KR20140070181A - Method of producing microalgal dha - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 미세조류를 이용한 도코사헥사엔산 (Docosa Hexaenoic Acid, DHA)의 생산방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 높은 염농도에서 미세조류를 1차 배양하고, 낮은 염농도에서 2차 배양하는 것을 포함하는 미세조류를 이용한 DHA의 생산방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing docosahexaenoic acid (DHA) using microalgae, and more particularly, to a method for producing microcapsules containing microalgae by primary culturing at a high salt concentration and secondary culturing at a low salt concentration To a method for producing DHA using microalgae.
오메가-3 불포화 지방산(ω-3 unsaturated fatty acid)은 오메가-3 고도 불포화 지방산(ω-3 highly unsaturated fatty acid)라고도 불리우며, 대표적으로는 도코사헥사엔산(Docosa hexaenoic acid, DHA), 에이코사펜타엔산(Eicosapentaenoic aicd, EPA), 아라키돈산(Arachidonic acid, ARA), 도코사펜타엔산(Docosapentaenoic aicd, DPA), 및 α-리놀렌산 등이 알려져 있다. 도코사헥사엔산 및 에이코사펜타엔산은 체내에서 합성되지 않는 필수 지방산의 일종으로서, 주로 식품을 통해서 섭취하여야 한다.Omega-3 unsaturated fatty acids are also referred to as omega-3 highly unsaturated fatty acids and are typically represented by docosahexaenoic acid (DHA) Eicosapentaenoic acid (EPA), arachidonic acid (ARA), docosapentaenoic acid (DPA), and? -Linolenic acid are known. Docosahexaenoic acid and eicosapentaenoic acid are essential fatty acids that are not synthesized in the body and should be ingested mainly through food.
도코사헥사엔산은 인간이나 동물의 망막, 정액 및 두뇌조직에 풍부하게 존재하며, 특히 두뇌 지방의 60%를 구성하고 있는 필수 지방산이다. 도코사헥사엔산은 아라키돈산(arachidonic acid, ARA)과 함께 유아의 두뇌, 눈, 신경체계의 건강한 발달을 위해 중요한 것으로 알려져 있다. 또한 최근에는 암부터 관절염에 걸친 수많은 질병과 심혈관 질환 및 정신적인 장애의 예방과 치료에 효과가 있음이 보고되고 있다(박덕천, 식품세계, 5, 87-93(2004)).Docosahexaenoic acid is abundant in retinas, seminal and brain tissues of humans and animals, and it is an essential fatty acid that constitutes 60% of brain fat in particular. Docosahexaenoic acid, along with arachidonic acid (ARA), is known to be important for the healthy development of the brain, eyes and nervous system of infants. Recently, it has been reported that it is effective in the prevention and treatment of many diseases ranging from cancer to arthritis, cardiovascular diseases and mental disorders (Park, Deokcheon, Food World, 5, 87-93 (2004)).
도코사헥사엔산을 포함한 오메가-3 불포화 지방산의 주요 공급원은 청어, 연어, 다랑어 등의 생선에서 추출한 어유(漁油)이다. 그러나 지속적인 어유 공급의 어려움과 어유의 중금속 및 유기화학 물질에 의한 오염이 문제되어, 미생물 배양에 의한 도코사헥사엔산을 포함한 오메가-3 불포화 지방산의 제조방법에 대한 연구가 진행되고 있다.The main source of omega-3 unsaturated fatty acids, including docosahexaenoic acid, is fish oil extracted from fish such as herring, salmon, and tuna. However, the difficulty of supplying fish oil continuously and pollution caused by heavy metals and organic chemicals in fish oil have been studied, and studies on the production method of omega-3 unsaturated fatty acids including docosahexaenoic acid by microbial culture are under way.
미생물을 이용한 오메가-3 불포화 지방산 제조와 관련하여, 해양 미세조류의 일종인 트라우스토키트리움(Thraustochytrium)속 및 쉬조키트리움(Schizochytrium)속 미생물에 의한 오메가-3 불포화 지방산의 제조방법이 Ellenbogen 등 (Ellenbogen B. B., S. Aaronson, S. Goldstein and M. Belsky, Comparative Biochemistry and Physiology, 29, 805-811(1969))에 의해 개시된 바 있다.The production of omega-3 unsaturated fatty acids by microorganisms in the genus Thraustochytrium and Schizochytrium, a kind of marine microalgae, is described in Ellenbogen et al. BB, S. Aaronson, S. Goldstein and M. Belsky, Comparative Biochemistry and Physiology, 29, 805-811 (1969).
