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문제 정의
- 그리고 96시간 동안 배양하면서 최고의 생물계면활성을 나타내는 시간은 본 연구에서 확립한 최적 배지가 좀 더 빠름을 알 수 있었다. 따라서 본 연구자들은 생물계면활성도를 위한 보다 경제적인 배지를 모색하기 위해 쌀겨나 폐옥수수, 깻묵 등과 같은 농산부산물을 이용한 연구를 진행 중에 있다.
- 배지 종류에 따른 생물계면활성도 조사. TSB와 LB 배지, 본 연구에서 확립한 생물계면활성도를 위한 최적 배지에 B.
- 본 연구에서는 원유, 휘발유, 등유, 경유를 분해하면서 생물 계면활성제를 생산하는 균주인 B. subtilis JK-1을 선별하여 생물계면활성제 생산에 관한 연구를 수행하였다. 생물계면활성제 생산을 위한 최적 배지를 결정하기 위해 다양한 탄소원과 질소원, 무기염류를 조사하였다.
- 본 연구자들은 생물계면활성제 개발을 위한 기초 자료를 확보할 목적으로 7가지 Bacillus 균주들을 순수 분리한 바 있으며, sheep blood agar 배지와 polymerase chain reaction (PCR) 선별 방법을 이용하여 생물계면활성제 생산 균주를 확인하였다[Joo 등, 2007]. 이들 중 최종 선별된 Bacillus subtilis JK-1의 생장과 생물계면활성도에 영향을 미치는 다양한 탄소원, 질소원, 탄소원과 질소원의 비율, 무기염을 변화시키면서 각종 인자에 따른 생물계면활성 양상을 조사하여 최적 배지 조성을 결정하였다.
- 생물계면활성도를 위한 탄소원과 질소원의 농도 비율 조사. 상기에서 결정된 최적 탄소원과 질소원의 결과를 통해 생물계면활성도에 적합한 탄소원과 질소원의 농도 비율을 검토하였다.
- 최적 탄소원과 질소원의 농도 비율 검토. 생물계면활성도에 적합한 최적 탄소원과 질소원의 농도 비율을 검토하였다. 최적 탄소원의 농도를 1.
제안 방법
- 최적 질소원 검토. A-medium에 결정된 최적 탄소원을 넣고 각종 유기 질소원(beef extract, casein, malt extract, peptone, skim milk, soytone, tryptone, urea, yeast extract)과 무기 질소원[(NH4)H2PO4, NH4Cl, NH4NO3, (NH4)O2SO4, KNO3, NaNO3]을 각 0.5% (w/v)씩 첨가하여 35℃, 200 rpm으로 초기 pH에서 96시간 동안 배양하여 균주의 생장과 최종 배지의 pH, 표면장력을 측정하였다. 또한 최적 질소원의 농도를 각 0.
- 실험에 사용된 유류는 ‘(주) SK에너지’에서 제공한 Kuwait산 원유(crude oil)와 시중 주유소에서 판매되고 있는 휘발유(gasoline), 등유(kerosene), 경유(light oil)를 사용하였다. B. subtilis JK-1을 각종 oil이 3.0%(v/v) 첨가된 LB 고체 배지에 접종하여 35℃에서 2-3일간 배양하고, 잘 자란 집락(colony) 주위에 각종 oil에 대하여 투명환(emulsified halo)을 형성하는 지 조사하였다.
- 유류 분해 조사. B. subtilis JK-1의 유류 분해 여부를 조사하였다. 실험에 사용된 유류는 ‘(주) SK에너지’에서 제공한 Kuwait산 원유(crude oil)와 시중 주유소에서 판매되고 있는 휘발유(gasoline), 등유(kerosene), 경유(light oil)를 사용하였다.
- 각종 배지 검토. LB 배지와 TSB [1.5% (w/v) tryptic casein bios D, 0.5% (w/v) soy peptone, 0.5% (w/v) NaCl], 본 실험에서 확립한 생물계면활성도를 위한 최적 배지에 종 배양액을 각각 1.0% (v/v) 접종하여 35℃와 초기 pH 7.0에서 200 rpm으로 진탕 배양한 후 균주 생장과 배양액의 최종 pH, 표면장력을 12시간 간격으로 측정하였다.
