KR20110062979A - Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ ＥＰ1 미세조류 배양용 배지 조성물 및 상기 미세조류의 용도 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 Nannochloropsis EP1 미세조류 배양용 배지 조성물 및 상기 미세조류의 용도에 대한 것으로, Nannochloropsis EP1 미세조류를 효과적으로 배양할 수 있는 배지 조성물 및 상기 미세조류의 사료, 화장료 및 바이오 연료용 조성물 등의 용도에 대한 것이다. 본 발명의 배지 조성물은 생물활성수 및 광촉매제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상 및 상용배지의 혼합물을 함유함으로써 Nannochloropsis EP1 미세조류를 매우 효과적으로 배양할 수 있다. 또한 상기 Nannochloropsis EP1 미세조류는 조단백질 성분과 엽록소 함량이 많아 항산화 기능이 매우 우수하므로 사료 조성물 및 화장료 조성물로 유용하게 이용될 수 있으며, 불포화 지방산(C18:1) 함량이 매우 높아 바이오 연료 조성물로 이용될 수 있다.
Nannochloropsis EP1, 미세조류, 배양, 배지, 생물활성수, 광촉매제, 바이오 소재, 바이오 연료
Description
본 발명은 Nannochloropsis EP1 미세조류 배양용 배지 조성물 및 상기 미세조류의 용도에 대한 것으로, Nannochloropsis EP1 미세조류를 효과적으로 배양할 수 있는 배지 조성물 및 상기 미세조류의 사료, 화장료 및 바이오 연료용 조성물 등의 용도에 대한 것이다.
해양 단세포 미세조류인 Nannochloropsis (Eustigmatophyceae)는 진안점조강의 일종으로 직경이 2-4㎛ 정도인 식물 플랑크톤이다. 상기 Nannochloropsis 속에 속하는 종은 N. granulata , N. limnetica , N. oceanica , N. oculata 및 N. salina 등이 알려져 있다.
상기 Nannochloropsis 속 미세조류는 로티퍼(rotifer)의 먹이로서 세계 각지의 연구기관 또는 산업체에서 대량 배양되고 있으며, 상기 로티퍼는 산업적으로는 해산어 종묘 생산의 영양원인 먹이생물로 가장 널리 이용되고 있다. 또한 Nannochloropsis 속 미세조류는 DHA, EPA 등의 영양 성분이 풍부해서 해산어류의 초기 먹이로서 없어서는 안 될 정도로 매우 중요한 자원이다.
상기와 같이 유용한 Nannochloropsis 속 미세조류의 대량생산 방법은 현재 존재하지 않으며, 특히 Nannochloropsis 속 미세조류는 대량 배양시 생산량 저하, 배지 오염, 생물량의 불안정 등으로 인해 산업적으로 이용 가능성이 매우 떨어지는 문제점이 있다. 또한 상기 Nannochloropsis 속 미세조류 중에서 바이오 소재로 활용 가치가 매우 높은 미세조류를 개발한다면 산업적으로 효과적으로 이용될 수 있다.
이에 본 발명자들은 Nannochloropsis 속 미세조류 특히 Nannochloropsis EP1의 대량생산 방법에 관하여 연구하던 중, 상기 미세조류를 효과적을 배양할 수 있는 배지 조성물을 개발하였으며, 또한 상기 미세조류가 종래 냉동 먹이 생물(사료)용에 사용되어 온 Nannochloropsis oculata 보다 먹이 생물(사료)뿐만 아니라 바이오 소재로써의 활용 가치가 매우 높음을 밝혀 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명은 생물활성수(Bacteria Mineral Water) 및 광촉매제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상 및 상용배지의 혼합물을 함유하는 Nannochloropsis EP1 미세조류 배양용 배지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 배지 조성물에 Nannochloropsis EP1 미세조류를 배지 조성물 부피 기준으로 0.3 내지 1.5 배로 접종하고 배양하는 단계를 포함하는 Nannochloropsis EP1 미세조류의 배양방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 Nannochloropsis EP1 미세조류, 이의 배양물, 이의 농축물 및 이들의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 사료용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 Nannochloropsis EP1 미세조류, 이의 배양물, 이의 농축물 및 이들의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 화장료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 Nannochloropsis EP1 미세조류, 이의 배양물, 이의 농축물 및 이들의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 바이오 연료용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 출원은 경북해양바이오산업연구원의 기술지원사업으로 수행된 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 생물활성수(Bacteria Mineral Water) 및 광촉매제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상 및 상용배지의 혼합물을 함유하는 Nannochloropsis EP1 미세조류 배양용 배지 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 배지 조성물에 Nannochloropsis EP1 미세조류를 배지 조성물 부피 기준으로 0.3 내지 1.5 배로 접종하고 배양하는 단계를 포함하는 Nannochloropsis EP1 미세조류의 배양방법을 제공한다.