또한, 마르텍(Martek)사는 쉬조키트리움속 미생물인 쉬조키트리움 sp. ATCC 20888(Schizochytrium sp. ATCC20888) 및 쉬조키트리움 sp. ATCC 20889(Schizochytrium sp. ATCC 20889)를 이용하여 오메가-3 불포화 지방산을 제조하는 방법을 개시한 바 있다(미국특허 제5,130,242호 및 미국특허 제5,340,742호). 또한, 산토리(Suntory)사는 도코사헥사엔산 생산성이 우수한 미생물로 쉬조키트리움 리마시눔 SR21(Schizochytrium limacinum SR21)을 보고한 바 있으며(일본공개특허 제1997-000284호, 미국특허 제6,582,941호). 쉬조키트리움 리마시눔 SR21(Schizochytrium limacinum SR21)에 2% 해수염을 처리하여 배양하였을 때 DHA 함량이 최대인 것은 공지된 바 있다(H.J.Chin et al., Australian Journal of agricultural Research, 2006, 57, 13-20).In addition, Martek is a microorganism belonging to the genus Schizochytrium sp. ATCC 20888 (Schizochytrium sp. ATCC 20888) and Shizokatori sp. Discloses a method for preparing omega-3 unsaturated fatty acids using ATCC 20889 (Schizochytrium sp. ATCC 20889) (U.S. Patent No. 5,130,242 and U.S. Patent No. 5,340,742). In addition, Suntory has reported Schizochytrium limacinum SR21 (Japanese Patent Publication No. 1997-000284, U.S. Patent No. 6,582,941) as a microorganism having excellent productivity of docosahexaenoic acid, . It has been known that DHA content is highest when Schizochytrium limacinum SR21 is cultured with 2% seawater treatment (HJ Chin et al., Australian Journal of Agricultural Research, 2006, 57, 13-20).
미세조류를 이용한 DHA 생산방법에 관하여 ‘트라우스토키트리알레스 목의 미생물을 최적화된 저염 배지를 이용하여 배양하는 방법’(한국공개번호 2007-0042115)이 공지되어 있으나, 저염농도를 직접 적용함으로써 기존 염농도 대비 균체생산성의 증가는 없는 문제점을 보였다. 또한, ‘변형량의 염소 및 칼륨을 사용하는 미세조류 중에 고농도 디에치에이의 생산’(한국공개번호 2006-0097009호)이 공지되어 있으나, 배지 내 염성분 중 특정 염 농도(염소, 칼륨)의 조절이 필요한 문제점을 나타냈다.A method for producing DHA using microalgae is disclosed in Korean Patent Publication No. 2007-0042115, which is a method of culturing microorganisms of the Thraustochytriaceae using an optimized low-salt medium. However, There was no increase in the productivity of the comparative cells. In addition, although the production of a high concentration of diethiene in microalgae using a deformation amount of chlorine and potassium is known (Korea Publication No. 2006-0097009), the control of specific salt concentration (chlorine, potassium) Showed the necessary problems.
본 발명은 미세조류 균체 성장 및 DHA 생산성을 증가시키며, 배양단계에서 저염배지를 적용함으로써 반응기의 부식을 피하고, 배지 가격을 낮추어 경제성을 도모하기 위해, 염농도 조절 2단배양을 이용한 DHA 생산방법 및 상기 방법에 의해 생산된 DHA를 제공하고자 한다.The present invention relates to a DHA production method and a DHA production method using a salt concentration-controlled two-step cultivation method in order to increase microbial cell growth and DHA productivity, to avoid corrosion of a reactor by applying a low salt medium in a culture step, ≪ / RTI > produced by the method of the present invention.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 국한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.본 발명은 미세조류 균체 성장 및 DHA 생산성을 증가시키며, 배양단계에서 저염배지를 적용함으로써 반응기의 부식을 피하고, 배지 가격을 낮추어 경제성을 도모하기 위해, 염농도를 조절한 2단배양법으로 DHA를 생산하는 방법 및 상기 방법에 의해 생산된 DHA를 제공하고자 한다.The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a microalgae growth and DHA productivity In order to avoid the corrosion of the reactor by applying the low salt medium in the culture step and to reduce the cost of the medium and to improve the economical efficiency, a method of producing DHA by a two-stage culture method in which the salt concentration is adjusted and DHA produced by the above- .