- Table 2에서 보는 바와 같이 생물계면활성 도에는 무기 질소원보다 유기 질소원이 더 적합한 것으로 조사되었으며, 그 중에서 skim milk를 최적 질소원으로 결정하였다. Skim milk의 최적 농도를 조사하였다. 균주의 생장은 skim milk의 농도가 증가할수록 높게 나타났다.
- 배지 종류에 따른 생물계면활성도 조사. TSB와 LB 배지, 본 연구에서 확립한 생물계면활성도를 위한 최적 배지에 B. subtilis JK-1을 각각 접종하여 96시간 동안 배양하면서 배지 종류에 따른 생물계면활성을 조사하였다. Fig.
- LB 배지는 최적 배지나 TSB에 비해 다소 낮은 생육도를 보였다. 그리고 최적 배지와 LB 배지, TSB에서 자란 배양액의 pH를 조사하였다. 배양 시간이 경과하면서 최적 배지와 TSB에서 자란 배양액은 pH가 상승하면서 알칼리성으로 변화하였다.
- 생물계면활성을 위한 배지로는 무기염류 배 지인 A-medium을 사용하였다[Hur 등, 2002]. 또한 배지 종류에 따른 생물계면활성도를 비교하기 위하여 Tryptic Soy Broth (Biolife, Milano, Italy)와 LB 액체배지를 사용하였다.
- 1% (w/v) 첨가하여 35℃,200 rpm으로 초기 pH에서 96시간 동안 배양하여 균주의 생장과 최종 배지의 pH, 표면장력을 측정하였다. 또한 최적 무기염의 농도를 각 0.01, 0.03, 0.05 0.1% (w/v)로 변화시키면서 35℃, 200 rpm으로 초기 pH에서 96시간 동안 배양하여 균주의 생장과 최종 배지의 pH, 표면장력을 측정하였다.
- 5% (w/v)씩 첨가하여 35℃, 200 rpm으로 초기 pH에서 96시간 동안 배양하여 균주의 생장과 최종 배지의 pH, 표면장력을 측정하였다. 또한 최적 질소원의 농도를 각 0.1, 0.3, 0.5, 1.0% (w/v)로 변화시키면서 35℃, 200 rpm으로 초기 pH에서 96시간 동안 배양하여 균주의 생장과 최종 배지의 pH, 표면장력을 측정하였다.
- 0% (w/v 또는 v/v) 농도로 첨가하여 35℃, 200 rpm으로 초기 pH에서 96시간 동안 배양하여 균주의 생장과 최종 배지의 pH, 표면장력을 측정하였다. 또한 최적 탄소원의 농도를 각 0.1, 0.3, 0.5 1.0, 1.5, 2.0% (w/v)로 변화시키면서 35℃, 200 rpm으로 초기 pH에서 96시간 동안 배양하여 균주의 생장과 최종 배지의 pH, 표면장력을 측정하였다.
- 생물계면활성도를 위한 탄소원과 질소원의 농도 비율 조사. 상기에서 결정된 최적 탄소원과 질소원의 결과를 통해 생물계면활성도에 적합한 탄소원과 질소원의 농도 비율을 검토하였다. Table 3에서 보는 바와 같이 soluble starch와 skim milk의 농도 비율이 33.
- 생물계면활성도를 위한 최적 무기염 조사. 생물계면활성도를 위한 최적 무기염를 결정하기 위하여 1.0% (w/v) soluble starch와 0.5% (w/v) skim milk가 함유된 배지에 각종 무기염류를 0.1% (w/v) 되게 첨가하여 균주 생장과 배양액의 최종 pH, 표면장력을 측정 하였다(Table 4). B.
- 생물계면활성도를 위한 최적 질소원 조사. 생물계면활성도를 위한 최적 질소원을 결정하기 위하여 상기 실험에서 결정된 최적 탄소원 즉, 1.0% (w/v) soluble starch가 첨가된 A-medium 에 각 질소원을 0.5% (w/v) 되게 첨가한 뒤 B. subtilis JK-1의 생장과 배양액의 최종 pH, 표면장력을 조사하였다(Table 2). 균주의 생장은 skim milk에서 OD600 값이 5.
