KR20220169243A - Microorganism immobilized capsule for aquaponics and aquaponics apparatus comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 아쿠아포닉스용 미생물 고정화 캡슐 및 이를 포함하는 아쿠아포닉스 장치에 관한 것으로, 구체적으로 로도박터 스페어로이디스(Rhodobacter sphaeroides) 또는 클로렐라 불가리스(Chlorella vulgaris) 중 하나 이상의 미생물을 포함하는 아쿠아포닉스용 미생물 고정화 캡슐 및 이를 포함하는 아쿠아포닉스 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a microbe-immobilized capsule for aquaponics and an aquaponics device including the same, and specifically, aquaponics containing at least one microorganism of Rhodobacter sphaeroides or Chlorella vulgaris It relates to a capsule for immobilizing microorganisms and an aquaponics device including the same.
농경지의 감소와 작물 재배의 편리성을 위해 식물생장상을 이용해 작물을 실내에서 재배하는 식물공장과 토양을 최소화하고 작물을 재배할 수 있어 지리적 요건이 불리한 지역에서도 사용할 수 있는 수경재배 방법 등을 이용하고 있다. 최근에는 작물과 물고기를 동시에 키울 수 있는 아쿠아포닉스(aquaponics) 시스템은 한쪽에서는 물고기를 키우고 이 물고기 배설물을 식물의 비료로 활용하면서 동시에 식물이 수질을 정화해 다시 양식어가 있는 곳으로 돌려보내는 방법이다. 이 시스템은 물과 비료가 절약되며 소비자가 선호하는 유기농법으로 작물을 키워낼 수 있으며, 수경재배의 장점인 많은 면적의 토양과 폐기물이 적다는 것이다. For the reduction of farmland and the convenience of crop cultivation, a plant factory that grows crops indoors using a plant growth bed and a hydroponic method that can be used in areas with unfavorable geographical conditions because it can grow crops while minimizing soil are used. are doing Recently, the aquaponics system that can grow crops and fish at the same time raises fish on one side and uses the fish excrement as fertilizer for plants, while at the same time the plants purify the water quality and return it to the farmed fish. . This system saves water and fertilizers, allows you to grow crops in the organic farming method favored by consumers, and reduces the amount of soil and waste, which are the advantages of hydroponics.
하지만 단점으로, 물고기에 필요한 영양분을 완벽히 만족시키지 못하며, 작물이 병해충에 걸렸을 때 물고기에 영향을 줄 수 있어 농약을 사용하기 어려우며, 작물 생장이 악화할 경우 수질도 함께 악화된다는 점이 있었다.However, the disadvantages are that it does not completely satisfy the nutrients required for fish, and it is difficult to use pesticides because it can affect fish when crops are plagued by pests, and when crop growth deteriorates, water quality deteriorates together.
본 발명은 아쿠아포닉스의 단점을 개선하려는 방법으로 수질 개선과 작물의 생장에 도움을 주며, 양식어의 생장에 도움을 줄 수 있는 미생물을 적용해보기로 하였다. 미생물 중 Chlorella vulgaris인 미세조류와 Rhodobacter sphaeroides인 광합성 세균은 수질 정화, 식물 생장, 양식어 모두 도움을 줄 수 있는 미생물이다. In the present invention, as a method of improving the disadvantages of aquaponics, it was decided to apply microorganisms that can help improve water quality and grow crops and help grow fish. Microalgae, Chlorella vulgaris , and photosynthetic bacteria, Rhodobacter sphaeroides , among microorganisms, are microorganisms that can help water purification, plant growth, and fish farming.
먼저 Chlorella vulgaris는 슬러지와 중금속을 제거하는 효과가 있으며, 광합성을 통해 수질 내의 용존산소를 향상시켜 양식어에 도움을 줄 수 있다. 또한, 작물에 처리할 경우 아미노산과 식물생장호르몬 등이 포함되어있어 고추와 같은 작물의 발아와 생장에 도움을 줄 수 있다. Rhodobacter sphaeroides은 양식장에 처리될 경우 COD와 총질소와 총 인의 감소가 관찰되었으며, 아미노산과 핵산, 비타민 등이 포함되어있으며, 오이에 접종하였을 때 오이에 Ca, K, Mg 등의 함량이 증가하는 효과가 있다.First, Chlorella vulgaris has the effect of removing sludge and heavy metals, and can help aquaculture fish by improving dissolved oxygen in water quality through photosynthesis. In addition, when treated with crops, it contains amino acids and plant growth hormones, so it can help germination and growth of crops such as red pepper. Rhodobacter sphaeroides was observed to decrease COD, total nitrogen, and total phosphorus when treated in farms, and contains amino acids, nucleic acids, and vitamins. When inoculated into cucumbers, the content of Ca, K, and Mg in cucumbers increased. there is
따라서 본 발명자는 이러한 장점이 있는 두 미생물을 아쿠아포닉스에 적용한다면 작물의 생장과 병해충예방, 지속적인 이산화탄소 감소 및 수질 정화라는 다양한 효과를 얻을 수 있을 것으로 생각하였다. 적용시키는 방법으로 Chlorella vulgaris와 Rhodobacter sphaeroides를 서로 혼합하여 캡슐을 만들어 도 1과 같이 물고기 배설물 용액이 올라오는 중간에 위치시켜 수질을 1단계 정화 처리함과 동시에 Rhodobacter sphaeroides와 Chlorella vulgaris가 일부 밖으로 빠져나와 작물에게 공급되어 작물의 생장도 증가시키는 효과를 보는 것이었다.Therefore, the present inventors thought that if the two microorganisms having these advantages were applied to aquaponics, various effects such as crop growth, disease and pest prevention, continuous carbon dioxide reduction, and water quality purification could be obtained. As a method of application, Chlorella vulgaris and Rhodobacter sphaeroides are mixed with each other to make a capsule, and as shown in Fig. 1, the water quality is purified in the first step by placing it in the middle of the rising fish excrement solution, and at the same time, Rhodobacter sphaeroides and Chlorella vulgaris partially come out and crop It was supplied to the plant to see the effect of increasing the growth of crops.
본 발명은 로도박터 스페어로이디스(Rhodobacter sphaeroides) 또는 클로렐라 불가리스(Chlorella vulgaris) 중 하나 이상의 미생물을 포함하는 아쿠아포닉스용 미생물 고정화 캡슐을 제공한다. The present invention provides a microbe-immobilized capsule for aquaponics containing at least one microbe selected from Rhodobacter sphaeroides and Chlorella vulgaris .
상기 미생물 고정화 캡슐은 칼슘 알지네이트 캡슐일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The microbe-immobilized capsule may be a calcium alginate capsule, but is not limited thereto.
상기 미생물 고정화 캡슐은 미생물 배양액 및 알긴산나트륨(Sodium Alginate) 용액을 혼합한 후, 상기 혼합 용액을 염화칼슘 용액에 떨어뜨려 제조할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The microbial immobilized capsule may be prepared by mixing a microbial culture medium and a sodium alginate solution and then dropping the mixed solution into a calcium chloride solution, but is not limited thereto.
상기 알긴산나트륨 용액은 0.5 ~ 1%(w/v)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The sodium alginate solution may be 0.5 to 1% (w/v), but is not limited thereto.
상기 미생물 고정화 캡슐은 암모니아성 질소 또는 질산성 질소를 감소시키며 항균 활성은 나타내는 것을 특징으로 한다.The microbe-immobilized capsule is characterized in that it reduces ammonia nitrogen or nitrate nitrogen and exhibits antibacterial activity.
