KR20070118643A - 식물성 플랑크톤 기재의 영양약제 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

식물성 플랑크톤을 포함하는 해수를 수득하는 것을 포함하는 식물성 플랑크톤 추출물의 제조 방법을 제공한다. 해수는 탱크에 저장되고, 탱크 내에서 순환된다. 공기가 탱크에서 해수와 혼합된다. 해수 중 식물성 플랑크톤은 자기분해되고 수합된다. 얻어진 생성물은 영양약제로서 분말, 액체 또는 조류 페이스트 형태로 사용될 수 있다.

식물성 플랑크톤, 조류 페이스트, 해수, 자기분해, 영양약제

Description

식물성 플랑크톤 기재의 영양약제 및 그의 제조 방법{PHYTOPLANKTON-BASED NUTRACEUTICALS AND METHOD OF OBTAINING THE SAME}

본 발명은 일반적으로 조류 추출물, 보다 구체적으로 식물성 플랑크톤으로부터 제조되는 영양약제에 관한 것이다.

일부 조류는 약효 성분을 갖는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 무아뉴 (Moigne)의 미국 특허 제6,346,252호에는 본넴크지소니아세아(Bonnemczisoniacea)로 알려진 조류로부터 항균성 추출물을 수득하는 방법이 개시되어 있다. 헤르베(Herve) 등의 미국 특허 제4,581,233호에는 비푸르카리아 로툰다 (Bifurcaria Rotunda), 푸쿠스 베시쿨로수스 (Fucus Vesiculosus), 아스코필룸 노도숨 (Ascophyllum Nodosum), 펠베티아 카날리쿨라타 (Pelvetia Canaliculata)로 알려진 갈조류 및 델레세리아 산구이네아 (Delesseria Sanguinea)로 알려진 홍조류의 추출물을 기재로 한 약제가 개시되어 있다.

상기 언급된 특허는, 다세포이며 일반적으로 육안으로 볼 수 있는 해초 또는 거대조류로부터 유래된 추출물의 예를 포함하고 있다. 비록 해초 및 식물성 플랑크톤 모두 원생생물계에 속하나, 이들은 계통학상 별개의 문(phylum)이다.

해양 미세조류로도 알려진 해양 식물성 플랑크톤은 원생생물계에 속하는 수 백종의 단세포 광합성 생물을 포함한다. 예를 들어, 캐나다의 브리티쉬 컬럼비아 지방을 끼고 있는 연안수와 같은 온대 연안수는 생물이 대단히 풍부하며, 규조류(diatom) (바실라리오파이세아에 강; Class Bacillariophyceae)로 불리우는 1차 생산자를 포함하여, 수 많은 강으로부터의 다종 다량의 미세조류 종이 서식하고 있다. 매년 봄에 빛, 영양분 및 혼합의 조건이 성장에 최적일 때, 규조류는 해양의 유광대(수면 상부로 부터 20미터 아래까지)에서 급속하게 성장한다. 이러한 현상은 "춘계 대번식"으로 알려져 있다. 상기 기간 중, 많은 종들이 향상된 번식 조건을 가지나, 일반적으로 3개의 규조류 속, 즉, 스켈레토네마 (Skeletonema), 탈라시오시라 (Thalassiosira) 및 카에토세로스 (Chaetoceros)가 가장 좋은 결과를 얻는다.

발명의 요약

식물성 플랑크톤 추출물을 제조하는 방법은 식물성 플랑크톤을 포함하는 해수를 수득하는 것을 포함한다. 해수는 탱크에 저장되고, 탱크 내에서 순환된다. 공기가 해수와 혼합된다. 식물성 플랑크톤이 자기분해된다. 식물성 플랑크톤이 수합된다.

본 발명의 다른 측면에서, 조성물은 본질적으로 인산 성분, 가용성 가성칼륨, 붕소, 킬레이트된 구리, 킬레이트된 철, 킬레이트된 망간, 몰리브덴, 킬레이트된 아연 및 에틸렌디아민으로 이루어진다.

본 발명의 추가 측면에서, 조성물은 조류 페이스트로부터 취한 자기분해된 식물성 플랑크톤을 포함한다.

본 발명의 추가 측면에서, 장치는 탱크의 하단에 연결된 혼합 챔버를 포함한다. 지지 구조물이 혼합 챔버에 부착되어 있다. 지지구조물은 혼합 챔버를 탱크 바닥으로부터 이격시킨다. 라인이 공기 공급원에 연결되고, 혼합 챔버에 부착되어 있으며, 공기를 혼합 챔버 내로 주입하도록 배열되어 있다.

상기 특징을 포함하여 본 발명의 특징들은 하기 기재로부터 보다 완전하게 명백해질 것이며, 또는 이하 설명된 바와 같은 발명의 실시로부터 알 수 있다.

본 발명의 상기한 것과 그 밖의 잇점 및 특징을 보다 명백하게 하기 위하여, 본 발명에 대한 보다 구체적인 기재는 첨부된 도면에 도시되어 있는 특정 실시태양과 관련하여 주어졌다. 이러한 도면은 단지 본 발명의 전형적인 실시태양을 묘사한 것이므로, 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 간주되어서는 아니된다. 본 발명은 첨부된 도면을 이용하여, 추가로 구체적이고 상세하게 기재되고 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 시스템의 개략도이다.

도 2는 탱크의 세부를 나타낸 시스템의 개략도이다.

도 3은 확산기의 세부를 나타낸 시스템의 개략도이다.

도 4는 여과기의 세부를 나타낸 시스템의 개략도이다.

