KR20030019554A

KR20030019554A - 동물 플랑크톤의 배양방법, 및 이를 사용한 배양장치 및배양물

Info

Publication number: KR20030019554A
Application number: KR10-2003-7000081A
Authority: KR
Inventors: 요시무라겐지; 요시마쓰다카오; 다나카겐지; 기타지마치카라; 다나카쇼조; 사토노부미쓰
Original assignee: 나가세 상교오 가부시키가이샤
Priority date: 2000-07-06
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2003-03-06
Also published as: US20030131800A1; EP1302103A1; CN1611111A; TWI231175B; HK1056292A1; CN1440236A; CN1183826C; AU2001269445A1; WO2002003786A1

Abstract

본 발명은 동물 플랑크톤의 먹이가 되는 고형물을 배양액 중에 남기는 한편, 배양액 내의 동물 플랑크톤의 증식 저해 물질의 축적 및 박테리아의 증식을 방지하는, 동물 플랑크톤의 배양방법 및 이를 사용한 배양장치를 제공한다. 본 발명의 배양방법은 관류하에서 당해 동물 플랑크톤을 포함하는 배양액으로부터 당해 동물 플랑크톤의 증식 저해 물질 및/또는 박테리아의 영양성분이 되는 수용성 영양 물질을 고액 분리막으로 제거하는 공정을 포함한다. 본 발명의 배양방법에 의해, 50,000마리/ml 이상의 활력이 양호한 동물 플랑크톤을 함유하는, 어류, 갑각류의 먹이용 배양물을 제조할 수 있다.

Description

동물 플랑크톤의 배양방법, 및 이를 사용한 배양장치 및 배양물{Method of culturing zooplankton, apparatus for culturing by the same, and culture obtained by the same}

최근에는 참돔, 자주복, 은어, 넙치, 참새우 등의 시장 가치가 높은 어개류(魚介類), 및 열대어 등의 관상어는 알을 부화시킨 후에 사육하는 소위 인공 종묘에 의해 증식된다. 이러한 인공 종묘를 효과적으로 생산하는 과정에서는 먹이가 되는 동물 플랑크톤이 필요하다.

종래부터 이러한 동물 플랑크톤은 수조 중에서 난노클로롭시스(Nannochloropsis), 클로렐라, 효모, 테트라셀미스(Tetraselmis) 등의 고형 먹이를 공급함으로써 배양되고 있다.

그러나, 이러한 수조 내에서의 배양에 있어서는 통상적으로 배양의 경과와 함께 대사 산물인 수용성 암모니아 등의 물질이 배양액 중에 축적된다. 또한, 배양액 중에 유기산과 같은 다른 물질도 축적되는 것으로 생각된다. 이러한 물질은 증식 저해 물질이라 하며, 급성 혹은 만성 독성의 발현에 의해 동물 플랑크톤의 증식을 억제하여 배양 자체에 악영향을 미치는 것이 알려져 있다.

또한, 이러한 수조 중의 배양은 일반적으로 개방 시스템에서 수행되기 때문에, 배양액 중에 용출된 영양 물질을 자화(資化)하여 박테리아도 증식되는 경향이 있다. 증식한 박테리아는 동물 플랑크톤과 경합하여 배양액 내의 산소를 서로 빼앗는 데다가, 이러한 배양액 속에서 증식하는 일부 박테리아는 독소를 생산하여, 동물 플랑크톤의 증식을 저해하는 것도 알려져 있다.

이와 같이, 수조 내에서의 배양에서는 상기 요인이 복잡하게 작용하여, 동물 플랑크톤의 증식 자체가 불안정하게 되고, 또한 제한되고 있다.

동물 플랑크톤 중에서도, 윤충류(Rotifera)는 재배 어업의 치어 등의 초기 종묘 생산과정에서 필요 불가결한 먹이 생물이다. 그래서, 이 윤충류를 보다 높은 밀도로 배양하기 위한 여러 가지 방법이 개발되어 있다.

일본 공개특허공보 제(평)9-172902호는 동물 플랑크톤의 연속 배양 방법으로서, 윤충(rotifer)과 같은 동물 플랑크톤을 연속적이면서도 저렴한 비용으로 수득하는 방법을 기재하고 있다. 즉, 윤충을 함유하는 배양 수조에 먹이 및 배양액을 공급하고, 이 배양 수조로부터 윤충을 포함하는 배양액을 취수하여 윤충을 수확함으로써, 배양 수조 중의 액면을 일정하게 유지한 상태에서 배양할 수 있다.

그러나, 상기 방법에서는 실제의 재배 어업에서 사용시 약간의 제약을 받는 경우가 있다. 예를 들면, 이 방법으로 증식시킨 윤충을 먹이용 배양물로서 이용하는 경우, 단위 용적당 윤충량이 적기 때문에, 먹이를 공급하는 데 필요한 충분한 양의 윤충을 생산하기 위해서는 대규모의 시설 및/또는 설비가 필요하게 된다.

본 발명은 동물 플랑크톤의 배양방법 및 이를 사용한 배양장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 어류, 갑각류 등의 먹이(餌料)로서 유용한 동물 플랑크톤을 보다 효율적으로 배양할 수 있는 배양방법, 및 이를 사용한 배양장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 어류, 갑각류 등의 먹이로서 유용한 먹이용 배양물에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 동물 플랑크톤 배양장치의 일례를 설명하는 모식도이다.

도 2는 본 발명의 동물 플랑크톤 배양장치에 사용되는 고액 분리막의 예를 설명하기 위한 도면으로, 도 2a는 평막형 고액 분리막의 모식도이고, 도 2b는 원통형 고액 분리막의 모식도이다.