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 국한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 27 g/L 이상의 염농도조건에서 미세조류를 전배양하는 제1 단계; 및, 20 g/L 이하의 염농도조건에서 상기 미세조류를 본배양하는 제2 단계를 포함하는 미세조류를 이용한 도코사헥사엔산 (Docosahexaenoic acid, DHA)의 생산방법으로서, 바람직하게 상기 염은 해수염으로서 염화나트륨(NaCl) 77.7 내지 79.5 중량%, 염화마그네슘(MgCl2) 10.8 내지 10.9 중량%, 황산칼륨(K2SO4) 2.0 내지 2.6 중량%, 황산마그네슘(MgSO4) 4.8 내지 24.8 중량%, 염화칼륨(KCl) 2.5 내지 3.2 중량%, 염화칼슘(CaCl2) 0.95 내지 4.09 중량%, 탄산수소나트륨(NaHCO3) 0.6 내지 3.2 중량%와 잔량의 염을 포함한다. The present invention relates to a method for pre-culturing microalgae at a salt concentration of 27 g / L or more; And a second step of culturing the microalgae at a salt concentration of not more than 20 g / L, wherein the salt is preferably a salt of water, sodium chloride (NaCl) 77.7 to 79.5% by weight, of magnesium chloride as a salt (MgCl 2) 10.8 to 10.9% by weight, and potassium sulfate (K 2 SO 4) 2.0 to 2.6 weight%, magnesium sulfate (MgSO 4) 4.8 to 24.8% by weight, potassium chloride (KCl) 2.5 to 3.2 wt%, calcium chloride (CaCl 2) 0.95 to 4.09 By weight of sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ), 0.6 to 3.2% by weight of sodium hydrogencarbonate (NaHCO 3 ) and the balance salt.
상기 방법으로 인해 미세조류 균체의 성장 및 DHA 생산성을 동시에 늘리며, 직접적인 배양 공정에 해당하는 본배양 단계에서는 저염배지를 적용함으로써 반응기의 부식을 피하고, 배지 가격을 낮춰 경제성 있는 미세조류 DHA의 생산을 가능하게 할 수 있다.
By this method, microbial cell growth and DHA productivity can be increased at the same time. In this culture step corresponding to direct culture process, low-salt medium can be used to avoid the corrosion of the reactor and to produce economical microalgae DHA by lowering the medium cost .
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 DHA 생산을 위한 미세조류 배양 단계를 염농도를 기준으로 2단계로 구분하고, 전배양 단계에서는 높은 염농도를 적용하여 미세조류를 배양하고, 그 후 배양단계에서는 낮은 염농도를 적용하여 미세조류를 배양하는 방법을 포함하는 미세조류를 이용한 DHA의 생산방법을 제공한다.In the present invention, the microalgae cultivation step for DHA production is divided into two stages based on the salt concentration, the microalgae are cultured by applying the high salt concentration in the pre-culture stage, and then the microalgae are cultured by applying the low salt concentration in the culture stage A method for producing DHA using microalgae including a method for culturing microalgae.
본 발명에 따라 미세조류를 배양함에 있어서, 상대적으로 농은 염농도로 전배양을 수행하여 미세조류의 활성화한 후에, 상대적으로 낮은 염농도로 본배양을 수행함으로서 본배양에서 미세조류의 균체성장 및 DHA 생산량을 증가시킬 수 있다.According to the present invention, in the culturing of microalgae, the microalgae are pre-cultured at a relatively low salt concentration, and then the microalgae are cultured at a relatively low salt concentration. Thus, in this culture, microalgae growth and DHA production .
상기 제1단계 배양(전배양)에서 염농도가 27 g/L 미만인 경우 미세조류의 성장이 미비하고, 제2단계(본배양)에서 염농도가 20 g/L를 초과하는 경우 DHA 생산이 저조하므로, 본 발명의 일 구현예로 염농도가 27 g/L 이상인 배양조건에서 미세조류를 전배양하여 미세조류의 성장을 향상시키고, 20 g/L 이하의 염농도에서 상기 미세조류를 배양하는 단계를 포함하는 DHA의 생산방법에 관한 것이다.When the salt concentration is less than 27 g / L, the growth of microalgae is insufficient, and when the salt concentration is more than 20 g / L in the second step (culture), the production of DHA is low. In one embodiment of the present invention, the microalgae are pre-cultured in a culture condition having a salt concentration of 27 g / L or more to improve the growth of microalgae, and culturing the microalgae at a salt concentration of 20 g / L or less. And a method for producing the same.
미세조류의 성장을 극대화하여 DHA의 생산을 향상시키기 위해, 상기 전배양하는 단계에서 바람직한 염농도는 30 g/L 이상일 수 있으며, 더 바람직하게는 염농도는 35 g/L 이상일 수 있으며, 가장 바람직하게는 37 g/L 이상일 수 있다. 상기 전배양하는 단계에서의 염농도는 일례로 40 g/L 이상일 수도 있다.In order to maximize the growth of microalgae to improve the production of DHA, the preferred salt concentration in the pre-culturing step may be 30 g / L or more, more preferably the salt concentration may be 35 g / L or more, It can be more than 37 g / L. The salt concentration in the pre-culturing step may be 40 g / L or more, for example.