상기 미생물 고정화 캡슐은 BG11 배지 또는 NB 배지에서 배양된 것을 특징으로 한다. The microorganism immobilized capsule is characterized in that it is cultured in BG11 medium or NB medium.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 미생물 고정화 캡슐을 포함하는 아쿠아포닉스 장치를 제공한다. According to another embodiment of the present invention, an aquaponics device including the microbe-immobilized capsule is provided.
상기 아쿠아포닉스 장치는 수중 생물이 서식하는 수조, 상기 미생물 고정화 캡슐을 포함하는 정수필터 및 식물 재배부를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The aquaponics device may include, but is not limited to, a water tank in which aquatic organisms live, a water filter including the microbe-immobilized capsule, and a plant cultivation unit.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 로도박터 스페어로이디스(Rhodobacter sphaeroides) 또는 클로렐라 불가리스(Chlorella vulgaris) 중 하나 이상의 미생물을 알긴산나트륨 용액에 혼합하는 단계; 상기 혼합 용액을 염화칼슘 용액에 떨어뜨리는 단계를 포함하는 아쿠아포닉스용 미생물 고정화 캡슐 제조방법을 제공한다. According to another embodiment of the present invention, the step of mixing one or more microorganisms of Rhodobacter sphaeroides or Chlorella vulgaris into a sodium alginate solution; Provided is a method for manufacturing a microbe-immobilized capsule for aquaponics comprising dropping the mixed solution into a calcium chloride solution.
상기 제조방법은 상기 미생물 고정화 캡슐을 배지에서 배양하는 단계를 더 포함할 수 있다. The manufacturing method may further include culturing the microorganism-immobilized capsule in a culture medium.
상기 배지는 BG11 배지 또는 NB 배지일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The medium may be BG11 medium or NB medium, but is not limited thereto.
본 발명에 따른 미생물 고정화 캡슐은 암모니아성 질소 또는 질산성 질소를 제거함으로써 수중 생물의 배설물에 의하여 오염된 물을 정화하고, 항균 효과를 나타내어 오염을 감소시킬 수 있어, 이를 아쿠아포닉스 시스템에 사용하는 경우 수질 정화 효과와 함께 작물의 생장률을 높일 수 있는 효과가 있다. The microbe-immobilized capsule according to the present invention purifies water contaminated by excretions of aquatic organisms by removing ammonia nitrogen or nitrate nitrogen, and can reduce contamination by exhibiting an antibacterial effect, so that it can be used in aquaponics systems. In this case, it has the effect of increasing the growth rate of crops together with the effect of water purification.
도 1은 R.sphaeroides 및 C.vulgaris 캡슐 처리 및 수질 정화 과정을 개략적으로 나타낸 그림이다; 1) 배설물 이동 2) 1차 정화된 물/작물 영양원 공급 3) 2차 정화된 물 공급.
도 2는 C.vulgaris와 R.sphaeroides를 이용해 만든 캡슐의 모습을 나타낸 사진이다.
도 3은 R.sphaeroides와 C.vulgaris를 함께 배양한 후 원심분리된 미생물 사진 및 이의 현미경관찰 사진이다.
도 4는 금붕어 배설물 용액을 처리한 배추의 생장 및 엽록소 흡광도를 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 금붕어 배설물 용액에 0.6%와 0.9% SA-R, SA-C를 3일간 처리한 후 SA-R, SA-C 캡슐의 사진 및 상기 캡슐을 현미경으로 관찰한 사진이다.
도 6은 금붕어 배설물 용액에 0.6%와 0.9% SA-R, SA-C를 3일간 처리한 용액에서 배추의 생장 길이를 관찰한 결과이고, 도 7은 상기 배추의 흡광도 및 엽록소 a/b의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 캡슐이 담겨있던 용액의 질산성 질소의 반응 결과를 나타낸 사진이다; 1) 캡슐이 들어있는 모습 2) 시약 처리 후 색 변화 3) 질산성 질소 색 비교 차트 4) 질산성 질소 농도.
도 9는 각 캡슐을 금붕어 배설물 용액에 처리한 후 질산성 질소 색 변화를 관찰한 사진이다.
도 10은 각 캡슐을 금붕어 배설물 용액에 처리한 후 캡슐의 색 변화를 관찰한 사진이다.
도 11은 금붕어 배설물 용액을 각 캡슐로 처리한 후 암모니아성 질소 측정 결과를 나타낸 결과이다; 1) 색 변화 2) 암모니아성 질소 색상 카드 3) 흡광도 변화.
도 12는 금붕어 배설물 용액을 각 캡슐로 처리한 후 a) 질산성 질소 및 b) 아질산성 질소의 측정 결과를 나타낸 결과이다.
도 13은 금붕어 배설물 용액을 각 캡슐로 처리한 후 pH 변화와 COD 변화를 나타낸 그래프이다.
도 14는 금붕어 배설물 용액을 각 캡슐로 처리한 후, 처리된 용액에서 배추의 생장 변화를 관찰한 결과이다.
도 15는 금붕어 배설물 용액을 각 캡슐로 처리한 후 a) 배양된 곰팡이 사진 및 b) 각 캡슐에서 추출한 용액의 크로마토그래피 사진이다. 1 is a diagram schematically illustrating the R.sphaeroides and C.vulgaris capsule treatment and water purification process; 1) Fecal transport 2) Primary purified water/crop nutrient supply 3) Secondary purified water supply.
Figure 2 is a photograph showing the appearance of capsules made using C. vulgaris and R. sphaeroides .
Figure 3 is a picture of microorganisms centrifuged after culturing R.sphaeroides and C.vulgaris together and microscopic observation pictures thereof.
Figure 4 is a view showing the results of measuring the growth and chlorophyll absorbance of Chinese cabbage treated with a goldfish excrement solution.
5 is a photograph of SA-R and SA-C capsules after treatment with 0.6% and 0.9% SA-R and SA-C in a goldfish excrement solution for 3 days and a photograph of the capsules observed under a microscope.
Figure 6 is the result of observing the growth length of Chinese cabbage in a solution treated with 0.6% and 0.9% SA-R, SA-C in goldfish excrement solution for 3 days, and Figure 7 is the measurement of absorbance and chlorophyll a / b of the Chinese cabbage This is the graph showing the result.
Figure 8 is a photograph showing the reaction result of nitrate nitrogen in the solution in which the capsule was contained; 1) Appearance of capsules 2) Color change after reagent treatment 3) Nitrate Nitrogen Color Comparison Chart 4) Nitrate Nitrogen Concentration.
Figure 9 is a photograph of observing the nitrate nitrogen color change after each capsule was treated with a goldfish excrement solution.
Figure 10 is a photograph of observing the color change of the capsule after each capsule was treated with a goldfish excrement solution.
11 is a result of measuring ammonia nitrogen after treating a goldfish excrement solution with each capsule; 1) color change 2) ammonia nitrogen color card 3) absorbance change.
12 is a result showing the measurement results of a) nitrate nitrogen and b) nitrite nitrogen after each capsule was treated with a goldfish excrement solution.
13 is a graph showing pH change and COD change after each capsule was treated with a goldfish excreta solution.
14 is a result of observing the growth change of Chinese cabbage in the treated solution after treating the goldfish excrement solution with each capsule.
15 is a) a picture of a cultured fungus after treatment of a goldfish excrement solution with each capsule, and b) a chromatographic picture of a solution extracted from each capsule.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.In this specification, when a member is said to be located “on” another member, this includes not only the case where a member is in contact with another member, but also the case where another member exists between the two members.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In this specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
본 발명은 아쿠아포닉스용 미생물 고정화 캡슐에 관한 것으로, 구체적으로 상기 캡슐은 로도박터 스페어로이디스(Rhodobacter sphaeroides) 또는 클로렐라 불가리스(Chlorella vulgaris) 중 하나 이상의 미생물을 포함할 수 있다. The present invention relates to a microbe-immobilized capsule for aquaponics, and specifically, the capsule may contain at least one microorganism selected from Rhodobacter sphaeroides and Chlorella vulgaris .
