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식물추출물과 Bacillus cereus MP-310을 포함한 키토산-알긴산 복합체 비드의 항균활성
강하린 ( Ha-rin Kang ),송용수 ( Song-su Song ),서동준 ( Dong-jun Seo ),정우진 ( Woo-jin Jung ) 한국키틴키토산학회 2017 한국키틴키토산학회지 Vol.22 No.3
화학적으로 제조된 키토산비드와 환경친화적으로 제조된 키토산-알긴산비드를 비교하고 친환경유기농자재로 등록되어 있는 천연고분자 키토산의 활용을 새로운 접근을 통하여 시도하고자 한다. 토양으로부터 분리한 chitinase 및 chitosanase를 생성하는 길항미생물과 항균물질을 갖는 물질들(계피추출물, 편백오일)을 키토산-알긴산비드에 흡착한 후토양전염성병의 생물학적 방제에 이용하는 방법의 결과는 다음과 같다. 키토산-알긴산비드에 계피추출물, 편백오일, Bacillus cereus를 흡착하여 4가지 식물병원균(R. solani AG-1, R.solani AG-2-1, F. oxysporum, B. cinerea)에 대한 항균활성을 조사하였다. 키토산-알긴산 복합체 비드 5개 처리구에서 균사생장 저해율은 보통이었으며 10개 처리했을 때 균사생장 저해율이 높음이 관찰되었다. 4가지 병원균 중 균사생장 저해율은 상대적으로 R. solani AG-1이 가장 높았으며, 키토산-알긴산 비드 20개 처리구에서는 58.8%였고, 계피를 혼합한 키토산-알긴산비드는 80%, 편백오일을 혼합한 키토산-알긴산비드는 69.6%의 균사생장 저해율을 보였다. pH 5.0보다 pH 3.6에서 높은 균사생장 저해율이 관찰되었다. 미생물을 흡착한 키토산-알긴산비드 20개 처리구에서 R. solani AG-1의 균사생장 저해율을 조사한 결과 처리 후 2일차에서 pH 3.6에서 79.2%, pH 5.0에서 32.6%로 다른 병원균에 비해 높은 균사생장저해율이 관찰되었다. 이상의 결과를 요약하면, 화학적으로 제조된 키토산-알긴산비드와 환경친화적으로 제조된 키토산-알긴산비드의 형태적인 결정은 유사함으로 친환경농자재로써 가능성이 예상되었다. 또한, 항균력을 가진 식물추출물 및 미생물을 키토산-알긴산비드에 혼합함으로써 식물병원균을 효과적으로 방제하는 친환경농자재로써 활용가능성이 높음을 확인하였다. To investigate the antifungal activity of chitosan-alginate complex beads (CABs), CABs combined with Cinnamon extract, Hinoki cypress oil, and Bacillus cereus MP-310 were used as an antifungal agents for four phytopathogens (Rhizoctonia solani AG-1, R. solani AG-2-1, Fusarium oxysporum and Botrytis cinerea). Antifungal activity was measured on four phytopathogens with four different treatments of chitosan-alginate complex beads on pH 3.6: Chitosan-alginate complex beads (CAB), chitosan- Cinnamon extracts-alginate beads (CCAB), chitosan-Hinoki cypress oil-alginate beads (CHAB), and chitosan-B. cereus MP-310 medium-alginate beads (CMAB). Mixtures of CABs combined with Cinnamon extracts, Hinoki cypress oil, and B. cereus medium inhibited mycelial growth of four phytopathogenic fungi on PDA plates. In particular, twenty CABs combined with Cinnamon extract and B. cereus MP-310 medium inhibited strongly by 80% and 79.2% for mycelial growth of R. solani AG-1, respectively, at 2 days after incubation on PDA plates. Antifungal activity was measured with four Type treatments of CABs on pH 5.0: Twenty CABs combined with Cinnamon extracts and B. cereus MP-310 medium inhibited strongly by 29.6% and 32.6% for mycelial growth of R. solani AG-1, respectively, at 2 days after incubation on PDA plates. Relatively, CABs adjusted as pH 3.6 inhibited strongly the mycelial growth of R. solani AG-1. These results suggest that the combination of CABs (CABs- Cinnamon, CABs-Hinoki cypress oil, and CABs-B. cereus MP-310) has a great potential as an alternative to synthetic fungicides for the control of phytopathogens.
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친환경농자재 개발을 위한 키토산-알긴산비드 제조 및 응용
강하린 ( Ha-rin Kang ),정우진 ( Woo-jin Jung ) 한국키틴키토산학회 2016 한국키틴키토산학회지 Vol.21 No.3
키토산-알긴산비드의 화학적 제조법과 환경친화적 제조법을 상호 비교하고, 친환경유기농자재로 등록되어 있는 천연고분자 키토산과 알긴산의 농업적 접근을 시도하고자 한다. 키토산-알긴산비드 제조시 알긴산의 비드 형성에 대한 최적농도를 설정하고자 시험한 결과, 알긴산의 최적농도는 2.5%로 일정한 크기의 구형비드가 형성되었다. 키토산-알긴산비드 형성후 교반시간 및 키틴기질이 포함된 비드의 형태변화를 조사한 결과, 키틴기질을 흡착하는 시간은 3~5분 사이로 측정이 되었으며, 키토산-알긴산비드의 평균 직경은 약 6~7 mm로 나타났다. 키틴-키토산분해미생물과 상업용 키틴아제를 처리하여 비드를 제조하였을 때, 알긴산에 미생물을 1:1로 흡착시킨 비드와 기질만을 흡착한 비드에 상업효소를 처리한 결과, 상업용 효소처리구 키토산-알긴산비드가 더 강하게 분해가 된 것이 관찰하였다. 이상의 결과로 키틴-키토산분해미생물과 이들이 생성하는 효소에 의해 천연고분자인 키토산의 분해 정도를 파악할 수 있었다. 따라서 환경친환적으로 생산된 키토산-알긴산비드의 농업적 활용은 작물의 성장 및 병해충 방제에 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 생각된다. To estimate the agricultural application of chitosan-alginate as environmentally-friendly agricultural materials, 5% chitosan solution was dissolved into 5% acetic acid and 5% brown rice vinegar solution. The optimal concentration of sodium alginate was 2.5% for manufacture of chitosan-alginate beads. Average size of chitosan-alginate beads was 6~7 mm diameter. Chitosan solution (5%) dropped into 2.5% sodium alginate solution including 0.5% colloidal chitin. After formation of chitosan-alginate beads, the morphological changes of the chitosan-alginate beads were observed in culture medium excluding colloidal chitin (10 beads/ 10mL medium). Degradation degree of the chitosan-alginate beads was higher enzyme activity in commercial enzyme (Streptomyces griseus, 0.2 unit/5mL) treatment than control without enzyme at 5 hours after incubation. These results indicate that chitosan-alginate beads could be used environmentally-friendly as encapsulation of effective microorganisms in growth of crop and control of phytopathogens in field.
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