오동나무상자의 항균활성 분석 및 활성 증진을 위한 천연 살생물제 적용연구 Analysis on Antifungal Activity of Paulownia-Wood Storage Box and Application of Natural Biocide for the Activity Enhancement원문보기
고문서 보관을 위해 사용되고 있는 오동나무상자의 항균활성을 측정하기 위해 오동나무로부터 방출된 휘발성 물질에 대한 항균활성과 휘발성 유기물질의 주성분을 정성분석 하였다. 항균활성은 상자 내부에 TSA 배지를 장착한 미생물 포집기를 설치하고 포집 후 배지에 성장한 미생물의 집락수를 관찰하였다. 그 결과 실외에서 포집한 배지의 집락수 85개 대비 14.82%가 감소한 72개 집락수가 관찰되었다. 포집된 공기질을 열탈착시스템 및 가스크로마토그래피/질량분석법을 통해 분석한 결과, 오동나무 상자 내 VOCs에서 limonene이 특징적으로 검출되었다. Eugenol과 anethole을 주성분으로 하는 천연 살생물제 I과 II를 상자 내에 첨가하여 훈증에 의한 항균활성을 측정한 결과, 약제 모두 실외와 오동나무 상자 내부에서 포집된 미생물 개체수 대비 각각 92.6%, 99.9% 이상 감소율을 보였다. 위의 결과로부터 사용된 오동나무 상자로부터 방출된 휘발성 유기화합물에 의한 항균활성 및 그 유효성분은 분석되지 않았으며, 생물피해로부터 고서적을 장기보관하기 위한 유물 보관함의 효율을 증진시키기 위해 천연 살생물제의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.
고문서 보관을 위해 사용되고 있는 오동나무상자의 항균활성을 측정하기 위해 오동나무로부터 방출된 휘발성 물질에 대한 항균활성과 휘발성 유기물질의 주성분을 정성분석 하였다. 항균활성은 상자 내부에 TSA 배지를 장착한 미생물 포집기를 설치하고 포집 후 배지에 성장한 미생물의 집락수를 관찰하였다. 그 결과 실외에서 포집한 배지의 집락수 85개 대비 14.82%가 감소한 72개 집락수가 관찰되었다. 포집된 공기질을 열탈착시스템 및 가스크로마토그래피/질량분석법을 통해 분석한 결과, 오동나무 상자 내 VOCs에서 limonene이 특징적으로 검출되었다. Eugenol과 anethole을 주성분으로 하는 천연 살생물제 I과 II를 상자 내에 첨가하여 훈증에 의한 항균활성을 측정한 결과, 약제 모두 실외와 오동나무 상자 내부에서 포집된 미생물 개체수 대비 각각 92.6%, 99.9% 이상 감소율을 보였다. 위의 결과로부터 사용된 오동나무 상자로부터 방출된 휘발성 유기화합물에 의한 항균활성 및 그 유효성분은 분석되지 않았으며, 생물피해로부터 고서적을 장기보관하기 위한 유물 보관함의 효율을 증진시키기 위해 천연 살생물제의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.
In order to assess antifungal activity of a wooden storage box, which was made of Paulownia tomentosa and used for keeping ancient documents, antifungal activity of volatile organic compounds emitted from the box was investigated along with qualitative analysis on major substances of the compounds. ...
In order to assess antifungal activity of a wooden storage box, which was made of Paulownia tomentosa and used for keeping ancient documents, antifungal activity of volatile organic compounds emitted from the box was investigated along with qualitative analysis on major substances of the compounds. After collecting floating microorganisms inside air tester, the fungal activity was assessed by counting the number of colonies growing on TSA media. Compared to the control which collected 85 colonies from outdoor, 72 colonies were observed showing reduction rate of 14.82%. Through GC/MS and TDS system analysis, limonene was detected from the volatile organic compounds as characteristic features. When the fungal activity was assessed through fumigation by adding natural biocide BI and BII containing eugenol and anethole as major substances, both biocides showed a strong fungal activity with respectively 92.6%(inside the box) and 99.9%(outdoor) of reduction rate. Although these results didn't clarify antifungal activity of the volatile organic compounds emitted from the Paulownia-wood storage box and their functional components, it was at least confirmed that there is application possibility of natural biocide to use for preservation of ancient documents with increased efficiency in controlling pests of wooden storage boxes.