도 3은 평막형 고액 분리막을 다수 사용한 동물 플랑크톤을 배양하기 위한 막 카트리지의 일례를 설명하기 위한 사시도이다.

도 4는 도 3에 나타낸 막 카트리지에 사용되는 평막형 고액 분리막의 구조를 설명하기 위한 모식도이다.

도 5는 도 3에 나타낸 본 발명의 동물 플랑크톤을 배양하기 위한 막 카트리지의 측면도이다.

도 6은 도 3에 나타낸 본 발명의 막 카트리지를 사용한 배양장치의 일부 절단 단면도이다.

도 7은 실시예 1에 있어서의 배양일당 먹이 공급량을 나타내는 그래프이다.

도 8은 실시예 1에 있어서의 배양액 중의 윤충 밀도의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 9는 실시예 1에 있어서의 배양액 중의 암모니아 농도의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 10은 실시예 1에 있어서의 배양액 중의 산소 농도의 변화를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 높은 밀도로 동물 플랑크톤을 배양하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 고액(固液) 분리막을 사용하여, 동물 플랑크톤의 먹이가 되는 고형물을 배양액 속에 남기는 한편, 배양액 내의 동물 플랑크톤의 증식 저해 물질을 제거하고, 박테리아의 증식에 관련되는 수용성 영양 물질을 제거함으로써, 동물 플랑크톤을 높은 밀도로 수득할 수 있는, 동물 플랑크톤의 배양방법 및 이를 사용한 배양장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 어류, 갑각류 등의 양식에 있어서 유용한 고밀도의 동물 플랑크톤을 함유하고, 수송에 따른 생존율 저하도 방지할 수 있는 먹이용 배양물을 제공하는 것도 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 관류(灌流)하에서 동물 플랑크톤을 포함하는 배양액으로부터 당해 동물 플랑크톤의 증식 저해 물질 및/또는 박테리아의 수용성 영양 물질을 고액 분리막으로 제거하는 공정을 포함하는 동물 플랑크톤의 배양방법을 제공한다.

적합한 실시 양태에서는 상기 동물 플랑크톤은 다세포 생물이다.

보다 적합한 실시 양태에서는 상기 다세포 생물은 윤충이다.

적합한 실시 양태에서는 상기 증식 저해 물질은 암모니아 또는 유기산이고, 상기 수용성 영양 물질은 수용성 유기물, 미네랄, 비타민, 인산 또는 암모니아이다.

본 발명은 또한,

동물 플랑크톤을 포함하는 배양액을 저장하는 배양조,

당해 배양조 내에 설치되어 있는 고액 분리막,

당해 고액 분리막을 통하여 당해 배양액으로부터 당해 동물 플랑크톤의 증식 저해 물질 및/또는 박테리아의 수용성 영양 물질을 제거하기 위한 수단 및

당해 배양조에 당해 동물 플랑크톤의 먹이를 공급하고 새로운 배양액을 첨가하기 위한 수단을 포함하는 동물 플랑크톤의 배양장치를 제공한다.

적합한 실시 양태에서는 상기 고액 분리막의 공극 직경은 공급해야 할 먹이 및 제거 대상이 되는 물질의 크기에 따라 선택된다.

보다 적합한 실시 양태에서는 상기 배양조 내에 산기관(散氣管, diffusing tube)이 추가로 설치되어 있다.

본 발명은 또한,

간격 유지 수단에 의해서 일정한 간격으로 유지되는 다수의 고액 분리막과,

당해 고액 분리막 내에 설치된 각각의 배수구로부터 나가는 배수를 집약하기 위한 수단을 포함하는, 동물 플랑크톤을 배양하기 위한 배양조에 장착되는 막 카트리지를 제공한다.

적합한 실시 양태에서는 상기 고액 분리막은 평막형 분리막이다.

적합한 실시 양태에서는 상기 간격 유지 수단 및 상기 고액 분리막은 막대(rod)를 통해 고정되어 있다.

보다 적합한 실시 양태에서는 상기 막대는 파지 수단(holding means)을 추가로 포함한다.

본 발명은 또한 50,000 내지 200,000마리/ml의 활성 동물 플랑크톤을 함유하는 먹이용 배양물을 제공한다.

적합한 실시 양태에서는 상기 동물 플랑크톤은 윤충이다.

보다 적합한 실시 양태에서는 상기 먹이용 배양물은 50,000 내지 100,000마리/ml의 활성 동물 플랑크톤을 함유한다.

보다 적합한 다른 실시 양태에서는 상기 먹이용 배양물은 100,000 내지 200,000마리/ml의 활성 동물 플랑크톤을 함유한다.

본 발명은 또한, 관류하에서 활성 동물 플랑크톤을 포함하는 배양액으로부터 당해 동물 플랑크톤의 증식 저해 물질 및/또는 박테리아의 수용성 영양 물질을 고액 분리막으로 제거하는 공정을 포함하는 먹이용 배양물의 제조방법을 제공한다.

적합한 실시 양태에서는 상기 먹이용 배양물은 50,000 내지 200,000 마리/ml의 활성 동물 플랑크톤을 함유한다.

보다 적합한 실시 양태에서는 상기 동물 플랑크톤은 윤충이다.

본 발명 방법에 따르면, 고액 분리막을 사용하여, 동물 플랑크톤의 먹이가 되는 고형물을 배양액 중에 남기는 한편, 배양액 내의 동물 플랑크톤의 증식 저해 물질을 제거하고 박테리아의 증식에 관련되는 수용성 영양 물질을 제거함으로써, 동물 플랑크톤을 높은 밀도로 수득할 수 있다.