DHA의 생산을 향상시키고 반응기의 부식을 막기 위해, 상기 전배양 후에 수행되는 본배양의 바람직한 염농도는 0 내지 10 g/L일 수 있으며, 더 바람직하게는 0 내지 7 g/L일 수 있으며, 가장 바람직한 배양조건은 무염 조건일 수 있다.To improve the production of DHA and prevent corrosion of the reactor, the preferred salt concentration of the present culturing performed after the pre-incubation may be 0 to 10 g / L, more preferably 0 to 7 g / L, The preferred culture conditions may be an acid-free condition.
상기 염은 염화나트륨(NaCl), MgCl2(염화마그네슘), K2SO4(황산칼륨), MgSO4(황산마그네슘) 등을 포함하는 염으로서, 바람직하게는 해수염을 배지성분으로 사용할 수 있으며, 예를 들면 시그마 알드리치사의 인공 해수염(artificial sea salt)일 수 있다.The salt is a salt including sodium chloride (NaCl), MgCl 2 (magnesium chloride), K 2 SO 4 (potassium sulfate), MgSO 4 (magnesium sulfate) and the like, For example, artificial sea salt from Sigma-Aldrich.
본 발명에 적용가능한 해수염의 일예는 염화나트륨(NaCl) 77.7 내지 79.5 중량%, 염화마그네슘(MgCl2) 10.8 내지 10.9 중량%, 황산칼륨(K2SO4) 2.0 내지 2.6 중량%, 황산마그네슘(MgSO4) 4.8 내지 24.8 중량%, 염화칼륨(KCl) 2.5 내지 3.2 중량%, 염화칼슘(CaCl2) 0.95 내지 4.09 중량%, 탄산수소나트륨(NaHCO3) 0.6 내지 3.2 중량%와 잔량의 염을 포함하는 해수염일 수 있다. 또한 상기 해수염의 염종류 및 농도를 고려하여 제조한 인공해수염일 수도 있다.Salt water one example applicable to the present invention is sodium chloride (NaCl) 77.7 to 79.5% by weight of magnesium chloride (MgCl 2) 10.8 to 10.9% by weight, and potassium sulfate (K 2 SO 4) 2.0 to 2.6 weight%, magnesium sulfate (MgSO 4) 4.8 to 24.8% by weight, potassium chloride (KCl) 2.5 to 3.2 wt%, calcium chloride (CaCl 2) 0.95 to 4.09 By weight of sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ), 0.6 to 3.2% by weight of sodium hydrogencarbonate (NaHCO 3 ) and the balance salt. It may also be an artificial sea salt produced by taking into account the salt type and concentration of the sea water salt.
상기 염을 제외한, 배지의 다른 성분들은 상업적으로 실시가능한 수준으로 DHA의 성장 및 생산을 촉진하는 것으로 알려진 성분들일 수 있으며 또한 미국특허 제5,130,242호, 미국특허 제5,407,957호, 미국특허 제5,397,591호, 미국특허 제5,492,938호, 및 미국특허 제5,711,983호에 기술된 바와 같은 성분들을 포함한다. 더욱 구체적으로 탄소 공급원, 예를 들어 글루코오스, 다양한 전분, 당밀, 및 분쇄 옥수수 등이 사용될 수 있다. 친화성 유기 또는 무기 질소 공급원이 또한 배양 배지에 포함된다. 상기 질소 공급원은 질산염, 우레아, 암모늄염, 및 아미노산 등을 포함할 수 있다. 친화성 인의 공급원(source of assimilable phosphorous)이 또한 제공될 수 있다. 배지는 또한 단세포 미생물의 종속영양생물 성장을 증진시키는 화합물들인 미생물 성장인자의 공급원을 함유할 수 있으며, 또한 효모 또는 미생물의 추출물, 및 토양 추출물 등을 포함할 수 있다. 일례로 상기 배지는 탄소원으로서 글루코스(glucose) 60 내지 100 g/L 및 질소원으로서 CSL(corn steep liquor) 10 내지 50 g/L를 포함할 수 있다. Except for the salt, other ingredients of the medium may be ingredients known to promote growth and production of DHA to commercially viable levels and may also be in the form of pharmaceutical compositions such as those described in U.S. Patent Nos. 5,130,242, 5,407,957, 5,397,591, 5,492,938, and U.S. Patent No. 5,711,983. More specifically, a carbon source such as glucose, various starches, molasses, and ground corn may be used. An affinity organic or inorganic nitrogen source is also included in the culture medium. The nitrogen source may include nitrates, ureas, ammonium salts, amino acids, and the like. A source of assimilable phosphorous may also be provided. The medium may also contain a source of microbial growth factors, which are compounds that promote heterotrophic bio-growth of single cell microorganisms, and may also include yeast or microbial extracts, soil extracts, and the like. For example, the medium may include glucose at 60 to 100 g / L as a carbon source and 10 to 50 g / L of corn steep liquor as a nitrogen source.