In order to assess antifungal activity of a wooden storage box, which was made of Paulownia tomentosa and used for keeping ancient documents, antifungal activity of volatile organic compounds emitted from the box was investigated along with qualitative analysis on major substances of the compounds. After collecting floating microorganisms inside air tester, the fungal activity was assessed by counting the number of colonies growing on TSA media. Compared to the control which collected 85 colonies from outdoor, 72 colonies were observed showing reduction rate of 14.82%. Through GC/MS and TDS system analysis, limonene was detected from the volatile organic compounds as characteristic features. When the fungal activity was assessed through fumigation by adding natural biocide BI and BII containing eugenol and anethole as major substances, both biocides showed a strong fungal activity with respectively 92.6%(inside the box) and 99.9%(outdoor) of reduction rate. Although these results didn't clarify antifungal activity of the volatile organic compounds emitted from the Paulownia-wood storage box and their functional components, it was at least confirmed that there is application possibility of natural biocide to use for preservation of ancient documents with increased efficiency in controlling pests of wooden storage boxes.
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문제 정의
본 연구에서는 국내 박물관, 자료관 등에서 유물모관상 지로 쓰이고 있는 오동나무상자의 항균력과 상자에서 휘 발되는 유기물질을 일탈착시스템 (Thermal desorption system) 및 가스크로마토그래피/질량분석법(Gas chro- matography/Mass spectiometiy, GO/MS)을 통해 문화 재 보존용싱자로서의 역할을 생물 . 화학적으로 해석하고 자 하였다 또한 정유를 적용한 천연 살생물제 처리 시 싱자 내부의 미생물수와 휘발성 유기물질의 적정농도 규 명을 통하여 문화재 모존용 살충 .
화학적으로 해석하고 자 하였다 또한 정유를 적용한 천연 살생물제 처리 시 싱자 내부의 미생물수와 휘발성 유기물질의 적정농도 규 명을 통하여 문화재 모존용 살충 . 살균제로서의 적절성 여부를 고찰하고자 한다.
또한 공기의 흐름을 치단하기 위해 비닐로 밀폐하여 24 시간 후에 무 균상자 내에서 오동나무 상자를 열어 약제를 빼고 10분간 뚜껑을 딛고 방치 한 후 상자내부공기 35C 를 포집 하였다(Figuie 2). 아는 천연 살생물제 B제품으로 인한 오동나무싱자 내부의 공기를 포집 하여 부유미생물 분포에 있어서 변이 여부를 확인하기 위함이었으며. 이 배지들 역시 25℃ 저온배양기에서 3일간 배양 후 각 배지를 비 교함으로써 항균력을 실험하였다.
제안 방법
천연 살생물제 B제품에서 휘발되는 유기물은 오동나 무상자 안에 젤 형태의 천연 살생물제를 넣고 1시간 동안 포화시킨 후 싱자 내부의 공기를 포집하였다. 대조군으로 실험실 내부의 공기를 포집하여 실험실 내부의 휘발성 유 기물의 간삽을 배제하였다. 공기 포집은 샘플링 펌프 (Sibata MP- 273 0, Japan)를 이용하여 열탈착튜브 (Geistel Tffiax TA Thermal desorption tube stainless steel type, Geratd, USA)에 흡착시켰다.
Pre-filled media cassettes, Millipore, USA)< 장착한 공기포집기 (M Air T re Air Tester, Millipore, U&X)를 넣고 공기 중의 부유미생물을 35C 씩 포집하였다. 대조군은 깉은 방법으로 실외(음지 공기 356 를 포집하였으며, 2 5℃ 저온배양기에서 3 일간 배양한 후 배지 내의 집락수에 기초하여 개체수를 비교함 으로써 항균력을 실험하였다. 각각의 실험은 5회 반복하 여 실시하였고, 공기포집 시 온도는 26.
