우리나라 여러 해양환경 지역으로부터 확보한 370주의 해양세균, 균류, 미세조류로부터 기초생 리활성(항산화, 항염, 항균, 항암, 항바이러스)을 조사하여 채집지, 분리원, 종(種) 수준에서의 활성결과를 비교하였다. 해양세균의 경우, 일반적으로 유용성이 많이 알려진 Streptomyces 속 과 Bacillus 속에 속하는 균주들이 두드러진 강한 효능이 관찰되었고, 주로 해양퇴적물로부터 유용한 자원을 분리할 수 있었다. 해양균류와 미세조류의 경우에도 종 특이적으로 활성이 강 하게 나타나는 결과를 확인할 수 있었고, 효능 특이적으로 활성을 보이는 결과도 얻을 수 있었 다. 이러한 결과를 바탕으로 추후 특정질병에 선택적으로 효능을 보이는 화학물질 연구 또는 자원 기반 연구 수행 시 유용성을 전제로 한 자원 확보 전략 수립과 산업 활성화를 위한 전 략소재로 우선적 접근이 용이할 수 있는 연구결과라 생각된다. 또한, 이들 결과를 해양바이오 뱅크를 통한 분양소재로 활용함으로써 학계, 산업계에서 활용하여 해양바이오산업 활성화에 좀 더 빠른 접근을 도울 수 있다고 생각한다.

Protein is an essential nutrient for humans to sustain life, but it is predicted that it will be challenging to secure protein through the traditional livestock industry in the future. Microalgae has high future value as an alternative protein food source due to resource utilization and sustainability advantages. In order to increase productivity, the culture conditions of microalgae, Chlorella vulgaris, Dunaliella salina, and Scenedesmus obliquus were examined in this study. The optimal culture conditions of C. vulgaris were mixotrophic culture, 25oC culture temperature, 7.0 initial pH, 10% initial inoculation, stirring culture, 3000 Lux light intensity, and 24L:0D light/dark cycle period with red LED. For D. salina, the optimal culture conditions were mixotrophic culture, 20oC culture temperature, 8.0 initial pH, 10% initial inoculation, stirring culture, 6000 Lux light intensity, and 12L:12D light/dark cycle period with white LED. For S. obliquus, the optimal culture conditions were mixotrophic culture, 30oC culture temperature, 8.0 initial pH, 10% initial inoculation, stirring culture, 4500 Lux light intensity, and 14L:10D light/dark cycle period with fluorescent light. These findings can be used as important information for increasing the production of microalgae as an alternative protein material resource in the future.

산업과 기술의 발전으로 인해 수계로의 화학물질 배출이 증가하고, 이로 인해 환경오염과 인체 건강에 부정적인 영향을 미치 는 위험이 더욱 증가하였다. 따라서, 수질을 종합적으로 평가할 수 있는 생태독성평가의 중요성이 강조되고 있다. 본 연구에서는 렌즈프 리 그림자 이미징 기술을 활용한 Cellytics 플랫폼을 소개하며, 화학물질에 의한 로티퍼(Brachionus plicatilis)와 미세조류(Dunaliella tertiolecta) 의 생물학적 변화를 신속하게 측정하고 독성을 분석하는 기법을 제안한다. 이를 위해 로티퍼와 미세조류를 톨루엔에 각각 1분과 5분 동 안 노출한 뒤, Cellytics를 이용하여 로티퍼의 이동성과 미세조류의 형태 변화를 측정하여 독성을 평가하였다. 로티퍼의 이동성과 미세조류 의 형태변화는 모두 110.4 mg/L의 농도에서 대조군과 유의미한 차이를 나타내며(p<0.05), 이는 로티퍼의 생존율로 분석한 톨루엔의 LC50(552 mg/L)보다 낮은 농도였다. 본 연구에 따르면, 로티퍼와 미세조류를 전통적인 방식으로 최소 수 일 간 배양하여 얻을 수 있는 생 태독성평가 결과를 매우 짧은 시간(5분 이내)에 분석하고, 두 생물의 독성평가 결과를 신속하게 제공하여 현장에서 활용 가능한 신뢰성 높은 정보를 제공할 수 있음을 보여준다. 이는 독성평가를 이용하는 다양한 연구의 활용에 기여할 수 있으며, 환경보호 및 인체 건강 관 련 정책 수립에 도움이 될 것으로 기대된다.

Microalgae are unicellular microorganisms inhabiting various ecosystems of the world, including marine and freshwater systems and extreme environments. Only a few species have been actively used as food. Microalgae are attracting attention as a means of biological CO2 reduction because they play an important role in absorbing atmospheric CO2 through their rapid growth by photosynthesis in water. Besides, microalgae are considered to be an eco-friendly energy source because they can rapidly produce biomass containing a large quantum of lipids that can be converted into biodiesel. Several microalgae, such as Chlorella spp., Spirulina spp. and Haematococcus spp. have already been commercialized as functional health supplements because they contain diverse nutrients including proteins, vitamins, minerals, and functional substances such as docosahexaenoic acid (DHA), β-glucan, phycocyanin, astaxanthin, etc. Moreover, they have the potential to be used as food materials that can address the protein-energy malnutrition (PEM) which may occur in the future due to population growth. They can be added to various foods in the form of powder or liquid extract for enhancing the quality characteristics of the foods. In this review, we analyzed several microalgae which can be used as food additives and summarized their characteristics and functions that suggest the possibility of a role for microalgae as future food.

