[논문]미역폐기물로부터 알기네이트의 추출 및 디알기네이트의 이용

박권필; 김태희; 김영숙

doi:10.5322/jes.2003.12.1.063

미역폐기물로부터 알기네이트의 추출 및 디알기네이트의 이용
Extraction of Alginate from Waste-Brown Seaweed and Use of Dealginate 원문보기

한국환경과학회지 = Journal of the environmental sciences, v.12 no.1, 2003년, pp.63 - 68

박권필 (순천대학교 화학공학과) , 김태희 (순천대학교 화학공학과) , 김영숙 (순천대학교 생물학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Effective alginate extraction from waste-brown seaweeds was studied. The waste-brown seaweeds almost consist of stems of seaweeds. Alginate could be obtained from the stems as well as leaves of seaweed. Ultrasonic vibration(47kHz) facilitated filtering step in the alginate extraction process. Among various alkalies for alginate extraction, $NaHCO_3$ was most appropriate concerning use of dealginates. The yield of alginate extraction using $NaHCO_3$ 2wt% solution was 19.3% at $60^{\circ}C$. The dealginates from $NaHCO_3$-extraction process have been found most suitable food for red-worms.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 미역폐기물을 활용하는 방법 중 미역폐기물에서 알기네이트를 효과적으로 추출하는 방법을 검토하였다.
본 연구에서는 초음파 진동을 이용해 미역폐기물에서 알긴산을 효과적으로 추출.여과하는 방법과 그리고 디 알기네이트를 이용하는 것을 고려하여 알카리종류와 농도를 변화시켜 알기네이트를 추출하 는 실험을 수행하였다.
섬유소인 알기네이트가 빠진 디알기네이트는 물컹물컹한 겔 상태로 취급하기가 어렵고 알카리성을 띄고 있어 그대로 사용하기가 어렵다. 이디알기네이트를 지렁이 사료로 활용하고자 하였다. 지렁이는 소화기관이 잘 발달하지 못해 분자량이 큰 물질은 소화시키지 못하고於 유기물을 미생물이 일부분해시킨 후 먹이를 홉수할 수 있다.

제안 방법

알기네이트의 분자량은 시료를 0.1M NaNCh 수용액에 용해시켜 Ultra hydrogel column0! 들어 있는 Waters GPC System(Alliance 2690 + 2414 RI Sy stem) 에서 분석하였으며, Pullulan standard를 이용하였다.
디알기 네이트를 알긴산과 분리한 후 알카리도를 낮추기 위해 물로 1회 세척하고 분해 과정이 잘 진행되고 또 지렁이 먹이로서 적당한 수분 60〜70% 가 되게 탈수하였다. 물렁물렁한 겔 상태인 디알기 네이트에 수분 60〜70%인 고형분뇨슬러지와 균일하게 혼합하고 2주간 숙성시킨 후지렁이 먹이로 사용하였다.
미역줄기에서 알기네이트를 추출하고 남은 디알 기네이트의 이용을 검토하기 위해 디알기네이트를 지렁이 사료 원료로 지렁이 사육실험을 수행하였다. Fig.
8로 비슷하였다.세 가지 알카리 모두 알기네이트 추출에는 문제가 없고, 공정상에서 취급의어려움과 부산물의 알카리도를 고려하면 NaHCO₃ 제일유리하여 본 연구에서 NaHCQ를 주로 사용해 실험하였다.
본 연구에서는 초음파 진동을 이용해 미역폐기물에서 알긴산을 효과적으로 추출.여과하는 방법과 그리고 디 알기네이트를 이용하는 것을 고려하여 알카리종류와 농도를 변화시켜 알기네이트를 추출하 는 실험을 수행하였다. 디알기네이트의 이용은 pH 와 화학성분에 민감한 지렁이部를 대상으로 하였다.
3% 포함된 1%의 sodium acetate 수용액을 가해 반응시키면 침전물(alginate-PHMBH*)이 생성된다. 이 침전물을 여과한 후 100배 희석하고 자외선 흡수분광계 (UV, 160A, Shimadzu Co, Japan)로 235 nm 파장에서 분석하였다.
세척한 시료를 알카리(Na2CC>3, NaHCO₃, NaOH) 수용액에 넣고 알기네이트를 추출하였다. 이때 교반을 하거나 초음파 진동(4刀Hz) 또는 정치하는 방법들을 비교 검토하였다. 알기네이트 용액을 여과하고 남은 탈알긴산염(dealginate)을 수거하고 알기네이트 용액 에 에탄올을 가해 부상하는 알기네이트를 건져내 60°C에서 건조하였다.
중금속이온농도는 원자흡수분광계(AA, Z-5000, Hitachi Co, Japan)로 측정하였고 알긴 산 추출 과정 에서 알긴 산용액의 점도는 viscometer(DV-II, Brook field Co, USA)로 측정하였다. 알기네이트의 분자량은 시료를 0.
디알기네이트의 이용은 pH 와 화학성분에 민감한 지렁이部를 대상으로 하였다. 즉 알카리 종류와 농도를 변화시켜 알기네이트를 추출하고 남은 디알기네이트를 지렁이 사료로 이용하는 실험을 통해 디알기네이트의 이용 가능성을 검 토하였다.