상기 미생물 고정화 캡슐은 칼슘 알지네이트 캡슐인 것을 특징으로 하며, 상기 미생물 배양액 및 알긴산나트륨(Sodium Alginate) 용액을 혼합한 후, 상기 혼합 용액을 염화칼슘 용액에 떨어뜨려 제조될 수 있으며, 이후 상기 제조된 캡슐은 미생물 생장 배지에서 배양될 수도 있다. The microbe-immobilized capsule is characterized in that it is a calcium alginate capsule, and can be prepared by mixing the microbial culture medium and sodium alginate solution and then dropping the mixed solution into a calcium chloride solution, and then the prepared capsule It can also be cultured in a microbial growth medium.
상기 미생물 배양액은 계대 배양한 것을 사용하는 것이 바람직하고, 배양액은 통상적으로 미생물을 배양하는데 일반적으로 사용되는 배양액이다. The microbial culture medium is preferably used for subculture, and the culture medium is a culture medium generally used for culturing microorganisms.
상기 알긴산나트륨 용액은 0.5 ~ 1%(w/v)인 것을 특징으로 하며, 상기 알긴산나트륨 용액과 미생물 배양익은 2:1 ~ 1:2(v/v)인 것이 바람직하며, 상기 염화칼슘 용액은 1 ~ 10%(w/v)인 것이 바람직하다. The sodium alginate solution is characterized in that 0.5 ~ 1% (w / v), the sodium alginate solution and the microbial culture is preferably 2: 1 ~ 1: 2 (v / v), the calcium chloride solution is 1 It is preferably ~ 10% (w/v).
상기 미생물 고정화 캡슐은 암모니아성 질소 또는 질산성 질소를 감소시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명자의 실험에 의하면 금붕어의 배설물 용액에 상기 캡슐을 처리한 결과 암모니아성 질소가 감소되는 것을 확인하였으며, 나아가 질산성 질소가 분해되어 아질산성 질소가 높아지는 것을 확인할 수 있었다. The microbe-immobilized capsule is characterized by reducing ammonia nitrogen or nitrate nitrogen. According to the experiment of the present inventors, it was confirmed that ammonia nitrogen was reduced as a result of treating the capsule in a goldfish excretion solution, and furthermore, nitrate nitrogen was decomposed and nitrite nitrogen was increased.
상기 미생물 고정화 캡슐은 항균 활성은 나타내는 것을 특징으로 하며, 아쿠아포닉스는 작물이 병해충에 걸리면 농약을 사용하기 어려우며 작물 생장의 악화가 발생하는데, 본 발명의 미생물 고정화 캡슐은 곰팡이의 오염을 억제함으로써 아쿠어포닉스 시스템에서 작물의 생장률을 높이고 지속적인 수질 정화 능력을 가질 수 있다는 효과를 갖는다. The microorganism immobilized capsule is characterized by exhibiting antibacterial activity, and in aquaponics, when crops are infected with pests, it is difficult to use pesticides and crop growth deteriorates. In the aphonics system, it has the effect of increasing the growth rate of crops and having the ability to continuously purify water quality.
상기 미생물 고정화 캡슐은 BG11 배지 또는 NB 배지에서 배양될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The microorganism immobilized capsule may be cultured in BG11 medium or NB medium, but is not limited thereto.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 미생물 고정화 캡슐을 포함하는 아쿠아포닉스 장치를 제공한다. According to another embodiment of the present invention, an aquaponics device including the microbe-immobilized capsule is provided.
상기 아쿠아포닉스 장치는 수중 생물이 서식하는 수조, 상기 미생물 고정화 캡슐을 포함하는 정수필터 및 식물 재배부를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The aquaponics device may include, but is not limited to, a water tank in which aquatic organisms live, a water filter including the microbe-immobilized capsule, and a plant cultivation unit.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 아쿠아포닉스 장치의 개략도를 도시한다. 1 shows a schematic diagram of an aquaponics device, according to one embodiment of the present invention.
상기 식물 재배부는 수조의 상부에 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 식물 재배부는 단일의 식물 재배부로 구성될 수 있고 또는 다수개의 식물 재배부가 다층으로 구비되어 구성될 수 있다.The plant cultivation unit may be disposed above the water tank, but is not limited thereto, and the plant cultivation unit may be composed of a single plant cultivation unit or a plurality of plant cultivation units provided in multiple layers.
상기 식물 재배부는 수경 재배 방식인 것이 바람직하다.The plant cultivation unit is preferably a hydroponic cultivation method.
식물 재배부는 식물에 빛을 제공할 수 있는 식물재배용 조명장치를 포함할 수 있으며, 상기 식물재배용 조명장치는 식물 재배부의 식물에 빛을 제공할 수 있도록 식물 재배부의 상부에 설치되는 것이 바람직하다. The plant cultivation unit may include a lighting device for plant cultivation capable of providing light to plants, and the lighting device for plant cultivation is preferably installed above the plant cultivation unit to provide light to plants in the plant cultivation unit.
상기 수조는 수중 생물이 서식할 수 있도록 양액으로 채워지고, 상기 양액은 수조, 정수필터 및 식물 재배부를 순환하며 수중 생물의 생존을 유지시키며 식물의 성장에 필요한 양분을 포함하는 물을 의미하고, 넓은 의미의 배양액과도 동일하다.The water tank is filled with a nutrient solution so that aquatic organisms can inhabit it, and the nutrient solution refers to water that circulates through the tank, a water filter, and a plant cultivation unit to maintain the survival of aquatic organisms and contains nutrients necessary for plant growth. It is the same as the culture medium of meaning.
상기 수조, 정수필터 및 식물 재배부는 상기 양액이 이동할 수 있도록 통로, 바람직하게는 호스로 연결될 수 있으며, 상기 아쿠아포닉스 장치는 상기 양액을 순환시킬 수 있는 수중 펌프를 더 포함할 수 있다. The water tank, the water filter, and the plant growing unit may be connected through a passage, preferably a hose, to allow the nutrient solution to move, and the aquaponics device may further include a submersible pump capable of circulating the nutrient solution.
상기 정수 필터에는 본 발명의 미생물 고정화 캡슐이 포함될 수 있다. 상기 미생물 고정화 캡슐은 상기 양액에 대하여 0.01 ~ 100g/ml의 농도로 첨가될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The water filter may include the microbe-immobilized capsule of the present invention. The microbe-immobilized capsule may be added at a concentration of 0.01 to 100 g/ml with respect to the nutrient solution, but is not limited thereto.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 로도박터 스페어로이디스(Rhodobacter sphaeroides) 또는 클로렐라 불가리스(Chlorella vulgaris) 중 하나 이상의 미생물을 알긴산나트륨 용액에 혼합하는 단계 및 상기 혼합 용액을 염화칼슘 용액에 떨어뜨리는 단계를 포함하는 아쿠아포닉스용 미생물 고정화 캡슐 제조방법을 제공한다. According to another embodiment of the present invention, the steps of mixing one or more microorganisms of Rhodobacter sphaeroides or Chlorella vulgaris into a sodium alginate solution and dropping the mixed solution into a calcium chloride solution It provides a method for manufacturing a microbiological immobilized capsule for aquaponics comprising.
상기 제조방법은 상기 미생물 고정화 캡슐을 배지에서 배양하는 단계를 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The manufacturing method may further include culturing the microorganism-immobilized capsule in a medium, but is not limited thereto.