또한 본 발명은 Nannochloropsis EP1 미세조류, 이의 배양물, 이의 농축물 및 이들의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 사료용 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 Nannochloropsis EP1 미세조류, 이의 배양물, 이의 농축물 및 이들의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 화장료 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 Nannochloropsis EP1 미세조류, 이의 배양물, 이의 농축물 및 이들의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 바이오 연료용 조성물을 제공한다.
이하 본 발명은 보다 상세히 설명한다.
본 발명에서 '생물활성수(Bacteria Mineral Water)'는 가축 분뇨를 재활용한 활성수로써, 가축 분뇨가 유입된 용기에 암석과 부식토 펠레트(pellet)를 투입하여 폭기한 다음 발효시킨 최종 처리수이다. 상기 생물활성수를 제조하기 위해 사용되는 암석은 이에 한정되지 않지만 바람직하게는 화강암 및 경석 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 상기 부식토 펠레트는 토양미생물이 함유된 것이면 이에 한정되지 않으며, 상기 토양미생물은 이에 한정되지 않지만 바람직하게는 세균, 사상균, 방선균, 효모, 원생동물 및 조류 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 의미하며, 상기 토양미생물은 자연계에서 가장 효율적으로 이루어지는 분해과정 또는 응집, 축합, 고분자화, 부식화 등에 의한 정화기능을 갖고 있는 것일 수 있다. 또한 상기 가축분뇨는 이에 한정되지 않지만 돼지 분뇨 또는 소 분뇨일 수있으며 보다 바람직하게는 소 분뇨일 수 있다. 상기 생물활성수를 제조하기 위하여 당업자에게 공지된 미생물을 이용한 발효 방법이라면 제한 없이 이용될 수 있다.
본 발명에서 '광촉매제'는 광을 흡수하여 반응을 촉진시키는 물질로써, 이에 한정되지 않지만 바람직하게는 SrTiO3, CdSe, KNbO3 및 TiO2 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 TiO2일 수 있다.
본 발명에서 Nannochloropsis EP1 미세조류는 바람직하게는 기탁번호가 KCTC 11606BP인 Nannochloropsis EP1 일 수 있다. 상기 Nannochloropsis EP1 미세조류는 2009년 11월 30일자에 기탁번호는 KCTC 11606BP로 한국생명공학연구원 생물자원센터에 기탁된 것이다.
본 발명의 Nannochloropsis EP1 미세조류 배양용 배지 조성물은 생물활성수(Bacteria Mineral Water) 및 광촉매제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상 및 상용배지의 혼합물을 함유한다.
상기 상용배지는 미세조류 배양에 사용되는 배지라면 이에 한정되지 않으나, 바람직하게는 당업계에 공지된 F/2(Guillard & Ryther 1962; Guillard 1975)일 수 있으며, 당업자가 용이하게 상기 조성 및 조성비율을 적절히 조절할 수 있다. 상기 F/2 배지의 조성은 하기 표 2에 기재된 바와 같으나, 당업자에 의해 조성 및 조성비는 적절히 조절될 수 있다.
상기 생물활성수는 이에 한정되지 않지만 바람직하게는 상용배지 부피기준으로 20 내지 80배로 함유될 수 있으며, 보다 바람직하게는 30 내지 50배로 함유될 수 있으며, 가장 바람직하게는 40배로 함유될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 상기 생물활성수를 F/2 상용 배지 부피 기준으로 상기 수치범위로 첨가한 경우 매우 효과적으로 생장률이 향상됨을 알 수 있다(<실 시예 2-1> 참조).
또한 상기 광촉매제는 이에 한정되지 않지만 바람직하게는 상용배지 부피 기준으로 0.05% 내지 0.1%(v/v)로 함유될 수 있으며, 보다 바람직하게는 상용배지 부피 기준으로 0.08% 내지 0.1%(v/v)로 함유될 수 있으며, 가장 바람직하게는 상용배지 부피 기준으로 0.09%(v/v)로 함유될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 상기 광촉매제를 F/2 상용 배지 부피 기준으로 상기 수치범위로 첨가한 경우 매우 효과적으로 생장률 및 엽록소 a 농도가 향상됨을 알 수 있다(<실시예 2-3> 참조).
본 발명의 Nannochloropsis EP1 미세조류 배양용 배지 조성물은 상기 생물활성수(Bacteria Mineral Water)를 상용배지 부피기준으로 20 내지 80배로, 광촉매제를 상용배지 부피 기준으로 0.05% 내지 0.1%(v/v)로 함유한 것과 상용배지의 혼합물을 함유하는 것일 수 있다.