식물성 플랑크톤을 충분한 수 및 다양한 종으로, 제어된 환경에서 효율적으로 생산하기 위하여, 자연에서 발견되는 "춘계 대번식" 조건을 재현하는 것이 최선이다. 식물성 플랑크톤 분류법은 세포 형태학 (형상), 표면 무늬, 색상 및 저장 양분에 기초한다. 식물성 플랑크톤의 가장 흔한 식별법은 250 - 400 X 배율의 복합 또는 도립광 현미경을 통한 것이다. 일부 종에 있어서는 종을 정확히 알아내기 위해서 전자 현미경을 통해 상세한 부분을 관찰하는 것이 필요하다. 본 발명의 다양한 실시태양은 이하에서 논의되는 하기 강(class) 및 목(order)에 속하는 식물성 플랑크톤을 포함할 수 있다.

1. 바실라리오파이세아에 강 ( Class Bacillariophyceae , 규조류)

바실라리오파이세아에 강에 속하는 식물성 플랑크톤은 규산질 껍질을 갖는 단세포 조류이며, 껍질의 반쪽 각각은 판(valve) 및 연결 또는 환형 띠로 이루어져 있으며, 때로는 수많은 절 사이의 띠가 있다. 판은 기공, 다공, 혹 모양, 그물코 모양의 틈 또는 갈빗대 모양의 다양한 형태로 무늬가 나있다. 세포질은 세포의 외측 영역 근처에 집중되어 있으며, 내부 영역은 큰 액포를 포함한다. 보통 황색 또는 녹갈색을 띠는 하나 이상의 판 모양 또는 원반 모양의 색소체가 존재한다. 저장 산물은 크라이솔라미나란(chrysolaminaran) 및 오일 방울이다. 바실라리오파이세아에 강은 2개의 주요 목인 센트랄레스(Centrales, 중심규조목)와 페날레스(Pennales, 우상규조목)으로 나뉜다.

센트랄레스 목(중심형 규조류; Centric diatom)에 속하는 것들은 일점 또는 다점 주위로 동심형 또는 방사형 무늬을 갖는다. 봉합선 또는 유사-봉합선이 존재하지 않고, 자발적인 움직임이 일어나지 않는다. 이러한 목은 해양 식물성 플랑크톤의 가중 중요한 구성요소이고, 일반적인 해양성 속인 스켈레토네마(Skeletonema), 타라시오시라(Thalassiosira) 및 카에토세로스(Chaetoceros)를 포함한다.

페날레스 목(우상형 규조류; Pennate diatom)에 속하는 것들은 세로선을 따라 배열된 무늬를 갖는다. 그들은 종종 봉합선 또는 유사-봉합선을 가지며, 많은 종들이 자발적으로 움직일 수 있다. 그들은 일반적으로 해저(퇴적물)에서 발견된다. 일반적인 심해성 속은 다음을 포함한다: 슈도니치아(Pseudonitzschia), 탈라스시오네마(Thalassionema) 및 나비쿨라(Navicula).

2. 디노파이세아에 강 ( Class Dinophyceae ) ( 디노플라젤라 조류 )

디노파이세아에 강에 속하는 식물성 플랑크톤은 일반적으로 횡축 환형 띠 (횡륜) 및 종축 함몰부 (종륜)을 갖는다. 횡륜 및 종륜은 하면에서 만난다. 이 종은 세포막 이외에 셀룰로스 판을 갖는지 여부에 따라 유각류 (기갑형) 또는 무각류(노출형)로 구분한다. 이들은 저장 양분으로 녹말 및 오일 (녹말은 루골(Lugol) 요오드로 어둡게 착색됨)을 사용한다. 디노파이세아에 강은 수많은 목으로 나뉜다.

프로로센트랄레스 (Prorocentrales) 목에 속하는 것들은 함몰부가 결여되어 있고, 편모가 세포의 첨단 근처에 삽입되어 있다. 이들은 편모 삽입부 근처에 소판이 있는 두 개의 큰 각인, 피각을 갖는다. 소판은 가시를 가질 수 있다.

디노파이시알레스 (Dinophysiales) 목에 속하는 것들은 횡륜 및 종륜을 모두 갖는다. 횡륜은 세포의 첨단부 쪽에 위치한다. 이들은 양쪽 함몰부를 둘러싼 날개 (이랑(list)으로도 불리움)를 가지며, 좌측 날개는 특히 3개의 립(rib)에 의해 잘 지지되고, 발달되어 있다. 대부분의 종들은 강하게 압착되어 있기 때문에 일반적으로 대개 측면에서 보인다. 이들은 세포의 크기 및 형태, 판의 무늬, 및 좌측 종륜 이랑의 형태학에 의해 구별된다.

짐노디니알레스 (Gymnodiniales) 목에 속하는 것들은 노출형이고, 따라서 이들은 보존시에 형태를 유지하지 않는다. 이들은 크기 및 일반적인 형태, 횡륜 및 종륜의 위치 및 경로, 정점의 홈, 표면의 줄무늬, 엽록체의 수 및 핵의 위치 및 형태에 의해 구별된다. 짐노디늄 (Gymnodinium) 및 지로디늄 (Gyrodinium)은 횡륜의 상대적 크기에 의해 식별되고, 지로디늄에서 크기는 세포 길이의 1/5 초과이다.

페리디니알레스 (Peridiniales) 목에 속하는 것들은 판 배열에 의해 구별된다 (세포는 세포 내용물을 제거하기 위하여 조심스럽게 납작하게 만들어져야 함). 이들은 이들의 정점에 독특한 기공 판(다소 돼지 갈비살과 유사해 보임)을 갖는다. 일부 종은 독특한 사슬을 형성한다(예를 들어, 알렉산드륨 카테넬라(Alexandrium catenella)).

녹틸루칼레스 (Noctilucales) 목에 속하는 것들의 주요 외관은 종종 촉사가 있는 큰 노출된 세포이다. 일반적인 해양성 속은 다음을 포함한다: 녹틸루카 (Noctiluca) 및 코포이디늄 (Kofoidinium).

