항생물질 13 종에 대한 벼의 초기 생육 반응

신예림(Ye-Rim Shin),최현지(Hyeon Ji Choe),이윤정(Yun-Jeong Lee),김송엽(Song Yeob Kim),쇼흐라 하젤(Chohra hadjer),이용복(Yong Bok Lee) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11

가축의 분뇨로 만들어지는 퇴비는 농가에서 흔히 사용되고 있다. 가축에 투여되는 항생제는 가축 체내에 흡수되지 않고, 분뇨를 통해 배출된다. 따라서 가축 퇴비에는 항생물질이 많이 잔류되어 있으며, 농경지 처리에 의해 농업토양에 유입되고 있다. 본 연구는 가축퇴비 처리에 의한 항생물질의 유입이 벼의 초기 생육에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 기내실험을 수행하였다. 본 연구에서는 국내 가축퇴비 중 가장 많이 검출되는 항생제 13종, 즉 Tetracycline (TC), Chlortetracycline (CTC), Oxytetracycline (OTC), Tylosin (Tyl), Erythromycin (Ery), Sulfamethazine (SMZ), Sulfathiazole (STZ), Sulfamethoxazole (SXZ), Sulfadiazine (SDZ), Florfenico (FFC), Amoxicillin (Amo), Ampicillin (Amp) 및 Penicillin (Pen)을 선정하여 이용하였다. 대상작물로 벼(품종: 삼광 1호)를 선정하였고, 종자발아 및 배양시험을 위해 0.7% Agar 배지에 1/10 Hoagland Solution 첨가한 후 각 항생물질 별로 0, 1, 5, 및 10 ppm 농도를 처리하였다. 배양실험은 파종 후 30°C 환경에서 벼를 10일 동안 배양하였다. 무처리구의 벼 뿌리 및 지상부 길이의 평균은 각각 10.16, 22.59 cm였다. CTC의 경우, 항생물질의 농도가 높아질수록 뿌리와 지상부 길이 모두 감소하였으나 OTC는 농도별로 유의미한 차이가 없었다. Tyl 과 Ery 항생물질은 농도가 높아질수록 지상부가 증가하였다. 특히, Sulfonamide계열 중 SXZ가 벼의 생장을 가장 크게 억제하는 것으로 관찰되었으며, 농도(1, 5, 10 ppm)에 따라 뿌리 길이는 각각 5.54, 2.45, 1.29 cm, 지상부 길이는 각각 11.70, 2.64, 1.98 cm으로 감소하였다. 또한, FFC 농도가 높아질수록 뿌리와 지상부 모두 생장이 억제되었다. Amo 농도가 높아질수록 뿌리생장을 억제하는 경향을 보였지만, 지상부는 모든 농도에서 무처리구와 비슷한 수치를 보였다. 따라서 본 연구에서는 벼의 초기 생육 반응은 항생물질 종에 따라 서로 달랐으며, 또한 같은 항생물질 계열간에도 농도별로 상이한 반응이 있음을 확인하였다.

오염수 내 항생물질 저감을 위한 시트르산이 기능화된 자성 덴드리머 활용 연구

김현경,박재우 한국퇴적환경준설학회 2023 한국환경준설학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.5

고령화 사회로 접어들면서 항생물질의 사용량이 점차 늘어나고 있다. 항생물질은 폐기된 후, 수계로 유입되어 바닥에 퇴적될 수 있으며, 독성으로 인해 수생태계 교란을 야기할 수 있다. 특히 항생물질은 토양이나 물에서 장기간 잔류하기 때문에 빠르고 효과적인 저감 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 항생물질인 ciprofloxacin를 흡착하기 위해 시트르산을 자성 덴드리머에 기능화 하였다. 자성 덴드리머는 자성 입자 표면에 유기가지가 형성된 나노물질로 말단 작용기를 통해 다양한 물질과 반응이 가능하며, 과일류에서 주로 발견되는 시트르산은 다수의 카복실기를 보유하고 있어 오염물질과의 반응성을 향상시킬 수 있다. 제조된 자성 덴드리머 복합체를 활용하여 수중에서의 ciprofloxacin의 흡착실험을 수행하였으며, 흡착효율은 29.44 mg/g로 나타났으며, 재사용 실험을 통하여 96%의 안정적인 재사용효율을 확인하였다. 또한, Bacillus subtili과 Escherichia coli에 대한 항균실험을 수행하였으며, 합성된 자성 덴드리머 복합체는 상대적으로 낮은 농도의 시트르산이 사용되어 박테리아에 독성이 없는 것으로 판단되었다. 따라서 자성 덴드리머는 말단 작용기의 기능화과 용이하고, 자력을 통한 회수가 가능하여, 환경흡착제로서 오염수 저감 연구에 활용될 수 있다고 판단된다.

