[논문]Vitek 2 Compact System을 이용한 Bacillus licheniformis의 동정 및 NH3 저감효과

임정수; 한덕우; 이상룡; 황옥화; 곽정훈; 조성백

doi:10.11109/jaes.2015.21.3.83

Vitek 2 Compact System을 이용한 Bacillus licheniformis의 동정 및 NH3 저감효과
A Bacterial Strain Identified as Bacillus licheniformis using Vitek 2 Effectively Reduced NH3 Emission from Swine Manure 원문보기

한국축산시설환경학회지 = Journal of animal environmental science, v.21 no.3, 2015년, pp.83 - 92

임정수 (농촌진흥청 국립축산과학원) , 한덕우 (농촌진흥청 국립축산과학원) , 이상룡 (농촌진흥청 국립축산과학원) , 황옥화 (농촌진흥청 국립축산과학원) , 곽정훈 (농촌진흥청 국립축산과학원) , 조성백 (농촌진흥청 국립축산과학원)

Abstract ▼ AI-Helper

An attempt to produce more pigs in limited spaces inevitably generalized concentrated feeding operation (CFO). As concentrated pig production practice expanded, concerns on environmental issues grow concurrently. Since odor is the concerned most among those, we attempted to develop means to tackle odor emission from livestock operations. Previously, we excavated few microorganisms from pig manure and, one of them, Bacillus licheniformis was particularly useful to handle odor problem. In this study, we conducted our investigation to further characterize Bacillus licheniformis. Strain identification was conducted using Vitek 2 compact, and the optimal temperature and pH conditions to growth B. licheniformis were searched for by analyzing turbidity on O.D 600 nm. Results of this study can be summarized as these, (1) it was re-verified that the bacterial strain that purified from pig manure was, in fact, Bacillus licheniformis, (2) the bacterial growth was highest when the temperature was kept at $30^{\circ}C$, also (3) growth rate was dependent on media pH as it was high at neutral (6, 7 and 8) but dropped when it was diverged from neutral (4, 5, 9 and 10), and (4) regarding ammonia removal efficiency, B. licheniformis recorded 64% effectiveness after 48 h incubation and reached its highest (80%) at 72 h.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이처럼, Bacillus licheniformis는 열에 대한 안전성과 단백질 가수분해 저항성을 지니고 있으며, 안전하고 환경 친화적인 유익한 미생물이라 할 수 있다. 따라서 본 연구는 안정적이고 효율적인 축산 냄새저감을 위한 균주를 이용하여 돈분뇨 내에서 발생되는 NH₃ 가스 저감효과를 평가하여, 냄새저감 미생물제제를 개발하는데 있어 기초자료로 활용하고자 한다.
본 연구에서는 축산악취 저감을 위한 돈 분뇨로부터 악취저감 미생물을 분리 및 동정한 결과 Bacillus licheniformis로 밝혀졌으며, 이 균주의 악취 제거효율과 최적 배양 조건을 알아보았다. 실험결과 온도 30℃, pH 6, 7, 8의 조건에서 균 성장이 우수하게 나타났다.

제안 방법

Bacillus licheniformis 균주의 최적 배양 pH를 조사하기 위하여 pH buffer solution을 이용하여 pH 4, 5, 6, 7, 8, 9 및 10으로 제조한 Tryptic soy broth 배양 배지에 균을 접종하여 72 hr 동안 배양 하면서 각 pH 조건에 따른 균 성장능 및 pH 변화를 조사하였다 (Fig. 2).
Bacillus licheniformis 균주를 온도 변화에 따른 최적 배양조건을 조사하였다. 균주의 최적 배양 온도를 조사하기 위하여 Tryptic soy broth 배지에 균을 접종하여 25℃, 30℃ 및 35℃에서 48 hr 동안 배양하면서, 균 성장능을 조사하였다 (Fig. 1).
, 2009; Yang and Chang, 2007). 따라서, 미생물 동정 시스템인 Vitek 2 compact를 이용하여 Bacillus licheniformis 균주의 46가지 생화학적 반응을 조사하였다(Table 2).

대상 데이터

본 실험에 사용된 NH₃ 저감 미생물은 국립축산과학원 시험돈사의 돈분뇨를 분리원으로하여 균주를 순수 분리하였다. 돈분뇨 10 g을 증류수 90 ml에 혼합하여 120 rpm에서 12 hr 동안 현탁 한 후 상징액을 취하여 사용하였으며, 돈분균주의 분리동정을 위해 NA(Nutrient Agar (NA, Difco Co.