피로시스탈레스 (Pyrocystales) 목에 속하는 것들의 주요 외관은 운동성-없는 구형의 세포이며, 생식은 고니아울라형(gonyaulacoid) 또는 짐노디늄형 (gymnodinoid) 운동성 세포에 의한다. 일반적인 해양성 속은 다음을 포함한다: 피로시스티스 (Pyrocystis).

3. 라피도파이세아에 강 ( Class Raphidopyceae ) ( 클로로모나드류 )

라피도파이세아에 강에는 20 개 미만의 종이 있다. 이들은 황색 내지 황갈색 색상인 원반 모양 엽록체가 있다. 이들은 세포를 앞으로 끄는 전방편모와 뒤따르는 후방편모가 있는 쌍편모류이다. 그들의 외막은 루골 요오드로 보존하는 경우 사라지는데, 이는 이 강에 속하는 것들이 외관상 나무딸기와 닮아보이게 한다.

4. 프라임네시오파이세아에 강 ( Class Prymnesiophyceae ) ( 프라임네시오파이테스 (Prymnesiophytes)/합토파이테스( Haptophytes ))

프라임네시오파이세아에 강에 속하는 것들은 미세한 유기 비늘로 덮여있고, 코콜리쏘포어(coccolithophores)내에 탄산 칼슘으로 구성되어 있다. 보통 2개의 금갈색 엽록체가 있다. 하나의 착편모를 갖는 쌍편모류이다. 크라이소크로물리나 (Chrysochromulina) 만해도 대략 50 종이 있다. 이들은 다양한 속의 코콜리쏘포어를 갖는다.

5. 딕티오파이세아에 강 ( Class Dictyophyceae ) ( 실리코플라젤라 조류 )

딕티오파이세아에 강에 속하는 것들은 많은 원반 모양의 금갈색 엽록체를 갖는다(광합성 속에 속함). 단일 전방편모가 있다. 외부 규산질 골격은 관형 요소로 이루어져 있다. 매우 적은 종이 있으며, 다음 속을 포함한다: 딕티오차 (Dictyocha) 및 에브리아 (Ebria).

6. 유글레노파이세아에 강 ( Class Euglenopyceae ) ( 유글레나 류 )

유글레노파이세아에 강에 속하는 식물성 플랑크톤은 유연하고, 녹색의 쌍편모류이고, 다음의 일반적인 해양성 속을 포함한다: 유트렙티엘라 (Eutreptiella) 및 유글레나 (Euglena).

7. 프라시노파이세아에 강 ( Class Prasinophyceae ) ( 프라시노파이테스 류 )

프라시노피세아에 강에 속하는 것들은 고등 녹조류의 원시 선구체이다. 이들은 동일하거나 상이한 길이의 1 내지 8 개의 편모를 갖고, 긴 편모 홈이 있는 것이 일반적이다. 이들은 세포의 내부 공간의 대부분을 차지하는 단일의, 사발-형태 엽록체를 갖고 있다. 이들의 주요 가용성 광합성 산물은 만니톨이다. 이들의 녹말은 루골 용액에 의해 적-보라 또는 적-갈색으로 착색된다. 다음의 일반적인 해양성 속을 포함한다: 파이라미모나스 (Pyramimonas), 테트라셀미스 (Tetraselmis), 마이크로이노나스 (Microinonas), 헤테로마스틱스 (Heteromastix) 및 네프로셀미스 (Nephroselmis).

8. 크립토파이세아에 강 ( Class Cryptophyceae ) ( 크립토모나스 류 )

크립토파이세아에 강에 속하는 식물성 플랑크톤은 배-복으로 평평한, 눈물 방울 형태의 세포를 갖는다. 이들은 동일하거나 거의 동일한 길이의, 털로 덮인 2개의 편모를 갖는다. 전자 현미경을 통해 보면 이들의 장방형 또는 육각형의 표면 무늬가 명확하다. 보통 이들은 하나 또는 두 개의 엽록체를 갖고, 또한 넒은 범위의 색소침착(적색, 청색 또는 올리브 황색, 갈색, 녹색)이 있고, 일부 속은 무색이다. 이들은 광합성을 하여, 루골 요오드로 보존하는 경우에 어둡게 착색되는 저장 녹말을 형성한다. 이들의 편모 기부에서 좁고 긴 통로(gullet)가 이젝토좀(ejectosome)에 둘러싸여 있다. 일반적인 해양성 속은 다음을 포함한다: 크립토모나스 (Cryptomonas), 로도모나스 (Rhodomonas), 플라지오세리니스 (Plagioselinis), 크로오모나스 (Chroomonas) 및 헤미셀미스 (Hemiselmis).

9. 크라이소파이세아에 강 ( Class Chrysophyceae ) ( 크라이소파이테스 류 )

크라이소파이세아에 강에 속하는 식물성 플랑크톤은 금갈색 편모를 가지며, 일반적으로 세포당 하나 또는 두 개의 엽록체 (일부는 6 개)를 갖는다. 이들은 또한 대개 서로에 대해 비스듬한 각으로 삽입된 서로 다른 2개의 편모를 가지며, 보다 큰 편모는 헤엄칠 때 전면을 향하고, 보다 작은 편모는 세포의 후면을 향한다. 이들중 일부는 외피가 없고, 일부는 비늘, 피갑 또는 세포벽의 세포 외피를 갖는다. 일반적인 해양성 속은 다음을 포함한다: 오크로모나스 (Ochromonas), 아페디넬라 (Apedinella), 슈도페디넬라 (Pseudopedinella) 및 디노브라이온 (Dinobryon).

