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문제 정의
- 균과의 접촉 시간이 증가함에 따라 키토산 및 수용성 키토산의 항균성이 증가되는 결과가 나타난 바 있어 키토산에 대해 접촉 시간에 따른 항균 활성의 유무를 확인하기 위한 실험을 실시하였다. 탈 아세틸화 도 86%의 #4 키토산을 균 접촉시간 0(순간접촉), 4, 8, 24시간의 4가지로 키토산 농도 0.
- 키토산은 광범위한 항미생물활성을 소유하면서도 타 항균 가공제에 비해 우수한 생분해성과 환경친화성을 지니는 풍부한 천연 고분자 물질로서 인체 무독, 섬유 성능 저하를 초래하지 않는 장점을 지니기 때문에 항균가공제로 섬유분야에의 적극적인 이용이 바람 직하다(Muzzarelli, 1985). 따라서 본 연구에서는 키토산을 직물의 항균 가공에 응용하기 위한 기초 연구로서 인체의 피부나 직물에 흔히 서식하는 화농균의 일종인 포도상구균(Staphylococcus aureus)에 대한 몇 가지 키토산들의 항균 활성을 조사하였다. 용해성, 탈아세틸화도, 분자량 등 키토산의 특성에 따른 항균성을 측정하였고 이들 키토산 용액이 균과의 접촉 상태에서 키토산의 농도, 접촉시간, 용매, pH, 균농도 등의 변화에 따른 항균성을 측정하여 이들이 항균성에 미치는 영향을 알아보았다.
- 본 연구는 원료가 풍부하고 인체에 독성이 없으면서도 다양한 미생물에 대해 항균성을 나타내는 것으로 알려지고 있는 키토산을 직물의 항균가공에 응용하기위한 기초연구로서 적정화된 시험조건에서 인체의 피부나 직물에 흔히 서식하는 화농균의 일종인 포도상구균(Staphylococcus 에 대한 7종류의 키토산들의 항균 활성을 조사하였고 아래와 같은 결론을 얻었다.
- 키토산 분자량에 따라 항균성이 다르다고 보고된 바 있어 (Tokura, 1995). 키토산의 분자량이 항균성에 미치는 영향을 검토하였다. 상대적 분자량은 점도에 비례하므로 키토산의 점도가 4cps, 8cps, 930cps인 다른 3가지의 항균성을 비교 평가하여 분자량에 따른 항균성을 평가하였다.
제안 방법
- 1%가 되도록 조정하였고 접촉시간을 24시간까지 변화시키며 균수의 변화를 측정하였다(Table 6). pH나 키토산의 농도를 동일한 상태로 조정하고 단지 용매인 초산의 농도를 0.05%에서 0.1 %로 2배 증가시켜 키토산 용액에서 배양된 균수를 비교해 보았다. 접촉 시간 4시간에서 키토산 용액 중의 초산농도가 증가하여도 균수는 감소되지 않고 오히려 4.
- 그러나 탈아세틸화도를 높이기 위한 공정은 또한 경제적 효율성을 저해하는 요인으로 작용될 수 있어 항균제로서의 이용을 높이기 위해서는 항균성과 경제성이라는 두 조건을 공히 만족시킬 수 있는 탈아세틸화 키토산이 필요하다. 따라서 본 실험에서는 아세틸화도가 86%와 76%인 #4, #5 두 종류의 키토산 0.1% 용액을 Staphylococcus aureus와 접촉한 뒤 즉시 채취하여 항균성을 측정하였고 탈아세틸화도가 키토산의 항균성에 미치는 영향을 고찰하였다(Table 4).
- 1). 또한 상대적으로 탈아세틸화도가 낮은 #5 키토산(탈아세틸화도 76%)의 농도를 0.1에서 0.5%로 변화시켜 접촉시간 0과 3시간에서 항균성을 측정했고 그 결과는 와 같다.