- 생물계면활성도를 위한 최적 탄소원으로 결정된 soluble starch의 최적 농도를 조사하였다. 그 결과 soluble starch의 농도가 높을수록 OD600 값은 증가하였다.
- 생물계면활성도를 위한 최적 탄소원 조사. 생물계면활성도를 위한 최적 탄소원을 결정하기 위해 A-medium에 각종 탄소원을 1.0% (w/v 또는 v/v)씩 첨가하여 B. subtilis JK-1의 생장과 배양액의 최종 pH, 표면장력을 조사하였다. Xylose를 제외한 나머지 탄소원에서의 OD600 값은 1.
- 최적 탄소원 검토. 생물계면활성도에 대한 탄소원의 효과를 조사하기 위해 A-medium에 각종 탄소원으로 당류(sugars) 또는 탄수화물(carbohydrates)인 arabinose, carboxymethyl cellulose (CMC), dextrose, fructose, galactose, glucose, glycerol, lactose, maltose, mannitol, mannose, raffinose, rhamnose, soluble starch, sucrose, trehalose, xylose와 hydrocarbon류인 pentane (C5), hexane (C6), heptane (C7), octane (C8), nonane (C9), decane (C10), tetradecane (C14), hexadecane (C16), crude oil (produced in Kuwait), polyaromatic hydrocarbons (PAH)류인 paraffin, toluene, benzene을 각 1.0% (w/v 또는 v/v) 농도로 첨가하여 35℃, 200 rpm으로 초기 pH에서 96시간 동안 배양하여 균주의 생장과 최종 배지의 pH, 표면장력을 측정하였다. 또한 최적 탄소원의 농도를 각 0.
- 표면장력 측정. 생물계면활성을 측정하기 위하여 표면장력을 측정하였다. 표면장력은 Surface Tensiomat® 21 tensiometer (Fisher Scientific Co.
- subtilis JK-1을 선별하여 생물계면활성제 생산에 관한 연구를 수행하였다. 생물계면활성제 생산을 위한 최적 배지를 결정하기 위해 다양한 탄소원과 질소원, 무기염류를 조사하였다. B.
- 본 연구자들은 생물계면활성제 개발을 위한 기초 자료를 확보할 목적으로 7가지 Bacillus 균주들을 순수 분리한 바 있으며, sheep blood agar 배지와 polymerase chain reaction (PCR) 선별 방법을 이용하여 생물계면활성제 생산 균주를 확인하였다[Joo 등, 2007]. 이들 중 최종 선별된 Bacillus subtilis JK-1의 생장과 생물계면활성도에 영향을 미치는 다양한 탄소원, 질소원, 탄소원과 질소원의 비율, 무기염을 변화시키면서 각종 인자에 따른 생물계면활성 양상을 조사하여 최적 배지 조성을 결정하였다.
- 그 외 무기염류들이 첨가된 배양액의 최종 pH는 약산성 혹은 중성부근으로 나타났다. 첨가된 무기염류의 종류에 따라 초기 표면장력 값은 다르므로 표면장력 측정 후 배양 전 초기의 표면장력과 배양 후 최종 표면장력의 값의 차이, 즉 표면장력 감소율을 측정하였다. KNO3와 KH2PO4, MgSO4, NaCl, Na2HPO4이 첨가된 경우 표면장력 감소율은 각각 46.
- 최적 무기염 검토. 최적 탄소원과 질소원이 첨가된 배지에 각종 무기염류(CaCl2, CaCO3, CoCl2, CuSO4, K2HPO4, KCl, KH2PO4, MgSO4, MnSO4, NaCl, ZnCl2, KNO3, Na2HPO4, FeSO4, H3BO3, Na2MoO4)를 각 0.1% (w/v) 첨가하여 35℃,200 rpm으로 초기 pH에서 96시간 동안 배양하여 균주의 생장과 최종 배지의 pH, 표면장력을 측정하였다. 또한 최적 무기염의 농도를 각 0.
