씨그랜트

중점추진분야

3. 어촌과 어민의 복지 증진

연구자

소속/성명

강릉원주대학교 해양자원육성과/

박흠기 교수

과제명

축산폐수를 활용한 미세조류의 배양과 신소재 유용물질의 탐색 및 사료화

연구기간

2012. 6. 1 ~ 2013. 5. 31 (1차) / 종료

연구배경

(필요성)

∎우리나라 축산분뇨의 총 발생량은 연간 5,100만톤으로 축산 경영 대규모, 전문화되면서 지하수, 상수원 오염 등 심각한 사회문제발생

∎축산 분뇨에는 질소, 인 및 영양물질 등을 많이 함유

∎버려지는 축산폐수를 자원화

최종

연구개발 목표

∎축산폐수를 활용한 경제성 있는 미세조류 배양

∎배양된 미세조류의 고부가가치 신소재 유용물질의 탐색 및 활용기술 개발

해당연도

연구개발 목표

∎유용물질(탄수화물, 지방 및 색소 등)이 높은 미세조류의 탐색

∎기초 배양환경 규명

세부 연구개발 목표

세부 연구개발 내용

∎유용물질(탄수화물, 지방 및 색소 등)이 높은 미세조류의 탐색

∎문헌조사 및 채집을 통한 유용 미세조류의 탐색과 다수 종 확보

∎기초 배양환경 규명

∎종 보존(유지) 차원을 위한 기초배양 환경 규명

연구내용 및 결과

▪ 유용물질(탄수화물, 지방 및 색소 등)이 높은 미세조류의 탐색

⦁미세조류별에 따른 탄수화물의 수율 및 화학적 조성

- 각기 다른 미세조류의 탄수화물을 추출한 결과를 <표 1>에 나타내었다. 건조된 미세조류로부터 열수에 의해 추출한 탄수화물의 수율은 최소 2.1~최대 16.8%로 나타났다. 또한 추출한 탄수화물은 대부분 총 탄수화물 (13.3~69.1%)과 황산기 (0~12.5%)로 구성되었으며, 소량의 uronic acid (0~0.2%)가 존재하는 것으로 나타남

- 실험결과를 종합해 볼 때, 각기 다른 5종류의 수득율은 TET에서 가장 높은 16.8%을 보였고, 그 뒤로 NAN가 8.0%를 나타내었다. 또한 미세조류 유래 탄수화물은 NAN가 69.1%가 가장 높게 나타났으며, 다음으로 TET가 66.7%로 높게 나타났다. 그 외 다른 미세조류들의 경우는 수득율과 탄수화물의 함량 자체가 낮은 것으로 조사되었다. 따라서, 수득율 및 탄수화물의 함량이 높은 TET(Tetraselmis suecica)와 NAN(Nannochloropsis sp.)가 차기년도에 수행할 연구목표에 가장 적합한 종으로 선발

▪ 유용 미세조류의 배양환경 규명

⦁미세조류 Nannochloropsis sp.의 우수 strain 선별

- 세포성장률은 EUS-11이 가장 높은 것으로 나타났으며, 그 뒤로 EUS-133, 18, 11, 33 순으로 조사되었다 (그림 1). 한편, 색소인 Chlorophyll a는 EUS-11에서 3.0 mg/L로 유의적으로 가장 높게 나타났으며, 그 뒤로 EUS-133이 2.5 mg/L로 높게 나타났다(그림 2). Chlorophyll c는 반대로 EUS-133이 0.9 mg/L로 가장 높게 나타났으며, 그 뒤로 EUS-11이 0.8 mg/L의 값을 보였다. Carotenoid 함량은 EUS-11이 1.3 mg/L로 가장 높은 값을 보였으나, EUS-133의 1.1 mg/L 값과 유의적인 차이는 보이지 않았다. 반면, EUS-11와 EUS-133의 strain을 제외한 다른 strain의 경우는 chlorophyll a, c 및 carotenoid와 같은 색소의 함량이 낮은 것으로 나타났기 때문에 Nannochloropsis sp.를 이용할 시에는 EUS-11 및 EUS-133의 strain을 이용하는 것이 원활한 연구진행에 유리할 것으로 판단

⦁LED(Light Emitting Diode)에 따른 Nannochloropsis sp.의 체조성 변화

- 광원에 따른 chlorophyll a와 total carotenoid 함량의 변화를 <그림 5, 6>에 나타내었다. Chlorophyll a의 평균값은 LR에서 18.0 mg/L으로 유의적으로 가장 높았으며(P<0.05), MH는 11.8 mg/L가 유의적으로 가장 낮은 값을 보였다(P<0.05). Total carotenoid 함량은 LR에서 유의적으로 가장 높은 6.3 mg/L의 값을 보인 반면 MH는 4.5 mg/L로 가장 낮은 값을 나타냄