상기 배지는 BG11 배지 또는 NB 배지인 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. The medium is preferably BG11 medium or NB medium, but is not limited thereto.
상기 알긴산나트륨 용액은 0.5 ~ 1%(w/v)인 것을 특징으로 하며, 상기 알긴산나트륨 용액과 미생물 배양익은 2:1 ~ 1:2(v/v)인 것이 바람직하며, 상기 염화칼슘 용액은 1 ~ 10%(w/v)인 것이 바람직하다. The sodium alginate solution is characterized in that 0.5 ~ 1% (w / v), the sodium alginate solution and the microbial culture is preferably 2: 1 ~ 1: 2 (v / v), the calcium chloride solution is 1 It is preferably ~ 10% (w/v).
이하에서는 본 발명을 실시예에 의하여 보다 상세하게 설명한다. 이들 실시예 및 실험예는 단지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples. These Examples and Experimental Examples are only for explaining the present invention in detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these Examples.
<실험방법><Experiment method>
1. One. Rhodobacter sphaeroidesRhodobacter sphaeroides 와Wow Chlorella vulgaris Chlorella vulgaris 가 포함된 캡슐 제조Manufacturing of capsules containing
알긴산나트륨(Sodium Alginate; SA) 0.6% 0.9%를 1mL 주사기에 넣어 5% CaCl2 용액에 떨어뜨리며 캡슐을 만들고 Rhodobacter sphaeroides와 Chlorella vulgaris를 혼합하였다. 이후 두 미생물을 혼합해 만든 캡슐은 아래와 같이 표기하기로 하였다(도 2).Sodium alginate (SA) 0.6% 0.9% was put into a 1mL syringe and dropped into a 5% CaCl 2 solution to make capsules, and Rhodobacter sphaeroides and Chlorella vulgaris were mixed. Thereafter, the capsule made by mixing the two microorganisms was marked as follows (FIG. 2).
i) S.A + R.sphaeroides 캡슐: 0.6% SA-R, 0.9% SA-Ri) SA + R.sphaeroides capsules: 0.6% SA-R, 0.9% SA-R
0.6% 및 0.9% SA(Sodium alginate)와 R.sphaeroides 배양액을 1:1(v/v)로 혼합하고, 상기 혼합액을 주사기에 넣어 0.5% CaCl2 용액에 떨어뜨려 캡슐을 제조하고, 상기 제조된 증류수로 세척하여 사용하였다. 0.6% and 0.9% SA (sodium alginate) and R.sphaeroides culture medium were mixed at a ratio of 1:1 (v/v), and the mixture was put into a syringe and dropped into a 0.5% CaCl 2 solution to prepare a capsule. It was used after washing with distilled water.
ii) S.A + C.vulgaris 캡슐: 0.6% SA-C. 0.9% SA-Cii) SA + C. vulgaris capsules: 0.6% SA-C. 0.9% SA-C
0.6% 및 0.9% SA(Sodium alginate)와 C.vulgaris 배양액을 1:1(v/v)로 혼합하고, 상기 혼합액을 주사기에 넣어 0.5% CaCl2 용액에 떨어뜨려 캡슐을 제조하고, 상기 제조된 증류수로 세척하여 사용하였다.0.6% and 0.9% SA (sodium alginate) and C.vulgaris culture medium were mixed at a ratio of 1:1 (v/v), and the mixture was put into a syringe and dropped into a 0.5% CaCl 2 solution to prepare a capsule. It was used after washing with distilled water.
iii) S.A + R.sphaeroides + C.vulgaris 캡슐: 0.9% SA-R,Ciii) SA + R.sphaeroides + C.vulgaris capsule: 0.9% SA-R,C
0.9% SA, R.spharoides 배양액, C.vulgaris 배양액을 각각 2:1:1(v/v)로 혼합하고, 상기 혼합액을 주사기에 넣어 0.5% CaCl2 용액에 떨어뜨려 캡슐을 제조하고, 상기 제조된 증류수로 세척하여 사용하였다. 0.9% SA, R.spharoides culture medium, and C.vulgaris culture medium were mixed at a ratio of 2:1:1 (v/v), respectively, and the mixture was put into a syringe and dropped into a 0.5% CaCl 2 solution to prepare a capsule. Washed with distilled water and used.
iv) (S.A + R.sphaeroides 캡슐) + (S.A + C.vulgaris 캡슐): 0.9% SA-R+Civ) (SA + R.sphaeroides capsule) + (SA + C.vulgaris capsule): 0.9% SA-R+C
i) 과 ii)에서 만들어진 0.9% SA-R, 0.9% SA-C 캡슐을 1:1(w/w)로 혼합하였다.The 0.9% SA-R and 0.9% SA-C capsules prepared in i) and ii) were mixed 1:1 (w/w).
SA-R과 SA-C를 금붕어 배설물이 담긴 페트리디시에 넣고 그 안에 배추씨를 넣었다. 일주일 후 생장 길이와 엽록소 추출 후 663nm와 645nm에서 흡광도를 측정하였다. 금붕어 배설물 용액은 먹이 공급을 차단시키고 일주일 동안 키운 금붕어 수조에서 채취하여 사용하였다.SA-R and SA-C were placed in a petri dish containing goldfish feces and cabbage seeds were placed in it. After one week of growth length and chlorophyll extraction, absorbance was measured at 663 nm and 645 nm. The goldfish excrement solution was used after cutting off the food supply and collecting it from a goldfish tank raised for a week.
그리고 두 미생물을 함께 배양하기 위해 캡슐 또는 두 미생물을 섞은 SA-RC, SA-R+C를 각각 금붕어 배설물에 처리해 질산성 질소의 변화를 관찰하였다. 그리고 이 결과를 바탕으로 하여 아래와 같이 실험을 진행하였다.In addition, in order to culture the two microorganisms together, goldfish feces were treated with capsules or SA-RC and SA-R+C mixed with the two microorganisms, respectively, and changes in nitrate nitrogen were observed. And based on this result, the experiment was conducted as follows.
2. 금붕어 배설물 용액의 수질 변화2. Water quality change of goldfish excrement solution
금붕어 배설물 용액에 넣을 캡슐은 아래 표와 같이 C.vulgaris가 잘 자라는 BG11 배지, R.sphaeroides가 잘 배양되는 NB 배지를 이용해 아래 표 1과 같이 넣어 3일간 배양해 주었다.The capsules to be placed in the goldfish excreta solution were cultured for 3 days as shown in Table 1 below using BG11 medium in which C. vulgaris grows well and NB medium in which R. sphaeroides grows well, as shown in the table below.
각 배지에서 3일간 배양된 캡슐을 14일 동안 금붕어가 만든 배설물 용액과 21일 동안 금붕어가 만든 배설물 용액 5mL에 각각 0.4g을 넣어 주었다. 캡슐을 7일간 처리한 후 각 용액을 채취하여, 수질측정키트(Ecosaver)를 이용해 암모니아성 질소(NH4 +), 질산성 질소(NO3 -), 아질산성 질소(NO2 -)를 측정하였다. 그리고 pH meter(ISTEC model 735P)로 각 용액의 pH를 측정하였다.The capsules cultured for 3 days in each medium were added to each of 0.4 g in 5mL of the feces solution made by goldfish for 14 days and the feces solution made by goldfish for 21 days. After processing the capsules for 7 days, each solution was collected, and ammonia nitrogen (NH 4 + ), nitrate nitrogen (NO 3 - ), and nitrite nitrogen (NO 2 - ) were measured using a water quality measurement kit (Ecosaver). . And the pH of each solution was measured with a pH meter (ISTEC model 735P).
