미세조류에 대한 캐슈넛 오일의 살조활성특징과 상승효과를 가지는 혼합처리제 탐색 Algicidal Characteristics of Cashew Nut Oil against Microalgae and Development of its Mixtures with Synergistic Effects원문보기
본 연구에서는 캐슈넛 오일의 살조활성 특징을 파악하고, 유해조류를 보다 효과적으로 제어할 수 있는 혼합처리제를 개발하기 위하여 실시하였다. 공시된 시험 추출물중 anacardic acid 함량이 상대적으로 높은 Ana-A가 남조류 M. aeruginosa에 대한 살조활성이 가장 높았다. Ana-A는 전체적으로 녹조류보다는 남조류에 대해 더 높은 살조활성을 가지면서 폭넓은 살조활성스펙트럼을 보였다. Ana-A에 대한 남조류 종간 반응에 있어서는 Oscillatoria tenuis ($IC_{50}=0.19{\mu}g\;mL^{-1}$)가 가장 민감하였고, 녹조류 중에서는 Chlorella vulgaris가 상대적으로 가장 민감한 반응을 나타내었다($IC_{50}=4.54{\mu}g\;mL^{-1}$). Ana-A와의 혼합처리를 통해 효능이 상승되는 화합물을 탐색한 결과, MSB와 menadione은 매우 강한 상승작용을, citric acid는 약간의 상승작용을, chrysophanol, copper sulfate, quinoclamine 등은 상가적 작용의 활성을 나타내었다. 종합적으로 볼 때, anacardic acid 고함유 캐슈넛 오일은 처리량의 최적화와 상승작용을 가지는 MSB 또는 menadione과 같은 화합물과의 혼합처리를 통해 M. aeruginosa 및 O. tenuis가 발생하는 현장의 선택적 제어를 위해 환경 친화적인 살조제로서 유용하게 활용될 수 있을 것 같았다.
본 연구에서는 캐슈넛 오일의 살조활성 특징을 파악하고, 유해조류를 보다 효과적으로 제어할 수 있는 혼합처리제를 개발하기 위하여 실시하였다. 공시된 시험 추출물중 anacardic acid 함량이 상대적으로 높은 Ana-A가 남조류 M. aeruginosa에 대한 살조활성이 가장 높았다. Ana-A는 전체적으로 녹조류보다는 남조류에 대해 더 높은 살조활성을 가지면서 폭넓은 살조활성스펙트럼을 보였다. Ana-A에 대한 남조류 종간 반응에 있어서는 Oscillatoria tenuis ($IC_{50}=0.19{\mu}g\;mL^{-1}$)가 가장 민감하였고, 녹조류 중에서는 Chlorella vulgaris가 상대적으로 가장 민감한 반응을 나타내었다($IC_{50}=4.54{\mu}g\;mL^{-1}$). Ana-A와의 혼합처리를 통해 효능이 상승되는 화합물을 탐색한 결과, MSB와 menadione은 매우 강한 상승작용을, citric acid는 약간의 상승작용을, chrysophanol, copper sulfate, quinoclamine 등은 상가적 작용의 활성을 나타내었다. 종합적으로 볼 때, anacardic acid 고함유 캐슈넛 오일은 처리량의 최적화와 상승작용을 가지는 MSB 또는 menadione과 같은 화합물과의 혼합처리를 통해 M. aeruginosa 및 O. tenuis가 발생하는 현장의 선택적 제어를 위해 환경 친화적인 살조제로서 유용하게 활용될 수 있을 것 같았다.
This study was conducted to investigate the algicidal characteristics of cashew nut oil (CNO) and to develop CNO mixtures with other compounds having synergistic effects on the growth inhibition against a blue-green alga, Microcystis aeruginosa. Among tested CNOs, CNO with higher anacardic acid cont...
This study was conducted to investigate the algicidal characteristics of cashew nut oil (CNO) and to develop CNO mixtures with other compounds having synergistic effects on the growth inhibition against a blue-green alga, Microcystis aeruginosa. Among tested CNOs, CNO with higher anacardic acid contents (Ana-A) exhibited the best algicidal activity against M. aeruginosa. Ana-A showed broad algicidal spectrum with particular greater activity against blue-green algae than green algae. Ana-A showed the greatest activity against to Oscillatoria tenuis ($IC_{50}=0.19{\mu}g\;mL^{-1}$) among the tested blue-green algae and to Chlorella vulgaris ($IC_{50}=4.54{\mu}g\;mL^{-1}$) among the tested green algae, respectively. In a mixture experiment to evaluate a chemical interaction in M. aeruginosa control, Ana-A showed a strong synergistic effect with MSB and menadione, mild synergistic effect with citric acid, and additive effect with chryspophanol, copper sulfate and quinoclamine. Taken together, our results suggest that CNO containing higher anacardic acid can be used as an eco-friendly natural algicide for selective control of blue-green algae such as M. aeruginosa and O. tenuis through an optimization of application rate and in combination with synergists such as MSB and menadione.