천연 살생물제 제품 B I, Ⅱ의 항균력을 실험하기 위해 서 실외에서 오동나무싱자 내부의 공기 35J2 를 포집하였 고, 밀폐된 오동나무상자에 각각의 제품을 넣어 내부공기 를 즉시 포집하여 대조군으로 사용하였다. 또한 공기의 흐름을 치단하기 위해 비닐로 밀폐하여 24 시간 후에 무 균상자 내에서 오동나무 상자를 열어 약제를 빼고 10분간 뚜껑을 딛고 방치 한 후 상자내부공기 35C 를 포집 하였다(Figuie 2). 아는 천연 살생물제 B제품으로 인한 오동나무싱자 내부의 공기를 포집 하여 부유미생물 분포에 있어서 변이 여부를 확인하기 위함이었으며.
천연 살생물제 R재품에서 방출되는 휘발성 유기물질 분석은 1시간 동안 오동나무상자 안에 B I 또는 ]!를 넣 았을 때 방출되는 유효성분 중 eugenol과 anethole을 표 준으로 분석하였다. 분석결과 anethole이 TWCsftotal volatile organic compounds) 중 가장 큰 바율을차지하 고 있었다.
포집된 공기질은 열탈착시스템(Thermal desorption system)및 가스크로마토그래피/질량분석법(Gas diro- matography/Mass spectrometiy, GC/MS)을 통하여 분 석하였다. 열탈착튜브에 흡착된 시료는 TDS 3(Gerstel, USA와 CIS 4(Geretel, U&0에 의하여 탈착되었으며, GC/MSD(AgileⅡt 6890N/5973 inert, USA)를 이용하 여 전체 이온크로마토그램 법(Total ion chromatogram, TIC)으로 시료의 성분을분석하였다. 각 피크의 정성분석 은 Wley7 library 와의 비교를 통하여 이루어졌다.
오동나무 상자가 방출하는 휘발성 물질을 측정하기 위 하여 오동나무 상자의 뚜껑을 열고 실험실 내부 공기와 평형을 이루도록 방치해두었다. 뚜껑을 닫고 밀폐용 비닐 주머니에 넣은 지 10분 후 상자 내부의 공기를 포집하였다.
오동나무상자 내부에 Trypto soy agar 네]지 (TSA,M.Air.T. Pre-filled media cassettes, Millipore, USA)< 장착한 공기포집기 (M Air T re Air Tester, Millipore, U&X)를 넣고 공기 중의 부유미생물을 35C 씩 포집하였다. 대조군은 깉은 방법으로 실외(음지 공기 356 를 포집하였으며, 2 5℃ 저온배양기에서 3 일간 배양한 후 배지 내의 집락수에 기초하여 개체수를 비교함 으로써 항균력을 실험하였다.
아는 천연 살생물제 B제품으로 인한 오동나무싱자 내부의 공기를 포집 하여 부유미생물 분포에 있어서 변이 여부를 확인하기 위함이었으며. 이 배지들 역시 25℃ 저온배양기에서 3일간 배양 후 각 배지를 비 교함으로써 항균력을 실험하였다.
본 연구에서는 국내 박물관, 자료관 등에서 유물모관상 지로 쓰이고 있는 오동나무상자의 항균력과 상자에서 휘 발되는 유기물질을 일탈착시스템 (Thermal desorption system) 및 가스크로마토그래피/질량분석법(Gas chro- matography/Mass spectiometiy, GO/MS)을 통해 문화 재 보존용싱자로서의 역할을 생물 . 화학적으로 해석하고 자 하였다 또한 정유를 적용한 천연 살생물제 처리 시 싱자 내부의 미생물수와 휘발성 유기물질의 적정농도 규 명을 통하여 문화재 모존용 살충 . 살균제로서의 적절성 여부를 고찰하고자 한다.
대상 데이터
본 실험 에 사웅-한 유물보관상자는 제작된 지 3년이 경 과되어 고서적 표관에 사용된 것으로 규격이 #)인 오동나무상자이며, 부재 간 접합부위의 벌어진 틈은 종이테이프로 밀폐시켜 사용 하였다.
