유용미생물의 항산화 효과에 대한 연구

국문 초록 (Abstract)

황화수소는 생활하수 내 악취를 풍기는 주요 화합물 중 하나로 이 화합물은 일반적으로 물과 공기를 오염시키고, 메스꺼움, 두통, 구토, 호흡곤란 등을 발생케 하며, 공기 중에 1000 ppm이상 존재할 경우 죽을 수도 있다. 하수처리는 비용, 에너지 효율 등의 측면에서 그 중요성이 증가하고 있다. 일반적으로 하수 내 황화수소를 제거하기 위하여 주로 물리화학적인 방법이 사용되지만 공정조건과 설비가 필요한 물리화학적 방법 보다 황화수소에 활성을 가지는 미생물을 이용하여 황화수소를 제거하는 방법은 훨씬 더 경제적이다.
또한 바이오매스로부터 연료 생산은 지속 가능한 에너지 생산에 주목 받고 있다. 바이오매스는 적절한 전환 과정을 거치면 생화학 제품 생산 원료 물질인 당으로 전환되기 때문에 전환 과정의 효율적인 공정이 중요한 요소가 될 수 있다. 본 연구는 EM (유용미생물)에 함유되어 있는 항산화 물질을 이용해 산업적으로 응용할 수 있는 방법을 찾는 것에 주안점을 두었다.
먼저 EM을 이용하여 황화물의 제거에 있어서 최적의 제거 조건을 확립하고 EM의 특징인 항산화 능에 의해 황화물이 제거되는지를 확인하였다. 또한 대표적인 바이오매스 분해 미생물로 알려져 있는 Trichoderma reesei 균주와 같이 공배양을 함으로써 공정 과정에서 필요한 cellulase 생산이 증가되는지를 확인하였다.
황화물 제거 실험에서 배지는 YH 배지를 사용하였으며, 평균 생활하수 온도인 20℃에서 24시간 동안 배양하였으며 EM을 첨가하지 않은 대조군과 EM을 농도별로 첨가한 실험군을 비교하였다. 감소한 황화물의 정량은 해양환경공정시험법에 명시된 메틸렌 블루 방법을 이용하여 측정하였다. EM과 glucose의 양을 달리하여 첨가하였을 때 황화물 제거율이 대조군에 비해 2.3 배 증가하였다. EM 내에서 항산화 물질을 만들어낸다는 광합성 균을 추가로 넣어준 결과 최대 2.6 배의 제거율을 보임을 볼 수 있었다.
Cellulase 생산 실험에서 Trichoderma reesei Rut C-30의 최적 배양 조건에서 EM을 접종해 배양하였으며 EM과 미생물을 거른 EM filtrate를 농도별로 첨가한 실험군을 비교하였다. EM의 농도를 달리하여 넣어주었을 때 배양 초기에 cellulase의 생산이 증가하는 것을 확인할 수 있었고 0.7 % EM이 대조군보다 배양 초기에 많은 양의 cellulase를 생산하였다. 또한 EM 내에 들어있는 항산화 물질을 이용해 배양을 한 결과 EM을 넣어준 것과 비슷한 결과를 확인할 수 있었다.
현재 EM 안의 물질은 완전히 분석된 상태가 아니다. 그렇기 때문에 EM 내의 항산화 물질 외에도 여러 가지 물질이 긍정적인 역할을 할 수도 있다. 따라서 향후 긍정적인 역할을 하는 물질을 찾아서 추가해주는 연구를 진행할 가치가 있다고 생각한다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 1.1. 생활하수와 환경정화 1
• 1.2. 황화수소 7
• 1.3. Cellulose와 Cellulase 8
• 1.4. Trichoderma reesei 11
• 1.5. 유용 미생물 12
• 1.6. 유용 미생물의 활용 및 효과 16
• 2. 연구 목적 18
• 3. 재료 및 방법 19
• 3.1 생활하수 내의 sulfide 제거 19
• 3.1.1 EM (Effective Microorganisms) 19
• 3.1.2 실험 조건 19
• 3.1.3 샘플 조건 19
• 3.1.4 분석 방법 20
• 3.1.4.1 사용 시약 20
• 3.1.4.2 메틸렌블루법 20
• 3.2 T. reesei의 cellulase 생산 21
• 3.2.1 사용된 균주 21
• 3.2.2 Seed 배양 조건 21
• 3.2.3 배양 조건 21
• 3.2.4 샘플 조건 22
• 3.2.5 분석 방법 22
• 3.2.5.1 사용 시약 22
• 3.2.5.2 Carboxy Methyl Cellulase Assay 22
• 3.2.5.3 Filter Paper Assay 23
• 3.2.6 Cell mass 측정 23
• 3.3 유용 미생물의 항산화능력 분석 24
• 4. 결과 및 고찰 27
• 4.1 생활하수 내의 sulfide 제거 27
• 4.1.1 EM의 존재에 따른 sulfide의 제거 27
• 4.1.2 Sulfide의 제거에 glucose가 미치는 영향 29
• 4.1.3 광합성 균의 존재 유무에 따른 sulfide의 제거 변화 30
• 4.1.4 EM 안에 들어있는 항산화 제제가 sulfide의 제거에 미치는 영향 31
• 4.2 T. reesei의 cellulase 생산 32
• 4.2.1 T. reesei의 배양에 최적인 배지의 선정 32
• 4.2.2 EM의 존재에 따른 cellulase의 생산 33
• 4.2.3 EM 농도에 따른 T. reesei 배양 초기 12시간 이내의 cellulase의 생산 34
• 4.2.4 EM 안에 들어있는 항산화 제제가 cellulase의 생산에 미치는 영향 35
• 4.2.5 EM을 접종하는 시기에 따른 cellulase 생산 36
• 5. 결론 48
• 6. 참고문헌 50