- 생물계면활성도에 적합한 최적 탄소원과 질소원의 농도 비율을 검토하였다. 최적 탄소원의 농도를 1.0% (w/v)로 고정하고, 최적 질소원의 농도를 0.03, 0.05, 0.1, 0.3, 0.5% (w/v)로 달리하여 첨가한 배지에 B. subtilis JK-1을 35℃, 200 rpm으로 초기 pH에서 96시간 동안 배양하여 균주 생장과 최종 배지의 pH, 표면장력을 측정하였다.
- 표면장력 감소율이 가장 높은 KNO3의 농도를 달리하여 균주의 생장과 배양액의 최종 pH, 표면장력 감소율을 비교하였다. 균주 생장은 0.
- 1)이었다. 한편, 각 질소원의 종류에 따라 초기 표면장력 값은 다양하므로 표면장력 측정 후, 배양전 초기 표면장력 값과 배양 후 최종 표면장력 값의 차이, 즉 표면장력 감소율을 계산하여 표기하였다. 질소원으로 skim milk 를 사용한 경우 표면장력 감소율은 50.
- 5로 중성이었다. 한편, 각 탄소원에 따라 초기 표면장력 값이 다르므로 표면장력 측정 후, 배양 전 초기 표면장력 값과 배양 후 최종 표면장력 값의 차이 즉, 표면장력 감소율을 계산하여 표기하였다. 그 결과 mannose, soluble starch, sucrose, xylose, trehalose, hexadecane (C16), crude oil을 탄소원으로 첨가하였을때 표면장력 감소율이 높았으며, 그 중에서도 soluble starch는 표면장력 감소율이 48.
대상 데이터
- B. subtilis JK-1은 Luria-Bertani [1.0% (w/v) NaCl (BioShop® Canada, Burlington, Ontario), 1.0% (w/v) tryptone (Difco, Detroit, MI), and 0.5% (w/v) yeast extract (BioShop® Canada)] 배지에서 배양하였다.
- 사용 균주 및 배지. 본 연구에서는 생물계면활성제 생산 균주로 B. subtilis JK-1을 사용하였다[Joo 등, 2007]. B.
- 5% (w/v) yeast extract (BioShop® Canada)] 배지에서 배양하였다. 생물계면활성을 위한 배지로는 무기염류 배 지인 A-medium을 사용하였다[Hur 등, 2002]. 또한 배지 종류에 따른 생물계면활성도를 비교하기 위하여 Tryptic Soy Broth (Biolife, Milano, Italy)와 LB 액체배지를 사용하였다.
- 실험에 사용된 유류는 ‘(주) SK에너지’에서 제공한 Kuwait산 원유(crude oil)와 시중 주유소에서 판매되고 있는 휘발유(gasoline), 등유(kerosene), 경유(light oil)를 사용하였다.
이론/모형
- 균주 생장 측정. B. subtilis JK-1의 생장 측정은 간접계수 방법으로 BioPhotometer 6131 spectrophotometer (Eppendorf AG, Eppendorf, Germany)를 이용한 흡광도(optimal density)를 600 nm에서 측정하였다.
- 표면장력은 Surface Tensiomat® 21 tensiometer (Fisher Scientific Co., Pittsburgh, PA)를 사용, Du-Nuoy’s ring 방법으로 25℃에서 측정하였다[Pagilla 등, 2002].
성능/효과
- 특히, molasses와 glucose같은 sugars를 첨가한 경우 생물계면활성도가 더 증가하였으며, 2%(w/v) molasses와 glucose에서 표면장력 감소율은 각각 45%와 39%로 보고되었다. B. subtilis 20B는 cotton seed oil을 탄소원으로 사용하였을 때 생물계면활성이 없었으며, cheese whey와 molasses, cotton seed oil에서는 잘 생장하는 것으로 나타났다. 한편, B.
- 1% (w/v)의 KNO3는 생물계면활성제 생산을 위한 최적 무기염으로 확인되었다. B. subtilis JK-1은 LB 배지와 TSB 배지보다 본 연구에서 확립한 생물계면활성제 생산 최적배지에서 더 많은 생물계면활성제를 생산하였다. 생물계면활성제 생산 최적 배지에서 B.