3. 배추의 생장3. Chinese cabbage growth
각 캡슐이 존재할 경우 수질 정화와 오염을 막아 수경재배하고 있는 작물에 효과를 줄 수 있는지 확인하였다. 두께 1cm, 지름 90mm 스타이로폼 안쪽에 지름 1cm 홈을 만들어 주었다. 그 홈에는 0.7% Agar를 넣어 굳힌 후 배추 씨앗을 각 홈에 2개씩 총 14개를 넣어 주었다. 그 후 각 캡슐이 처리된 지 9일이 지난 용액이 담긴 페트리디시에 넣어 배추의 생장을 관찰하였다.If each capsule exists, it was confirmed that it could have an effect on crops grown hydroponically by preventing water purification and contamination. I made a groove with a diameter of 1 cm inside the Styrofoam with a thickness of 1 cm and a diameter of 90 mm. After hardening by putting 0.7% Agar into the groove, a total of 14 cabbage seeds were placed, 2 each in each groove. Then, each capsule was placed in a petri dish containing the solution after 9 days of treatment, and the growth of cabbage was observed.
4. 곰팡이 오염 4. Fungal Contamination
배추의 생장을 관찰하던 중 수질이 악화된 쪽에서 곰팡이가 발생하기 시작하여 각 캡슐이 담겨있을 때 곰팡이 오염을 얼마나 줄이는지 확인하였다. 배추가 발아하여 16일이 지난 후 페트리디시에 넣었던 스타이로폼을 꺼내 핀셋으로 일부를 채취하여 PDA(Potato Dextrose Agar)에 올려놓아 곰팡이의 번식을 관찰하였다. While observing the growth of cabbage, mold began to develop on the side where the water quality deteriorated, and it was confirmed how much mold contamination was reduced when each capsule was contained. After 16 days of germination of the cabbage, the Styrofoam put in the Petri dish was taken out, and a portion was collected with tweezers and placed on PDA (Potato Dextrose Agar) to observe the growth of mold.
5. 각 캡슐에서의 5. In each capsule Rhodobacter sphaeroidesRhodobacter sphaeroides 와Wow Chlorella vulgaris Chlorella vulgaris 의 생장 관찰 observation of the growth of
9일 동안 금붕어 배설물 용액에 담겨있던 캡슐을 꺼내어 99% 알코올에 넣어 각 캡슐에 담겨있는 R.sphaeroides와 C.vulgaris의 색소를 추출하였다, 알코올로 추출된 용액에 종이크로마토그래피 종이를 넣어 각 색소를 분리한 후 자외선 처리하여 SA-R,C에서 R.sphaeroides와 C.vulgaris가 잘 배양되었는 확인하였다.The capsules that had been in the goldfish excreta solution for 9 days were taken out and put in 99% alcohol to extract the pigments of R.sphaeroides and C.vulgaris contained in each capsule. After separation, it was confirmed that R.sphaeroides and C.vulgaris were well cultured in SA-R,C by UV treatment.
<실험결과><Experiment result>
1. One. Rhodobacter sphaeroidesRhodobacter sphaeroides 와Wow Chlorella vulgaris Chlorella vulgaris 의 생장 growth of
R.sphaeroides와 C.vulgaris를 페트리디시에 함께 넣었을 때 잘 배양되는지 확인하였다. 각 3주간 배양한 용액을 원심분리한 후 현미경으로 관찰하였다. When R.sphaeroides and C.vulgaris were put together in a Petri dish, it was confirmed that they cultured well. The cultured solution for each 3 weeks was centrifuged and observed under a microscope.
도 3을 참고하면, 원심분리 결과 0.5 ~ 1㎛로 크기가 작은 R.sphaeroides가 위쪽에 넓게 퍼져 있었으며, 상대적으로 3 ~ 8㎛로 크기가 큰 C.vulgaris가 아래쪽에 분리되었으며, 각 색이 뚜렷하게 관찰되었다. Referring to FIG. 3, as a result of centrifugation, small R.sphaeroides with a size of 0.5 to 1 μm was spread widely on the upper side, and C. vulgaris with a relatively large size of 3 to 8 μm was separated on the lower side, and each color was distinctly Observed.
현미경으로 관찰한 결과 R.sphaeroides가 배양된 쪽이 옅은 붉은색으로 관찰되었으며, C.vulgaris가 초록색으로 배양된 것을 확인할 수 있었다.As a result of observation under a microscope, it was confirmed that the cultured side of R. sphaeroides was observed in a pale red color and that the cultured C. vulgaris was in a green color.
2. 금붕어 배설물 용액 처리량에 따른 배추의 생장2. Growth of Chinese cabbage according to the amount of goldfish excrement solution
금붕어 배설물을 배추에 처리하여 실제로 물고기에서 끌어올리는 물이 식물 비료로 활용될 수 있는지 확인하였다. Goldfish feces were treated with Chinese cabbage to confirm whether the water actually drawn from the fish could be used as a plant fertilizer.
도 4를 참고하면, 금붕어 배설물 용액을 300μL 처리한 쪽의 배추가 대조군이나 100μL를 처리한 배추보다 엽록소 a(663nm)와 엽록소 b(645nm)에서 흡광도가 높게 측정되었다. Referring to FIG. 4, the absorbance of chlorophyll a (663 nm) and chlorophyll b (645 nm) of the cabbage treated with 300 μL of the goldfish excrement solution was higher than that of the control group or the cabbage treated with 100 μL.
따라서 금붕어 배설물 용액을 이용해 C.vulgaris와 R.sphaeroides 캡슐을 넣었을 때 수질 변화와 배추의 생장, 캡슐의 변화를 관찰하기로 하였다. Therefore, when C. vulgaris and R. sphaeroides capsules were inserted using goldfish excretory solution, we decided to observe the change in water quality, growth of cabbage, and capsule.
3. 캡슐의 변화 및 배추의 생장 3. Changes in capsules and growth of Chinese cabbage
(1) SA 농도에 따른 캡슐의 변화(1) Changes in capsules according to SA concentration
금붕어 배설물 용액에 0.6%, 0.9% SA-R과 0.6%, 0.9% SA-C를 3일간 처리한 후 각 용액을 배추에 처리하여 생장 변화를 관찰하였다. 먼저 SA 농도에 따른 캡슐의 변화를 관찰하였다. After treating 0.6%, 0.9% SA-R and 0.6%, 0.9% SA-C in goldfish excretion solution for 3 days, cabbage was treated with each solution and the growth change was observed. First, the change of the capsule according to the SA concentration was observed.
도 5를 참고하면, R.sphaeroides는 SA의 농도가 0.6%보다 0.9%일 때 색상이 진하였으며, 크기는 약간 작았다. C.vulgaris는 SA의 농도가 0.6%일 때가 약간 진한 녹색으로 보였으며 크기는 R.sphaeroides 와 마찬가지로 0.9%가 약간 작게 관찰되었다. 현미경으로 관찰한 결과 전체적으로 C.vulgaris가 잘 배양되어 전체적으로 녹색을 띠는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 5, R. sphaeroides was darker in color and slightly smaller in size when the concentration of SA was 0.9% than 0.6%. C. vulgaris appeared slightly dark green when the SA concentration was 0.6%, and the size was slightly smaller at 0.9%, similar to R. sphaeroides . As a result of observation under a microscope, it was confirmed that C. vulgaris was well cultured overall and had a green color throughout.
