본 연구는 갈색 해조류로부터 추출한 alginate를 사용하여 제조한 Ag-alginate에 대한 최적의 은 첨가량을 구하여 항균성능을 측정하고, 기존의 상품으로 판매되고 있는 항균제의 성능과 비교하였다. 포도상구균과 대장균의 성장은 pH 7에서 가장 활발하였으며, 포도상구균은 pH에 매우 민감하였으나, 대장균은 pH 변화에 대한 저항력을 어느 정도 나타내었다. 포도상구균은 배양 초기에 일정기간의 사장시간 (dead time)이 경과한 후 급격하게 성장하였고, 대장균은 약 20분 이내의 사장시간이 경과한 후 완만하게 성장하였다. 해조류로부터 추출한 alginate를 정제하여 제조한 Ag-alginate의 경우, 포도상구균 및 대장균에 대해서 $0.006\;wt.{\%}$ 은을 첨가한 배양액에서 우수한 항균성능을 나타내었으며, 포도상구균보다 대장균에 대하여 더 강한 항균력을 나타내었다. 그러나 미역 및 다시마로부터 추출한 alginate를 정제하지 않고 제조된 Ag-alginate의 경우, 포도상구균 및 대장균에 대한 항균성능은 현저하게 감소되었다. 국내에서 수입되어 항균섬유용으로 많이 사용되고 있는 Agzeolite계 제품의 항균력과 비교하여도 유사한 항균성능을 나타내고 있으므로 Ag-alginate는 수술용 봉합사, band, gauze, 붕대 등과 같은 의료용 섬유에 사용이 가능하다고 판단된다.
본 연구는 갈색 해조류로부터 추출한 alginate를 사용하여 제조한 Ag-alginate에 대한 최적의 은 첨가량을 구하여 항균성능을 측정하고, 기존의 상품으로 판매되고 있는 항균제의 성능과 비교하였다. 포도상구균과 대장균의 성장은 pH 7에서 가장 활발하였으며, 포도상구균은 pH에 매우 민감하였으나, 대장균은 pH 변화에 대한 저항력을 어느 정도 나타내었다. 포도상구균은 배양 초기에 일정기간의 사장시간 (dead time)이 경과한 후 급격하게 성장하였고, 대장균은 약 20분 이내의 사장시간이 경과한 후 완만하게 성장하였다. 해조류로부터 추출한 alginate를 정제하여 제조한 Ag-alginate의 경우, 포도상구균 및 대장균에 대해서 $0.006\;wt.{\%}$ 은을 첨가한 배양액에서 우수한 항균성능을 나타내었으며, 포도상구균보다 대장균에 대하여 더 강한 항균력을 나타내었다. 그러나 미역 및 다시마로부터 추출한 alginate를 정제하지 않고 제조된 Ag-alginate의 경우, 포도상구균 및 대장균에 대한 항균성능은 현저하게 감소되었다. 국내에서 수입되어 항균섬유용으로 많이 사용되고 있는 Agzeolite계 제품의 항균력과 비교하여도 유사한 항균성능을 나타내고 있으므로 Ag-alginate는 수술용 봉합사, band, gauze, 붕대 등과 같은 의료용 섬유에 사용이 가능하다고 판단된다.
Silver-alginate (Ag-alginate) was prepared with Na-alginate extracted from marine brown algae. The antibacterial effect of Ag-alginate against Staphylococcus aureus and Escherichia coli was carried out by measuring optical density of liquid culture at 600 nm. The cell growth of S. aureus and E. coli...
Silver-alginate (Ag-alginate) was prepared with Na-alginate extracted from marine brown algae. The antibacterial effect of Ag-alginate against Staphylococcus aureus and Escherichia coli was carried out by measuring optical density of liquid culture at 600 nm. The cell growth of S. aureus and E. coli was very active at pH 7, and was inhibited by adding Ag-alginate with more than $0.006 wt.{\%}$ of stiver content. The cell growth of S. aureus .and E. coli was also influenced by the characteristics of counter Jon of silver. The cell growth of S. aureus was less inhibitory than E. coli at the same concentration of Ag-a1ginate.
