WO2014208832A1 - 바실러스 알칼로필러스를 이용한 혼합 해조폐기물의 처리방법 - Google Patents

바실러스 알칼로필러스를 이용한 혼합 해조폐기물의 처리방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2014208832A1
WO2014208832A1 PCT/KR2013/010586 KR2013010586W WO2014208832A1 WO 2014208832 A1 WO2014208832 A1 WO 2014208832A1 KR 2013010586 W KR2013010586 W KR 2013010586W WO 2014208832 A1 WO2014208832 A1 WO 2014208832A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
algae
seaweed
waste
strain
syr1
Prior art date
Application number
PCT/KR2013/010586
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김중균
강소연
Original Assignee
부경대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 부경대학교 산학협력단 filed Critical 부경대학교 산학협력단
Publication of WO2014208832A1 publication Critical patent/WO2014208832A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • C12N1/205—Bacterial isolates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/02—Monosaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/07—Bacillus

Definitions

  • the present invention relates to a method for treating mixed algae waste using Bacillus alcalophilus KACC91705P having a polysaccharide resolution and a protein resolution of algae.
  • algae polysaccharides are extracted from seaweed through processing methods such as alkali, acid, or enzyme treatment, and are widely used industrially as food and cosmetic additives and health food resources, and are currently used as resources for bioethanol production. It is expanding. However, the amount of algae needed to produce bioethanol is 12.5 million tons, whereas the amount of seaweed that our country can produce is limited to 1 million tons. Therefore, it is difficult to use all the industrially used seaweed such as food for the development of bioenergy, and therefore, to develop bioenergy and physiologically active substances with marine waste (waste algae) generated during processing and extraction processes.
  • the monosaccharide, galactose or glucose produced as a result of decomposition is not only used for the production of ethanol through the yeast fermentation process, but also the decomposition metabolites such as peat, aparan, and oligosaccharides produced during the decomposition reaction are antioxidative, anticancer, antibacterial and anti It can be developed as a useful bioactive substance such as mold.
  • microorganisms known to degrade agar or carrageenan by enzymatic methods include agar-decomposing microorganisms, Agarivorans albus (Agarivorans sp.) Having heat-resistant beta agarase for producing agar oligosaccharides in high temperature solvo state.
  • JA-1, KCCM 10645P Kelvin Patent No. 736,889
  • Thalassomonas agarivorans having a beta agarase for producing agar oligosaccharides Thilassomonas sp. SL-5, KCCM 10790P
  • Saccharophagus degradans 2-40 Saccharophagus sp. AG21, KFCC 11416P
  • alpha agarase and beta agarase to produce galactose
  • beta agarase to produce galactose
  • Microorganisms known to decompose cellulose or laminarin by enzymatic methods include cellulose degrading microorganisms, a novel microorganism producing cellulose degrading enzyme and endoglucanase, Xanthomonas sp. EC102 (Korean Patent No. 1,132,396), Thermus caldophilus GK24, which produces cellulase for the production of short-length beta-glucans including cellobiose through hydrolysis of cellulose and beta-glucans Article No.
  • Bacillus licheniformis DK4 which releases cellulase to feed additives to enhance degradation, exhibiting 50% of the maximum activity with temperature change in 2 (KACC 91410P) (Korean Patent No. 1,062,309) and the like have been reported.
  • strains that produce one enzyme that breaks down each polysaccharide but not only red algae containing agar and carrageenan, but also algae (green algae and brown algae), algae, carrageenan, cellulose, laminarin, Alginate, fucoidan, and even microorganisms that directly degrade proteins together have not been developed and have not been reported to date, and if treated with a mixture of strains that break down each polysaccharide with one enzyme synthesis previously reported, Interactions, optimum conditions, and treatment efficiency due to cultivation may be impaired.
  • the strain of the present invention synthesizes an enzyme capable of degrading seaweed polysaccharides of various forms in one bacterium, and thus can compensate for these disadvantages.
  • the present inventors have made intensive efforts to develop a strain capable of effectively treating mixed waste algae, which is a by-product generated in the algae processing process or during the extraction process, as well as seaweed polysaccharides agar and carrageenan, cellulose and laminarin, By separating the Bacillus alkalophilus excellent in the ability to decompose alginic acid, fucoidan and protein, and using the strain, it was confirmed that the mixed algae waste can be effectively treated, the present invention was completed.
  • Another object of the present invention is to provide a method for treating mixed algae waste using a strain having the algae-derived polysaccharide resolution and protein resolution.
  • the present invention provides a method for producing reducing sugars by decomposing algae or algae-derived polysaccharides using Bacillus alcalophilus KACC91705P.
  • the present invention provides a method for treating mixed algae waste, characterized by using Bacillus alcalophilus KACC91705P.
  • reduced monosaccharides and oligosaccharides such as galactose and glucose
  • it is also effective in improving environmental problems by treating mixed seaweed waste effectively.
  • Figure 1 shows the results of confirming the resolution for the laver powder (A), agar (B) and carrageenan (C) of the SYR1 strain.
  • Figure 2 shows the results of confirming the resolution of the seaweed (A) and kelp (B) of the SYR1 strain.
  • Figure 3 shows the results confirming the resolution of cellulose (A) and laminarin (B) of the SYR1 strain.
  • Figure 4 shows the comparison of the results confirmed the resolution of the red algae (kim), green algae (green), brown algae (Kashima) of the SYR1 strain.
  • Figure 5 shows a comparison of the results confirmed the resolution of the seaweed polysaccharides (agar, carrageenan, cellulose, laminarin, alginic acid, fucoidan) of the SYR1 strain.
  • FIG. 6 is a graph showing the laver powder decomposition reaction results of SYR1 strain [pH ( ⁇ ); Cell density ( ⁇ ); Total reducing sugars ( ⁇ )].
  • FIG. 7 is a graph showing the results of the decomposition of green (A) and kelp (B) powder of SYR1 strain [pH ( ⁇ ); Cell density ( ⁇ ); Total reducing sugars ( ⁇ )].
  • FIG 8 is a graph showing the agar (A) and carrageenan (B) decomposition reaction results of the SYR1 strain [pH ( ⁇ ); Cell density ( ⁇ ); Total reducing sugars ( ⁇ )].
  • FIG. 9 is a graph showing the results of cellulose (A) and laminarin (B) degradation reactions of SYR1 strains [pH ( ⁇ ); Cell density ( ⁇ ); Total reducing sugars ( ⁇ )].
  • Figure 11 shows the clear zone by proteolysis after incubating the SYR1 strain in skim milk solid plate medium.
  • the present invention relates to a method for producing reducing sugars by degrading algae or algae-derived polysaccharides characterized by using Bacillus alcalophilus KACC91705P.
  • Bacillus alcalophilus KACC91705P strain of the present invention is a microorganism that directly decomposes agar and carrageenan-containing red algae and at the same time to produce cellulase and laminase, cellulose and laminarin, alginic acid, fucoidan, protein in addition to agar and carrageenan As a new strain that decomposes together, it can deal with the problems of mixed by-products or wastes generated during seaweed processing and extraction processes and produce biofuels and bioactive substances.