(2) 캡슐에 따른 배추의 생장 변화(2) Growth change of Chinese cabbage according to capsule
이 캡슐이 담겨있던 용액을 배추의 생장 길이는 대조군과 SA만 처리한 것이 각각 3cm와 3.43cm이었으며, SA-C와 SA-R 용액을 처리한 배추의 경우 생장 길이가 모두 증가한 것으로 나타났다(도 6). The growth length of Chinese cabbage treated with the solution containing this capsule was 3 cm and 3.43 cm, respectively, in the control group and SA-only treatment, and in the case of Chinese cabbage treated with SA-C and SA-R solutions, both growth lengths increased (Fig. 6). ).
배추의 엽록소의 흡광도는 대조군보다 0.6% SA-C 와 0.9% SA-R에서 흡광도가 높게 측정이 되었으며, 나머지는 대조군과 약간 높거나 비슷하였다(도 7). Absorbance of chlorophyll of Chinese cabbage was measured to be higher in 0.6% SA-C and 0.9% SA-R than in the control group, and the rest were slightly higher or similar to the control group (FIG. 7).
그리고 정상적인 식물일 경우 엽록소 a/ b의 3 정도인 것과 비교하였을 때 0.9% SA-R이 가장 2.728로 가장 정상적인 비율에 가까웠다. 배추의 생장 길이와 흡광도, 엽록소 a/b의 비율 모두 대체로 캡슐에 C.vulgaris와 R.sphaeroides를 넣었던 용액에서 흡광도와 생장 길이, 엽록소의 비율이 높게 측정되었다. And compared to 3 of chlorophyll a/b in the case of normal plants, 0.9% SA-R was 2.728, which was close to the normal ratio. The growth length, absorbance, and chlorophyll a/b ratio of Chinese cabbage were generally high in the solution containing C. vulgaris and R. sphaeroides .
그 이유로 C.vulgaris 및 R.sphaeroides가 캡슐에서 일부 빠져나와 배추의 생장에 도움을 준 것으로 생각하였다. For this reason, it was thought that C. vulgaris and R. sphaeroides partially escaped from the capsule and helped the growth of Chinese cabbage.
각 캡슐이 담겨있던 용액의 질산성 질소의 반응은 용액이 진한 노란색일수록 질산성 질소가 많이 포함된 것을 나타낸다. 실험결과, 도 8을 참고하면, 금붕어 배설물 용액을 제외한 나머지 모두 용액이 투명한 것으로 확인되었다. 따라서 C.vulgaris가 배설물인 질산성 질소를 질소 환원효소로 분해하면서 흡수하고, R.sphaeroides 역시 질소를 영양원으로 사용하기 때문에 질산성 질소의 함량이 적은 것으로 생각되었다.In the reaction of nitrate nitrogen in the solution in which each capsule was contained, the darker the yellow solution, the more nitrate nitrogen was contained. As a result of the experiment, referring to FIG. 8, it was confirmed that all solutions except for the goldfish excrement solution were transparent. Therefore, it was thought that the content of nitrate nitrogen was low because C. vulgaris decomposed and absorbed fecal nitrate nitrogen with nitrogen reductase, and R. sphaeroides also used nitrogen as a nutrient source.
4. 4. Rhodobacter sphaeroidesRhodobacter sphaeroides 와Wow Chlorella vulgaris Chlorella vulgaris 혼합 캡슐의 수질 정화 Water purification of mixed capsules
R.sphaeroides 와 C.vulgaris를 동시에 혼합한 캡슐인 SA-R,C와 따로 캡슐을 만들고 혼합한 SA-R+C를 금붕어 배설물 용액에 처리한 후 3일 후 질산성 질소의 변화를 확인해 수질 정화에 도움이 되는지 확인하였다. SA-R,C, which is a capsule mixed with R.sphaeroides and C.vulgaris , and SA-R+C, which are separately made and mixed, are treated with a goldfish excrement solution, and after 3 days, the change in nitrate nitrogen is confirmed to purify water quality to see if it helps.
도 9를 참고하면, 각 캡슐을 금붕어 배설물 용액에 처리했던 것처럼 질산성 질소가 대조군보다 감소하는 것이 관찰되었다. Referring to Figure 9, it was observed that nitrate nitrogen was reduced than the control group, as if each capsule was treated with a goldfish excrement solution.
도 10을 참고하면, 각 캡슐을 페트리디시에 배양한 결과 각 캡슐의 색은 조금씩 진해지면서 C.vulgaris는 진한 녹색, R.sphaeroides는 진한 빨강, SA-R,C는 연한 분홍색으로 색을 띠면서 배양되는 것도 관찰되었다. 이 결과로 볼 때 각 캡슐에서 C.vulgaris 및 R.sphaeroides가 앞의 결과와 마찬가지로 잘 배양되며, 배양될 때 질산성 질소의 감소도 함께 이뤄지는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 10, as a result of culturing each capsule in a petri dish, the color of each capsule gradually darkens, C. vulgaris is dark green, R. sphaeroides is dark red, and SA-R, C is light pink. Incubation was also observed. From these results, it was confirmed that C. vulgaris and R. sphaeroides were cultured well in each capsule, as in the previous result, and nitrate nitrogen was also reduced when cultured.
5. 5. Rhodobacter sphaeroidesRhodobacter sphaeroides 와Wow Chlorella vulgaris Chlorella vulgaris 캡슐 처리에 따른 수질 및 배추의 생장 변화 Changes in water quality and growth of Chinese cabbage according to capsule treatment
금붕어가 배설물을 만든 시점인 14일과 21일에 각각 물을 채취한 뒤 캡슐을 처리해 수질 정화에 도움을 주는지 확인하고 각 캡슐이 처리되었을 때 배추의 생장에 도움을 주는지, 작물의 오염도를 줄여 줄 수 있는지 확인하였다. Water was collected on the 14th and 21st days, when the goldfish made feces, respectively, and then the capsules were processed to see if it was helpful in purifying the water quality, and when each capsule was treated, whether it helped the growth of cabbage or not, and whether it could reduce the contamination of crops. confirmed that it exists.
(1) 암모니아성 질소, 질산성 질소, 아질산성 질소 (1) Ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, nitrite nitrogen
암모니아성 질소는 색이 초록색으로 바뀔수록 농도가 높은 것이다. 실험에서는 대부분 옅은 초록색으로 바뀌어 분광광도계를 이용해 초록색이 흡수되는 파장인 500m에서 흡광도를 측정하였다. The concentration of ammonia nitrogen is higher as the color changes to green. In the experiment, most of the light turned green, and the absorbance was measured using a spectrophotometer at 500 m, which is the wavelength at which green is absorbed.
도 11을 참고하면, 실험결과 대조군은 14일보다 21일에 암모니아성 질소가 더 많은 것으로 측정되었고 이 결과는 금붕어 배설물이 더 많았기 때문으로 보인다. 14일에 암모니아성 질소가 감소한 것은 BG11에서 배양된 SA-R,C 와 각 캡슐을 서로 섞은 SA-R+C, R.sphaeroides만 넣은 SA-R로 나타났다. 21일에는 BG11 SA-R,C를 제외한 나머지 모두 암모니아성 질소가 감소하였다. 두 시기 모두 암모니아성 질소가 감소한 것은 NB SA-R,C, SA-R+C, SA-R이었다. Referring to FIG. 11, as a result of the experiment, the control group was measured to have more ammonia nitrogen on the 21st day than on the 14th day, and this result seems to be due to more goldfish excretion. The decrease in ammonia nitrogen on day 14 was shown in SA-R,C cultured in BG11, SA-R+C mixed with each capsule, and SA-R containing only R.sphaeroides . On
도 12를 참고하면, 질산성 질소는 채취한 시기가 14일과 21일이 경과하였을 때의 차이와 각 캡슐을 넣었을 때의 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. Referring to FIG. 12, it was found that there was little difference in nitrate nitrogen when the collection time was 14 days and 21 days, and when each capsule was inserted.