Silver-alginate (Ag-alginate) was prepared with Na-alginate extracted from marine brown algae. The antibacterial effect of Ag-alginate against Staphylococcus aureus and Escherichia coli was carried out by measuring optical density of liquid culture at 600 nm. The cell growth of S. aureus and E. coli was very active at pH 7, and was inhibited by adding Ag-alginate with more than $0.006 wt.{\%}$ of stiver content. The cell growth of S. aureus .and E. coli was also influenced by the characteristics of counter Jon of silver. The cell growth of S. aureus was less inhibitory than E. coli at the same concentration of Ag-a1ginate.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구는 갈색 해조류로부터 추출한 alginate를 사용하여 제조한 Ag-alginate에 대한 최적의 은 첨가량을 구하여 항균성능을 측정하고, 기존의 상품으로 판매되고 있는 항균제의 성능과 비교하 였다.
본 연구에서는 바다에서 비교적 풍부하고 값싸게 얻어질 수 있는 갈조류 (brown algae) 중에서 중금속 흡착능력이 우수하다고 알려진 Sargassum 暗와 국내연안에서 많이 채취되는 미역과 다시마로부터 추출한 alginate를 은과 반응시켜 생성된 Ag-alghiate를 사용하여 대장균 (Escherichia coli) 및 포도상구균 (Staphylococcus aineus)에 대한 항균효과를 조사하였다. 특히, Ag-alginate가 항균제품에 사용되었을 경우, 미생물이 활동하기 좋은 습도조건에서 수용성 특성을 나타내므로 은이온의 용출제어가 용이하여 항균효과를 극대화시킬 수 있는 장점이 있다 (Lee, 1999).
제안 방법
01 wt.% 가 되도록 여러 종류의 항균제를 첨가하여 미생물의 성장을 측정하였다. 미역과 다시마의 경우, 이미 앞에서 언급한 바와 같이, alginate 추출용액을 정제하지 않았으며, S.
015 wt.%의 항균제를 그람음성균주인 대장균 및 그람양성균주인 포도상구균의 main culture 배양액에 첨가하여 균체의 성장억제를 측정하였다. 항균효과 시험은 배양과정을 조사하기 위하여 2시간마다 배양액을 채취하고 25배 희석하여 자외선분광분석기(HP 8452A)를 사용하여 600 nm의 파장에서 흡광도 (optical den-sity)를 이용하여 미생물 농도의 변화과정을 조사하였다 (한국미생물학회, 1987).
0으로 조절하였다. Alginate 추출용액에 AgNO3 를 용해시킬 때 alginate의 일부가 침전물로 생성되므로 일정 시간 방치 후, 상등액과 침전물을 분리하여 각각의 은 함량을 Atomic Absorption Spectrophotometer로 분석하였으며, 여액과 침전물에 대해 각각 항균실험을 수행하였다.
5g, NaCl 1 g을 50 mL의 3차 증류수에 용해시킨 후, autoclave에서 131℃ 15분 동안 고압 · 멸균하여 seed culture로 사용하였으며, main culture는 seed culture 제조법과 동일하나 시료와 증류수의 양을 100mL로 하여 제조하였다. Clean bench에서 상온으로 냉각시킨 액체배지에 냉장 보관된 고체배지로부터 종균을 접종시키고, water bath에서 대장균(28℃, 12시간)과 포도상구균(37℃ 24시간)의 seed culture를 배양시킨 후, seed culture 0.3 ml를 원하는 조성으로 제조된 main culture l00mL에 접종하여 seed culture와 같은 조건으로 배양하였다. 또한 배양 중 pH 변화를 억제하기 위하여 main culture 100 mL에 완충용액 0.
S. fluitans로부터 주줄하여 정제한 Na-alginate 00139몰(2.72 g) 을 3차 증류수 1L에 용해시킨 용액에 0, 0139 mol/L의 AgNO3를 첨가하여 24시간 동안 반응하여 Ag-alginate를 제조하였다. 반응 후의 용액에는 침전물이 생성되지만, 여과하여 분리된 액상을 배 양액에 첨가하여 항균효과를 시험하였다.
본 연구에서 사용된 해조류는 Sargassum Huitans, 미역 (Undaria pinnatifida) 및 다시마 (LaminaHa japonica)로서 기장 연안에서 채취하여 햇볕에서 건조한 후, 정확한 alginate 추출함량을 분석하기 위하여 건조기에서 50℃, 24시간 동안 건조시켰다. 건조된 biomass 10g를 0.1N HNO3 1L 용액에서 12시간 동안 진탕시켜 추출이 용이하도록 알긴산으로 전환하고, 2% Na2CO3용액 1L에 넣고 24시간 동안 진탕한 후, 여과하여 alginate 추출용액을 제조하였으며, 에탄올로 세척 및 원심분리과정을 3회 반복하여 추출용액을 정제하고 불순물을 제거하였다 (Percival and McDowell, 1967). 추출된 Alginate 함량분석은 poly (hexamethylene biguanidinium chloride) [PHMBH+CI¯] 적정시약과 자외선 분광 분석기를 사용하여 Ke nnedy and Bradshaw (1987)방법으로 수행하였다.