- 생물계면활성제 생산을 위한 최적 배지를 결정하기 위해 다양한 탄소원과 질소원, 무기염류를 조사하였다. B. subtilis JK-1은 탄소원인 1.0% (w/v) soluble starch와 질소원인 0.5% (w/v) skim milk를 포함한 배지에서 96 시간 동안 배양한 결과 가장 많은 생물계면활성제를 생산하였으며, 이 때 탄소원과 질소원의 비율은 2.0이 었다. 그리고 0.
- subtilis MZ-7은 생물계면활성제를 산업적으로 응용하기 위하여 시판되고 있는 Pharmamedia를 이용하여 대규모 배양을 시도하였다[Al-Ajlani 등, 2007]. B. subtilis MZ-7을 LB와 nutrient broth, brain heart infusion 배지, 최적 배지, 무기염류 배지, Cooper 배지, Landy 배지, Pharmamedia에서 배양한 결과 생물계면활성도는 brain heart infusion 배지와 최적 배지에서 최대였으며, Landy 배지 순이었다. 균주의 생장 양상은 각 배지 종류마다 상이하였으며, Landy 배지와 Pharmamedia에서 최고의 생육도를 보였다.
- 그리고 배양액의 최종 pH는 첨가된 무기염류의 종류에 따라 다른 양상을 보였다. CuSO4와 KH2PO4, ZnCl2, FeSO4가 첨가된 배양액은 산성(pH 3.8-5.8)이었으며, NaCl이 첨가된 배양액의 최종 pH는 알칼리(pH 8.2)로 확인되었다. 그 외 무기염류들이 첨가된 배양액의 최종 pH는 약산성 혹은 중성부근으로 나타났다.
- 유류 분해 조사. Fig. 1에서 보는 바와 같이 생물계면활성제를 생산하는 B. subtilis JK-1은 대조구(control)로 사용한 B. megaterium과 Escherichia coli와는 달리 3.0% (v/v) 원유와 휘발유, 등유, 경유를 잘 분해하는 것으로 확인되었다.
- subtilis JK-1을 각각 접종하여 96시간 동안 배양하면서 배지 종류에 따른 생물계면활성을 조사하였다. Fig. 2에서 보는 바와 같이 B. subtilis JK-1은 배양 후 12시간 만에 최적 배지에서 최고의 생육도를 보였고(OD600=4.41), 48시간까지 가장 잘 생장하였다. 반면에 TSB에서는 배양 48시간 이후부터 최적 배지와 LB 배지보다 더 높은 생육도를 나타내었으며, 배양 후 60시간 대에 최고의 생장(OD600=7.
- 3%”이었다. Table 2에서 보는 바와 같이 생물계면활성 도에는 무기 질소원보다 유기 질소원이 더 적합한 것으로 조사되었으며, 그 중에서 skim milk를 최적 질소원으로 결정하였다. Skim milk의 최적 농도를 조사하였다.
- 4). 각 배지에 따라 초기 표면장력 값이 다르므로 표면장력 감소율을 계산한 결과, 최적 배지와 LB, TSB 배지에서의 최고 표면장력 감소율은 50, 46, 45%로 유의성 있는 차이가 적은 것으로 조사되었다. 그리고 96시간 동안 배양하면서 최고의 생물계면활성을 나타내는 시간은 본 연구에서 확립한 최적 배지가 좀 더 빠름을 알 수 있었다.
- 의 농도를 달리하여 균주의 생장과 배양액의 최종 pH, 표면장력 감소율을 비교하였다. 균주 생장은 0.1% (w/v) KNO3에서 가장 높았으며, 배양액의 최종 pH는 중성인 7.1이었고, 표면장력 감소율도 가장 높게 조사되었다(data not shown). 따라서 균주 생장과 표면장력 감소율이 가장 높은 KNO3의 농도는 0.
- subtilis MZ-7을 LB와 nutrient broth, brain heart infusion 배지, 최적 배지, 무기염류 배지, Cooper 배지, Landy 배지, Pharmamedia에서 배양한 결과 생물계면활성도는 brain heart infusion 배지와 최적 배지에서 최대였으며, Landy 배지 순이었다. 균주의 생장 양상은 각 배지 종류마다 상이하였으며, Landy 배지와 Pharmamedia에서 최고의 생육도를 보였다. 배양액의 pH 변화는 거의 일어나지 않았으며, pH 7.