대상 데이터

여과하는 방법과 그리고 디 알기네이트를 이용하는 것을 고려하여 알카리종류와 농도를 변화시켜 알기네이트를 추출하 는 실험을 수행하였다. 디알기네이트의 이용은 pH 와 화학성분에 민감한 지렁이部를 대상으로 하였다. 즉 알카리 종류와 농도를 변화시켜 알기네이트를 추출하고 남은 디알기네이트를 지렁이 사료로 이용하는 실험을 통해 디알기네이트의 이용 가능성을 검 토하였다.
디알기 네이트를 알긴산과 분리한 후 알카리도를 낮추기 위해 물로 1회 세척하고 분해 과정이 잘 진행되고 또 지렁이 먹이로서 적당한 수분 60〜70% 가 되게 탈수하였다. 물렁물렁한 겔 상태인 디알기 네이트에 수분 60〜70%인 고형분뇨슬러지와 균일하게 혼합하고 2주간 숙성시킨 후지렁이 먹이로 사용하였다. 양식에 사용된 지렁이는 2〜3cm 길이의 붉은지렁이로 각 실험별로 30마리씩을 사육하였 다.
미역줄기 시료는 3월에 고홍지역에서 채취한 미역에서 밑부분의 줄기를 1〜2cm 크기로 절단해 사용 하였다. 시료중량을 정확히 하기 위해 미 역시료를 증류수로 세척하고 60°C 오븐에서 48시간 건조하였다.
물렁물렁한 겔 상태인 디알기 네이트에 수분 60〜70%인 고형분뇨슬러지와 균일하게 혼합하고 2주간 숙성시킨 후지렁이 먹이로 사용하였다. 양식에 사용된 지렁이는 2〜3cm 길이의 붉은지렁이로 각 실험별로 30마리씩을 사육하였 다.

이론/모형

알긴산의 순도는 Kennedy 등◎의 방법을 이용해 측정하였으며 그 방법은 다음과 같다. Sodium alginate 용액에 Vantocil lB[poly(hexamethylene biguanium chloride) PHMBH, ICI Ltd] 가0.