항균력 및 VOC 측정을 위한 약품으로는 현재 문화재용 살충 . 살충제로 시판되고 있는 H사의 젤 형태 천연 살생 물제 2종류각 301ml를 B I, BU로 명명하여 실험에 사 용하였으며, 이 약품은 제조회사로부터 제공받았다 (Figure 1). BI, B Ⅱ의 구싱성분은TaMe 1과 같다
Figure 5A). 오동나무 상자 에서 흡착된 VOCs 중 총 21 종이 분석되었으며 TVOCs 대비 10% 아상 차지하는 물질로는 hexandRT. 5.
천연 살생물제 제품 B I, Ⅱ의 항균력을 실험하기 위해 서 실외에서 오동나무싱자 내부의 공기 35J2 를 포집하였 고, 밀폐된 오동나무상자에 각각의 제품을 넣어 내부공기 를 즉시 포집하여 대조군으로 사용하였다. 또한 공기의 흐름을 치단하기 위해 비닐로 밀폐하여 24 시간 후에 무 균상자 내에서 오동나무 상자를 열어 약제를 빼고 10분간 뚜껑을 딛고 방치 한 후 상자내부공기 35C 를 포집 하였다(Figuie 2).
데이터처리
열탈착튜브에 흡착된 시료는 TDS 3(Gerstel, USA와 CIS 4(Geretel, U&0에 의하여 탈착되었으며, GC/MSD(AgileⅡt 6890N/5973 inert, USA)를 이용하 여 전체 이온크로마토그램 법(Total ion chromatogram, TIC)으로 시료의 성분을분석하였다. 각 피크의 정성분석 은 Wley7 library 와의 비교를 통하여 이루어졌다. 각각 의 TES 3 .
이론/모형
포집된 공기질은 열탈착시스템(Thermal desorption system)및 가스크로마토그래피/질량분석법(Gas diro- matography/Mass spectrometiy, GC/MS)을 통하여 분 석하였다. 열탈착튜브에 흡착된 시료는 TDS 3(Gerstel, USA와 CIS 4(Geretel, U&0에 의하여 탈착되었으며, GC/MSD(AgileⅡt 6890N/5973 inert, USA)를 이용하 여 전체 이온크로마토그램 법(Total ion chromatogram, TIC)으로 시료의 성분을분석하였다.
성능/효과
살균제로 사용되고 있는 천연 살생물제 재품 B I , Ⅱ의 항균성을 실험 한 결과, 밀폐된 상자 내부에 재품 B I, Ⅱ를 넣은 즉시 포집한 부유미생물의 개체 수에 있어서는 실외나 오동나 무상자 내부와 비교하였을 때 뚜렷한 경향의 차이는 잆는 것으로 나타나 약품 투여 후 초기에 항균성 발휘의 효과 는 기대하기 힘든 것으로 보인다. 그러나상자 내부에 각 각의 B I, Ⅱ을 넣고 24 시간동안 밀폐시킨 후 포집한 미 생물의 개체 수는 다른 처리군에서 포집한 미생물의 개체 수에 비해 두 종류의 B제품 모두 90%이상 감소율을 나 타냄으로써 항균력이 매우 뛰어난 것을 알수 있었다
실외와 밀폐시킨 오동나무싱자 내부에서 포집한 공기 를 TSA. 배지에 3일간 배양시킨 결과는 다음과 같으며 (Figure 3, 4), 천연 살생물제 B T 의 실험을 우|한 대조군 인 실외에서 포집한 부유미생물Figig 3 A)과 오동나무 상자 내부에서 포집한 부유미생물(FigtHB 3B)의 개체수 는 평균 14 .82% 감소한 것으로 나타났으나(TaMe 5) B Ⅱ의 실험을 우'I한 대조군인 실외에서 포집한 부유미생물 군(Figure 4A)과 오동나무상자 내부에서 포집한 부유미 생물군(Figure 4B)에 있어서는 평균 85 .23% 증가한 젓 으로니타났다.