- 혼합시의 조건이 항균성에 미치는 효과는 키토산 농도, 용액조성, 용매, pH, 접촉시간에 변화를 주어 측정하였다. 배양이 끝난 키토산-균 혼합 액 중 일정 분량을 채취하고 top agar를 첨가한 후 미리 준비해둔 bottom agar위에 부어 평판을 작성하였다. 사용된 육즙액체배지 (Broth Medium)와 육즙고체 배지를 KS K 0693에 준하여 <Table 2>와 같이 조제하였다.
- 본 실험에서는 균수 측정법(한국미생물학회, 1987)을 기초로 항균성을 평가하였다. 보존 중인 균주를 육즙에 이식하고 37℃에서 약 24시간 진탕배양(JHONSAM Corp. JS-SKI-1000)한 뒤 시험균용액을 제조하고 UV-Visible Spectro-photometer(Kotron Unicon 860®) 로 균수를 측정했다. 초산수용액과 물을 용매로 키토산 용액을 제조한 뒤 키토산용액과 시험균현탁액을 혼합하여 키토산-균 혼합액 (chitosan-bacerial mixture) 을 제조하였다.
- 키토산의 분자량이 항균성에 미치는 영향을 검토하였다. 상대적 분자량은 점도에 비례하므로 키토산의 점도가 4cps, 8cps, 930cps인 다른 3가지의 항균성을 비교 평가하여 분자량에 따른 항균성을 평가하였다. 탈아세틸화율은 86-92% 범위였고 농도 0.
- 용매인 초산이 키토산의 항균활성에 미치는 영향을 평가하기 위해 농도 0.1% #4 키토산 용액의 초산 농도를 각각 0.05%와 0.1%가 되도록 조정하였고 접촉시간을 24시간까지 변화시키며 균수의 변화를 측정하였다(Table 6). pH나 키토산의 농도를 동일한 상태로 조정하고 단지 용매인 초산의 농도를 0.
- 따라서 본 연구에서는 키토산을 직물의 항균 가공에 응용하기 위한 기초 연구로서 인체의 피부나 직물에 흔히 서식하는 화농균의 일종인 포도상구균(Staphylococcus aureus)에 대한 몇 가지 키토산들의 항균 활성을 조사하였다. 용해성, 탈아세틸화도, 분자량 등 키토산의 특성에 따른 항균성을 측정하였고 이들 키토산 용액이 균과의 접촉 상태에서 키토산의 농도, 접촉시간, 용매, pH, 균농도 등의 변화에 따른 항균성을 측정하여 이들이 항균성에 미치는 영향을 알아보았다.
- 일반적으로 미생물의 성장과 증식은 pH에 따라 큰 영향을 받기 때문에(하덕모, 1994) 키토산-균 혼합액의 초기 pH가 키토산의 항균성에 미치는 영향을 조사하고자 키토산-균 혼합액의 최종 pH를 4.0, 5.0, 6.5의 3가지로 조정하여 86% 탈아세틸 키토산-균용액의 Staphylococcus aureus의 생육정도를 측정하였다 (Fig. 3).
- 사용된 육즙액체배지 (Broth Medium)와 육즙고체 배지를 KS K 0693에 준하여 <Table 2>와 같이 조제하였다. 작성된 평판은 항온배양기 (JHONSAM Corp. JS/IN/180)에서 37℃로 24-72시간 배양한 뒤 생성된 콜로니를 계수하고 희석배율을 곱하여 시료 hnl 당 생균수를 구하였다. 균감소율 계산 방식은 다음과 같고 이 때의 대조구는 용매인 초산 혹은 탈이온수로 하였다
- 0%로, 접촉 시간을 0~24시간까지 변화시키며 항균성 측정 실험을 진행시켰다. 저장 중인 균주 Staphylococcus aureuse: 37℃에서 배양하여 시험균 배양액을 만들고 육즙으로 희석하여 접촉시 균농도를 조절하였다. 접촉시 균농 도의 표시는 시험균 배양액의 균농도를 측정하여 둔 뒤 희석률을 곱하여 표시하였다.
- 전술한 바와 같이 86-92% 범위의 키토산은 항균성이 우수하여 섬유의 항균제로 사용이 기대되므로 점도 4cps인 86% 탈아세틸화 #4 키토산을 중심으로 키토산농도, 용매, pH, 접촉시간, 균농도 등의 다양한 조건에 따른 Staphylococcus aureus에 대한 항균성을 비교 검토하였다.