한편 본 발명의 Nannochloropsis EP1 미세조류의 배양방법은 배지 조성물에 Nannochloropsis EP1 미세조류를 배지 조성물 부피 기준으로 0.3 내지 1.5 배로 접종하고 배양하는 단계를 포함한다.
본 발명의 배지 조성물에 Nannochloropsis EP1 미세조류를 접종하고 배양하기 위해서는 당업계에 공지된 미세조류의 배양방법을 이용할 수 있으며, 이에 한정되지 않지만 바람직하게는 명암주기를 14h/L 및 10h/D로 하고, 배양온도를 20℃로, 광량은 130umol·m-2·s-1로 하여 배양할 수 있다.
상기 배양시 이에 한정되지 않지만 해수를 본 발명의 배지 조성물과 해수를 혼합한 다음 이에 Nannochloropsis EP1 미세조류를 접종하여 배양할 수 있고, 상기 해수의 양은 제한 없이 사용될 수 있으며, 미생물 배양조의 용량에 따라 적절히 조절될 수 있다.
한편 상기 Nannochloropsis EP1 미세조류는 조단백질 성분 및 엽록소 함량이 많아 사료용 조성물로 이용될 수 있으며, 또한 항산화 기능이 매우 우수하여 화장료 조성물로 유용하게 이용될 수 있다. 특히 상기 Nannochloropsis EP1 미세조류는 종래 냉동 먹이 생물로 사용되어 온 Nannochloropsis oculata 미세조류(Provasoli-Guillard National Center for Culture of Marine Phytoplankton, CCMP 525)에 비하여 조단백질 성분, 엽록소 함량 및 항산화 활성이 매우 높은 특성이 있다. (<실시예 1> 참조)
상기 사료용 조성물은 Nannochloropsis EP1 미세조류, 이의 배양물, 이의 농축물 및 이들의 건조물를 함유하며, 상기 함유량은 이에 한정되지 않지만 바람직하게는 0.01 중량% 내지 90 중량%일 수 있으며, 당업자가 용도에 따라 용이하게 결정할 수 있다. 상기 사료용 조성물은 상기 성분 이외에 미량의 미네랄, 비타민, 또는 단백질 등을 추가로 포함할 수 있다. 상기 미네랄은 마그네슘, 아연, 철, 불소, 망간, 또는 요오드 등의 성장기에 필요한 영양성분을 사용할 수 있으며, 상기 비타민은 비타민 효모, 비타민 C, 비타민 E, 또는 비타민 D3 등을 사용할 수 있으며, 상기 단백질은 옥수수 단백 추출물 분말 또는 아미노산 펩타이드를 사용할 수 있다.
상시 사료용 조성물은 이에 한정되지 않지만 어류용 먹이로 이용될 수 있으며, 시중에서 판매되는 먹이생물용으로 이용될 수 있다.
한편 본 발명의 화장료 조성물은 Nannochloropsis EP1 미세조류, 이의 배양물, 이의 농축물 및 이들의 건조물를 함유하며, 상기 함유량은 이에 한정되지 않지만 바람직하게는 0.01 중량% 내지 90 중량%일 수 있으며, 당업자가 용도에 따라 용이하게 결정할 수 있다.
본 발명의 화장료 조성물에 포함되는 성분은 유효 성분으로서의 Nannochloropsis EP1 미세조류, 이의 배양물, 이의 농축물 및 이들의 건조물 이외에 화장품 조성물에 통상적으로 이용되는 성분들을 포함하며, 예컨대 항산화제, 안정화제, 용해화제, 비타민, 안료 및 향료와 같은 통상적인 보조제, 그리고 담체를 포함한다.
본 발명의 화장료 조성물은 당업계에서 통상적으로 제조되는 어떠한 제형으로도 제조될 수 있으며, 예를 들어, 용액, 현탁액, 유탁액, 페이스트, 겔, 크림, 로션, 파우더, 비누, 계면활성제-함유 클린싱, 오일, 분말 파운데이션, 유탁액 파운데이션, 왁스 파운데이션 및 스프레이 등으로 제형화될 수 있으나, 이에 한정되 는 것은 아니다. 보다 상세하게는, 영양 크림, 수렴 화장수, 유연 화장수, 로션, 에센스, 영양젤 또는 마사지 크림의 제형으로 제조될 수 있다.