본 발명에 사용되는 동물 플랑크톤은 어류, 갑각류 등의 먹이 생물이다. 동물 플랑크톤의 예로서는, 해수성·담수성·기수성을 막론하고, 윤충류, 아칼티오(Acaltio), 티그리오푸스와 같은 해산 요각류(Copepoda), 물벼룩(Daphnia pulex) 및 아르테미아(Artemia)를 들 수 있다. 본 발명에서는 동물 플랑크톤은 다세포 생물인 것이 바람직하다. 다세포 생물은 일반적으로, 미세 조류를 대표로 하는 수중의 미세 현탁 물질과 같은 고형물을 그 영양 물질로 하고 있다. 따라서, 후술하는 수용성 영양 물질이 배양액 중에서 제거되더라도, 고형물은 배양액 내에 잔존하기 때문에, 충분한 증식을 기대할 수 있다.

본 발명에 있어서는 동물 플랑크톤으로서, 윤충류가 가장 적합하게 사용된다. 윤충류로서는 L형 윤충(브라키오누스 플리카틸리스; Brachionus plicatilis) 및 S형 윤충(브라키오누스 로툰디포르미스; B. rotundiformis)을 들 수 있다. 본 발명에 있어서는 L형 윤충 또는 S형 윤충 모두 적합하게 사용할 수 있다. 또한, L형 윤충 및 S형 윤충이 혼합되어 있어도 좋다. 또한, 본 발명에서 사용될 수 있는 L형 윤충은 성장하면 피갑 길이가 통상 150 내지 300μm이고, 바람직하게는 250 내지 300μm이다. 본 발명에서 사용될 수 있는 S형 윤충은 성장하면 피갑 길이가 통상 100 내지 230μm이고, 바람직하게는 180 내지 200μm이다.

본 발명에 사용되는 배양액은 해수, 담수 또는 기수(汽水; brackish water) 등의 액체를 들 수 있다. 배양액의 종류는 배양하는 동물 플랑크톤의 종류에 따라서 다르다. 배양하는 동물 플랑크톤의 종류에 따른 배양액은 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다.

본 발명에 있어서는 이러한 배양액 속에서 동물 플랑크톤이 배양된다. 배양조건은 특별히 제한되지 않으며, 배양할 동물 플랑크톤에 따라서, 적절한 조건이 당업자에 의해서 선택될 수 있다.

동물 플랑크톤의 증식 저해 물질(이하, 「증식 저해 물질」이라고 한다)이란 배양액 중의 동물 플랑크톤에 악영향을 주는 물질을 말한다. 이것은 동물 플랑크톤 및/또는 공존하는 다른 미생물의 물질 대사의 결과, 배양액 중에 배출되고 축적되는 것이다. 증식 저해 물질의 예로서는 동물 플랑크톤의 배양시에 발생한 암모니아, 특히 비해리 암모니아(NH₃) 및 유기산을 들 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 방법에 있어서는 배양액 중에, 이들 증식 저해 물질이 가능한 한 포함되지 않거나, 포함되더라도 미량으로 유지되고 있는 것이 바람직하다.

이러한 점에서, 본 발명 방법에 있어서, 배양액 중의 허용되는 증식 저해 물질의 양은, 예를 들면, 비해리 암모니아의 경우, 바람직하게는 40ppm 이하이고, 보다 바람직하게는 1Oppm 이하이다. 또, 해리 암모니아(NH₄ ⁺)의 경우는 동물 플랑크톤에 대한 독성은 비해리 암모니아의 10분의 1정도이기 때문에, 실제로 측정되는 배양액 중의 해리 암모니아 농도는 바람직하게는 400ppm 이하이고, 보다 바람직하게는 100ppm 이하이다.

박테리아의 증식에 관련되는 수용성 영양 물질(이하, 「수용성 영양 물질」이라고 한다)은 박테리아의 영양 성분이 될 수 있는 물질을 말하고, 예를 들면, 수용성 유기물, 비타민, 미네랄, 인산, 암모니아 등을 들 수 있다.

본 발명에 사용되는 동물 플랑크톤의 먹이로서는 배양할 동물 플랑크톤에 따라서 적절하게 선택된다. 예를 들면, 클로렐라(담수 클로렐라(크기 3 내지 10μm), 해산 클로렐라(크기 2 내지 6μ), 효모(크기 5 내지 10μm), 테트라셀미스(크기 10 내지 20μm), 페오다크틸럼(Phaeodactylum)(크기 3 내지 30μm) 등을 들 수 있다. 배양액 중에 포함되는 동물 플랑크톤의 먹이는 동물 플랑크톤의 성장 및 생존에 영향을 주지 않는 정도라면, 특별히 제한되지 않는다. 동물 플랑크톤의 먹이의 양도 또한, 배양할 동물 플랑크톤의 종류에 따라서 다르기 때문에, 특별히 제한되지 않는다. 이 먹이의 양은 배양할 동물 플랑크톤의 종류에 따라서, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다.

본 발명의 배양방법에 있어서는, 배양액 속에서 고농도의 동물 플랑크톤을 배양할 수 있다. 예를 들면, 상기 윤충류를 배양하는 경우는 배양액 1ml 중에 50,000마리 이상, 바람직하게는 50,000 내지 200,000마리, 보다 바람직하게는 70,000 내지 200,000마리, 더욱 바람직하게는 80,000 내지 180,000마리의 윤충류가 포함된다.

구체적으로는 동물 플랑크톤의 배양은 본 발명의 배양장치를 사용하여 아래와 같이 수행된다.