- 항균성 측정을 위한 적정화 실험에서 키토산-균 혼합액 중 초기 균농도를 저농도에서 고농도로 변화시키면 배양 균수가 변화되었고 감균률은 저하되었음을 확인한 바 있다. 초기 접촉된 균농도의 변화가 균농도와 접촉시간에 변화를 준 조건에서 고탈아세틸 키토산 #4의 항균성에 미치는 영향을 알아보기 위해 5 종류의 균농도에서 키토산의 농도를 0.1~1.0%로, 접촉 시간을 0~24시간까지 변화시키며 항균성 측정 실험을 진행시켰다. 저장 중인 균주 Staphylococcus aureuse: 37℃에서 배양하여 시험균 배양액을 만들고 육즙으로 희석하여 접촉시 균농도를 조절하였다.
- JS-SKI-1000)한 뒤 시험균용액을 제조하고 UV-Visible Spectro-photometer(Kotron Unicon 860®) 로 균수를 측정했다. 초산수용액과 물을 용매로 키토산 용액을 제조한 뒤 키토산용액과 시험균현탁액을 혼합하여 키토산-균 혼합액 (chitosan-bacerial mixture) 을 제조하였다. 혼합시의 조건이 항균성에 미치는 효과는 키토산 농도, 용액조성, 용매, pH, 접촉시간에 변화를 주어 측정하였다.
- 키토산의 점도는 1% 아세트산 수용액에 용해하여 회전식 점도 측정기 (HAAKE RV20 system)로 30℃ 에서 전단 속도 100D(l/s)를 유지하면서 측정하여 상대적인 분자량으로 간주하였고 분자량은 Mark-Houwink식 ([n]=KxMa)에 고유점성도를 대입하여 산출하였다. 탈아세틸화도는 키토산을 염산수용액에 녹여 메탄올과 탈이온수로 반복 세척하고 페놀프탈레인을 지시약으로 사용하여 NaOH 수용액으로 중화 적정하여 산출하였다(김종준 외, 1995).
- 탈 아세틸화 도 86%의 #4 키토산을 균 접촉시간 0(순간접촉), 4, 8, 24시간의 4가지로 키토산 농도 0.0125~0.2% 범위 내의 5수준으로 하여 항균성을 측정하였고 탈아세틸화도 76%의 키토산 #5은 접촉시간 0~3시간 에서 항균성의 변화를 측정하였으며 수용성 키토산인 #7 키토산(Mw 3,000)을 농도 0.1 %에서 0~24시간까지의 항균성을 측정하였다(Fig. 7).
- 02%에서 균억제 작용이 있다고(Hirano, 1989)보고되어 우수한 항균성이 입증되었다. 탈아세틸화도 86%인 #4키토산 농도를 0.025%에서 0.2%까지 변화시켜 키토산 농도가 항균성에 미치는 영향을 파악하였다(Fig. 1). 또한 상대적으로 탈아세틸화도가 낮은 #5 키토산(탈아세틸화도 76%)의 농도를 0.
- 상대적 분자량은 점도에 비례하므로 키토산의 점도가 4cps, 8cps, 930cps인 다른 3가지의 항균성을 비교 평가하여 분자량에 따른 항균성을 평가하였다. 탈아세틸화율은 86-92% 범위였고 농도 0.1%, pH 4, 접촉 시간 0에서 Staphylococcus aureus에 대한 항균성 측정 실험을 실시하였다(Table 5).
- 초산수용액과 물을 용매로 키토산 용액을 제조한 뒤 키토산용액과 시험균현탁액을 혼합하여 키토산-균 혼합액 (chitosan-bacerial mixture) 을 제조하였다. 혼합시의 조건이 항균성에 미치는 효과는 키토산 농도, 용액조성, 용매, pH, 접촉시간에 변화를 주어 측정하였다. 배양이 끝난 키토산-균 혼합 액 중 일정 분량을 채취하고 top agar를 첨가한 후 미리 준비해둔 bottom agar위에 부어 평판을 작성하였다.