본 발명의 제형이 페이스트, 크림 또는 겔인 경우에는 담체 성분으로서 동물성유, 식물성유, 왁스, 파라핀, 전분, 트라칸트, 셀룰로오스 유도체, 폴리에틸렌 글리콜, 실리콘, 벤토나이트, 실리카, 탈크 또는 산화아연 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 제형이 파우더 또는 스프레이인 경우에는 담체 성분으로서 락토스, 탈크, 실리카, 알루미늄 히드록시드, 칼슘 실리케이트 또는 폴리아미드 파우더가 이용될 수 있고, 특히 스프레이인 경우에는 추가적으로 클로로플루오로히드로카본, 프로판/부탄 또는 디메틸 에테르와 같은 추진체를 포함할 수 있다.
본 발명의 제형이 용액 또는 유탁액인 경우에는 담체 성분으로서 용매, 용해화제 또는 유탁화제가 이용되고, 예컨대 물, 에탄올, 이소프로판올, 에틸 카보네이트, 에틸 아세테이트, 벤질 알코올, 벤질 벤조에이트, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸글리콜 오일, 글리세롤 지방족 에스테르, 폴리에틸렌 글리콜 또는 소르비탄의 지방산 에스테르가 있다.
본 발명의 제형이 현탁액인 경우에는 담체 성분으로서 물, 에탄올 또는 프로필렌 글리콜과 같은 액상의 희석제, 에톡실화 이소스테아릴 알코올, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 에스테르 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄 에스테르와 같은 현탁제, 미소결정성 셀룰로오스, 알루미늄 메타히드록시드, 벤토나이트, 아가 또는 트라칸트 등이 이용될 수 있다.
본 발명의 제형이 계면-활성제 함유 클린징인 경우에는 담체 성분으로서 지방족 알코올 설페이트, 지방족 알코올 에테르 설페이트, 설포숙신산 모노에스테르, 이세티오네이트, 이미다졸리늄 유도체, 메틸타우레이트, 사르코시네이트, 지방산 아미드 에테르 설페이트, 알킬아미도베타인, 지방족 알코올, 지방산 글리세리드, 지방산 디에탄올아미드, 식물성 유, 라놀린 유도체 또는 에톡실화 글리세롤 지방산 에스테르 등이 이용될 수 있다.
한편 상기 Nannochloropsis EP1 미세조류는 불포화 지방산(oleic acid(C18:1))의 함량이 공지된 Nannochloropsis oculata 미세조류(Provasoli-Guillard National Center for Culture of Marine Phytoplankton, CCMP 525) 보다 바이오 디젤의 함량을 상징하는 oleic acid(C18:1)의 함량이 매우 높으며, 구체적으로 Nannochloropsis EP1 미세조류는 10배 정도의 불포화 지방산(oleic acid(C18:1))을 함유하고 있다. 따라서 상기 Nannochloropsis EP1 미세조류는 바이오 디젤 등의 바이오 연료용 조성물로 유용하게 이용될 수 있다. (<실시예 1> 참조)
본 발명의 바이오 연료용 조성물은 Nannochloropsis EP1 미세조류, 이의 배양물, 이의 농축물 및 이들의 건조물을 함유한다. 상기 바이오 연료는 바람직하게는 바이오 디젤을 의미하며, 상기 조성물은 그 자체나 상기 조성물로부터 당업계에 공지된 추출방법에 따라 불포화 지방산을 추출함으로써 바이오 연료로 이용될 수 있다.
상기 배양물은 Nannochloropsis EP1 미세조류를 공지된 미세조류 배양방법에 따라 배양 후 수득한 산물을 의미하여, 상기 배양방법은 이에 한정되지 않지만 바람직하게는 본 발명의 배지 조성물을 이용할 수 있으며, 배양조건은 공지된 미세조류 배양조건일 수 있으며, 바람직하게는 명암주기를 14h/L 및 10h/D로 하고, 배양온도를 20℃로, 광량은 130 μmol·m-2·s-1일 수 있다.
또한 상기 농축물은 Nannochloropsis EP1 미세조류의 배양물을 공지된 배양물의 농축방법에 따라 농축된 것을 의미하며, 농축방법은 당업자가 용이하게 결정할 수 있다.
또한 상기 건조물은 상기 배양물 또는 농축물을 당업계에 공지된 방법에 따라 건조한 후 수득한 산물을 의미하며, 상기 건조방법은 당업자가 용이하게 결정할 수 있다.
