KR20010054019A - 바실러스 메가테리움이 생산하는 미생물 응집제의 생산방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미생물이 생산하는 대사산물로 식품이나 발효공업의 균체 및 현탁액중의 부유물 제거뿐 만 아니라 농,수산 가공공장 및 축산의 오,폐수 처리를 위한 바실러스 메가테리움(Bacillus megaterium)이 생산하는 생물응집제의 생산방법에 관한 것이다.

미생물 유래의 생물응집제는 대량생산이 손쉬우며 광범위한 분야에 적용이 가능하고 2차 환경오염이 없을 뿐만 아니라 인체에 무해하고 안정성이 높아 오,폐수의 처리는 물론 식품 및 발효공업의 균체 및 현탁물의 제거에도 이용 가능하다.

이를 위하여 본 발명은, 자연계로부터 응집제 생산 미생물을 분리, 동정한 후, 배양온도 및 시간 그리고 초기 pH 등의 최적 배양조건을 설정한 다음 최적 배양성분의 종류 및 농도를 조사하여 새로운 미생물 유래의 생물응집제를 생산할 수 있는 생물응집제 생산에 관한 발명이다.

Description

바실러스 메가테리움이 생산하는 미생물 응집제의 생산방법{A method of production of the Bioflocculant by Bacillus megaterium}

본 발명은 새로운 미생물 유래의 생물응집제 생산방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바실러스 메가테리움에 의한 생물응집제 생산방법에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 응집제는 무기응집제와 유기합성 고분자응집제 그리고천연고분자 응집제로 분류된다. 가장 널리 사용되는 무기응집제는 상,하수도 처리에 주로 이용되고 있으나 잔류 알루미늄의 문제시 되고 있으며 유기합성 고분자응집제는 주입량이 적고 적용 범위가 비교적 넓으나 자연계에서 분해가 잘되지 않아 2차 환경오염의 원인과 분해 과정중에서 발생되는 아크릴아마이드등의 단량체는 신경독 및 강한 발암성물질로 알려져 있어 음료수 처리용으로는 그 사용량을 엄격히 규제하고 있다.

이와 같은 유·무기 응집제의 환경독성을 보완하기 위해 키토산, 구아검 등의 천연고분자 응집제가 사용되기도 하나 이들 천연고분자 응집제들은 응집능이 상대적으로 낮고 생산가격이 높아 실용화가 어려운 단점이 있다.

지금 까지 알려진 응집제 생산 미생물은Agrobacteriumsp,Aeromonas hydrophila,Pseudomonassp.,Streptomyces griseus,Bacillus cereus,Aspergillus sojae,Corynebacterium glutamicum등 다수의 미생물이 알려져 있으나 다양한 종류의 유기물에 응집능을 나타내는 생물응집제는 거의 없는 실정이며 특히 바실러스 메가테리움에 의한 생물응집제 생산방법에 대한 발명은 아직 고안된 바 없다.

한편 미생물에 의한 생물응집제의 생산은 최적의 배양조건과 영양원을 요구하며 이들 조건과 영양원은 미생물의 종류에 따라 각기 다를뿐 만 아니라 생산된 응집제의 성상 역시 상이하다.

따라서 본 발명은 광범위한 유기물에 응집력을 갖는 생물응집제 생산을 위한 생산 균주 및 최적 생산조건과 배양성분의 조성에 관한 발명으로서,

본 발명을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

1 단계로 미생물에 의한 응집제 생산은 배양조건이 중요한 요인으로, 배양온도 및 시간 그리고 배지의 pH 등이 그것이다. 본 발명에서는 응집제 생산을 위한 최적 배양조건은 pH 4에서 9까지의 범위에서, 배양온도는 20℃에서 40℃범위로 하여 조사하였으며 배양시간은 50시간 동안 교반 배양하면서 응집제 생산정도를 확인하였다.

2 단계로 배양성분의 경우 탄소원은 슈크로스를 비롯한 10종의 탄소원중 최적 탄소원 및 첨가농도를, 질소원은 트립톤을 비롯한 12종의 유·무기 질소원을, 무기염류는 황산망간을 비롯한 11종의 무기염을 사용하여 조사하였으며, 각각의 배양원에 대한 최대의 응집제가 생산되는 최적 첨가량을 조사한다.

본 발명은 미생물이 생산하는 대사산물로 식품이나 발효공업의 균체 및 현탁액중의 부유물 제거뿐 만 아니라 농,수산 가공공장 및 축산의 오,폐수 처리를 위한 바실러스 메가테리움이 생산하는 생물응집제의 생산방법에 본 발명의 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해서 본 발명에서는, 자연계로부터 응집제 생산 미생물을 분리, 동정한 후, 배양온도 및 시간 그리고 초기 pH 등의 최적 배양조건을 설정한 다음 최적 배양성분의 종류 및 농도를 조사하여 새로운 미생물 유래의 생물응집제를 생산할 수 있는 생물응집제 생산방법을 본 고안자들은 실험을 통하여 확인하였다.

제 1도는 본 발명의 응집제 생산균주인 바실러스 메가테리움의 전자현미경 사진

제 2도는 본 발명 응집제 생산을 위한 최적의 온도조사 결과

제 3도는 본 발명 응집제 생산을 위한 최적 pH 조사 결과

제 4도는 본 발명 응집제 생산을 위한 최적 배양시간 조사 결과

제 5도는 본 발명 응집제 생산을 위한 최적 탄소원 조사 결과

제 6도는 본 발명 응집제 생산을 위한 유·무기질소원 조사 결과

제 7도는 본 발명 응집제 생산을 위한 무기염류 조사 결과

제 8도는 본 발명 생산응집제의 실제 응집 사진

상기한 목적을 달성하는, 본 발명에 의한 생물응집제 생산방법의 실시예를 도 2에서와 같이 아래의 공정 1, 공정 2, 공정 3, 공정 4에서 보다 상세히 설명한다.

