, PUFAs)의 원료로도 사용될 수 있고, 미세조류의 2차 대사산물인 비타민, 카로테노이드, 다당류, 루테인 등의 고부가 유용 물질은 기능성식품, 천연색소, 의약용물질, 동물사료, 수산양식용 사료 등으로 이용될 수 있다.Microalgae are photosynthetic organisms that use carbon dioxide, water, and solar energy to synthesize organic matter, which is the main energy factor, and produce oxygen. These microalgae can fix carbon dioxide in the atmosphere and have high protein and lipid content, so they can be used as biomass for food, feed, or fuel production. Specifically, lipids, sugars or proteins, which are the primary metabolites of microalgae, can be used as a source of various biofuels such as biodiesel, bioethanol or biogas, and as a raw material for polyunsaturated fatty acids (PUFAs). In addition, high value-added useful substances such as vitamins, carotenoids, polysaccharides, and lutein, which are secondary metabolites of microalgae, can be used as functional foods, natural pigments, medicinal substances, animal feeds, and aquaculture feed.

미세조류는 이산화탄소의 저감 효과가 우수하고 식량자원 생산을 위한 농지와 경쟁하지 않으며, 생산수율도 높아 육상식물과 달리 바이오에너지를 위한 최적의 소재로 인식되고 있으나, 이에 대한 연구가 아직 미미한 실정이다.Microalgae have excellent carbon dioxide reduction effects, do not compete with farmland for the production of food resources, and have high production yields, and are recognized as an optimal material for bioenergy unlike land plants, but research on this is still insignificant.

대한민국 등록특허 제1525319호는 ‘신규한 마이크래티니엄 이너멈 NLP-F014 균주 및 이의 용도’에 관한 것으로 바이오연료를 생산할 수 있는 신규 미세조류가 개시되어 있다.Republic of Korea Patent No. 1525319 relates to'new microalatinium innermum NLP-F014 strain and uses thereof' and discloses a new microalgae capable of producing biofuels.

대한민국 등록특허 제1639467호는 ‘신규한 미세조류 오돈텔라 및 이의 용도’에 관한 것으로 지질 함량이 높은 신규 미세조류가 개시되어 있다.Republic of Korea Patent No. 1639467 relates to'a new microalgae Odontella and uses thereof', and a new microalgae having a high lipid content is disclosed.

미세조류는 광합성이 가능하여 이산화탄소의 저감 효과가 우수하고 식량자원과 관련된 정치사회적 문제도 발생되지 않으며, 생산수율도 높아 육상식물과 달리 바이오에너지를 위한 최적의 친환경적 소재라는 장점을 가진다. 따라서 다양한 유용 자원으로 활용가능한 물질의 생산 효율이 높은 신규한 미세조류의 개발이 필요하다. Because microalgae can be photosynthesized, it has an excellent effect of reducing carbon dioxide, does not cause political and social problems related to food resources, and has a high production yield, and has the advantage of being an optimal eco-friendly material for bioenergy unlike land plants. Therefore, there is a need to develop novel microalgae with high production efficiency of materials that can be used as various useful resources.

본원은 다양한 유용 자원으로 활용가능한 물질의 생산 효율이 높은 신규한 미세조류를 제공하고자 한다.The present application is to provide a novel microalgae with high production efficiency of materials that can be utilized as various useful resources.

한 양태에서 본원은 서열번호 1로 표시되는 18S rRNA(Ribosomal Ribo Nucleic Acids), 서열번호 2로 표시되는 ITS(Internal Transcribed Spacer) 및 서열번호 3으로 표시되는 rbcL(ribulose-bisphosphate carboxylase)의 염기서열을 갖는, 미세조류 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주를 제공한다. In one embodiment, the present application is a base sequence of 18S rRNA (Ribosomal Ribo Nucleic Acids) represented by SEQ ID NO: 1, ITS (Internal Transcribed Spacer) represented by SEQ ID NO: 2, and rbc L (ribulose-bisphosphate carboxylase) represented by SEQ ID NO: 3 Having, it provides a microalgal heterochlorella luteobiridis MM0014 strain.

상기 서열번호 1, 2 및 3의 서열은 본원에 따른 미세조류에 특징적인, 다른 균주와 구별할 수 있는 신규한 서열이다. The sequences of SEQ ID NOs: 1, 2, and 3 are novel sequences that can be distinguished from other strains, which are characteristic of the microalgae according to the present application.

일 구현예에서 본원에 따른 균주는 기탁번호 KCTC 13395BP로 기탁된, 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주이다. In one embodiment, the strain according to the present application is a heterochlorella luteobiridis MM0014 strain deposited with the accession number KCTC 13395BP.

본원에 따른 균주는 고농도의 루테인 및 베타카로틴의 생산능, 고농도의 다중불포화지방산 및 포화지방산을 포함하는 바이오오일 생산능, 고농도의 단당류 생산능, 고농도의 유기물 및 단백질을 포함하는 바이오매스 생산능을 갖는다. The strain according to the present application is capable of producing high concentrations of lutein and beta-carotene, a high concentration of polyunsaturated fatty acids and a bio-oil containing saturated fatty acid, a high concentration of monosaccharide production, and a high concentration of organic matter and protein containing biomass production capacity. Have.

일 구현예에서 본원에 따른 균주의 루테인 및 상기 베타카로틴의 생산능은 상기 균주의 건중량 기준으로 각각 0.8±0.1 mg g-1 및 0.3±0.1 mg g-1 이다. In one embodiment, the production capacity of lutein and beta-carotene of the strain according to the present application is 0.8±0.1 mg g -1 and 0.3±0.1 mg g -1 , respectively, based on the dry weight of the strain.

일 구현예에서 본원에 따른 균주는 다중불포화지방산으로서, 특히 오메가-3 및 오메가-6, 특히 리놀레산(C18:2) 및 알파 리놀렌산(C18:3)을 전체 지질 중량의 각각 약 35% 및 16%로 생산할 수 있다. In one embodiment the strain according to the present invention is a polyunsaturated fatty acid, in particular omega-3 and omega-6, in particular linoleic acid (C18:2) and alpha linolenic acid (C18:3), respectively, about 35% and 16% of the total lipid weight. Can be produced with

또 다른 구현예에서, 본원에 따른 균주는 포화지방산으로서, 특히 팔미트산이, 특히 전체 지질 중량의 약 20%의 함량으로 생산할 수 있다. In another embodiment, the strain according to the present invention can be produced as saturated fatty acid, in particular palmitic acid, in particular in a content of about 20% of the total lipid weight.

또 다른 구현예에서, 본원에 따른 균주는 단당류, 특히 오탄당인 아라비노스를 포함하며, 상기 아라비노스 함량은 균주의 건중량 기준으로 44.9 mg g-1 로 생산할 수 있다. In another embodiment, the strain according to the present invention comprises a monosaccharide, particularly arabinose, which is a pentose, and the arabinose content may be produced at 44.9 mg g -1 based on the dry weight of the strain.

또 다른 구현예에서, 본원에 따른 균주의 바이오매스의 총발열량은 19.7 MJ kg-1 이고 상기 단백질은 51.5% 중량%이다. In another embodiment, the total calorific value of the biomass of the strain according to the present application is 19.7 MJ kg -1 and the protein is 51.5% by weight.

또 다른 구현예에서 본원에 따른 미세조류는 5-30℃의 배양 온도 및 무염은 물론 0.5 M까지 농도의 NaCl 내성을 가진다. In another embodiment, the microalgae according to the present application has a culture temperature of 5-30° C. and a salt-free as well as NaCl resistance at a concentration of 0.5 M.

다른 측면에서 본원은 또한 본원에서 규명된 새로운 서열인 서열번호 1로 표시되는 18S rRNA, 서열번호 2로 표시되는 ITS 및 서열번호 3으로 표시되는 rbcL 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주 검출용 핵산을 제공한다. In another aspect, the present application also provides at least one heterochlorella luteo selected from the group consisting of 18S rRNA represented by SEQ ID NO: 1, which is a new sequence identified herein, ITS represented by SEQ ID NO: 2, and rbc L represented by SEQ ID NO: 3. Provides a nucleic acid for detection of Viridis MM0014 strain.

또한 본원은 서열번호 1로 표시되는 18S rRNA, 서열번호 2로 표시되는 ITS 및 서열번호 3으로 표시되는 rbcL 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 핵산의 전부 또는 그 부분적 서열, 상기 하나 이상의 핵산의 전부 또는 부분적 서열에 상보적 서열을 갖는 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주 검출용 핵산을 제공한다. In addition, the present application includes all or partial sequences of one or more nucleic acids selected from the group consisting of 18S rRNA represented by SEQ ID NO: 1, ITS represented by SEQ ID NO: 2, and rbc L represented by SEQ ID NO: 3, and all of the one or more nucleic acids. Or it provides a nucleic acid for detection of a heterochlorella luteoviridis MM0014 strain having a sequence complementary to a partial sequence.

상기 서열번호 1, 2 및 3의 서열은 본원에 따른 미세조류를 다른 균주와 구별할 수 있는 특징적인 서열로, 본원에 따른 균주의 검출, 분리 또는 동정을 위해, 예를 들면 이로부터 프로브 또는 프라이머를 디자인하여, 합성한 후, PCR (polymerase chain reaction) 또는 혼성화(hybridization) 등의 당업계의 공지된 방법을 이용하여, 본원에 따른 균주의 검출, 분리 또는 동정에 사용될 수 있다. The sequences of SEQ ID NOs: 1, 2 and 3 are characteristic sequences that can distinguish microalgae according to the present application from other strains, for detection, isolation or identification of the strain according to the present application, for example, probes or primers therefrom. After design, synthesis, PCR (polymerase chain reaction) or hybridization (hybridization) by using a known method in the art, the strain according to the present invention can be used for detection, isolation or identification.

또 다른 측면에서 본원은 본원에 개시된 균주 또는 이의 배양액을 포함하는 미생물 제제를 제공하며, 상기 미생물 제제는 베타카로틴, 루테인, 알파 리놀레산, 리놀렌산, 팔미트산, 아라비노스, 바이오매스 생산용 또는 상기 각 물질을 이용한 건강기능식품, 바이오연료, 동물사료 등의 제조 또는 생산에 유용하게 사용될 수 있다. In another aspect, the present application provides a microbial preparation comprising the strain disclosed herein or a culture solution thereof, wherein the microbial preparation is beta-carotene, lutein, alpha linoleic acid, linolenic acid, palmitic acid, arabinose, for biomass production or each of the above It can be usefully used in the manufacture or production of health functional foods, biofuels, animal feeds, etc. using substances.