활성탄 재질 및 사용연수에 따른 Tetracycline계 항생물질 흡착특성

손희종(Hee Jong Son),정종문(Jong Moon Jung),황영도(Young Do Hwang),노재순(Jae Soon Roh),유평종(Pyung Jong Yu) 大韓環境工學會 2008 대한환경공학회지 Vol.30 No.9

입상활성탄 재질별 신탄 및 사용탄에서의 tetracycline계 항생물질 4종에 대한 파과특성의 경우 석탄계 활성탄이 가장 늦게 파과에 도달하였으며, 다음으로 야자계, 목탄계 순으로 조사되었다. 또한, 물질별 활성탄에서의 파과특성을 살펴보면 tetracycline(TC)의 파과시점이 가장 늦은 것으로 나타났으며, 다음으로 oxytetracycline(OTC), chlortetracycline(CTC), minocycline(MNC)으로 나타났다. 활성탄 g당 tetracycline계 항생물질 4종에 대한 최대 흡착량(X/M)은 석탄계 활성탄이 가장 높은 것으로 나타났으며, 다음으로 야자계와 목탄계 순으로 나타났다. tetracycline계 항생물질 4종에 대한 석탄계 활성탄의 최대 흡착량(X/M)은 야자계와 목탄계 활성탄에 비해 각각 1.27∼1.36배 및 1.69∼1.84배 정도 높은 것으로 조사되었다. 활성탄 사용율(carbon usage rate, CUR)은 tetracycline의 경우 석탄계 재질의 활성탄이 2.96 g/일, 야자계나 목탄계 활성탄은 각각 3.40 g/day 및 4.53 g/day의 활성탄을 사용하여야만 제어가 가능한 것으로 조사되어 석탄계 활성탄이 다른 재질의 활성탄들에 비해 적은 양으로도 tetracycline계 항생물질을 제어할 수 있는 것으로 나타났으며, 나머지 tetracycline계 항생물질 3종에서도 이와 유사한 결과를 나타내었다. 또한, 석탄계 활성탄 신탄과 사용탄에 대한 CUR을 비교해보면 tetracycline의 경우 신탄을 사용하였을 경우 보다 1.3년 사용탄 및 3.1년 사용탄을 사용하였을 경우가 CUR이 1.96배 및 2.53배 정도 높은 것으로 나타났다. Adsorption performance of tetracycline antibiotic compounds such as tetracycline(TC), oxytetracycline(OTC), chlortetracycline(CTC) and minocycline(MNC) on granular activated carbon(GAC) was evaluated in this study. The coal-based activated carbon was found to be more effective than other carbons in adsorption of tetracycline antibiotic compounds. The wood-based activated carbon was less effective than coconut- and coal-based carbon in adsorption nevertheless having larger pore volume and specific surface area than others carbons. The maximum adsorption capacities(X/M) of coal-based activated carbon for the four tetracycline species was 1.27∼1.36 and 1.69∼1.84 times larger than coconut- and wood-based activated carbon, respectively. Carbon usage rates(CUR) of coal-, coconut- and wood-based activated carbons for tetracycline(TC) were 2.96 g/day, 3.40 g/day and 4.53 g/day, respectively. Similar results were obtained in the adsorption of the rest three tetracycline species. It is concluded that coal-based activated carbon could removed the tetracycline antibiotic compounds better than other material-based activated carbons.

「항생물질의약품기준」 고시 통합방안

김영옥,손경희,엄소영,김혜지,김동환,이은선,박소라,임상미,류희영,김희성,김혜수,김동섭,김승희,이수정 한국에프디시규제과학회(구 한국에프디시법제학회) 2010 FDC법제연구 Vol.5 No.2

DFT 계산을 활용한 Sulfonamide계 항생물질의 활성탄 흡착에 관한 연구

조준호(Jun Ho Jo),임동희(Dong Hee Lim),서규태(Gyu Tae Seo) 大韓環境工學會 2013 대한환경공학회지 Vol.35 No.7