공정1. 생물응집제 생산미생물의 분리 및 동정으로

미생물이 생산하는 생물응집제는 생물응집제를 대량으로 생상할 수 있는 미생물의 선발이 중요한데 본 발명에서는 토양, 퇴비, 하천수의 시료에서 응집제 생산능이 우수한 균주를 최종 분리하였다. 분리균의 투사형 전자현미경에 의한 형태는 도 1과 같이 간균이었고, 바이오로그 시스템(Biolog system)으로 동정한 결과 바실러스 메가테리움였다.

공정 2 생물응집제의 최대 생산조건에서

공정 1에서 분리, 동정한 바실러스 메가테리움의 응집제 생산에 영향을 미치는 최적 배양조건을 다양한 조건에서 본 고안자들이 실험한 결과, 최적 배양온도는 도 2와 같이 20-35℃에서 우수하였으나 더욱 좋기로는 30℃에서 배양시 응집제 생산이 가장 우수하였다. 응집제 생산 최적 pH는 도 3과 같이 5.5-9.0 범위에서 응집제 생산이 좋았으나 더욱 좋기로는 pH 7.0에서 응집제의 생산이 가장 우수하였다. 최적 배양시간은 도 4와 같이 배양 10-50 시간에 건조균체량과 응집제 생산이 우수하였으나 더욱 좋기로는 배양 30시간 동안 배양시 가장 우수하였다.

공정 3 응집제 생산을 위한 최적 배양성분 및 농도에서

바실러스 메가테리움에 의한 응집제 생산의 최적 배양성분을 본 고안자들이 다양한 종류의 탄소원, 유기·무기질소원 및 무기염류에 대해 실험한 결과 도 5와같이 탄소원의 경우 가용성전분, 갈락토스, 프락토스, 말토스, 글루코스 등이 우수하였으나 더욱 좋기로는 슈크로스 첨가시가 가장 좋았으며, 첨가 농도는 0.5-4%에서 우수하였으나 특히 2% 첨가 농도에서 가장 우수한 응집제 생산을 보였다.

무기질소원은 도 6과 같이 질산암모늄(NH₄NO₃), 암모니아클로라이드(NH₄Cl)등이 우수하였으나 특히 소듐암모니아(NaNO₃) 첨가시 가장 우수하였으며, 첨가량은 0.1-0.5%가 우수하였으나 더욱 좋기로는 0.3% 첨가시에 응집제 생산이 가장 좋았다. 유기질소원의 경우에는 도 6과 같이 비프 익스트렉트(육즙), 카사미노산,등이 우수하였으나 더욱 좋기로는 트립톤 첨가시 본 발명 균의 생육뿐 만 아니라 응집제 생산이 가장 우수하였고, 첨가량은 0.01- 0.05% 범위에서 우수하였으나 더욱 좋기로는 0.02% 첨가시에 가장 좋았다.

무기염의 경우는 도 7과 같이 황산망간(MnSO₄), 황산마그네슘(MgSO₄), 칼슘카보네이트(CaCO₃)등의 단독첨가와 황산망간(MnSO₄)+황산마그네슘(MgSO₄), 황산망간 (MnSO₄)+칼슘카보네이트(CaCO₃)등의 혼합 첨가시 응집제 생산이 우수하였으나 더욱 좋기로는 황산마그네슘(MgSO₄)+칼슘카보네이트(CaCO₃) 첨가시 가장 우수하였으며, 첨가 농도는 각각의 무기염을 0.01-0.06% 첨가할 때 우수하였으나 0.05% 첨가농도에서 응집제 생산과 균 생육이 가장 좋았다.

상기의 결과에서 본 발명 바실러스 메가테리움에 의한 응집제 생산은 탄소원, 유·무기 질소원, 무기염류등의 배양성분이 응집제 생산에 중요하고 특히 탄소원과 무기염류의 첨가로 응집제 생산이 크게 증가되었으며, 이상의 공정 1, 2, 3에서 본 발명 바실러스 메가테리움 균주는 슈크로스 1-4%, 소듐암모니아(NaNO₃) 0.1-0.5%, 트립톤(tryptone) 0.01- 0.05%, 황산마그네슘(MgSO₄) 0.01-0.06%, 칼슘카보네이트(CaCO₃) 0.01-0.06% 조성의 배지의 pH를 5.5-9.0으로 조정한 다음, 20-35℃에서 10-50 시간 배양할 때 응집제가 최대로 생산 된다.

본 발명에 의한 바실러스 메가테리움 균주의 생물응집제 생산방법은 중온의 온도에서 배양함으로 배양시 에너지의 소비가 적고, 배양시간이 짧아 대량생산이 손쉬우며, 배양성분의 농도가 비교적 미량이 소비되어 경제적이다.

Claims (2)

1. 바실러스 메가테리움 균주가 생산하는 생물응집제 생산 방법에 관한 것으로서,

   응집제 생산능이 우수한 본 발명 생물응집제 생산균주인 바실러스 메가테리움
2. 본 발명 바실러스 메가테리움 균주를 슈크로스 1-4%, 소듐암모니아(NaNO₃) 0.1-0.5%, 트립톤(tryptone) 0.01- 0.05%, 황산마그네슘(MgSO₄) 0.01-0.06%, 칼슘카보네이트(CaCO₃) 0.01-0.06% 조성의 배지의 pH를 5.5-9.0으로 조정한 다음, 20-35℃에서 10-50 시간 배양에 의한 생물응집제 생산방법