  • microorganisms which directly degrade not only red algae but also other algae (green algae, brown algae) and algae polysaccharides such as agar and carrageenan, cellulose, laminarin, alginic acid, fucoidan, and protein have not been disclosed.
  • the algae may be red algae, green algae or brown algae
  • the algae-derived polysaccharide may be characterized in that it is selected from the group consisting of agar, carrageenan, laminarin, alginic acid, fucoidan and cellulose.
  • microorganisms capable of efficiently decomposing agar and carrageenan which are waste algae polysaccharides generated in red algae processing and extraction processes, are separated from samples collected in various environments such as soil, seawater, and tidal flats.
  • Carlophilus KACC91705P was found to degrade cellulose, laminarin, alginic acid, fucoidan, and protein in addition to agar and carrageenan.
  • green algae (cellulose) and brown algae (laminarin) were decomposed by the microorganisms, it was confirmed that reducing sugars of glucose and oligosaccharides were formed as degradation products.
  • Bacillus alkalophilus KACC91705P of the present invention can decompose green algae containing cellulose and brown algae containing laminarin in addition to red algae containing agar and carrageenan, and in one embodiment, Bacillus in solid medium containing green seaweed and kelp Alkalophilus KACC91705P was cultured and confirmed through the lugol solution, it was confirmed that forming a transparent ring according to the decomposition of kelp and seaweed.
  • the present invention relates to a method for treating seaweed waste, characterized by using Bacillus alcalophilus KACC91705P.
  • the seaweed waste may be characterized in that the seaweed waste, fish waste or mixed waste of seaweed waste and fish waste.
  • Bacillus alcalophilus KACC91705P of the present invention can decompose cellulose and laminarin, alginic acid, fucoidan, protein in addition to agar and carrageenan, in one embodiment each of the respective solid medium containing cellulose and laminarin, alginic acid, fucoidan Bacillus alcalophilus KACC91705P incubated in the results confirmed by the lugol solution, was confirmed to form a transparent ring according to the decomposition of cellulose and laminarin, alginic acid, fucoidan. In addition, as a result of culturing BAC alkalophilus KACC91705P in a solid medium containing skim milk, it was confirmed that a transparent ring was formed by protein degradation.
  • Bacillus alkalophilus KACC91705P of the present invention decomposes laminin, alginic acid, fucoidan contained in cellulose and brown algae contained in green algae, in addition to agar and carrageenan contained in red algae, and as a degradation product, reducing sugars of galactose, glucose and oligosaccharides are produced. Let's do it.
  • Such reducing sugars can be used for bioethanol production and bioactive materials, and as a result, the Bacillus alkaloid filler of the present invention for waste treatment along with the production of bioethanol and bioactive materials using waste algae mixed with red algae, green algae and brown algae Strains can be used very usefully. It also has the ability to break down proteins, making it easier to process mixed algae waste, which is then mixed with fish waste.
  • Bacteria that effectively degrade agar and carrageenan were isolated from samples taken from the intestines of soil, mud flats and marine animals.
  • Samples collected from the intestines of soil, mud flats and marine animals are inoculated in a laver-added medium (1.5 g of seaweed itself, Sea water, pH 7.42) and shaken at 14 ° C., 180 rpm for 14 days, or a laver powder medium (10 g of laver powder). / L, NH 4 Cl 1 g / L, Tap water, pH 6.8) and incubated for 7 days at 37 °C, 180 rpm, shaking culture, 1% seaweed powder medium (NH 4 Cl 1 g / L, Tap water) , pH 6.8) to 1.5% agar was added to the solid medium. The cultured microorganisms were subsequently plated in fresh solid medium until the colonies were separated into pure colonies to finally isolate the strain. The isolated pure strain was subcultured every two weeks while stored at 4 °C.
  • the indicator Bromocresol Purple (0.5 g / L) and 1.5 in a laver powder medium (steam powder 10 g / L, NH 4 Cl 1 g / L, Tap water, pH 6.8)
  • the pure strain was smeared on a solid medium to which% agar was added.
  • strain SYR1 shows a change in medium color according to the pH change in the laver powder agar medium containing the indicator.
  • SYR1 strains were inoculated into 5 ml of laver powder liquid medium and shaken at 37 ° C. and 180 rpm for 1 to 2 days, and 10 ⁇ l of each strain culture solution was laver powder solid. After dropping into the plate medium and dried, the plate was incubated at 37 ° C for 4 days.
  • the 16S-rRNA sequence of the isolated SYR1 strain was analyzed. Chromosome DNA of each strain was isolated using AccuPrep chromosome DNA extraction kit (Bionia, Korea), and PCR was performed using the following primers (SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 3) using the isolated DNA as a template. As a result, about 1500 bp of size 16S-rRNA gene was amplified in each strain.
  • 16S-rRNA sequencing analysis (Macrogen, Korea) was submitted to the PCR product of the amplified DNA, and the 16S-rRNA partial sequence of the SYR1 strain determined by analysis in Macrogen is shown in SEQ ID NO: 3.
  • Example 1 In order to confirm that the SYR1 strain isolated in Example 1 decomposes seaweed and kelp, 10 ⁇ l of the strain culture solution was added to the green seaweed and kelp powder solid medium, and dried for 4 days. Incubated at 37 ° C. After confirming colonies on the medium formed by each strain, 10 ml of Lugol's solution (Lugol's solution) (KI 10 g / L, I 5 g / L) was added to the green and sea tangle powder plates, and stained for 5 minutes. After discarding, clear zones were identified by the disintegration of green seaweed and kelp.
  • Lugol's solution Lugol's solution
  • the SYR1 strain was used to break up seaweed and kelp, and confirmed the possibility of producing useful substances.
  • SYR1 strain to be used in the Example was inoculated in 1% green powder liquid medium and shaken for 1 to 2 days at 30 °C, 150 rpm, was used when the logarithmic growth phase is over.
  • the culture was inoculated with 5% of the SYR1 strain in 50 ml liquid medium containing 1% green powder (green powder 10 g / L, NH 4 Cl 1 g / L, pH 7.8) and subjected to degradation reaction for 8 days at 30 ° C. and 150 rpm.
  • a decomposition reaction was carried out on kelp (kelp powder).
  • SYR1 strain to be used in the experiment was incubated for 1 to 2 days at 30 °C in 1% seaweed powder solid medium, was used when the logarithmic growth phase is over.
  • carboxymethylcellulose liquid medium 1.0 g / L Carboxymethylcellulose sodium salt, MgSO 4 7H 2 O 1.0 g / L, Peptone 1.0 g
  • SYR1 strains were able to decompose cellulose and laminarin, the representative polysaccharides of green algae and brown algae.
  • the isolated SYR1 strain has the ability to decompose cellulose and laminarin and observed over time under optimum conditions.