본 연구는 수계에 잔류된 미량오염물질이 활성탄 여과공정을 통해 제거되는 메커니즘을 파악하고자 입상활성탄(GAC)을 이용하여 sulfonamide계 항생물질(SAs)에 대한 흡착제거 실험 및 Density functional theory (DFT)를 활용한 흡착 모델링 계산을 수행하였다. 활성탄 흡착실험결과 1시간 및 24시간 동안의 흡착 제거율은 각각 68.4~90.7% 그리고 99.0~99.9%로 나타났으며, 두 가지 경우 모두 흡착 제거율의 크기는 sulfamethazine (SMZ) > sulfathiazole (STZ) > sulfamethoxazole (SMTZ)의 순으로 높게 나타났다. DFT 흡착 모델링 계산 결과에서는, graphene 모형에 대한 SAs의 결합 형태는 SAs의 공통부분인 4-aminobenzenesulfonamide 고리 부분을 통하여 안정된 흡착형태를 나타내었으며, SMTZ의 경우에는 반대쪽 고리인 3-methyl-1,2-oxazol-5-amine 고리 부분과의 결합이 우세한 것으로 나타났다. 또한 흡착물의 형태가 보존되는 흡착모형에서의 흡착에너지는 SMZ, STZ, 그리고 STMZ가 각각 -4.91, -4.64, 그리고 -4.62 eV로 나타났다(흡착에너지 강도: SMZ > STZ > STMZ). 이는 흡착제거실험에서 측정된 흡착제거율 크기와도 일치되는 경향을 나타낸다. 또한, SAs 물질이 분해되면서 흡착될 때 발생될 수 있는 구조상의 특성 변화에 대한 정보를 나타내었다. The removal of sulfonamide antibiotics (SAs) by activated carbon was investigated by using granular activated carbon (GAC) tests and density functional theory (DFT) simulations. The GAC absorption tests show the removal efficiency of 68.4~90.7% and 99.0~99.9% in 1 and 24 hours, respectively. In both GAC tests, the removal efficiency of sulfamethazine (SMZ) was the highest followed by those of sulfathiazole (STZ) and sulfamethoxazole (SMTZ): SMZ > STZ > SMTZ. In DFT adsorption simulations, we found that the 4-aminobenzenesulfonamide parts of SMZ and STZ and the 3-methyl-1,2-oxazol-5-amine part of SMTZ are preferentially adsorbed on the edges of graphene model, provided that the adsorbates keep their structures without dissociation upon adsorption process. The adsorption energies of SMZ, STZ, and SMTZ are -4.91, -4.64, and -4.62 eV, respectively. This adsorption strength (SMZ > STZ > STMZ) agrees with the trend of the removal efficiency of SAs by GAC. In addition, dissociative adsorption configurations of SAs are discussed.

미생물,발효,생물공학 : 항진균성 항생물질을 생산하는 Bacillus thuringiensis BK4의 항생물질 정제와 토마토 시들음병의 효과적인 방제

임종희 ( Jong Hee Lim ),정희경 ( Hee Kyoung Jung ),김상달 ( Sang Dal Kim ) 한국응용생명화학회 2007 Applied Biological Chemistry (Appl Biol Chem) Vol.50 No.1

생물활성탄 공정에서의 Sulfonamide계 항생물질 제거특성

손희종(Hee Jong Son),정종문(Jong Moon Jung),노재순(Jae Soon Roh),유평종(Pyung Jong Yu) 大韓環境工學會 2009 대한환경공학회지 Vol.31 No.2

생물활성탄 재질별 sulfonamide계 항생물질 5종의 생분해능을 조사한 결과 유입수의 수온 25℃에서 EBCT 변화에 따른 생물분해율을 평가한 결과, 석탄계 재질의 생물활성탄은 EBCT 5~20분에서 18~82%, 야자계나 목탄계의 경우는 11~67% 및 4~56%로 나타나 석탄계 재질의 생물활성탄에서 가장 높은 생물분해능을 나타내었다. Sulfonamide계 5종에 대한 물질별 생분해능을 평가한 결과, 석탄계 재질의 생물활성탄에서 5~20분의 EBCT에서 SCP, SMT 및 STZ는 30~80%, SDM과 SMX는 18~70% 정도의 생분해율을 나타내어 SDM과 SMX가 다른 3종 보다는 생물분해능이 낮은 것으로 나타났다. 유입수의 수온 상승에 따라 5~20분의 EBCT에서 생물분해율은 크게 증가하였고, 유입수의 수온이 5℃일 경우 sulfonamide계 항생물질 5종에 대한 생물분해 속도상수는 0.0094~0.0118 min(-1), 반감기는 58.7~73.7분으로 나타났으며, 수온이 15℃ 및 25℃일 경우는 생물분해 속도상수가 0.0307~0.0397 min(-1) 및 0.0468~0.0718 min(-1)로 나타났고, 반감기 17.5~22.6분 및 9.7~14.8분으로 나타났다. 유입수의 수온이 5℃에서 15℃로 상승할 경우 sulfonamide계 항생물질 5종에 대한 생물분해 속도상수는 3.2~3.8배 정도 증가하였으며, 수온이 15℃에서 25℃로 상승할 경우는 1.5~1.9배 정도 증가하는 것으로 나타났다. In this study, the effects of three different biological activated carbon (BAC) materials (each coal, coconut and wood based activated carbons), empty bed contact time (EBCT) and water temperature on the removal of sulfonamide 5 species in BAC filters were investigated. Experiments were conducted at three water temperatures (5, 15 and 25℃) and four EBCTs (5, 10, 15 and 20 min). The results indicated that coal based BAC retained more attached bacterial biomass on the surface of the activated carbon than the other BACs, increasing EBCT or increasing water temperature increased the sulfonamide 5 species removal in BAC columns. In the coal-based BAC columns, sulfachloropyridazine (SCP), sulfamethazine (SMT) and sulfathiazole (STZ) removal efficiencies were 30~80% and sulfadi-methoxine (SDM), sulfamethoxazole (SMX) removal efficiencies were 18~70% for 5~20 min EBCT at 25℃. The kinetic analysis suggested a first-order reaction model for sulfonamide 5 species removal at various water temperatures (5~25℃). The pseudo-first-order reaction rate constants and half-lives were also calculated for sulfonamide 5 species removal at 5~25℃. The reaction rate and half-lives of sulfonamide 5 species ranging from 0.0094~0.0718 min(-1) and 9.7 to 73.7 min various water temperaturs and EBCTs in this study could be used to assist water utilities in designing and operating BAC filters for sulfonamide antibiotic compounds removal.