성능/효과

0wt.% 이상에서는 수율이 약 12% 정 도로 일정한 값을 보여 알카리 농도가 증가하더라도 더 이상 알기네이트의 추출량이 증가하지 않아 NaHCQ농도 2.0%가 최적농도임을 보이고 있다.
3%까지 알기 네이트를 얻을 수 있었다. 디알기네이트를 지렁이 사료로 이용하는 실험을 한 결과 NaHCO로 추출한 후 남은 디알기네이트가 지렁이 먹이로 제일 적합함을 보였다.
미역폐기물의 대부분을 차지하는 미역줄기에서 미역잎과 거의 같은 양의 알기네이트가 추출되었으며 추출과정은 미역잎보다 용이하였다. 알기네이트를 초음파 진동에 의해 추출하면 여과가 쉬워 교반이나 정치보다 효과적이었으며 디알기네이트의 미 네랄 함량은 미역중 의 미네랄 함량보다 다소 감소함을 보였다.
추출한 알기네이트의 분자량을 GPC로 분석한 결과 잎, 줄기, 포자 엽 각각 131173, 155412, 126363으로 포자엽의 알기네이트 분자량이 제일 작았다. 시료에서 알기네이트를 추출하여 에틸알콜로 상 분리해 알기네이트를 회수하는 과정에서 보면 포자엽의 알기네이트가 뭉치는 정도가 제일 작아 분자량과 상관 있 는 것으로 사료되었다.
알기네이트를 초음파 진동에 의해 추출하면 여과가 쉬워 교반이나 정치보다 효과적이었으며 디알기네이트의 미 네랄 함량은 미역중 의 미네랄 함량보다 다소 감소함을 보였다. 알기네이트 추출에 사용하는 여러 알카 리중 디알기네이트의 이용까지 고려하면 NaHCO₃ 가 적합하였는데 60C에서 2.0wt% NaHCQ용액으 로 수율 19.3%까지 알기 네이트를 얻을 수 있었다. 디알기네이트를 지렁이 사료로 이용하는 실험을 한 결과 NaHCO로 추출한 후 남은 디알기네이트가 지렁이 먹이로 제일 적합함을 보였다.
미역폐기물의 대부분을 차지하는 미역줄기에서 미역잎과 거의 같은 양의 알기네이트가 추출되었으며 추출과정은 미역잎보다 용이하였다. 알기네이트를 초음파 진동에 의해 추출하면 여과가 쉬워 교반이나 정치보다 효과적이었으며 디알기네이트의 미 네랄 함량은 미역중 의 미네랄 함량보다 다소 감소함을 보였다. 알기네이트 추출에 사용하는 여러 알카 리중 디알기네이트의 이용까지 고려하면 NaHCO₃ 가 적합하였는데 60C에서 2.
A로 분석한 결과를 Table 1에 보이고 있다. 잎과 줄기를 비교하면 잎에 미네랄이 약간 많음을 볼 수 있고, 줄기의 부산물인 디알기네이트 는 줄기보다 미네랄 함량이 감소하였다. 디알기네 이트의 미네랄 함량이 감소한 것은 알기네이트 추출과정 중산, 알카리, 알콜 등 여러 용액의 처리과 정에서 용해되어 유출된 것도 있고 그리고 또 하나 는 알기네이트가 중금속이온의 홉착 능력이 뛰어나므로 디 알기 네 이 트에 서 중금속이온의 감소가 두드러진 것으로 사료된다.
알기네이트 여과 과정에서 미역줄기 부분은 다른 부위에 비해 단단한 겔 상태여서 여과가 용이하였다. 추출한 알기네이트의 분자량을 GPC로 분석한 결과 잎, 줄기, 포자 엽 각각 131173, 155412, 126363으로 포자엽의 알기네이트 분자량이 제일 작았다. 시료에서 알기네이트를 추출하여 에틸알콜로 상 분리해 알기네이트를 회수하는 과정에서 보면 포자엽의 알기네이트가 뭉치는 정도가 제일 작아 분자량과 상관 있 는 것으로 사료되었다.
NaHCCh의 디알기 네이트는 로혼합한 사료와 1:2로 혼합한 사료 모두 분뇨만의 사료보다 지렁이의 성장 속도를 증가시킴을 보이고 있다. 특히 1:2일 때 8주 후에 분뇨만의 사료보다 3배 이상 성장해 N가1CO₃의 디알기 네이트가 지렁이 사료로 적합함을 보였다. 이와 같은 결과는 NaHCQ의 디알 기네이트가 가축사료나 유기질비료 등 다른 용도로 이용될 수 있음을 보인 것이다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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