상기 기술한 바와 같이, 본 발명의 배지 조성물은 생물활성수 및 광촉매제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상 및 상용배지의 혼합물을 함유함으로써 Nannochloropsis EP1 미세조류를 매우 효과적으로 배양할 수 있다. 또한 상기 Nannochloropsis EP1 미세조류는 조단백질 성분과 엽록소 함량이 많아 항산화 기능이 매우 우수하므로 사료용 조성물 및 화장료 조성물로 유용하게 이용될 수 있으며, 불포화 지방산 함량이 매우 높아 바이오 연료용 조성물로 이용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<
실시예
1>
바이오 소재로 활용 가능한 미세조류의 선정
본 발명자들은 산업적으로 많이 사용되는 미세조류 중에서 불포화 지방산의 농도와 항산화 활성이 우수하여 사료, 화장료, 바이오 연료 등 다양한 바이오 소재로 활용될 수 있는 미세조류를 선정하였다.
<1-1> 항산화 활성 측정
본 발명자들은 산업적으로 많이 사용되는, Nannochloropsis EP1 (=Nano EP1), Tetraselmis sp., Pavlova gyrans와 대조구 등의 미세조류의 항산화 활성을 측정하고 그 결과를 도 1에 기재하였다. 상기 항산화 활성의 실험방법은 DPPH에 의한 자유라디칼 소거법에 따른 환원 활성과 SOD 유사활성 측정 방법에 의해 분석하였다.
구체적으로 전자공여능 측정에 사용된 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl (DPPH, D9132, Sigma, USA)은 안정한 자유 라디칼로서, 만일 시료가 항산화 활성을 갖고 있다면 DPPH가 갖고 있는 지질산화에 관여하는 자유 라디칼의 비공유결합을 소거하여 DPPH의 환원성을 높일 것이고, 보라색의 DPPH가 환원이 많이 될수록 보라 색을 잃게 되어 UV 측정시 그 수치도 낮아진다. DPPH가 전자 또는 수소를 받으면 517nm부근에서 흡광도가 감소하며 각 시료가 이러한 라디칼을 환원시키거나 상쇄시키는 능력이 크면 높은 항산화 활성 및 활성 산소를 비롯한 다른 라디칼에 대한 소거 활성을 기대할 수 있고, 인체 내에서 활성 라디칼에 의한 노화를 억제하는 척도로도 이용할 수 있다. 이에 DPPH를 0.2mM로 조제하여 DPPH 용액 1㎖에 농도별로 제조한 시료를 각각 첨가한 다음, 실온에서 10분간 반응시킨 후 UV-VIS spectrometer (spectra plus384, molecular device, USA)로 517nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조군은 시료액과 DPPH용액 대신 에탄올을 넣어 보정값을 수득한 다음, 자유 라디칼 소거율을 하기 수학식 1에 따라 계산하였다. 대조군으로 6-hydroxy-2,5,6,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid (Trolox, 97%, Aldrich, USA)을 사용하였다.
한편 활성산소 소거활성 (SOD activity)은 xathine/xanthine oxidase (Sigma, USA) 효소반응에 의한 활성 산소 발생계를 이용하여 활성 산소에 의한 NBT (nitrobluetetrazolium, Sigma, USA)의 산화에 의한 흡광도 변화를 측정하여 평가한다. 구체적으로 0.05mM Na2CO3 (Mw 105.99, Yakuri Pure Chemicals Co., Ltd, Japan) 2.4㎖, 3mM xanthine (X-0626, Sigma, USA) 0.1㎖, 3mM EDTA (E-5134, Sigma, USA) 0.1㎖, BSA (bovine serum albumin, A-7906, Sigma, USA) 0.1㎖, 0.75mM NBT (N-6875, Sigma, USA) 0.1㎖, 시료 0.1㎖를 넣고 잘 혼합한 후 25℃에서 10분간 정치하고, Xanthine oxidase(X-4376, Sigma, USA) 0.1㎖을 넣고 25℃에서 20분간 반응시킨 후에 6mM CuCl2 (Daejung Chemicals & Metals Co., LTD, Korea) 0.1㎖를 넣어 반응을 정지시키고 UV-VIS spectrometer (spectra plus384, molecular device, USA)로 560nm에서 흡광도를 측정하였다. 이 때 대조군은 시료 대신 정제수를 넣으며, xanthine oxidase 대신에 정제수를 넣어 색 보정 값을 수득하였으며. 소거율을 상기 수학식 1에 따라 계산하였다. 그리고 대조군은 vitamin C (L-ascorbic acid, A-1417, Sigma, USA)와 비교하여 항산화 효과를 확인하였다. 활성은 SC50으로 기준하였으며 이와 비슷하거나 높은 값을 가지는 경우 활성이 높은 것으로 간주하였다.
상기 도 1에 기재한 바와 같이, Nannochloropsis EP1 이 가장 항산화 활성이 우수하여 사료, 화장료 등의 바이오 소재로 효과적으로 이용될 수 있음을 알 수 있다.