  • Lugol's solution (Lugol's solution) (KI 10 g / L, I 5 g / L) was applied to the carboxymethylcellulose and laminarin solid flat medium and stained for 5 minutes. After the solution was discarded, the presence of an orange ring around the colonies on the solid plate medium stained purple due to the Lugol solution and the change in the ring size over time were observed (Saraswathi, S. et al ., African Journal of Microbiology Research . 5: 2960, 2011).
  • the purely isolated SYR1 strains were found to increase the ability of red algae to decompose cellulose and brown algae laminarin in addition to the polysaccharides, agar and carrageenan contained in red algae under optimal conditions.
  • the SYR1 strain synthesizing the complex enzyme has the ability to decompose not only algae and polysaccharides of each algae, but also proteins, and is therefore easy to process mixed algae waste mixed with fish waste later.
  • reduced monosaccharides and oligosaccharides such as galactose and glucose
  • it is also effective in improving environmental problems by treating mixed seaweed waste effectively.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

본 발명은 해조류 유래 다당류 분해능 및 단백질 분해능을 가지는 바실러스 알칼로필러스 KACC91705P를 이용한 혼합 해조폐기물의 처리방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 해조류 가공 공정에서 발생되거나 추출 중에 발생되는 처리하기 어려운 여러 종류의 폐기 해조류 혼합물 또는 부산물로부터 갈락토오스, 글루코오스 등의 환원단당 및 올리고당을 생산할 수 있어 생리활성물질이나 바이오에탄올 생산 등으로 재활용할 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 혼합 해조폐기물을 효과적으로 처리하여 환경문제 개선에도 효과가 있다.

Description

바실러스 알칼로필러스를 이용한 혼합 해조폐기물의 처리방법
본 발명은 해조류 유래 다당류 분해능 및 단백질 분해능을 가지는 바실러스 알칼로필러스 KACC91705P를 이용한 혼합 해조폐기물의 처리방법에 관한 것이다.
현재까지 해조류로부터 알칼리, 산 또는 효소 처리 등의 가공 방법을 통해 해조다당류를 추출하여 식품 및 화장품 첨가제, 건강 식량 자원으로서 산업적으로 많이 유용하게 이용되고 있으며, 지금은 바이오에탄올 생산을 위한 자원으로써 이용이 확대되고 있다. 하지만, 바이오에탄올을 생산하기 위해 필요한 해조류의 양은 1250만 톤에 반해, 우리나라가 생산할 수 있는 해조류의 양은 100만 톤에 한계가 있다. 따라서 식품 등 산업적으로 많이 이용되는 해조류를 전부 바이오에너지 개발을 위해 이용하기에는 무리가 있으므로, 가공 공정 및 추출 공정 중에 발생되는 수산폐기물(폐해조류)을 가지고 바이오에너지 및 생리활성물질을 개발하고자 한다. 하지만, 가공 공정 및 추출 중에 발생되는 수산폐기물(폐해조류)은 해조류 자체의 분해하기 어려운 복잡한 구조로 인해 바이오 연료 생산용 기질로서 사용하기에 어려움이 있으며, 또한 폐기물은 처리 과정에서 분리되어져 나오는 것이 아니라 여러 해조류에서 발생되는 부산물 및 폐기물들이 혼합되어져 있다는 문제점이 있다. 특히 우리나라는 OECD 가입 회원국으로서 폐기물 해양투기를 규제하는 런던협약이 채택한‘96 의정서’를 의무적으로 따라야 할 입장이어서, 2013년 이후에는 폐기되는 해조류 처리문제로 인한 대란이 발생될 가능성을 배제할 수 없다. 따라서, 이러한 문제점들과 해조류 가공 공정에서 발생되거나 추출 중에 발생되는 각종 폐기물 및 부산물이 처리 과정에서 분리되어져 나오는 것이 아니라 여러 해조류가 혼합되어져 있다는 문제점을 파악하여, 처리하기 어려운 여러 종류의 폐기 해조류 혼합물 또는 부산물을 경제적 비용 및 여러 문제를 가지는 화학적(알칼리, 산), 물리적(열) 처리로 해조류를 분해하는 것이 아니라 토양, 갯벌, 해저 동물의 내장 등에서 순수 분리한 홍조류와 한천 및 카라기난을 분해하는 특허 미생물의 다른 복합효소를 합성하는 특성을 이용하여, 환경적 처리 문제가 되고 있는 혼합 폐해조류 및 부산물을 분해할 수 있다. 그리고 분해 결과로 생산되는 단당, 갈락토오스나 글루코오스는 yeast 발효 공정을 통한 에탄올 생산에 이용될 뿐만 아니라, 분해 반응 시 생성 되는 이탄당, 삼탄당, 올리고당 등과 같은 분해 대사산물들은 항산화, 항암, 항균 및 항곰팡이 등의 유용한 생리활성물질로서 개발될 수 있다.
지금까지 한천 또는 카라기난을 효소적 방법을 이용하여 분해한다고 알려진 미생물로는 한천 분해능을 가지는 미생물로서, 높은 온도의 졸상 상태에서 한천 올리고당을 생산하기 위한 내열성 베타 아가라제를 가지는 Agarivorans albus(Agarivorans sp. JA-1, KCCM 10645P)(대한민국 등록특허 제736,889호), 한천 올리고당을 생산하기 위한 베타 아가라제를 가지는 Thalassomonas agarivorans(Thalassomonas sp. SL-5, KCCM 10790P)(대한민국 등록특허 제0794593호), 갈락토오스를 생산하기 위한 알파 아가라제와 베타 아가라제를 모두 가지는 Saccharophagus degradans 2-40(Saccharophagus sp. AG21, KFCC 11416P)(대한민국 특허출원 2008-0038244), 그리고 40 ℃ 이상에서도 우수한 한천 분해능을 유지할 수 있고, 한천을 원료로 하여 고부가가치 상품인 다양한 한천올리고당을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 산업적으로 부가가치가 높은 네오아가로올리고당를 생산할 수 있는 베타 아가라제를 생산할 수 있는 균주, Glaciecola mesophila AJ548479(Glaciecola sp. SL-12, KCCM 10945P)(대한민국 등록특허 제1,072,503호) 등이 보고되고 있다.
카라기난 분해능을 가지는 미생물로서, Pseudomonas sp.(MTCC 5261)을 이용하여 카라기나제 생산을 최대화하기 위한 신규 배지 개발에 관한 특허(카운슬 오브 사이언티픽 앤드 인더스트리얼 리서치. 2008. 대한민국 출원번호 : 10-2008-7026331)와 카라기나제 생산과 카라기난 분해에 관련된 보고(JP1006656, JP 2000116376) 등이 보고되고 있지만, 아직까지 카라기난을 분해하는 미생물 개발은 미비한 상태이다.