대장균의 경우는 산성과 염기성에서 도 어느 정도 성장을 나타내었으며, pH 7에서 가장 활발한 성장을 하였다. 그러므로 항균제에 대한 항균효과의 성능을 시험하기 위 하여 미생물의 성장이 가장 활발한 pH 700에서 수행하였다.
항균효과 시험은 배양과정을 조사하기 위하여 2시간마다 배양액을 채취하고 25배 희석하여 자외선분광분석기(HP 8452A)를 사용하여 600 nm의 파장에서 흡광도 (optical den-sity)를 이용하여 미생물 농도의 변화과정을 조사하였다 (한국미생물학회, 1987). 또한, 성장기에 있는 액체배지의 main culture를 102, 104, 106, 108, 1010배로 회석하여, 고체배지에 삼각 유리봉을 이용하여 분산 · 도말하고, 배양기에서 대장균(28℃ 24시간)과 포도상구균(37℃, 48시간)을 배양한 후, 미생물의 성장과 기타 세균에 의한 오염여부를 정성적으로 관찰하였다.
72 g) 을 3차 증류수 1L에 용해시킨 용액에 0, 0139 mol/L의 AgNO3를 첨가하여 24시간 동안 반응하여 Ag-alginate를 제조하였다. 반응 후의 용액에는 침전물이 생성되지만, 여과하여 분리된 액상을 배 양액에 첨가하여 항균효과를 시험하였다. 항균효과를 정량적으로 시험하기 위해서는 항균제 주입량을 원하는 양으로 조절하기 용 이한 액상항균제를 선택하였는데, 침전물로 생성된 고체항균제는 주입량을 일정하게 조절하기 힘들었으며, 분석을 위하여 2시간마 다 시료채취시 침전물이 딸려 나오는 경우가 있기 때문이었다.
상기의 alginate 추출용액에 AgNO3, 적당량을 넣고 약 6시간 동안 실온에서 교반하여 Ag-alginate를 제조하였으며, alginate/은이온의 몰 비율은 1.0으로 조절하였다. Alginate 추출용액에 AgNO3 를 용해시킬 때 alginate의 일부가 침전물로 생성되므로 일정 시간 방치 후, 상등액과 침전물을 분리하여 각각의 은 함량을 Atomic Absorption Spectrophotometer로 분석하였으며, 여액과 침전물에 대해 각각 항균실험을 수행하였다.
액체배지는 Tryptone 1 g, Yeast Extract 0.5g, NaCl 1 g을 50 mL의 3차 증류수에 용해시킨 후, autoclave에서 131℃ 15분 동안 고압 · 멸균하여 seed culture로 사용하였으며, main culture는 seed culture 제조법과 동일하나 시료와 증류수의 양을 100mL로 하여 제조하였다. Clean bench에서 상온으로 냉각시킨 액체배지에 냉장 보관된 고체배지로부터 종균을 접종시키고, water bath에서 대장균(28℃, 12시간)과 포도상구균(37℃ 24시간)의 seed culture를 배양시킨 후, seed culture 0.
2에는 main culture전의 seed cultured] 대한 성장곡선을 pH 7에서 배양시간 경과에 대해서 나타내었는데, 포도상구균의 경우, 8시간 정도까지 거의 성장하지 않고 있다가 약 12~16시간 사이에서 급격한 성장을 나타내고 있으며, 대장균의 경우, 30시간 정도까지 완만한 성장을 하다가 30시간 이후부터 성장이 거의 정 지된 것을 알 수 있었다. 이러한 결과를 참조하여 seed culture로부 터 대장균은 12시간, 포도상구균은 24시간 배양 후, main culture로 옮겨서 제조돤 항균제의 조성에 대한 항균효과를 시험하였다.
%의 항균제를 그람음성균주인 대장균 및 그람양성균주인 포도상구균의 main culture 배양액에 첨가하여 균체의 성장억제를 측정하였다. 항균효과 시험은 배양과정을 조사하기 위하여 2시간마다 배양액을 채취하고 25배 희석하여 자외선분광분석기(HP 8452A)를 사용하여 600 nm의 파장에서 흡광도 (optical den-sity)를 이용하여 미생물 농도의 변화과정을 조사하였다 (한국미생물학회, 1987). 또한, 성장기에 있는 액체배지의 main culture를 102, 104, 106, 108, 1010배로 회석하여, 고체배지에 삼각 유리봉을 이용하여 분산 · 도말하고, 배양기에서 대장균(28℃ 24시간)과 포도상구균(37℃, 48시간)을 배양한 후, 미생물의 성장과 기타 세균에 의한 오염여부를 정성적으로 관찰하였다.