그 원인으로 시기적으로 암모니아성 질소가 분해되기 시작하면서 질산성 질소의 양이 증가하고 그 양이 너무 많아 각 캡슐을 넣었을 때 분해되는 정도가 관찰되지 않았다. As a result, the amount of nitrate nitrogen increased as ammonia nitrogen began to decompose over time, and the amount was so large that the degree of decomposition was not observed when each capsule was inserted.
아질산성 질소는 14일에 채취한 물과 21일에 채취한 물 모두 대조군의 색상이 분홍과 옅은 주황으로 옅었으며, BG11 SA-R,C, NB SA-R,C, SA-R+C의 색이 상대적으로 진한 것으로 보아 3종류의 캡슐이 더 많이 질산성 질소를 분해하여 아질산성 질소가 많아진 것으로 생각되었다. Nitrite nitrogen was pale pink and light orange in both the water collected on the 14th and the water collected on the 21st in the control group, and the color of the BG11 SA-R,C, NB SA-R,C, SA-R+C Considering that the color was relatively dark, it was thought that the three types of capsules decomposed more nitrate nitrogen and increased nitrite nitrogen.
(2) pH 변화 및 COD 변화 (2) pH change and COD change
도 13을 참고하면, pH의 변화는 14일보다 21에 채취한 용액이 pH가 전체적으로 조금씩 낮아졌으며, 캡슐을 처리한 쪽의 용액이 대조군보다 pH가 높게 측정되었다. 14일보다 21일에 pH가 낮아진 이유는 배설물이 분해되면서 질산성 질소나 아질산성 질소의 증가로 인한 것으로 보이며, 캡슐을 처리한 쪽이 pH가 높은 것으로는 질소 분해효소를 가진 C.vulgaris와 R.sphaeroides가 질소염을 영양원으로 사용했기 때문으로 보인다. Referring to FIG. 13, the pH of the solution collected on the 21st rather than the 14th was gradually lowered overall, and the pH of the solution on the capsule-treated side was higher than that of the control group. The lower pH on
COD의 경우 R.sphaeroides가 포함되어 있으면 감소하는 경향이 나타나야 하지만 오히려 R.sphaeroides가 포함된 경우에 COD가 높게 측정되었다. COD가 증가하는 원인은 미생물의 분해 활성화 또는 난분해성 유기물의 증가이다. COD should show a tendency to decrease when R.sphaeroides is included, but COD was measured to be high when R.sphaeroides was included. The cause of the increase in COD is the activation of decomposition of microorganisms or the increase of non-degradable organic matter.
실험에서는 난분해성 유기물이 없어 미생물의 분해가 활성화된 것으로 생각하였다. COD가 높은 것은 R.sphaeroides가 잘 자라는 조건인 NB 배지에서 캡슐을 배양한 NB SA-R,C와 SA-R, 그리고 SA-R을 SA-C와 혼합한 SA-R+C로 나타났으며 이 캡슐에서 분해가 활발한 것으로 생각하였다.In the experiment, it was considered that the decomposition of microorganisms was activated because there was no non-degradable organic matter. High COD was found in NB SA-R,C and SA-R in which capsules were cultured in NB medium, a condition in which R.sphaeroides grows well, and SA-R+C in which SA-R was mixed with SA-C. Degradation was considered active in this capsule.
(3) 캡슐이 처리된 용액에서의 배추 생장 변화 및 곰팡이 번식(3) Changes in Chinese cabbage growth and mold growth in the capsule-treated solution
위에서 수질 변화를 확인한 용액을 수경재배와 비슷한 형태로 만들어 실험을 진행하였다. 금붕어배설물을 14일과 21일에 채취한 용액을 공급하였다. The experiment was conducted by making the solution whose water quality change was confirmed above in a form similar to hydroponic culture. Goldfish feces were supplied with solutions collected on the 14th and 21st days.
도 14를 참고하면, 7일이 경과한 배추 주변에 곰팡이가 조금씩 관찰되었으며 곰팡이 번식이 많은 대조군의 생장 길이와 잎이 가장 적었다. 그 다음으로 SA-C 캡슐의 생장이 적게 되었으며, 나머지는 모두 생장 길이와 잎의 길이가 정상적으로 자랐으며, 곰팡이 번식이 적게 되어있었다. 10일이 경과하자 14일 용액을 처리한 배추는 SA-R+C가 가장 덜 시들었으며, 21일 용액을 처리한 배추는 BG11 SA-R,C, NB SA-R,C, SA-R 이 가장 덜 시들어 있었다. 이 결과로 볼 때 R.sphaeroides이 캡슐에 포함되어있을 때 곰팡이와 같은 오염에서 작물이 잘 견딜 수 있는 것으로 보이며, C.vuglaris는 수질 정화에만 효과가 있다. Referring to FIG. 14, a little fungus was observed around the Chinese cabbage after 7 days, and the growth length and leaves of the control group with a lot of mold propagation were the smallest. Next, the growth of the SA-C capsule was reduced, and the rest of the growth length and leaf length grew normally, and mold growth was reduced. After 10 days, SA-R+C withered the least in the cabbages treated with the solution on day 14, and BG11 SA-R,C, NB SA-R,C, and SA-R among cabbages treated with solution on
각 스타이로폼을 핀셋으로 채취한 후 PDA 배지에 배양한 결과 14일 용액을 처리했던 스타이로폼은 대조군,>SA-R>SA-R+C 순으로 곰팡이가 넓게 퍼져 있었고, 21일 용액을 처리했던 스타이로폼은 대조군>SA-R+C>SA-C 순으로 곰팡이가 퍼져 있었다(도 15a)After collecting each Styrofoam with tweezers and incubating it in PDA medium, the Styrofoam treated with the 14-day solution had a wide spread of mold in the order of control, >SA-R>SA-R+C, and the 21-day solution The treated Styrofoam had mold spread in the order of control>SA-R+C>SA-C (FIG. 15a)
곰팡이가 적게 핀 것은 BG11과 NB 배지에서 배양했던 SA-R,C였으며 C.vulgaris와 R.sphaeroides가 함께 포함될 경우 곰팡이 오염이 각각 캡슐로 만든 것보다 효과가 좋은 것으로 나타났다. SA-R,C cultured in BG11 and NB media showed less mold growth, and when C. vulgaris and R. sphaeroides were included together, fungal contamination was found to be more effective than those made with capsules respectively.
(4) 각 캡슐의 종이크로마토그래피 변화 (4) Paper chromatography change of each capsule
R.sphaeroides 와 C.vulgaris 캡슐을 서로 혼합하거나 각각을 서로 혼합해 캡슐로 만들어 금붕어 배설물 용액에 넣었을 때 생장이 잘되는지 확인해보았다. 각 캡슐을 알코올로 추출한 후 종이크로마토그래피에 전개하여 UV 램프에 가져가 본 결과 C.vulgaris가 포함된 NB SA-R,C, BG11 SA-R,C, SA-R+C, SA-C 모두 자외선에 반응하는 엽록소 띠가 관찰되었다. 그리고 R.sphaeroides가 포함된 캡슐에서는 붉은색 띠가 공통적으로 관찰되었으며, BG11에서 배양해 만든 캡슐인 BG11 SA-R,C와 각 캡슐을 섞은 SA-R,C에서는 붉은 띠가 적게 관찰되었다(도 15b). When R. sphaeroides and C. vulgaris capsules were mixed with each other or mixed with each other to make capsules and put into goldfish excrement solution, growth was confirmed. After each capsule was extracted with alcohol, developed on paper chromatography and taken to a UV lamp, all of NB SA-R,C, BG11 SA-R,C, SA-R+C, and SA-C containing C.vulgaris A band of chlorophyll responding to ultraviolet light was observed. In addition, red bands were commonly observed in capsules containing R.sphaeroides , and fewer red bands were observed in BG11 SA-R,C, a capsule made by culturing in BG11, and SA-R,C mixed with each capsule (Fig. 15b).