- subtilis JK-1의 생장과 배양액의 최종 pH, 표면장력을 조사하였다(Table 2). 균주의 생장은 skim milk에서 OD600 값이 5.577로 가장 높았으며, yeast extract (OD600=4.693), tryptone (OD600=4.433), beef extract (OD600=3.875), peptone (OD600=3.534) 순으로 나타났다. Casein과 malt extract, soytone을 질소원으로 사용한 경우 균주 생장은 OD600에서 약 1.
- Skim milk의 최적 농도를 조사하였다. 균주의 생장은 skim milk의 농도가 증가할수록 높게 나타났다. 반면에 표면장력 감소율은 0.
- 한편, 각 탄소원에 따라 초기 표면장력 값이 다르므로 표면장력 측정 후, 배양 전 초기 표면장력 값과 배양 후 최종 표면장력 값의 차이 즉, 표면장력 감소율을 계산하여 표기하였다. 그 결과 mannose, soluble starch, sucrose, xylose, trehalose, hexadecane (C16), crude oil을 탄소원으로 첨가하였을때 표면장력 감소율이 높았으며, 그 중에서도 soluble starch는 표면장력 감소율이 48.0%로 가장 높아 생물계면활성도를 위한 최적 탄소원으로 결정하였다. 반면에 CMC는 표면장력 감소율이 “-6.
- 생물계면활성도를 위한 최적 탄소원으로 결정된 soluble starch의 최적 농도를 조사하였다. 그 결과 soluble starch의 농도가 높을수록 OD600 값은 증가하였다. 배양액의 최종 pH는 전반적으로 중성이었으나 soluble starch의 농도가 높을수록 7.
- 0이 었다. 그리고 0.1% (w/v)의 KNO3는 생물계면활성제 생산을 위한 최적 무기염으로 확인되었다. B.
- 각 배지에 따라 초기 표면장력 값이 다르므로 표면장력 감소율을 계산한 결과, 최적 배지와 LB, TSB 배지에서의 최고 표면장력 감소율은 50, 46, 45%로 유의성 있는 차이가 적은 것으로 조사되었다. 그리고 96시간 동안 배양하면서 최고의 생물계면활성을 나타내는 시간은 본 연구에서 확립한 최적 배지가 좀 더 빠름을 알 수 있었다. 따라서 본 연구자들은 생물계면활성도를 위한 보다 경제적인 배지를 모색하기 위해 쌀겨나 폐옥수수, 깻묵 등과 같은 농산부산물을 이용한 연구를 진행 중에 있다.
- 669로 가장 높았다. 그리고 배양액의 최종 pH는 농도 비율 33.3에서 pH 4.4로 산성이었으며, 비율이 낮아질수록 배양액의 최종 pH는 상승하였다. 특히, soluble starch와 skim milk의 농도 비율 2.
- subtilis C9의 생물계면활성도가 가장 높다고 보고하였다. 그리고 여기에 MnSO4를 첨가하여 균주 생장과 생물계면활성을 증가시켰으며, CaCl2와 NaCl은 균주 생장과 생물계면활성을 저해하는 것으로 나타났다. 한편, B.
- 1이었고, 표면장력 감소율도 가장 높게 조사되었다(data not shown). 따라서 균주 생장과 표면장력 감소율이 가장 높은 KNO3의 농도는 0.1% (w/v)로 결정되었다.
- 7%로 가장 높게 나타났다. 따라서 생물계면활성도를 위한 soluble starch와 skim milk의 최적 농도 비율은 2.0 (1:0.5)으로 조사되었다.
- 반면에 CMC는 표면장력 감소율이 “-6.9%”이었으며, arabinose와 mannitol, hexane (C6), octane (C8)은 표면장력 감소율이 각각 3.0, 1.6, 7.7, 6.9%로 조사되었다.
- 41), 48시간까지 가장 잘 생장하였다. 반면에 TSB에서는 배양 48시간 이후부터 최적 배지와 LB 배지보다 더 높은 생육도를 나타내었으며, 배양 후 60시간 대에 최고의 생장(OD600=7.7)을 나타내었다. LB 배지는 최적 배지나 TSB에 비해 다소 낮은 생육도를 보였다.