도 1은 본 발명의 동물 플랑크톤의 배양장치의 일례를 설명하는 모식 개념도이다. 본 발명의 배양장치(100)는 동물 플랑크톤을 포함하는 배양액을 저장하는 배양조(10), 배양조(10) 내에 장착되어 있는 고액 분리막(12), 고액 분리막(12)에 연결되어 있는 배수관(16), 배양조(10) 내에 설치되어 있는, 새로운 먹이 및 새로운 배양액을 공급하기 위한 먹이관(18) 및 물 주입관(20)을 포함한다.

본 발명에 사용되는 배양조(10)의 재질은 특별히 제한되지 않는다. 통상적인 동물 플랑크톤의 배양에 사용되는 배양조가 사용된다. 배양조(10)의 용량도 특별히 제한되지 않고, 당업자에 의해 원하는 용량을 선택할 수 있다. 또, 본 발명의 배양장치에서는 종래의 장치와 비교하여, 동물 플랑크톤을 보다 높은 밀도로 배양할 수 있다. 이 때문에, 배양조는 반드시 종래의 배양조와 같은 정도의 용량을 선택할 필요도 없다. 다른 한편, 종래의 배양조와 같은 정도의 용량인 것을 사용한 경우, 수득되는 배양물에 있어서는, 동물 플랑크톤 수가 비약적으로 증대된다. 배양조(10)에는 그 내부 또는 외부의 적절한 위치에, 동물 플랑크톤의 증식에 필요한 각종 제어 기기, 예를 들면, 온도를 일정하게 유지하기 위한 항온기, 가열기, 냉각 장치 및 이들을 제어하기 위한 컴퓨터(모두 도시하지 않음) 등이 장착되어 있어도 좋다.

고액 분리막(12)은 배양조(10) 내에서 동물 플랑크톤을 포함하는 배양액에 침지되도록 장착되어 있다.

본 발명에 사용되는 고액 분리막(12)의 예로서는 도 2에 나타낸 바와 같은 평막형인 것(40; 도 2a)과, 원통형인 것(50; 도 2b)을 들 수 있다.

도 2a에 나타낸 바와 같이, 평막형 고액 분리막(40)은 통상 2장의 평막 부재(41 및 41′)와 프레임(43)을 갖는 구조로 이루어진다. 평막형 막 부재(41 및 41′)의 주위는 모두 프레임(43)과 완전하게 밀착되어, 평막형 고액 분리막(40)에는 내부에 공간(47)이 형성되어 있다. 이 공간(47)은 프레임(43)에 설치된 배수구(46)에 연결된다. 배수구(46)는 본 발명의 배양장치 내의 배수관(16)에 접속되어 있다. 또, 평막형 고액 분리막에 있어서, 막 부재는 프레임의 한 면에만 설치되고, 다른 면은 수지제 판으로 덮을 수 있다.

도 2b에 나타낸 바와 같이, 원통형 고액 분리막(50)은 중공 막 부재(51)로 구성된다. 원통형 고액 분리막(50)의 양 말단부는 배수구로서 본 발명의 배양장치 내의 배수관(16)에 접속될 수 있고, 혹은 한쪽 말단부가 캡핑되어, 다른쪽 말단부만이 배수구(56)로서 본 발명의 배양장치 내의 배수관에 접속될 수도 있다.

이러한 고액 분리막에 사용되는 막 부재의 재질은 특별히 제한되지 않으며, 당업자에 의해서 적절하게 선택될 수 있다. 상기 고액 분리막에 사용되는 막 부재는 표면에 다수의 공극을 갖는다. 공극 직경은 특별히 제한되지 않고, 당업자에 의해, 공급해야 할 먹이 및 제거 대상이 되는 물질, 배양되는 동물 플랑크톤의 종류의 크기 등에 따라서 적절하게 선택될 수 있다. 소정의 공극 직경을 갖는 막 부재를 사용한 고액 분리막은 동물 플랑크톤 및 동물 플랑크톤의 먹이(예를 들면, 담수 클로렐라(크기 3 내지 10μm))는 통과시키지 않지만, 증식 저해 물질 및/또는수용성 영양 물질, 및 배양액 중의 현탁 물질(예를 들면, 동물 플랑크톤의 진 및 먹이의 찌꺼기)을 통과시킬 수 있다. 예를 들면, 윤충을 배양하는 경우, 바람직한 공극 직경은 약 0.2 내지 약 2μm이고, 보다 바람직하게는 약 0.4 내지 약 1.5μm이며, 가장 바람직하게는 0.4 내지 1.0μm 이다. 또한, 박테리아(대개 약 1μm 이하)와 같은 혼입 미생물은 선택한 고액 분리막 내의 막 부재의 공극 직경에 따라서는 통과되는 경우도 있다.

이러한 재질 및 공극을 갖는 막 부재를 포함하는 고액 분리막을, 당업자는 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 상기 막 부재의 재질로서는, 예를 들면, 합성 중합체 막(막 필터), 세라믹 막, 금속 막 등을 들 수 있다.

고액 분리막을 통과하여 제거되어야 할 증식 저해 물질로서는, 위에서 언급한 바와 같이, 배양시에 발생한 암모니아와 유기산 등을 들 수 있다. 또한, 고액 분리막을 통과할 수 있는 수용성 영양 물질로서는, 위에서 언급한 바와 같이, 예를 들면, 수용성 유기물, 비타민, 미네랄, 인산, 암모니아 등을 들 수 있다. 고액 분리막이 이들 증식 저해 물질 및 수용성 영양 물질을 통과시킴으로써, 동물 플랑크톤 및 이의 먹이를 잔존시킨 상태로, 배양액으로부터 이들 물질만을 제거할 수 있다.