그리고 셀룰로오스 또는 라미나린을 효소적 방법을 이용하여 분해한다고 알려진 미생물로는 셀룰로오스 분해능을 가지는 미생물로서, 셀룰로오스 분해 효소, 엔도글루카나제를 생산하는 신규 미생물, Xanthomonas sp. EC102(대한민국 등록특허 제1,132,396호), 셀룰로오스와 베타-글루칸 류의 가수분해를 통한 섬유2당(cellobiose)을 포함한 짧은 길이의 베타-글루칸의 생성을 위한 셀룰라아제를 생산하는 Thermus caldophilus GK24(대한민국 등록특허 제1,137,020호), 당화효소 보다 우수한 당화수율을 나타내는 셀룰라아제 생산이 가능한 신균주, Stereum hirsutum SKU512(KCCM 10982P)(대한민국 공개특허 2011-0042397), Trametes hirsuta SKU804(KCCM 10960P)(대한민국 공개특허 2010-0042547) 및 Schizophyllum commune KMJ820(KACC 93084P)(건국대학교 산학협력단. 2012. 셀룰라아제를 생산하는 스키조필럼 코뮨 및 당화에의 이용. 등록번호 : 10-1135178-0000), 그리고 자일라나아제 및 10℃의 저온에서 온도의 변화에 따른 최대 활성의 50%의 활성을 나타내어 분해 증진용 사료 첨가제에 용이한 셀룰라아제를 분비하는 Bacillus licheniformis DK42(KACC 91410P)(대한민국 등록특허 제1,062,309호) 등이 보고되고 있다.
다시마 및 미역을 분해하는 미생물로서, Microbacterium sp. A2203(KACC 91096)(대한민국 등록특허 제625,299호)이 보고되고 있지만, 다양한 해조류 및 해조 다당류, 라미나린 분해능을 가지는 미생물에 대한 개발과 보고는 아직 미비한 상태이다.
그러나 각각의 다당류를 분해하는 효소 하나를 생산하는 균주는 수없이 많지만 아직까지 한천과 카라기난을 함유하고 있는 홍조류뿐만 아니라 다른 해조류(녹조류와 갈조류)와 동시에 해조 다당류인 한천과 카라기난, 셀룰로오스, 라미나린, 알긴산, 푸코이단, 그리고 단백질까지 함께 직접적으로 분해하는 미생물에 대해 개발된 바가 없고 현재까지 보고되지 않았으며, 앞서 보고된 한 가지의 효소 합성으로 각각의 다당을 분해하는 균주들을 혼합하여 처리할 경우, 균주 상호간의 작용 및 최적조건, 배양에 의한 처리효율이 떨어질 수 있다. 하지만 본 발명의 균주는 하나의 균에서 다양한 형태의 해조다당류를 분해할 수 있는 효소를 합성하므로, 이러한 단점을 보완할 수 있다.
이에, 본 발명자들은 해조류 가공공정에서 발생되거나 추출공정 중에 발생되는 부산물인 혼합 폐해조류를 효과적으로 처리할 수 있는 균주를 개발하고자 예의 노력한 결과, 해조류는 물론 해조 다당류인 한천 및 카라기난, 셀룰로오스와 라미나린, 알긴산, 푸코이단 및 단백질을 분해하는 능력이 뛰어난 바실러스 알칼로필러스를 분리하고, 상기 균주를 이용하면, 혼합 해조폐기물을 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 해조류 유래 다당류 분해능 및 단백질 분해능을 가지는 균주를 이용한 해조류의 분해방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 해조류 유래 다당류 분해능 및 단백질 분해능을 가지는 균주를 이용한 혼합 해조폐기물의 처리방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 바실러스 알칼로필러스 KACC91705P를 이용하는 것을 특징으로 하는 해조류 또는 해조 유래 다당류를 분해하여 환원당을 생산하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 바실러스 알칼로필러스 KACC91705P를 이용하는 것을 특징으로 하는 혼합 해조폐기물의 처리방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 해조류 가공 공정에서 발생되거나 추출 중에 발생되는 처리하기 어려운 여러 종류의 폐기 해조류 혼합물 또는 부산물로부터 갈락토오스, 글루코오스 등의 환원단당 및 올리고당을 생산할 수 있어 생리활성물질이나 바이오에탄올 생산 등으로 재활용할 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 혼합 해조폐기물을 효과적으로 처리하여 환경문제 개선에도 효과가 있다.
도 1은 SYR1 균주의 김 파우더(A), 한천(B) 및 카라기난(C)에 대한 분해능을 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 SYR1 균주의 파래(A) 및 다시마(B)에 대한 분해능을 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 SYR1 균주의 셀룰로오스(A) 및 라미나린(B)에 대한 분해능을 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 SYR1 균주의 홍조류(김), 녹조류(파래), 갈조류(다시마)에 대한 분해능을 확인한 결과를 비교하여 나타낸 것이다.
도 5는 SYR1 균주의 해조 다당류(한천, 카라기난, 셀룰로오스, 라미나린, 알긴산, 푸코이단) 에 대한 분해능을 확인한 결과를 비교하여 나타낸 것이다.
도 6은 SYR1 균주의 김 파우더 분해 반응결과를 나타낸 그래프이다[pH (▲); Cell density (●); Total reducing sugars (■)].
도 7은 SYR1 균주의 파래(A) 및 다시마(B) 파우더 분해 반응결과를 나타낸 그래프이다[pH (▲); Cell density (●); Total reducing sugars (■)].
도 8은 SYR1 균주의 한천(A) 및 카라기난(B) 분해 반응결과를 나타낸 그래프이다[pH (▲); Cell density (●); Total reducing sugars (■)].
도 9는 SYR1 균주의 셀룰로오스(A) 및 라미나린(B) 분해 반응결과를 나타낸 그래프이다[pH (▲); Cell density (●); Total reducing sugars (■)].
도 10은 최적조건 하에서 SYR1 균주의 셀룰로오스(A) 및 라미나린(B) 분해능을 확인한 결과를 나타낸 결과이다.
도 11은 SYR1 균주를 탈지유(skim milk) 고체 평판 배지에 배양한 후, 단백질 분해에 의한 투명환(clear zone)을 나타낸 것이다.
일 관점에서, 본 발명은 바실러스 알칼로필러스 KACC91705P를 이용하는 것을 특징으로 하는 해조류 또는 해조류 유래 다당류를 분해하여 환원당을 생산하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 바실러스 알칼로필러스 KACC91705P 균주는 한천과 카라기난을 함유하고 있는 홍조류를 직접적으로 분해하는 미생물인 동시에 셀룰라아제와 라미나라제를 생산하여 한천 및 카라기난 외에 셀룰로오스와 라미나린, 알긴산, 푸코이단, 단백질도 함께 분해하는 신규의 균주로서, 해조류 가공 및 추출 공정 시 발생되는 혼합 부산물이나 폐기물의 문제를 처리하고 바이오 연료 및 생리활성물질을 생산할 수 있다.
현재까지 홍조류뿐만 아니라 다른 해조류(녹조류, 갈조류)와 동시에 해조 다당류인 한천과 카라기난, 셀룰로오스, 라미나린, 알긴산, 푸코이단, 그리고 단백질까지 함께 직접적으로 분해하는 미생물 대해서는 개시된 바가 없다.