또 다른 측면에서 본원은 본원에 개시된 균주를 지질 생산에 적합한 적절한 조건에서 배양하는 단계; 및 상기 균주로부터 지질을 분리하는 단계를 포함하는 지질 또는 바이오오일 생산 방법 또는 상기 지질로부터 리놀레산, 리놀레산 또는 팔미트산을 분리하는 다중불포화지방산 또는 포화지방산 제조/생산방법을 제공한다. In another aspect, the present disclosure provides the steps of culturing the strain disclosed herein in suitable conditions suitable for lipid production; And it provides a lipid or bio-oil production method comprising the step of separating the lipid from the strain, or a polyunsaturated fatty acid or saturated fatty acid production / production method for separating linoleic acid, linoleic acid or palmitic acid from the lipid.

또 다른 측면에서 본원은 본원에 개시된 균주를 적절한 조건에서 배양하고, 상기 배양액으로부터 루테인 또는 베타카로틴을 분리하는 것을 특징으로 하는 루테인 또는 베타카로틴의 생산방법을 제공한다. In another aspect, the present application provides a method for producing lutein or beta-carotene, comprising culturing the strain disclosed herein under appropriate conditions and separating lutein or beta-carotene from the culture medium.

본원에 따른 미세조류는 고농도의 포화 및 불포화지방산을 포함하는 지질 생산능, 고농도의 루테인과 베타카로틴의 생산능을 가지며, 고농도의 단당류 및 단백질을 포함하는 바이오매스 생산능을 갖는 신규한 균주이다. 또한 배양에 있어 광온성(廣溫性, eurythermal) 및 광염성(廣鹽性, euryhaline)의 특성으로 인해 옥외 배양시설에서 대량배양 시 계절과 수질의 영향을 적게 받는 장점이 있다. 이러한 본원에 따른 균주는 바이오연료, 기능성식품, 천연색소, 의약용물질, 동물사료, 및 수산양식용 사료 등의 개발에 효과적으로 사용될 수 있다. Microalgae according to the present application has the ability to produce lipids including high concentrations of saturated and unsaturated fatty acids, high concentrations of lutein and beta-carotene, and is a novel strain having the ability to produce biomass containing high concentrations of monosaccharides and proteins. In addition, due to the characteristics of photothermal and euryhaline in cultivation, it has the advantage of being less affected by season and water quality when mass cultivating in outdoor cultivation facilities. These strains according to the present application can be effectively used in the development of biofuels, functional foods, natural pigments, medicinal substances, animal feed, and aquaculture feed.

도 1은 본원에 따른 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014의 광학현미경 사진이다.
도 2는 본원에 따른 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 주사전자현미경 사진이다.
도 3은 본원에 따른 18S rRNA 염기서열 데이터로부터 해석된 MM0014 균주와 근연종들 간의 계통적관계로, 계통수는 최대우도법을 이용하여 1,000회의 부트스트랩 반복을 거쳐 만들어졌다. 축척 막대는 염기서열에서 1% 차이를 의미한다.
도 4는 본원에 따른 rbcL 염기서열 데이터로부터 해석된 MM0014 균주와 근연종들 간의 계통적관계로, 계통수는 최대우도법을 이용하여 1,000회의 부트스트랩 반복을 거쳐 만들어졌다. 축척 막대는 염기서열에서 1% 차이를 의미한다.
도 5는 본원에 따른 M0014 균주의 유용 색소 성분을 고속액체크로마토그래피로 분석한 결과이다. 이는 본원의 분리균주가 항산화물질인 루테인과 베타카로틴의 고농도 생산능을 가져 천연 카로테노이드로, 식품, 의약품 및 화장품은 물론, 최근에는 사람의 눈을 보호하는 기능으로 인해 더욱 관심을 받고 있는 루테인과 베타카로틴의 생산에 효과적으로 사용될 수 있음을 나타낸다.
1 is an optical microscope image of a heterochlorella luteobiridis MM0014 according to the present application.
2 is a scanning electron microscope photograph of a heterochlorella luteobiridis MM0014 according to the present application.
3 is a systematic relationship between the MM0014 strain and related species analyzed from the 18S rRNA sequence data according to the present application, and the phylogenetic tree was made through 1,000 bootstrap repetitions using the maximum likelihood method. Scale bars represent 1% difference in base sequence.
4 is a systematic relationship between the MM0014 strain and related species analyzed from the rbcL sequence data according to the present application, and the phylogenetic tree was made through 1,000 bootstrap repetitions using the maximum likelihood method. Scale bars represent 1% difference in base sequence.
5 is a result of analyzing the useful pigment component of the strain M0014 according to the present application by high-speed liquid chromatography. This is a natural carotenoid because the isolates of the present invention have high concentrations of antioxidants, lutein and beta-carotene. Lutein and beta, which are receiving more attention due to their ability to protect human eyes, as well as foods, medicines and cosmetics. It shows that it can be used effectively in the production of carotene.

본원은 해수에서 분리하여 동정한 신규한 단세포 녹조류 균주인 헤테로클로렐라 루테오비리디스(Heterochlorella luteoviridis) MM0014 균주 발견에 근거한 것이다. The present application is based on the discovery of a novel single-celled green algae strain isolated from seawater, Heterochlorella luteoviridis MM0014 strain.

녹조 미세조류(녹조식물문)는 해양생태계의 1차 생산자로서 지구의 탄소, 질소 및 인 순환에 중요한 역할을 담당하고 있다. 미세조류는 광합성을 통해 이산화탄소를 고정하여 다양한 고부가가치 유기물질로 전환시킬 수 있어 근래 들어 미세조류는 상당한 주목을 받고 있으며 이에 따라 생명공학 자원으로서의 가능성을 검증하는 많은 연구들이 수행되고 있다. Green algae microalgae (green algae plant species) are the primary producers of marine ecosystems and play an important role in the global carbon, nitrogen and phosphorus cycle. Since microalgae can be converted into various high value-added organic substances by fixing carbon dioxide through photosynthesis, microalgae are attracting considerable attention in recent years, and accordingly, many studies to verify their potential as biotechnology resources have been conducted.

본원에 개시된 미세조류(microalgae) 헤테로클로렐라 루테오비리디스는 울산 정자항으로부터 무균적으로 분리한 국내 미기록종인 헤테로클로렐라 루테오비리디스(Heterochlorella luteoviridis)에 속하는 녹조류이다. 본원에 개시된 미세조류의 형태적, 분자적, 및 생화학적 특성을 분석한 결과, 과거에는 Chlorella luteoviridis라고 알려져 있었으나, 본원에서 지난 2009년 새로운 속으로 재정립된 헤테로클로렐라 루테오비리디스에 속하며, 현재까지 국내에서 공식 기록이 없는 미기록종임을 밝혀, 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주라 명명하였고, 이를 한국생명공학연구원 생물자원센터(Korean Collection for Type Cultures)에 2017년 7월 13일자로 기탁하였다(기탁번호 KCTC13395BP). H. luteoviridis는 현재 Heterochlorella 속 내에서 유일하게 분류학적으로 인정받고 있는 종이며, 기존에 육상종으로만 알려져 있었지만 해수에서 분리한 해수종을 최초로 보고하였다. The microalgae heterochlorella luteoviridis disclosed herein is a green algae belonging to Heterochlorella luteoviridis , a domestic unrecorded species, aseptically isolated from the Jeongja Port in Ulsan. As a result of analyzing the morphological, molecular, and biochemical properties of microalgae disclosed herein, it was known as Chlorella luteoviridis in the past, but belongs to the heterochlorella luteoviridis re-established in 2009 as a new genus in the present application. It was identified as an unrecorded species with no official record in Korea, and was named heterochlorella luteoviridis MM0014 strain, and it was deposited with the Korean Collection for Type Cultures on July 13, 2017. No. KCTC13395BP). H. luteoviridis is currently the only taxonomically recognized species within the genus Heterochlorella, and was previously known only as a terrestrial species, but the first reported seawater species isolated from seawater.

본원에 따른 미세조류는 광학현미경 및 전자현미경 검경 결과 분리균주는 컵 모양의 엽록체와 구형의 세포 형태와 같이 헤테로클로렐라 루테오비리디스와 매우 유사한 형태적 특징을 나타낸다(도 1, 도 2). 또한 본원에 따른 미세조류는 분자생물학적 분석 결과도 헤테로클로렐라 루테오비리디스에 속하는 것으로 나타났다. The microalgae according to the present application exhibits very similar morphological characteristics to heterochlorella luteoviridis, such as the form of cup-shaped chloroplasts and spherical cells, as a result of optical and electron microscopy (Fig. 1, Fig. 2). In addition, the molecular biological analysis of the microalgae according to the present application was also found to belong to heterochlorella luteoviridis.

이에 한 측면에서 본원은 기탁번호 KCTC13395BP로 기탁된 신규한 미세조류 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주에 관한 것이다.Accordingly, in one aspect, the present application relates to a novel microalgal heterochlorella luteobiridis MM0014 strain deposited under the accession number KCTC13395BP.

본원에 따른 미세조류 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014은 서열번호 1의 18S rRNA, 서열번호 2의 ITS, 및 서열번호 3의 rbcL 유전자서열을 가진다.Microalgal heterochlorella luteoviridis MM0014 according to the present application has an 18S rRNA of SEQ ID NO: 1, ITS of SEQ ID NO: 2, and rbc L gene sequence of SEQ ID NO: 3.

따라서 상기 서열은 본원에 따른 균주에만 존재하는 특이적 서열로, 본원에 따른 균주의 검출에 효과적으로 사용될 수 있으며, 이러한 측면에서 본원은 서열번호 1, 서열번호 2 또는 서열번호 3의 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 핵산, 또는 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 검출용 핵산 또는 조성물에 관한 것이다. Therefore, the sequence is a specific sequence present only in the strain according to the present application, and can be effectively used for the detection of the strain according to the present application, in this respect, the present application is a heterochlorella luteobiri of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 3 It relates to a nucleic acid or a composition for detection of diss MM0014 nucleic acid, or heterochlorella luteobiridis MM0014.

본원에 따른 미세조류는 광범위한 온도 범위(5-30℃)에서 생존할 수 있으며 0.5 M 농도까지 NaCl 내성을 갖는다. 이러한 광온성 및 광염성의 특성으로 인해 옥외 배양시설에서 대량배양 시 계절과 수질의 영향을 적게 받는 장점이 있어, 유용물질 생산에 효과적으로 사용될 수 있다. The microalgae according to the present application can survive in a wide temperature range (5-30° C.) and have NaCl resistance up to 0.5 M concentration. Due to the characteristics of light temperature and light salt properties, there is an advantage of being less affected by season and water quality when mass cultured in outdoor culture facilities, so it can be effectively used for the production of useful substances.

본원에 따른 미세조류는 고함량의 베타카로틴 및 루테인 생산능, 고함량의 다가불포화지방산 및 포화지방산을 포함하는 바이오오일 생산능, 고농도의 유기물 및 단백질을 포함하는 바이오매스 생산능을 갖는다. The microalgae according to the present application has a high content of beta-carotene and lutein production ability, a high content of polyunsaturated fatty acid and a bio-oil production ability including saturated fatty acid, a high concentration of organic matter and a biomass production ability including protein.