다시 도 1을 참조한다. 본 발명의 배양장치(100)에 있어서, 배양조(10) 내에 배치되는 고액 분리막(12)의 유효 표면적 및 수는 특별히 제한되지 않는다. 배양액으로부터, 증식 저해 물질 및 수용성 영양 물질을 보다 효율적으로 제거하기 위해서 필요한 고액 분리막의 유효 표면적은 목적하는 여과 유량에 따라서 적절하게 설정되기 때문에, 고액 분리막은 배양조 속에 다수 설치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 배양장치에 있어서, 다수의 고액 분리막이 설치되는 경우, 고액 분리막 사이의 간격은 거의 일정하게 유지되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 각 고액 분리막의 여과 효율도 또한 거의 일정해지고, 일괄적으로 교환할 수 있기 때문이다.

본 발명에 있어서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 배양조(10) 내에는 고액 분리막(12)과는 별도로, 필터(22)가 있을 수 있다. 필터(22)는 고액 분리막(12)보다도 공극 직경이 크고, 그 공간율은 배양하는 동물 플랑크톤의 종류에 따라서 변화하고, 배양액 중에 축적된 미생물 플록(flock) 및 생물막(biofilm)을 장착 또는 흡착시키는 역할을 수행한다. 필터(22)에 의해, 미생물 플록 또는 생물막이, 직접 고액 분리막(12)에 장착되어, 파울링(fouling)[클로깅(clogging)]을 일으키는 것이 방지된다. 필터(22)의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 바이린 매트(Vilene mat)[제조원: 저팬 바이린 가부시키가이샤(Japan Vilene Company, Ltd.)] 등을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는 도 1에 나타낸 바와 같이, 배양조(10) 내의 바닥에 산기관(24)이 설치되어 있는 것이 바람직하다. 산기관(24)은 에어 펌프(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 산기관(24)에 의해, 배양조(10) 내의 배양액에는 동물 플랑크톤의 배양에 있어서 유용한 신선한 공기가 적절하게 송급되고, 배양액 내의 산소 농도를 항상 높게 설정할 수 있는 동시에 파울링을 방지할 수 있다. 배양액 중의 용존 산소량은 2ppm 이상의 농도로 설정되는 것이 바람직하다.

도 1에서 산기관(24)은 고액 분리막(12)의 하단부에서 일체화되어 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 산기관(24)은 고액 분리막(12)과 분리되어, 배양조(10)의 바닥에 배치되어도 좋다.

본 발명에 사용되는 배수관(16)은 흡인 펌프 등의 흡인장치(도시하지 않음)에 연결시켜, 고액 분리막(12)을 통하여 배양조(10) 내의 배양액을 소정량 도출한다. 도출되는 배양액의 양은 배양조(12)의 용량과, 배양하는 동물 플랑크톤의 종류, 배양 조건 등에 따라 당업자에 의해 적절하게 설정된다.

또한, 고액 분리막을 구성하는 막 부재로서, 예를 들면, 세라믹 막을 사용하는 경우, 소정의 시간 간격으로 배양액의 흡인을 일시 중단하고, 반대로 배수관을 산기관으로서 이용하여 송기할 수도 있다. 이로써, 배양액 중에 신선한 공기를 송급하는 동시에, 세라믹 막의 배양액측 표면의 파울링을 방지할 수 있다. 사용할 수 있는 세라믹 막 장치의 구체적인 예로서는 구보타 필세라(KUBOTA FILCERA^R)[제조원: 구보타 가부시키가이샤(KUBOTA Corporation)]를 들 수 있다.

다른 한편, 먹이 공급관(18) 및 물 주입관(20)도 배양조(10)에 연결시켜, 송액 펌프 등의 수단(도시하지 않음)을 통하여, 배수관(16)으로부터의 배양액의 배출량에 따라서, 먹이 및 새로운 배양액을 송급할 수 있다.

이렇게 하여, 본 발명의 장치를 사용하면, 동물 플랑크톤의 배양에 유해한, 배양액 중의 증식 저해 물질 및 수용성 영양 물질을 제거하여, 동물 플랑크톤을 효율적으로 배양할 수 있다.

또, 본 발명에 있어서는 다수의 고액 분리막(12)이 일체화된 구조를 갖고 있는 것이 더 바람직하다. 일체화 구조의 예로서는, 카트리지, 모듈 등의 형태를 들 수 있다. 이 구조에 의해 정기적인 교체나 및 세정이 가능해져, 고액 분리막(12) 및 필터(22)의 각각의 파울링을 방지할 수 있다.

도 3은 평막형 고액 분리막을 다수 사용한, 동물 플랑크톤을 배양하기 위한 막 카트리지의 일례를 설명하기 위한 사시도이다. 본 발명의 막 카트리지(200)는(도면에서는 4장의) 평막형 고액 분리막(60), 이들을 지지하는 메인 막대(66) 및 서브 막대(71, 72, 73 및 74), 및 메인 막대(66)에 의해서 관통되고, 카트리지의 장착 및 이동을 용이하게 하기 위한 손잡이(68)를 포함한다. 평막형 고액 분리막(60)에 설치된 모든 배수구(61)는 실리콘 튜브 등을 통하여, 어댑터(70)에 모이고 있다. 어댑터(70)는 통상적으로 한쪽 말단부가 캡핑에 의해 봉쇄되고, 다른쪽 말단부가 실리콘 튜브, 플라스틱 튜브, 고무 튜브 등의 배수관을 통해, 도시하지 않는 흡인 펌프에 접속되어 있다.

도 4는 상기 막 카트리지에 사용되는 평막형 고액 분리막(60)의 구조를 설명하기 위한 모식도이다. 평막형 고액 분리막(60)은 2매의 합성 중합체 막으로 이루어진 막 부재(81 및 83)의 주위가 직사각형의 수지제 프레임(85)으로 둘러싸여 있고, 내부에 공간(87)이 형성되어 있다. 공간(47)이 배수구(61)에 연결되어 있다. 프레임(85)에는 메인 막대를 통과시키기 위한 메인 호울(90)이 프레임의 상측 중심부에 설치되어 있고, 각 정점 부근에 서브 막대를 통과시키기 위한 서브 호울(91, 92, 93, 94)이 각각 설치되어 있다. 메인 호울(90) 및 서브 호울(91, 92, 93, 94)은 공간(87)과는 연결되어 있지 않다. 상기 구조를 갖춤으로써, 평막형 고액 분리막(60)은 막 부재(81, 83)를 통하여 공간(87) 내에 들어간 여액을 배수구(61)에만 통과시킬 수 있다.

도 5는 도 3에 나타낸 본 발명의 동물 플랑크톤을 배양하기 위한 막 카트리지(200)의 측면도이다. 고액 분리막(60)은 메인 막대(66)에 통과된 다수의 너트(nut)(96)에 의해서, 일정 간격으로 각각 고정되어 있다. 손잡이(68)도 또한, 미리 메인 막대(66)에 통과된 다른 너트(97 및 98)에 의해서 고정되어 있다.

이로써, 본 발명의 막 카트리지는 다수의 고액 분리막을 각각 일정한 간격을 유지하여 고정할 수 있고, 또한 손잡이를 파지함으로써 배양조에 대하여, 용이하게 취출 가능해진다.

본 발명의 막 카트리지(200)는 배양조(10)에 대하여, 도 6에 나타낸 바와 같이 손잡이(68)가 배양조(10)의 상부에 적재되는 양식으로 배치되는 것이 바람직하다. 배양조(10)의 깊이가 고액 분리막(60)의 길이를 상회하면, 이러한 적재에 의해, 고액 분리막(60)은 배양조(10) 내에서 떠 있는 상태가 된다. 그 결과, 고액 분리막(60)과 배양조(10) 또는 산기관(24)과의 접촉이 방지되어, 배양조, 산기관 및/또는 고액 분리막의 손상의 위험성을 방지할 수 있다.

본 발명의 막 카트리지를 사용하여, 동물 플랑크톤을 배양하면, 시간이 경과함에 따라서, 막 카트리지 내의 고액 분리막 표면에, 배양액 중에 축적된 미생물 플록 및 생물막이 장착되거나 흡착되는 경우가 있다. 이 경우, 손잡이를 파지하여 막 카트리지를 꺼내고, 예를 들면, 차아염소산나트륨 수용액에 침지시키고, 계속해서 티오황산나트륨을 첨가한 후, 수세함으로써 제거할 수 있다. 다른 한편, 배양조에는 별도의 막 카트리지를 배양조 위에 적재할 수 있다.

본 발명의 배양방법에 의해서 수득되는 배양물은 고농도의 동물 플랑크톤을 포함하여, 먹이용 배양물로서 이용할 수 있다. 본 발명의 먹이용 배양물은 이 동물 플랑크톤을 통상의 농축 수단을 사용하지 않고서, 배양 수단(예를 들면, 상기와 같은 배양 수단)에 의해서만 수득되는 것이다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 먹이용 배양물은 동물 플랑크톤으로서 「활성 윤충」을 함유한다. 또, 본 명세서 중에서 사용되는 용어 「활성 윤충」이란, 살아 있는 윤충을 말하며, 이미 사멸한 윤충은 여기에 포함되지 않는다. 또한, 어류, 갑각류 등의 양식용 생물의 먹이로서 유용하게 될 수 있는 상태로까지 생육되어, 활력이 양호한 것이 바람직하다. 본 발명의 먹이용 배양물은 또한, 상기 L형 윤충 및 S형 윤충이 혼합되어 있어도 좋다.

본 발명의 먹이용 배양물은 고농도의 동물 플랑크톤을 포함한다. 예를 들면, 본 발명의 먹이용 배양물이, 동물 플랑크톤으로서, 상기 활성 윤충을 포함하는 경우는 배양물 1ml 중에 50,000마리 이상, 바람직하게는 50,000 내지 200,000마리, 보다 바람직하게는 70,000 내지 200,000마리, 더욱 바람직하게는 80,000 내지 180,000마리의 활성 윤충이 포함된다. L형 윤충의 경우는 배양물 lml 중에 50,000 내지 100,000마리를 포함하고, S형 윤충의 경우는 100,000 내지 200,000마리를 포함하는 것이 바람직하다. 1ml 중의 개체수가 50,000마리를 하회하면, 배양물을 그대로 먹이로 할 경우 용량이 커지기 때문에, 저렴한 비용과 공간 절약에 대해서 문제가 있다.

본 발명의 먹이용 배양물은 또한, 동물 플랑크톤 이외에, 동물 플랑크톤을 배양할 때 사용된 배양액도 포함한다. 이 배양액은 주로 해수, 담수, 기수 등의 액체로 구성되고, 또한 배양에 유래하는 미량의 증식 저해 물질 및/또는 수용성 영양 물질을 함유할 수 있다.

본 발명의 먹이용 배양물은 또한, 상기 동물 플랑크톤의 배양시에 사용한 동물 플랑크톤의 먹이(예를 들면, 담수 클로렐라, 해산 클로렐라)를 함유할 수 있다. 배양물 중에 포함되는 동물 플랑크톤의 먹이는 배양물 중의 동물 플랑크톤의 생존에 영향을 주지 않는 정도라면, 특별히 제한되지 않는다.

이하에 본 발명의 실시예를 나타내며, 본 발명은 이들 실시예에 의해 조금도 제한되지 않는다.

실시예 1

이하에, 동물 플랑크톤의 하나인 S형의 해산 소형 윤충(이하, 윤충이라고 간단하게 기재한다)의 실시예를 제시하여 본 발명을 설명한다.

20ℓ의 수조에 도 1에 나타낸 장치(고액 분리막: 구보타 가부시키가이샤의 액 중 막 카트리지 H3-203; 공극 직경: 0.4μm; 유효 면적: 0.11m²)를 설치한 구(실험구)와 도 1에 나타낸 장치로부터 고액 분리막을 제거한 구(대조구)를 설치하였다. 양 구에 윤충을 3000마리/ml의 비율로 접종하여, 배치 배양을 하였다. 양 구모두 배양 수온은 32℃로 하고, 매분 3ℓ의 산소 가스를 통기시켰다. 먹이로는 시판되는 농축 담수 클로렐라를 사용하고, 실험구 및 대조구의 양쪽에 동량을 매일 공급하였다. 실험구에서는 매일 20 내지 40ℓ(배양수 양의 약 1 내지 약 2배)의 배양수를 빼내고 새로운 해수를 첨가하였다.

윤충의 배양에서는 산소 부족과 암모니아 농도의 상승이 증식을 저해하는 것으로 알려지고 있다. 여기서, 1일당 먹이 공급량을 도 7에 나타내고, 이에 따르는 배양액 중의 윤충 밀도의 변화를 도 8에 나타낸다. 또한, 이 배양에 의해서 수득되는 배양액 중의 암모니아 농도의 변화를 도 9에 나타내고, 용존 산소 농도의 변화를 도 10에 나타낸다. 배양액 중의 활성 윤충의 밀도(마리/ml)는 실체 현미경을 사용하여 측정하였다. 또한, 배양액 중의 암모니아 농도를, 암모니아미터 T1-9001[제조원: 도쿠시게 가가쿠(Tokushige Kagaku)]을 사용하여 측정하였다. 용존 산소 농도는 용존 산소계[제조원: YSI, Model 58]로 측정하였다.

대조구에서는 배양 2일째에 윤충 밀도는 13500마리/ml로 되고 피크에 도달하였다. 배양 3일째에는 암모니아 농도는 약 600ppm이 되고, 산소 농도는 거의 0ppm이 되고, 윤충은 거의 사멸되었다. 이에 대하여 실험구에서는, 대조구와 비교하면 장기간 암모니아 농도를 낮게, 또한 산소 농도를 높게 유지할 수 있고, 배양 3일째에, 윤충 밀도는 46000마리/ml에 도달하였다. 실험구에서는 윤충 밀도는 대조구의 약 3배가 되고, 윤충의 활력도 양호하였다.

실시예 2

40ℓ의 수조에 도 1에 나타낸 장치(고액 분리막: 구보타 가부시키가이샤의 액 중 막 카트리지 H3-203; 공극 직경: 0.4μm; 유효 면적: 0.11m²)를 사용하고, 배양조에 윤충을 9200마리/ml의 비율로 접종하여, 관류하에서 배양하였다. 먹이로는 농축 담수 클로렐라[제조원: 닛신 가부시키가이샤(Nissin Corp.)]를 사용하여, 표 1에 나타낸 먹이 공급량을 매일 공급하였다. 관류 조건으로서는 배양조로부터 매일 160 내지 200ℓ(배양수 양의 약 4 내지 5배)의 배양수를 빼내고, 새로운 해수를 동량 첨가하였다. 배양 수온은 32℃로 하고, 매분 6ℓ의 산소 가스를 통기시켰다. 이 배양을 5일간 수행하였다.

매일 이 배양액을 취하고, 배양액 중의 활성 윤충의 밀도 및 암모니아 농도를 측정하였다. 수득된 배양물 중의 윤충 밀도를 표 1에 나타내고, 배양물 중의 암모니아 농도를 표 2에 나타내었다.

실시예 3

배양조에 윤충을 14000마리/ml의 비율로 접종한 것 이외에는 실시예 2와 같은 조건으로 윤충을 배양하였다. 수득된 배양물 중의 활성 윤충 밀도를 표 1에 나타내었다.

실시예 4

배양조에 윤충을 14200마리/ml의 비율로 접종한 것 이외에는 실시예 2와 같은 조건으로 윤충을 배양하였다. 수득된 배양물 중의 활성 윤충 밀도를 표 1에 나타내었다.

비교예 1

실시예 2에서 사용한 배양장치에 있어서, 배양조에 윤충을 11200마리/ml의 비율로 접종하고, 관류를 하지 않고, 또한 고액 분리막도 사용하지 않는, 배치 조건하에서 배양한 것 이외에는 실시예 2와 같은 조건으로 윤충의 배양을 5일간 행하였다. 수득된 배양물 중의 활성 윤충 밀도를 표 1에 나타내고, 배양물 중의 암모니아 농도를 표 2에 나타내었다.

배양물 중의 활성 윤충 밀도

	배양 일수
	0일째	1일째	2일째	3일째	4일째	5일째
클로렐라 공급량(L)	3000	3000	6000	10000	0	0
실시예 2	9200	11200	33600	55200	78400	176000
실시예 3	14000	9800	26400	52400	87200	160000
실시예 4	14200	14600	28400	59200	84000	162000
비교예 1	12000	12400	30800	32000	0	0
3회 샘플링한 평균치를 나타낸다 단위:마리/ml

배양물 중의 암모니아 농도

	배양 일수
	0일째	1일째	2일째	3일째	4일째	5일째
실시예 1	2.4	19	160	320	310	86
비교예 1	2.3	39	440	860	690	측정되지 않음
단위: ppm

표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 2 내지 실시예 4에서 수득된 배양물은 모두 배양 5일째에 약 20만마리/ml까지 윤충이 배양되어, 고밀도의 윤충 배양물이 수득되었다. 한편, 비교예 1에 있어서는 4일째에는 이미 배양조 내의 윤충은 사멸되고, 고밀도의 윤충 배양물은 수득되지 않았다.

또한, 실시예 2 및 비교예 1의 각각의 배양조 내의 암모니아 농도를 비교한 바, 실시예 2에서 수득된 배양물은 배양 일수에 관계없이 배양조 내의 암모니아 농도는 그다지 상승하지 않았다. 한편, 비교예 1에서 수득된 배양물은 배양 일수가 경과함에 따라서, 배양조 내의 암모니아 농도가 상승하여, 윤충의 배양에 악영향을 미치는 것을 알 수 있다.

또한, 실시예 2 내지 실시예 4에서 수득된 5일째의 배양액에 대해서, 윤충을 관찰한 바, 활력도 양호하였다

본 발명에 따르면, 배양액 중에서 증식 저해 물질인 암모니아 농도를 낮게 억제할 수 있고, 산소 농도도 높게 유지할 수 있다. 이로써, 목적하는 동물 플랑크톤을 보다 높은 밀도로 배양할 수 있다. 즉, 어류, 갑각류 등의 먹이용 배양물로서, 동물 플랑크톤을 보다 활력이 양호한 상태로 제공할 수 있다. 또한, 소정 용적 내에서 보다 높은 밀도의 동물 플랑크톤이 포함되어 있기 때문에, 생산효율이 양호하고, 비용 절감의 향상을 기대할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 배양조의 용량 및 배양액의 배출 및 주입에 따른 관류량을 증가시킴으로써, 위의 효과를 더욱 향상시키는 것도 기대할 수 있다.

Claims

관류하에서 동물 플랑크톤을 포함하는 배양액으로부터 당해 동물 플랑크톤의 증식 저해 물질 및/또는 박테리아의 수용성 영양 물질을 고액 분리막으로 제거하는 공정을 포함하는 동물 플랑크톤의 배양방법.
제1항에 있어서, 동물 플랑크톤이 다세포 생물인 방법.
제2항에 있어서, 다세포 생물이 윤충(rotifer)인 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 증식 저해 물질이, 암모니아 또는 유기산이고, 수용성 영양 물질이 수용성 유기물, 비타민. 미네랄, 인산 또는 암모니아인 방법.
동물 플랑크톤을 포함하는 배양액을 저장하는 배양조,

당해 배양조 내에 설치되어 있는 고액 분리막,

당해 고액 분리막을 통하여 당해 배양액으로부터 당해 동물 플랑크톤의 증식 저해 물질 및/또는 박테리아의 수용성 영양 물질을 제거하기 위한 수단 및

당해 배양조에 당해 동물 플랑크톤의 먹이를 공급하고 새로운 배양액을 첨가하기 위한 수단을 포함하는 동물 플랑크톤의 배양장치.
제5항에 있어서, 동물 플랑크톤이 다세포 생물인 배양장치.
제6항에 있어서, 다세포 생물이 윤충인 배양장치.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 고액 분리막의 공극 직경이 공급되어야 할 먹이 및 제거의 대상이 되는 물질의 크기에 따라 선택되는 배양장치.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 배양조 내에 산기관(散氣管; diffusing tube)이 추가로 설치되어 있는 배양장치.
간격 유지 수단에 의해서 일정 간격으로 유지되는 다수의 고액 분리막과,

당해 고액 분리막 내에 설치된 각각의 배수구로부터 나가는 배수를 집약하기 위한 수단을 포함하는, 동물 플랑크톤을 배양하기 위한 배양조에 장착되는 막 카트리지.
제10항에 있어서, 고액 분리막이 평막형 분리막인 막 카트리지.
제10항 또는 제11항에 있어서, 간격 유지 수단 및 고액 분리막이 막대를 통해 고정되어 있는 막 카트리지.
제12항에 있어서, 막대가 파지 수단(holding means)을 추가로 포함하는 막 카트리지.
50,000 내지 200,000마리/ml의 활성 동물 플랑크톤을 함유하는 먹이용 배양물.
제14항에 있어서, 동물 플랑크톤이 윤충인 먹이용 배양물.
제14항 또는 제15항에 있어서, 50,000 내지 100,000마리/ml의 활성 동물 플랑크톤을 함유하는 먹이용 배양물.
제14항 또는 제15항에 있어서, 100,000 내지 200,000마리/ml의 활성 동물 플랑크톤을 함유하는 먹이용 배양물.
관류하에서 활성 동물 플랑크톤을 포함하는 배양액으로부터 당해 동물 플랑크톤의 증식 저해 물질 및/또는 박테리아의 수용성 영양 물질을 고액 분리막으로 제거하는 공정을 포함하는 먹이용 배양물의 제조방법.
제18항에 있어서, 먹이용 배양물이, 50,000 내지 200,000마리/ml의 활성 동물 플랑크톤을 함유하는 방법.
제18항 또는 제19항에 있어서, 동물 플랑크톤이 윤충인 방법.