미생물 휘발성 유기화합물(MVOCs) 분석을 통한 지류문화재 생물열화 진단 Biodeterioration Diagnosis of Paper Cultural Heritage through Analysis of Microbial Volatile Organic Compounds (MVOCs)원문보기
지류문화재는 다양한 요인에 의해 물리적, 인위적, 화학적, 생물학적 열화가 발생한다. 그 중에서도 미생물에 의한 생물학적 열화는 유기재질인 지류문화재에 큰 피해를 초래한다. 특히, 곰팡이는 열악한 환경에서도 적정생장조건이 맞으면 다양한 효소를 만들어 얼룩 등의 미관상 피해뿐 아니라 재질 자체에 영향을 미친다. 이러한 지류문화재의 생물열화를 사전에 발견하기 위한 방법으로 미생물의 대사과정에서 발생하는 휘발성 유기화합물(MVOCs)의 분석을 제시하고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 문헌조사를 통해 지류문화재 가해 곰팡이를 선별하고 기질분해능과 호환성 평가를 통해 공시균 2종(...
지류문화재는 다양한 요인에 의해 물리적, 인위적, 화학적, 생물학적 열화가 발생한다. 그 중에서도 미생물에 의한 생물학적 열화는 유기재질인 지류문화재에 큰 피해를 초래한다. 특히, 곰팡이는 열악한 환경에서도 적정생장조건이 맞으면 다양한 효소를 만들어 얼룩 등의 미관상 피해뿐 아니라 재질 자체에 영향을 미친다. 이러한 지류문화재의 생물열화를 사전에 발견하기 위한 방법으로 미생물의 대사과정에서 발생하는 휘발성 유기화합물(MVOCs)의 분석을 제시하고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 문헌조사를 통해 지류문화재 가해 곰팡이를 선별하고 기질분해능과 호환성 평가를 통해 공시균 2종(Aspergillus niger, Penicillium oxalicum)을 선정하였다. 이후, 단일 및 복합균주의 배양기질별 MVOCs를 분석하고 방출패턴을 비교하였다. 또한, 실제 지류문화재의 주요 재료들로 의사시편을 제작하여 실제 유물에서 곰팡이가 생장하였을 때 방출될 수 있는 MVOCs와 패턴을 확인하고자 하였다. 배양기질에 따른 MVOCs를 동정 및 분류하였다. SPME-GC/MS 분석의 TIC의 머무름 시간에 따라 초기에는 Acetaldehyde, Propylene Glycol과 같은 저분자량의 화합물들이 나오다, 그 뒤로는 사슬형 지방족 탄화수소 유도체들이 방출된다. 대표적인 화합물들로는 1-Hexanol, Heptane, 3-Octanone 등이 확인되었다. 머무름 시간 후반에는 고분자량 화합물인 테르펜과 유기산에스테르 등이 방출된다. 배양기질 및 균주에 관계없이 유사한 화합물들이 방출되었는데, 선행연구에 따르면 MVOCs가 탄화수소 및 탄화수소 유도체, 테르펜 등의 구성이기 때문에 공통되는 화합물이 나타날 수 있다. 즉, MVOCs의 동정만으로는 미생물의 생장을 확인할 수 있지만, 세부 종의 구별은 어렵다고 판단된다. 이에 따라 동정된 화합물들을 다양한 기준으로 재분류하여 방출패턴을 비교하였다. 균주별 공통 화합물 중 대표적으로 2-Methyl-1-butanol의 경우, 서로 다른 단일균주에서 방출양상이 다르게 확인되었으며, 다른 공통 화합물 또한 총 방출량을 비롯하여 배양일자에 따른 방출양상이 달라 이를 통한 곰팡이의 종간 구별이 가능할 것으로 판단된다. 또한, 선행연구를 참고한 화합물 분류기준과 탄소개수에 따른 방출패턴을 비교한 결과 서로 다른 단일균주의 패턴이 상이하게 확인되어 종간 구분이 가능함을 확인하였다. 추가적으로 혼합균주의 방출패턴은 혼합한 균주 중 우점종의 성장도에 따라 방출패턴이 유사하게 나타나는 것도 확인하였다. 지류문화재 의사시편의 MVOCs 분석 결과, 전반적으로 MVOCs로 알려진 기본 화합물들이 동정되었다. 그러나 방출패턴은 영양원(배지) 조건과는 다른 패턴을 보였으며, 주요 기질이 동일하다고 해서 영양원조건과 실제 시편의 MVOCs 방출양상이 동일하지 않는다는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 지류문화재의 주요 기질과 의사시편을 대상으로 방출되는 MVOCs와 단일 및 혼합균주의 방출패턴을 확인하였으며, 지류문화재의 생물열화 진단법으로 MVOCs를 제시하고자 하였다. 그리고 방출패턴 분석을 통한 종간 구별의 가능성을 확인하였으며 추후 문화재 가해균주의 구별이 가능할 것으로 사료된다. 향후 다양한 문화재 재질과 단일 및 복합균주에 대한 연구가 이루어질 필요가 있다. 이를 통해 여러 조건의 데이터가 축적된다면 생물열화 진단 및 예측이 가능할 것으로 생각되며 MVOCs를 예방보존분야까지 적용할 수 있을 것으로 기대한다.