본원에서 “생산능”이란 미세조류 단위 개체수 또는 단위 건조 또는 습 중량 당 총 지방산 양 증가, 포화 또는 다가불포화지방산의 양의 증가, 오메가-3 또는 오메가-6 양의 증가, 또는 알파 리놀레산 및 리놀렌산의 양의 증가, 또는 생산된 지방산 중 포화 또는 다가불포화지방산의 상대적 비율 증가, 생산된 총 지방산 또는 다가불포화지방산 중 오메가-3 및 오메가-6의 상대적 비율 증가, 또는 알파 리놀레산 및 리놀렌산의 상대적 비율 증가; 또는 미세조류 단위 개체수 또는 단위 건조 또는 습 중량 당 총 바이오매스 양 증가, 유기물 및 단백질의 양의 증가, 또는 오탄당인 아라비노스 양의 증가, 또는 생산된 바이오매스 중 유기물 및 단백질 상대적 비율 증가, 또는 아라비노스의 상대적 비율 증가; 또는 미세조류 단위 개체수 또는 단위 건조 또는 습 중량 당 총 카르테노이드 또는 총 색소 양 증가, 베타카로틴 양의 증가, 루테인 양의 증가, 또는 생산된 카르테노이드 중 베타카로틴, 색소 중 루테인의 상대적 비율 증가를 포함한다. 상술한 것 중 어느 하나라도 목적하는 유용 물질의 생산증가로 이어질 수 있으며, 예를 들면 상대적 비율이 증가하는 경우에는 목적하는 유용물질 증가는 물론, 농도가 높아지게 되어, 분리가 용이해질 수 있다.As used herein, “productive capacity” refers to an increase in the total amount of fatty acids per unit population or unit dry or wet weight of microalgae, an increase in the amount of saturated or polyunsaturated fatty acids, an increase in the amount of omega-3 or omega-6, or of alpha linoleic acid and linolenic acid. An increase in the amount, or an increase in the relative proportion of saturated or polyunsaturated fatty acids in the fatty acids produced, an increase in the relative proportions of omega-3 and omega-6 in the total fatty acids or polyunsaturated fatty acids produced, or an increase in the relative proportions of alpha linoleic and linolenic acids; Or an increase in the total biomass amount per unit population or unit dry or wet weight of microalgae, an increase in the amount of organic matter and protein, or an increase in the amount of arabinose, a pentose sugar, or an increase in the relative proportion of organic matter and protein in the produced biomass, or arabbi Increase in relative proportion of north; Or an increase in the total carotenoid or total pigment amount per unit population or unit dry or wet weight of microalgae, an increase in the amount of beta-carotene, an increase in the amount of lutein, or an increase in the relative proportion of beta-carotene in the produced carotenoids and lutein in the pigment. do. Any of the above may lead to an increase in the production of the desired useful substance. For example, when the relative ratio increases, the concentration of the desired useful substance increases as well as the increase, so that separation may be facilitated.

본원의 상기 “바이오매스(biomass)”는 바이오연료 및 유용물질 제조에 사용될 수 있는 미세조류 기인의 유기체 물질을 총칭한다. 이러한 바이오매스는 세포 및/또는 세포 내 물질 뿐만 아니라 세포 외 물질을 함유할 수 있다. 세포 외 물질은 세포에 의해 분비된 화합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. The “biomass” of the present application collectively refers to an organic material originating from microalgae that can be used to manufacture biofuels and useful materials. Such biomass may contain cellular and/or intracellular material as well as extracellular material. Extracellular substances include, but are not limited to, compounds secreted by cells.

본원에서 “바이오연료”는 바이오매스를 자원으로 이용하여 이를 에너지로 전환하여 수득되는 연료로, 고형 바이오연료, 액상 바이오연료(바이오오일, 바이오에탄올/부탄올, 바이오디젤) 및 기체 바이오연료를 포함한다. As used herein, “biofuel” is a fuel obtained by using biomass as a resource and converting it into energy, and includes solid biofuel, liquid biofuel (bioil, bioethanol/butanol, biodiesel) and gaseous biofuel. .

본원에 따른 미세조류는 고농도의 다가불포화지방산 및 포화지방산을 포함하는 지질 또는 바이오오일 생산능을 갖는다. Microalgae according to the present application has the ability to produce lipids or bio-oils including polyunsaturated fatty acids and saturated fatty acids at high concentration.

본원에서 “다가불포화지방산(polyunsaturated fatty acid, PFUA)”은 탄소수 18개 이상의 2개 이상의 이중결합(π)을 포함하는 불포화지방산을 의미한다. 오메가-3 또는 오메가-6 불포화 지방산과 같은 다가불포화지방산은 인체 내에서 매우 중요한 기능을 수행하지만, 인체 내에서는 자연적으로 합성되지 않으므로 주로 식품을 통해서 섭취하여야만 한다. As used herein, "polyunsaturated fatty acid (PFUA)" refers to an unsaturated fatty acid containing two or more double bonds (π) having 18 or more carbon atoms. Polyunsaturated fatty acids such as omega-3 or omega-6 unsaturated fatty acids perform very important functions in the human body, but they are not synthesized naturally in the human body and must be consumed primarily through food.

일 구현예에서 본원에 따른 상기 미세조류는 리놀렌산(linoleic acid, C18:2 ω6; Omega-6) 및 α-리놀렌산(linolenic acid, C18:3 ω3; Omega-3)과 같은 다가불포화지방산을 높은 함량으로 함유한다. 일 구현예에서 상기 오메가 6 지방산인 리놀레산은 약 35.6%, 오메가 3 지방산인 알파 리놀렌산은 약 16.2%로 포함한다. 따라서 본원에 따른 미세조류는 오메가-3 및 오메가-6 불포화지방산 생산에 이용될 수 있어, 기존의 식물성 오일, 해양 동물 오일(marine animal oil), 어유(fish oils) 및 오일시드(oilseeds)를 대체할 수 있다.In one embodiment, the microalgae according to the present application contain polyunsaturated fatty acids such as linoleic acid (C 18:2 ω6; Omega-6) and α-linolenic acid (linolenic acid, C 18:3 ω3; Omega-3). Contains in high content. In one embodiment, the omega 6 fatty acid linoleic acid is included in about 35.6%, the omega 3 fatty acid alpha linolenic acid is included in about 16.2%. Therefore, the microalgae according to the present application can be used for the production of omega-3 and omega-6 unsaturated fatty acids, replacing conventional vegetable oils, marine animal oils, fish oils and oilseeds. can do.

이러한 본원에 따른 미세조류가 높은 생산능을 갖는 다가불포화지방산은 세포막 인지질과 세포 내 에너지 저장용 지질의 주요 구성성분으로서 인체 대사과정에서 중요한 역할을 한다. 또한, 염증, 심장기능 및 종양의 성장을 제어하는 전달물질들은 다가불포화지방산에 의해 생합성된다는 연구결과들이 보고되고 있다. 이러한 특성들은 다가불포화지방산이 영양학적 및 제약학적 목적으로 사용될 수 있는 가능성을 제시하고 있으며 이러한 다가불포화지방산을 함유한 다양한 상업적 제품이 전세계적으로 많이 이용되고 있다. 오메가-3 불포화지방산은 흔히 어류 오일에서 추출하며, 오메가-6 불포화지방산은 해바라기, 옥수수 및 콩 기름과 같은 식물자원에서 대부분 얻어지고 있다. 따라서 본원의 미세조류 균주는 어류 유래 자원의 대체제로 사용될 수 있어 채식주의자를 위한 제품의 원료로서 가능성이 있다. Polyunsaturated fatty acids, which have high production capacity of microalgae according to the present application, play an important role in human metabolism as a major component of cell membrane phospholipids and lipids for energy storage in cells. In addition, research results have been reported that transport substances that control inflammation, heart function and tumor growth are biosynthesized by polyunsaturated fatty acids. These properties suggest the possibility that polyunsaturated fatty acids can be used for nutritional and pharmaceutical purposes, and various commercial products containing these polyunsaturated fatty acids are widely used worldwide. Omega-3 unsaturated fatty acids are commonly derived from fish oil, and omega-6 unsaturated fatty acids are mostly obtained from plant sources such as sunflower, corn and soybean oil. Therefore, the microalgal strain of the present application can be used as a substitute for fish-derived resources, and thus has the potential as a raw material for a product for vegetarians.

또한 본원에 따른 미세조류는 포화지방산인 팔미트산을 약 20.7%로 생산한다. 이러한 본원의 미세조류가 고농도로 생산하는 주요 지방산 성분 중 하나인 16-탄소 포화 팔미트산은 바이오연료 생산의 원료 물질로서 유용하게 사용될 수 있다.In addition, microalgae according to the present application produces about 20.7% of palmitic acid, which is a saturated fatty acid. 16-carbon saturated palmitic acid, which is one of the major fatty acid components produced by the microalgae of the present application at high concentration, can be usefully used as a raw material for biofuel production.

나아가 본원에 따른 미세조류의 광합성 색소조성을 분석한 결과 항산화 카로티노이드계 색소, 특히 베타카로틴 및 루테인을 고농도로 함유하며, 영양학적으로 중요한 단당류 성분들도 생합성되는 것으로 나타났다. Furthermore, as a result of analyzing the photosynthetic pigment composition of microalgae according to the present application, it was found that antioxidant carotenoid pigments, especially beta-carotene and lutein, were contained in high concentrations, and nutritionally important monosaccharide components were also biosynthesized.

현재 베타카로틴과 같은 주요 항산화 카르테노이드 물질 및 루테인은 주로 화학적 합성법으로 생산이 되나, 고부가가치를 갖는 의약품, 건강기능식품이나 화장품에 천연 카로테노이드의 수요가 증가하여, 이러한 천연 카로테노이드를 생산하는 주 플랫폼으로 사용될 수 있다. 최근에는 사람의 눈을 보호하는 기능으로 인해 더욱 관심을 받고 있는 루테인과 베타카로틴의 생산에 효과적으로 사용될 수 있다. 이에 본원에 따른 상기 미세조류는 기능성식품, 천연색소, 의약용물질 등의 원료로 이용될 수 있다.Currently, major antioxidant carotenoid substances such as beta-carotene and lutein are mainly produced by chemical synthesis, but the demand for natural carotenoids in high value-added medicines, health functional foods, and cosmetics has increased, making it the main platform for producing these natural carotenoids. Can be used. In recent years, it can be effectively used for the production of lutein and beta-carotene, which are receiving more attention due to their protective function of human eyes. Accordingly, the microalgae according to the present application may be used as a raw material for functional foods, natural colors, and pharmaceutical substances.