Microalgae are primary producers of aquatic ecosystems, securing biodiversity and health of the ecosystem and contributing to reducing the impact of climate change through carbon dioxide fixation. Also, they are useful biomass that can be used as biological resources for producing valuable industrial products. However, harvesting process, which is the separation of microalgal biomass from mixed liquor, is an important bottleneck in use of valorization of microalgae as a bioresource accounting for 20 to 30% of the total production cost. This study investigates the applicability of sewage sludge-derived extracellular polymeric substance (EPS) as bioflucculant for harvesting microalgae. We compared the flocculation characteristics of microalgae using EPSs extracted from sewage sludge by three methods. The flocculation efficiency of microalgae is closely related to the carbohydrate and protein concentrations of EPS. Heat-extracted EPS contains the highest carbohydrate and protein concentrations and can be a best-suited bioflocculant for microalgae recovery with 87.2% flocculation efficiency. Injection of bioflocculant improved the flocculation efficiency of all three different algal strains, Chlorella Vulgaris, Chlamydomonas Asymmetrica, Scenedesmus sp., however the improvement was more significant when it was used for flocculation of Chlamydomonas Asymmetrica with flagella.

해양생태독성시험의 국제표준시험종 중 생산자에 속하는 대표적인 Skeletonema sp.와 Dunaliella tertiolecta의 생태독성학적 차이점을 알아보기 위해 각 표준시험법(규격)을 비교하였고 환경에 대한 종 적합성과 다양한 시험물질에 대한 민감도를 비교 분석하였다. 그 결과, 시험법의 경우 대부분 동일하였으나 시험 유효성의 기준에서 pH 변화 제한과 초기접종밀도에서 차이가 나타났으며 이는 D. tertiolecta 의 낮은 성장률에 기인된 것으로 추정된다. 적합성에서는 두 종 모두 규격에서 요구하는 유효성의 기준을 연속 만족하여 시험수행의 일관성을 보였고 시험한계 염분범위는 Skeletonema sp.와 D. tertiolecta 각각 20 및 10 psu로 나타났다. 마지막으로 민감도의 경우, 시험규격에서 제시하는 참조물질, 실제 오염 배출수(선박평형수) 및 기타 다양한 화학물질에서 모두 Skeletonema sp.가 D. tertiolecta에 비해 독성 민감도가 상대적으로 높음을 확인하였으며 이는 해양생태독성시험 수행에 있어 생산자를 이용한 시험의 경우 최소 2종 이상의 다른 분류군의 미세 조류를 이용하는 것이 시험결과의 신뢰성과 객관성을 높일 수 있는 방법임을 시사한다.

본 연구에서는 바이오매스 폐기물인 Corynebacterium glutamium을 Alg를 이용한 고정화와 PEI 표면개질 과정을 통하여 유해 미세조류인 Microcystis aeruginosa를 제거할 수 있는 흡착소재인 PEI-AlgBF를 개발하였다. 녹조의 발생단계에 상관없이 PEI-AlgBF는 수계로부터 M. aeruginosa를 성공적으로 제거할 수 있었으며 유해조류 제거과정에서 M. aeruginosa 세포의 파괴를 유발하지 않았다. 흡착소재의 표면적은 M. aeruginosa의 제거효율에 매우 큰 영향을 주는 주요인자로 확인할 수 있었다. PEI-AlgBF를 사용한 M. aeruginosa 흡착/제거 방식은 기존 기술에 비하여 환경영 향성이 낮기 때문에 보다 안전하고 안정적인 유해조류의 제어 방식이 될 것이다.

Membrane filtration has been considered as an promising harvesting technology in the fields of microalgal biorefinery to produce biofuels and valuable chemicals from microalgal biomass. For developing the effective membrane-based harvesting process to produce highly concentrated biomass, membrane fouling should be controlled because it leads to not only reduced filtration rate but also insufficient reachable concentration of harvested biomass for downstream process. For that, a dynamic filtration using a rotating disk was evaluated in this study, efficiently generating high shear flow near the membrane surface by an independently moving part. It was demonstrated to achieve feasible filtration performance even under high biomass concentration with complete biomass recovery and moderate energy consumption observed.

