토양 분리 미생물 Variovorax paradoxus CPK-18 의 Methylene blue에 대한 색 변화 평가 = Evaluation of Color Change of Methylene Blue by a Soil-Isolated Variovorax paradoxus CPK-18

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study was conducted to evaluate the color change and adsorption characteristics of Methylene Blue (MB) by Variovorax paradoxus CPK-18, a bacterial strain isolated from soil collected at Gwanak Mountain in Seoul, Korea (37°27′N, 126°57′E). The isolated strain was identified through 16S rRNA gene sequencing, and its responsiveness to MB was assessed under various conditions, including different MB concentrations, pH levels, the presence or absence of glucose as a carbon source, incubation times (up to 48 h), and live versus dead cell states, using M9 minimal medium. Under 25 mg/L MB, live cells exhibited a maximum color change efficiency of approximately 70% within 24 h, and the addition of glucose enhanced both the rate and extent of MB removal. In contrast, dead cells showed only weak adsorption, primarily under alkaline conditions, and exhibited limited decolorization compared with live cells. FTIR analysis revealed decreases or shifts in characteristic absorbance bands, including C–N stretching and aromatic C=C vibrations, as well as the appearance of new C–O–related peaks following MB treatment. These spectral changes suggest that simple surface adsorption alone cannot fully account for the observed MB removal, indicating that structural modification or partial degradation of MB occurred concurrently. Therefore, V. paradoxus CPK-18 appears to decolorize MB through a mechanism involving both surface adsorption and structural alteration of the dye. Given its stable decolorization activity under neutral pH and moderate dye concentrations, this strain is considered a promising candidate for the biological treatment of dye-contaminated wastewater.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 서울특별시 관악산 토양(37°27′N, 126°57′E)에서 분리한 Variovorax paradoxus CPK-18 균주의 Methylene Blue(MB) 색 변화 및 흡착 특성을 평가하기 위해 수행되었다. 분리된 균주는 16S rRNA 염기서열 분석을 통해 동정되었으며, M9 최소배지 조건에서 MB 농도, pH, 탄소원(glucose) 첨가 여부, 배양 시간(최대 48 h), 생균 및 사균 조건을 달리하여 반응성을 비교하였다. 그 결과, 생균은 25 mg/L MB 조건에서 24시간 내 최대 약 70%의 색 변화율을 나타냈으며, 포도당 첨가는 색 변화 속도를 향상시키는 것으로 확인되었다. 반면 사균은 주로 알칼리 조건에서 약한 흡착 반응만을 보였고, 생균 조건과 비교했을 때 색 변화는 제한적이었다. FTIR 분석 결과, MB 처리 후 스펙트럼에서 일부 특성 흡수대(C–N stretching, aromatic C=C 등)가 감소하거나 이동하였으며, 새로운 C–O 관련 진동대가 관찰되었다. 이러한 변화는 단순한 표면 흡착만으로 설명되기 어렵고, MB 분자의 구조적 변형 또는 부분적 분해가 병행되었음을 시사한다. 따라서 V. paradoxus CPK-18은 표면 흡착과 MB 구조 변화가 동시에 발생하는 색 변화 메커니즘을 가지는 것으로 판단되며, 중성 pH 및 중간 농도 조건에서도 안정적인 색 변화 활성을 보여 염료 오염수의 생물학적 처리에 활용 가능한 잠재적 미생물로 평가된다.

목차 (Table of Contents)

• 표 목 차 ⅲ
• 그림목차 ⅳ
• 국문초록 ⅵ
• 제1장 서론 1
• 제2장 재료 및 실험 방법 3
• 제1절 실험 재료 3
• 제2절 배지 조성 및 염료 조건 3
• 제3절 생균의 제조 및 접종 방법 4
• 제4절 사멸 균주 제조 4
• 제5절 색 변화율 측정을 위한 실험방법 5
• 제6절 생균의 MB 농도별 색 변화 평가 5
• 제7절 pH 별 MB 색 변화 평가 6
• 제8절 시간별 MB 색 변화 평가 6
• 제9절 생균의 growth curve 확인 6
• 제10절 사균 농도에 따른 흡착 6
• 제11절 UV-Vis spectrometry 7
• 제12절 FTIR 7
• 제3장 결과 및 고찰 8
• 제1절 균주의 분리 동정 8
• 제2절 생균의 MB 농도별 색 변화 11
• 제3절 생균의 pH별 MB 색 변화 14
• 제4절 시간에 따른 생균의 MB 색 변화 16
• 제5절 생균의 생장 곡선 17
• 제6절 사균의 농도에 따른 흡착 18
• 제7절 pH별 사균의 MB 흡착 20
• 제8절 시간에 따른 사균의 MB 흡착 21
• 제9절 UV-Vis spectrum 분석 22
• 제10절 FTIR 분석 24
• 제4장 결론 32
• 참고문헌 34
• ABSTRACT 40