<1-2> 불포화지방산의 농도
본 발명자들은 Nannochloropsis 속 미세조류 중에서 불포화지방산의 농도가 가장 높은 미세조류를 선별하기 위하여 Nannochloropsis 속 미세조류 중에서 수입 냉동 먹이생물로 주로 이용되어 온 Nannochloropsis oculata 미세조류(Provasoli-Guillard National Center for Culture of Marine Phytoplankton, CCMP 525)와 Nannochloropsis EP1의 불포화지방산의 농도를 측정하고 하기 표 1에 기재하였다. 구체적으로 불포화 지방산의 농도는 Kim et al.(Kim M.K., J.P. Dubacq, J.C. Thomas and G. Giraud 1996. Seasonal variations of triacylglycerols and fatty acids in Fucus serratus. Phytochemistry 43: 49~55)방법으로 BF3 methanol(Sigma-Aldrich #33356, USA)로 메틸화를 하여 헥산에 용해된 시료를 가스크로마토그래피(GC)로 분석하였다.
상기 표 1에 기재한 바와 같이, Nannochloropsis EP1이 가장 항산화 활성이 우수하여 바이오 연료 등의 바이오 소재로 효과적으로 이용될 수 있음을 알 수 있다.
<1-3> 조 단백질 함량 분석
본 발명자들은 상기 Nannochloropsis oculata 미세조류(Provasoli-Guillard National Center for Culture of Marine Phytoplankton, CCMP 525)와Nannochloropsis EP1의 조 단백질 함량을 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
조 단백질 함량분석은 6N의 HCl에 의해 가수분해하여 전 처리한 다음 아미노산 자동분석기(Biochrom 20, Pharmacia Biotech, Piscataway, New Jersey, USA)에 의해 분석하였다(Kim et al. 2007) (참고: Kim M.K., J.W. Park, C.S. Park, S.M. Jeune, S.J. Kim, K.H. Jeune, M.U. Jang, and J. Acreman. 2007. Enhanced production of Scenedesmus spp. (green microalgae) using a new medium containing fermented swine wastewater. Bioresources Technol. 98: 2220-2228).
| Nannochloropsis EP1 | Nannochloropsis oculata | |
| 조단백질(%) | 4.51±0.00 | 3.98±0.35 |
상기 표 2에 기재한 바와 같이, Nannochloropsis EP1이 Nannochloropsis oculata 미세조류에 비하여 조단백질 함량이 높음을 알 수 있어 사료 등의 바이오 소재로 효과적으로 이용될 수 있음을 알 수 있다.
<1-4> 엽록소 a의 농도 분석
본 발명자들은 상기 Nannochloropsis oculata 미세조류(Provasoli-Guillard National Center for Culture of Marine Phytoplankton, CCMP 525)와Nannochloropsis EP1의 엽록소 a의 농도를 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.
구체적으로 엽록소 a의 농도를 측정하기 위하여, 흡광광도계를 이용하였다. 즉 엽록소 a의 함량 측정은 시료 3ml를 유리섬유여과지(GF/C, 4 ㎜)로 여과시킨 후, 여과지를 아세톤과 물을 9:1로 비율로 섞은 후, 10mL를 추가한 후, 마쇄한 시료를 원심 분리관에 넣고, 밀봉하여 4℃ 어두운 곳에서 원심분리(4mL를 4,000rpm, 20min)하였다. 상징액의 일부를 흡수셀에 옮겨 흡광광도계(Cary 50 Conc, Varian, USA)로 검액하였다. 바탕 시험액으로 아세톤:물(9:1)용액을 취하여 대조액으로 하고, 663 nm, 645 nm, 630 nm와 750 nm에서 검액의 흡광도를 측정하고, 엽록소 a의 농도는 하기 수학식 2(Sandards Methods(APPA 1995))를 기준으로 하여 계산하였다.
| Nanochloropsis EP1 | Nanochloropsis oculata | |
| 엽록소 a (㎍/cell) | 4.9 X 10-2 | 5.0 X 10-3 |
상기 표 3에 기재한 바와 같이, Nannochloropsis EP1이 Nannochloropsis oculata 미세조류에 비하여 엽록소 a의 농도가 높음을 알 수 있어 바이오 소재로 효과적으로 이용될 수 있음을 알 수 있다.
<1-5> 갈변 현상 분석
본 발명자들은 상기 Nannochloropsis oculata 미세조류(Provasoli-Guillard National Center for Culture of Marine Phytoplankton, CCMP 525)와Nannochloropsis EP1의 갈변 정도를 관찰하였다. 구체적으로 상기 미세조류를 용기에 넣고 20일 경과 후 색 변화를 관찰하여 그 결과를 도 4에 기재하였다.