본 연구는 육계에 Hematococcus pluvialis(H. pluvialis)의 급여가 성장 및 혈액 성상에 미치는 효과를 확인하기 위해 수행되었다. 2주령의 육계 120수를 기초사료 급여구(대조구)와 H. pluvialis 건조분말을 0.05(HP 0.05), 0.1(HP 0.1) 및 0.2%(HP 0.2)로 사료에 혼합하여 급여한 3개의 처리구로 나누어 5주 동안 사양시험을 실시하였다. 시험 종료시점에, HP 0.2의 증체량은 대조구와 비교하여 통계적으로 유의성 있게 증가하였으며(p<0.05), 사료요구율도 대조구와 비교하여 통계적으로 유의성 있게 개선되었다(p<0.05). 혈액학적 지표들의 경우, 모든 H. pluvialis 건조분말 처리구와 대조구 사이에 유의적인 차이를 보이지 않았다. 혈액생화학적 지표들의 경우, HP 0.2의 aspartate aminotransferase 값이 대조구와 비교하여 통계적으로 유의성 있게 감소하였다(p<0.05). 본 연구의 결과를 통해, H. pluvialis 건조분말을 사료 톤 당 2.0kg 농도(0.2%)로 육계사료에 첨가하여 급여할 경우에 육계의 성장 및 사료요구율의 개선 효과가 있는 것으로 확인되었다.

양식업이 발달한 통영 오비도 주변해역에서 하계 해양환경요인의 변화 특성과 그에 따른 식물 플랑크톤의 변화양상을 파악하여, 가두리 양식 생물에 미칠 수 있는 잠재적인 환경요인을 분석 하였다. 조사는 2개의 정점에서 2016년 6월부터 9월까지 격주로 4개월간 수행되었다. 6월과 7월은 강한 수온 성층이 형성되었으며, 8월에는 특이적으로 강한 양쯔강 희석수의 영향으로 8월 10일 29℃ 전후로 고수온이 관찰되었다. 조사기간 동안 질산염+아질산염, 암모늄, 인산염, 규산염은 각각 0.08~5.11 μM, 0.08~34.62 μM, 0.01~ 1.15 μM, 1.46~31.79 μM의 범위를 보였다. Chlorophyll a 농도는 0.49~7.39 μg l-1의 범위를 보였다. 9월의 빈번한 잦은 강우 및 양식어장에 서 용출된 영양염류는 장시간 지속되지 못하고 빠르게 소비되거나 확산되었다. 이후 강우로 인한 영양염 유입과 함께 표층을 중심으로 Chaetoceros debilis, C. pseudocurvisetus, Pseudonitzschia delicatissima와 같은 규조류가 최대 4.74 × 109 cells l-1로 크게 증식하였다. 또한 용 존산소 변동은 4.52~7.62 μg l-1로 식물플랑크톤 대증식 이후 조사에서 유기물질이 분해됨에도 불구하고 빈산소 수괴(< 4.00 mg l-1)의 형성은 관찰되지 않았다. 따라서 본 해역은 하계의 식물 플랑크톤 증식 및 가두리양식장이 밀집됨에도 불구하고, 다른 반폐쇄적 만과 달리 해류 순환 이 원활한 특징으로 인해 빈산소 수괴는 나타나지 않았다.

This study was intended to evaluate the removal efficiency of nutrients in effluents of wastewater using microalgae. Microalgae used in the culture experiment collected in stream and reservoir located in Gyeongsangbuk-do. Dominant species in prior-culture tank were Monoraphidium contortum, Scenedesmus acutus, Coelastrum microporum and Chlorella sp. Dominant species in synthetic wastewater culture under the 4000 Lux and 8000 Lux were Chlorella sp. and Scenedesmus obliquus. The removal efficiency of NO3-N under the 4000 Lux and 8000 Lux were 27.2%~88.1% and 63.0%~83.6% respectively. The removal efficiency of PO4-P under the 4000 Lux and 8000 Lux showed above 93%. Removal efficiency of nutrients of 1.0×106 cells mL-1 inoculation concentration was more higher than that of nutrients of 1.0×105 cells mL-1 and 1.0×107 cells mL-1 inoculation concentration. Microalgae cultured in synthetic wastewater removed 94.9% of TN and 90.0% of TP. The removal rate of TN and TP in synthetic wastewater were 1.961 mg L-1 day-1 and 0.200 mg L-1 day-1 respectively. Nutrient removal efficiency of microalgae according to kinds of wastewater showed the highest in the private sewage.

This study investigated the effect of high concentration of free ammonia on microalgal growth and substrate removal by applying real wastewater nitrogen ratio. To test of this, the conditions of free ammonia 1, 3, 6, 9, 12, 15 mg-N/L are compared. After 3 days of incubation, algal growth of Chlorella vulgaris and carbon removal rate are respectively lower in the reactors of FA 12, 15 mg-N/L compared to the others. This indicates that the high concentration of free ammonia, in this case, above 12 mg-N/L, has negative effect on algal growth and metabolic activity. Also, high concentration of free ammonia causes the proton imbalance, ammonium accumulation in algae and has toxicity for these reasons. So, we have to consider free ammonia in applying the microalgae to wastewater treatment system by the way of diluting wastewater or controlling pH and temperature.