대상 데이터
% 가 되도록 여러 종류의 항균제를 첨가하여 미생물의 성장을 측정하였다. 미역과 다시마의 경우, 이미 앞에서 언급한 바와 같이, alginate 추출용액을 정제하지 않았으며, S. fluitans의 경우, 추출한 alginate 용액을 분리 · 정제하여 사용하였고, Fisher의 경우, Fi sher Scientific사의 시약용급 Na-alginate(BP185-1)를 사용하여 Ag-alginate를 제조하였다. Zeoclean은 국내의 (주)다우바이오텍에서 제조하여 항균제로서 판매되고 있는 항균 액체세라믹인 Ag-zeolite 수용액 (SB 10)이며, Zeomic은 일본 (주)시나넨社에서 판 매하고 있는 수용액상의 Ag-zeolite 계통의 항균제이다.
본 연구에서 사용된 해조류는 Sargassum Huitans, 미역 (Undaria pinnatifida) 및 다시마 (LaminaHa japonica)로서 기장 연안에서 채취하여 햇볕에서 건조한 후, 정확한 alginate 추출함량을 분석하기 위하여 건조기에서 50℃, 24시간 동안 건조시켰다. 건조된 biomass 10g를 0.
사용시험균주는 각종 항생제에 내성이 많이 생긴 것으로 알려진 황색 포도상구균 (Staphylococcus aureus ATCC 6538)과 식품오염 지표로 사용되는 대장균 (Escherichia coli IFO 3301)을 울산대학 교 미생물학 연구실에서 분양받아 사용하였으며, plate counter agar (PCA) 2.35 g (조성 : Tryptone 5 g, Yeast Extract 2.5 g, Dext rose 1 g, Agar 15 g)을 3차 증류수 100 mL에 녹인 후, autoclave 에서 121t, 15분간 고압멸균한 고체배지에서 대장균은 28t, 포도상구균은 37℃에서 48시간 동안 배양 후, 4℃에서 냉장 보관하고 주기적으로 계대 배양하였다.
이론/모형
1N HNO3 1L 용액에서 12시간 동안 진탕시켜 추출이 용이하도록 알긴산으로 전환하고, 2% Na2CO3용액 1L에 넣고 24시간 동안 진탕한 후, 여과하여 alginate 추출용액을 제조하였으며, 에탄올로 세척 및 원심분리과정을 3회 반복하여 추출용액을 정제하고 불순물을 제거하였다 (Percival and McDowell, 1967). 추출된 Alginate 함량분석은 poly (hexamethylene biguanidinium chloride) [PHMBH+CI¯] 적정시약과 자외선 분광 분석기를 사용하여 Ke nnedy and Bradshaw (1987)방법으로 수행하였다.
성능/효과
006 wt.% 은을 첨가한 배양액에서 우수한 항균성능을 나타내었으며, 포도상구균보다 대장균에 대하여 더 강한 항균력을 나타내었다. 그러나 미역 및 다시마로부터 추출한 alginate를 정제하지 않고 제조된 Ag-algi- nate의 경우, 포도상구균 및 대장균에 대한 항균성능은 현저하게 감소되었다.
처리)에서 알긴산이 추출되면서 수소이온이 Na이온과 이온교환되어 Na-al-ginate가 생성된다. S. fluitans, 미역 및 다시마로부터 추출한 용액 의 alginate를 Kennedy and Bradshaw (1987) 방법으로 분석한 결과, 갈조류 단위 질량당 각각 32%, 35% 및 37% 이었으며, GPC (gel permeation chromatography, HP 1047A)에 의한 평균 분자량을 측정한 결과, 각각 2,120, 1,897 및 1,610 이었다. 아래의 반응식과 같이 Na-alginate의 단위 분자량이 196인 것을 감안하면, 평균 중합도는 10.