일구현예에서 본원의 균주 MM0014의 루테인 함량은 미세조류 바이오매스 건중량 기준 약 0.8±0.1 mg g-1으로, 베타카로틴 함량은 미세조류 바이오매스 건중량 기준 약 0.3±0.1 mg g-1으로 나타났다. 본원에 따른 분리주는 루테인과 베타카로틴이 풍부한 것으로 알려진 채소인 시금치와 케일(표 7 참조) 보다 루테인은 약 2∼7배, 베타카로틴은 약 3∼5배의 이상의 함량을 가지고 있음을 나타낸다. In one embodiment, the lutein content of the strain MM0014 of the present application was about 0.8±0.1 mg g -1 based on the dry weight of microalgal biomass, and the beta carotene content was about 0.3±0.1 mg g -1 based on the dry weight of microalgal biomass. The isolate according to the present application indicates that the content of lutein is about 2 to 7 times and beta carotene is about 3 to 5 times more than spinach and kale (see Table 7), which are vegetables known to be rich in lutein and beta carotene.

또한 본원에 따른 미세조류는 영양학적으로 중요한 단당류 성분을 생합성 한다. 이러한 단당류는 글루코스, 갈락토스, 아라비노소 및 만니톨을 포함한다. 일 구현예서 특히 본원에 따른 균주는 높은 아라비노스의 생산능을 갖는다. In addition, the microalgae according to the present application biosynthesizes nutritionally important monosaccharide components. These monosaccharides include glucose, galactose, arabinoso and mannitol. In one embodiment, in particular, the strain according to the present application has a high production capacity of arabinose.

일 구현예에서 본원에 따른 분리균주의 아라비노스의 함량(44.9 mg g-1)은 아라비노스 생산의 주원료인 사탕수수의 부산물(bagasse)의 아라비노스 함량(약 11.0∼17.0 mg g-1, Templeton D. W. et al. 2012. J. Chromatogr. A. 1270, 225-234) 보다 높다. 따라서 본원에 따른 균주는 천연 저칼로리 감미료로서 식품 및 의약품에 널리 사용되고 있으며, 최근에는 과혈당 관련질환 예방식품, 프리바이오틱 등의 기능으로 산업적으로 높은 관심을 받고 있는 오탄당 단당류 아라비노스 생산에 효과적으로 사용될 수 있다. In one embodiment, the arabinose content (44.9 mg g -1 ) of the isolate according to the present application is the arabinose content (about 11.0-17.0 mg g -1 , Templeton) of the bagasse of sugarcane, which is the main raw material for the production of arabinose. DW et al. 2012. J. Chromatogr. A. 1270, 225-234). Therefore, the strain according to the present application is widely used in foods and pharmaceuticals as a natural low-calorie sweetener, and can be effectively used in the production of arabinose, a pentose monosaccharide, which is receiving high industrial attention due to the functions of foods and prebiotics for preventing hyperglycemia-related diseases in recent years. .

또한 본원에 따른 미세조류는 높은 단백질 함량을 가진다. In addition, the microalgae according to the present application has a high protein content.

일 구현예에서 원소분석 결과 총발열량은 19.7 MJ kg-1 으로 높은 단백질 함량(51.5%)을 갖고 있으며, 이는 우수한 동물사료로서의 가능성을 나타낸다. 상기 동물사료에는 동물 사료첨가용 필수 아미노산으로 체내에서 합성되지 않는 영양소를 공급하기 위해 사료에 첨가되는 사료첨가제를 배합한다. 본원에 따른 미세조류의 바이오매스는 사료첨가제로 사용될 수 있다. H. luteoviridis는 C. vulgaris 및 C. pyrenoidosa와 함께 1997년도 이전에 유럽연합에서 식품으로 섭취되고 있었기 때문에 Novel Food Regulation (EC) No. 258/97에 해당되지 않으며 상용화 이전 인허가 과정이 필요 없기 때문에 유럽연합 국가들에서 향후 상업적 활용이 유용하다. In one embodiment, as a result of elemental analysis, the total calorific value is 19.7 MJ kg -1 , which has a high protein content (51.5%), which indicates the possibility of excellent animal feed. In the animal feed, feed additives added to feed are blended in order to supply nutrients that are not synthesized in the body as essential amino acids for animal feed additives. The biomass of microalgae according to the present application can be used as a feed additive. H. luteoviridis, along with C. vulgaris and C. pyrenoidosa, were consumed as food in the European Union prior to 1997, and therefore Novel Food Regulation (EC) No. It does not fall under 258/97 and does not require a pre-commercial licensing process, making future commercial use useful in EU countries.

또한 본원의 미세조류의 총발열량은 미세조류 바이오매스의 바이오연료 원료물질로서의 가능성을 나타낸다. 본원의 미세조류의 바이오매스가 에너지용 작물의 총발열량 범위(17.0~20.0 MJ kg-1) 내에 있으며, 이는 미세조류의 높은 성장률을 고려할 때 미세조류 바이오매스 생산은 육상식물보다 높은 장점이 있음을 나타낸다. In addition, the total calorific value of microalgae herein indicates the possibility of microalgal biomass as a raw material for biofuels. The biomass of microalgae here is within the range of total calorific value of energy crops (17.0~20.0 MJ kg -1 ), which indicates that microalgal biomass production has a higher advantage than land plants when considering the high growth rate of microalgae. Show.

다른 측면에서 본원은 또한 본원에 개시된 균주 및/또는 이의 배양액을 포함하는, 미생물제제에 관한 것으로, 이러한 미생물제제는 오메가-3 및/또는 오메가-6을 포함하는 다가불포화지방산의 생산, 팔미트산을 포함하는 포화지방산의 생산, 바이오연료의 원료가 되는 바이오매스 생산, 베타카로틴 생산, 루테인 생산, 동물 사료 생산용으로 효과적으로 사용될 수 있다.In another aspect, the present application also relates to a microbial preparation comprising the strain and/or a culture thereof disclosed herein, wherein the microbial preparation is the production of polyunsaturated fatty acids comprising omega-3 and/or omega-6, palmitic acid It can be effectively used for the production of saturated fatty acids, including biofuels, biomass production, beta-carotene production, lutein production, and animal feed production.

본원에 따른 균주의 배양액은 본원에 따른 미세조류가 목적하는 적절한 조건에서 배양된 배지로, 상기 배지는 상기 미세조류의 배양에 필요한 영양물질 및/또는 특수한 목적을 위한 물질을 포함한 액체 조성물이며, 배양액은 미세조류가 배양된 후 제거된 것, 또는 미세조류를 포함한 것을 모두 포함한다. The culture medium of the strain according to the present application is a medium cultivated under appropriate conditions for the purpose of the microalgae according to the present application, the medium is a liquid composition containing nutrients necessary for culturing the microalgae and/or a substance for a special purpose, and the culture medium Silver includes all microalgae that have been removed after being cultured, or that include microalgae.

본원에 따른 균주는 미세조류의 배양에 사용되는 다양한 배지에서 배양될 수 있다. 본 발명에서 이용되는 배지는 이에 한정되는 것은 아니나 탄소원 및 질소원을 포함하고 해수 및 염화나트륨을 포함하는 배지에서 수행되는 것이 바람직하며, 상기 탄소원으로는 포도당, 과당, 갈락토스, 글루코스, 글리세롤 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 상기 질소원으로는 글루타민산나트륨, 펩톤, 트립톤, 효모 추출물, 옥수수 침지액, 질산나트륨, 황산암모늄, 구연산 암모늄 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 본원의 일 구현예에서 본원의 미세조류 배양에 상대적으로 저렴한 빈영양배지인 R2A(Reasoner’s 2A)가 사용된다. 상기 본원에 따른 미세조류 배양에 사용되는 배지는 이에 한정되지는 않으나 염화나트륨이 포함되지 않거나 또는 최대 0.5 M까지의 염화나트륨 농도에서 배양될 수 있다. 본원의 미세조류는 해수기원의 특성 상 염화나트륨에 대한 내성이 있으므로 담수에 한정되지 않고 풍부한 해수자원을 배양액으로 사용할 수 있다.The strain according to the present application can be cultured in various media used for cultivation of microalgae. The medium used in the present invention is not limited thereto, but is preferably carried out in a medium containing a carbon source and a nitrogen source, seawater and sodium chloride, and the carbon source is glucose, fructose, galactose, glucose, glycerol, or a mixture thereof. It may be selected from the group consisting of, and the nitrogen source may be selected from the group consisting of sodium glutamate, peptone, tryptone, yeast extract, corn steep liquor, sodium nitrate, ammonium sulfate, ammonium citrate, or a mixture thereof. In one embodiment of the present application, a relatively inexpensive poor nutritional medium, R2A (Reasoner's 2A), is used for microalgal culture of the present application. The medium used for culturing the microalgae according to the present application is not limited thereto, but does not contain sodium chloride or may be cultured at a sodium chloride concentration of up to 0.5 M. The microalgae of the present application are not limited to fresh water because of their resistance to sodium chloride due to the nature of the seawater source, and abundant seawater resources can be used as a culture solution.

본원에 따른 미세조류는 광범위한 온도 범위(5-30℃)에서 생존할 수 있으며 0.5 M 농도까지 NaCl 내성을 갖는다. 이러한 광온성(廣溫性, eurythermal) 및 광염성(廣鹽性, euryhaline)의 특성으로 인해 옥외 배양시설에서 대량배양 시 계절과 수질의 영향을 적게 받는 장점이 있어, 유용물질 생산에 효과적으로 사용될 수 있다. 일 구현예에서 본원에 따른 미세조류는 R2A 배지에서 백색 형광등을 이용하여 약 40 μmole m-2 s-1의 광도로 20℃에서 160 rpm으로 교반시키면서 16시간:8시간(낮:밤) 주기로 18일간 배양된다. The microalgae according to the present application can survive in a wide temperature range (5-30° C.) and have NaCl resistance up to 0.5 M concentration. Due to the characteristics of photothermal and euryhaline, it has the advantage of being less affected by season and water quality when mass cultured in outdoor culture facilities, so it can be effectively used for the production of useful substances. have. In one embodiment, the microalgae according to the present application is 16 hours: 8 hours (day: night) cycle 18 while stirring at 160 rpm at 20 °C with a light intensity of about 40 μmole m -2 s -1 using a white fluorescent lamp in R2A medium. Incubated daily.

다른 측면에서 본원은 또한 본원에 따른 균주를 적절한 온도 및 배지 조건에서 배양하는 단계; 및 상기 균주로부터 지질을 분리하고, 상기 지질로부터 다가불포화지방산을 추출하는 단계를 포함하는 다가불포화지방산 생산 방법에 관한 것이다. 배양 배지 및 온도를 포함하는 배양 방법은 본원에 개시된 것을 참조할 수 있으며, 분리 또는 추출은 당업계의 공지된 방법을 이용하여 수행될 수 있다. In another aspect, the present application also includes the steps of culturing the strain according to the present application at an appropriate temperature and medium conditions; And it relates to a method for producing polyunsaturated fatty acid comprising the step of separating the lipid from the strain and extracting the polyunsaturated fatty acid from the lipid. Culture method including the culture medium and temperature may refer to those disclosed herein, and separation or extraction may be performed using a method known in the art.

또 다른 측면에서 본원은 또한 본원에 따른 균주를 적절한 온도 및 배지 조건에서 배양하는 단계; 및 상기 균주로부터 베타카로틴 또는 루테인을 분리하고, 추출하는 단계를 포함하는 미세조류를 이용한 베타카로틴 또는 루테인 생산 방법에 관한 것이다. 배양 배지 및 온도를 포함하는 배양 방법은 본원에 개시된 것을 참조할 수 있으며, 분리 또는 추출은 당업계의 공지된 방법을 이용하여 수행될 수 있다. In another aspect, the present application also provides the steps of culturing the strain according to the present application under suitable temperature and medium conditions; And it relates to a beta-carotene or lutein production method using microalgae comprising the step of separating and extracting beta-carotene or lutein from the strain. Culture method including the culture medium and temperature may refer to those disclosed herein, and separation or extraction may be performed using a method known in the art.

또 다른 측면에서 본원은 또한 본원에 따른 균주 유래의 바이오매스를 이용한 바이오연료 생산 방법에 관한 것이다. 앞서 언급한 바와 같이 본원에 따른 균주의 바이오매스는 고형 바이오연료 및 액상 바이오연료의 원료가 될 수 있으며, 이로부터 바이오원료를 생산하는 방법은 앞서 언급한 사항 및 당업계의 공지된 방법을 이용하여 수행될 수 있으며, 배양 방법은 본원에 개시된 것을 참조할 수 있다. In another aspect, the present application also relates to a method for producing biofuel using biomass derived from the strain according to the present application. As mentioned above, the biomass of the strain according to the present application can be a raw material for solid biofuels and liquid biofuels, and the method of producing biomaterials from them is described above and a method known in the art. It can be carried out, and the culture method may refer to that disclosed herein.

또한, 본원은 본원에 따른 미세조류 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 항산화용 기능성식품 조성물을 제공한다. 본원이 미세조류를 식품첨가물로 사용하는 경우, 상기 균주를 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 유효 성분의 혼합량은 그의 사용 목적(예방, 건강 또는 치료적 처치)에 따라 적합하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 식품 또는 음료의 제조시에 본 발명의 균주는 원료에 대하여 15 중량부 이하, 바람직하게는 10 중량부 이하의 양으로 첨가된다. 그러나, 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 양은 상기 범위 이하일 수 있으며, 안전성 면에서 아무런 문제가 없기 때문에 유효성분은 상기 범위 이상의 양으로도 사용될 수 있다. 또한 본원은 건강 기능성 식품을 포함할 수 있는데, 상기 유효성분 외에도 필요에 따라 다양한 보조성분 예를 들면 비타민 A, 비타민 B1, 비타민 B2, 비타민 B3, 비타민 B6, 비타민 B12, 엽산(folic acid), 비타민 C, 비타민 D3, 비타민 E 등의 비타민류와, 구리, 칼슘, 철, 마그네슘, 칼륨, 아연 등의 미네랄 또는 유산균 등을 포함할 수 있다. 본원에 따른 건강 기능성 식품의 유효성분으로 포함될 수 있는 양은 목적에 따라 연령, 성별, 체중, 상태, 질병의 증상에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 예를 들면 성인기준 1일 0.01g 내지 10.0g 정도로 포함되는 것이 좋으며, 이러한 함량을 갖는 건강 기능성 식품을 섭취함으로써 항산화 효과를 얻을 수 있다.In addition, the present application provides a functional food composition for antioxidants comprising the microalgae or a culture medium thereof according to the present application as an active ingredient. When the present application uses microalgae as a food additive, the strain may be added as it is or may be used together with other foods or food ingredients, and may be appropriately used according to a conventional method. The mixing amount of the active ingredient may be appropriately determined according to the purpose of use (prevention, health or therapeutic treatment). In general, when preparing food or beverage, the strain of the present invention is added in an amount of 15 parts by weight or less, preferably 10 parts by weight or less based on the raw material. However, in the case of long-term intake for the purpose of health and hygiene or for the purpose of health control, the amount may be less than the above range, and there is no problem in terms of safety, so the active ingredient may be used in an amount above the above range. . In addition, the present application may include health functional foods. In addition to the active ingredients, various auxiliary ingredients such as vitamin A, vitamin B1, vitamin B2, vitamin B3, vitamin B6, vitamin B12, folic acid, vitamins It may contain vitamins such as C, vitamin D3, and vitamin E, and minerals such as copper, calcium, iron, magnesium, potassium, and zinc, or lactic acid bacteria. The amount that can be included as an active ingredient of the health functional food according to the present application may be appropriately selected according to age, sex, weight, condition, and symptoms of disease depending on the purpose, and, for example, includes about 0.01g to 10.0g per day for an adult. It is good to be, and you can obtain an antioxidant effect by ingesting a health functional food having such a content.

또한, 본원은 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 동물용 특히 어류용 사료 첨가제에 관한 것이다. 사료 첨가제는 기초사료에 일정 비율로 첨가하는 것이다. 상기 기초사료는 주성분이 옥수수, 대두박, 유청, 어분, 당밀, 소금, 비타민 프리믹스 및 미네랄 프리믹스 등으로 이루어질 수 있다. 비타민 프리믹스는 비타민 A, 비타민 D, 비타민 E, 리보프라빈 및 나이아신으로 구성될 수 있으며, 미네랄 프리믹스는 망간, 철, 아연, 칼슘, 구리, 코발트 및 셀레니늄 등으로 구성될 수 있다.In addition, the present application relates to a feed additive for animals, especially fish, comprising the strain or a culture solution thereof as an active ingredient. Feed additives are added in a certain proportion to the basic feed. The basic feed may be composed of corn, soybean meal, whey, fish meal, molasses, salt, vitamin premix, mineral premix, etc. as main components. The vitamin premix may be composed of vitamin A, vitamin D, vitamin E, riboflavin and niacin, and the mineral premix may be composed of manganese, iron, zinc, calcium, copper, cobalt and selenium.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples are presented to aid in understanding the present invention. However, the following examples are provided for easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

실시예 Example

실험 재료 및 방법Experimental materials and methods

시료 채취 및 미세조류 분리Sample collection and microalgae separation

해수시료는 2016년 10월에 울산광역시 북구 정자동 정자항(35°36' 54.8"N, 129°27' 00.0"E)에서 채취되었다. 해수의 수온은 22.7℃였고 염도는 27.3 PSU였다. 시료는 실험실로 옮겨 멸균된 250 ml 플라스크에 100 ml의 BG-11 미세조류 선택배지에 접종하였다. 세균의 생장을 억제하기 위하여 배지에 범위 항생제인 이미페넴을 100 μg ml-1의 농도로 첨가하였다. 플라스크는 20℃에서 형광등을 이용하여 약 40 μmole m-2 s-1의 광량을 주어 16시간:8시간(낮:밤) 조건으로 미세조류 생장이 확연할 때까지 정치(靜置)배양을 실시하였다. 1.5 mL의 미세조류 배양액을 3,000× g 에서 3분간 원심분리하여 미세조류 바이오매스를 확보하였다. 원심분리된 미세조류 펠렛은 20 μg ml-1 농도의 이미페넴을 함유한 R2A 한천배지에 획선분획하여 접종하여 상술한 배양조건과 동일한 환경에서 배양하였다. 단일 집락을 새로운 R2A 한천배지 상에 무균적으로 획선분획하였으며 무균적 배양체가 얻어질 때까지 이 과정을 되풀이 하였다.Seawater samples were collected in Jeongja Port, Jeongja-dong, Buk-gu, Ulsan (35°36'54.8"N,129°27'00.0"E) in October 2016. The water temperature of seawater was 22.7℃ and the salinity was 27.3 PSU. The sample was transferred to the laboratory and inoculated into 100 ml of BG-11 microalgal selective medium in a sterile 250 ml flask. In order to suppress the growth of bacteria, imipenem, a range antibiotic, was added to the medium at a concentration of 100 μg ml -1 . Flask is subjected to stationary culture under conditions of 16 hours: 8 hours (day: night) until the microalgae growth is evident under the conditions of about 40 μmole m -2 s -1 using a fluorescent lamp at 20°C. I did. Microalgal biomass was obtained by centrifuging 1.5 mL of microalgal culture solution at 3,000×g for 3 minutes. The centrifuged microalgal pellets were fractionated and inoculated on R2A agar medium containing imipenem at a concentration of 20 μg ml -1, and cultured in the same environment as the above-described culture conditions. Single colonies were aseptically fractionated on fresh R2A agar medium and this process was repeated until a sterile culture was obtained.

형태적 동정Formal sympathy

순수분리한 미세조류 배양체는 R2A 배지에서 2주간 배양하였다. 살아있는 세포를 3,000× g 에서 3분간 원심분리하여 수확한 뒤 멸균증류수를 이용하여 3회 세척한 후 Zeiss Axio Imager.A2 광학현미경을 이용하여 1,000× 배율로 관찰하였다. 주사전자현미경 관찰을 위해, ml 당 약 1,000 세포의 농도로 10 ml의 배양액을 준비하여 최종농도 2% (v/v) 사산화오스뮴으로 10분간 고정하였다. 고정된 세포는 3 μm의 공극 크기를 가진 폴리카보네이트 멤브레인 필터에 수집하여 증류수로 세 차례 세척하여 배지의 성분을 제거하였다. 멤브레인 필터는 에탄올을 단계별(10, 30, 50, 70, 100% 및 100% 2회)로 각 2분씩 처리하여 탈수과정을 진행하였으며, 초임계건조기로 건조한 시료를 알루미늄 스터브에 전도성 구리테이프를 이용하여 올려놓고 ion sputter를 이용하여 금 코팅을 실시하여 주사전자현미경으로 세포 표면의 형태적 특성을 관찰하였다.The purely isolated microalgal culture was cultured in R2A medium for 2 weeks. Live cells were harvested by centrifugation at 3,000×g for 3 minutes, washed three times with sterile distilled water, and observed at 1,000× magnification using a Zeiss Axio Imager.A2 optical microscope. For observation with a scanning electron microscope, 10 ml of culture solution was prepared at a concentration of about 1,000 cells per ml, and fixed with a final concentration of 2% (v/v) osmium tetraoxide for 10 minutes. The fixed cells were collected on a polycarbonate membrane filter having a pore size of 3 μm and washed three times with distilled water to remove the components of the medium. The membrane filter was dehydrated by treating ethanol in stages (10, 30, 50, 70, 100% and 100% twice) for 2 minutes each, and the sample dried with a supercritical dryer was used on an aluminum stub with conductive copper tape. Then, gold coating was performed using an ion sputter, and the morphological characteristics of the cell surface were observed with a scanning electron microscope.