본 발명에서, 상기 해조류는 홍조류, 녹조류 또는 갈조류 일 수 있으며, 상기 해조류 유래 다당류는 한천, 카라기난, 라미나린, 알긴산, 푸코이단 및 셀룰로오스로 구성되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서는 홍조류 가공 공정 및 추출 공정에서 발생되는 폐기 해조다당류인 한천 및 카라기난을 효율적으로 분해할 수 있는 미생물을 흙, 해수, 갯벌 등 다양한 환경에서 수집된 샘플로부터 분리하고, 상기 순수분리 미생물 바실러스 알칼로필러스 KACC91705P가 한천 및 카라기난 외에 셀룰로오스와 라미나린, 알긴산, 푸코이단, 단백질을 분해한다는 것을 확인하였다. 또한, 상기 미생물에 의해 녹조류(셀룰로오스) 및 갈조류(라미나린)가 분해되면, 분해 산물로서는 글루코오스 및 올리고당의 환원당이 생성됨을 확인하였다.
본 발명의 바실러스 알칼로필러스 KACC91705P는 한천과 카라기난을 함유하는 홍조류 외에 셀룰로오스를 함유하는 녹조류 및 라미나린을 함유하는 갈조류를 분해할 수 있으며, 일 실시예에서는 파래 및 다시마를 함유하는 고체 배지에서 바실러스 알칼로필러스 KACC91705P를 배양하여 루골용액을 통한 확인 결과, 다시마 및 파래의 분해에 따른 투명환을 형성하는 것을 확인하였다.
또다른 관점에서, 본 발명은 바실러스 알칼로필러스 KACC91705P를 이용하는 것을 특징으로 하는 해조폐기물의 처리방법에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 해조폐기물은 해조류 폐기물, 생선폐기물 또는 해조류 폐기물과 생선폐기물의 혼합폐기물인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바실러스 알칼로필러스 KACC91705P는 한천과 카라기난 외에 셀룰로오스 및 라미나린, 알긴산, 푸코이단, 단백질을 분해할 수 있으며, 일 실시예에서는 셀룰로오스 및 라미나린, 알긴산, 푸코이단을 각각 함유하는 각각의 고체 배지에서 바실러스 알칼로필러스 KACC91705P를 배양하여 루골용액을 통한 확인 결과, 셀룰로오스 및 라미나린, 알긴산, 푸코이단 분해에 따른 투명환을 형성하는 것을 확인하였다. 또한 탈지유(skim milk)를 포함하는 고체 배지에 바실러스 알칼로필러스 KACC91705P를 배양한 결과 단백질 분해에 따른 투명환을 형성하는 것을 확인하였다.
본 발명의 바실러스 알칼로필러스 KACC91705P는 홍조류에 함유된 한천 및 카라기난 외에 녹조류에 함유된 셀룰로오스 및 갈조류에 함유된 라미나린, 알긴산, 푸코이단을 분해하고, 분해 산물로서는 갈락토오스, 글루코오스 및 올리고당의 환원당을 생성시킨다. 이러한 환원당은 바이오에탄올 생산 및 생리활성물질에 사용될 수 있어, 결과적으로, 홍조류, 녹조류, 갈조류가 혼합되어 있는 폐해조류를 이용한 바이오에탄올 및 생리활성물질 생산과 더불어 폐기물 처리에 본 발명의 바실러스 알칼로필러스 균주가 매우 유용하게 사용될 수 있다. 또한 단백질까지 분해할 수 있는 능력을 가짐으로써 추후에 생선 폐기물까지 섞인 혼합 해조폐기물 처리에도 용이할 것으로 보인다.
이하, 본 발명을 실시 예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 이들 실시 예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 국한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1. 해조류 분해능이 우수한 균주의 순수분리
토양, 갯벌 및 해산 동물의 내장으로부터 채취한 샘플에서 효과적으로 한천 및 카라기난을 분해하는 세균을 분리하였다.
토양, 갯벌 및 해산 동물의 내장에서 채취해온 샘플을 김 첨가 배지(김 자체 1.5 g, Sea water, pH 7.42)에 접종하여 14일간 37℃, 180 rpm에서 진탕배양하거나 김 파우더 배지(김 파우더 10 g/L, NH4Cl 1 g/L, Tap water, pH 6.8)에 접종하여 7일간 37℃, 180 rpm에서 진탕배양한 후, 각각 1% 김 파우더 배지(NH4Cl 1 g/L, Tap water, pH 6.8)에 1.5% 한천을 첨가한 고체배지에 도말하였다. 배양된 미생물은 순수한 콜로니로 분리될 때까지 계속하여 새로운 고체배지에 도말하여 균주를 최종 순수 분리하였다. 분리된 순수 균주는 4℃에 보관하면서 2주에 한 번씩 계대배양 하였다.
상기 분리된 순수 균주에서 유용한 미생물을 스크리닝하기 위하여, 김 파우더 배지(김 파우더 10 g/L, NH4Cl 1 g/L, Tap water, pH 6.8)에 지시약 Bromocresol Purple(0.5 g/L)와 1.5% 한천을 첨가한 고체배지에 상기 순수 균주를 도말하였다.
그 결과, 균주 SYR1이 지시약을 첨가한 김 파우더 한천배지에서 pH 변화에 따른 배지색의 변화를 나타내는 것을 확인하였다.
상기 균주의 김, 한천 및 카라기난에 대한 분해능을 알아보기 위해 SYR1 균주를 5ml의 김 파우더 액체배지에 접종하여 37 ℃, 180 rpm에서 1~2일간 진탕배양하고, 각 균주 배양액 10㎕를 김 파우더 고체 평판 배지에 점적(drop)하여 건조시킨 후, 4일간 37 ℃에서 배양하였다.
각 균주가 고체배지 상에 콜로니를 형성한 것을 확인한 후, 김 파우더 평판배지에 루골용액(Lugol's 용액)(KI 10 g/L, I 5 g/L) 10 ml을 투여하여 5분간 염색하고 나서 용액을 버린 다음, 김 분해에 의한 투명환(clear zone)을 확인하여, 균주의 김 분해능을 확인하였고, 동일한 방식으로 한천 및 카라기난 분해능을 확인하였다 (도 1).
그 결과, SYR1 균주가 김 파우더, 한천 및 카라기난 고체 평판 배지에서 각각 높은 분해능을 나타내는 것을 확인하였으며, 다양한 pH와 온도별로 실험한 결과, 이 균주의 최적 배양 및 분해능 조건은 pH 7.5~8(pH 7.8), 온도 30 ℃이었다.