상기 도 4에 기재한 바와 같이, Nannochloropsis EP1이 Nannochloropsis oculata 미세조류에 비하여 갈변 현상이 거의 없고 신선도가 잘 유지되는 것을 알 수 있다.
<1-6> 미생물의 기탁
본 발명자들은 상기 Nannochloropsis EP1 미세조류를 2009년 11월 30일자에 기탁번호는 KCTC 11606BP로 한국생명공학연구원 생물자원센터에 기탁하였습니다.
<
실시예
2>
Nannochloropsis
EP1
미세조류를 효과적으로 배양시키기 위한
배양배지
하기 실시예에서 특별한 언급이 없으면, 미세조류의 배양은 명암주기를 14h/L 및 10h/D로 하고, 배양온도는 20℃로, 광량은 130 μmol·m-2·s-1로, 0.5 ton 수조에서 15일간 배양하였다.
<2-1> 생물활성수(
Bacteria
Mineral
Water
,
BMW
)의 함량에 따른 생장률 측정
미세조류에 배양에 많이 사용되는 배지는 하기 표 4의 조성 및 조성비를 가지는 F/2 배지이다.(Guillard R.R.L. 1975. Division rates. In: Stein J.R. (ed), Handbook of Phycological Methods-Culture Methods and Growth Measurements. Cambridge University Press, Cambridge. pp 289-311)
본 발명자들은 상기 F/2 배지에 BMW 함량을 변화시키면서, 가장 효과적으로 Nannochloropsis EP1 미세조류를 배양시키는 BMW 함량을 결정하였다. 상기 BMW는 소분뇨를 재활용한 활성수로서 구체적으로 소분뇨가 유입된 용기에 암석과 부식토 펠레트를 투입하여 폭기시켜 발효시킨 최종 처리수이다(한국특허등록번호 제0500333호 참조).
구체적으로 Nannochloropsis EP1을 배지에 접종한 날부터 시료를 혈구 계수기(hematocytometer, Superior Marienfeld, Germanay)를 이용하여 미세조류의 단일세포를 측정하고, 세포분열율(K)을 아래 공식으로 계산하여 생장률을 측정하고(Guillard 1975), 그 결과를 하기 표 5 및 도 2에 기재하였다.
No: 초기 개체수, N1: 최종 개체수, t0: 초기 개체수일 때 배양일, t1은 최종 개체수일 때 배양일
| 구분 | 해수(L) | F/2(ml) | BMW (L) | 접종량(L) | 총량(L) | 배양 초기밀도(세포수/ml) |
최종 Cell 밀도(세포수/ml) |
생장률 |
| 대조구 | 485L | 500ml | × | 15L | 500L | 3.8 X 106 | 8 X 106 | 0.08 |
| BMW 2% | 475L | 500ml | 10L | 15L | 500L | 1.8 X 106 | 7.8 x 106 | 0.13 |
| BMW 4% | 465L | 500ml | 20L | 15L | 500L | 0.92 X 106 | 8.4 x 106 | 0.21 |
| BMW 8% | 445L | 500ml | 40L | 15L | 500L | 1.2 X 106 | 4.8 x 106 | 0.12 |
| BMW 10% | 435L | 500ml | 50L | 15L | 500L | 2.06 X 106 | 2.02 x 106 | 0.03 |
상기 표 5 및 도 2에 기재한 바와 같이, Nannochloropsis EP1는 생물활성수 함량이 미세조류가 포함된 배양액(해수, F/2배지, BMW, 미세조류 접종량) 전체 부피기준으로 2~8 %(v/v)인 경우 가장 효과적으로 배양됨을 알 수 있다.
<2-2>
광촉매제
(
TiO
2
)의 함량 결정
본 발명자들은 광촉매제가 함유된 F/2배지와 전체 배양액 기준 5%의 생물활성수가 함께 함유된 경우 Nannochloropsis EP1의 생장률과 엽록소 a의 농도 변화를 측정하였다.
상기 생장률의 측정방법은 <실시예 2-1>에 기재한 바와 같으며, 엽록소 a의 농도의 측정방법은 <실시예 1-4>에 기재한 바와 같다.
상기 도 3에 기재한 바와 같이, 광촉매제가 함유된 F/2배지와 전체 배양액 기준 5%의 생물활성수가 함께 함유된 경우 생장률 및 엽록소 a의 농도가 가장 높음을 알 수 있다. 특히 광촉매제가 F/2배지 부피 기준으로 0.09%(v/v) 함유된 경우 가장 효과적이다.
도 1은 Nannochloropsis EP1의 항산화 활성을 다른 미세조류와 비교한 결과를 나타낸 결과이다.