분자생물학적 동정Molecular biological identification

분자생물학적 분석을 위해, genomic DNA를 DokDo-Prep Genomic DNA kit을 이용하여 추출하였고 Wizard Genomic DNA Clean-Up System으로 추가적인 정제를 실시하였다. White 등에 의해 보고된 NS1/NS8 및 ITS1/ITS4 범용 프라이머가 18S rRNA와 ITS 단편을 증폭하기 위하여 각각 사용되었다. rRNA 염기서열의 높은 보존성 때문에 RuBisCO rbcL 엽록체 유전자를 Verbruggen 등이 제안한 rbcL 7F 및 rbcL 1391R 프라이머를 역시 사용하여 증폭하였다. 18S rRNA와 rbcL 유전자를 이용한 계통관계분석은 MEGA ver. 6.0 소프트웨어 패키지를 사용하여 실시하였다. MM0014 근연종들의 염기서열은 미국 국립생물정보센터(NCBI) 데이터 베이스에서 다운로드하여 ClustalW를 이용하여 정렬하였다. 베이시안 정보 기준에 근거하여 best-fit nucleotide substitution model인 Kimura 2-parameter + Gamma distributed를 18S rRNA에 General Time Reversible + Gamma distributed를 rbcL를 계통관계분석을 위하여 각각 선택하였다. 이 모델을 사용하여 1,000회의 부트스트랩 반복을 거쳐 최우도 계통수를 작성하였다. Auxenochlorella protothecoides MM0014 염기서열들(MF040300 및 MF043910)을 두 계통수에서 외집단으로 사용하였다. ITS 염기서열을 이용한 계통수는 public database에 Heterochlorella luteoviridis 종에 대한 충분한 데이터가 존재하지 않아 작성하지 못하였다. 모든 유전자 분석은 3회반복으로 실시하였으며 본 연구를 통해 얻어진 염기서열 정보 18s rRNA, ITS 및 rbcL는 각각 본원에 서열번호 1, 서열번호 2 및 서열번호 3으로 개시하고, 2019년 11월 11일까지 비공개로 미국 국립생물정보센터 데이터베이스에 MG491519, MG491520 및 MG495094으로 등록하였다(표 1).For molecular biological analysis, genomic DNA was extracted using the DokDo-Prep Genomic DNA kit, and further purification was performed with the Wizard Genomic DNA Clean-Up System. The NS1/NS8 and ITS1/ITS4 universal primers reported by White et al. were used to amplify 18S rRNA and ITS fragments, respectively. Because of the high conservancy of the rRNA sequence, the RuBisCO rbcL chloroplast gene was also amplified using the rbcL 7F and rbcL 1391R primers suggested by Verbruggen et al. Phylogenetic analysis using 18S rRNA and rbcL genes was performed using MEGA ver. This was done using the 6.0 software package. The nucleotide sequence of MM0014 related species was downloaded from the National Center for Biological Information (NCBI) database and sorted using ClustalW. Based on the Bayesian information standard, the best-fit nucleotide substitution model, Kimura 2-parameter + Gamma distributed, was selected for 18S rRNA, General Time Reversible + Gamma distributed, and rbcL for phylogenetic analysis. Using this model, the most likelihood tree was created through 1,000 bootstrap iterations. Auxenochlorella protothecoides MM0014 nucleotide sequences (MF040300 and MF043910) were used as subgroups in both phylogenies. The phylogenetic tree using the ITS sequence could not be prepared because sufficient data on Heterochlorella luteoviridis species did not exist in the public database. All gene analyzes were performed in triplicate, and the nucleotide sequence information obtained through this study 18s rRNA, ITS, and rbcL are each disclosed herein as SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 3, and until November 11, 2019. It was privately registered as MG491519, MG491520 and MG495094 in the U.S. National Center for Biological Information database (Table 1).

[표 1][Table 1]

Figure 112019046444477-pat00001
Figure 112019046444477-pat00001

온도 및 염화나트륨 내성 테스트Temperature and sodium chloride tolerance test

R2A 한천 사면배지에 주기적인 계대배양을 통해 헤테로클로렐라 루테오비리디스의 순수배양체를 유지하였다. MM0014 균주의 단일 집락을 R2A 한천배지에 3반복으로 획선분획하여 21일간 배양하였다. Jang 등의 방법에서와 같이 5-35도(5도 간격)의 범위에서 MM0014 세포의 생존과 생장을 조사하여 최적 생장온도를 결정하였다. 염화나트륨 내성 테스트는 20도에서 R2A 한천배지를 이용하여 실시하였으며 0.0 M, 0.5 M, 1.0 M, 1.5 M 및 2.0 M 농도의 염화나트륨을 첨가하여 실험을 실시하였다.Pure cultures of heterochlorella luteobiridis were maintained through periodic subculture on R2A agar slope medium. A single colony of the MM0014 strain was split on R2A agar medium in triplicate and cultured for 21 days. As in Jang et al.'s method, the optimal growth temperature was determined by examining the survival and growth of MM0014 cells in the range of 5-35 degrees (5 degrees interval). The sodium chloride tolerance test was carried out using R2A agar medium at 20 degrees, and the experiment was conducted by adding sodium chloride at concentrations of 0.0 M, 0.5 M, 1.0 M, 1.5 M and 2.0 M.

가스크로마토그래프질량분석Gas chromatograph mass spectrometry

분리균주는 R2A 배지에서 20도에서 진탕배양기를 이용하여 160 rpm으로 종속영양적으로 18일간 배양하였다. 지질 분석을 위해 바이오매스는 2,063 g에서 원심분리하여 바이오매스를 수확하였다. 시료는 지질 출 효율을 높이기 위해 동결건조한 후 균질화시켰다. 지질 추출은 Breuer 등에 의해 개발된 방법을 사용하였다. 지방산 조성은 5975C mass selective detector가 장착된 7890A gas chromatograph (Agilent, Santa Clara, CA, USA)를 이용하여 분석하였다. 지질 분석에는 DB-FFAP 컬럼(30 m, 250 μm ID, 0.25 μm film thickness; Agilent, Santa Clara, CA, USA)을 사용하였다. 최초의 GV 오븐 온도는 50℃에서 시작하여 1분간 유지시켰다. 온도는 200도까지 분당 10도씩 30분간 상승시켰으며 이후 240도까지 분당 10도씩 상승시켜 20분간 유지시켰다. 시료는 20:1의 분할비로 1 μl를 주입하였다. 헬륨이 분당 1 ml의 유속으로 이동 가스로 사용되었다. 질량분석 인자들은 다음과 같다: injector 온도: 250도 / source 온도: 230도, electron impact mode는 70 eV의 acceleration voltage가 acquisition range 50-550 m z-1에서 시료의 이온화를 위해 사용되었다. 지방산의 동정은 Wiley/NBS libraries의 mass spectra와 비교하여 match value가 90% 이상이 되는 결과만 유효한 것으로 판정하였다.The isolated strains were cultured heterotrophically for 18 days at 160 rpm using a shaking incubator at 20 degrees in R2A medium. For lipid analysis, biomass was harvested by centrifugation at 2,063 g. Samples were homogenized after lyophilization to increase lipid extraction efficiency. Lipid extraction was performed using a method developed by Breuer et al. Fatty acid composition was analyzed using a 7890A gas chromatograph (Agilent, Santa Clara, CA, USA) equipped with a 5975C mass selective detector. For lipid analysis, a DB-FFAP column (30 m, 250 μm ID, 0.25 μm film thickness; Agilent, Santa Clara, CA, USA) was used. The initial GV oven temperature was started at 50° C. and held for 1 minute. The temperature was increased by 10 degrees per minute to 200 degrees for 30 minutes, and then increased by 10 degrees per minute to 240 degrees and maintained for 20 minutes. The sample was injected with 1 μl at a split ratio of 20:1. Helium was used as the moving gas at a flow rate of 1 ml per minute. The mass spectrometry parameters are as follows: injector temperature: 250 degrees / source temperature: 230 degrees, electron impact mode, an acceleration voltage of 70 eV was used for ionization of the sample in the acquisition range 50-550 mz -1 . The identification of fatty acids was determined to be valid only with the result of a match value of 90% or more compared with the mass spectra of Wiley/NBS libraries.

바이오매스 특성분석Biomass characterization

동결건조된 바이오매스 시료는 막자사발을 이용하여 분쇄한 후 ASTM No. 230 mesh (체눈의 크기 = 63 μm) 정밀표준망체를 이용하여 균질화하였다. 원소분석은 탄소, 수소, 질소 및 황 함량을 결정하기 위하여 Flash 2000 원소분석기를 이용하여 2반복으로 실시하였다. 산소함량 계산은 탄소, 수소, 질소, 황 및 회분의 함량을 100%에서 뺄셈하여 계산하였다. 총발열량은 Friedl 등에 의해 제안된 공식에 의해 추산하였다: [총발열량 = 3.55C2 - 232C - 2,230H + 51.2C × H + 131N + 20,600 (MJ kg-1)The freeze-dried biomass sample is pulverized using a mortar and then ASTM No. It was homogenized using a 230 mesh (body size = 63 μm) precision standard mesh sieve. Elemental analysis was performed in duplicate using a Flash 2000 elemental analyzer to determine the carbon, hydrogen, nitrogen and sulfur content. The oxygen content was calculated by subtracting the content of carbon, hydrogen, nitrogen, sulfur and ash from 100%. The total caloric value was estimated by the formula proposed by Friedl: [total amount of heat generated = 3.55C 2 - 232C - 2,230H + 51.2C × H + 131N + 20,600 (MJ kg -1)

실시예 1. 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주의 동정Example 1. Identification of heterochlorella luteoviridis MM0014 strain

본 분리균주의 세포는 독립적이고 운동성이 없으며 구형을 나타냈다. 세포의 크기는 약 5 μm (어린 세포)에서 10 μm (성숙 세포)이며 현저한 컵 모양의 엽록체가 존재하였다(도 1 및 도 2). 전체적으로, MM0014 균주는 헤테로클로렐라 루테오비리디스 종의 전형적인 형태적 특징을 나타냈다. 18S rRNA, ITS 및 rbcL 염기서열로부터 해석한 분자생물학적 동정 결과 분리 균주는헤테로클로렐라 루테오비리디스 그룹에 속하며 모든 분자생물학적 분석결과는 일치하였다(표 1, 도 3 및 도 4). 따라서, 본 해양 미세조류 균주는 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014로 동정되었다. 본 분리균주는 한국생명공학연구원 생물자원센터에 KCTC13395BP로 특허기탁 되었다.The cells of this isolate were independent, non-motile, and spherical. The size of the cells was about 5 μm (young cells) to 10 μm (mature cells), and there were remarkable cup-shaped chloroplasts (FIGS. 1 and 2). Overall, the MM0014 strain exhibited typical morphological features of the heterochlorella luteobiridis species. Molecular biological identification results analyzed from 18S rRNA, ITS and rbcL sequences belonged to the heterochlorella luteobiridis group, and all molecular biological analysis results were consistent (Table 1, FIGS. 3 and 4). Therefore, this marine microalgal strain was identified as heterochlorella luteobiridis MM0014. This isolate was patented as KCTC13395BP to the Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology Biological Resource Center.