10. 클로로파이세아에 강 ( Class Chlorophyceae ) ( 클로로파이테스 류 )

클로로파이세아에 강에 속하는 것들은 세포의 전면에 삽입된 동일한 길이의 둘 또는 네 개의 편모를 갖는다(이들은 편모를 사용하여 앞으로 헤엄침). 대부분의 종은 커다란 컵-형태의 엽록체를 갖는다. 일반적인 해양성 속은 다음을 포함한다: 키아마이도모나스 (Chiamydomonas) 및 두나리엘라 (Dunaliella).

본 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 것으로서 용어 "식물성 플랑크톤"은 상기한 강 및 목의 구성원을 포함하는 원생생물계에 속하는, 광합성을 하는 단세포를 의미한다.

식물성 플랑크톤 추출물을 제조하기 위해, 식물성 플랑크톤이 해수로부터 수집되고, 배양되고, 수확된다. 영양약제는 이 추출물로부터 제조된다. 이 방법에서, 해양 식물성 플랑크톤을 얻기 위하여 미처리 해수가 저장 탱크에 수집된다. 예를 들어, 미처리 해수는 밴쿠버 섬 근처의 조지아 스트레이트(Georgia Straight)로부터 끌어올린다. 도 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 미처리 해수는 펌프(22)를 사용하여 파이프(20) 내로 수합되어, 탱크(24)에 저장된다. 파이프(20)는, 예를 들어, 해안선으로부터 약 1 km 가량 연장되어 있는 직경 4 피트의 파이프일 수 있다. 파이프(20)의 한쪽 말단(26)은 탱크(24)와 연결되어 있고, 파이프(20)의 다른 말단(28)은 수면 아래 약 50 피트 내지 약 90 피트에 위치해 있다. 예를 들어, 파이프(20)의 말단(28)은 수면 아래 약 78 피트에 위치할 수 있다. 이러한 깊이에서, 상기 식물성 플랑크톤이 용이하게 수집된다. 수집된 해수는 식물성 플랑크톤을 배양 및 채취하기 위한 주위 온도 어느 온도나 가능하다.

미처리 해수는 해파리 및 부유 해초의 작은 조각 및 기타 더 큰 다세포 유기 물질을 제거하기 위해 파이프(20)의 말단(28)과 탱크(24)의 사이의 여과기(30)를 사용하여 여과된다. 여과기(30)는 단세포 조류 (식물성 플랑크톤)을 통과시키도록 설계되어 있다. 이와 같이 여과된 해수는 펌프(22)를 사용하여 파이프(20)를 통해 탱크(24) 내로 펌핑된다. 펌프(22)는 해수를 탱크(24) 내로 충분히 펌핑하기 위한 임의의 크기일 수 있다. 예를 들어, 펌프(22)는 분 당 2,000 갤런을 펌핑하는 크기일 수 있다. 해수는 해수가 탱크(24)에서 원하는 수준에 도달할 때까지 탱크(24) 내로 펌핑된다. 탱크(24)에서 충전 수준은, 예를 들어, 탱크(24)의 최상부로부터 약 4 내지 약 5 피트 아래로 설정될 수 있다. 해수가 밴쿠버 섬 근처의 조지아 스트레이트의 바닷물로부터 취해지는 경우, 다량의 스켈레토네마(Skeletonema), 타라시오시라(Tharassiosira) 및 카에토세로스(Chaetoceros)를 함유한다. 이 해수를 여과한 후에는, "식물성 플랑크톤 수"라 칭한다.

탱크(24)와 같은, 식물성 플랑크톤 수를 저장하는데 사용되는 탱크는 바람직하게는 통상적인 해수 탱크이다. 탱크는 20 리터 정도의 작은 것부터 1 백만 리터를 넘는 크기로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 탱크는 약 2,500 리터의 소형 탱크, 약 5,000 리터의 중형 탱크 및 약 850,000 리터의 대형 탱크를 포함할 수 있다. 탱크(24)는 주위 환경에 개방되어 있고, 자연 일광에 노출되어 있다. 임의로는, 주광 시간이 폭풍우 날씨 또는 연중 특정 계절(예컨대, 겨울철)에 의해 제한되는 경우에, 추가의 빛을 제공하기 위하여 성장을 촉진하는 빛이 사용될 수 있다.

이와 같은 방법으로 수합된 식물성 플랑크톤은 "연안 해양 온대성 미세조류 종" 이다. 이러한 단세포 생물은 크기가 약 1 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛ (1 mm)이고, 상기 논의한 바와 같이 10개의 다른 계통발생학상 분류체계인 강(class)으로부터의 수백개의 종을 포함한다. 연안 온대성 미세조류 종은 일반적으로 용승 지역에서 나타나는 부영양 (고 영양분) 조건에 적응되어 있다. 용승은 영양분을 심해로부터 광합성에 유리한 빛이 있는 해수면으로 수송한다. 높은 광량 및 고 영양분의 조합은 바실라리오파이세아에 강 (Class Bacillariophyceae)의 규조류 종의 빠른 성장을 촉진한다. 이러한 조건이 일정하게 유지되는 경우, 규조류가 우세해질 것이며, 결국 단일종 대번식을 형성할 수 있다. 그러나, 자연은 일반적으로 다수종의 혼합을 유지하는 많은 조절 요소를 제공한다. 임의의 주어진 시간에서 종들의 조성은 환경적 및 생물학적 요소 - 일조, 온도, 염도, 거대-영양분 (주로 질산염, 인산염 및 규산염)과 미세-영양분 (비타민, 금속 조인자 등)의 비율, 일주기성 리듬, 종간 상호작용 (방목 또는 그레이징(grazing), 화학적 억제 등)의 복잡한 조합에 따른 결과이다.