천연 살생물제 R재품에서 방출되는 휘발성 유기물질 분석은 1시간 동안 오동나무상자 안에 B I 또는 ]!를 넣 았을 때 방출되는 유효성분 중 eugenol과 anethole을 표 준으로 분석하였다. 분석결과 anethole이 TWCsftotal volatile organic compounds) 중 가장 큰 바율을차지하 고 있었다. B I을 분석한 결과 #를 차지하고 있었지만, eugenol은 전체의1.
924분이 있었 다(Table 10, Figure 5D). BI의 재료에서 빙향 성분을 제외한 결과 10~2。분에서 휘발성 물질이 거의 검출되 지 않는 것을 확인할수 있었다. 반면에 25분 이후에 긴 사슬을 가진 포화 탄화수소와불포화 탄화수소 등이 추가 적으로 거출되었다.
천연물질에서 추출하여 문화재 보존용 살충 . 살균제로 사용되고 있는 천연 살생물제 재품 B I , Ⅱ의 항균성을 실험 한 결과, 밀폐된 상자 내부에 재품 B I, Ⅱ를 넣은 즉시 포집한 부유미생물의 개체 수에 있어서는 실외나 오동나 무상자 내부와 비교하였을 때 뚜렷한 경향의 차이는 잆는 것으로 나타나 약품 투여 후 초기에 항균성 발휘의 효과 는 기대하기 힘든 것으로 보인다. 그러나상자 내부에 각 각의 B I, Ⅱ을 넣고 24 시간동안 밀폐시킨 후 포집한 미 생물의 개체 수는 다른 처리군에서 포집한 미생물의 개체 수에 비해 두 종류의 B제품 모두 90%이상 감소율을 나 타냄으로써 항균력이 매우 뛰어난 것을 알수 있었다
가장 뚜렷한 차이를 나타낸 것은 오동나무상자 내부에 B I을 24시간 방치한후 포집된 공기(Figine 3D)이다. 실 외 (Figi典 3 A에서 포집된 미생물의 개체수와 비교하였 을 때는 95.53%의 감소율을 보였고, 오동나무상자 내부 (Figure 3B)에서 포집된 미생물의 개체수와 비교하였을 때는 99.95%의 감소율을 보였으며, BI을 넣은 직후 (Figure 30 포집한 공기와 비교를 하였을 때에도 부유미 생물이 94.52% 감소한것을 확인 할수 있었디(Table 5).
실험실 공기 질의 VQCs와 오동나무상자 내 VOCs를 비 교했을 때 오동나무상자에서는 특징적으로 limonene (R.T. 18.2 58분이 방출돠는 것으로확인되었다.
실험실 공기중의 VOCs와 오동나무 상자에서 방출되는 VOCs의 간섭을 배제했을 때, 다수의 메틸기로 치환된 C6-C2 0의 포화 알카인류가 거출되는 것을 확인하였다. 특징적인 물질로 butanoic acidlR.
실험실 내부 공기질 분석 결과와 비교했을 때 유물보관 상자 내 VOCs에서 limonene과 naphthalene이 각각9.0 8, 14, 90 %로 검출되는 것을 확인하였다. Tri terpenoid계통의 limonene( 1, 8 -mentadiene)^- 방 충 .
밀폐된 상자 내에서 천연 살생물제 B T 의 항균력에 대 한 결과는 다음과 깉다. 오동나무상자 내부에 B I을 넣은 즉시 포집한 공기(Figiro 3C)는 실외에서 포집된 공기 (Figure 3A)와 비교하였을 때 미생물의 개체수가 1 8.35% 감소하였고, 오동나무상자 내부에서 포집한 공 기(FigⅡm 3B)와 비교하였을 때는 4.14% 감소하였다. 가장 뚜렷한 차이를 나타낸 것은 오동나무상자 내부에 B I을 24시간 방치한후 포집된 공기(Figine 3D)이다.