도 2는 Nannochloropsis EP1의 배양배지에서 BM(생물활성수, BMW) 함량에 따른 생장률을 측정한 그래프이다.
도 3은 Nannochloropsis EP1의 배양배지에서 광촉매제 및 배양배지의 종류 에 따른 생장률을 측정한 그래프이다.(일반배지: F/2배지, 광촉매제: TiO2 EPW 5%: F/2배지와 전체 배양액 기준 5%의 생물활성수가 함유된 경우)
도 4는 Nannochloropsis EP1 (좌)와 Nannochloropsis oculata(우)의 갈변 현상을 비교한 사진이다.
Claims (16)
- 생물활성수(Bacteria Mineral Water) 및 광촉매제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상 및 상용배지의 혼합물을 함유하는 Nannochloropsis EP1 미세조류 배양용 배지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 생물활성수는 상용배지 부피기준으로 20 내지 80배로 함유하는 것인 배지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 광촉매제는 상용배지 부피 기준으로 0.05% 내지 0.1%(v/v)로 함유하는 것인 배지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 생물활성수(Bacteria Mineral Water)를 상용배지 부피기준으로 20 내지 80배로, 광촉매제를 상용배지 부피 기준으로 0.05% 내지 0.1%(v/v)로 함유한 것과 상용배지의 혼합물을 함유하는 것인 배지 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광촉매제는 TiO2인 배지 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생물활성수는 가축 분뇨가 유입된 용기에 암석 및 부식토 펠레트(pellet)를 투입하고 폭기시켜 발효시킨 최종 처리수인 배지 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Nannochloropsis EP1 미세조류는 기탁번호가 KCTC 11606BP인 Nannochloropsis EP1인 배지 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 배지 조성물에 Nannochloropsis EP1 미세조류를 배지 조성물 부피 기준으로 0.3 내지 1.5 배로 접종하고 배양하는 단계를 포함하는 Nannochloropsis EP1 미세조류의 배양방법.
- 제8항에 있어서, 상기 Nannochloropsis EP1 미세조류는 기탁번호가 KCTC 11606BP인 Nannochloropsis EP1 미세조류의 배양방법.
- Nannochloropsis EP1 미세조류, 이의 배양물, 이의 농축물 및 이들의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 사료용 조성물.
- 제10항에 있어서, 상기 사료는 어류용 먹이인 것인 사료용 조성물.
- 제10항에 있어서, 상기 Nannochloropsis EP1 미세조류는 기탁번호가 KCTC 11606BP인 사료용 조성물.
- Nannochloropsis EP1 미세조류, 이의 배양물, 이의 농축물 및 이들의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 화장료 조성물.
- 제13항에 있어서, 상기 Nannochloropsis EP1 미세조류는 기탁번호가 KCTC 11606BP인 화장료 조성물.
- Nannochloropsis EP1 미세조류, 이의 배양물, 이의 농축물 및 이들의 건조물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 바이오 연료용 조성물.
- 제15항에 있어서, 상기 Nannochloropsis EP1 미세조류는 기탁번호가 KCTC 11606BP인 바이오 연료용 조성물.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020090119884A KR20110062979A (ko) | 2009-12-04 | 2009-12-04 | Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ ＥＰ1 미세조류 배양용 배지 조성물 및 상기 미세조류의 용도 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090119884A KR20110062979A (ko) | 2009-12-04 | 2009-12-04 | Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ ＥＰ1 미세조류 배양용 배지 조성물 및 상기 미세조류의 용도 |
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Family
ID=44397064
Family Applications (1)
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| KR1020090119884A KR20110062979A (ko) | 2009-12-04 | 2009-12-04 | Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ ＥＰ1 미세조류 배양용 배지 조성물 및 상기 미세조류의 용도 |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR20110062979A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015105246A1 (ko) * | 2014-01-10 | 2015-07-16 | 재단법인 탄소순환형 차세대 바이오매스 생산전환 기술연구단 | 미세조류 콜로니 배양용 배지 조성물 및 이의 용도 |
| EP2931739A4 (en) * | 2012-12-05 | 2016-08-03 | Exxonmobil Res & Eng Co | Nannochloropsis-KOZAK SEQUENCE |
-
2009
- 2009-12-04 KR KR1020090119884A patent/KR20110062979A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2931739A4 (en) * | 2012-12-05 | 2016-08-03 | Exxonmobil Res & Eng Co | Nannochloropsis-KOZAK SEQUENCE |
| WO2015105246A1 (ko) * | 2014-01-10 | 2015-07-16 | 재단법인 탄소순환형 차세대 바이오매스 생산전환 기술연구단 | 미세조류 콜로니 배양용 배지 조성물 및 이의 용도 |
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