상기 분리된 SYR1 균주의 16S-rRNA 서열을 분석하여 수행하였다. 각 균주의 염색체 DNA는 AccuPrep 염색체 DNA 추출 킷트(바이오니아, 한국)를 사용하여 분리하였으며, 분리된 DNA를 주형으로 하여 하기의 프라이머(서열번호 2 및 서열번호 3)를 이용하여 PCR을 사용하여 수행하였으며, 그 결과, 각각의 균주에서 약 1500 bp 크기 단편의 16S-rRNA 유전자가 증폭되었다.
518F 프라이머: 5'-CCAGCAGCCGCGGTAATACG-3' (서열번호 1)
800R 프라이머: 5'-TACCAGGGTATCTAATCC-3' (서열번호 2)
증폭된 DNA의 PCR product를 16S-rRNA sequencing 분석(마크로젠, 한국)을 의뢰한 후, (주)마크로젠에서 분석하여 결정된 SYR1 균주의 16S-rRNA 부분 서열을 서열번호 3에 나타내었다.
상기 결과를 BioEdit Sequence Alignment Editor(ver. 5.0.9, Hall, T., Nucleic Acids Symposium Series, 41: 95, 1999)를 이용하여 GenBank의 Advanced BLAST(http://www.ncbi.nlm.nih.gov)에서 상동성 검색을 수행하였다(Altschul et al., Nucleic Acids Res., 25: 3389, 1997).
그 결과, Bcillus alcalophilus와 97%의 상동성을 나타내는 신규균주로 확인되었으며(표 1), 2012년 1월 20일자로 국립농업과학원 농업유전자원센터에 기탁번호 KACC 91705P로 기탁하였다.
표 1
미생물 16S-rDNA 크기 GenBank Accession No. 균주명 상동성
SYR1 1560 bp EU231621.1 Bcillus alcalophilus 97%
표 2
미생물 콜로니색상 모양 폭, 길이(㎛) 포자 그람염색 운동성 카탈라제
포자위치 포자형태
SYR1 주황빛을 띄는 분홍색 짧은 간균 0.5~1.22~4 중심에 가까운 또는 말단 타원형 + + +
실시예 2. SYR1 균주가 생산하는 분해효소 확인
실시예 1에서 분리한 SYR1 균주가 파래 및 다시마를 분해하는 것을 확인하기 위하여 파래 또는 다시마 파우더 고체 배지에 균주 배양액 10 ㎕를 파래 및 다시마 파우더 고체 평판 배지에 점적(drop)하여 건조시킨 후, 4일간 37℃에서 배양하였다. 각 균주가 형성한 배지 위에 콜로니를 확인한 후, 파래 및 다시마 파우더 평판배지에 루골용액(Lugol's 용액)(KI 10 g/L, I 5 g/L) 10 ml을 투여하여 5분 간 염색하고 나서 용액을 버린 다음, 파래 및 다시마 분해에 의한 투명환(clear zone)을 확인하였다.
그 결과, SYR1 균주가 파래 및 다시마 파우더 고체 평판 배지에서 높은 분해능을 보이는 것을 확인하였다 (도 2 및 도 4).
위의 결과를 토대로 SYR1 균주의 다양한 해조 다당류(셀룰로오스 및 라미나린, 알긴산, 푸코이단)에 대한 분해능을 확인하기 위하여, 균주 배양액 10㎕를 셀룰로오스 고체 평판배지 및 라미나린 고체 평판 배지에 각각 점적(drop)하여 건조시킨 후, 4일간 37℃에서 배양하였다. 각 균주가 형성한 배지 위에 콜로니를 확인한 후, 해조 다당류(셀룰로오스 및 라미나린, 알긴산, 푸코이단) 평판배지에 루골용액 10 ml을 투여하여 5분간 염색하고 나서 용액을 버린 다음, 셀룰로오스 및 라미나린 분해에 의한 투명환(clear zone)을 확인하였다.
그 결과, SYR1 균주가 셀룰로오스 및 라미나린에 대하여, 높은 분해능을 나타내는 것을 확인하였다 (도 3 및 도 5).
실시예 3. 파래 및 다시마 파우더에서 SYR1의 분해 반응
본 실시예에서는 SYR1 균주를 이용하여, 파래 및 다시마를 분해하고, 유용물질 생산 가능성을 확인하였다.
실시예에서 사용할 SYR1 균주는 1% 파래 파우더 액체배지에 접종하여 30 ℃, 150 rpm에서 1~2일 간 진탕배양을 한 후, 대수 증식기가 끝났을 때 사용하였다.
배양은 1% 파래 파우더가 함유된 50ml 액체 배지(파래 파우더 10 g/L, NH4Cl 1 g/L, pH 7.8)에 상기 SYR1 균주 5% 을 접종하고 30 ℃, 150rpm에서 8일간 분해 반응을 수행하였으며, 동일한 방법으로, 다시마(다시마 파우더)에 대한 분해 반응을 수행하였다.
생분해 반응을 수행하는 동안 초기에는 12시간 간격으로 플라스크 내의 샘플을 채취하여 분해 반응의 특성을 분석하다가 후에 2일 간격으로 분해 반응의 특성을 분석하였다. 분해 반응 동안 배양배지 내 pH의 변화는 pH meter (이스텍, 한국)을 이용하여 측정하였고, 미생물의 농도는 3배로 희석한 샘플을 큐벳에 담은 후, 분광광도계를 이용하여 400nm에서 측정하였다. 분해 반응에서 생성되는 총 환원당 (Total Reducing sugars) 농도는 배양액을 원심분리(7000 rpm, 10분) 한 상등액 100㎕과 1ml DNS (3.5-dinitrosalicylic acid) 용액을 균일하게 혼합한 다음, 끓는 물에서 10분간 반응시킨 후, 5분간 냉수에서 식히고 분광광도계를 이용하여 570nm 파장에서 그 값을 측정하였다.
그 결과, 10 g/L 파래 및 10 g/L 다시마 파우더에서 배양 초기 각각 7.94, 7.98이었던 pH 값은 감소하다가 최종 배양 8일 후에 각각 8.29, 8.07이였고, 미생물의 밀도는 서서히 증가하다가 각각 배양 1일, 6일 때 가장 높은 값을 보였으며 그 후로는 거의 일정한 농도를 유지하며 감소하였다. 분해결과 생성된 총 환원당은 각각 1.8 g/L (도 7A) 및 2.0 g/L (도 7B)이었다.
김 파우더 분해실험 결과 생성된 총 환원당 1.8 g/L (도 6)과 비교했을 시, 거의 비슷한 양의 환원당을 생산하였다.
실시예 4. SYR1 균주의 셀룰로오스 및 라미나린 분해 반응
본 실시예에서는 SYR1 균주가 셀룰로오스 및 라미나린을 분해하여, 유용물질을 생산할 수 있는 가능성을 확인하였다.
실험에 사용할 SYR1 균주는 1% 김 파우더 고체배지에 30 ℃에서 1~2일 간 배양을 한 후, 대수 증식기가 끝났을 때 사용하였다.