대상 데이터
- 사용된 육즙액체배지 (Broth Medium)와 육즙고체 배지를 KS K 0693에 준하여 와 같이 조제하였다.
- 키토산 시료는 게 껍질을 NaOH 및 HCl로 처리하여 calcium carbonate와 protein을 제거한 다음 분리 된 키틴을 탈아세틸화하여 분리 정제한 것 6종류와 시중에서 구입한 것 1종류(#5) 등 모두 7가지였으며 이들의 물리화학적 특성은〈Table 1＞과 같다.
- 항균성 시험에 사용한 세균은 포도상구균(Staphylococcus aureus)으로 한국 유전공학 연구소 보유균주 (Strain: KCTC 1916)를 분양받아 사용했다. 단기보존은 온도 5℃로, 장기 보관은 냉동고(Forma Scientific BioFreezer®)에서 -20—60℃를 유지하면서 사용하였다.
이론/모형
- 본 실험에서는 균수 측정법(한국미생물학회, 1987)을 기초로 항균성을 평가하였다. 보존 중인 균주를 육즙에 이식하고 37℃에서 약 24시간 진탕배양(JHONSAM Corp.
성능/효과
- (1) 본 실험에서는 시중에서 구입한 1가지와 본 실험실에서 제조한 6가지 등 모두 7가지 키토산 시료 에 대해 항균성을 조사하였는데 수용성 키토산 2가지를 제외한 4가지 키토산 모두 시중에서 구입한 것보다 항균활성이 4배 이상 높게 나타났다. 항균 활성이 있는 이들 4가지 키토산의 경우에 키토산농도 0.
- (2) 탈아세틸화 정도에 따라 키토산의 항균력은 다르게 나타났는데 76%-탈아세틸 키토산의 감균률이 17%, 86%-탈아세틸 키토산이 56%로 탈아세틸화도 가 큰 키토산의 항균활성이 높았다.
- (3) 점도 4, 8, 50, 930 cps의 4가지 키토산에 대해 항균활성을 조사 비교한 결과 평균 약 74-87% 범위의 우수한 항균성을 나타냈다. 점도가 4→930cps로 분자량이 증가함에 따라 감균률이 증가했으며 분자량의 변화에 비례하여 감균률이 증가하지는 않았다.
- (4) 4cps, 86%-탈아세틸 키토산은 키토산 농도 낮은 농도에서도 활성을 나타내었으며 농도 0.2%에서는 감균율이 98%에 도달했다. 키토산-균 혼합액의 초산농도가 낮을 때 더 높은 항균활성을 나타내 항균 활성에 초산이 직접 관여하지 않았음을 확인하였다.
- 76%와 86%의 두 탈아세틸 키토산에서 배양된 균수 모두 대조구인 육즙액체배지나 초산시료에 비해 적어 항균력이 확인되었다. 탈아세틸화도 86%에서 균수는 약 180으로 탈아세틸화도 76%의 균수 320보다 적었다.
- 0%에서는 약 69%에서 100%로 약 30% 등 키토산 농도가 증가함에 따라 증 가 정도는 다소 완만해졌으나 감균률의 증가 현상은 지속되었다. 각 접촉 균농도에서 키토산 농도에 따른 감균률은 접촉시 균농도가 높은 2.30xl08에서는 키토산 농도 0.1%일 때 16%로 저조했으나 키토산 05%로 농도가 증가하면 약 40%로 증가하였고, 1.0% 고농도에서 약 69%로 50%이상 증가되었다. 그러나 균의 농도가 감소된 영역인 ZBOxlOeZBOxlO*1 에서는 키토산의 농도가 0.
- 탈아세틸화도 86%에서 균수는 약 180으로 탈아세틸화도 76%의 균수 320보다 적었다. 감균률은 86% 탈아세틸키토산이 56%으로 동일 조건의 76%의 탈아세틸화 키토산의 약 17%보다 높았다. 본 실험 결과 탈아세틸화도가 높으면, 즉 -NH2가 약 10% 증가하면 감균률이 약 40% 상승하는 것으로 나타나 탈아세틸화도가 높을수록 항균성이 증가한다는 기존의 다른 보고(田中廣司 &, 江崎孝二, 1993)와 유사한 결과를 얻었으며 탈아세틸화도가 키토산의 항균성에 영향을 줄 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.