상기 미세조류의 배양은 에어레이션(aeration) 0.5 vvm 및 agiation 350rpm 조건에서 이루어질 수 있다. The microalgae can be cultured at aeration of 0.5 vvm and agitation at 350 rpm.
또한 상기 배양방법의 다른 최적조건은 당업자들에 의해 용이하게 결정할 수 있다. 요컨대, 배양은 적절한 발효기, 바람직하게 교반 탱크 발효기 또는 에어 리프트 발효기에서 수행할 수 있으며, 이는 미세조류에 산소 공급원을 제공한다. 미세조류의 교반은 용해된 산소농도가 배양물의 성장 및 DHA의 생산을 지지하는데 충분하면서, 교반이 미세조류를 절단 또는 그렇지 않으면 손상시키지 않는 수준에서 유지시켜야 한다. 바람직한 수준의 용해 산소는 포화 농도의 적어도 10%이다. 더욱 바람직하게, 용해산소의 농도는 약 10% 내지 약 50%의공기 포화 농도로 유지된다.Further, other optimum conditions of the culture method can be easily determined by those skilled in the art. In short, the culturing can be carried out in a suitable fermenter, preferably a stirred tank fermenter or an air-lift fermenter, which provides an oxygen source to the microalgae. Stirring of the microalgae should maintain the dissolved oxygen concentration sufficient to support the growth of the culture and the production of DHA, while stirring does not truncate or otherwise damage the microalgae. A preferred level of dissolved oxygen is at least 10% of the saturation concentration. More preferably, the concentration of dissolved oxygen is maintained at an air saturation concentration of from about 10% to about 50%.
상기 미세조류의 배양은 특정한 생명-지속 온도에서 수행할 수 있다. 일반적으로 미세조류는 약 15℃ 내지 약 34℃의 온도에서 성장한다. 바람직하게 온도는 약 20℃ 내지 약 28℃에서 유지된다. The microalgae can be cultured at a specific life-sustaining temperature. Generally, the microalgae grow at a temperature of about 15 ° C to about 34 ° C. Preferably the temperature is maintained at about 20 [deg.] C to about 28 [deg.] C.
특별히 이에 제한되지 않지만, pH는 4 내지 6에서 유지된다.The pH is maintained at 4 to 6, although not particularly limited thereto.
본 발명의 다른 구현예는 상기 제2단계 배양 후, DHA를 회수하는 단계를 더 포함할 수 있다.Another embodiment of the present invention may further include a step of recovering DHA after the second step culturing.
보다 상세하게, 미세조류는 원심분리, 응집 또는 여과와 같이 당업계의 기술자에게 알려진 통상적인 수단으로 회수할 수 있으며 또한 곧바로 가공처리하거나 또는 추가의 가공을 위해 건조할 수 있다. 각각의 경우에 지질을 추출할 수 있다. 여기서 사용되는 용어 “지질”은 인지질, 유리 지방산, 지방산 에스테르, 트리아실글리세롤, 디아실글리세라이드, 모노아실글리세라이드, 리소포스포리피드, 비누, 포스파타이드, 스테롤 및 스테롤 에스테르, 카로테노이드, 크산토필 (예, 옥시카로테노이드), 탄화수소, 및 기타 당업자에게 알려진 지질을 포함한다. In more detail, the microalgae can be recovered by conventional means known to those skilled in the art, such as by centrifugation, flocculation or filtration, and can be processed immediately or dried for further processing. In each case, lipids can be extracted. The term " lipid ", as used herein, includes phospholipids, free fatty acids, fatty acid esters, triacylglycerols, diacylglycerides, monoacylglycerides, lysophospholipids, soaps, phosphatides, sterols and sterol esters, carotenoids, (E.g., oxycarotenoids), hydrocarbons, and other lipids known to those skilled in the art.