밀폐된상자 내에서 천연 살생물제 BIT의 항균력에 대 한 결과는 다음과 깉다. 오동나무상자 내부에 B U 를 넣은 즉시 포집한 공기(Figum 4C)는 실외에서 포집된 공기 (Figure 4A)와 비교하였을 때 미생물의 개체수가14.77%로 다소 증가하였으나, 오동나무상자 내부에서포집한 공기(Figiue 4B)와 비교하였을 때는 38 .04% 감 소하였다. B I 과 마찬가지로 가장 뚜렷한 차이를 나타낸 것은 오동나무상자 내부에 BⅡ를 24 시간 방치한 후 포집 된 공기(Figiue 4D)이다.
오동나무상자 자체에서 발산된 휘발성 물질에 의한 항 균력 여부를 일아보기 위하여 싱자 내에서 공기 중 부유 미생물 포집 실험을 실시한 결과, 실외에서 포집한 배지 의 집락수대비 개체수가 14.82% 감소하였으나 아는 오 동나무상자의 자체적인 항균활성이라기 보다는 와부 공기 의 유입이 치단됨으로써 발생된 감소율로 생각되어진다. 천연물질에서 추출하여 문화재 보존용 살충 .
천연 살생물제 B1I에서 방출되는 공기질의 분석 결과 총 22종의 VOCs가 검출되었으며 TVOCs 대비 10% 이 상 차지하는 물질로는 anethole(R.T. 24.924분이 있었 다(Table 10, Figure 5D). BI의 재료에서 빙향 성분을 제외한 결과 10~2。분에서 휘발성 물질이 거의 검출되 지 않는 것을 확인할수 있었다.
후속연구
선유 유물보관에 사 용되어져 온 오동나무상자의 생리활싱 특성을 휘발싱 유 기화합물을 측정하기 와한 최신 방식 인 열탈착시스템 및 가스크로마토그래피 /질량분식 법을 사용하여 확인하였고, 향후 문화재 보관을 위해 사용되는 목재, 섬유 등 재질에 서 발생된 휘발성 물질의 활성물질 탄색 및 안정성 평가 를 위한 빠르고 효율적인 방법으로 기대된다. 또한 유물 보관함을 이용한 지류, 선유류 유기 질 문화재의 보존관리 에 있어서 생물피해 방제를 위한 천연 살생물제의 적용 및 활용 가능상을 확인할 수 있었다.
Tri terpenoid계통의 limonene( 1, 8 -mentadiene)^- 방 충 . 방균 작용을 하는 물질로 알려져 있지만 오동나무 (Paulownia tomentosa) 추출물이나 VOCs에서 검출된 보고가 없기 때문에 오동나무 추출물에 대한 연구가 더 이루어져야 한다. 그리고 상자 내 공기질에서 najtitha- lenW] 많은 부분을 차지하고 있는 것으로 바추어 봤을 때, 실험 이전에 유물보관 상자에서 보관한 유물 또는 보 존제에 의한 간섭현상으로 해석할수도 있다.
이상의 결과로 잔통적으로 지류 . 선유 유물보관에 사 용되어져 온 오동나무상자의 생리활싱 특성을 휘발싱 유 기화합물을 측정하기 와한 최신 방식 인 열탈착시스템 및 가스크로마토그래피 /질량분식 법을 사용하여 확인하였고, 향후 문화재 보관을 위해 사용되는 목재, 섬유 등 재질에 서 발생된 휘발성 물질의 활성물질 탄색 및 안정성 평가 를 위한 빠르고 효율적인 방법으로 기대된다. 또한 유물 보관함을 이용한 지류, 선유류 유기 질 문화재의 보존관리 에 있어서 생물피해 방제를 위한 천연 살생물제의 적용 및 활용 가능상을 확인할 수 있었다.
공기 오염물질이 문화재 재질에 미치는 영향은 손상을 발생시키는 오염원의 조질도 중요하지만 최저 허용한계 농도에 띠른 손상여부를 평가하는 것도 중요히다. 현재의 측정 농도 결과는 고농도로 장기간으로 노출되었을 때 우 려되는 안료 등 색상변화에는 크게 영향을 주지 않을 것 으로 기대되지만 처리 농도에 따른 안료 및 염색되어진 유물에 대한 안정상을 검증하기 위한 연구를 현재 실시 중에 있으며 그 결과를 향후 보고할 계획 이다.
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