각각의 다당 액체 배지, 50ml 카르복시메틸셀룰로오스 액체 배지 (Carboxymethylcellulose sodium salt 1.0 g/L, MgSO4·7H2O 1.0 g/L, Peptone 1.0 g/L, Yeast extract 1.0 g/L, KH2PO4 1.0 g/L pH 7.8) 및 50ml 라미나린 액체 배지(Laminarin 1.0 g/L, MgSO4·7H2O 1.0 g/L, Peptone 1.0 g/L, Yeast extract 1.0 g/L, KH2PO4 1.0 g/L, pH 7.8)에 SYR1 균주를 접종하여 30℃, 150 rpm에서 2일 배양하였고, 실시예 3과 동일한 분석 방법을 사용하여 실험을 수행하였다.
그 결과, 카르복시메틸셀룰로오스 분해실험의 경우, 1 g/L 의 카르복시메틸셀룰로오스에서 배양 초기 7.95이었던 pH 값은 약간의 감소를 보이다가 최종 배양 2일 후에 8.16으로 증가하였고, 미생물의 밀도는 배양 12시간 후에 크게 증가한 다음, 거의 일정한 농도를 유지하며 조금씩 증가하다가 배양 36시간일 때 가장 높은 값을 보였다. 분해 결과 생성된 총 환원당은 0.29 g/L이었다 (도 9A).
라미나린 분해실험의 경우, 1 g/L의 라미나린 농도에서 배양 초기 7.84 이었던 pH 값은 약간의 감소를 보이다가 최종 배양 2일 후에 8.01으로 증가하였고, 미생물의 밀도는 배양 12시간 후에 크게 증가한 다음, 거의 일정한 농도를 유지하며 조금씩 증가하다가 배양 36시간일 때 가장 높은 값을 보였다. 분해결과 생성된 총 환원당은 0.31 g/L이었다 (도 9B).
한천 및 카라기난 분해실험 결과 생성된 각각의 총 환원당, 0.22 g/L (도 8 A) 및 0.25 g/L (도 8B)와 비교했을 시, 더 높은 환원당을 생산하였다.
실시예 5. SYR1 균주의 셀룰로오스 및 라미나린 분해에 대한 최적조건 확인
SYR1 균주가 한천 및 카라기난 외에 녹조류와 갈조류의 대표적 다당류인 셀룰로오스와 라미나린을 분해할 수 있는 능력이 있는 지를 확인하였다.
본 실시예에서는 상기 분리된 SYR1 균주가 셀룰로오스와 라미나린을 분해할 수 있는 능력이 있음을 확인하고 최적조건 하에서 시간별로 관찰하였다.
카르복시메틸셀룰로오스 배지(Carboxymethylcellulose sodium salt 10 g/L, MgSO4·7H2O 1.0 g/L, Peptone 1.0 g/L, Yeast extract 1.0 g/L, KH2PO4 1.0 g/L pH 7.8)와 라미나린 배지(Laminarin 10 g/L, MgSO4·7H2O 1.0 g/L, Peptone 1.0 g/L, Yeast extract 1.0 g/L, KH2PO4 1.0 g/L, pH 7.8)에 1.5% 한천을 첨가한 고체 평판 배지의 중앙에 1일간 각각의 다당 액체 배지(0.1%)에서 배양한 SYR1 균주 배양액 10 ㎕을 점적(drop)하여 건조시킨 후, 30 ℃ 배양기에서 배양하였다.
SYR1 균주가 배지 위에 콜로니를 형성한 후, 카르복시메틸셀룰로오스와 라미나린 고체 평판 배지에 루골용액(Lugol's 용액)(KI 10 g/L, I 5 g/L) 10 ml을 투여하여 5분간 염색하고 나서 용액을 버린 다음, 루골용액으로 인해서 보라색으로 염색된 고체 평판 배지 상의 콜로니 주변에 주황색의 환의 형성 유무 및 시간에 따른 환의 크기 변화를 관찰하였다(Saraswathi, S. et al., African Journal of Microbiology Research. 5:2960, 2011).
상기의 방법대로 실험한 결과, 카르복시메틸셀룰로오스 평판 배지에서 배양된 콜로니 주변이 2일, 4일, 6일이 지남에 따라 반지름이 1 ㎝, 1.3 ㎝, 1.6 ㎝인 주황색 환이 형성되어 시간이 경과하면서 SYR1 균주의 셀룰로오스의 분해에 의해 그 환의 크기가 점차 커지는 것을 확인하였고 (도 10A), 라미나린 평판 배지에서도 콜로니 주변의 주황색 환이 2일, 4일, 6일이 지남에 따라 SYR1 균주의 라미나린의 분해에 의해 환의 반지름이 1.1 ㎝, 1.55 ㎝, 2.03 ㎝로 점차 커지는 것을 확인하였다 (도 10B).
순수 분리한 SYR1 균주는 최적조건에서 홍조류가 함유하는 다당류, 한천 및 카라기난 외에 녹조류의 셀룰로오스와 갈조류의 라미나린을 분해하는 능력도 커질 수 있음을 확인하였다.
실시예 6. SYR1 균주의 단백질 분해능 확인
본 실시예에서는 SYR1 균주가 단백질분해능을 가지는 지를 확인하였다.
탈지유 배지(Skim milk 10 g/L)에 1.5% 한천을 첨가한 고체 평판 배지의 중앙에 SYR1 균주 배양액 10 ㎕를 점적(drop)하여 건조시키거나 또는 스트리킹한 후, 4일 간 30℃ (또는 37℃) 배양기에서 배양하였다.
상기 방법대로 실험한 결과, SYR1 균주가 배지 위에 콜로니를 형성한 후, 단백질을 분해시켜 2.3㎝ 크기의 투명환(clear zone)이 형성되는 것을 확인할 수 있었다 (도 11).
그 결과, 복합효소를 합성하는 SYR1 균주는 해조류와 각 해조류의 다당류뿐만 아니라, 단백질까지 분해할 수 있는 능력을 가짐으로써 추후에 생선 폐기물까지 섞인 혼합 해조 폐기물 처리에도 용이할 것으로 보인다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
본 발명에 의하면, 해조류 가공 공정에서 발생되거나 추출 중에 발생되는 처리하기 어려운 여러 종류의 폐기 해조류 혼합물 또는 부산물로부터 갈락토오스, 글루코오스 등의 환원단당 및 올리고당을 생산할 수 있어 생리활성물질이나 바이오에탄올 생산 등으로 재활용할 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 혼합 해조폐기물을 효과적으로 처리하여 환경문제 개선에도 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 바실러스 알칼로필러스 KACC91705P를 이용하는 것을 특징으로 하는 해조류 또는 해조류 유래 다당류를 분해하여 환원당을 생산하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 해조류는 홍조류, 녹조류 및 갈조류로 구성되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 해조류 유래 다당류는 한천, 카라기난, 라미나린, 알긴산, 푸코이단 및 셀룰로오스로 구성되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 바실러스 알칼로필러스 KACC91705P를 이용하는 것을 특징으로 하는 해조폐기물의 처리방법.