당업자에게 잘 이해되는 바와 같이, 본 발명에서 언급된 DHA는 이들 다양한 지질 형태일 수 있으며, 또한 유리 지방산으로 제한되지 않는다. 상이한 유형의 지질성분은 사용되는 추출기술에 따라 추출할 수 있다. 지질은 유효한 양의 용매로 추출할 수 있다. 적절한 용매는 당업자들에 의해 결정할 수 있다. 극성 지질 (예, 인지질)은 일반적으로 극성 용매 (예, 클로로포름/메탄올)로 추출하며 또한 중성지질 (예, 트리글리세롤)은 일반적으로 비극성 용매 (예, 헥산)으로 추출한다. 바람직한 용매는 순수 헥산이다. 헥산 대 건조 바이오매스의 적절한 비는 건조 바이오매스의 킬로그램당 약 4 리터의 헥산이다. 헥산은 바람직하게 약 50℃의 온도에서 약 2시간 동안 교반 반응용기 중에 바이오매스와 함께 혼합한다. 혼합 후, 바이오매스는 여과하며 오일을 함유하는 헥산으로부터 분리한다. 헥산은 당업자들에게 공지된 증류기술에 의해 오일로부터 제거한다. 통상적인 지유종자 가공처리 장치는 여과, 분리 및 증류를 수행하는데 적합하다. 당업자들에게 공지된 추가적인 가공처리 단계는 특별한 적용에 필요하거나 적합한 경우 수행할 수 있다. 지질 회수의 다른 방법은 여기에 참고로 소개되는 다음 문헌들에 기술되어 있다: “오일 및 극성 지질-함유 순수 원료 물질의 분획방법”이란 명칭의 PCT공보 WO 0176715호, "알코올 및 원심분리를 사용하는 오일 및 지질-함유 순수 원료물질의 분획방법“이란 명칭의 PCT 공보 WO 01/076385호, "무용매 추출방법”이란 명칭의 PCT공보 WO 01/053512호.As will be appreciated by those skilled in the art, the DHA referred to in the present invention may be in these various lipid forms and is not limited to free fatty acids. Different types of lipid components can be extracted according to the extraction technique used. Lipids can be extracted with an effective amount of solvent. Suitable solvents may be determined by those skilled in the art. Polar lipids (eg, phospholipids) are generally extracted with a polar solvent (eg, chloroform / methanol) and neutral lipids (eg, triglycerol) are generally extracted with a nonpolar solvent (eg, hexane). A preferred solvent is pure hexane. The proper ratio of hexane to dry biomass is about 4 liters of hexane per kilogram of dry biomass. The hexane is preferably mixed with the biomass in a stirred reaction vessel at a temperature of about 50 DEG C for about 2 hours. After mixing, the biomass is filtered and separated from the hexane containing the oil. Hexane is removed from the oil by a distillation technique known to those skilled in the art. Conventional oil seed processing equipment is suitable for performing filtration, separation and distillation. Additional processing steps known to those skilled in the art may be performed if necessary or appropriate for the particular application. Other methods of lipid recovery are described in the following references, which are incorporated herein by reference: PCT Publication No. WO 0176715 entitled " Method of fractionating oil and polar lipid-containing pure raw materials ", "Alcohol and centrifugation PCT Publication No. WO 01/076385 entitled " Process for fractionating oil and lipid-containing pure raw material ", PCT Publication No. WO 01/053512 entitled "
상기 미세조류는 통상적으로 DHA를 함유하는 미세조류를 모두 포함하며, 바람직하게는 치조키트리움(Schizochytrium)속, 트라우스토키트리알레스(Thraustochytriales)속, 울케니아(Ulkenia)속, 트라우스토키트리움(Thraustochytrium)속, 자포노키트리움(Japonochytrium)속, 크립테코디니움(Crypthecodinium)속, 할리프토로스(Haliphthoros)속, 클라미도모나스(Chlamydomonas)속, 오란쇼키트리움(Aurantiochytrium)속 및 포르피리디움(Porphyridium)속으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. DHA 생산을 극대화하기 위해 바람직하게는 상기 미세조류는 치조키트리움(Schizochytrium)속일 수 있으며, 가장 바람직하게는 Schizochytrium limacinum SR21일 수 있다.The microalgae typically include all microalgae containing DHA and are preferably selected from the group consisting of Schizochytrium genus, Thraustochytriales genus, Ulkenia genus, Thraustochytrium ), Genus Japonochytrium , Crypthecodinium genus, Haliphthoros genus, Chlamydomonas genus, Aurantiochytrium genus and porphyridium genus Porphyridium ). ≪ / RTI > Preferably, the micro-algae in order to maximize the production of DHA may lie alveolar kit Leeum (Schizochytrium), most preferably Schizochytrium limacinum SR21.
본 발명의 일례에 따른 미세조류를 이용한 DHA의 생산방법을 적용할 때, 상기 미세조류는 바이오매스(biomass) 건조 중량당 10% 이상의 DHA를 생산할 수 있다.