이러한 복잡성 때문에, 본 명세서에 기재된 본 발명의 방법 전에는 그와 같은 다수종 혼합물의 생산이 상업적 규모로서 성공적으로 달성되지 않았다. 대부분의 미세조류 상품 생산자는 단일종 배양물에 의존한다. 이들을 대규모로 배양하더라도 많은 관리보급상의 문제가 존재한다. 본 명세서에 기재된 방법은 일정한 다수종 배양물을 대규모로 달성하기 위한, "규조류 대번식"으로 알려진 자연의 힘을 본질적으로 모방하는, 많은 조절 메카니즘을 개발하였다.

다수종 혼합물에서 원하는 성장을 달성하는데 있어서의 하나의 요소는 사용되는 영양분의 종류이다. 탱크(24)가 식물성 플랑크톤 수로 충전되었을 때, 식물성 플랑크톤의 성장을 돕기 위해 이들 영양분이 첨가될 수 있다. 이들 영양분은 일반적으로 자연에서 식물성 플랑크톤이 이용가능한 것보다 많은 자양분을 제공하는데, 이에 의해 식물성 플랑크톤이 급속하게 번식한다. 바람직한 영양분은 인산 성분 약 20%; 가용성 가성칼륨 약 20%; 붕소 약 0.02%; 킬레이트된 구리 약 0.05%; 킬레이트된 철 약 0.01%; 킬레이트된 망간 0.05%; 몰리브덴 약 0.0005%; 킬레이트된 아연 약 0.05%; 및 에틸렌디아민 약 1% 이다. 영양분의 나머지는 전형적으로 유기 가용성 충전제이다. 당업계에 공지된 것 및 상기 배합비로부터 변동된 것 또한 식물성 플랑크톤 성장을 촉진하는데 효과적이다.

이러한 영양분은 바람직하게는 식물성 플랑크톤이 해수 1 ㎖ 당 50,000 내지 5,000,000개의 세포 농도에 도달할 때까지 매일 가해진다. 바람직하게는 매일 해수 1톤 당 영양분 44 g이 탱크에 가해지지만, 다른 수준의 영양분이 사용될 수도 있다. 이러한 밀도는 탱크가 주광(또는 인공광)에 노출되는 시간 및 수온과 같은 여러 변수에 따라 전형적으로 1일 내지 12일 내에 도달한다.

조류가 침전, 탈락 또는 수면상 부유, 혹은 혐기성이 되는 것을 방지하기 위하여, 공기가 뿌리형 송풍기 또는 기타 공기 시스템을 사용하여 탱크(24)로 공급된다. 뿌리형 송풍기는 공기를 탱크(24) 내로 도입시키는 임의 종류의 송풍기일 수 있다. 예를 들어, 송풍기는 고부피 저압 송풍기일 수 있다. 공기는 수족관에서와 같이 에어 스톤(air stone) 또는 확산기에 의해 확산된다. 에어 스톤은 탱크(24)의 중앙 및 주변에 위치할 수 있다. 이러한 공기는 영양분을 혼합하고 물에 산소를 공급하는데 사용된다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 확산기(32) 또는 통풍기는 탱크(24) 내에서 물을 순환시키는 공기 리프트로서 사용된다. 이러한 예시적 실시태양에서, 확산기(32)는 탱크(24)의 중앙에 위치한 혼합 챔버(34)를 포함한다. 혼합 챔버(34)는, 예를 들어, 직경이 8 인치인 파이프로 제조될 수 있다. 혼합 챔버(34)는 탱크(24)의 바닥(36)으로부터 이격되어 있어, 식물성 플랑크톤 수가 혼합 챔버(34)와 탱크(24) 사이를 통하여 순환할 수 있는 공간을 제공한다. 혼합 챔버(34)는 지지체(38)를 사용하여 탱크(24)의 바닥(36)으로부터 이격된다. 예를 들어, 혼합 챔버(34)는 4개의 지지체(38)를 사용하여 탱크(24)의 바닥(36)으로부터 위로 약 10 인치 이격된다. 지지체(38)는 앵글 철, 막대, 채널, 또는 표면 위의 구조물을 지지하는 것으로 당업자에게 공지되어 있는 그 밖의 부재로 제조될 수 있다. 혼합 챔버(34)의 최상부(40)는 수면 또는 원하는 물의 높이(42)를 약 4 인치 초과하여 연장되는 크기로 제조된다.

공기는 라인(44)를 통해 혼합 챔버(34)로 도입된다. 라인(44)는 직경이 2 인치인 파이프일 수 있다. 라인(44)의 제1 말단부(48)은 혼합 챔버(34)의 최상부(40)로부터 아래로 약 1/3 지점에서 혼합 챔버(34)에 부착되어 있다. 라인(44)의 제2 말단부(50)는, 상기에서 논의된 바와 같이, 송풍기와 같은 공기 공급원에 부착되어 있다. 공기가 혼합 챔버(34) 내로 도입될 때, 공기는 식물성 플랑크톤 수와 혼합되어 공기/물 혼합물을 형성하고, 공기/물 혼합물을 혼합 챔버(34) 내에서 들어 올린다. 공기/물 혼합물은 혼합 챔버(34)의 최상부(40) 위로 솟아올라 최상부(40) 위로 넘쳐 흐르게 된다. 공기/물 혼합물이 혼합 챔버(34)에서 들어 올려질 때, 식물성 플랑크톤 수가 바닥(52)을 통해 끌어들여지고, 혼합 챔버(34)를 통해 솟아오르고, 최상부(40) 위로 넘쳐 흐르게 된다. 이러한 작용으로 식물성 플랑크톤 수는 탱크(24) 내에서 순환되고, 공기와 혼합되며, 만약 식물성 플랑크톤에 대한 손상이 있더라도 단지 미미한 정도이다.

식물성 플랑크톤 수는 pH 균형이 허용가능한 범위 내에 있는지 여부를 확인하기 위하여 점검된다. pH 값은 약 4.5 내지 약 8이어야 한다. 최적의 pH 값은 약 7.5이다. 제2 라인(54)는 식물성 플랑크톤 수에 CO₂를 공급하도록 공기 유입 라인(50)과 연결되어 있다. 예를 들어, 제2 라인(54)는 공기 유입 라인(50)에 연결되는 0.25 인치 라인일 수 있다. 제2 라인(54)은 T자형 연결부와 같은 부속을 사용하여 라인(50)에 연결될 수 있다. 공정에 주입되는 CO₂의 양을 조절하기 위해, 밸브와 같은 조절 장치(56)가 제2 라인(54)에 추가될 수 있다. 식물성 플랑크톤의 밀도가 증가하는 경우, 식물성 플랑크톤은 pH 균형을 유지하기 위하여 더 많은 CO₂를 필요로 할 수 있다. 고밀도는, 예를 들어, 1 ㎖ 당 약 1 백만 내지 약 5 백만개의 세포일 수 있다. 대형 탱크는 일반적으로 더 큰 부피의 식물성 플랑크톤을 필요로 하고, 이는 더 많은 CO₂의 첨가를 필요로 한다. 전형적으로, 밤 공기는 소형 탱크에 충분한 CO₂를 도입시킬 것이며, 이로써 공정에 CO₂를 수동으로 주입하지 않아도 된다.

식물성 플랑크톤의 샘플을 탱크(24)로부터 취하고, 식물성 플랑크톤의 밀도를 측정한다. 전형적으로, 식물성 플랑크톤 수는 1 ㎖ 당 약 1.5 백만 내지 약 2.5 백만개의 세포로 수확된다. 식물성 플랑크톤 수가 원하는 밀도에 도달했을 때, 식품 등급 NaOH(수산화나트륨 또는 가성소다로도 알려짐)를 식물성 플랑크톤 수에 첨가한다. 예를 들어, 조류수 1 톤당 NaOH 약 4 파운드(lbs.)를 첨가한다. NaOH로 인해 식물성 플랑크톤의 세포벽이 파열된다. 본 명세서에서는 이러한 과정을 "자기분해"라 한다. 이 과정을 통해 제조된 생성물을 "자기분해된" 또는 "용해된" 생성물이라 한다.

NaOH를 첨가한 후, 탱크(24) 내 식물성 플랑크톤 수를 추가로 12 시간 동안 또는 밤새 통기시킨다. 통기시킨 후, 탱크(24)를 추가로 12 시간 내지 24시간 동안 정치하여 식물성 플랑크톤이 탱크의 하단으로 침강하도록 한다. 그 다음, 식물성 플랑크톤을 함유하지 않은 물을 사이펀 (56)과 같은 장치를 사용하여 배출시킨다. 사이펀(56)을 침강물로부터 약 2 인치 떨어져 삽입한다. 그 다음, 침강물의 상부에 있는 물을 탱크(24)의 최상부 위로 배수시키고, 수합하여 해양으로 되돌려 보낸다.

침강된 식물성 플랑크톤을 함유하는 물을 탱크(24)의 바닥(36)에 있는 배출 파이프(58)를 통해 배수시켜 여과기로 이송시킨다. 탱크(24)의 바닥(36)은 식물성 플랑크톤의 배수를 돕기 위해 경사지게 할 수 있다. 예를 들어, 바닥(36)을 약 1/8 인치 내지 12 인치의 각도로 경사지게 할 수 있다. 임의의 남아있는 침강물은 스퀴지(squeegee)를 사용하여 탱크(24) 외부로 빼낼 수 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 침강물을 중력 여과기와 같은 여과기(60)로 옮긴다. 여과기(60)는 여과 매질(62), 예를 들어, 캔버스 천, 염색되지 않은 데님 천 등의 매질을 포함한다. 침강물은, 플랑크톤을 함유하는 물이 바람직하게는 약 85% 내지 약 87%의 수분을 함유할 때까지 침전되지만, 수분을 8% 내지 98% 함유하는 것도 허용가능하다(비록 추가의 공정이 요구될지라도 허용됨). 그 다음, 식물성 플랑크톤 수를 침강시켰으며, 이때 식물성 플랑크톤 수는 조류 페이스트가 되고, 영양약제용 분말, 액체 또는 캡슐, 또는 국소 도포를 위한 비누형 제품 또는 액체를 제조하기 위해 추가 가공하기에 적절해진다. 여과된 물을 라인(64)를 통해 해양으로 되돌려 보낸다.

NaOH를 첨가하기 전에, 식물성 플랑크톤 수의 pH 수준은 바람직하게는 약 8.4이다. 침강이 식물성 플랑크톤 수의 pH 수준을 변화시켜서는 안된다. NaOH의 첨가로 식물성 플랑크톤 수의 pH 수준은 약 pH 10.5의 피크로 상승하고, 여기서 Mg(OH)₂에 의해 완충된다. NaOH가 식물성 플랑크톤 수에 첨가될 때, 세포벽이 파열되어 식물성 플랑크톤의 내부 물질이 흘러나온다. 이러한 현상은 일반적으로 NaOH을 가한 후, 5분 내지 1시간 내에 발생한다.

배양 공정의 개시를 돕기 위해 스타터(starter)를 새로운 해수의 탱크에 가할 수 있다. 스타터는 높은 농도의 배양물을 함유하는 다른 탱크로부터 취한다. 출발 물질은 일반적으로 소형 탱크에서는 필요하지 않으나, 대형 탱크에서는 유리하다. 배취식인 경우, 몇몇 이유로 인해 원하는 밀도로 배양되지 않은 채 물이 해수로 회수된다. 불량한 배취는 일반적으로 12번 중 1번 발생한다. 스타터는 배취가 원하는 밀도로 배양될 수 있는 확률을 향상시킨다.

조류 페이스트의 염분은 1000부 당 약 25 내지 32 부이다. 그러나, 염분이 1000부 당 약 2 내지 5 부인 생성물을 얻기 위하여 페이스트를 세척할 수 있다. 이와 같이 염분이 낮은 생성물을 얻기 위하여, 조류 페이스트를 세척한다. 이는 조류 페이스트를 수확되었던 탱크로 다시 위치시킴으로써 달성할 수 있다. 그 다음, 탱크를 신선한 물로 충전시키고, 약 12 시간 동안 통기시킨다. 그 다음, 공기의 흐름을 차단하고, 탱크를 12 시간 동안 정치시킨다. 그 다음, 조류 페이스트의 염분 대부분을 함유하게 된 신선한 물을 배출시킨다. 탱크에 남아있는 물 및 식물성 플랑크톤은 1000부 당 약 2 내지 5 부의 염분을 갖게 된다. 이러한 물을 여과기를 통과시켜 펌핑해 내어 조류 페이스트를 형성하고, 이를 침전시키고 정치시킨다.

일단 조류 페이스트(높거나 낮은 염의 농도)를 12 시간 동안 침강시키면, 바람직하게는 3개의 층이 형성된다: Mg⁺⁺ 양이온으로부터 형성된 금속 유기 화합물 비누(soap)층, 비누와 식물성 플랑크톤 둘다 혼합되어 있는 층, 및 순수한 식물성 플랑크톤 층. 비누는 바람직하게는 1/20" 두께의 스테인레스강 칼날을 갖는 스크레이퍼를 사용하여 제거할 수 있다. 이러한 비누는 피부에 도포될 수 있고, 여드름, 습진, 상처치료 및 축소, 신생물 제거 및 기타 피부과적 증상을 치료하는데 사용될 수 있다.

비누층 밑에 있는 제2 층에는 일부 식물성 플랑크톤과 함께 잔여의 비누가 있다. 이 층 또한 스크레이퍼를 사용하여 제거한 다음, 피부 도포용으로 사용될 수 있다. 나머지 모두인 제3 층 생성물인 식물성 플랑크톤은 미량 원소, 예컨대, 요오드, 비타민 및 각종 산을 함유하며, 영양약제로서 유용하다. 이것은 경구용 액제, 캡슐제, 산제로 가공될 수 있다. 이것은 또한 국소 도포용 페이스트 형태로 유지될 수 있다.

상기 공정에 의해 제조된 생성물이 여러 다양한 의학적 증상에 대해 효과적임이 밝혀져있다. 예를 들어, 생성물이 긴장 완화, 산 역류의 치료, 체중 감소 촉진, 신기능 보조, 에너지 수준의 증가, 특정 유형의 암 치료 도움 및 과민성대장증후군 치료 보조에 유용한 경우가 있어 왔다. 생성물을 1일 3회 500 mg 캡슐제로 경구 복용할 경우에 효과적인 것으로 나타났다.

분석 결과, 생성물의 성분은 다음과 같았다:

성분
회분	0.03 내지 0.75 %
탄수화물	1 내지 35 %
요오드	5 내지 50 ㎍/g
수분	30 내지 80 %
단백질	0.2 내지 30 %
황	0.01 내지 3 %

또한, 하기 화합물이 최종 조류 페이스트 및 유도된 생성물에서 발견될 수 있다: 알루미늄, 안티몬, 비소, 바륨, 붕소, 카드뮴, 칼슘, 크롬, 코발트, 구리, 철, 납, 리튬, 마그네슘, 망간, 몰리브덴, 니켈, 칼륨, 은, 나트륨, 스트론튬, 토륨, 주석, 티타늄, 우라늄, 바나듐, 아연 및 지르코늄. 구체적으로 언급하면, 붕소 (0.5 내지 300 ppm); 칼슘 (1.0 내지 5,000 ppm); 철 (0.5 내지 25 ppm); 마그네슘 (0.02 내지 10,000 초과 ppm); 칼륨 (0.5 내지 4,000 ppm); 나트륨 (1.0 내지 15,000 ppm); 스트론튬 (0.01 내지 75 ppm); 및 아연 (0.05 내지 20 ppm)이다. 그 밖의 화합물이 좀 더 미량(전형적으로 0.01 내지 10 ppm)으로 존재한다.

식물성 플랑크톤 기재의 영양약제 및 그의 제조 방법이 본 명세서에 기재되어 있는 특정 실시태양과 관련하여 기재되어 있을지라도, 이러한 기재는 단지 예시적인 것이며, 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 이에 따라, 본 발명의 예시적 실시태양의 일부에 대한 적정 치수 관계는 크기, 재료, 형상, 배열, 형태, 기능 및 작동 방법에 있어서 다양할 수 있다. 당업자에게 용이하게 명백한 최적의 치수 관계, 용도 및 어셈블리, 및 도면에 표시되고 명세서에 기재되어 있는 실시태양과 관계된 모든 균등물이 본 발명에 포함된다.

본 발명은 본 발명의 요지 또는 본질적인 특성에서 벗어나지 않고서도 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다. 기재되어 있는 실시태양은 모든 면에서 단지 예시적인 것이며, 제한적인 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 기재가 아닌 첨부된 특허청구범위에 의해 제시된다. 청구항의 의미 및 균등 범위에 속하는 모든 변형은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (37)

1. 식물성 플랑크톤을 포함하는 해수를 수득하는 단계;

   해수를 탱크에 저장하는 단계;

   해수를 탱크 내에서 순환시키는 단계;

   공기와 해수를 혼합하는 단계;

