고성능 Polyhydroxybutyrate 분해 균주 스크리닝법 적용을 통한 Microbulbifer 속 균주 발굴 Establishment of high-performance method for screening of bioplastic degrading strains and analyzing biodegradability원문보기
바이오 플라스틱은 재생 가능한 바이오매스로 만들어진 플라스틱으로, 미생물에 의한 생분해가 가능하다는 점에서 기존의 석유화학 기반의 플라스틱에 대한 대체재로 각광받고 있다. 실제로, 전세계적으로 바이오 플라스틱의 상용화가 이루어지고 있으며, 특히 PHB가 대표적인 미생물 유래의 바이오 플라스틱으로 자리매김하고 있다. 바이오 플라스틱의 사용량이 증가함에 따라 그 폐기 방법도 고안되어야 하지만, 현재 바이오 플라스틱의 분해에 대한 연구는 비교적 적은 편이다. 따라서, 이 연구에서는 바이오 플라스틱의 상용화에 발맞춘 바이오 플라스틱 분해에 대한 연구를 진행함으로써, 바이오 플라스틱의 사용에서 폐기에 거친 전체적인 순환에 대한 데이터베이스를 넓히고자 한다. 바이오 플라스틱은 미생물에 의해 물과 이산화탄소로 비교적 짧은 시간 내에 친환경적인 분해가 가능하다는 장점을 가지므로, 본 연구에서는 바이오 플라스틱 분해 미생물을 발굴하고 그 ...
바이오 플라스틱은 재생 가능한 바이오매스로 만들어진 플라스틱으로, 미생물에 의한 생분해가 가능하다는 점에서 기존의 석유화학 기반의 플라스틱에 대한 대체재로 각광받고 있다. 실제로, 전세계적으로 바이오 플라스틱의 상용화가 이루어지고 있으며, 특히 PHB가 대표적인 미생물 유래의 바이오 플라스틱으로 자리매김하고 있다. 바이오 플라스틱의 사용량이 증가함에 따라 그 폐기 방법도 고안되어야 하지만, 현재 바이오 플라스틱의 분해에 대한 연구는 비교적 적은 편이다. 따라서, 이 연구에서는 바이오 플라스틱의 상용화에 발맞춘 바이오 플라스틱 분해에 대한 연구를 진행함으로써, 바이오 플라스틱의 사용에서 폐기에 거친 전체적인 순환에 대한 데이터베이스를 넓히고자 한다. 바이오 플라스틱은 미생물에 의해 물과 이산화탄소로 비교적 짧은 시간 내에 친환경적인 분해가 가능하다는 장점을 가지므로, 본 연구에서는 바이오 플라스틱 분해 미생물을 발굴하고 그 분해능을 정량·정성적으로 평가하는 방법에 대해 다뤘다. PHB 분해 미생물을 발굴하기 위한 배지의 조성을 확립하고, 다양한 해양 샘플에서 PHB 분해 미생물을 스크리닝하여 분리한 미생물에 대한 기본적인 특성 및 분해능을 확인했다. 그 중, 몇 종의 균주들을 분리하여 액체 및 고체 배지에서 PHB 분해 정도를 확인했다. 그 결과, 4일 동안 20mg PHB film을 약 97% 분해하고, 25일 간 20mm의 반지름의 clear zone을 형성하는 Microbulbifer sp. SOL66이 가장 뛰어난 분해능을 보이는 균주로 선별했다. 또한, 이 균주가 최적의 분해능을 보이는 온도 및 염도 조건과 추가 탄소원 및 질소원이 분해능에 미치는 영향을 확인했으며, 그 결과, 37℃, NaCl 3%를 추가했을 때 향상된 분해능을 보이고, 1% xylose와 0.4% ammonium sulfate를 추가했을 시 최적의 분해능을 보이는 것을 확인했다. 또한, 분해 전후의 PHB의 표면 변화, 작용기 변화, 분자량 변화와 같은 물성 비교를 통해 균주의 뛰어난 분해능을 확인했다. 또한, PHB 이외의 다양한 바이오 플라스틱에 대한 분해능을 확인했으며, P(3HB-co-4HB)의 경우, 14일 동안 약 40%의 질량 감소를 보이는 것을 확인했다. 따라서, 본 연구에서는 미래 친환경 소재로 유망한 PHB의 분해에 관한 연구로, 그 첫 단계인 분해 미생물 스크리닝에서부터 뛰어난 미생물을 선별하여 그 분해능에 대해 확인하는 전체적인 과정을 나타냈으며, 이를 다양한 바이오 플라스틱에 적용했을 때 분해 연구에 관한 데이터베이스 축적에 큰 도움이 될 것이라 예상된다.