- 7x102으로서 대조구인 초산용액 보다 오히려 높아 균생육 억제 효과가 나타나지 않았다. 감균율은 분자량 1,000은 -30.5%과 3,000은 -16.0%로 오히려 균의 생육을 촉진하는 것으로 나타났다. 이러한 결과가 수용성 키토산 #6과 #7의 균주 Staphylococcus aureus에 대한 특이한 반응일 수도 있어서 본 실험만으로 다른 균에 대해서도 항균성이 없다고 단정할 수는 없었으나 수용성 키토산의 경우 어느 정도 균에 대한 생육 촉진 효과가 있음이 나타나 수용성 키토산에서 항균성을 기대하기는 어려울 것으로 사료된다.
- 본 실험에 사용된 키토산은 광범위한 분자량의 영역에서 항균성을 발휘하였으며 탈아세틸화도를 높이면 항균성을 더욱 증가시킬 수 있을 것으로 예상된다. 고분자 물질의 경우 흔히 용액 상태에서 점도가 높아 균과의 접촉 확률에 영향을 미쳐 항균력이 다르게 나타날 수 있지만 본 실험에서와 같이 고분자 키토산일지라도 소량 사용하는 경우 균과 혼합시 용액의 점도가 낮아 균과의 접촉이 원활하게 유지될 수 있었으며 항균성을 저하시키지 않은 것으로 보여 긍정적인 결 과였다.
- 2%에서는 약 2% 만으로 소폭 향상되었으며 이는 초기에 이미 높은 항균성을 발휘했기 때문으로 보인다. 고탈아세틸 키토산의 접촉시간에 따른 항균성은 키토산 농도가 증가할수록 완만히 증가하였다. 접촉 시간 4시간에서 키토산 0.
- 7%로 65%나 증가하였다. 고탈아세틸키토산보다 다소 저조한 항균력을 나타냈던 76% 탈아세틸 키토산은 접촉시간의 증가시켜 항균성이 증가를 유도할 수 있음이 확인되었다. 이러한 현상은 수용성 키토산의 감균률이 -값을 나타내었고 접촉 시간 증가에도 뚜렷한 증가 현상이 나타나지 않았던 의 결과와 비교한다면 대조되는 현상이었다.
- 감균률은 86% 탈아세틸키토산이 56%으로 동일 조건의 76%의 탈아세틸화 키토산의 약 17%보다 높았다. 본 실험 결과 탈아세틸화도가 높으면, 즉 -NH2가 약 10% 증가하면 감균률이 약 40% 상승하는 것으로 나타나 탈아세틸화도가 높을수록 항균성이 증가한다는 기존의 다른 보고(田中廣司 &, 江崎孝二, 1993)와 유사한 결과를 얻었으며 탈아세틸화도가 키토산의 항균성에 영향을 줄 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다. 76%와 86%의 비교적 높은 수준의 탈아세틸 키토산의 항균성에 차이가 나타났으므로 이를 토대로 추후 좀더 다양한 범위에서 항균성의 비교가 필요한 것으로 생각된다.
- 3OX108에서 항균력이 작용되었다. 본 항의 실험에서 나타난 접촉시 균농도의 감소에 따른 감균률의 증가 현상은 키토산의 농도의 고저에 관계없이 지속되어 균농도 2.30x108에서 2.30X100으로 감소되었을 때 감균률의 변화를 보면 동일한 접촉시간 0에서 키토산 농도 0.1%에서는 감균률이 16%에서 100%로 약 80%이상 증가하였고, 농도 0.5%에서는 약 41%에서 100%로 약 50%, 농도 1.0%에서는 약 69%에서 100%로 약 30% 등 키토산 농도가 증가함에 따라 증 가 정도는 다소 완만해졌으나 감균률의 증가 현상은 지속되었다. 각 접촉 균농도에서 키토산 농도에 따른 감균률은 접촉시 균농도가 높은 2.
