남조류 독소인 마이크로시스틴은 여름철 우리나라 여러 호수들에 존재하여 물고기와 가축 그리고 인간에게 강한 독성을 나타내는 독소이다. 본 연구에서는 화학적 산화제인 염소($Cl_2$), 과망간산칼륨($KMnO_4$), 과산화수소수($H_2O_2$)를 이용하여 마이크로시스틴중 가장 독성이 강한 마이크로시스틴 LR의 분해실험을 시도하였다. 수중 마이크로시스틴LR의 농도 측정은 마이크로시스틴 LR의 단일클론항체를 이용한 효소면역흡착분석법으로 측정하였다. 실험결과 염소는 마이크로시스틴 LR의 농도 800 pg/mL, $Cl_2$의 농도 12 ppm, 암소방치시간 40분, pH 7에서 가장 잘 분해되었으며, 또한 pH 8 이상에서는 독소 파괴가 눈에 띄게 감소하였다. 과망간산칼륨의 경우 마이크로시스틴 LR의 농도 2000 pg/mL, $KMnO_4$의 농도 1.2 ppm, 암소방치시간 60분, pH 7에서 가장 잘 분해되었다. 그러나 과산화수소수에 의한 마이크로시스틴 LR의 분해는 느린 화학 반응 속도 때문에 효과적이지 못함을 알수 있었다.
남조류 독소인 마이크로시스틴은 여름철 우리나라 여러 호수들에 존재하여 물고기와 가축 그리고 인간에게 강한 독성을 나타내는 독소이다. 본 연구에서는 화학적 산화제인 염소($Cl_2$), 과망간산칼륨($KMnO_4$), 과산화수소수($H_2O_2$)를 이용하여 마이크로시스틴중 가장 독성이 강한 마이크로시스틴 LR의 분해실험을 시도하였다. 수중 마이크로시스틴LR의 농도 측정은 마이크로시스틴 LR의 단일클론항체를 이용한 효소면역흡착분석법으로 측정하였다. 실험결과 염소는 마이크로시스틴 LR의 농도 800 pg/mL, $Cl_2$의 농도 12 ppm, 암소방치시간 40분, pH 7에서 가장 잘 분해되었으며, 또한 pH 8 이상에서는 독소 파괴가 눈에 띄게 감소하였다. 과망간산칼륨의 경우 마이크로시스틴 LR의 농도 2000 pg/mL, $KMnO_4$의 농도 1.2 ppm, 암소방치시간 60분, pH 7에서 가장 잘 분해되었다. 그러나 과산화수소수에 의한 마이크로시스틴 LR의 분해는 느린 화학 반응 속도 때문에 효과적이지 못함을 알수 있었다.
Cyanobacterial toxins, microcystins which exist in korean lakes show strong toxicity to fish, cattles and human. In this study, we tried to degrade microcystin LR using various chemical oxidants, Chlorine, Potassium permanganate and Hydrogen Peroxide. The detection method for the concentrations of m...
Cyanobacterial toxins, microcystins which exist in korean lakes show strong toxicity to fish, cattles and human. In this study, we tried to degrade microcystin LR using various chemical oxidants, Chlorine, Potassium permanganate and Hydrogen Peroxide. The detection method for the concentrations of microcystin LR in water samples was Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) method using the monoclonal antibody of microcystin. Chlorine degraded microcystin LR effectively at the concentration of 800 pg/mL microcystin LR and 12 ppm chlorine. The reaction took 40 minutes at pH 7. Potassium Permanganate also degraded microcystin LR successfully at the concentration of 2000 pg/mL microcystin LR and 1.2 ppm chlorine. The degradation reaction took 60 minutes at pH 7. In the case of hydrogen peroxide, the degradation rate of microcystin LR was very slow because of the slow reaction rate.