바이오 플라스틱은 재생 가능한 바이오매스로 만들어진 플라스틱으로, 미생물에 의한 생분해가 가능하다는 점에서 기존의 석유화학 기반의 플라스틱에 대한 대체재로 각광받고 있다. 실제로, 전세계적으로 바이오 플라스틱의 상용화가 이루어지고 있으며, 특히 PHB가 대표적인 미생물 유래의 바이오 플라스틱으로 자리매김하고 있다. 바이오 플라스틱의 사용량이 증가함에 따라 그 폐기 방법도 고안되어야 하지만, 현재 바이오 플라스틱의 분해에 대한 연구는 비교적 적은 편이다. 따라서, 이 연구에서는 바이오 플라스틱의 상용화에 발맞춘 바이오 플라스틱 분해에 대한 연구를 진행함으로써, 바이오 플라스틱의 사용에서 폐기에 거친 전체적인 순환에 대한 데이터베이스를 넓히고자 한다. 바이오 플라스틱은 미생물에 의해 물과 이산화탄소로 비교적 짧은 시간 내에 친환경적인 분해가 가능하다는 장점을 가지므로, 본 연구에서는 바이오 플라스틱 분해 미생물을 발굴하고 그 분해능을 정량·정성적으로 평가하는 방법에 대해 다뤘다. PHB 분해 미생물을 발굴하기 위한 배지의 조성을 확립하고, 다양한 해양 샘플에서 PHB 분해 미생물을 스크리닝하여 분리한 미생물에 대한 기본적인 특성 및 분해능을 확인했다. 그 중, 몇 종의 균주들을 분리하여 액체 및 고체 배지에서 PHB 분해 정도를 확인했다. 그 결과, 4일 동안 20mg PHB film을 약 97% 분해하고, 25일 간 20mm의 반지름의 clear zone을 형성하는 Microbulbifer sp. SOL66이 가장 뛰어난 분해능을 보이는 균주로 선별했다. 또한, 이 균주가 최적의 분해능을 보이는 온도 및 염도 조건과 추가 탄소원 및 질소원이 분해능에 미치는 영향을 확인했으며, 그 결과, 37℃, NaCl 3%를 추가했을 때 향상된 분해능을 보이고, 1% xylose와 0.4% ammonium sulfate를 추가했을 시 최적의 분해능을 보이는 것을 확인했다. 또한, 분해 전후의 PHB의 표면 변화, 작용기 변화, 분자량 변화와 같은 물성 비교를 통해 균주의 뛰어난 분해능을 확인했다. 또한, PHB 이외의 다양한 바이오 플라스틱에 대한 분해능을 확인했으며, P(3HB-co-4HB)의 경우, 14일 동안 약 40%의 질량 감소를 보이는 것을 확인했다. 따라서, 본 연구에서는 미래 친환경 소재로 유망한 PHB의 분해에 관한 연구로, 그 첫 단계인 분해 미생물 스크리닝에서부터 뛰어난 미생물을 선별하여 그 분해능에 대해 확인하는 전체적인 과정을 나타냈으며, 이를 다양한 바이오 플라스틱에 적용했을 때 분해 연구에 관한 데이터베이스 축적에 큰 도움이 될 것이라 예상된다.
With an advantage of eco-friendly decomposition, replacement of petroleum-based plastics can be possible by various bioplastics. In particular, poly-3-hydroxybutyrate (PHB) is one of the most commercialized bioplastics, which arises a necessity of introduction of PHB-degrading bacteria for its effec...
With an advantage of eco-friendly decomposition, replacement of petroleum-based plastics can be possible by various bioplastics. In particular, poly-3-hydroxybutyrate (PHB) is one of the most commercialized bioplastics, which arises a necessity of introduction of PHB-degrading bacteria for its effective disposal. In this study, Microbulbifer sp. SOL66 (94.18% 16S rRNA similarity to Microbulbifer hydrolyticus), which showed the best degradation activity among 5 strains of newly screened Microbulbifer genus, was demonstrated to have a high degradation activity. It showed a rapid degradation yield, reaching 98% in 4 days monitored by laboratory scale, gas chromatography mass spectrometry (GC-MS), scanning electron microscopy (SEM), Gel permeation chromatography (GPC) and Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR) and PHB film was completely degraded within 7 days at 37°C in the presence of 3% of NaCl. When 1% of xylose and 0.4% of ammonium sulfate was added, its degradation activity increased by XX. Besides, this strain showed the biodegradability of P(3HB-co-4HB) confirmed by weight loss and physical properties changes. We assured that Microbulbifer sp. SOL66 could degrade PHB with great ability, which has been rarely known so far.
With an advantage of eco-friendly decomposition, replacement of petroleum-based plastics can be possible by various bioplastics. In particular, poly-3-hydroxybutyrate (PHB) is one of the most commercialized bioplastics, which arises a necessity of introduction of PHB-degrading bacteria for its effective disposal. In this study, Microbulbifer sp. SOL66 (94.18% 16S rRNA similarity to Microbulbifer hydrolyticus), which showed the best degradation activity among 5 strains of newly screened Microbulbifer genus, was demonstrated to have a high degradation activity. It showed a rapid degradation yield, reaching 98% in 4 days monitored by laboratory scale, gas chromatography mass spectrometry (GC-MS), scanning electron microscopy (SEM), Gel permeation chromatography (GPC) and Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR) and PHB film was completely degraded within 7 days at 37°C in the presence of 3% of NaCl. When 1% of xylose and 0.4% of ammonium sulfate was added, its degradation activity increased by XX. Besides, this strain showed the biodegradability of P(3HB-co-4HB) confirmed by weight loss and physical properties changes. We assured that Microbulbifer sp. SOL66 could degrade PHB with great ability, which has been rarely known so far.
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