- 수용성키토산과 산에 가용성이지만 물에 불용성인 키토산(불용성 키토산)의 항균활성을 비교한 결과 후자는 항균활성이 있었으나 수용성 키토산은 항균활 성이 없었다. 분자량이 1,000과 3,000인 두 종류의 수용성 키토산은 초산을 함유하는 배지에서 오히려 균의 생육을 촉진시키는 것으로 나타났는데, 균 생육촉 진효과는 분자량 1,000인 것이 높았다.
- 1% 수준에서 대조구(초산용액)에 대한 감균율이 72-87% 였다. 수용성키토산과 산에 가용성이지만 물에 불용성인 키토산(불용성 키토산)의 항균활성을 비교한 결과 후자는 항균활성이 있었으나 수용성 키토산은 항균활 성이 없었다. 분자량이 1,000과 3,000인 두 종류의 수용성 키토산은 초산을 함유하는 배지에서 오히려 균의 생육을 촉진시키는 것으로 나타났는데, 균 생육촉 진효과는 분자량 1,000인 것이 높았다.
- <Table 5>에 나타난 결과를 보면 분자량의 크기에 관계없이 감균률은 평균 약 74-87% 범위의 우수한 항균성을 나타냈다. 점도가 4i8i930cps의 순으로 커질수록 감균률이 증가했으나 봄 실험의 경우 분자량의 변화에 비례하여 감균률이 증가하지는 않았다 특히 점도가 4—8cps로 상대적으로 적게 상승한 경우 감균률이 급격히 증가했다.
- 0에 비해 약 1/10 정도로 감소하였다. 이 결과를 고찰하면 키토산은 pH가 높을 때 더 큰 항균력을 나타냈으며 용매인 초산이 키토산의 항균력을 감소시키지 않는다는 결론에 도달하게 된다. 지금까지 제안된 키토산의 항균메카니즘 중 가장 설득력이 있는 것은 키토산의 구조 단위인 글루코사민의 Cg] 있는 -NH2가 -NH3*로 되면 이양이온이 세균 등의 미생물과 접촉되었을 때 음전하를 띠는 세포벽과 인력이 작용하여 미생물의 자유도를 저하시키고 세포벽을 파괴시켜 생육을 저하시켜고 항균력을 발휘한다는 것이다(Katsumasa & Takao, 1994; Hadwiger et al, 1986).
- 0%로 오히려 균의 생육을 촉진하는 것으로 나타났다. 이러한 결과가 수용성 키토산 #6과 #7의 균주 Staphylococcus aureus에 대한 특이한 반응일 수도 있어서 본 실험만으로 다른 균에 대해서도 항균성이 없다고 단정할 수는 없었으나 수용성 키토산의 경우 어느 정도 균에 대한 생육 촉진 효과가 있음이 나타나 수용성 키토산에서 항균성을 기대하기는 어려울 것으로 사료된다. 수용성 키토산은 물의 사용이 가능하여 응용성이 넓다는 이점이 있으나 항균성이 없는 것으로 보여 새로운 타입의 수용성 키토산 개발이 필요한 것으로 보인다.
- 3xl06/mI 이내 에서는 90% 이상의 감균율을 나타냈다. 이러한 결과로 미루어 볼 때 본 실험실에서 제조한 4가지 키토산은 우수한 항균성을 가지고 있어서 직물의 항균가공제로서 매우 가치가 큰 것으로 판단되었다.
- 2%의 저농도에서도 97% 이상의 항균력을 나타내고 있었다. 이러한 결과를 근거로 8, 50, 95cps의 다른 92% 탈아세틸 키토산도 모두 #4 키토산과 같은 경향의 항균력을 나타낼 것으로 생각된다.
- 5%로 상 승되었다. 일반적으로 키토산의 농도가 증가함에 따라 항균성이 증가하는 것으로 나타났으며 특히 고탈아세틸 키토산 #4의 경우 0.2%의 저농도에서도 97% 이상의 항균력을 나타내고 있었다. 이러한 결과를 근거로 8, 50, 95cps의 다른 92% 탈아세틸 키토산도 모두 #4 키토산과 같은 경향의 항균력을 나타낼 것으로 생각된다.