지류문화재는 다양한 요인에 의해 물리적, 인위적, 화학적, 생물학적 열화가 발생한다. 그 중에서도 미생물에 의한 생물학적 열화는 유기재질인 지류문화재에 큰 피해를 초래한다. 특히, 곰팡이는 열악한 환경에서도 적정생장조건이 맞으면 다양한 효소를 만들어 얼룩 등의 미관상 피해뿐 아니라 재질 자체에 영향을 미친다. 이러한 지류문화재의 생물열화를 사전에 발견하기 위한 방법으로 미생물의 대사과정에서 발생하는 휘발성 유기화합물(MVOCs)의 분석을 제시하고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 문헌조사를 통해 지류문화재 가해 곰팡이를 선별하고 기질분해능과 호환성 평가를 통해 공시균 2종(Aspergillus niger, Penicillium oxalicum)을 선정하였다. 이후, 단일 및 복합균주의 배양기질별 MVOCs를 분석하고 방출패턴을 비교하였다. 또한, 실제 지류문화재의 주요 재료들로 의사시편을 제작하여 실제 유물에서 곰팡이가 생장하였을 때 방출될 수 있는 MVOCs와 패턴을 확인하고자 하였다. 배양기질에 따른 MVOCs를 동정 및 분류하였다. SPME-GC/MS 분석의 TIC의 머무름 시간에 따라 초기에는 Acetaldehyde, Propylene Glycol과 같은 저분자량의 화합물들이 나오다, 그 뒤로는 사슬형 지방족 탄화수소 유도체들이 방출된다. 대표적인 화합물들로는 1-Hexanol, Heptane, 3-Octanone 등이 확인되었다. 머무름 시간 후반에는 고분자량 화합물인 테르펜과 유기산 에스테르 등이 방출된다. 배양기질 및 균주에 관계없이 유사한 화합물들이 방출되었는데, 선행연구에 따르면 MVOCs가 탄화수소 및 탄화수소 유도체, 테르펜 등의 구성이기 때문에 공통되는 화합물이 나타날 수 있다. 즉, MVOCs의 동정만으로는 미생물의 생장을 확인할 수 있지만, 세부 종의 구별은 어렵다고 판단된다. 이에 따라 동정된 화합물들을 다양한 기준으로 재분류하여 방출패턴을 비교하였다. 균주별 공통 화합물 중 대표적으로 2-Methyl-1-butanol의 경우, 서로 다른 단일균주에서 방출양상이 다르게 확인되었으며, 다른 공통 화합물 또한 총 방출량을 비롯하여 배양일자에 따른 방출양상이 달라 이를 통한 곰팡이의 종간 구별이 가능할 것으로 판단된다. 또한, 선행연구를 참고한 화합물 분류기준과 탄소개수에 따른 방출패턴을 비교한 결과 서로 다른 단일균주의 패턴이 상이하게 확인되어 종간 구분이 가능함을 확인하였다. 추가적으로 혼합균주의 방출패턴은 혼합한 균주 중 우점종의 성장도에 따라 방출패턴이 유사하게 나타나는 것도 확인하였다. 지류문화재 의사시편의 MVOCs 분석 결과, 전반적으로 MVOCs로 알려진 기본 화합물들이 동정되었다. 그러나 방출패턴은 영양원(배지) 조건과는 다른 패턴을 보였으며, 주요 기질이 동일하다고 해서 영양원조건과 실제 시편의 MVOCs 방출양상이 동일하지 않는다는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 지류문화재의 주요 기질과 의사시편을 대상으로 방출되는 MVOCs와 단일 및 혼합균주의 방출패턴을 확인하였으며, 지류문화재의 생물열화 진단법으로 MVOCs를 제시하고자 하였다. 그리고 방출패턴 분석을 통한 종간 구별의 가능성을 확인하였으며 추후 문화재 가해균주의 구별이 가능할 것으로 사료된다. 향후 다양한 문화재 재질과 단일 및 복합균주에 대한 연구가 이루어질 필요가 있다. 이를 통해 여러 조건의 데이터가 축적된다면 생물열화 진단 및 예측이 가능할 것으로 생각되며 MVOCs를 예방보존분야까지 적용할 수 있을 것으로 기대한다.
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