미역의 경우에는 추출용액에 소량의 요오드 성 분이 남아 있어 Agl의 생성에 의해 엷은 보라색으로 변하였다. 그러나 모든 갈조류의 경우, Na-alginate 추출용액에 AgNO3를 첨가하면 Ag-alginate의 침전물이 생성되었으며, 이러한 침전물은 S. fluitans, 미역, 다시마의 순서로 alginate의 평균 분자량이 클수록 많이 생성되었다. 이러한 침전물을 여과 , 분리하여 0.
Zeoclean은 국내의 (주)다우바이오텍에서 제조하여 항균제로서 판매되고 있는 항균 액체세라믹인 Ag-zeolite 수용액 (SB 10)이며, Zeomic은 일본 (주)시나넨社에서 판 매하고 있는 수용액상의 Ag-zeolite 계통의 항균제이다. 모든 항균제들의 항균성능이 포도상구균과 대장균에 대해서 유사한 효과를 나타내고 있으며, 정제된 alginate 추출용액 및 시약용급 Na-algi-nate로부터 제조한 Ag-alginate와 수용액 중에서 균일한 분산성을 나타내고 있는 Zeomic이 우수한 항균효과를 보여주고 있다. Zeo- clean의 경우, 수용액 중에서 Ag-zeolite의 분산이 양호하지 못하여 교반 후 방치하여 두면 침전형태로 가라앉아 고액 분리가 생기는 현상이 나타났으며, 미역 및 다시마로부터 추출하여 정제하지 않 고 사용한 Ag-alginate와 비슷한 항균효과를 나타내었다.
6에 나타낸 결과보다도 항균효과가 다소 낮았는데, 이것은 은 함량은 동일하지만, 미역 및 다시마로 부터 정제하지 않은 alginate의 경우, alginate의 분자량 분포도가 턻어서 저분자량의 용해성 alginate가 첨가된 은 이온과 결합하지 않고, 미역 및 다시마의 추출용액 중에 포함되어 있는 요오드가 은이온과 결합하여 부분적으로 Agl의 침전이 생성된 것으로 사료 된다. 이러한 결과로부터 항균제 중에 포함된 은 함량이 미생물의 성장에 큰 영향을 미치고 있다는 것을 알 수 있다.
fluitans, 미역, 다시마의 순서로 alginate의 평균 분자량이 클수록 많이 생성되었다. 이러한 침전물을 여과 , 분리하여 0.1N HNO3 용액에 용해시켜 원자흡광분석기 (Shimatsu AA 680, Japan)로 용액을 분석한 결과, Ag이온만 검출되었으며, Na이온은 전혀 검출 되지 않았다. 즉, 중합도가 높은 alginate와 결합한 Ag이온은 경화 반응을 촉진하여 침전물을 형성하며, 중합도가 낮은 alginate는 용해된 상태에서 Ag 및 Na이온과 평형을 이루고 있는 것으로 판단 된다.
포도상구균과 대장균의 성장은 pH 7에서 가장 활발하였으며, 포도상구균은 pH에 매우 민감하였으나, 대장균은 pH 변화에 대 한 저항력을 어느 정도 나타내었다. 포도상구균은 배양 초기에 일 정 기간의 사장시간 (dead time) 이 경과한 후 급격하게 성장하였고, 대장균은 약 20분 이내의 사장시간이 경과한 후 완만하게 성장하였다.
포도상구균과 대장균의 성장은 pH 7에서 가장 활발하였으며, 포도상구균은 pH에 매우 민감하였으나, 대장균은 pH 변화에 대 한 저항력을 어느 정도 나타내었다. 포도상구균은 배양 초기에 일 정 기간의 사장시간 (dead time) 이 경과한 후 급격하게 성장하였고, 대장균은 약 20분 이내의 사장시간이 경과한 후 완만하게 성장하였다. 해조류로부터 추출한 alginate를 정제하여 제조한 Ag-algi-nate의 경우, 포도상구균 및 대장균에 대해서 0.
후속연구
또한, 미생물의 세포막을 통과한 금속이온이 세포내 효소의 -SH기와 결합하여 효소의 활동저하로 인한 미생물의 생육을 억제/사멸시키고, 악취를 제거하는 작용도 하게 된다 (Franklin and Snow, 1989). 그러나 Fig. 9 및 Fig. 10에 나타난 결과로부터 항균제 중에 포함 되어 있는 은 함량이 항균 효과에 영향을 주고 있으며, 항균성능을 극대화 할 수 있는 최적의 은 함량을 어느 정도 결정할 수 있지만, 은 이온과 결합한 상대 이온의 성상에도 미생물에 대한 항균성능 이 큰 영향을 받고 있으므로 이에 대한 항균메카니즘의 규명이 필요할 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.