- 고탈아세틸 키토산의 접촉시간에 따른 항균성은 키토산 농도가 증가할수록 완만히 증가하였다. 접촉 시간 4시간에서 키토산 0.0125%를 제외한 거의 모든 농도 즉 0.025~0.2%에서 100%의 항균성을 나타냈고, 접촉 시간이 24시간으로 증가되어도 100%에 가까운 항균성이 지속되었다. #4 키토산과 같이 접촉시간 증가에 따라 항균활성이 유지되거나 증가한다면 이는 매우 항균 피복 소재로 바람직한 특성으로 생각된다.
- 이러한 현상은 수용성 키토산의 감균률이 -값을 나타내었고 접촉 시간 증가에도 뚜렷한 증가 현상이 나타나지 않았던 의 결과와 비교한다면 대조되는 현상이었다. 즉 수용성 키토산이 저분자화되어 항균력을 상실하였던 점과 비교하면 저 탈아세틸화도에 의한 저조한 감균률은 균 접촉 시간의 증가나 농도의 변화를 통해 상승되 었으므로 상대적으로 보완 가능한 요인임을 알 수 있었다. 균 접촉시간의 증가로 항균력이 향상될 수 있다는 이러한 사실은 항균 가공제로서의 이용에 고무적인 결과로 기대된다.
- 5>에서 #4키토산의 항균성은 접촉시간 증가에 따라 증가하였고 농도가 변화해도 지속적으로 유지되었다. 키토산 농도가 0.025% 이상에서는 접촉시간에 따른 항균성이 현저히 상승되었는데 접촉 24시간 후는 접촉시간 0에 비해 약 70%, 0.05%에서는 약50%, 0.1%에서는 약 30% 정도 감균률이 향상되었다. 0.
- 7배 증가하였다. 키토산 용액에서는 초산용액과 달리 pH가 높을수록 균수가 오히려 감소하였으며 키토산의 농도를 0.1~1.0% 범위 내에서 달리했을 때도 감소 경향이 지속되었다. pH가 6.
- 2%에서는 감균율이 98%에 도달했다. 키토산-균 혼합액의 초산농도가 낮을 때 더 높은 항균활성을 나타내 항균 활성에 초산이 직접 관여하지 않았음을 확인하였다. 혼합액의 초기 pH 4~6 범위내에서 pH가 높을수록 항균활성이 증가하였다.
- 그러나 균 농도가 다소 감소된 의 광범위한 영역에서 감균률이 급상승되어 90~100%를 나타냈다. 키토산의 항균력이 발휘되는 적정 범위의 균 농도가 존재할 수 있음은 물론 키토산의 항균력은 광범위한 균농도에서 작용됨을 알 수 있었는데 본 실험 조건에서는 2.30X102 ~2.3OX108에서 항균력이 작용되었다. 본 항의 실험에서 나타난 접촉시 균농도의 감소에 따른 감균률의 증가 현상은 키토산의 농도의 고저에 관계없이 지속되어 균농도 2.
- Staphylococcus aureus 에 대한 항균성은 키토산-균 혼합액의 초산농도가 낮을 때 더 크게 나타났는데 이러한 경향은 접촉 시간 24시간까지 유지되었다. 키토산의 항균성이 초산에 의존하는 것은 아님을 재확인할 수 있었고 초산을 대조구로 사용하여 감균률로 항균성을 평가하면 정확한 평가가 가능하다고 판단된다.
- 항균성 측정을 위한 적정화 실험에서 키토산-균 혼합액 중 초기 균농도를 저농도에서 고농도로 변화시키면 배양 균수가 변화되었고 감균률은 저하되었음을 확인한 바 있다. 초기 접촉된 균농도의 변화가 균농도와 접촉시간에 변화를 준 조건에서 고탈아세틸 키토산 #4의 항균성에 미치는 영향을 알아보기 위해 5 종류의 균농도에서 키토산의 농도를 0.
- 키토산-균 혼합액의 초산농도가 낮을 때 더 높은 항균활성을 나타내 항균 활성에 초산이 직접 관여하지 않았음을 확인하였다. 혼합액의 초기 pH 4~6 범위내에서 pH가 높을수록 항균활성이 증가하였다. 키토산 농도 0.