실시예 2. 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주의 최적 성장 조건 확립Example 2. Establishment of optimal growth conditions of Heterochlorella Luteoviridis MM0014 strain

헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주는 5 내지 30도의 온도범위에서 성장할 수 있었으며 최적의 생장은 상온에서 관찰되었다(표 2). Heterochlorella luteoviridis MM0014 strain was able to grow in a temperature range of 5 to 30 degrees, and optimal growth was observed at room temperature (Table 2).

[표 2][Table 2]

Figure 112019046444477-pat00002
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35도 이상의 수온에서는 생장하지 못하였으며 5도에서는 생장이 저해되었다. 또한, 분리균주는 0.5 M 염화나트륨 농도에서까지도 생장할 수 있었으나 1.0 M 이상의 농도에서는 생존하지 못했다.It did not grow at a water temperature of 35 degrees or higher, and growth was inhibited at 5 degrees. In addition, the isolated strain was able to grow even at a concentration of 0.5 M sodium chloride, but did not survive at a concentration of 1.0 M or higher.

실시예 3. 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주의 지방산 조성 분석Example 3. Analysis of fatty acid composition of heterochlorella luteoviridis MM0014 strain

헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 지방산 조성은 3회 반복 측정치의 평균 ± 표준편차를 기초로 하여 표 3에 나타냈다.The fatty acid composition of Heterochlorella Luteoviridis MM0014 is shown in Table 3 based on the mean ± standard deviation of three repeated measurements.

[표 3][Table 3]

Figure 112019046444477-pat00003
Figure 112019046444477-pat00003

분리 균주의 주요 지방산은 C16:0 (20.7% ± 0.3%), C18:2 (35.6% ± 1.1%) 및 C18:3 (16.2% ± 0.7)이었다. 또한 C16:2 (2.5% ± 0.1%), C16:3 (2.8% ± 0.1%) 및 C18:1 (7.1% ± 6.0%)과 같은 불포화지방산도 상기 광합성 미생물에서 탐지되었다. The main fatty acids in the isolated strain were C16:0 (20.7% ± 0.3%), C18:2 (35.6% ± 1.1%) and C18:3 (16.2% ± 0.7). In addition, unsaturated fatty acids such as C16:2 (2.5% ± 0.1%), C16:3 (2.8% ± 0.1%) and C18:1 (7.1% ± 6.0%) were also detected in the photosynthetic microorganism.

실시예 4. 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주의 바이오매스 성분 분석Example 4. Analysis of Biomass Components of Heterochlorella Luteoviridis MM0014 Strain

원소분석 결과는 표 4에 나타내었다. 원소분석 결과에 근거한 총발열량과 단백질 함량은 각각 19.7 MJ kg-1 및 51.5% 이었다. The elemental analysis results are shown in Table 4. The total calorific value and protein content based on the elemental analysis results were 19.7 MJ kg -1 and 51.5%, respectively.

[표 4][Table 4]

Figure 112019046444477-pat00004
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실시예 5. 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주의 광합성 색소 분석Example 5. Analysis of photosynthetic pigments of heterochlorella luteoviridis MM0014 strain

본원에 따른 균주의 유용 색소 성분을 고속액체크로마토그래피로 분석하였다. 이를 위해 색소추출은 Zapata 등(Zapata, M. et al. 2000. Mar. Ecol. Prog. Ser. 195, 29-45)에 의해 개발된 방법을 사용하여 실시하였다. 구체적으로 1 mg의 동결건조된 본원 균주의 바이오매스에서 100% HPLC 등급 에탄올을 이용하여 광합성 색소를 추출한 후 공극 크기 0.2 μm의 Whatman PTFE 주사기 필터로 주입 전에 필터링해 주었다. 시료는 Zorbax SB-C18 컬럼(4.6×250 mm, 5-Micron)이 장착된 Agilent 1260 Infinity HPLC system을 이용하여 33도에서 분석하였다. 이동상 gradient는 Sanz 등에 의해 보고된 방법을 이용하여 1 ml min-1의 유속을 유지하며 메탄올: 225 mM 아세트산암모늄(82:18, v:v)을 용매 A로 에탄올을 용매 B로 사용하여 60 μl의 시료를 주입하여 분석하였다(하기 표 5). HPLC 등급의 메탄올과 에탄올은 대정화금㈜사 제품을 사용하였으며, HPLC 등급 아세트산암모늄은 Fluka사의 제품을 구입하여 사용하였다. 주입 직전에 HPLC 등급의 물(Fisher사) 40 μl를 200 μl의 시료에 첨가시켜 초기 피크의 왜곡을 방지하였다. 표준물질 색소(클로로필 a, 클로로필 b, 루테인 및 베타카로틴)는 Sigma-Aldrich사에서 구입하였다. 루테인 및 베타카로틴 함량과 조성은 검량선으로부터 피크 영역을 계산하여 정량하였다. 하기 표 5는 용매 A와 B의 농도구배 프로파일 및 이동상 조성물을 나타낸 것이다.The useful pigment component of the strain according to the present application was analyzed by high-speed liquid chromatography. For this, pigment extraction was performed using a method developed by Zapata et al. (Zapata, M. et al. 2000. Mar. Ecol. Prog. Ser. 195, 29-45). Specifically, the photosynthetic pigment was extracted from 1 mg of the lyophilized biomass of this strain using 100% HPLC grade ethanol, and then filtered before injection with a Whatman PTFE syringe filter having a pore size of 0.2 μm. Samples were analyzed at 33 degrees using an Agilent 1260 Infinity HPLC system equipped with a Zorbax SB-C18 column (4.6×250 mm, 5-Micron). The mobile phase gradient is maintained at a flow rate of 1 ml min -1 using the method reported by Sanz et al. and methanol: 225 mM ammonium acetate (82:18, v:v) is used as solvent A and ethanol is used as solvent B. A sample of was injected and analyzed (Table 5 below). HPLC grade methanol and ethanol were used by Daejunghwa Geum Co., Ltd., and HPLC grade ammonium acetate was purchased and used by Fluka. Immediately before injection, 40 μl of HPLC grade water (Fisher) was added to 200 μl of the sample to prevent distortion of the initial peak. Standard colorants (chlorophyll a , chlorophyll b , lutein and beta-carotene) were purchased from Sigma-Aldrich. Lutein and beta-carotene content and composition were quantified by calculating the peak area from the calibration curve. Table 5 below shows the concentration gradient profile and mobile phase composition of solvents A and B.

[표 5][Table 5]

Figure 112019046444477-pat00005
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헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014의 색소 프로파일은 하기 표 6에 나타나 있다. 그 결과 본원에 따른 분리주의 주요 색소는 클로로필 a (Chla, 43.6%±0.4%), 클로로필 b (Chlb, 11.3%±0.3%), 루테인 (27.0%±0.3%) 및 베타카로틴 (5.2%±0.7%)으로 나타났다. 그 외의 미세 피크는 분석결과에 포함시키지 않았다. 균주 MM0014의 루테인 함량은 미세조류 바이오매스 건중량 기준 0.8±0.1 mg g-1으로, 베타카로틴 함량은 미세조류 바이오매스 건중량 기준 0.3±0.1 mg g-1으로 나타났다. 표 6에서 %는 전체 색소 내에서 각 색소의 함량 %를 나타낸 것이다. 본원에 따른 분리주는 루테인과 베타카로틴이 풍부한 것으로 알려진 채소인 시금치와 케일[표 7]보다 루테인은 약 2∼7배, 베타카로틴은 약 3∼5배의 이상의 함량을 가지고 있음을 나타낸다. The pigment profile of heterochlorella luteobiridis MM0014 is shown in Table 6 below. As a result, the main pigments of the isolate according to the present application are chlorophyll a (Chl a , 43.6%±0.4%), chlorophyll b (Chl b , 11.3%±0.3%), lutein (27.0%±0.3%) and beta-carotene (5.2%). ±0.7%). Other fine peaks were not included in the analysis results. The lutein content of strain MM0014 was 0.8±0.1 mg g -1 based on the dry weight of microalgal biomass, and the beta-carotene content was 0.3±0.1 mg g -1 based on the dry weight of microalgal biomass. In Table 6,% indicates the content% of each pigment in the total pigment. The isolate according to the present application indicates that the content of lutein is about 2 to 7 times and beta carotene is about 3 to 5 times more than spinach and kale, which are vegetables known to be rich in lutein and beta-carotene [Table 7].

[표 6][Table 6]

Figure 112019046444477-pat00006
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[표 7][Table 7]

채소의 카로티노이드 함량(단위: mg g-1, U.S. Department of Agriculture, 1998)Carotenoid content in vegetables (unit: mg g -1 , US Department of Agriculture, 1998)

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이는 본원의 분리균주가 항산화물질인 루테인과 베타카로틴을 고농도로 생산능을 갖는 것을 나타낸다. 따라서 본원에 따른 균주는 천연 카로테노이드로, 식품, 의약품 및 화장품에 널리 사용되고 있으며, 최근에는 사람의 눈을 보호하는 기능으로 인해 더욱 관심을 받고 있는 루테인과 베타카로틴의 생산에 효과적으로 사용될 수 있다. This indicates that the isolated strain of the present application has the ability to produce antioxidants lutein and beta-carotene at high concentration. Therefore, the strain according to the present application is a natural carotenoid, which is widely used in foods, pharmaceuticals, and cosmetics, and can be effectively used for the production of lutein and beta-carotene, which are receiving more attention due to the function of protecting human eyes in recent years.