- 3인 경우 “-” 값을 나타내었다. 반면에 탄소원과 질소원의 비율이 20 이하로 낮아질수록 표면장력 감소율은 증가하였다. 특히, soluble starch와 skim milk의 농도 비율이 2.
- 균주의 생장은 skim milk의 농도가 증가할수록 높게 나타났다. 반면에 표면장력 감소율은 0.5% (w/v)의 skim milk에서 가장 높아 최적 농도로 결정하였다(data not shown).
- 본 연구 결과에 의하면 배지에 첨가되는 탄소원과 질소원, 무기염은 B. subtilis JK-1의 생물계면활성도에 관련이 있는 것으로 나타났다. 특히, 질소원은 다른 인자에 비해 더 많은 영향을 미치는 것으로 조사되었다.
- subtilis C9는 탄소원으로 glucose 또는 sucrose를 사용하였을 때 생물계면활성 도가 증가하였다[Kim 등, 1997]. 이 때 표면장력 감소율은 sucrose보다 glucose를 첨가한 경우 더 높았으며, 4% (w/v) glucose가 최적 탄소원으로 표면장력은 72.8 dyne/cm에서 28.2 dyne/cm로 감소하였다. Crude oil과 hexadecane (C16)은 B.
- subtilis HOB2는 glucose와 maltose, mannitol, starch, sucrose에서 생물계면활성도가 증가한다고 보고하였다[Haddad 등, 2009]. 이들 중 1.0% (w/v) sucrose가 생물계면활성도에 가장 적합하였으며, 표면장력 감소율은 58.5%이었다. 그러나 hydrocarbon류는 생물계면활성을 저해하는 것으로 나타났다.
- subtilis MTCC1427의 생물계면활성도에 효과적임을 보고하였다. 이들 중 2% (w/v) sucrose를 사용한 경우 생물계면활성도가 가장 높았으며, 이 때 표면장력은 68 dyne/cm에서 34 dyne/cm로 감소하여 표면장력 감소율은 50%로 나타났다. 반면에 sodium acetate나 hydrocarbon류는 B.
- subtilis HOB2는 glucose와 maltose, starch에서 최고의 생장을보였으며, hexadecane (C16)과 crude oil에서는 거의 생장하지 못하였다. 이와 같이 균주들에 따라서 각종 탄소원에 대한 생장과 생물계면활성도가 상이한 것으로 확인되었다.
- 9%로 조사되었다. 특히, crude oil의 표면장력 감소율은 46.8%로 hydrocarbon류 중에서는 가장 높은 표면장력 감소율을 나타내었으며, hexadecane (C16)은 42.6%의 표면장력 감소율을 보였다(Table 1).
- 반면에 탄소원과 질소원의 비율이 20 이하로 낮아질수록 표면장력 감소율은 증가하였다. 특히, soluble starch와 skim milk의 농도 비율이 2.0에서 표면장력 감소율은 30.7%로 가장 높게 나타났다. 따라서 생물계면활성도를 위한 soluble starch와 skim milk의 최적 농도 비율은 2.
후속연구
- 대부분의 연구에서는 hydrocarbon류가 균주의 생장과 생물계면활성도에 부적합하다고 보고하였다. 그러나 본 연구에 사용된 B. subtilis JK-1은 다른 B. subtilis에 비해 탄소원으로 hydrocarbon 류를 이용하는 능력이 뛰어나므로, 유류 오염 지역으로부터의 유류 회수와 유화 공정의 향상 등 그 응용성이 크게 기대된다.
- 생물계면활성도를 증가시키려는 노력에도 불구하고 일상생활에 사용되는 화학합성 계면활성제와 대체되지 못하고 있는 이유는 균주들 마다 상이한 환경을 요구하며, 탄소원과 질소원, 무기염을 이용하는데 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라 crude 생물계면활성제보다는 정제된 생물계면활성제가 사용되기 때문이다[Bognolo, 1999]. 따라서 생물계면활성도 증진를 위한 경제적인 최적 배지와 환경 조건(온도, pH, 통기량, 염 농도) 등 여러 방법을 통해 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.
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