후속연구
- 본 실험 결과 탈아세틸화도가 높으면, 즉 -NH2가 약 10% 증가하면 감균률이 약 40% 상승하는 것으로 나타나 탈아세틸화도가 높을수록 항균성이 증가한다는 기존의 다른 보고(田中廣司 &, 江崎孝二, 1993)와 유사한 결과를 얻었으며 탈아세틸화도가 키토산의 항균성에 영향을 줄 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다. 76%와 86%의 비교적 높은 수준의 탈아세틸 키토산의 항균성에 차이가 나타났으므로 이를 토대로 추후 좀더 다양한 범위에서 항균성의 비교가 필요한 것으로 생각된다.
- MIC값(최소 균억제농도)으로 항균성이 평가되므로 균감소율 평가방식에서 키토산 농도가 낮은 수준에서 항균력이 나타난다면 상대적으로 우수하면서 경제적인 항균제로 평가될 수 있을 것이다. 키토산의 경우 Staphylococcus aureus에 대해 최소 20ppm에서 균억제력을 나타내고(Seo et al, 1992) E.
- 또한 비록 본 실험의 결과가 -NH2의 양전하화 메카니즘과 상치하는 것이 아니라고 하더라도 반대로 이 메카니즘으로 본 실험의 결과를 충분히 설명하기는 미흡하여 새로운 항균메카니즘으로 설명되어야 할 것으로 생각된다. pH가 낮을 때 키토산의 항균 효과가 더 낮게 나타난 것은 낮은 pH에서 흔히 나타나는 미생물의 방어 기구와 관련이 있을 가능성이 있으나 이에 관하여는 앞으로 더 많은 연구가 있어야 할 것으로 생각된다.
- 이 범위의 어떤 pH에서도 - NH2은 이미 -NH3+로 양전하를 띠게 되어 pH가 다르더라도 양전하를 띠는 키토산의 -NH2 비율이 변하지 않는다는 점을 고려하면 본 실험의 결과가 전술한 항균메카니즘과 완전히 배치되는 것으로 생각되지는 않는다. 또한 비록 본 실험의 결과가 -NH2의 양전하화 메카니즘과 상치하는 것이 아니라고 하더라도 반대로 이 메카니즘으로 본 실험의 결과를 충분히 설명하기는 미흡하여 새로운 항균메카니즘으로 설명되어야 할 것으로 생각된다. pH가 낮을 때 키토산의 항균 효과가 더 낮게 나타난 것은 낮은 pH에서 흔히 나타나는 미생물의 방어 기구와 관련이 있을 가능성이 있으나 이에 관하여는 앞으로 더 많은 연구가 있어야 할 것으로 생각된다.
- 이때 탈아세틸화도도 증가했으므로 분자량 단독의 원인으로 보기는 어려우며 탈아세틸화도의 영향도 큰 것으로 고찰된다. 본 실험에 사용된 키토산은 광범위한 분자량의 영역에서 항균성을 발휘하였으며 탈아세틸화도를 높이면 항균성을 더욱 증가시킬 수 있을 것으로 예상된다. 고분자 물질의 경우 흔히 용액 상태에서 점도가 높아 균과의 접촉 확률에 영향을 미쳐 항균력이 다르게 나타날 수 있지만 본 실험에서와 같이 고분자 키토산일지라도 소량 사용하는 경우 균과 혼합시 용액의 점도가 낮아 균과의 접촉이 원활하게 유지될 수 있었으며 항균성을 저하시키지 않은 것으로 보여 긍정적인 결 과였다.
- 용액의 pH가 높을수록 양전하를 띠는 -NH2의 비율이 오히려 감소하므로 pH 증가에 따라 키토산의 항균성도 저하될 것으로 예상되기 때문에 키토산용 액에서 pH 증가에 따라 오히려 항균성이 증가한 본 실험의 결과는 위에서 언급한 항균메카니즘과 상치되는 것처럼 생각될 수도 있을 것이다. 그러나 본 실험에서 검토한 pH의 범위는 4.
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