항생물질이 배추 및 상추의 발아율에 미치는 영향

최현지(Hyeon Ji Choe),쇼흐라 하젤(Chohra hadjer),칸타라즈 비말라즈(Kantharaj Vimalraj),정미선(Mi Sun Cheong),이용복(Yong Bok Lee) 한국토양비료학회 2020 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2020 No.10

방선균의 항생물질 생합성 조절에 관계되는 클론의 추출

박은미 수원대학교 기능성생명소재연구소 2004 자연과학연구논문집 Vol.3 No.1

We isolated abs87521 mutant for the study of antibiotics synthesis regulation. The production of the four different antibiotics was almost completely blocked in this mutant, therefore the mutation seems occured at the unique site which regulate the antibiotics synthesis simultaneously instead of four independent separate mutation an each four different antibiotic synthesis gene clusters. Futhermore, we can demonstrate the mutation was located at single locus by genetic mapping techniques. The abs87521 locus was around 10 o'clock region which is near to the absA. However abs87521 was not complemented by cloned absA gene, so abs87521 seems not a allele of absA. In the attempt to clone the abs87521 gene, we made the chromosomal wild type DNA library linked to the pIJ702 plasmid and seek for the clone which restore the production of antibiotics to abs87521 mutant. In thes attempt we isolated several plasmid clones. Among them P1-α6 has increased the antibiotic synthesis ability upto tow fold compare to wild type.

Erythromycin과 Chlortetracycline의 배추의 초기생장 억제 효과

최현지(Hyeon Ji Choe),이윤정(Yun-Jeong Lee),김송엽 (Song Yeob Kim),쇼흐라 하젤(Chohra hadjer),칸타라즈 비말라즈(Kantharaj Vimalraj),이용복(Yong Bok Lee) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11

농경지에 사용되는 가축분 퇴·액비에서 Erythromycin (Ery)과 Chlortetracycline (CTC)을 포함한 다양한 수의학 항생물질이 종종 검출된다. 이러한 항생 오염물질이 농업토양에 유입되어 축적됨으로써 농작물의 성장과 발달에 악영향을 미치는 것으로 예상되지만, 지금까지 이와 관련된 연구는 매우 미흡하다. 본 연구에서는 Ery와 CTC가 배추(Brassica campestris)의 초기생장에 미치는 영향을 구명하고, 두 가지 항생제 처리에 반응하여 발현되는 식물체 유전자를 비교·분석하였다. 본 연구의 결과에 따르면, Ery 또는 CTC 처리배지에서 생장한 어린 배춧잎의 엽록소 함량과 광합성 효율이 대조구에 비해 낮았다. 투과전시 현미경(Transmission electron microscopy, TEM)으로 잎을 분석한 결과, Ery 및 CTC 처리에 의한 반응으로 비정상적인 형태의 색소체가 발견되었다. 또한 Ery과 CTC 처리에 의해 배춧잎 중 엽록체가 정상적으로 발달하지 않았으며, RBCL과 LHCB1.1을 포함한 광합성 관련 유전자 발현 정도가 낮았다. 이를 통해 Ery과 CTC가 Tetrapyrrole 생합성 경로와 1차 뿌리 성장에 관여하는 유전자 발현을 저해시키는 것을 밝혀내었다. 이러한 결과를 종합해 보면, Ery과 CTC가 식물의 초기생육뿐만 아니라 생리대사 메커니즘과 연관된 주요 유전자의 발현을 억제하여 성장과 발달에 악영향을 미치는 것으로 사료된다.