When applying the method of producing DHA using microalgae according to an example of the present invention, the microalgae can produce DHA of 10% or more per dry weight of biomass.
본 발명에 따른 미세조류의 배양 방법은 기존 배양공정과 달리 배지 내 염농도를 고농도에서 저농도로 조절하여 2단 배양을 함으로써 미세조류 균체의 성장 및 DHA 생산성을 동시에 늘리며, 직접적인 배양 공정에 해당하는 본배양 단계에서는 저염배지를 적용함으로써 반응기의 부식을 피하고, 배지 가격을 낮춰 경제성 있는 미세조류 DHA의 생산을 가능하게 할 수 있다.
The method of culturing microalgae according to the present invention increases the microalgae growth and DHA productivity at the same time by adjusting the salt concentration in the medium to a low concentration, The low-salt medium can be used to avoid the corrosion of the reactor and lower the cost of the medium, thereby enabling production of economical microalgae DHA.
도 1은 전배양의 염농도에 따른 Schizochytrium limacinum SR21 균체농도를 나타낸 것이다.
도 2는 전배양 및 본배양의 염농도에 따른 Schizochytrium limacinum SR21 균체농도를 나타낸 것이다.
도 3은 전배양 및 본배양의 염농도에 따른 DHA 함량을 나타낸 것이다.FIG. 1 is a graph showing the effect of salt concentration of Schizochytrium limacinum SR21 cells.
FIG. 2 is a graph showing the effect of salt concentration of Schizochytrium limacinum SR21 cells.
FIG. 3 shows the DHA content according to the salt concentration of the pre-culture and the main culture.
이하 본 발명을 다음의 실시예에 의하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, these are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these examples.
[실시예][Example]
실시예Example 1 One
Schizochytrium limacinum SR21 균주(ATCC MYA-1381)를 전배양 하였다. 배지성분은 Glucose (30 g/L), Yeast Extract (10 g/L), 염농도 0, 10, 20, 30 및 40 g/L의 해수염(sigma adhrich sea salts(S9883))으로 구성하였다. 상기 균주는 6 내지 7 g/L 농도의 균주 stock을 상기 배지에 10v/v% 접종하여, 초기 pH 5, 전배양온도는 25℃, 교반속도 250 rpm에서 진탕 배양 하였다. 3일간 전배양 하였으며, 전배양 후 본배양으로 전환하였다. 전배양 후 배양액을 원심분리하여 상등액을 제거하여 균체를 회수한 후, 건조하여 무게를 측정하여 균체농도를 측정하였고, 그 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1에 나타난 바와 같이, 염농도가 증가함에 따라 Schizochytrium limacinum SR21 농도가 증가하는 경향을 보였다. Schizochytrium limacinum SR21 strain (ATCC MYA-1381). The medium consisted of glucose (30 g / L), yeast extract (10 g / L), and
전배양 한 용액을 10v/v% 접종하여 5일간 본배양 하였다. 구체적으로 상기 전배양 염농도 중 40 g/L의 해수염 농도에서 수행한 배양물에 대해서, 서로 다른 염농도(0, 10, 20g/L)에서 상기 전배양 된 Schizochytrium limacinum SR21 균주를 본배양 하였다. 배지성분은 Glucose (30 g/L), Mono sodium glutamate (10 g/L), 세 가지 염농도의 해수염(0, 10, 20g/L) (sigma adhrich sea salts(S9883))으로 구성하였으며, 초기 pH 5, 배양온도는 25℃, 교반속도 250 rpm에서 진탕 배양 하였다.
The pre-cultured solution was inoculated at 10 v / v% for 5 days. Specifically, with respect to a culture carried out in sea water of a salt concentration 40 g / L of the pre-culture salt concentration, together with the pre-culture at different salt concentrations (0, 10, 20g / L ) Schizochytrium limacinum SR21 strain was cultured. The medium consisted of glucose (30 g / L), mono sodium glutamate (10 g / L) and seawater salt (0, 10 and 20 g / L) (sigma adhrich
비교예Comparative Example 1 One
전배양의 염농도를 0, 10, 20 g/L으로 한 것 및 본배양의 염농도를 0, 10, 20, 30 및 40 g/L으로 한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전배양 및 본배양 하였다.