  5. 제4항에 있어서, 해조폐기물은 해조류 폐기물, 생선폐기물 또는 해조류 폐기물과 생선폐기물의 혼합폐기물인 것을 특징으로 하는 방법.
PCT/KR2013/010586 2013-06-28 2013-11-20 바실러스 알칼로필러스를 이용한 혼합 해조폐기물의 처리방법 WO2014208832A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2013-0075590 2013-06-28
KR1020130075590A KR101427979B1 (ko) 2013-06-28 2013-06-28 바실러스 알칼로필러스를 이용한 혼합 해조폐기물의 처리방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014208832A1 true WO2014208832A1 (ko) 2014-12-31

Family

ID=51749904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2013/010586 WO2014208832A1 (ko) 2013-06-28 2013-11-20 바실러스 알칼로필러스를 이용한 혼합 해조폐기물의 처리방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101427979B1 (ko)
WO (1) WO2014208832A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101727251B1 (ko) 2015-05-21 2017-04-17 가톨릭대학교 산학협력단 녹조류 유래 다당류 분해능을 갖는 슈도모나스 제니귤라타 균주 ｋｃｔｃ12651ｂｐ
KR102446166B1 (ko) * 2020-08-28 2022-09-21 남현규 갈파래로부터 단백질을 추출하는 방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010022387A (ko) * 1997-07-30 2001-03-15 한스 크리스토프 빌크, 미하엘 베르크만 바실러스로부터의 신규 베타-글루카나아제
KR20040049724A (ko) * 2002-12-07 2004-06-12 이동석 바실러스 써큘란스 ｉｊ2001(ｋｃｔｃ 3004)유래의베타-1,3-글루칸아제 및 이를 코딩하는 유전자
US20090270607A1 (en) * 2006-11-01 2009-10-29 Jejuaqua Trading Co., Ltd. Degradation of brown alga-derived fucoidan
KR20100087959A (ko) * 2009-01-29 2010-08-06 기장물산 (주) 알긴산 분해 효소를 생산하는 신규 미생물, 바실러스 에스피 ｎ7151－ｂ
KR101239757B1 (ko) * 2012-11-15 2013-03-06 주식회사 지디 알긴산 분해효소를 생산하는 신규 미생물 페니바실러스 라우투스 ｇｄ－ａ2와 알긴산 분해용 생촉매 및 이를 이용한 알긴산 올리고당의 제조 방법
KR20130103943A (ko) * 2012-03-12 2013-09-25 부경대학교 산학협력단 한천 및 카라기난 분해능을 가지는 신규 미생물

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010022387A (ko) * 1997-07-30 2001-03-15 한스 크리스토프 빌크, 미하엘 베르크만 바실러스로부터의 신규 베타-글루카나아제
KR20040049724A (ko) * 2002-12-07 2004-06-12 이동석 바실러스 써큘란스 ｉｊ2001(ｋｃｔｃ 3004)유래의베타-1,3-글루칸아제 및 이를 코딩하는 유전자
US20090270607A1 (en) * 2006-11-01 2009-10-29 Jejuaqua Trading Co., Ltd. Degradation of brown alga-derived fucoidan
KR20100087959A (ko) * 2009-01-29 2010-08-06 기장물산 (주) 알긴산 분해 효소를 생산하는 신규 미생물, 바실러스 에스피 ｎ7151－ｂ
KR20130103943A (ko) * 2012-03-12 2013-09-25 부경대학교 산학협력단 한천 및 카라기난 분해능을 가지는 신규 미생물
KR101239757B1 (ko) * 2012-11-15 2013-03-06 주식회사 지디 알긴산 분해효소를 생산하는 신규 미생물 페니바실러스 라우투스 ｇｄ－ａ2와 알긴산 분해용 생촉매 및 이를 이용한 알긴산 올리고당의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101427979B1 (ko) 2014-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Muñoz et al. Use of cellulolytic marine bacteria for enzymatic pretreatment in microalgal biogas production
Ten et al. Development of a plate technique for screening of polysaccharide-degrading microorganisms by using a mixture of insoluble chromogenic substrates
WO2018143750A1 (ko) 갈색거저리 애벌레로부터 분리된 플라스틱 분해 활성을 갖는 미생물 및 이를 이용한 플라스틱 분해 방법
CN103667155B (zh) 一株枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis 3-2及其应用
WO2016122127A1 (ko) 신규한 락토바실러스 브레비스 박테리오파지 Ｌａｃ-ＢＲＰ-1 및 이의 락토바실러스 브레비스 균 증식 억제 용도
CN110205268B (zh) 一株微杆菌及其在转化芦苇秸秆水解物制备微生物絮凝剂中的应用
CN110317746B (zh) 一株来自白蚁肠道的纤维素降解菌cx10及其应用
WO2014208832A1 (ko) 바실러스 알칼로필러스를 이용한 혼합 해조폐기물의 처리방법
KR101316086B1 (ko) 한천 및 카라기난 분해능을 가지는 신규 미생물
US20150118718A1 (en) Strain of bacillus subtilis and applications thereof
KR101316085B1 (ko) 라미나린 및 알긴산 분해능을 가지는 마이크로박테리움 옥시단스
Choi et al. Production of agarase from a novel Micrococcus sp. GNUM-08124 strain isolated from the East Sea of Korea
KR101351539B1 (ko) 알긴산 및 라미나린 분해능을 가지는 복합 미생물
CN110295122B (zh) 一株来自白蚁肠道的纤维素降解菌cx9及其应用
WO2017222142A1 (ko) 알파글루코시다아제 저해제를 다량 생산하는 바실러스 리케니포르미스 ny1505 균주
Puri et al. Molecular identification of Staphylococcus xylosus MAK2, a new α-L-rhamnosidase producer
CN111705008B (zh) 一株来自白蚁肠道的坚强芽孢杆菌cx8及其应用
CN110343736B (zh) 一种改进型水产弧菌选择性鉴别培养基
KR101746398B1 (ko) 새로운 자일란 분해 균주 스트렙토마이세스 아트로비랜스 wj2
Ratnakomala et al. The amylase production by Actinobacteria isolated from rumen fluid
CN114507614A (zh) 一种降解秸秆并抑制植物病原真菌的芽孢杆菌及其应用
Mokni-Tlili et al. Exploitation of biological wastes for the production of value-added hydrolases by Streptomyces sp. MSWC1 isolated from municipal solid waste compost
CN113373077A (zh) 一种氯霉素高效降解菌、高效降解菌剂及其应用
KR20090085379A (ko) 바실러스 아밀로리퀘페이션스(Ｂａｃｉｌｌｕｓａｍｙｌｏｌｉｑｕｅｆａｃｉｅｎｓ) ＤＬ-3 유래셀룰라아제 단백질 및 이의 형질전환된 에셰리키아 콜리ＤＬ-3 균주
KR102612093B1 (ko) 자일란 분해 활성을 갖는 신규 균주 아우레오바시디움 풀루란스 rg4

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13888409

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13888409

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1