   식물성 플랑크톤을 자기분해시키는 단계; 및

   분해된 식물성 플랑크톤을 수합하는 단계

   를 포함하는, 식물성 플랑크톤 추출물의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 해수를 수득하는 단계가 해수를 수심 약 50 피트 내지 약 90 피트에서 수득하는 것을 포함하는 것인 방법.
3. 제1항에 있어서, 해수를 수득하는 단계가 해수를 수심 약 78 피트에서 수득하는 것을 포함하는 것인 방법.
4. 제1항에 있어서, 해수를 순환시키는 단계가 확산기를 사용하는 것을 포함하는 것인 방법.
5. 제4항에 있어서, 해수를 순환시키는 단계가 공기를 확산기 내로 도입시키는 것을 포함하는 것인 방법.
6. 제1항에 있어서, 식물성 플랑크톤을 자기분해시키는 단계가 NaOH를 해수에 가하는 것을 포함하는 것인 방법.
7. 제1항에 있어서, 식물성 플랑크톤을 수합하는 단계가 식물성 플랑크톤을 해수 부분으로부터 여과시키는 것을 포함하는 것인 방법.
8. 제1항에 있어서, 식물성 플랑크톤에 영양분을 공급하는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
9. 제1항에 있어서, 식물성 플랑크톤 스타터를 탱크 중의 해수에 가하는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
10. 제1항에 있어서, 탱크 중의 해수를 일광에 직접 노출시키는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
11. 제1항에 있어서, 공기를 혼합시키는 단계에서 공기에 CO₂를 가하는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
12. 제1항에 있어서, 식물성 플랑크톤을 해수로부터 침강시키는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
13. 제12항에 있어서, 침강된 식물성 플랑크톤으로부터 해수를 배출시키는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
14. 제1항에 있어서, 수합된 식물성 플랑크톤을 분말로 가공시키는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
15. 제1항에 있어서, 수합된 식물성 플랑크톤을 액체로 가공시키는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
16. 인산 성분, 가용성 가성칼륨, 붕소, 킬레이트된 구리, 킬레이트된 철, 킬레이트된 망간, 몰리브덴, 킬레이트된 아연, 에틸렌디아민 및 유기 가용성 충전제로 본질적으로 이루어지는 조성물.
17. 제16항에 있어서, 인산 성분이 조성물의 약 20%인 조성물.
18. 제16항에 있어서, 가용성 가성칼륨이 조성물의 약 20%인 조성물.
19. 제16항에 있어서, 붕소가 조성물의 약 0.02%인 조성물.
20. 제16항에 있어서, 킬레이트된 구리가 조성물의 약 0.05%인 조성물.
21. 제16항에 있어서, 킬레이트된 철이 조성물의 약 0.01%인 조성물.
22. 제16항에 있어서, 킬레이트된 망간이 조성물의 약 0.05%인 조성물.
23. 제16항에 있어서, 몰리브덴이 조성물의 약 0.0005%인 조성물.
24. 제16항에 있어서, 킬레이트된 아연이 조성물의 약 0.05%인 조성물.
25. 제16항에 있어서, 에틸렌디아민이 조성물의 약 1%인 조성물.
26. 인산 성분 약 20%, 가용성 가성칼륨 약 20%, 붕소 약 0.02%, 킬레이트된 구리 약 0.05%, 킬레이트된 철 약 0.01%, 킬레이트된 망간 약 0.05%, 몰블리덴 약 0.0005%, 킬레이트된 아연 약 0.05%, 에틸렌디아민 약 1% 및 유기 가용성 충전제를 그 나머지 양으로 포함하는 조성물.
27. 조류 페이스트로부터 얻어진 자기분해된 식물성 플랑크톤을 포함하는 화합물.
28. 제27항에 있어서, 자기분해된 식물성 플랑크톤이 분말인 것인 화합물.
29. 제27항에 있어서, 자기분해된 식물성 플랑크톤이 액체인 것인 화합물.
30. 제27항에 있어서, 자기분해된 식물성 플랑크톤이 바실라리오파이세아에 강( Bacillariophyceae), 디노파이세아에 강(Dinophyceae), 라피도파이세아에 강( Raphidophyceae), 프라임네시오파이세아에 강(Prymnesiophyceae), 딕티오파이세아에 강(Dictyophyceae), 유글레노파이세아에 강(Euglenopyceae), 프라시노파이세아에 강(Prasinophyceae), 크립토파이세아에 강(Cryptophyceae), 크라이소파이세아에 강(Chrysophyceae) 및 클로로파이세아에 강(Chlorophyceae)으로부터 선택되는 1종 이상의 식물성 플랑크톤으로부터 제조되는 것인 화합물.
31. 탱크의 하단에 연결되어 있는 혼합 챔버;

    혼합 챔버를 탱크의 바닥으로부터 이격시키는, 혼합 챔버에 부착되어 있는 구조물;

    혼합 챔버에 부착되어 있고, 공기를 혼합 챔버 내로 주입하도록 배치되어 있는, 공기 공급원에 연결되어 있는 제1 라인; 및

    CO₂ 기체를 혼합 챔버 내로 주입하도록 배치되어 있는, 혼합 챔버와 연통하는 제2 라인

    을 포함하는 장치.
32. 제31항에 있어서, 제2 라인이 CO₂ 기체를 제1 라인 내의 공기와 함께 선택적으로 주입하도록 제1 라인에 연결되어 있는 것인 장치.
33. 제31항에 있어서, 제1 라인이 혼합 챔버의 최상부로부터 아래로 약 1/3 지점에서 혼합 챔버에 부착되어 있는 장치.
34. 제31항에 있어서, 혼합 챔버가 탱크 내에 수직으로 배치되어 있는 파이프인 장치.
35. 제31항에 있어서, 지지 구조물이 혼합 챔버을 탱크의 바닥으로부터 위로 약 10 인치 이격시키는 것인 장치.
36. 제31항에 있어서, 혼합기 구조가 탱크 중의 액체면 위까지 연장되도록 설계된 장치.
37. 제31항에 있어서, 혼합 챔버가 탱크의 중앙에 위치하고 있는 장치.

Images