Except that the salt concentration of the pre-culture was 0, 10, 20 g / L, and the salt concentration of the culture was 0, 10, 20, 30 and 40 g / L, Lt; / RTI >
실험예Experimental Example 1. 미세조류 균체 농도 및 1. Microalgae cell concentration and DHADHA 함량 확인 Content check
1.1 미세조류 균체 농도 확인1.1 Identification of microalgae cell concentration
실시예 1 및 비교예 1의 본배양 후 배양액을 원심분리하여 상등액을 제거하여 균체를 회수한 후, 건조하여 무게를 측정하여 균체농도를 측정하였고, 그 결과를 도 2, 표 1 및 표 2에 나타내었다.After the culturing of Example 1 and Comparative Example 1, the culture broth was centrifuged to remove supernatant, and the cells were recovered, dried and weighed to measure the cell concentration. The results are shown in FIG. 2, Table 1 and Table 2 Respectively.
염농도(g/L)Pre-culture
Salt concentration (g / L)
염농도(g/L)Cultivation
Salt concentration (g / L)
염농도(g/L)Pre-culture
Salt concentration (g / L)
염농도(g/L)Cultivation
Salt concentration (g / L)
1.2 미세조류 1.2 Microalgae DHADHA 함량 확인 Content check
식품의약품안정청에서 기준으로 삼고있는 지방산 함유 유지 시험법을 이용, 0.5N 메탄올성수산화나트륨과 14% 트리플루오르보란메탄올을 이용하여 메틸에스터화 시킴으로써 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 배양된 균체로부터 DHA를 회수하였고, 지방산을 메틸에스터화 시킨 시료를 가스 크로마토그래피(사용모델명: Agilent 7890A, 사용 컬럼: DB-23)로 분석, 이를 통해 측정한 내부표준물질의 피크 면적과 DHA의 피크 면적을 비교하여 정량함으로써(DHA의 질량은 GC분석 시 내부표준물질의 피크 면적과 DHA의 피크 면적을 비교하여 정량함) DHA 함량을 측정하였고, DHA 함량 계산은 하기 수학식 1에 기재된 바와 같이 계산하였으며, 그 결과를 도 3, 표 1 및 표 2에 나타내었다.
The fatty acid-containing retention test method, which is the standard of the Food and Drug Administration, was used to methylate with 0.5N methanolic sodium hydrogensulfate and 14% trifluoroborane methanol to obtain DHA from the cells cultured in Example 1 and Comparative Example 1 And the fatty acid methyl esterified sample was analyzed by gas chromatography (use model: Agilent 7890A, use column: DB-23), and the peak area of the internal standard substance measured through this was compared with the peak area of DHA (The mass of DHA was quantified by comparing the peak area of the internal standard material with the peak area of DHA during GC analysis), and the DHA content was calculated. The DHA content was calculated as shown in
[수학식 1][Equation 1]
DHA 함량 = <100 X 추출된 DHA 질량 / 추출에 사용한 건조 균체 질량>
DHA content = < 100 X extracted DHA mass / dry cell mass used for extraction >
도 2, 표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 염농도 40 g/L의 전배양 조건이 Schizochytrium limacinum SR21 균체농도 증가에 가장 큰 영향을 미치고, 같은 농도의 전배양 조건에서는 본배양 시 염이 감소할 수록 Schizochytrium limacinum SR21 균체농도 및 DHA 생산량이 증대됨을 알 수 있었다. 특히, 도 3, 표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, DHA 함량은 염농도가 전배양 40 g/L, 본배양 0 g/L인 조건에서 약 17%로 다른 조건들에 비해 월등히 높은 것을 확인하였다.As shown in FIG. 2, Table 1 and Table 2, the pre-culture condition of 40 g / L of salt concentration had the greatest effect on the increase of Schizochytrium limacinum SR21 cell mass , Recorded Schizochytrium limacinum SR21 cell concentration and DHA production were increased. In particular, as shown in FIG. 3, Table 1 and Table 2, the DHA content was found to be about 17% at a salt concentration of 40 g / L and 0 g / L of the present culture, .
또한, 전배양의 염농도를 0, 10, 및 20 g/L에서 수행한 비교예 1에는 균체농도가 낮을 뿐만 아니라, 이후 본 배양의 염농도를 0, 10, 20, 30 및 40 g/L에서 각각 수행한 경우에도 DHA 생산량이 실시예 1에 비해서 낮게 나타남을 확인할 수 있었다.
In addition, in Comparative Example 1 in which the salt concentration of the pre-culture was 0, 10, and 20 g / L, not only the cell concentration was low, but also the salt concentration of the present culture at 0, 10, 20, 30 and 40 g / It was confirmed that DHA production was lower than that of Example 1.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
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KR101521274B1 (en) * | 2014-10-08 | 2015-05-22 | 에스케이이노베이션 주식회사 | Novel microalgae aurantiochytrium sp. la3 (kctc12685bp) and method for preparing bio-oil using thereof |
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