이론/모형

순수 분리가 된 균의 분자생물학적 동정을 위해서 plate에서 배양한 균체를 Macrogen Inc. (Korea)에 의뢰하여 16S rDNA sequencing 방법에 의거하여 동정하였다. 이후 염기서열을 조합하여 NCBI (The National Center for Biotechnology Information, http://www.

성능/효과

본 연구에서는 축산악취 저감을 위한 돈 분뇨로부터 악취저감 미생물을 분리 및 동정한 결과 Bacillus licheniformis로 밝혀졌으며, 이 균주의 악취 제거효율과 최적 배양 조건을 알아보았다. 실험결과 온도 30℃, pH 6, 7, 8의 조건에서 균 성장이 우수하게 나타났다. 또한, NH₃ 가스농도는 균 분무 후 약 53% 이상 저감하였으며, 24 hr 경과 후 농도가 다소 증가하였다.
이와같이 Bacillus licheniformis는 항균성 및 장내환경개선을 통한 설사원인균에 대한 성장을 억제하는 효과를 가지고 있다고 알려져 있다. 이 외에도 본 연구에서는 Bacillus licheniformis를 이용하여 냄새저감 효과를 도출하였다.
또한, NH₃ 가스농도는 균 분무 후 약 53% 이상 저감하였으며, 24 hr 경과 후 농도가 다소 증가하였다. 하지만, 분무 후 2일 (48 hr) 경과 후 약 42.86%까지 증가하였으며, 3일 (72 hr) 경과 후에는 약 50%까지 제거효율이 증가하였다. 이는 초기 균 배양액 분무 시 분뇨 내에서 발생되는 수용성 기체인 NH₃ 가스를 흡착하여 순간적으로 농도가 줄어들고, 분무된 미생물이 약 48 hr이 경과된 후 활성을 띄어 분뇨에서 발생되는 NH₃ 가스를 저감시키는 것으로 판단된다.

후속연구

이는 초기 균 배양액 분무 시 분뇨 내에서 발생되는 수용성 기체인 NH₃ 가스를 흡착하여 순간적으로 농도가 줄어들고, 분무된 미생물이 약 48 hr이 경과된 후 활성을 띄어 분뇨에서 발생되는 NH₃ 가스를 저감시키는 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구는 Bacillus licheniformis 균주를 이용하여 축산분뇨 냄새저감 미생물제제를 개발하는데 있어 기초자료로 활용하고자 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	축산업에서 가장 많이 발생하는 민원은?	축산업에 있어서 가축분뇨에서 발생되는 악취는 지역 주민들에게 불쾌감을 초래하며 이로 인해 많은 민원이 발생된다. 이러한 악취는 분뇨가 다양한 환경조건으로부터 혐기적으로 분해되는 과정에서 대기 중으로 노출될 때 휘발성 물질 및 그 중간생성물이 대기로 방출되는 화합물이다.
	Bacillus licheniformis의 장점은?	, 2001; Yang and Chang, 2007). 이처럼, Bacillus licheniformis는 열에 대한 안전성과 단백질 가수분해 저항성을 지니고 있으며, 안전하고 환경 친화적인 유익한 미생물이라 할 수 있다. 따라서 본 연구는 안정적이고 효율적인 축산 냄새저감을 위한 균주를 이용하여 돈분뇨 내에서 발생되는 NH3 가스 저감효과를 평가하여, 냄새저감 미생물제제를 개발하는데 있어 기초자료로 활용하고자 한다.
	가축분뇨에서 발생되는 악취는 어떤 화합물인가?	축산업에 있어서 가축분뇨에서 발생되는 악취는 지역 주민들에게 불쾌감을 초래하며 이로 인해 많은 민원이 발생된다. 이러한 악취는 분뇨가 다양한 환경조건으로부터 혐기적으로 분해되는 과정에서 대기 중으로 노출될 때 휘발성 물질 및 그 중간생성물이 대기로 방출되는 화합물이다. 이러한 화합물에서 발생되는 불쾌한 악취는 작업자뿐만 아니라 가축의 심리, 건강 및 생산성에 영향을 미친다 (Tamminga, 1992).

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