<결론><Conclusion>
아쿠아포닉스는 작물이 병해충에 걸리면 농약을 사용하기 어려우며 작물 생장의 악화가 발생하며 이것으로 인해 수질의 악화가 발생한다는 단점이 있다. 이 때문에 아쿠아포닉스의 단점을 보완할 방안으로 C.vulgaris와 R.sphaeroides 캡슐을 활용해 보기로 하였다. Aquaponics has disadvantages in that it is difficult to use pesticides when crops are affected by pests, deterioration of crop growth, and deterioration of water quality. For this reason, it was decided to use C. vulgaris and R. sphaeroides capsules as a way to supplement the disadvantages of aquaponics .
먼저 C.vulgaris와 R.sphaeroides를 혼합해 만든 캡슐(SA-R,C)에서 C.vulgaris와 R.sphaeroides 모두 배양이 잘 되었으며, 이 캡슐을 금붕어가 담긴 배설물 용액에 처리한 결과 암모니아성 질소는 대조군보다 NB 배지에서 배양한 SA-R,C와 각 캡슐을 혼합한 SA-R+C, C.vuglaris만 처리한 SA-C에서 감소하였다. 아질산성 질소의 농도가 캡슐을 처리한 쪽이 높은 것으로 보아 R.sphaeroides와 C.vulgaris에 의해 질산성 질소가 분해된 것으로 예상할 수 있었다. First, both C. vulgaris and R. sphaeroides were cultured well in the capsule (SA-R,C) made by mixing C. vulgaris and R. sphaeroides, and as a result of treating this capsule with a goldfish excrement solution, ammonia nitrogen It was decreased in SA-R,C cultured in NB medium, SA-R+C mixed with each capsule, and SA-C treated only with C. vuglaris than in the control group. Since the concentration of nitrite nitrogen was higher in the treated capsules, it could be expected that nitrate nitrogen was decomposed by R. sphaeroides and C. vulgaris .
각 캡슐을 처리한 용액을 배추에 처리할 경우 대조군에서는 배추가 발아되었지만, 주변에 곰팡이가 자라면서 생장이 억제되었다. 하지만 SA-R, SA-RC, SA-R에서는 곰팡이로 오염이 덜 되었으며 대조군보다 더 잘 자랐다. 각 배추가 자란 스타이로폼 조각을 PDA 배지에 넣었을 때 역시 SA-R,C에서 곰팡이가 적게 배양되었다. 따라서 R.sphaeroides가 포함될 경우 오염을 줄일 수 있는 것을 알 수 있었다. When the cabbage was treated with the solution treated with each capsule, the cabbage germinated in the control group, but the growth was inhibited as mold grew around it. However, SA-R, SA-RC, and SA-R were less contaminated with mold and grew better than the control group. When the Styrofoam pieces from each Chinese cabbage were placed in the PDA medium, less mold was also cultured in SA-R,C. Therefore, it was found that contamination can be reduced if R.sphaeroides is included.
따라서 현재 아쿠아포닉스 시스템에 SA-R,C를 넣어 보완한다면 지금보다 더 작물의 생장률을 높이고 수질 정화를 지속적으로 할 수 있는 시스템이 될 것으로 생각된다.Therefore, if SA-R,C is added to the current aquaponics system to supplement it, it is thought that it will be a system that can increase the growth rate of crops and continuously purify water quality.
Claims (12)
A microbe-immobilized capsule for aquaponics comprising one or more microorganisms of Rhodobacter sphaeroides or Chlorella vulgaris .
상기 미생물 고정화 캡슐은 칼슘 알지네이트 캡슐인 것을 특징으로 하는 아쿠아포닉스용 미생물 고정화 캡슐.
According to claim 1,
The microorganism immobilized capsule for aquaponics, characterized in that the calcium alginate capsule.
상기 미생물 고정화 캡슐은 미생물 배양액 및 알긴산나트륨(Sodium Alginate) 용액을 혼합한 후, 상기 혼합 용액을 염화칼슘 용액에 떨어뜨려 제조되는 것을 특징으로 하는 아쿠아포닉스용 미생물 고정화 캡슐.
According to claim 1,
The microbial immobilization capsule is prepared by mixing the microbial culture medium and the sodium alginate solution and then dropping the mixed solution into the calcium chloride solution.
상기 알긴산나트륨 용액은 0.5 ~ 1%(w/v)인 것을 특징으로 하는 아쿠아포닉스용 미생물 고정화 캡슐.
According to claim 3,
Microbial immobilization capsules for aquaponics, characterized in that the sodium alginate solution is 0.5 to 1% (w / v).
상기 미생물 고정화 캡슐은 암모니아성 질소 또는 질산성 질소를 감소시키는 것을 특징으로 하는 아쿠아포닉스용 미생물 고정화 캡슐.
According to claim 1,
The microorganism immobilization capsule for aquaponics, characterized in that for reducing ammonia nitrogen or nitrate nitrogen.
상기 미생물 고정화 캡슐은 항균 활성은 나타내는 것을 특징으로 하는 아쿠아포닉스용 미생물 고정화 캡슐.
According to claim 1,
The microorganism immobilized capsule for aquaponics, characterized in that exhibits antibacterial activity.
상기 미생물 고정화 캡슐은 BG11 배지 또는 NB 배지에서 배양된 것을 특징으로 하는 아쿠아포닉스용 미생물 고정화 캡슐.
According to claim 1,
The microorganism immobilized capsule for aquaponics, characterized in that cultured in BG11 medium or NB medium.
An aquaponics device comprising the microbe-immobilized capsule of any one of claims 1 to 7.
상기 아쿠아포닉스 장치는 수중 생물이 서식하는 수조, 상기 미생물 고정화 캡슐을 포함하는 정수필터 및 식물 재배부를 포함하는 것을 특징으로 하는 아쿠아포닉스 장치.
According to claim 8,
The aquaponics device comprises a water tank in which aquatic organisms live, a water filter including the microbe-immobilized capsule, and a plant cultivation unit.
상기 혼합 용액을 염화칼슘 용액에 떨어뜨리는 단계를 포함하는 아쿠아포닉스용 미생물 고정화 캡슐 제조방법.
Rhodobacter sphaeroides or Chlorella vulgaris Mixing one or more microorganisms of sodium alginate solution;
A method for manufacturing a microbial immobilized capsule for aquaponics comprising the step of dropping the mixed solution into a calcium chloride solution.
상기 미생물 고정화 캡슐을 배지에서 배양하는 단계를 더 포함하는 아쿠아포닉스용 미생물 고정화 캡슐 제조방법.
According to claim 10,
A method for manufacturing a microbial immobilized capsule for aquaponics, further comprising culturing the microbial immobilized capsule in a medium.
상기 배지는 BG11 배지 또는 NB 배지인 것을 특징으로 하는 아쿠아포닉스용 미생물 고정화 캡슐 제조방법.According to claim 11,
The medium is a microbial immobilized capsule manufacturing method for aquaponics, characterized in that BG11 medium or NB medium.
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KR102143415B1 (en) | 2018-12-13 | 2020-08-12 | 원유비 | Aquaponics device using high-purity recirculating aquaculture system |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |