KR20150081038A - Method for Conversing Low-Carbohydrate to High-Carbohydrate Hydrodictyon Algae - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for converting low carbohydrate hydrodictyon algae to high carbohydrate hydrodictyon algae, the invention comprising the steps of: (a) inoculating low-carbohydrate hydrodictyon algae to a culture medium of low-carbohydrate hydrodictyon aglae comprising a carbon source, a nitrogen source and a phosphorus source; and (b) culturing the end product in the step (a) and converting to high-carbohydrate hydrodictyon algae. The high-carbohydrate hydrodictyon algae cultured by the present invention is non-edible algae and thus, there is no ground to cause a food price soaring and ethical problems if an industrial demand for biomass rises. In addition, the high-carbohydrate hydrodictyon algae can be produced at a low cost by using waste resources (wastewater, waste CO_2) and thus, a stable supply of resource is possible. Further, the high-carbohydrate hydrodictyon algae has characteristics of a high content of useful components (protein, carbohydrate) and an easy saccharification conversion and therefore, can be valuable and usefully used as a main material for biochemical products in the future.

Description

탄수화물-저함유 그물말속(Hydrodictyon) 조류를 탄수화물-고함유 그물말속 조류로 전환시키는 방법{Method for Conversing Low-Carbohydrate to High-Carbohydrate Hydrodictyon Algae}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for converting a hydrodictyon bird into a carbohydrate-

본 발명은 탄수화물-저함유 그물말속(Hydrodictyon) 조류를 탄수화물-고함유 그물말속 조류로 전환시키는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for converting a carbohydrate-low containing Hydrodictyon algae into a carbohydrate-rich high netting algae.

석유자원의 고갈, 에너지 수요 증가, 지구온난화와 CO2 배출 문제 및 환경규제 강화 등의 여러 문제에 직면한 상황에서 미래 환경과 자원고갈을 슬기롭게 대비하기 위해서는 필수적으로 생물자원(바이오매스)의 효율적 활용기술 개발이 필요하다.In the face of various problems such as depletion of petroleum resources, increase of energy demand, global warming and CO 2 emission problems, and enforcement of environmental regulations, it is essential to efficiently utilize biological resources (biomass) Technology development is needed.

최근 들어 많은 연구자들이 보다 이용가치가 높은 조류종의 발굴 및 개선, 조류 바이오매스의 생산, 이의 활용기술 개발에 많은 노력을 투입하고 있다. 지금까지 조류(algae)의 산업적 응용은 건강식품 및 기능성의약품, 색소생산, 양식사료, 화장품 소재 등의 분야로(Karina 등, Comparative Biochemistry and Physiology, Part C 146: 60-78, 2007) 제한되어 왔었으나, 유가상승 경험 이후의 기술개발 경향을 보면, 대체에너지원 확보를 위한 바이오디젤 및 바이오알코올 생산을 위한 조류 연구가 전세계적으로 대단한 열풍으로 진행되고 있다(Scott 등, Current Opinion in Biotechnology 21:1-10, 2010; Mata 등, Renewable and Sustainable Energy Reviews 14 : 217232, 2010; Ge 등, Renewable Energy. 36:84-89, 2011; Harun 등, Chemical Engineering Jounal 168:1079-1084, 2011; Adams 등, J. Appl. Phycol. 21, 569574, 2009; Brennan과 Owende, Renew. Sustain. Energy Rev. 14, 557577, 2010; Rojan 등, Bioresource Technology 102: 186-193, 2011). 한편 석유자원 고갈을 대비해 바이오화학제품(바이오플라스틱, 화학제품 생산용 플랫폼 케미칼 등)을 생산하기 위한 원료로서 조류의 다양한 이용이 검토되고 있다(Nguyen 등, Bioresource Technology 110, 552-559, 2012).In recent years, many researchers have been putting a great deal of effort into finding and improving algae species that are more valuable for use, producing algae biomass, and developing technology for exploiting them. So far, the industrial application of algae has been limited to the fields of health food and functional medicines, pigment production, aquaculture feed, cosmetic materials (Karina et al., Comparative Biochemistry and Physiology, Part C 146: 60-78, 2007) However, the tendency of technology development after the rise in oil prices has led to a great worldwide boom in the study of algae for the production of bio-diesel and bio-alcohol to secure alternative energy sources (Scott, et al., Current Opinion in Biotechnology 21: 1 Renewable and Sustainable Energy Reviews 14: 217232, 2010, Ge, et al., Renewable Energy. 36: 84-89, 2011. Harun et al., Chemical Engineering Jounal 168: 1079-1084, 2011. Adams et al. Rojan et al., Bioresource Technology 102: 186-193, 2011), which is incorporated herein by reference in its entirety. Meanwhile, various uses of algae as raw materials for producing biochemicals (bioplastics, platform chemicals for producing chemical products, etc.) in preparation for depletion of petroleum resources have been examined (Nguyen et al., Bioresource Technology 110, 552-559, 2012).

그런데 향후 인구가 증가되고 바이오매스 수요가 증가되면 농산물 가격이 폭등될 우려가 있기 때문에 특히 화학제품 원료로서의 자원은 농산물과 경합되지 않는 바이오매스를 활용하는 것이 필요하며, 이 경우 경쟁력을 갖추기 위해서는 비식용자원 바이오매스의 저에너지/저비용 생산방법의 개발이 절실히 요구되고 있다. 왜냐하면 바이오매스 생산에서부터 활용에 이르기까지의 각 과정별(배양, 수확/건조, 전처리, 당화 및 발효) 생산비를 산출해 보면 바이오매스 원료비의 비중이 점점 높아지고 있는 상황이기 때문이다. 즉 앞으로는 바이오매스 자체의 생산 효율화를 통한 원료의 경제적 생산이 매우 중요함을 의미한다. 아울러 조류 바이오매스 생산에 있어서 중요한 점은 바이오매스 자체의 저비용 대량생산과 더불어 바이오매스의 품질도 우수해야한다는 것이다. 일반적으로 조류는 신속히 생장하면서 생명주기가 짧기 때문에 조류의 내적 생리상태나 외적 재배환경 조건의 차이에 따라 품질 변화폭도 크다고 알려져 있기 때문에 재배과정 중 유용물질이 고함유 될 수 있는 배양기술을 조류 종별로 개발하여 이를 적극적으로 활용할 수 있어야 한다.However, as population increases and demand for biomass increases, the price of agricultural products may rise. Therefore, it is necessary to utilize biomass that does not compete with agricultural products, especially for raw materials for chemical products. In order to be competitive, Development of low-energy / low-cost production methods of resource biomass is urgently required. This is because biomass feedstock costs are increasing in the production costs of each process (cultivation, harvesting / drying, pretreatment, saccharification and fermentation) from production to utilization of biomass. In other words, it means that economic production of raw materials through biomass production efficiency is very important. In addition, the important point in the production of algae biomass is that the quality of the biomass should be excellent along with the low-cost mass production of the biomass itself. In general, since algae grow quickly and have a short life cycle, it is known that the quality change range is large due to the difference of the internal physiological condition of the algae and the external cultivation environment condition. Therefore, the cultivation technique, It should be able to develop and utilize it positively.

본 발명의 대상이 되는 그물말속(Hyrodictyon) 조류는 배양 후 수집시 단순히 건지개로만 이용해도 될 정도로 용이하여, 수확하기가 매우 까다롭다고 알려진 단세포성 미세조류[클로렐라(chlorella), 세네데스무스(scenedesmus) 등]의 공정에 비해 저에너지/저비용으로 시료를 수집할 수 있다. 그리고 세척, 탈수, 건조 및 분말화 등의 작업도 매우 간편한 장점을 갖는다. 또한, 그물말속 조류는 리그닌이 없고 탄수화물이 보통 30-70 중량% 차지하고 있으며, 특히 발효에 가장 많이 활용되는 육탄당(글루코오스+만노오스) 함량 비율이 90 중량% 이상 차지함으로써 발효 당용액 생산을 위한 비식용 바이오매스자원으로서 매우 가치가 있음이 입증되어(김 등, 한국잡초학회지 32(2) 87-96, 2012) 금후 그물말속 바이오매스 활용도가 더욱 높아질 것으로 예상된다.Hyrodictyon algae, which are the object of the present invention, can be used only in the dry and dry conditions when collected after cultivation, and thus can be used as a single-celled microalgae [chlorella, scenedesmus ) And the like], the sample can be collected at low energy / low cost. Also, the operations such as washing, dewatering, drying and pulverizing are very easy. In addition, the net barb bird does not have lignin, carbohydrate usually accounts for 30-70% by weight, and in particular, the proportion of the hexane (glucose + mannose) content most widely used for fermentation is over 90% It has been proven to be of great value as an edible biomass resource (Kim et al., Journal of Korean Society of Weed Science 32 (2) 87-96, 2012).

본 발명에서의 그물말속 조류는 그동안 생리생태적 특성에 관한 연구는 어느 정도 수행되어 왔지만 대량생산 방법에 관한 기술은, 경사면을 이용한 배양시설에서 폐수와 이산화탄소 공급을 통해 그물말속 조류를 생산할 수 있다는 보고(US 2011/0307976 A1) 정도에 불과하다. 그런데 일반적으로 조류는 배양시 다량의 물이 필요하고 여기에 공급되는 영양분의 비용도 높게 소요되는 편이어서 이들 비용을 절감하기 위해서 질소/인산 함량이 높은 하폐수를 이용하는데 이 때 배양되어 얻어진 바이오매스는 탄수화물 함량이 건조중 대비 20-30% 이하로서 매우 낮아 저품질의 바이오매스가 생산되는 문제점이 있다. 그런데 이러한 저품질의 그물말속 조류를 매우 빠른 속도로 탄수화물 함량이 높은 고품질의 그물말속 조류로 전환시킬 수 있는 방법에 관해서는 아직 보고되지 않았다.
In the present invention, studies on the physiological ecological characteristics have been carried out to some extent in the present invention. However, it has been reported that the technology related to the mass production method is capable of producing net-like birds by supplying wastewater and carbon dioxide to the culture facility using the slope US 2011/0307976 A1). However, in general, algae require a large amount of water when culturing, and the cost of nutrients supplied to the algae is high. Therefore, in order to reduce these costs, wastewater having a high nitrogen / phosphorus content is used. The carbohydrate content is 20-30% or less as compared with the dry weight, and thus low-quality biomass is produced. There is no report yet on how to convert these low quality nettles into very high quality nettles with high carbohydrate content.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety to better understand the state of the art to which the present invention pertains and the content of the present invention.

본 발명자들은 종래의 문제점 및 당업계의 기술적 요구를 달성하고자 예의 연구 노력하였다. 본 발명은 외적 재배환경에 따라 품질의 변화폭이 큰 그물말속(Hydrodictyon) 조류(algae)의 저비용 대량생산 및 고품질화 할 수 있는 배양방법을 개발하기 위한 것으로, 그물말속 조류를 보다 저비용으로 신속하게 탄수화물-고함유의 바이오매스로 전환하기 위한 방법을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.The present inventors have made extensive efforts to achieve the conventional problems and the technical demands of the related art. The present invention relates to a method for developing a high-quality mass production and high-quality mass production of a Hydrodictyon algae having a large variation in quality according to an external cultivation environment, and is capable of rapidly producing a carbohydrate- The present inventors have completed the present invention by developing a method for converting the biomass into a high-yielding biomass.

따라서, 본 발명의 목적은 탄수화물-저함유 그물말속 조류를 탄수화물-고함유 그물말속 조류로 전환시키는 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for converting carbohydrate-low netting barley birds into carbohydrate-rich high netting barley birds.

본 발명의 다른 목적은 탄수화물-고함유 그물말속 조류를 제공하는 데 있다.
It is another object of the present invention to provide a carbohydrate-rich, net-like algae.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 탄수화물-저함유 그물말속(Hydrodictyon) 조류를 탄수화물-고함유 그물말속 조류로 전환시키는 방법을 제공한다:According to one aspect of the present invention, the present invention provides a method of converting a carbohydrate-low containing Hydrodictyon algae into a carbohydrate-rich high netting algae comprising the steps of:

(a) 탄소원, 질소원 및 인원을 포함하는 탄수화물-저함유 그물말속 조류의 배양 배지에 탄수화물-저함유 그물말속 조류를 접종하는 단계; 및 (a) inoculating a carbohydrate-low netting bait bird into a culture medium of a carbohydrate-low netting bait bird containing carbon source, nitrogen source and phosphorus; And

(b) 상기 단계 (a)의 결과물을 배양하여 탄수화물-고함유 그물말속 조류로 전환시키는 단계.
(b) culturing the resulting product of step (a) and converting it into a carbohydrate-rich, net barley bird.

본 발명자들은 종래의 문제점 및 당업계의 기술적 요구를 달성하고자 예의 연구 노력하였다. 본 발명은 외적 재배환경에 따라 품질의 변화폭이 큰 그물말속 조류의 저비용 대량생산 및 고품질화 할 수 있는 배양방법을 개발하기 위한 것으로, 그물말속 조류를 보다 저비용으로 신속하게 탄수화물-고함유의 바이오매스로 배양하기 위한 방법을 개발하였다.
The present inventors have made extensive efforts to achieve the conventional problems and the technical demands of the related art. The present invention aims to develop a method for mass production and quality improvement of a net barb bird having a large variation in quality depending on an external cultivation environment and cultivating a net barb bird with a carbohydrate- To develop a method for

본 발명의 탄수화물-저함유 그물말속 조류를 탄수화물-고함유 그물말속 조류로 전환시키는 방법을 각 단계별로 상세하게 설명한다.
The method of converting the carbohydrate-low netting bird of the present invention into the carbohydrate-rich net netting bird is described in detail in each step.

단계 (a): 탄수화물-Step (a): Carbohydrate- 저함유Low content 그물말속Netting 조류의 접종 Inoculation of birds

먼저, 본 발명은 탄소원, 질소원 및 인원을 포함하는 탄수화물-저함유 그물말속 조류의 배양 배지에 탄수화물-저함유 그물말속 조류를 접종한다.First, the present invention is to inoculate a carbohydrate-low netting bait bird into a culture medium of a carbohydrate-low netting net equilibrium containing carbon source, nitrogen source and phosphorus.

본 발명의 그물말 속 조류는 통상적으로 탄소원 및 질소원을 포함하는 배지에서 배양한다. 상기 배지는 녹조류 배양에 자주 쓰이는 알렌 배지(Allen's medium), BG11, Waris-H, BBM(Bold's Basal Medium), CM(Modified Closterium Medium, Watanabe 등, 2000, NIES Collection List of Strains. Sixth Edition. 2000. Microalgae and Protozoa), DM(Diatom Medium), 변형 DM(modified DM; mDM), HR-v1 또는 AW-v1를 이용할 수 있다.The nematodes of the present invention are typically cultured in a medium containing a carbon source and a nitrogen source. The culture medium was Allen's medium, BG11, Waris-H, BBM (Bold's Basal Medium), CM (Modified Closterium Medium, Watanabe et al., 2000, NIES Collection List of Strains. Microalgae and Protozoa), DM (Diatom Medium), modified DM (mDM), HR-v1 or AW-v1.

본 발명의 상기 배양 배지는 탄소원, 질소원 및 인원을 포함하는 배양 배지이다.The culture medium of the present invention is a culture medium containing a carbon source, a nitrogen source and a phosphorus source.

상기 탄소원은 당업계에서 통상적으로 이용되는 어떠한 탄소원도 가능하며, 예컨대, 상기 탄소원은 중탄산염, 탄산염 또는 이산화탄소 중에서 선택될 수 있으며, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 탄소원은 중탄산염이다.The carbon source may be any carbon source conventionally used in the art. For example, the carbon source may be selected from bicarbonate, carbonate or carbon dioxide. According to an embodiment of the present invention, the carbon source is bicarbonate.

상기 배양배지는 상기 탄소원을 중탄산염을 기준으로 10-30 ㎎/L의 농도를 갖으며, 탄수화물-고함유 그물말속 조류로 전환하기 위해, 상기 탄소원을 추가적으로 보충할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 중탄산나트륨을 기준으로하여 최종농도가 100-400 ㎎/L, 다른 구현예에 따르면, 180-350 ㎎/L이다.The culture medium has a concentration of 10 to 30 mg / L of the carbon source based on the bicarbonate, and can be additionally supplemented with the carbon source to convert it into a carbohydrate-rich high netting bird. According to one embodiment of the present invention, the final concentration is 100-400 mg / L, based on sodium bicarbonate, and in other embodiments, 180-350 mg / L.

상기 질소원은 당업계에서 통상적으로 이용되는 어떠한 질소원도 가능하며, 예컨대, 상기 질소원은 질산염, 암모늄, 우레아 및 질산태암모늄으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나이상의 질소원을 이용할 수 있으며, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 질소원은 질산칼륨이다.The nitrogen source may be any nitrogen source conventionally used in the art. For example, the nitrogen source may utilize at least one nitrogen source selected from the group consisting of nitrate, ammonium, urea and ammonium nitrate, , Said source of nitrogen is potassium nitrate.

상기 배양 배지는 상기 질소원을 질산칼슘을 기준으로 10-30, 13-27 또는 15-25 ㎎/L의 농도를 갖으며, 탄수화물-고함유 그물말속 조류로 전환하기 위해 상기 질소원을 절반 농도로 함유할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 질산칼슘을 기준으로 5-15, 7-12 또는 9-11 ㎎/L의 농도를 갖는다.Wherein the culture medium has a concentration of 10-30, 13-27, or 15-25 mg / L of the nitrogen source based on calcium nitrate, and contains the nitrogen source at a half concentration to convert it into a carbohydrate- can do. According to one embodiment of the invention, it has a concentration of 5-15, 7-12 or 9-11 mg / L, based on calcium nitrate.

상기 인원은 당업계에서 통상적으로 이용되는 어떠한 인원도 가능하며, 예컨대, 상기 인원은 인산제1칼륨 또는 인산제2칼륨이 선택될 수 있으며, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 인원은 인산제2칼륨이다.The personnel may be any personnel conventionally used in the art, for example, the personnel may be selected from potassium primary phosphate or secondary potassium phosphate, according to one embodiment of the present invention, 2 potassium.

상기 배양 배지는 상기 인원을 인산제2칼륨을 기준으로 5-20, 7-17 또는 10-14 ㎎/L의 농도를 갖으며, 탄수화물-고함유 그물말속 조류로 전환하기 위해, 상기 인원을 절반 농도로 함유할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 인산제2칼륨을 기준으로 3-10, 4-8 또는 5-7 ㎎/L의 농도를 갖는다.The culture medium has a concentration of 5-20, 7-17, or 10-14 mg / L based on potassium phosphate, and converts the population into a carbohydrate- Concentration. According to one embodiment of the invention, it has a concentration of 3-10, 4-8 or 5-7 mg / L based on potassium secondary phosphate.

상기 배양 배지는 상기 탄소원, 질소원 및 인원 외에 황산 마그네슘, EDTA Na2, EDTA 철 나트륨, 수산화나트륨, 붕소, 망간, 아연, 몰리브데늄 및 그의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 최소 하나의 성분을 추가적으로 포함한다.The culture medium additionally contains at least one ingredient selected from the group consisting of magnesium sulfate, EDTA Na 2 , EDTA sodium iron, sodium hydroxide, boron, manganese, zinc, molybdenum and combinations thereof in addition to the carbon source, do.

본 발명의 배양 배지는 증류수, 탈기한 수돗물 이외의 증류수, 지하수, 빗물, 하천수 또는 이의 혼합물을 이용하여 조제될 수 있다.The culture medium of the present invention can be prepared using distilled water, distilled water other than degassed tap water, ground water, rainwater, river water or a mixture thereof.

또한, 본 발명의 탄수화물-고함유 그물말속 조류로 전환시키는 방법은 알카리성 배지에서 잘 전환되므로, 배지의 알카리성을 부여하기 위해, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨 또는 이의 혼합물을 추가하여 pH 9.8 내지 pH 11.9로 제조한다.In addition, since the method of converting the carbohydrate-rich high-net-content bird of the present invention into an alginic acid medium, it is preferable to add sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate or a mixture thereof to the medium in order to impart the alkalinity of the medium, .

본 발명의 탄수화물-고함유 그물말속 조류를 전환하기 위해, 상기 배양 배지를 ×1 내지 ×2로 조제할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 배양배지는 ×1 내지 ×1.5이다.In order to convert the carbohydrate-rich, high-molecular-weight algae of the present invention, the above culture medium may be prepared in the range of x 1 to x 2. According to one embodiment of the present invention, the culture medium is x 1 to x 1.5.

상기 배양 배지에 탄수화물-저함유 그물말속 조류를 접종한다.A carbohydrate-low containing net barbarian algae is inoculated into the culture medium.

본 명세서에서 용어 ‘탄수화물-저함유 그물말속 조류’는 그물말속 조류의 건조중량 100 g을 기준으로하여 글루코오스 함량이 30 g 미만인 것을 의미하고, 상기 ‘탄수화물-고함유 그물말속 조류’는 그물말속 조류의 건조중량 100 g 을 기준으로 하여 글루코오스 함량이 30-60 g, 35-55 g 또는 35-50 g이고 환원당의 함량이 40-65 g, 45-65 g 또는 50-65 g인 것을 의미한다.As used herein, the term 'carbohydrate-low netting barley bird' means that the glucose content is less than 30 g based on 100 g dry weight of net barren bird, and the 'carbohydrate-rich net barley bird' Means that the glucose content is 30-60 g, 35-55 g or 35-50 g and the content of reducing sugar is 40-65 g, 45-65 g or 50-65 g based on 100 g of the dry weight of the composition.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 ‘탄수화물-저함유 그물말속 조류’는 하수 정화처리에 사용된 그물말속 조류이다.According to one embodiment of the present invention, the 'carbohydrate - low content net barbarian' is a net barb bird used for sewage treatment.

본 발명의 탄수화물-저함유 그물말속 조류를 탄수화물-고함유 그물말속 조류로 전환시키는 방법에 적용될 수 있는 그물말속 조류는 히드로딕티온 종이다.The net barn bird which can be applied to the method of converting the carbohydrate-low content net barn birds of the present invention into carbohydrate-rich high net barn birds is the hydrodiction species.

상기 히드로딕티온 종은 히드로딕티온 레티큘라텀(Hydrodictyon reticulatum), 히드로딕티온 아프리카눔(Hydrodictyon africanum) 및 히드로딕티온 파테내포르메(Hydrodictyon patenaeforme)로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합 조류이다.The hydrodiction species may be selected from the group consisting of Hydrodictyon reticulatum , Hydrodictyon africanum, africanum ) and hydrodictyon patenaeforme . The term " hydrocortisone "

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 그물말속 조류는 히드로딕티온 레티큘라텀이다.According to one embodiment of the present invention, the net bargain is a hydrodiction reticulatum.

본 발명의 탄수화물-저함유 그물말속 조류를 탄수화물-고함유 그물말속 조류로 전환시키는 방법은 상기 탄수화물-저함유 그물말속 조류가 광합성을 하면서 탄수화물-고함유 그물말속 조류로 전환되기 때문에, 수심을 얕게 하기 위해, 단위면적(㎡) 당 2-40 L, 2-30 L 또는 2-20 L의 배양 배지를 공급하는 것이 바람직하다.The method of converting a carbohydrate-low netting bird of the present invention into a carbohydrate-high netting bird is converted into a carbohydrate-rich netting bird with photosynthesis while the carbohydrate- It is preferable to supply a culture medium of 2-40 L, 2-30 L or 2-20 L per unit area (m 2).

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수심은 0.2-10 ㎝, 0.4-10 ㎝ 또는 0.6-10 ㎝이다.According to one embodiment of the present invention, the water depth is 0.2-10 cm, 0.4-10 cm, or 0.6-10 cm.

상기 배양 배지에 접종된 탄수화물-저함유 그물말속 조류의 밀도가 높을 경우에, 그물말속 조류의 광합성 효율이 저하되므로 적정한 밀도로 접종하여야 한다.When the density of the carbohydrate-low-content netting bird inoculated on the culture medium is high, the efficiency of photosynthesis of the netting bird is lowered, so the inoculum should be inoculated at an appropriate density.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 단계 (b)의 접종은 탈수생체중 기준 1-35 g/0.1㎡, 1-30 g/0.1㎡ 또는 5-25 g/0.1㎡의 그물말속 조류를 접종한다.According to one embodiment of the present invention, the inoculum of step (b) is inoculated with a net barren bird of 1-35 g / 0.1 m 2, 1-30 g / 0.1 m 2 or 5-25 g / 0.1 m 2 on dehydrated fresh weight basis .

상기 배양 배지에 접종된 탄수화물-저함유 그물말속 조류의 광합성 효율을 증가시키기 위해, 바닥면에 반사막(reflecting film)이 설치된 배양조를 이용하여 배양을 실시한다.In order to increase the photosynthetic efficiency of the carbohydrate-low containing net barb bird inoculated on the culture medium, cultivation is carried out using a culture tank provided with a reflecting film on the bottom surface.

상기 반사막은 알루미늄(aluminum), 은(silver), 금(gold), 구리(copper), 스테인리스강(stainless steel), 질화 티탄(titanium nitride) 및 니켈(nickel)로 구성된 군으로부터 선택되는 금속으로 구성된 반사막이고, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 반사막은 알루미늄으로 구성된 반사막이다.Wherein the reflective film is made of a metal selected from the group consisting of aluminum, silver, gold, copper, stainless steel, titanium nitride and nickel. According to one embodiment of the present invention, the reflective film is a reflective film composed of aluminum.

본 발명의 탄수화물 고함유 그물말속 조류 단위면적당 생산량을 보다 증가시키기 위해 상기 배양조의 배양 시스템을 적절히 갖추어 배양할 수 있다.
In order to further increase the production amount per unit area of the bird-bearing algae of the present invention, the culture system of the culture tank may be appropriately equipped and cultured.

단계 (b): 탄수화물-Step (b): Carbohydrate- 고함유High content 그물말속Netting 조류로의 전환 Conversion to birds

다음, 상기 단계 (a)의 결과물을 배양하여 탄수화물-고함유 그물말속 조류로 전환시킨다.The resulting product of step (a) is then cultured and converted to carbohydrate-rich, net barley algae.

상기 배양은 적정 pH 하에 실시한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 적정 pH는 9.8-11.9, 9.8-11.0 또는 10.0-10.5이다.The culture is carried out at a suitable pH. According to one embodiment of the present invention, the optimum pH is 9.8-11.9, 9.8-11.0, or 10.0-10.5.

상기 배양은 적정 온도 하에 실시한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 적정 온도는 20-40℃, 22-38℃ 또는 25-36℃이다. 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 주간 및 야간의 온도를 다르게 설정할 수 있다.The culture is carried out at an appropriate temperature. According to one embodiment of the present invention, the suitable temperature is 20-40 캜, 22-38 캜 or 25-36 캜. According to another embodiment of the present invention, the daytime and nighttime temperatures can be set differently.

상기 배양은 적정 광도 하에 실시한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 적정 광도는 50-500 μmol m-2s-1, 50-350 μmol m-2s-1 또는 60-300μmol m-2s-1이다. The cultivation is carried out under an appropriate light. According to one embodiment, the proper light intensity is 50-500 μmol m -2 s -1, 50-350 μmol m -2 s -1 or 60-300μmol m -2 s -1.

상기 배양은 적정 광주기 하에 실시한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 광주기는 4-18시간, 8-16시간 또는 12-15시간이다.The incubation is carried out under appropriate light period. According to one embodiment of the invention, the photoperiod is 4-18 hours, 8-16 hours or 12-15 hours.

상기 배양은 적정 배양기간 하에 실시한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 배양온도, 광도에 따라 다르지만 상기 적정조건에서의 배양기간은 2-5일, 3-4일, 또는 3일이다. The culture is carried out under a suitable culture period. According to one embodiment of the present invention, the incubation period is 2-5 days, 3-4 days, or 3 days depending on the culture temperature and the light intensity.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 탄수화물-고함유 그물말속 조류를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a carbohydrate-rich highland barley bird produced by the method.

본 발명의 탄수화물-고함유 그물말속 조류는 상술한 본 발명의 “탄수화물-저함유 그물말속(Hydrodictyon) 조류를 탄수화물-고함유 그물말속 조류로 전환시키는 방법”에 의해 제조될 수 있다. 따라서, 이 둘 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.
The carbohydrate-rich high molecular weight algae of the present invention can be prepared by the above-mentioned " method of converting the " carbohydrate-low content Hydrodictyon algae into carbohydrate-rich high netting algae. &Quot; Accordingly, the description common to both is omitted in order to avoid the excessive complexity of the present specification.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(a) 그물말속 조류는 사상녹조류로서 빠른 성장과 함께 수집하기가 용이하며, 탄수화물 고함유 잠재력을 가졌고, 당화가 매우 용이한 특성을 가지고 있기 때문에 산업용 바이오매스로서 우수한 장점을 가지고 있다.(a) Nematode algae is a marine algae that has high growth potential with high growth and easy carbohydrate accumulation, and has excellent advantages as an industrial biomass because it has very easy glycosylation properties.

(b) 본 발명에 의해 배양되는 탄수화물-고함유 그물말속 조류는 비식용자원인 조류(algae)이기 때문에 바이오매스의 산업적 수요가 높아졌을 때 식품 가격 폭등 및 윤리적 문제의 발생 소지가 없고, 폐자원(폐수 및 폐 CO2)을 이용하여 저비용으로 생산할 수 있어 자원의 안정적 공급이 가능하며, 유용성분(탄수화물, 단백질 등) 함량이 높고 당화가 용이한 특성을 가지고 있기 때문에 향후 바이오화학제품 생산의 주요 원료로서 유용하게 활용될 가치가 있다.
(b) Carbohydrate-rich, high-netting bird cultured by the present invention is an algae, which is a non-edible resource. Therefore, when the industrial demand for biomass is increased, there is no possibility of food price increase and ethical problems, (Carbohydrate, protein, etc.) and easy glycosylation because it can be produced at low cost by using the wastewater and waste CO 2 . It is worthy of being usefully utilized as a raw material.

도 1은 본 발명에 따른 야외 또는 수질정화과정에서 자란 탄수화물-저함유 그물말 속 조류를 보다 저비용으로 신속하게 고품질(탄수화물 고함유)의 HR 바이오매스로 전환시키기 위한 방법을 모식화하여 보여준다.
도 2는 다양한 pH에서 그물말 속 조류를 배양했을 때에 그물말 속 조류의 생장 및 탄수화물 축적 정도를 나타낸 그래프를 보여준다.
Figure 1 schematically illustrates a method for converting carbohydrate-low netting birds grown in an outdoor or water quality purification process according to the present invention to HR biomass of high quality (high carbohydrate content) at a lower cost and at a lower cost.
FIG. 2 is a graph showing the growth and carbohydrate accumulation rate of algae in the net when the algae were cultured at various pHs.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .

실시예Example

실시예 1: 온도가 그물말(HR) 생장 및 탄수화물 축적에 미치는 효과Example 1: Effect of temperature on growth of horses (HR) and carbohydrate accumulation

1-1. 항온처리 효과1-1. Effect of thermostat treatment

HR 생장 및 탄수화물 축적에 미치는 온도범위를 알아보고자 실험하였다. 5 L 투명 비닐 플라스틱 병(vinyl plastic bottle)에 1×mDM[1-fold modified Diatom Medium, Ca(NO3)24H2O 20 ㎎/L, K2HPO4 12.4 ㎎/L, MgSO4*7H2O 25 ㎎/L, NaHCO3 16 ㎎/L, EDTA Na2 2.25 ㎎/L, FeNa*EDTA*2H2O 2.25 ㎎/L, NaOH 1.41 ㎎/L, H3BO3 2.5 ㎎/L, MnCl2*6H2O 1.4 ㎎/L 및 (NH4)6Mo7O24*4H2O 1.0 ㎎/L]을 포함하는 SBC100(sodium bicarbonate 100 ppm) 배양액 1 L를 첨가하고(수돗물로 조제), 15℃에 보관되어 있는 HR 씨드(개체 길이 1-2 ㎝)를 꺼내어 티슈로 물기를 제거한 탈수생체중 0.2 g을 취하여 배양액에 투여하였다. 통기가 되도록 구멍을 3개 뚫은 랩으로 씌우고 멀티-챔버(15, 20, 25, 30, 35℃ 항온, 14시간 광주기, 형광등 50-70 μmol m-2s-1)에 5일 배양하면서 하루에 1-2회씩 흔들어 주었다. 5일 배양 후 탈수생체중 및 건물중을 조사하여 생장 증가정도를 조사하였고, 건물중은 45℃ 열풍건조기에서 3일 동안 건조한 다음 측정하였다. 그 결과, 생체중에 있어서는 25℃>20℃>30℃>35℃>15℃ 순으로 높았다. 그러나 건물중에 있어서는 35℃>30℃>25℃>20℃>15℃ 순으로 높게 나타내어 건물중 비율은 온도가 높을수록 증가하는 경향이었고, 35℃에서 약 20% 수준에 이르렀다(표 1). 이들 결과를 볼 때 HR의 생장은 20-35℃ 온도범위 조건에서 양호하게 이루어질 수 있음을 알 수 있었다. 그리고 이들 바이오매스로부터 발효에 유용한 글루코오스(glucose) 생성량(이는 바이오매스 내 탄수화물의 축적량을 대변하기도 한다)이 어느 정도인지를 비교해 보았다. HR 바이오매스로부터의 글루코오스 생성량은 사전 보고된 방법(김 등, 한국잡초학회지 32(2):85-97, 2012)에서와 동일하게 수행되었다. 그 결과 글루코오스 생성량은 35℃>30℃=25℃>20℃>15℃ 순으로 높게 나타내어 온도가 높을수록 증가하는 경향이었다(표 1). 하기 표 1의 ‘DM’은 Dried Matter의 약자로서 수분함량이 약 5% 내외인 건조체 또는 건물을 의미한다.HR growth and carbohydrate accumulation. To a 5 L vinyl plastic bottle was added 1 x mDM [1-fold modified Diatom Medium, 20 mg / L Ca (NO 3 ) 2 4H 2 O, 12.4 mg / L K 2 HPO 4 , MgSO 4 * 7H 2 O 25 ㎎ / L, NaHCO 3 16 ㎎ / L, EDTA Na 2 2.25 ㎎ / L, FeNa * EDTA * 2H 2 O 2.25 ㎎ / L, NaOH 1.41 ㎎ / L, H 3 BO 3 2.5 ㎎ / L, MnCl 1 L of SBC100 (sodium bicarbonate 100 ppm) culture solution containing 2 * 6H 2 O 1.4 mg / L and (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 * 4H 2 O 1.0 mg / L) The HR seeds (individual length 1-2 cm) stored at -20 ° C were taken out and 0.2 g of the dehydrated fresh weight obtained by removing the water with a tissue was taken and administered to the culture solution. The cells were incubated for 5 days in a multi-chamber (15, 20, 25, 30, 35 ℃ constant temperature, 14 hour photoperiod, fluorescent light 50-70 μmol m -2 s -1 ) . After 5 days of incubation, the dehydration was investigated in fresh weight and in dry weight. The dry matter was dried in a 45 ℃ hot air drier for 3 days. As a result, the fresh weight was higher in the order of 25 ° C> 20 ° C> 30 ° C> 35 ° C> 15 ° C. However, in the case of buildings, the ratio of building to building was higher in the order of 35 ° C> 30 ° C> 25 ° C> 20 ° C> 15 ° C, and the proportion of the building increased with temperature and reached about 20% at 35 ° C (Table 1). These results indicate that the growth of HR can be performed satisfactorily in the temperature range of 20-35 ℃. We also compared the amount of glucose production (useful for storing carbohydrates in biomass) that is useful for fermentation from these biomass. Glucose production from HR biomass was performed in the same manner as in the previously reported method (Kim et al., Korean Society of Weed Science 32 (2): 85-97, 2012). As a result, the amount of glucose production was higher in the order of 35 ° C> 30 ° C = 25 ° C> 20 ° C> 15 ° C, and increased with increasing temperature (Table 1). In Table 1, 'DM' stands for Dried Matter and means dry matter or building with moisture content around 5%.

온도 Temperature 5일 배양후 HR 생장HR growth after 5 days of culture 글루코오스
(g/100g DM)
Glucose
(g / 100 g DM)
탈수생체중
(FW, g/L)
Dehydrated fresh weight
(FW, g / L)
건물중
(DW, ㎎/L)
In building
(DW, mg / L)
DW/FW(%)DW / FW (%)
15℃15 ℃ 0.807±0.100.807 + - 0.10 63.5±8.363.5 ± 8.3 7.877.87 25.61±0.0425.61 + 0.04 20℃20 ℃ 1.430±0.041.430 0.04 161.8±3.3161.8 ± 3.3 11.3111.31 38.45±0.3638.45 + 0.36 25℃25 ℃ 1.537±0.061.537 + 0.06 223.1±3.5223.1 ± 3.5 14.5214.52 45.43±0.2145.43 + - 0.21 30℃30 ℃ 1.350±0.031.350 + 0.03 229.2±8.2229.2 ± 8.2 16.9816.98 45.13±0.2845.13 + - 0.28 35℃35 ℃ 1.280±0.081.280 + 0.08 257.4±15.8257.4 ± 15.8 20.1120.11 47.69±0.0747.69 + 0.07

1-2. 변온처리효과1-2. Heat treatment effect

주간/야간의 온도를 달리한 변온조건에서의 HR 생장 및 글루코오스 생성량을 검토해 보았다. 제반 실험방법은 전 실험과 동일하였으며 온도조건만 달리하였다. 그 결과, 주야간 온도차이가 10℃로 고정시켰을 때 주간 25℃/야간 15℃보다 주간 30-35℃/야간 20-30℃ 체계의 생육온도가 생장 및 글루코오스 생성정도가 높았다(표 2). 한편 주간온도를 30℃로 고정시키고 야간온도를 15-30℃ 범주에서 변화시켜보았을 때 야간온도가 증가될수록 생장 및 글루코오스 생성정도가 높아지는 경향을 보였다.HR growth and glucose production were investigated at the temperature of day and night. The experimental method was the same as the previous experiment and only the temperature condition was different. As a result, when the day and night temperature difference was fixed at 10 ℃, the growth temperature and growth of glucose were higher than those of 25 ℃ / night at 15 ℃ and 30 ~ 35 ℃ / night at 20-30 ℃. On the other hand, when the daytime temperature was fixed at 30 ° C and the nighttime temperature was changed in the 15-30 ° C range, the growth and glucose production tended to increase as the nighttime temperature increased.

변온조건Thermoconditioning conditions 5일 배양 후 HR 생장HR growth after 5 days of culture 글루코오스
(g/100 g DM)
Glucose
(g / 100 g DM)
광조건
(14 hr)
Light condition
(14 hr)
암조건
(10 hr)
Cancer Conditions
(10 hr)
탈수생체중
(FW, g/L)
Dehydrated fresh weight
(FW, g / L)
건물중
(DW, ㎎/L)
In building
(DW, mg / L)
DW/FW
(%)
DW / FW
(%)
25℃25 ℃ 15℃15 ℃ 1.615±0.061.615 + 0.06 231.4±4.4231.4 + - 4.4 14.3314.33 41.61±0.3241.61 ± 0.32 30℃30 ℃ 20℃20 ℃ 1.698±0.081.698 + 0.08 269.2±9.3269.2 ± 9.3 15.8515.85 45.40±0.3245.40 ± 0.32 35℃35 ℃ 25℃25 ℃ 1.523±0.1271.523 + 0.127 262.0±8.3262.0 + - 8.3 17.2017.20 46.33±0.2646.33 ± 0.26 30℃30 ℃ 30℃30 ℃ 1.693±0.1551.693 + - 0.155 290.6±17.5290.6 ± 17.5 17.1617.16 46.16±0.6746.16 + - 0.67

이상의 결과를 종합해 볼 때 HR 바이오매스 생산에 있어서 탄수화물 축적을 높이기 위해서는 주간 또는 야간의 온도가 적어도 20℃ 이상, 바람직하기로는 25℃ 이상 되도록 조절해 주는 것이 양호한 것으로 여겨졌다.
Taking all the above results into consideration, it is considered to be preferable to adjust the daytime or nighttime temperature to be at least 20 ° C or more, preferably 25 ° C or more in order to increase carbohydrate accumulation in HR biomass production.

실시예Example 2: 배양액  2: culture solution pHpH end 그물말Net horse (( HRHR ) 생장 및 탄수화물 축적에 미치는 효과) Effect on growth and carbohydrate accumulation

조류 배양에 있어서 배양액 pH는 생장과 체내 대사과정에 현저한 영향을 미치며 그 정도는 조류종마다 각기 다르다고 알려져 있다. 본 실험에서는 그물말(HR) 배양에 있어서 배양액 pH별 바이오매스 생산성과 탄수화물 축적 정도에 미치는 영향을 알아보고자 실험하였다.The pH of the culture medium in the algal culture has a significant effect on the growth and metabolic processes, and the degree is known to vary from species to species. This experiment was conducted to investigate the effect of culture pH on biomass productivity and carbohydrate accumulation in cultured horses (HR).

실험에 사용한 HR 재료는 HR 씨드를 1×mDM+SBC50 배지에 3일 동안 키워 네트 길이가 2-4 ㎝ 되는 것을 수집하여 이를 15℃에 보관하면서 실험재료로 사용하였다. 순환배양조(0.643 ㎡)에 수돗물을 채워 2일 이상 탈기시킨 다음 1.5×mDM +SBC200 배지조성이 되도록 배양액을 조제하였다. 그 후 2 N 염산과 2 N KOH 용액이 담긴 자동 pH 조절장치를 작동시켜 pH를 맞추고 배양기간동안 일정하게 유지되도록 하였다. 준비한 HR 식물재료를 탈수생체중 기준으로 100 L 배양액에 45 g 접종하였다. 배양조건은 26-27℃ 항온, 14시간 광주기, 광도 60-400 μmolm-2s-1 범위 하에서 교반장치를 이용하여 저속으로 교반(7.5 rpm/분)하면서 온실조건에서 7일간 배양하였다. 증발된 수분량을 보충하기 위해서 수돗물 약 5-6 L를 매일 배양조에 첨가하였다. 일주일 배양 후 HR을 건지개로 수집하여 탈수기로 탈수시킨 다음 탈수 생체중(FW)을 측정하였고 이를 45℃ 열풍건조기에 2일 동안 건조시킨 다음 건물중을 측정하였다. 한편 HR 바이오매스로부터의 글루코오스 생성정도를 조사하기 위해서는 사전에 보고된 방법으로(김 등, 한잡초지 32:85-97, 2012) HR을 효소가수분해시킨 다음, 가수분해물 내의 글루코오스 함량을 생화학 분석기로 분석 및 정량하였다.The HR material used for the experiment was HR seeds grown in 1 × mDM + SBC50 medium for 3 days to collect 2-4 ㎝ of net length and stored at 15 ℃. The circulation culture tank (0.643 m 2) was filled with tap water and deaerated for 2 days or more, and then a culture medium was prepared so as to have a 1.5 × mDM + SBC200 medium composition. The pH was then adjusted by running an automatic pH controller containing 2 N hydrochloric acid and 2 N KOH solution and kept constant throughout the incubation period. The prepared HR plant material was inoculated with 45 g in a 100 L culture medium based on dehydrated fresh weight. Culturing conditions were incubated for 7 days under greenhouse conditions with constant stirring (7.5 rpm / min) at 26-27 ° C, 14 h light intensity, and 60-400 μmol -2 s -1 light intensity using a stirring device. About 5-6 L of tap water was added daily to the culture tank to supplement the evaporated water content. After one week incubation, the HR was collected in a guar gang, dehydrated by a dehydrator, and dehydrated fresh weight (FW) was measured and dried in a 45 ° C hot air drier for 2 days. In order to investigate the degree of glucose production from HR biomass, HR was hydrolyzed by enzymatic hydrolysis in a previously reported method (Kim et al., Applied Biosystems, 32: 85-97, 2012), and the glucose content in the hydrolyzate was measured by a biochemical analyzer And analyzed.

그 결과 HR 바이오매스 생산성은 건물중 기준으로 볼 때 pH 7.0에서 가장 낮았으며 pH 10.5에서 가장 높았다. 즉 pH 7- 10.5까지는 pH가 증가될수록 비례적으로 바이오매스 생산력도 높아졌다. 그러나 pH 11에서는 감소되었다. 그리고 생체중 대비 건물비율은 pH 7- 11.0 범위에서 pH가 증가될수록 비례적으로 건물비율이 증가되는 특징을 나타내었다. 한편, 가수분해물 내의 글루코오스 함량을 통해 탄수화물 생산성을 볼 것 같으면 본 실험조건의 pH 7.0-11.0 범위에서 pH가 증가될수록 비례적으로 글루코오스 생산이 증가되는 특징을 보였다. As a result, HR biomass productivity was the lowest at pH 7.0 and the highest at pH 10.5. That is, as the pH was increased up to pH 7- 10.5, the biomass productivity increased proportionally. But decreased at pH 11. The ratio of fresh weight to fresh weight was proportional to the increase of pH in the range of pH 7 - 11.0. On the other hand, if the carbohydrate productivity is expected to be obtained through the glucose content in the hydrolyzate, the glucose production is increased proportionally as the pH is increased in the range of pH 7.0-11.0 of the present experimental conditions.

따라서 생장이 지속시키면서 탄수화물 축적량도 높이고자 할 경우엔 배양액 pH를 pH 10.0-10.5로 조절하면서 배양하는 것이 바람직하고, 생장에 관계없이 탄수화물 축적만을 증진시키고자 할 경우엔 pH 11에서 배양하는 것이 좋을 것으로 판단되었다. 그러나 pH 11.5-11.8 이상에서는 고알카리로 인해 HR 세포의 활력을 급격히 감퇴시킬 수 있으므로 주의가 필요하였다.
Therefore, in order to increase the carbohydrate accumulation while continuing the growth, it is preferable to cultivate the culture while adjusting the pH of the culture liquid to pH 10.0-10.5, and if it is desired to enhance the carbohydrate accumulation regardless of the growth, . However, at pH 11.5-11.8 and above, caution was needed because the activity of HR cells could be rapidly decreased due to high alkali.

실시예Example 3: 질소 및 인 함량이  3: Nitrogen and phosphorus content HRHR 생장량과 탄수화물 축적에 미치는 영향 Effects on growth and carbohydrate accumulation

HR 조류배양의 주요 질소원과 인산원으로서 사용된 Ca(NO3)24H2O(CN) 및 K2HPO4(PP)의 첨가 비율에 따른 HR 생장 및 탄수화물 축적에 미치는 영향을 조사하였다. 직사각형 리빙박스(41×25.5 ㎝, 0.1 ㎡) 용기에 수돗물로 조제된 1×mDM을 포함하는 SBC200 배지를 박스당 각각 5 L 주입하였다. 그 후 여러 농도의 조합이 되도록 질소 및 인의 농도를 조절하였다. 사전에 준비된 HR 씨드(네트 길이 2.0-3.0 ㎝)를 탈수생체중으로 용기당 0.80 g 투입하고 온실에서 5일 동안 배양하였다. 온실의 환경조건은 주간 25-30℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기, 90-350 μmolm-2s-1 광도였다. 상기조건의 온실에서 4일 동안 배양한 후 HR 시료를 수확하여 위에 언급된 방법에서와 같이 건물중, 및 HR 시료로부터 생성되는 글루코오스 함량을 조사하였다. 먼저 질소(CN) 처리 농도에 따른 건물중 변화를 관찰한 결과, 기본 1×mDM 배지에 함유되어 있는 질소(CN)의 농도가 20 ppm인데 이를 40 ppm으로 증가시켜도 건물중 증가는 관찰되지 않았지만 질소(CN)의 농도를 5 ppm 및 10 ppm으로 감소시킬 때는 20 ppm 처리구의 75.1% 및 87.8%로 각각 건물중이 감소되었다. 한편 인(PP) 처리 농도에 따른 건물중 변화를 관찰한 결과, 기본 1×mDM 배지에 함유되어 있는 인(PP)의 농도가 12.4 ppm인데 이를 24.8 ppm으로 증가시키거나 3.1 ppm 및 6.2 ppm으로 감소시켜도 건물중에는 큰 변화가 나타나지 않았다. 따라서 HR 생장은 배양액내의 인산 함량보다 질소 함량에 더 크게 의존함을 알 수 있었다(표 3).The effect of HR ratio on the HR growth and carbohydrate accumulation was investigated by adding the main nitrogen source of HR algae culture and Ca (NO 3 ) 2 4H 2 O (CN) and K 2 HPO 4 (PP) SBC200 medium containing 1 x mDM prepared with tap water in a rectangular living box (41 x 25.5 cm, 0.1 m 2) container was injected with 5 L each per box. The concentrations of nitrogen and phosphorus were then adjusted so as to be combinations of various concentrations. The previously prepared HR seed (net length 2.0-3.0 cm) was added to dehydrated fresh weight 0.80 g per vessel and incubated in the greenhouse for 5 days. The environmental conditions of the greenhouse were 25-30 ° C / night at 20-25 ° C, 14 hour light period, 90-350 μmolm -2 s -1 light intensity. After 4 days of incubation in the greenhouse under the above conditions, the HR samples were harvested and the glucose content produced in the building and the HR samples was investigated as described above. As a result of observing changes in the structure according to the concentration of nitrogen (CN) treatment, the concentration of nitrogen (CN) contained in the basic 1 × mDM medium was 20 ppm, (CN) concentrations were reduced to 5 ppm and 10 ppm, respectively, to 75.1% and 87.8% of the 20 ppm treatments, respectively. The concentration of phosphorus (PP) contained in the basic 1 × mDM medium was 12.4 ppm, which was increased to 24.8 ppm or decreased to 3.1 ppm and 6.2 ppm Even though the building did not show a big change. Therefore, HR growth was more dependent on nitrogen content than phosphorus content in culture (Table 3).

그리고 질소(CN) 처리 농도에 따른 탄수화물 축적 변화를 관찰한 결과, 기본 1×mDM 배지에 함유되어 있는 질소(CN)의 농도가 20 ppm인데 이를 40 ppm으로 증가시키면 글루코오스 생성량이 20 ppm 처리구의 83.2%로 감소되었으며, 질소(CN)의 농도를 5 ppm 및 10 ppm으로 감소시킬 때는 각각 20 ppm 처리구의 92.4% 및 99.1%로서 글루코오스 함량 감소폭이 매우 낮은 경향이었다. 한편 인(PP) 처리 농도에 따른 탄수화물 축적 변화를 관찰한 결과, 기본 1×mDM 배지에 함유되어 있는 인(PP)의 농도가 12.4 ppm인데 이를 24.8 ppm으로 증가시키거나, 3.1 ppm 및 6.2 ppm으로 각각 감소시켰을 때 글루코오스 함량은 각각 93.8%, 79.6% 및 94.1%로서 상대적으로 민감한 변화를 나타내었다(표 3). 따라서 HR내의 탄수화물 축적은 질소(CN) 및 인(PP)의 적정비율보다는 적정 농도가 더 중요하며 1×mDM 배지 사용 시 인(PP) 함량은 6.2 ppm 내지 24.8 ppm, 질소(CN)의 농도는 5 ppm 내지 20 ppm 수준으로 조제함이 탄수화물 축적에 유리한 조건임을 알 수 있었다.When the concentration of nitrogen (CN) contained in the basic 1 × mDM medium was 20 ppm and increased to 40 ppm, the glucose production was decreased to 83.2 %. When the concentration of nitrogen (CN) was decreased to 5 ppm and 10 ppm, the decrease of glucose content was very low as 92.4% and 99.1% of 20 ppm treatment, respectively. The concentration of phosphorus (PP) contained in the basic 1 × mDM medium was 12.4 ppm, which was increased to 24.8 ppm or 3.1 ppm and 6.2 ppm Glucose content was 93.8%, 79.6% and 94.1%, respectively, when they were decreased, respectively (Table 3). Therefore, the proper concentration of carbohydrate accumulation in HR is more important than the appropriate ratio of nitrogen (CN) and phosphorus (PP), and the content of phosphorus (PP) is 6.2 ppm to 24.8 ppm and the concentration of nitrogen (CN) It was found that preparation of 5 ppm to 20 ppm level was favorable for carbohydrate accumulation.

영양소(㎎/L)Nutrient (mg / L) 건물중 (g/0.1 ㎡)In the building (g / 0.1 ㎡) 글루코오스(g/100 g DM)Glucose (g / 100 g DM) Ca(NO3)2.4H2O (CN)Ca (NO 3 ) 2 .4H 2 O (CN) K2HPO4
(PP)
K 2 HPO 4
(PP)
CN/PPCN / PP
55 12.412.4 0.40320.4032 0.89±0.028 (75.1)0.89 0.028 (75.1) 33.28±1.17 (92.4)33.28 占 1.17 (92.4) 1010 12.412.4 0.80650.8065 1.04±0.042 (87.8)1.04 0.042 (87.8) 35.70±0.32 (99.1)35.70 + - 0.32 (99.1) 2020 12.412.4 1.61291.6129 1.19±0.007 (100.0)1.19 ± 0.007 (100.0) 36.03±1.65 (100.0)36.03 + - 1.65 (100.0) 4040 12.412.4 3.22583.2258 1.20±0.028 (101.3)1.20 0.028 (101.3) 29.96±0.44 (83.2)29.96 + -0.44 (83.2) 2020 3.13.1 6.45166.4516 1.22±0.042 (102.1)1.22 ± 0.042 (102.1) 30.59±0.49 (79.6)30.59 + - 0.49 (79.6) 2020 6.26.2 3.22583.2258 1.17±0.021 (97.5)1.17 + - 0.021 (97.5) 36.17±0.33 (94.1)36.17 + - 0.33 (94.1) 2020 12.412.4 1.61291.6129 1.20±0.007 (100.0)1.20 ± 0.007 (100.0) 38.43±0.85 (100.0)38.43 + - 0.85 (100.0) 2020 24.824.8 0.80650.8065 1.21±0.014 (101.3)1.21 + - 0.014 (101.3) 36.03±1.58 (93.8)36.03 + - 1.58 (93.8)

실시예Example 4: 중탄산나트륨( 4: Sodium bicarbonate ( SodiumSodium bicarbonatebicarbonate ; ; SBCSBC , , NaHCONaHCO 33 ) 처리가 온실배양에서의 HR 생장 증진 및 탄수화물 축적에 미치는 효과) Treatment on HR growth and carbohydrate accumulation in greenhouse culture

조류배양에 있어서 주요 무기탄소원은 CO2이다. 이는 용액 내에서 용액 pH의 증가에 따라 CO2 , HCO3 및 CO3 형태로 존재하면서 조류 생장에 영향을 미친다. 일반적으로 조류배양시 기체상의 CO2 ,를 공급하는데 이 경우 물에 충분히 녹지 않아 이용효율이 최대 25% 이내라고 보고되고 있다. 그렇기 때문에 수용해도가 높은 형태로(예컨대, NaHCO3) 전환시켜 공급하는 기술이 필요하다. 본 실험은 HR 배양시 중탄산나트륨(NaHCO3; SBC)의 추가로 인해 HR 생장과 탄수화물 축적 증진이 어느 처리 농도범위에서 있는지를 알아보고자 실험하였다.The main inorganic carbon source for algal culture is CO 2 . This means that as the pH of the solution increases in the solution , CO 2 , HCO 3 And CO 3 And it affects the growth of birds. In general, birds fed the CO 2, the gas phase during culture in this case has been reported that the use efficiency is not sufficiently soluble in water up to within 25%. Therefore, there is a need for a technique for converting and supplying water in a form of high water solubility (for example, NaHCO 3 ). In this study, sodium bicarbonate (NaHCO 3 ; SBC) to investigate the concentration range of HR growth and carbohydrate accumulation.

실험에 사용한 HR 재료는 HR 씨드를 1×mDM+SBC50 배지에 3일 동안 키워 네트 길이가 2-4 ㎝ 되는 것을 수집하여 이를 15℃에 보관하면서 실험재료로 사용하였다. 순환배양조(0.643 ㎡)에 탈기된 수돗물을 채워 1.5×mDM 배지조성이 되도록 배양액을 조제한 다음, SBC를 100-400 ppm 되도록 투입한 후 2 N 염산과 2 N KOH 용액이 담긴 자동 pH 조절장치를 작동시켜 pH를 10.5로 맞추고 배양 전기간 동안 일정하게 유지되도록 하였다. 준비한 HR 식물재료를 탈수생체중 기준으로 100 L 배양액에 45 g 접종하였다. 배양조건은 26-27℃ 항온, 14시간 광주기, 광도 60-500 μmolm-2s-1 범위 하에서 교반장치를 이용하여 저속으로 교반(7.5 rpm/분)하면서 온실조건에서 6일 동안 배양하였다. 증발된 수분량을 보충하기 위해서 수돗물 약 5-6 L를 매일 배양조에 첨가하였다. 일주일 배양 후 HR을 건지개로 수집하여 탈수기로 탈수시킨 다음 탈수 생체중(FW)을 측정하였고 이를 45℃ 열풍건조기에 2일 동안 건조시킨 다음 건물중을 측정하였다. 한편 HR 바이오매스로부터의 글루코오스 생성정도를 조사하기 위해서는 사전에 보고된 방법으로(김 등, 한잡초지 32:85-97, 2012) HR을 효소가수분해시킨 다음, 가수분해물 내의 글루코오스 함량을 생화학 분석기로 분석 및 정량하였다.The HR material used for the experiment was HR seeds grown in 1 × mDM + SBC50 medium for 3 days to collect 2-4 ㎝ of net length and stored at 15 ℃. The autoclave was filled with degassed tap water and incubated in a circulating culture tank (0.643 ㎡) to prepare a culture medium having a composition of 1.5 × mDM. Then, SBC was added to 100-400 ppm and then an automatic pH control device containing 2 N hydrochloric acid and 2 N KOH solution To adjust the pH to 10.5 and to remain constant throughout the incubation period. The prepared HR plant material was inoculated with 45 g in a 100 L culture medium based on dehydrated fresh weight. Culturing conditions were incubated for 6 days under a greenhouse condition with stirring at a constant speed (7.5 rpm / min) using an agitator at a constant temperature of 26-27 ° C, a 14-hour photoperiod and a light intensity of 60-500 μmolm -2 s -1 . About 5-6 L of tap water was added daily to the culture tank to supplement the evaporated water content. After one week incubation, the HR was collected in a guar gang, dehydrated by a dehydrator, and dehydrated fresh weight (FW) was measured and dried in a 45 ° C hot air drier for 2 days. In order to investigate the degree of glucose production from HR biomass, HR was hydrolyzed by enzymatic hydrolysis in a previously reported method (Kim et al., Applied Biosystems, 32: 85-97, 2012), and the glucose content in the hydrolyzate was measured by a biochemical analyzer And analyzed.

그 결과, HR 생장의 경우는 SBC 처리농도가 높을수록 생장량이 증가하는 경향이었다. 그런데 탄수화물 축적의 경우는 SBC 300 ppm 처리까지는 SBC 처리농도가 증가할수록 글루코오스 생성량이 증가되었으나 SBC 400 ppm 처리구에서는 300 ppm처리구보다 약간 낮았다(표 4 및 표 5). 따라서 생장량과 탄수화물 축적을 종합적으로 고려해 볼 때 HR을 pH 10.5 조건에서 배양할 경우 SBC 처리농도는 200-300 ppm 범위내에서 배양하는 것이 바람직한 것으로 여겨진다.As a result, in the case of HR growth, the higher the concentration of SBC treatment, the higher the growth rate. In the case of carbohydrate accumulation, glucose production was increased with SBC treatment concentration up to 300 ppm SBC treatment, but slightly lower than SBC 400 ppm treatment with 300 ppm treatment (Table 4 and Table 5). Therefore, considering the growth and carbohydrate accumulation, when HR is cultured at pH 10.5, SBC treatment concentration should be cultured within 200-300 ppm.

SBC (ppm)SBC (ppm) 초기접종량
(FW g/0.643 m2)
Initial dose
(FW g / 0.643 m 2 )
3일 배양시 HR 생장
(g/0.643 m2)
HR growth during 3 days culture
(g / 0.643 m 2 )
글루코오스
(g/100 g DM)
Glucose
(g / 100 g DM)
탈수 생체중 (A)Dehydrated fresh weight (A) 건물중 (B)In building (B) B/A(%)B / A (%) 100100 45 g45 g 196.3196.3 19.5919.59 9.989.98 23.64±0.2323.64 ± 0.23 200200 45 g45 g 264.0264.0 25.6325.63 9.719.71 27.19±0.1227.19 + - 0.12 300300 45 g45 g 303.1303.1 29.5529.55 9.759.75 37.03±0.1437.03 + - 0.14 400400 45 g45 g 314.7314.7 32.7932.79 10.4210.42 36.44±0.2136.44 + 0.21

SBC (ppm)SBC (ppm) 초기접종량
(FW g/0.643m2)
Initial dose
(FW g / 0.643 m 2 )
6일 배양시 HR 생장
(g/0.643 m2)
HR growth during 6 days culture
(g / 0.643 m 2 )
글루코오스
(g/100 g DM)
Glucose
(g / 100 g DM)
탈수 생체중 (A)Dehydrated fresh weight (A) 건물중 (B)In building (B) B/A(%)B / A (%) 100100 45 g45 g 255.4255.4 25.4125.41 9.959.95 32.05±0.3532.05 + - 0.35 200200 45 g45 g 286.6286.6 28.5328.53 9.959.95 32.56±0.6032.56 ± 0.60 300300 45 g45 g 294.3294.3 32.2832.28 10.9710.97 40.97±0.3240.97 + - 0.32 400400 45 g45 g 309.6309.6 36.1336.13 11.6711.67 38.86±0.4338.86 + - 0.43

실시예Example 5: 배양액 수심( 5: Depth of culture medium ( waterwater depthdepth )이 )this HRHR 생장 및 탄수화물 축적에 미치는 영향 Effects on Growth and Carbohydrate Accumulation

고품질화 유도 배양시 배양액 수심(water depth)에 따른 HR 생장 및 탄수화물 축적 차이를 알아보고자 실험하였다. 1.0×mDM+SBC200(sodium bicarbonate 200 ppm) 조성의 배양액 5 L 또는 10 L가 공급된 사각 플라스틱박스(0.1 ㎡)에 탈수생체중 기준으로 여러 밀도의 HR(2-3 ㎝ 네트길이, 건물비율 8.5%)을 투입하여 실내 생육실에서 5일 배양하였다. 배양실 환경조건은 형광등 50-70 μmolm-2S-1의 광도, 25℃ 항온, 14시간 광주기 조건으로 하였다. 그 결과 생장 증가량의 경우 면적단위(g/0.1 ㎡)로 표현될 때는 5 ㎝ 수심보다 10 ㎝ 수심에서 더 높았지만 부피단위(g/L)로 표현될 때는 10 ㎝ 수심보다 5 ㎝ 수심에서 더 높았다. 그리고 5 ㎝ 수심 배양에서는 초기접종량 5 g > 3 g > 1 g 순으로 접종량이 많을수록 생장 증가량이 높았으며 10 ㎝ 배양의 경우는 초기접종량 6 g > 2 g > 10 g 순으로 생장 증가량을 나타내었다(표 6). 한편 탄수화물 축적의 경우는 같은 수심일지라도 초기 접종량이 많으면 당축적이 적어졌고 동일 접종량일지라도 수심이 깊으면 당축적이 낮아져 광투과량과 직접적인 관계가 있는 것으로 판단되었다. 따라서 탄수화물 고함량의 HR 바이오매스를 얻기 위해서는 가능한 한 배양액 수심을 낮게 하고 초기접종량을 최적화시켜 조절하여 배양하는 것이 바람직할 것이다.To investigate the difference of HR growth and carbohydrate accumulation according to the depth of culture medium during high - quality induction culture. (0.1 ㎡) supplied with 5 L or 10 L of culture medium of 1.0 × mDM + SBC200 (sodium bicarbonate 200 ppm) in various concentrations of HR (2-3 cm net length, building ratio 8.5% ) Were added and cultured for 5 days in an indoor growth chamber. The culture conditions were as follows: Fluorescent light intensity of 50-70 μmolm -2 S -1 , 25 ° C constant temperature, 14 hours light period. As a result, it was higher in water depth of 10 ㎝ than in 5 ㎝ depth when expressed as area unit (g / 0.1 ㎡) in growth increment, but higher in water depth of 5 ㎝ than 10 ㎝ depth in terms of volume unit (g / L) . In the 5 ㎝ depth cultivation, the growth rate was higher in the order of 5 g> 3 g> 1 g than in the initial inoculation amount. In the case of 10 ㎝ culture, the growth rate was increased in the order of 6 g> 2 g> 10 g Table 6). On the other hand, in the case of carbohydrate accumulation, the accumulation of sugar was decreased when the initial inoculation amount was the same, and the accumulation of sugar was decreased when the depth of water was same even in the same inoculation amount. Therefore, in order to obtain a high amount of HR biomass of carbohydrate, it is desirable to cultivate by adjusting the initial inoculation amount and adjusting the depth of culture medium as low as possible.

수심
(배지부피)
depth of water
(Medium volume)
초기접종량Initial dose 5일 배양후 HR 생장(건물중 g) HR growth after 5 days of culture (g in the building) 글루코오스 생산성(g/100g DM)Glucose productivity (g / 100 g DM)
g/0.1m2 g / 0.1m 2 g/5Lg / 5L g/0.1m2 g / 0.1m 2 g/5L g / 5L 5 ㎝
(5L)
5 cm
(5L)
1One 1One 1.51±0.01 (1.425)1) 1.51 + - 0.01 (1.425) 1) 1.51±0.01 (1.425)1) 1.51 + - 0.01 (1.425) 1) 46.75±2.0046.75 ± 2.00
33 33 2.07±0.09 (1.815)2.07 ± 0.09 (1.815) 2.07±0.09 (1.815)2.07 ± 0.09 (1.815) 40.73±2.0140.73 + 2.01 55 55 2.32±0.07 (1.895)2.32 + - 0.07 (1.895) 2.32±0.07 (1.895)2.32 + - 0.07 (1.895) 39.68±0.6639.68 + - 0.66 10 ㎝
(10L)
10 cm
(10L)
22 1One 2.19±0.08 (2.020)2.19 0.08 (2.020) 1.10±0.04 (1.010)1.10 + - 0.04 (1.010) 35.70±1.1335.70 ± 1.13
66 33 2.86±0.13 (2.350)2.86 + - 0.13 (2.350) 1.43±0.07 (1.175)1.43 + - 0.07 (1.175) 34.44±2.6734.44 ± 2.67 1010 55 3.08±0.03 (2.230)3.08 0.03 (2.230) 1.54±0.02 (1.115)1.54 + - 0.02 (1.115) 33.72±0.6433.72 + 0.64

1) 괄호는 배양동안 실제 증가된 생장량을 나타냄 (5일째 생장량-초기접종량).
1) The parentheses represent the actual increased growth during cultivation (day 5 - initial dose).

실시예Example 6: 보통의 수심에서  6: At normal water depth HRHR 초기 투입량에 따른 탄수화물 축적(5  Carbohydrate accumulation by initial dose (5 cmcm 수심, 5L/0.1 ㎡`) Water depth, 5L / 0.1 ㎡ `)

글루코오스 생산량이 27.0 g/100g DM 내외인 HR 바이오매스를 5 L 배양액이 공급된 리빙박스(0.1 ㎡)에 탈수생체중 기준 10, 20, 30, 40 및 50 g을 투입하여 온실조건에서 배양하였다. 이때 5 L 배양액 사용의 경우 수심은 약 5 ㎝ 정도였다. 사용된 배지는 1×mDM + SBC200(in tap water)이었으며 온실에서 5일 동안 배양한 후 HR 바이오매스를 수집하여 생장량과 탄수화물 축적 정도를 관행 방법으로 조사하였다. 온실배양에 있어서 환경조건은 90-350 μmolm-2s-1, 주간 25-30℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기이다.HR biomass with a glucose production of 27.0 g / 100 g DM or more was added to a living box (0.1 m 2) supplied with 5 L culture medium, and 10, 20, 30, 40 and 50 g based on fresh weight were added thereto and cultured under greenhouse conditions. At this time, the depth of 5 ㎝ culture was about 5 ㎝. The culture media used were 1 × mDM + SBC200 (in tap water) and cultured in the greenhouse for 5 days. HR biomass was collected and the growth and carbohydrate accumulation were measured by conventional methods. Environmental conditions for greenhouse cultivation are 90-350 μmolm -2 s -1 , day 25-30 ° C / night 20-25 ° C, and 14 hours light period.

그 결과 생장량의 경우엔 HR 초기 접종량간의 차이가 인정되지 않았으며 배양액 5 L에서 배양기간동안 순수하게 증가된 건물중은 2.1-2.9 g이었다. 그러나 글루코오스 및 환원당 생성량의 경우에는 초기 접종량이 낮을수록 높은 경향을 보였다. 이는 HR 초기 접종 밀도가 낮을수록 광투과율이 높아 탄소원의 탄수화물 축적으로 전환이 활발했기 때문으로 보여진다.As a result, there was no difference in the initial inoculation amount of HR in the case of the growth, and 2.1-2.9 g in the purely increased amount of culture during the incubation period of 5 L. However, in the case of glucose and reducing sugar production, the lower the initial inoculation amount, the higher the tendency. This is because the higher the initial inoculation density of HR, the higher the light transmittance and the more active the carbohydrate accumulation of carbon source.

초기접종량 (FW g/0.1m2)1) Initial inoculation dose (FW g / 0.1m 2 ) 1) HR 생장 (g/0.643m2)2) HR growth (g / 0.643m 2 ) 2) 글루코오스
(g/100g DM)
Glucose
(g / 100 g DM)
환원당
(g/100g DM)
Reducing sugar
(g / 100 g DM)
생체중 (A)Fresh weight (A) 건물중 (B)In building (B) B/A(%)B / A (%) 1010 16.78±0.12
(6.78)*
16.78 ± 0.12
(6.78) *
2.91±0.08
(2.142)*
2.91 ± 0.08
(2.142) *
17.3417.34 46.82±0.3146.82 ± 0.31 60.60±4.7260.60 + - 4.72
2020 25.89±0.46
(5.89)*
25.89 + - 0.46
(5.89) *
4.19±0.09
(2.654)*
4.19 ± 0.09
(2.654) *
16.1816.18 46.57±0.4046.57 + - 0.40 60.49±0.9360.49 + - 0.93
3030 34.28±0.50
(4.28)*
34.28 + - 0.50
(4.28) *
5.23±0.02
(2.926)*
5.23 ± 0.02
(2.926) *
15.2615.26 40.31±0.7540.31 + - 0.75 54.11±0.5554.11 + - 0.55
4040 42.28±0.38
(2.28)*
42.28 + - 0.38
(2.28) *
6.01±0.06
(2.938)*
6.01 ± 0.06
(2.938) *
14.2114.21 39.86±1.0739.86 ± 1.07 51.80±1.7651.80 ± 1.76
5050 51.05±0.78
(1.05)*
51.05 + 0.78
(1.05) *
6.78±0.13
(2.230)*
6.78 + 0.13
(2.230) *
13.2813.28 38.85±1.5438.85 + 1.54 49.61±4.5249.61 + - 4.52

1) 배지조성: 수돗물에서 조제된 1×mDM +SBC200 1) Medium Composition: 1 x mDM + SBC200 prepared in tap water

2) 5일 동안 온실조건(14시간 광주기, 자연광, 광도 70-350 μmolm-2s-1) 2) Greenhouse conditions (14 hours photoperiod, natural light, 70-350 μmolm -2 s -1 )

* 괄호내 수치는 초기접종후 배양기간동안 순수하게 증가된 생체중/건조중을 의미함.
* Figures in parentheses indicate freshly grown live / dry during the incubation period after the initial inoculation.

실시예Example 7: 보통의 수심에서 배양액 조성의 차이에 따른  7: Difference in culture composition at normal water depth HRHR 생장 및 탄수화물 축적 영향(5 ㎝ 수심, 5 L/0.1 ㎡) Effect of growth and carbohydrate accumulation (5 ㎝ depth, 5 L / 0.1 ㎡)

글루코오스 생산량이 25.5 g/100g DM 내외인 HR 바이오매스를 5 L 배양액이 공급된 리빙박스(0.1 ㎡)에 탈수생체중 기준 10 g을 투입하여 온실조건에서 배양하였다. 이때 5 L 배양액 사용의 경우 수심은 약 5 ㎝ 정도였다. 양분 공급의 경우 3가지 조건을 설정하였는 바, T1은 1×mDM+SBC200 배지에서 Ca(NO3)24H2O 및 K2HPO4 농도가 1/2배에 해당하는 10 ㎎/L 및 6.2 ㎎/L가 각각 포함된 배지이고, T2는 1×mDM+SBC200 배지에서 Ca(NO3)24H2O 및 K2HPO4가 제외된 배지이며, T3은 단순히 탈기 수둣물에 SBC 200만이 포함된 배지이다. 배양 3일 및 5일째 HR 바이오매스를 수집하여 생장량 및 탄수화물 축적 정도를 관행 방법으로 조사하였다. 온실배양에 있어서 환경조건은 90-350 μmolm-2s-1, 주간 25-30℃/야간 20-25℃, 14시간(70-350 ?olm-2s-1) 광주기이다.HR biomass with a glucose production of 25.5 g / 100 g DM or more was added to a living box (0.1 m 2) supplied with 5 L culture medium. At this time, the depth of 5 ㎝ culture was about 5 ㎝. In the case of nutrient supply, three conditions were set, T1 was Ca (NO 3 ) 2 4H 2 O and K 2 HPO 4 in 1 × mDM + SBC200 medium (10 mg / L and 6.2 mg / L, respectively, corresponding to 1/2 of the concentration), T2 is the medium excluding Ca (NO 3 ) 2 4H 2 O and K 2 HPO 4 in the 1 × mDM + SBC200 medium And T3 is a medium containing only SBC 200 in the deaeration water. On the 3rd and 5th day of cultivation, HR biomass was collected and the degree of growth and carbohydrate accumulation was examined by a conventional method. The environmental conditions for greenhouse cultivation are 90-350 μmolm -2 s -1 , day 25-30 ° C / night 20-25 ° C, and 14 hours (70-350 -2 m -2 s -1) photoperiod.

그 결과, 생장량의 경우엔 T1 > T2 > T3 순으로 양호하였는데 그 차이는 크지 않았으며, 글루코오스 생성량의 경우에는 3일 배양에서는 T3, 5일 배양에서는 T1이 각각 34.99 g/100 g DM 및 33.88 g/100 g DM로서 상대적으로 우수하였다. 그러나 배지조성간의 글루코오스 생성량 차이는 크지 않았다. 결론적으로 HR 생장증가와 함께 탄수화물 축적을 더욱 증진시키고자 할 경우엔 질소원 및 인원이 Ca(NO3)24H2O 및 K2HPO4을 기준으로 보통(1×mDM)보다 1/2배 첨가된 T1 배양이 양호할 것으로 판단되었다(표 8). ND는 ‘Not Determined'를 의미한다.In the case of glucose production, the amount of glucose production was 34.3 g / 100 g DM and 33.88 g T3 in 3 days and T1 in 5 days, respectively. / 100 g DM. However, the difference in glucose production between the media was not significant. In conclusion, when the HR growth and the carbohydrate accumulation are to be further enhanced, the nitrogen source and the phosphorus content are increased by a factor of 1/2 (1 × mDM) compared to the normal (1 × mDM) based on Ca (NO 3 ) 2 4H 2 O and K 2 HPO 4 (Table 8). ≪ tb >< TABLE > ND means 'Not Determined'.

배양기간 (일)Cultivation period (days) 처리 process HR 생장 (g/5L/0.1m2)HR growth (g / 5L / 0.1m 2 ) 글루코오스
(g/100g DM)
Glucose
(g / 100 g DM)
환원당
(g/100g DM)
Reducing sugar
(g / 100 g DM)
생체중(A)Fresh weight (A) 건물중(B)In building (B) B/A
(%)
B / A
(%)
00 T1T1 10.00±0.0010.00 ± 0.00 1.26±0.001.26 ± 0.00 12.6012.60 25.56±0.2725.56 ± 0.27 31.37±0.0331.37 ± 0.03 T2T2 10.00±0.0010.00 ± 0.00 1.25±0.001.25 ± 0.00 12.5012.50 26.38±1.9926.38 ± 1.99 32.41±0.0232.41 + 0.02 T3T3 10.00±0.0010.00 ± 0.00 1.28±0.061.28 ± 0.06 12.8012.80 24.79±0.1724.79 + 0.17 32.26±0.3332.26 + - 0.33 33 T1T1 17.15±0.3617.15 + 0.36 2.32±0.062.32 ± 0.06 13.5313.53 33.06±0.5333.06 + - 0.53 38.10±2.3438.10 ± 2.34 T2T2 15.48±0.5615.48 ± 0.56 2.20±0.072.20 ± 0.07 14.2114.21 32.07±0.8732.07 ± 0.87 38.10±0.4838.10 + - 0.48 T3T3 14.80±0.5914.80 ± 0.59 2.11±0.112.11 + - 0.11 14.2614.26 34.99±1.3634.99 ± 1.36 39.24±3.3839.24 + - 3.38 55 T1T1 18.80±0.8218.80 + - 0.82 2.76±0.092.76 ± 0.09 14.6814.68 33.88±1.3433.88 ± 1.34 NDND T2T2 16.59±0.2016.59 ± 0.20 2.59±0.052.59 ± 0.05 15.6115.61 31.89±1.2231.89 ± 1.22 NDND T3T3 16.12±0.1616.12 ± 0.16 2.50±0.062.50 ± 0.06 15.5115.51 30.28±0.4630.28 + - 0.46 NDND

실시예Example 8: 보통 수심의 온실 내 소형 트레이에서의  8: Normal depth of water in the greenhouse in a small tray HRHR 탄수화물 축적 유도(수심 5 ㎝, 배양액 100 L/1.46 ㎡) Carbohydrate accumulation induction (depth 5 cm, culture liquid 100 L / 1.46 ㎡)

HR은 낮은 pH 및 온도, 높은 영양분 조건(특히 질소), 저광도, 고밀도 배양 등에서는 상대적으로 낮은 탄수화물 함량의 저품질 HR 바이오매스가 생산되어 산업용 바이오매스로의 활용에 있어서 문제가 된다. 그렇기 때문에 이러한 문제점을 극복하기 위해서는 저품질의 HR 바이오매스를 탄수화물 함량이 높은 고품질 HR 바이오매스로 전환하는 기술개발이 필요하다. 본 연구에서는 여러 기원의 저품질 HR 바이오매스를 대상으로 체내 탄수화물 축적을 높일 수 있는 기술을 확립하고자 온실조건의 소형 트레이에서 제반 실험을 수행하였다.
HR produces low quality HR biomass with relatively low carbohydrate content at low pH and temperature, high nutrient conditions (especially nitrogen), low light intensity and high density culture, which is a problem in application to industrial biomass. Therefore, in order to overcome these problems, it is necessary to develop a technology to convert low-quality HR biomass into high-quality HR biomass with high carbohydrate content. In this study, various experiments were conducted on small trays in a greenhouse condition in order to establish a technique to increase carbohydrate accumulation in the body of low - quality HR biomass of various origins.

HRHR 초기 접종량 및 배양액 용량의 영향 Effect of Initial Inoculation and Culture Volume

글루코오스 생산량이 24.83 g/100g DM인 HR 바이오매스를 100 L 또는 200 L 배양액이 공급된 소형 트레이(1.46 ㎡, 1.6 ㎡)에 탈수생체중 기준 300 g 또는 600 g을 투입하여 온실조건에서 배양하였다. 이때 100 L 및 200 L 배양액 사용의 경우 수심은 각각 5 ㎝ 및 10 ㎝ 정도였다. 양분 공급의 경우, 처음엔 1× mDM+SBC200 조성의 배양액을 사용하였고, 배양개시 3일째 1× mDM (Ca(NO3)24H2O 10 mg/L; 질소원 농도를 1/2로 조절한 1×mDM)+ SBC200의 양분을 추가하였다. 배양 6일째 HR 바이오매스를 수집하여 생장량 및 탄수화물 축적 정도를 관행 방법으로 조사하였다. 온실배양에 있어서 환경조건은 90-350 μmolm-2s-1, 주간 25-30℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기이다.HR biomass with a glucose production of 24.83 g / 100 g DM was added to a small tray (1.46 ㎡, 1.6 ㎡) supplied with 100 L or 200 L culture medium, and 300 g or 600 g of fresh weight was added thereto. At the time of 100 L and 200 L culture, the water depths were 5 ㎝ and 10 ㎝, respectively. In the case of nutrient supply, the culture medium of 1 × mDM + SBC200 composition was used first, and 1 × mDM (Ca (NO 3 ) 2 4H 2 O 10 mg / L; 1 x mDM) + SBC200 were added. On the 6th day of cultivation, HR biomass was collected and the degree of growth and carbohydrate accumulation was examined by a conventional method. Environmental conditions for greenhouse cultivation are 90-350 μmolm -2 s -1 , day 25-30 ° C / night 20-25 ° C, and 14 hours light period.

그 결과, 아래 표 9에서와 같이 순수 생장 증가량의 경우 600 g/200L > 300 g/100L > 600 g/100L순으로 높았다. 그러나 당축적의 경우는 300 g/100L > 600 g/100L > 600 g/200L 순으로 높았고 초기 글루코오스 생성량 기준하여 각각 19.46 g/100g DM, 13.49 g/100g DM 및 7.12 g/100g DM이 추가로 축적되었다. 여기에서 당축적이 300 g/100L > 600 g/100L 이었던 이유는 저밀도 탓이고, 600 g/100L > 600 g/200L 이었던 이유는 밀도보다는 양분이 2배로 많아져 질소 총량이 더 많았었기 때문으로 여겨진다. 사용되는 물 및 양분소요량 등을 종합적으로 고려해 볼 때 탄수화물 축적 유도를 위해 HR 및 배양액의 초기 투입량은1.46 ㎡ 트레이에서 300 g/100L(FW 200 g/70L/1.0 ㎡, 수심 약 5 ㎝)가 바람직 할 것으로 여겨진다(표 9).As a result, as shown in Table 9, the growth rate of pure water was 600 g / 200 L> 300 g / 100 L> 600 g / 100 L in that order. However, in the case of sugar accumulation, it was higher in the order of 300 g / 100 L> 600 g / 100 L> 600 g / 200 L, and 19.46 g / 100 g DM, 13.49 g / 100 g DM and 7.12 g / 100 g DM were additionally accumulated . The reason why the sugar accumulation was 300 g / 100L> 600 g / 100L was due to the low density and 600 g / 100L> 600 g / 200L was attributed to the fact that the nutrients were doubled and the total nitrogen amount was larger than the density . Considering the total amount of water and nutrients used, the initial dose of HR and culture medium is preferably 300 g / 100 L (FW 200 g / 70 L / 1.0 ㎡, about 5 cm in depth) on a 1.46 ㎡ tray to induce carbohydrate accumulation (Table 9).

배양조건
(초기접종량/배지부피/배양면적)
Culture conditions
(Initial inoculation volume / medium volume / culture area)
6일 배양후 HR 생장
(g/1.46m2)
HR growth after 6 days of culture
(g / 1.46m2)
글루코오스
(g/100g DM)
Glucose
(g / 100 g DM)
생체중 (A)Fresh weight (A) 건물중 (B)In building (B) B/A (%)B / A (%) 0 Day0 Day 6 Day6 Day 300g/100L/1.46m2
(205.5g/68.5L/1.0m2)
300g / 100L / 1.46m 2
(205.5 g / 68.5 L / 1.0 m 2 )
695.3
(395.3)a)
695.3
(395.3) a)
72.7572.75 10.4610.46 24.83±0.9524.83 + - 0.95 44.29±0.6444.29 + - 0.64
600g/100L/1.46m2
(411.0g/68.5L/1.0m2)
600g / 100L / 1.46m 2
(411.0 g / 68.5 L / 1.0 m 2 )
931.6
(331.6)a)
931.6
(331.6) a)
96.4496.44 10.3510.35 24.83±0.9524.83 + - 0.95 38.32±0.8338.32 + 0.83
600g/200L/1.60m2
(375.0g/125L/1.0m2)
600g / 200L / 1.60m 2
(375.0 g / 125 L / 1.0 m 2 )
1145.3
(545.3)a)
1145.3
(545.3) a)
104.61104.61 9.139.13 24.83±0.9524.83 + - 0.95 31.95±1.1231.95 +/- 1.12

a) 초기 접종량을 제외한 6일 배양동안에 각 트레이에서 순수하게 증가된 탈수생체중 총량.
a) Pure dehydrated fresh weight in each tray during 6-day incubation, except for the initial dose.

HRHR 초기 투입량 및 배양액 공급방법의 영향 Influence of initial dosing and culture method

글루코오스 생산량이 29.61 g/100g DM인 HR 바이오매스를 100 L 배양액이 공급된 소형 트레이(1.46 ㎡)에 탈수생체중 기준 300 g 또는 450 g을 투입하여 온실조건에서 배양하였다. 이때 수심은 5 ㎝ 정도였다. 양분 공급의 경우, 두가지 조건을 설정하였는 바, 조건 I은 1× mDM+SBC200 조성의 배양액을 사용한 이후 양분 추가 공급없이 6일 동안 그대로 배양하였고, 조건 Ⅱ의 경우는 초기에 1× mDM+SBC200 조성의 배양액을 사용한 이후 배양개시 3일째 1× mDM (Ca(NO3)24H2O 10 mg/L) + SBC200의 양분을 추가하였다. 배양 6일째 HR 바이오매스를 수집하여 생장량 및 탄수화물 축적 정도를 관행 방법으로 조사하였다. 온실배양에 있어서 환경조건은 90-350 μmolm-2s-1, 주간 25-30℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기이다.HR biomass with a glucose production of 29.61 g / 100 g DM was added to a small tray (1.46 m 2) supplied with 100 L culture medium, and 300 g or 450 g of fresh weight was added thereto and cultured under greenhouse conditions. At this time, the depth was about 5 cm. In the case of nutrient supply, two conditions were set. Condition 1 was cultured for 6 days without addition of nutrients after using 1 × mDM + SBC200 culture medium. In case of condition II, 1 × mDM + SBC200 composition , The nutrients of 1 x mDM (Ca (NO 3 ) 2 4 H 2 O 10 mg / L) + SBC 200 were added on the third day after the start of the culture. On the 6th day of cultivation, HR biomass was collected and the degree of growth and carbohydrate accumulation was examined by a conventional method. Environmental conditions for greenhouse cultivation are 90-350 μmolm -2 s -1 , day 25-30 ° C / night 20-25 ° C, and 14 hours light period.

그 결과, 표 10에서와 같이, 순수 생장 증가량의 경우 HR 초기 투입량 간에는 큰 차이가 없었으나 양분 공급조건 간에는 약간의 차이가 관찰되었다. 즉 양분 추가공급이 이루어진 조건 II에서 탈수생체중 기준으로 20-30 g/트레이의 증가경향이 있었다. 한편 글루코오스 생산량의 경우는 HR 초기 투입량 간에 차이가 없었으나 양분 공급조건 간에는 약간의 차이가 관찰되어 양분 추가공급이 이루어진 조건 II에서 글루코오스 생산량이 약간 감소되었다(표 10). 따라서 배양개시 이후 3일째 양분 추가공급은 탄수화물 축적에 크게 기여하지 않았으며 초기 HR 투입량의 경우도 300 g/100L에서 450 g/100L로 증가하여도 무방한 것으로 여겨졌다.As a result, as shown in Table 10, there was no significant difference between the initial doses of HR in the case of the increase in the pure growth rate, but slight differences were observed between nutrient supply conditions. That is, there was an increase tendency of 20-30 g / tray on dehydrated fresh weight basis under Condition II in which nutrient supplementation was made. In the case of glucose production, there was no difference between the initial doses of HR, but there was a slight difference between nutrient feeding conditions, and the glucose production was slightly decreased in condition II in which nutrient supplementation was performed (Table 10). Therefore, the addition of nutrients on the third day after initiation of culture did not contribute significantly to carbohydrate accumulation, and initial HR doses could be increased from 300 g / 100L to 450 g / 100L.

배양조건
(초기접종량/배지부피/배양면적)
Culture conditions
(Initial inoculation volume / medium volume / culture area)
배지공급방법How to feed the medium 6일 배양후 HR 생장 (g/1.46 ㎡)HR growth after 6 days of culture (g / 1.46 ㎡) 글루코오스(g/100g DM)Glucose (g / 100 g DM)
생체중 (A)Fresh weight (A) 건물중 (B)In building (B) B/A (%)B / A (%) 0 일0 days 6 일6 days 300g/100L/1.46m2
(205.5g/68.5L/1.0m2)
300g / 100L / 1.46m 2
(205.5 g / 68.5 L / 1.0 m 2 )
조건 ⅠCondition I 521.2
(221.2)a)
521.2
(221.2) a)
60.5660.56 11.6211.62 29.61±0.1629.61 + - 0.16 39.39±0.0939.39 ± 0.09
조건 ⅡCondition II 542.3
(242.3)a)
542.3
(242.3) a)
51.7751.77 11.3911.39 29.61±0.1629.61 + - 0.16 37.36±0.3337.36 ± 0.33
450g/100L/1.46m2
(308.2g/68.5L/1.0m2)
450g / 100L / 1.46m 2
(308.2 g / 68.5 L / 1.0 m 2 )
조건 ⅠCondition I 661.7
(211.7)a)
661.7
(211.7) a)
75.8275.82 11.4611.46 29.61±0.1629.61 + - 0.16 39.74±0.2639.74 ± 0.26
조건 ⅡCondition II 690.6
(240.6)a)
690.6
(240.6) a)
76.8776.87 11.1311.13 29.61±0.1629.61 + - 0.16 36.62±0.9036.62 ± 0.90

a) 초기 접종량을 제외한 6일 배양동안에 각 트레이에서 순수하게 증가된 탈수생체중 총량.
a) Pure dehydrated fresh weight in each tray during 6-day incubation, except for the initial dose.

배양조Culture tank 바닥에 광  Light on the floor 반사막Reflection film (알루미늄 호일) 설치의 영향(Aluminum foil) installation influence

글루코오스 생산량이 39.4 g/100g DM인 HR 바이오매스를 100 L 배양액이 공급된 소형 트레이(1.46 ㎡)에 탈수생체중 기준 450 g을 투입하여 온실조건에서 배양하였다. 이때 배양조 바닥에 알루미늄 호일을 깔아 광 반사막을 설치하여 이의 영향을 검토하였다. 양분 공급의 경우는 1× mDM+SBC200 조성의 배양액을 사용한 이후 배양개시 3일째 SBC200을 추가하였다. 배양 6일째 HR 바이오매스를 수집하여 생장량과 탄수화물 축적 정도를 관행 방법으로 조사하였다. 온실배양에 있어서 환경조건은 90-350 μmolm-2s-1, 주간 25-30℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기 이다.HR biomass with a glucose production of 39.4 g / 100 g DM was added to a small tray (1.46 m 2) supplied with 100 L culture medium, and 450 g of dehydrated standard was added thereto and cultured under greenhouse conditions. At this time, an aluminum foil was laid on the bottom of the incubation chamber, and the effect of the light reflection membrane was examined. In the case of nutrient supply, SBC200 was added on the third day after initiation of culture using 1 × mDM + SBC200 culture medium. On the 6th day of cultivation, HR biomass was collected and the amount of growth and carbohydrate accumulation were examined by a conventional method. Environmental conditions for greenhouse cultivation are 90-350 μmolm -2 s -1 , day 25-30 ° C / night 20-25 ° C, and 14 hours light period.

그 결과, 알루미늄 호일을 이용한 광 반사막을 설치할 경우 순수 생장량(건물중)의 경우도 증가할 뿐만 아니라 글루코오스 생산량의 경우도 증가하는 경향을 보였다(표 11). 이는 입사된 광의 반사로 인해 HR이 활용할 수 있는 광량이 증가되었기 때문으로 여겨진다.As a result, when the light reflecting film using aluminum foil was installed, the net growth rate (in the building) was increased and the glucose production was also increased (Table 11). This is thought to be due to the increase in the amount of light that HR can utilize due to the reflection of incident light.

알루미늄호일 존재여부Presence of aluminum foil 6일배양후 HR 생장(g/1.46m2)After 6 days of incubation, HR growth (g / 1.46m2) 글루코오스(g/100g DM)Glucose (g / 100 g DM) 생체중(A)Fresh weight (A) 건물중(B)In building (B) B/A(%)B / A (%) 0일0 days 6일6 days NoNo 743.3
(293.3)a)
743.3
(293.3) a)
75.3675.36 10.1410.14 39.41±0.2339.41 + - 0.23 44.00±1.1544.00 ± 1.15
YesYes 733.0
(283.0)a)
733.0
(283.0) a)
77.1377.13 10.5210.52 39.41±0.2339.41 + - 0.23 49.31±0.6249.31 + - 0.62

a) 초기 접종량을 제외한 6일 배양 동안에 각 트레이에서 순수하게 증가된 탈수생체중 총량.
a) Pure dehydrated fresh weight in each tray during 6-day incubation, except for the initial dose.

하수 정화처리에 사용된 Used in sewage treatment HRHR 시료의 고품질화 실험 Experiment of high quality of sample

실제 현장의 하수처리에 사용된 HR 바이오매스를 수집하여 고품질화 실험을 수행하였다. 글루코오스 생산량이 18.7 g/100g DM인 HR 바이오매스를 100 L 배양액이 공급된 소형 트레이(1.46 ㎡)에 탈수생체중 기준 300 g을 투입하여 온실조건에서 배양하였다. 양분 공급의 경우는 1× mDM+SBC200 조성의 배양액을(10 N NaOH를 투여하여 pH 10.2로 조정) 사용한 이후 배양개시 3일째 1× mDM (Ca(NO3)24H2O 및 K2HPO4가 제외된 배지)+SBC200을 추가하였다. 배양 6일째 HR 바이오매스를 수집하여 생장량과 탄수화물 축적 정도를 관행 방법으로 조사하였다. 온실배양에 있어서 환경조건은 90-350 μmolm-2s-1, 주간 25-30℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기이다.HR biomass used in actual sewage treatment was collected and high quality experiment was conducted. HR biomass with a glucose production of 18.7 g / 100 g DM was added to a small tray (1.46 m 2) supplied with 100 L culture medium and 300 g of dehydrated standard was added thereto and cultured under greenhouse conditions. In the case of nutrient supply, 1 × mDM (Ca (NO 3 ) 2 4H 2 O and K 2 HPO 4 (concentration of 1 × mDM + SBC200) ) Plus SBC200 was added. On the 6th day of cultivation, HR biomass was collected and the amount of growth and carbohydrate accumulation were examined by a conventional method. Environmental conditions for greenhouse cultivation are 90-350 μmolm -2 s -1 , day 25-30 ° C / night 20-25 ° C, and 14 hours light period.

그 결과, 순수 생장량(건물중) 및 글루코오스 생산량의 현저한 증가가 인정되었다. 즉 건물비율이 8.2%인 HR 시료를 300 g(건물중 24.6 g) 접종한 다음 배양하였을 때 건조중 82-92 g이 생산되어 3.3-3.7배가 증가되었다. 다른 실험에 비해 생장량 증가가 높았던 원인은 바이오매스 내 질소원이 상대적으로 높았던 것과 상관이 있을 것으로 추정된다. 그리고 글루코오스 초기 생산량이 18.7 g 이었던 시료가 고품질화 배양후에는 46.7-47.0 g으로 증가되어 탄수화물 축적이 약 150% 향상된 HR 바이오매스를 얻을 수 있었다(표 12).As a result, a significant increase in net growth (in the building) and glucose production was recognized. That is, when the HR sample with 8.2% of the building ratio was inoculated with 300 g (24.6 g in the building), 82-92 g was produced during the drying and 3.3-3.7 times was increased. The reason for the increase in the growth rate compared to other experiments is probably related to the relatively high nitrogen source in the biomass. After the high-quality culture, the sample with 18.7 g glucose production increased to 46.7-47.0 g, and HR biomass with about 150% improvement in carbohydrate accumulation was obtained (Table 12).

HR 시료 HR sample HR 생장 (g/1.46 m2)HR growth (g / 1.46 m 2 ) 글루코오스(g/100g DW)Glucose (g / 100 g DW) 생체중 (A)Fresh weight (A) 건물중 (B)In building (B) B/A (%)B / A (%) 배양시작 직전Just before cultivation begins 배양 6일후After 6 days of culture EPS(2) TC1EPS (2) TC1 682.5 g 682.5 g 92.2592.25 13.5213.52 18.68±0.3418.68 + - 0.34 46.66±1.2346.66 + - 1.23 EPS(2) TC2EPS (2) TC2 664.0 g 664.0 g 82.2182.21 12.3812.38 18.68±0.3418.68 + - 0.34 47.02±0.2547.02 + - 0.25

실시예Example 9: 매우 낮은 수심에서 고품질의  9: High quality at very low water depths HRHR 바이오매스를Biomass 생산하기 위한 배양방법 (Thin  Culture method for production (Thin layerlayer cultureculture , , TLCTLC 방법) 개발 Method) development

실시예 6 내지 실시예 8에서 실험한 것은 수심 5 ㎝에서 6-7일 배양시의 HR 고품질화 유도실험 결과들이다. 실제적으로 수심을 더욱 낮추고 배양기간도 단축한다면 보다 저비용/고효율로 고품질의 HR 바이오매스를 생산하게 될 것이다(본 방법을 이하에서 TLC라 표현함). 그 가능성을 확인하고 TLC 방법의 최적조건을 확립하기 위하여 실험하였다.
Experiments performed in Examples 6 to 8 are the results of inducing HR quality enhancement when cultured at a depth of 5 cm for 6-7 days. Practically lowering the depth of water and shortening the incubation period will produce high quality HR biomass at a lower cost / higher efficiency (hereinafter referred to as TLC). To confirm the possibility and to establish the optimum condition of the TLC method,

TLCTLC 에서 in HRHR 접종밀도에 따른  Depending on the vaccination density HRHR 생장 및 탄수화물 축적 차이 Growth and carbohydrate accumulation differences

글루코오스 생산량이 23.6 g/100g DM인 HR 바이오매스를 2 L 배양액이 공급된 사각플라스틱박스(0.1 ㎡)에 탈수생체중 기준으로 5, 10, 12.5, 15 및 20 g을 투입하여 온실(Green house, GH) 또는 실내조건(Growth room, GR)에서 배양하였다. 배지는 pH 10.1로 조정된 1× mDM+SBC200을 공급하였고 이때 수심은 약 0.8 ㎝였다. 온실배양에 있어서 환경조건은 90-250 μmolm-2s-1, 주간 25-35℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기이고 실내배양에 있어서 환경조건은 80-120 μmolm-2s-1, 25-30℃ 항온, 14시간 광주기이다. 실내배양 시에는 박스상단에 투명 필름을 덮어 증발을 방지하였다. 상기조건에서 3일 배양한 다음 실시예 8에서처럼 생장량과 탄수화물 축적 정도를 조사하였다. HR biomass with a glucose production of 23.6 g / 100 g DM was added to a square plastic box (0.1 ㎡) supplied with 2 L culture medium, dehydrated 5, 10, 12.5, 15 and 20 g based on fresh weight, ) Or in a growth room (GR). The medium was supplied with 1 x mDM + SBC200 adjusted to pH 10.1 and the depth was about 0.8 ㎝. In the greenhouse culture, the environmental conditions are 90-250 μmolm -2 s -1 , day 25-35 ° C / night 20-25 ° C, 14 hour light period and environmental conditions 80-120 μmolm -2 s -1 , A constant temperature of 25-30 ° C, and a 14-hour photoperiod. During the incubation, the top of the box was covered with a transparent film to prevent evaporation. After culturing for 3 days under the above conditions, growth and carbohydrate accumulation were examined as in Example 8.

그 결과, GH보다 GR에서 생장이 더 좋았는데 이는 GR의 경우 야간온도가 높았던 반면에 GH는 낮았기 때문으로 보인다. 접종밀도에 따른 생장증가 정도를 비교한 결과, 10 g 접종에서 건조중 증가율이 가장 높았다. 3일 배양 후 탄수화물 축적이 현저히 증가되었으며 그 정도는 GR보다 GH에서 높았다(표 13). 이는 온실조건에서의 광량이 상대적으로 높았던 것과 관련이 있는 것 같다. 접종밀도별 글루코오스 생성량의 경우 GH와 GR 배양 모두에서 5 g 접종에서보다 10 g 접종에서 글루코오스 생성량이 높았지만 그 이상의 접종밀도에서는 밀도가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 초기 5 g 접종에서 글루코오스 생성량이 낮은 것은 접종량 대비 영양분(TN, TP)이 많아 탄수화물 축적이 상대적으로 낮았기 때문으로 보이며 접종량이 15 g 이상 높은 것에서 글루코오스 생성량이 낮은 것은 고밀도로 인한 광도 저하와 상장저해에 따른 배양액내의 질소량 증가 때문인 것으로 추정된다. 이상의 결과는 고품질의 HR 바이오매스 생산에 있어서는 영양분과 광량의 최적화가 매우 중요함을 보여주고 있으며, 1× mDM+SBC200 배지를 0.1 ㎡에 2 L 분주할 경우 HR 초기 접종량을 10-15 g, 바람직하기로는 10 g 접종하는 것이 가장 좋은 결과를 보여주었다.As a result, the growth of GR was better than that of GH, because the temperature of GR was high at night but that of GH was low. As a result of comparing the degree of growth with the inoculation density, the highest growth rate was observed during 10 g inoculation. After 3 days of incubation, the carbohydrate accumulation was significantly increased and the level was higher in GH than in GR (Table 13). This seems to be related to the relatively high light intensity in greenhouse conditions. Glucose production by inoculation density was higher in 10 g inoculation than in 5 g in both GH and GR cultures, but the inoculation density tended to decrease with increasing density. The low glucose production in the initial 5 g inoculation seems to be due to the relatively low carbohydrate accumulation due to the high nutrients (TN, TP) compared to the inoculum, and the inoculum is higher than 15 g in that the low glucose production is due to high density, In the culture medium. These results show that optimization of nutrients and light intensity is very important for the production of high quality HR biomass. When the 1 × mDM + SBC200 medium is divided into 2 L at 0.1 ㎡, The 10 g inoculation showed the best results.

생육장소Growing place 초기접종량
(FW g/2L/0.1㎡)
Initial dose
(FW g / 2L / 0.1 m 2)
3일 배양후 HR 생장(g/0.1m2)After 3 days of culture, HR growth (g / 0.1m 2 ) 글루코오스(g/100g DM)Glucose (g / 100 g DM)
생체중 (A)Fresh weight (A) 건물중 (B)In building (B) IDW(g) for 3d 1) IDW (g) for 3d 1) 0일0 days 3일3 days 온실
(GH)
greenhouse
(GH)
5.05.0 12.33±0.8012.33 + - 0.80 1.29±0.031.29 + 0.03 0.8510.851 23.60±0.3123.60 ± 0.31 45.78±0.9545.78 ± 0.95
10.010.0 14.98±0.4914.98 + 0.49 1.74±0.031.74 ± 0.03 0.8620.862 47.83±0.6247.83 + - 0.62 12.512.5 16.41±1.4116.41. + -. 1.41 1.93±0.051.93 ± 0.05 0.8330.833 44.99±1.1844.99 ± 1.18 15.015.0 16.93±1.4516.93 + - 1.45 2.15±0.042.15 + 0.04 0.8330.833 42.51±0.9442.51 + - 0.94 20.020.0 20.59±0.5320.59 ± 0.53 2.55±0.042.55 + 0.04 0.7940.794 39.12±0.8839.12 + - 0.88 실내생장실
(GR)
Indoor Growth Room
(GR)
5.05.0 14.25±0.1314.25 + 0.13 1.49±0.041.49 + 0.04 1.0511.051 23.60±0.3123.60 ± 0.31 34.07±1.2434.07 ± 1.24
10.010.0 16.86±0.6316.86 ± 0.63 1.96±0.021.96 + 0.02 1.0821.082 41.10±0.5441.10 ± 0.54 12.512.5 19.76±1.2519.76 ± 1.25 2.15±0.082.15 + 0.08 1.0531.053 37.95±0.7937.95 +/- 0.79 15.015.0 22.22±1.8122.22 + 1.81 2.24±0.032.24 ± 0.03 0.9230.923 37.60±1.2837.60 ± 1.28 20.020.0 24.22±1.8724.22 + 1.87 2.62±0.062.62 ± 0.06 0.8640.864 36.23±0.7236.23 + - 0.72

1) 3일 배양동안 순수하게 증가된 건물중(Increased dry weight, IDW). 1) Increased dry weight (IDW) during 3 days of culture.

이를 더욱 확인하기 위해 온실 100 L 트레이(1.46 ㎡)에 실제 적용하여 보았다. 글루코오스 생산량이 23.6 g/100g DM인 HR 바이오매스를 30 L 배양액이 공급된 사각 트레이(1.46 ㎡)에 탈수생체중 기준으로 150 g을 투입하여 3일 배양하였다. 배지는 pH 10.1로 조정된 1× mDM+SBC200을 공급하였고 이때 수심은 약 0.8㎝이다. 온실배양에 있어서 환경조건은 90-250 μmolm-2s-1, 주간 25-35℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기이다. 그 결과, 11.6 g/㎡의 순수 건물중 증가와 더불어 글루코오스 생산성도 43.51 g/100g DM 로 증가되어 HR 고품질화 유도에 있어서 본 TLC 방법의 유용성을 확인할 수 있었다.
To further confirm this, we applied it to a greenhouse 100 L tray (1.46 ㎡). HR biomass with a glucose production of 23.6 g / 100 g DM was added to a rectangular tray (1.46 m 2) supplied with 30 L culture medium, and 150 g of dehydrated glucose was added for 3 days. The medium was supplied with 1 x mDM + SBC200 adjusted to pH 10.1 with a depth of approximately 0.8 cm. Environmental conditions for greenhouse cultivation are 90-250 μmolm -2 s -1 , day 25-35 ° C / night 20-25 ° C, and 14 hours light period. As a result, it was confirmed that the TLC method was useful in inducing the HR quality improvement, as the glucose productivity was increased to 43.51 g / 100 g DM in addition to the increase in the pure building of 11.6 g / ㎡.

TLCTLC 에서 in 배지조성에In the medium composition 따른  Following HRHR 생장 및 탄수화물 축적 차이 Growth and carbohydrate accumulation differences

TLC에서 기본적인 배지는 1× mDM+S200을 사용한다. 만일 배지 내 질소원 및 인원 공급을 1/2로 줄일지라도 같은 결과가 나오면 양분공급 비용을 더 절감할 수 있을 것이기 때문에 그 가능성을 검토해 보았다. 글루코오스 생산량이 28.0 g/100g DM인 HR 바이오매스를 2 L 배양액이 공급된 사각플라스틱박스(0.1 ㎡)에 탈수생체중 기준으로 10 g을 투입하여 온실(Green house, GH) 또는 실내조건(Growth room, GR)에서 배양하였다. 배지는 pH 10.1로 조정된 1× mDM (Ca(NO3)24H2O 및 K2HPO4가 각각 20 mg/L 및 12.4 mg/L)+SBC200(1×AB) 또는 1× mDM(Ca(NO3)24H2O 및 K2HPO4가 각각 120 mg/L 및 6.2 mg/L)+SBC200(0.5×AB)을 공급하였고 이때 수심은 약 0.8 ㎝였다. 온실배양에 있어서 환경조건은 90-250 μmolm-2s-1, 주간 25-35℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기이고, 실내배양에 있어서 환경조건은 80-120 μmol, 25-30℃ 항온, 14시간 광주기였다. 실내배양 시에는 박스상단에 투명 필름을 덮어 증발을 방지하였다. 상기조건에서 3일 배양한 다음 실시예 8에서처럼 생장량 및 탄수화물 축적 정도를 조사하였다.The basic medium for TLC is 1 x mDM + S200. The possibility of reducing the nitrogen source and the personnel supply in the medium by half, if the same result would be obtained, would further reduce the nutrient supply cost, so we examined the possibility. HR biomass with a glucose production of 28.0 g / 100 g DM was put into a rectangular plastic box (0.1 m 2) supplied with 2 L culture medium, and 10 g of fresh weight was added to the greenhouse (GH) GR). The medium contained 1 x mDM (Ca (NO 3 ) 2 4 H 2 O and K 2 HPO 4 at 20 mg / L and 12.4 mg / L respectively) + SBC200 (1 × AB) or 1 × mDM (NO 3 ) 2 4H 2 O and K 2 HPO 4 were supplied at 120 mg / L and 6.2 mg / L respectively) + SBC200 (0.5 × AB), respectively. In the greenhouse culture, the environmental conditions are 90-250 μmolm -2 s -1 , day 25-35 ° C / night 20-25 ° C, 14 hours light period, environmental conditions 80-120 μmol, 25-30 Lt; 0 > C, and 14 hours photoperiod. During the incubation, the top of the box was covered with a transparent film to prevent evaporation. After culturing for 3 days under the above conditions, the amount of growth and carbohydrate accumulation were examined as in Example 8.

그 결과, GH보다 GR에서 생장이 더 좋았는데 이는 GR의 경우 야간온도가 높았던 반면에 GH는 낮았기 때문으로 보인다. 배지조성별의 경우 1×AB 보다 0.5×AB에서 약간의 생장증가가 관찰되었다(표 14). 아울러 글루코오스 생성량의 경우도 1×AB 보다 0.5×AB에서 오히려 증가되었다(표 15). 따라서 TLC 방법은 수심을 더욱 낮추어 물의 사용량을 절감할 수 있고 배양기간도 3일 단축시킬 수 있으므로 보다 저비용/고효율로 고품질의 HR 바이오매스를 생산하는 방법으로 사용할 수 있을 것으로 판단되었다.As a result, the growth of GR was better than that of GH, because the temperature of GR was high at night but that of GH was low. A slight increase in growth was observed at 0.5 × AB compared to 1 × AB (Table 14). In addition, the amount of glucose production was also increased at 0.5 × AB than at 1 × AB (Table 15). Therefore, the TLC method can be used as a method of producing HR biomass of high quality at a low cost / high efficiency since the water depth can be further reduced to reduce water consumption and the cultivation period can be shortened by 3 days.

생육장소Growing place 초기접종량
(FW g/2L/0.1㎡)
Initial dose
(FW g / 2L / 0.1 m 2)
1×AB1 x AB 0.5×AB0.5 × AB
생체중
(g/0.1㎡)
Fresh weight
(g / 0.1 m 2)
건물중
(g/0.1㎡)
In building
(g / 0.1 m 2)
IDW(g) for 3d 1) IDW (g) for 3d 1) 생체중
(g/0.1㎡)
Fresh weight
(g / 0.1 m 2)
건물중
(g/0.1㎡)
In building
(g / 0.1 m 2)
IDW(g) for 3d 1) IDW (g) for 3d 1)
온실(GH)Greenhouse (GH) 1010 17.89±0.7517.89 ± 0.75 2.30±0.052.30 ± 0.05 1.161.16 18.45±1.9918.45 ± 1.99 2.32±0.062.32 ± 0.06 1.181.18 실내생장실
(GR)
Indoor Growth Room
(GR)
1010 19.49±1.3319.49 + 1.33 2.38±0.052.38 ± 0.05 1.241.24 20.70±0.7320.70 ± 0.73 2.51±0.082.51 + 0.08 1.371.37

1) 3일 배양동안 순수하게 증가된 건물중(Increased dry weight, IDW).1) Increased dry weight (IDW) during 3 days of culture.

생육장소Growing place 초기접종량
(FW g/2L/0.1㎡)
Initial dose
(FW g / 2L / 0.1 m 2)
1×AB1 x AB 0.5×AB0.5 × AB
건물중
(g/0.1㎡)
In building
(g / 0.1 m 2)
글루코오스
(g/100g DM)
Glucose
(g / 100 g DM)
건물중
(g/0.1㎡)
In building
(g / 0.1 m 2)
글루코오스
(g/100g DM)
Glucose
(g / 100 g DM)
온실(GH)Greenhouse (GH) 1010 2.30
±0.05
2.30
± 0.05
43.05
±1.05
43.05
± 1.05
2.32
±0.06
2.32
± 0.06
47.32
±1.72
47.32
± 1.72
실내생장실(GR)Indoor Growth Room (GR) 1010 2.38
±0.05
2.38
± 0.05
39.14
±1.17
39.14
± 1.17
2.51
±0.08
2.51
± 0.08
41.75
±0.72
41.75
± 0.72

이를 더욱 확인하기 위하여 보다 큰 규모의 트레이(1.46 ㎡)에서 온실 배양을 실시하였다. 배지는 pH 10.1로 조정된 1× mDM +SBC250을 공급하였고 이때 수심은 약 0.8 ㎝였다. 온실배양에 있어서 환경조건은 90-500 μmolm-2s-1, 주간 25-35℃/야간 20-25℃, 14시간 광주기이다. 상기조건에서 3일 배양했을 때 글루코오스 생성량이 52-53 g/100g DM 수준이 되는 매우 고품질의 탄수화물-고함유 HR이 생산됨을 확인하였다.
To further confirm this, greenhouse cultivation was performed on a larger tray (1.46 ㎡). The medium was supplied with 1 x mDM + SBC250 adjusted to pH 10.1 and the depth was about 0.8 ㎝. The environmental conditions for greenhouse cultivation are 90-500 μmolm -2 s -1 , day 25-35 ° C / night 20-25 ° C, and 14 hours light period. When cultured for 3 days under the above conditions, it was confirmed that very high quality carbohydrate-rich HR having a glucose production amount of 52-53 g / 100 g DM was produced.

TLCTLC 배양에서의  In culture pHpH 조정물질로서  As a coordinating substance NaNa 22 COCO 33 로 이용 가능성Availability as

TLC 배양에서 조제된 배양액의 pH가 pH 10.0-10.5가 되도록 함과 동시에 SBC 농도도 200-300 ppm로 유지하는 것이 필요하다. 그동안에는 pH 조정을 위해 NaOH 또는 KOH를 사용했으나 경비 절감 및 탄소원 추가공급효과를 위해 Na2CO3를 이용하는 방안을 강구하였다. 그 이유는 Na2CO3는 알카리성을 띄며 용액 내 pH에 따라 CO2, HCO3 -1, CO3 -2로 존재할 수 있기 때문에 HR 배양에 있어서 탄소원으로서의 역할을 충분히 할 수 있을 것으로 판단되었기 때문이다.It is necessary that the pH of the culture prepared in the TLC culture is adjusted to pH 10.0-10.5 and that the SBC concentration is maintained at 200-300 ppm. In the meantime, NaOH or KOH was used for pH adjustment, but Na 2 CO 3 was used for cost reduction and additional carbon source supply. This is because Na 2 CO 3 is alkaline and can be present as CO 2 , HCO 3 -1 , and CO 3 -2 depending on the pH in the solution, and thus it is considered that it can sufficiently serve as a carbon source in HR culture .

기본배지로서 1×mDM+SBC100을 사용하였고 이 때 pH 조정을 NaOH 또는 Na2CO3으로 pH 10.1로 조정하였다. 조제된 배양액을 사각 플라스틱 박스(0.1 ㎡)에 2 L 공급하고(이때 수심은 약 0.8 ㎝), 글루코오스 생산량이 31.8 g/100g DM인 HR 바이오매스를 탈수생체중 기준으로 10 g을 투입하여 온실조건에서 배양하였다. 온실배양에 있어서 환경조건은 주간 25-35℃/야간 15-20℃, 14시간 광주기, 80-500 μmolm-2s-1 이었고 상기조건에서 3일 배양한 다음 실시예 8에서처럼 생장량 및 탄수화물 축적 정도를 조사하였다.1 x mDM + SBC100 was used as the primary medium and the pH adjustment was adjusted to pH 10.1 with NaOH or Na 2 CO 3 . HR biomass with a glucose production of 31.8 g / 100 g DM was added to 2 g of the prepared culture liquid (0.1 m 2) in a rectangular plastic box (about 0.8 ㎝ in depth) and 10 g of dehydrated fresh weight was added thereto. Lt; / RTI > In the greenhouse culture, the environmental conditions were 25-35 ° C / night at 15-20 ° C for 14 hours, 80-500 μmol -2 s -1 for 14 hours, and after culturing for 3 days under the above conditions, growth and carbohydrate accumulation Respectively.

그 결과, HR 생장 및 글루코오스 생성량에 있어서 모두 Na2CO3로 pH 10.1을 조정한 배지에서가 가장 양호하였고, 다음은 NaOH로 pH 10.1을 조정한 배지였으며 pH를 조정하지 않은 무처리구에서는 가장 낮은 결과를 보여주었다.As a result, the optimum conditions for HR growth and glucose production were Na 2 CO 3 , pH 10.1, NaOH, and pH 10.1, respectively. .

배지 pH
(pH 조절 시약)
PH of medium
(pH adjusting reagent)
3일 배양후 HR 생장(g/0.1m2)After 3 days of culture, HR growth (g / 0.1m 2 ) 글루코오스 생산성
(g/100g DM)
Glucose productivity
(g / 100 g DM)
FWFW DWDW 9.5 (대조구)9.5 (control) 13.2413.24 1.911.91 40.75±0.6540.75 ± 0.65 10.1 (NaOH)10.1 (NaOH) 14.0914.09 2.002.00 42.43±0.3442.43 + - 0.34 10.1 (Na2CO3)10.1 (Na 2 CO 3) 15.0315.03 2.082.08 46.31±0.2146.31 ± 0.21

따라서 TLC 배양법은 기존의 배양법보다 고품질의 HR 바이오매스를 생산하는데 적합하였고, 배양시간을 약 2배 단축할 수 있을 뿐만 아니라 물 및 양분 최종사용량도 2.5배 적어 보다 자원 절약형의 배양법인 것으로 확인되었다. TLC 배양법은 HR의 초기접종량을 보통의 배양에서보다 약 3배 높여야하는 점이 있으므로, 다른 목적으로 일차 생산된 HR을(예를 들면 수질정화) 모아 집약적인 방법으로 고품질화 시키는데 보다 적합한 것으로 판단된다. 특히 수질정화시 수질내 질소농도가 대부분 높기 때문에 여기에서 생산된 HR은 탄수화물 함량이 낮으므로 이를 대상으로 TLC 배양법을 적용하면 최소의 물 사용으로 단시간 내에 탄수화물 축적을 증진시킬 수 있어 고품질 HR 바이오매스 생산에 있어서 매우 유효한 방법이 될 것이다.Therefore, it is confirmed that TLC culture method is suitable for producing high quality HR biomass than existing culture method, and it is a resource saving type culture method, which can shorten culture time by about 2 times, and water and nutrient final use amount by 2.5 times. The TLC culture method is considered to be more suitable for improving the quality of primary production HR (for example, water purification) by intensive methods because the initial inoculation amount of HR should be increased about 3 times as compared with that of normal culture. In particular, since the concentration of nitrogen in the water is high in the purification of water, the HR produced here has a low carbohydrate content. Therefore, when the TLC culture method is applied, the carbohydrate accumulation can be improved in a short time by using the minimum amount of water. It will be a very effective method for

종합적으로 고찰해 볼 때, HR 초기접종량을 낮추고(1-3 g/0.1㎡) 보다 오랫동안 배양하면서 고품질바이오매스를 획득하고자 할 경우엔 실시예 8에서와 같은 방법을(수심 5cm 이상, 배양기간 6-7일 이상) 사용해도 무방하나, HR 초기접종량을 보다 높이고 (10g/0.1m2) 보다 빠른 속도로 고품질바이오매스를 획득하고자 할 경우엔 실시예 9에서와 같은 TLC 방법(수심 0.8cm, 배양기간 3일)을 사용하는 것이 바람직하였다. 특히 TLC 방법은 물 사용량이 적기 때문에 다단계 선반을 이용하여 실내에서의 집약적 배양이 가능할 뿐만 아니라(도 3) 실외에서도 다단계 회전배양장치 등을 설치 및 이용하면(도 4) 일반 평면배양조에서 배양하는 것보다 단위면적당 생산량을 현저히 높일 수 있는 장점이 있다.
Comprehensively, when the initial HR inoculation is lowered (1-3 g / 0.1 m 2) and cultivation is continued for a longer time to obtain high-quality biomass, the same method as in Example 8 (5 cm or more in depth and 6 (More than 7 days). However, when it is desired to obtain high quality biomass at a higher rate than the initial HR inoculation amount (10 g / 0.1 m 2), the TLC method as in Example 9 (0.8 cm in depth, 3 days) was preferably used. In particular, since the TLC method has a small amount of water, it is possible to intensively cultivate indoors using a multistage lathe (Fig. 3), and also to provide a multi-stage rotary culture apparatus It is possible to remarkably increase the production per unit area.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

Claims (8)

다음의 단계를 포함하는 탄수화물-저함유 그물말속(Hydrodictyon) 조류를 탄수화물-고함유 그물말속 조류로 전환시키는 방법:
(a) 탄소원, 질소원 및 인원을 포함하는 탄수화물-저함유 그물말속 조류의 배양 배지에 탄수화물-저함유 그물말속 조류를 접종하는 단계; 및
(b) 상기 단계 (a)의 결과물을 배양하여 탄수화물-고함유 그물말속 조류로 전환시키는 단계.
WHAT IS CLAIMED IS: 1. A method for converting a carbohydrate-low-containing Hydrodictyon bird to a carbohydrate-rich nethorse bird, comprising the steps of:
(a) inoculating a carbohydrate-low netting barley algae into a culture medium of a carbohydrate-low netting barley algae containing carbon source, nitrogen source and phosphorus; And
(b) culturing the resulting product of step (a) and converting it into a carbohydrate-rich, net barley bird.
제 1 항에 있어서, 상기 그물말속 조류는 히드로딕티온 레티큘라텀(Hydrodictyon reticulatum), 히드로딕티온 아프리카눔(Hydrodictyon africanum) 및 히드로딕티온 파테내포르메(Hydrodictyon patenaeforme)로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합 조류인 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 1, wherein the netted bird is a hydrodictyon reticulatum reticulatum ), Hydrodictyon wherein the mixture is one or more mixed birds selected from the group consisting of africanum and hydrodictyon patenaeforme .
제 1 항에 있어서, 상기 탄수화물-저함유 그물말속 조류의 배양 배지는 황산 마그네슘, EDTA Na2, EDTA 철 나트륨, 수산화나트륨, 붕소, 망간, 아연, 몰리브데늄 및 그의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 최소 하나의 성분을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

The method of claim 1, wherein the carbohydrate-low netting nutrient culture medium is selected from the group consisting of magnesium sulfate, EDTA Na 2 , EDTA sodium iron, sodium hydroxide, boron, manganese, zinc, molybdenum and combinations thereof RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI > further comprising at least one component.

제 1 항에 있어서, 상기 탄수화물-저함유 그물말속 조류의 배양 배지의 탄소원은 중탄산나트륨을 기준으로 100-400 ppm의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the carbon source of the carbohydrate-low containing net barley culture medium has a concentration of 100-400 ppm based on sodium bicarbonate.
제 1 항에 있어서, 상기 질소원은 질산칼슘을 기준으로 5-15 ㎎/L의 농도를 갖고, 상기 인원은 제이인산칼륨을 기준으로 4-8 ㎎/L의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1, wherein the nitrogen source has a concentration of 5-15 mg / L based on calcium nitrate and the population has a concentration of 4-8 mg / L based on potassium phosphate.
제 1 항에 있어서, 상기 배지는 수심 0.2-10 ㎝를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1, wherein the medium has a depth of 0.2-10 cm.
제 1 항에 있어서, 상기 단계 (a)의 접종은 탈수생체중 기준 1-35 g/0.1㎡의 그물말속(Hydrodictyon) 조류를 접종하여 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method according to claim 1, wherein the inoculation of step (a) is carried out by inoculation with a Hydrodictyon bird of 1-35 g / 0.1 m 2 based on dehydrated fresh weight.
제 1 항에 있어서, 상기 배양은 반사막(reflecting film)이 설치된 배양조에서 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1, wherein the culturing is performed in a culture tank provided with a reflecting film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20130040509A (en) * 2011-10-14 2013-04-24 한국화학연구원 Production of polyhydroxyalkanoates from the saccharified solution of hydrodictyaceae algal biomass
KR101339960B1 (en) * 2012-02-29 2013-12-10 한국화학연구원 Methods for Producing Organic Acids from the Saccharified Solution of Hydrodictyaceae Algal Biomass

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Journal of Applied Phycology, Vol. 5, Pages 437-445(공개일: 1993).* *
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