실시예 6. 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주의 단당류 성분 분석Example 6. Analysis of Monosaccharide Components of Heterochlorella Luteoviridis MM0014 Strain

본원에 따른 균주의 유용 단당류 성분을 액체크로마토그래피로 분석하였다. 동결견조한 바이오매스 50 mg을 유리 시험관에 넣고 2 N 황산 2.5 ml을 첨가한 후 94도 항온수조에서 3시간 동안 가열한 뒤 상온에서 충분히 식혀주었다. 시료를 50 ml tube로 옮긴 후 탄산칼슘 수용액(40 g 100 ml-1)으로 중화시켰다. 시료의 부피를 5 ml로 맞추고 시료 1 ml을 0.2 μm syringe filter를 이용하여 필터한 후 1.5 ml tube에 옮겼다. 시료는 Sugar-pak I (6.5×300 mm, Waters Co.)이 장착된 Alliance HPLC System을 이용하여 90도에서 0.01 M Ca-EDTA (50 mg l-1)를 이동상으로 0.2 ml min-1의 유속을 유지하며 20 μl의 시료를 주입하여 분석하였다. 표준물질 단당류(sucrose, maltose, lactose, glucose, xylose, rhamnose, galactose, mannose, fructose, fucose, arabinose, mannitol, sorbitol 및 ribose)는 Sigma-Aldrich사에서 구입하였다. 각 단당류의 함량과 조성은 검량선으로부터 피크 영역을 계산하여 정량하였다(하기 표 8). The useful monosaccharide components of the strain according to the present application were analyzed by liquid chromatography. 50 mg of freeze-resistant biomass was placed in a glass test tube, 2.5 ml of 2 N sulfuric acid was added, and then heated in a 94°C constant temperature water bath for 3 hours, and then sufficiently cooled at room temperature. The sample was transferred to a 50 ml tube and neutralized with an aqueous calcium carbonate solution (40 g 100 ml -1 ). The volume of the sample was adjusted to 5 ml, and 1 ml of the sample was filtered using a 0.2 μm syringe filter, and then transferred to a 1.5 ml tube. Samples were 0.01 M Ca-EDTA (50 mg l -1 ) at 90 degrees using the Alliance HPLC System equipped with Sugar-pak I (6.5×300 mm, Waters Co.) as a mobile phase at a flow rate of 0.2 ml min -1 While maintaining, 20 μl of the sample was injected and analyzed. Standard monosaccharides (sucrose, maltose, lactose, glucose, xylose, rhamnose, galactose, mannose, fructose, fucose, arabinose, mannitol, sorbitol and ribose) were purchased from Sigma-Aldrich. The content and composition of each monosaccharide was quantified by calculating the peak area from the calibration curve (Table 8 below).

[표 8] [Table 8]

Figure 112019046444477-pat00008
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이는 본원의 분리균주가 아라비노스의 생산능을 갖는 것을 나타내며 또한 본원에 따른 분리균주의 아라비노스의 함량(44.9 mg g-1)은 아라비노스 생산의 주원료인 사탕수수의 부산물(bagasse)의 아라비노스 함량(약 11.0∼17.0 mg g-1, Templeton D. W. et al. 2012. J. Chromatogr. A. 1270, 225-234) 보다 높은 것을 나타낸다. 따라서 본원에 따른 균주는 천연 저칼로리 감미료로서 식품 및 의약품에 널리 사용되고 있으며, 최근에는 과혈당 관련질환 예방식품, 프리바이오틱 등의 기능으로 산업적으로 높은 관심을 받고 있는 오탄당 단당류 아라비노스 생산에 효과적으로 사용될 수 있다. This indicates that the isolated strain of the present application has the ability to produce arabinose, and the content of arabinose of the isolated strain according to the present application (44.9 mg g -1 ) is arabinose of the bagasse of sugarcane, the main raw material for the production of arabinose. The content (about 11.0 to 17.0 mg g -1 , Templeton DW et al. 2012. J. Chromatogr. A. 1270, 225-234). Therefore, the strain according to the present application is widely used in foods and pharmaceuticals as a natural low-calorie sweetener, and can be effectively used in the production of arabinose, a pentose monosaccharide, which is receiving high industrial attention due to the functions of foods and prebiotics for preventing hyperglycemia-related diseases in recent years. .

한국생명공학연구원Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology KCTC13395BPKCTC13395BP 2017111720171117

<110> National Marine Biodiversity Institute of Korea <120> Heterochlorella luteoviridis MM0014 and use thereof <130> DP201812002P <150> KR 10-2018-0159818 <151> 2018-12-12 <160> 3 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 1773 <212> DNA <213> Unknown <220> <223> Heterochlorella luteoviridis MM0014 <220> <221> rRNA <222> (1)..(1773) <400> 1 gtagtcatat gcttgtctca aagattaagc catgcatgtc taagtataaa ctgcttatac 60 tgtgaaactg cgaatggctc attaaatcag ttatagttta tttgatggta ctttcttact 120 cggataaccg taggaatatc tagagctaat acgtgcgtaa atcccgactc ctggaaggga 180 cgtatttatt agataaaaga ccgaccgggc ttgcccgatc cgcggtgaat catgataact 240 tcacgaatcg cacggcctcg agccggcgat gtttcattca aatttctgcc ctatcaactt 300 tcgatggtag gatagaggcc taccatggtt ttgacgggtg acggaggatt agggttcgat 360 tccggagagg gagcctgaga aacggctacc acatccaagg aaggcagcag gcgcgcaaat 420 tacccaatcc tgacacaggg aggtagtgac aagaaataac aataccgggc tttttcaagt 480 ctggtaattg gaatgagtac aatttaaaat ccttaacgag gatcaattgg agggcaagtc 540 tggtgccagc agccgcggta attccagctc 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Claims (14)

서열번호 1로 표시되는 18S rRNA(Ribosomal Ribo Nucleic Acids), 서열번호 2로 표시되는 ITS(Internal Transcribed Spacer) 및 서열번호 3으로 표시되는 rbcL(ribulose-bisphosphate carboxylase)의 염기서열을 갖는, 기탁번호 KCTC 13395BP로 기탁된, 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주.
Accession number having a base sequence of 18S rRNA (Ribosomal Ribo Nucleic Acids) represented by SEQ ID NO: 1, ITS (Internal Transcribed Spacer) represented by SEQ ID NO: 2, and rbc L (ribulose-bisphosphate carboxylase) represented by SEQ ID NO: 3 Heterochlorella Luteoviridis MM0014 strain deposited as KCTC 13395BP.
제 1 항에 있어서,
상기 균주는 고농도의 루테인 및 베타카로틴의 생산능, 고농도의 다중불포화지방산 및 포화지방산을 포함하는 바이오오일 생산능, 고농도의 단당류 생산능, 고농도의 유기물 및 단백질을 포함하는 바이오매스 생산능을 갖는 것인, 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주.
The method of claim 1,
The strain has the ability to produce high concentrations of lutein and beta-carotene, the ability to produce bio-oils containing high concentrations of polyunsaturated fatty acids and saturated fatty acids, the ability to produce high concentrations of monosaccharides, and the ability to produce biomass containing high concentrations of organic matter and protein. Phosphorus, heterochlorella luteobiridis MM0014 strain.
제 2 항에 있어서,
상기 균주의 루테인 및 상기 베타카로틴의 생산능은 상기 균주의 건중량 기준으로 각각 0.8±0.1 mg g-1 및 0.3±0.1 mg g-1 인, 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주.
The method of claim 2,
Lutein and beta-carotene production capacity of the strain is 0.8 ± 0.1 mg g -1 and 0.3 ± 0.1 mg g -1 , respectively, based on the dry weight of the strain, heterochlorella luteobiridis MM0014 strain.
제 2 항에 있어서,
상기 균주의 다중불포화지방산은 리놀레산(C18:2) 및 알파 리놀렌산(C18:3)을 포함하며, 상기 리놀레산(C18:2) 및 알파 리놀렌산(C18:3)은 전체 지질 중량의 각각 35% 및 16%로 포함되는 것인, 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주.
The method of claim 2,
Polyunsaturated fatty acids of the strain include linoleic acid (C18:2) and alpha linolenic acid (C18:3), and the linoleic acid (C18:2) and alpha linolenic acid (C18:3) are 35% and 16 of the total lipid weight, respectively. That is included in %, heterochlorella luteobiridis MM0014 strain.
제 2 항에 있어서,
상기 균주의 포화지방산은 팔미트산이며, 상기 팔미트산은 전체 지질 중량의 20.7%로 포함되는 것인, 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주.
The method of claim 2,
The saturated fatty acid of the strain is palmitic acid, and the palmitic acid is contained in 20.7% of the total lipid weight, heterochlorella luteoviridis MM0014 strain.
제 2 항에 있어서,
상기 균주의 단당류는 오탄당인 아라비노스를 포함하며, 상기 아라비노스 함량은 균주의 건중량 기준으로 44.9 mg g-1 인, 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주.
The method of claim 2,
The monosaccharide of the strain includes arabinose, which is a pentose, and the arabinose content is 44.9 mg g -1 based on the dry weight of the strain, heterochlorella luteobiridis MM0014 strain.
제 2 항에 있어서,
상기 바이오매스의 총발열량은 19.7 MJ kg-1 이고 상기 단백질 함량은 51.5% 중량% 인 것인, 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주.
The method of claim 2,
The total calorific value of the biomass is 19.7 MJ kg -1 and the protein content is 51.5% wt%, heterochlorella luteobiridis MM0014 strain.
제 2 항에 있어서,
상기 균주는 5-30℃의 배양 온도, 0 내지 0.5 M의 NaCl 농도의 배양조건을 갖는 것인, 헤테로클로렐라 루테오비리디스 MM0014 균주.
The method of claim 2,
The strain is a culture temperature of 5-30 ℃, which has a culture condition of NaCl concentration of 0 to 0.5 M, heterochlorella luteobiridis MM0014 strain.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 균주 또는 이의 배양액을 포함하는 미생물 제제로,
상기 미생물 제제는 베타카로틴, 루테인, 알파 리놀레산, 리놀렌산, 팔미트산, 아라비노스, 또는 바이오매스 생산용인, 미생물 제제.
A microbial preparation comprising the strain according to any one of claims 1 to 8 or a culture solution thereof,
The microbial preparation is beta-carotene, lutein, alpha linoleic acid, linolenic acid, palmitic acid, arabinose, or for the production of biomass, microbial preparation.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 균주 추출물을 유효성분으로 함유하는 항산화용 건강기능식품.
An antioxidant health functional food containing the strain extract according to any one of claims 1 to 8 as an active ingredient.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 균주 추출물을 유효성분으로 함유하는 동물 사료.
Animal feed containing the strain extract according to any one of claims 1 to 8 as an active ingredient.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 균주를 배양하고, 상기 균주의 배양물로부터 색소를 추출하는 단계; 및 상기 색소로부터 루테인 또는 베타카로틴을 분리하는 단계를 포함하는, 루테인 또는 베타카로틴의 생산방법.
Culturing the strain according to any one of claims 1 to 8, and extracting a pigment from the culture of the strain; And separating lutein or beta-carotene from the pigment, lutein or beta-carotene.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 균주를 배양하고, 상기 균주의 배양물로부터 바이오오일을 추출하는 단계; 및 상기 바이오오일로부터 리놀레산(C18:2) 또는 알파 리놀렌산(C18:3)을 분리하는 단계를 포함하는, 리놀레산 또는 알파 리놀렌산의 생산방법.
Culturing the strain according to any one of claims 1 to 8, and extracting bio-oil from the culture of the strain; And separating linoleic acid (C18:2) or alpha linolenic acid (C18:3) from the biooil.
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