Cyanobacterial toxins, microcystins which exist in korean lakes show strong toxicity to fish, cattles and human. In this study, we tried to degrade microcystin LR using various chemical oxidants, Chlorine, Potassium permanganate and Hydrogen Peroxide. The detection method for the concentrations of microcystin LR in water samples was Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) method using the monoclonal antibody of microcystin. Chlorine degraded microcystin LR effectively at the concentration of 800 pg/mL microcystin LR and 12 ppm chlorine. The reaction took 40 minutes at pH 7. Potassium Permanganate also degraded microcystin LR successfully at the concentration of 2000 pg/mL microcystin LR and 1.2 ppm chlorine. The degradation reaction took 60 minutes at pH 7. In the case of hydrogen peroxide, the degradation rate of microcystin LR was very slow because of the slow reaction rate.
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문제 정의
인 ALP의 촉매부위가 파괴되는 것을 방지하기 위해서 이다. 그 다음으로는 마이크로시스틴의 항체가 고정된
제안 방법
(H2O2> 이용한 마이크로시스틴중 가장 독성이 강한 마이크로시스틴 LR의 분해실험을 시도하였다. 마이크 로시스틴의 화학적 구조로 볼때 페닐기 부분에 이중결합 두개가 짝을 이루고 있기 때문에 화학적 산화제를 사용하면 마이크로시스틴을 쉽게 분해시킬 수 있음을 예상할 수 있다.
500, 800, 1000 pg/mL로 하고, 염소 농도는 0~20 ppm으로 하였다. 방치 시간은 임의로 30분으로 하였다.
이때, 방치시간 40분 일 때 분해가 가장 잘됨을 알 수 있었다. pH에 의한 변화에 대해서도 알아보기 위하여 pH 3~1夙지 보정하여 40분간 방치하여 실험하였다.
100pp^로 만들어 희석하여 사용하였다. 과망간산칼 륨에 의한 분해실험에서도 먼저 마이크로시스틴 LR 농도와 염소 농도 선정을 위한 실험을 하였다. 마이크로 시스틴 LR 농도를 각각 500, 800, 1000, 2000 pg/mL
Microtiter plate(Greiner Labortechnik, Polystyrene, 96-well厝 실온에 30분정도 방치한다. 다음 단계로는 검량 선을 작성하기 위해 마이크로시스틴 표준물질을 마이 크로시스틴 R^_ 사용하였으며 pH 7.0의 H2理 희석 하여 1600, 800, 400, 200, 100, 50pg/mL의 6가지의 농도로 희석하였다.
위의 실험에서 마이크로시스틴 LR 농도가 800pg/mL^ 염소농도가 12 ppm에서 가장 잘 분해 되었다. 따라서 반응시간을 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120분으로 하여 다시 한 번 실험하였다. 이때, 방치시간 40분 일 때 분해가 가장 잘됨을 알 수 있었다.
본 연구에서는 화학적 산화제인 염소 (C12), 과망간산 칼륨 (KMnO4), 이산화수소수 (H2O2厝 이용하여 마이크 로시스틴중 가장 독성이 강한 마이크로시스틴 LR의 분해실 험을 시도하였다. 예상했던데로 마이크로시스틴의 페닐기 부분에 있는 두개의 이중결합이 화학적 산화제의 공격을 받아 분해되는 것을 관찰할 수 있었다.
과산화수소에 의한 마이크로시스틴의 분해 과산화수소에 의한 마이크로시스틴의 분해 실험에서도 과산화수소의 농도를 100ppU로 하여 희석하여 사용하였다. 우선 마이크로시스틴 LR의 농도를 2000 pg/ mL으로 하고, 과산화수소의 농도를 20~90 ppm으로 하여 30분간 방치하여 실험하였다.
2 ppm에서 가장 잘 분해되었다. 이것을 반응조건으로 잡고 앞의 염소에 의한 분해실험에서와 마찬가지로 방치시간별, pHt 로 실험해 보았다.
대상 데이터
동시에 마이크로시스틴에 탐지용 효소를 부착하여 효소가 결합 되지 않은 마이크로시스틴과 경쟁을 유도한다. 사용한 탐지용 효소는 alkaline phosphatase(ALP)이다. 마이크 로시스틴의 측정은 시료와 마이크로시스틴-ALP 결합 체를 일정 비율로 섞은 다음 고정화된 항체와 섞어준다.
염소에 의한 마이크로시스틴의 분해본 실험에서는 염소처리에 의한 마이크로시스틴 제거실험을 위해서 표준염소용액을 만들어 사용하였다.
이론/모형
ELISA Kit의 탐지원리는 competition assay 방법을 사용하였다. 이 방법은 마이크로시스틴의 항체에 대한 경쟁 원리를 이용하여 마이크로시스틴의 농도를 측정 하는 방법이다.
마이크 로시스틴의 화학적 구조로 볼때 페닐기 부분에 이중결합 두개가 짝을 이루고 있기 때문에 화학적 산화제를 사용하면 마이크로시스틴을 쉽게 분해시킬 수 있음을 예상할 수 있다. 수중 마이크로시스틴 LR의 농도 측정은 마이크로시스틴 LR의 단일클론항체를 이용한 효소 면역흡착분석 (ELISA)법으로 측정하였다.
성능/효과
특히 염소와 과망간산칼륨의 경우 마이크로시스틴 LR의 분해에 매우 효과적이었다. 그러나 과산화수소수에 의한 마이크로시스틴 LR의 분해는 느린 화학 반응 속도 때문에 효과적이지 못함을 알수 있었다. 이러한 연구결과 들은 향후 조류독소의 수처리과정에 매우 요긴하게 응용될 수 있으리라 여겨진다.
본 연구에서는 화학적 산화제인 염소 (C12), 과망간산 칼륨 (KMnO4), 이산화수소수 (H2O2厝 이용하여 마이크 로시스틴중 가장 독성이 강한 마이크로시스틴 LR의 분해실 험을 시도하였다. 예상했던데로 마이크로시스틴의 페닐기 부분에 있는 두개의 이중결합이 화학적 산화제의 공격을 받아 분해되는 것을 관찰할 수 있었다. 특히 염소와 과망간산칼륨의 경우 마이크로시스틴 LR의 분해에 매우 효과적이었다.
방치시간은 임의로 30분으로 하였다. 위의 실험에서 마이크로시스틴 LR 농도가 2000 pg/mL에서 과망간산칼 륨의 농도가 1.2 ppm에서 가장 잘 분해되었다. 이것을 반응조건으로 잡고 앞의 염소에 의한 분해실험에서와 마찬가지로 방치시간별, pHt 로 실험해 보았다.
방치 시간은 임의로 30분으로 하였다. 위의 실험에서 마이크로시스틴 LR 농도가 800pg/mL^ 염소농도가 12 ppm에서 가장 잘 분해 되었다. 따라서 반응시간을 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120분으로 하여 다시 한 번 실험하였다.
경우, 그때의 pH를 보정하지 않는다면 독소제거는 감소될 것이다. 이번 실험을 통해 염소가 마이크로시스틴과 같은 간장독소의 제거에 효과적임을 알 수 있었다.
후속연구
그러나 과산화수소수에 의한 마이크로시스틴 LR의 분해는 느린 화학 반응 속도 때문에 효과적이지 못함을 알수 있었다. 이러한 연구결과 들은 향후 조류독소의 수처리과정에 매우 요긴하게 응용될 수 있으리라 여겨진다. 본 연구는 보건복지부 보건의료기술진흥사업의 지원에 의하여 이루어진 것임(과제고유번호: 02-PJ1-PG3-20205-0001).
참고문헌 (13)
Francis, G. Nature (London), 1878, 18, 11.
Schwimmer, M.; Schwimmer, D., In medical as-pectsof phycology; Jackson, D. F., Ed.; Algae, Man and Environment,syracuse Univ. Press: 1968; Vol. 358, p 279.
Botes, D. P.; Viljoen, C. C.; Kruger, M.; Wessels, P. L.;Williams, D. H. Toxicon. 1982, 20, 1037.
Botes, D. P.; Tainman, A. A.; Wessels, P. L.; Viljoen, C.C.; Kruger, M.; Williams, D. H.; Santikarn, S.; Smith,R. J.; Hammond, S. J. J. Chem. Soc., Perkin Trans.1984, 1, 2311.
Sandstrm, A.; Glemarec, C.; Meriluoto, J. A. O.; Eriksson,J. E.; Chattopadhyaya, J. Toxicon. 1990, 28, 535.
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