This study was conducted to investigate the algicidal characteristics of cashew nut oil (CNO) and to develop CNO mixtures with other compounds having synergistic effects on the growth inhibition against a blue-green alga, Microcystis aeruginosa. Among tested CNOs, CNO with higher anacardic acid contents (Ana-A) exhibited the best algicidal activity against M. aeruginosa. Ana-A showed broad algicidal spectrum with particular greater activity against blue-green algae than green algae. Ana-A showed the greatest activity against to Oscillatoria tenuis ($IC_{50}=0.19{\mu}g\;mL^{-1}$) among the tested blue-green algae and to Chlorella vulgaris ($IC_{50}=4.54{\mu}g\;mL^{-1}$) among the tested green algae, respectively. In a mixture experiment to evaluate a chemical interaction in M. aeruginosa control, Ana-A showed a strong synergistic effect with MSB and menadione, mild synergistic effect with citric acid, and additive effect with chryspophanol, copper sulfate and quinoclamine. Taken together, our results suggest that CNO containing higher anacardic acid can be used as an eco-friendly natural algicide for selective control of blue-green algae such as M. aeruginosa and O. tenuis through an optimization of application rate and in combination with synergists such as MSB and menadione.
, 1982) 등이 보고되었지만 유해조류의 선택적 방제에 관한 구체적 연구는 시도되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 아나카딕산 고함유 추출물을 활용하여 살조활성 특징을 파악하고, 보다 효과적으로 유해조류를 제어할 수 있는 혼합제를 탐색하기 위해 제반 연구를 수행하였다.
제안 방법
살조활성 평가는 아래와 같은 방법으로 수행하였으며, 최종결과는 3반복의 방제가 평균값 ± 표준편차로 나타내었다. 그 후 가장 활성이 높았던 Ana-A를 가지고 녹조류 5종과 남조류 4종을 대상으로 살조활성 스펙트럼을 평가하였다. 살조활성 평가는 아래와 같은 방법으로 수행하였으며, 최종결과는 각 조류종별 Ana-A에 대한 IC50(50% 생장억제 농도)을 구하여 나타내든지 또는 처리농도별 3반복의 방제가 평균값 ± 표준편차로 나타내었다.
두 가지 내용의 실험을 수행하였다. 먼저 캐슈넛 오일 세 종류(Ana-A, Ana-B, Car-M)를 가지고 M. aeruginosa를 대상으로 살조활성을 비교해 보았다. 살조활성 평가는 아래와 같은 방법으로 수행하였으며, 최종결과는 3반복의 방제가 평균값 ± 표준편차로 나타내었다.
대상 데이터
8%가 함유된 혼합물 (Car-M)을 사용하였다. 그리고 선발된 캐슈넛 오일과 혼합제의 혼합처리 효과를 평가하기 위해 사용된 화합물은 menadione sodium bisulphite(MSB) (Sigma-Aldrich, 95% 순도), menadione (Sigma-Aldrich, 97% 순도), chrysophanol (Sigma-Aldrich, 99% 순도), citric acid (Sigma-Aldrich, 99.5% 순도), copper sulfate (Junsei, 96% 순도), quinoclamine (동부한농, 97.8% 순도)이었다.
본 실험에 사용된 조류는 한국생명공학연구원 생물자원센터에서 분양받아 각각의 배지(Spirulina를 위해서는 SOT medium, Microcystis aeruginosa WREO11를 위해서는 BG11 medium을 사용하였으며 기타 조류는 Allen’s medium을 사용), 온도 25oC, 광주기 14시간, 광도 50 µmol m−2 s−1 조건에서 계대배양한 담수조류(녹조류 5종, 남조류 5종)를 사용하였다(Table 1).
캐슈넛 오일의 살조활성 평가를 위해서는 캐슈넛 껍질에서 추출하여 부분 정제된 혼합물 세 가지를 구입하여(KFI Corp., 한국) 공시하였으며 이들의 주요 성분 함량은 anacardic acid가 87.1% 함유된 혼합물 (Ana-A), anacardic acid 66.6%와 cardol 19.9%가 함유된 혼합물 (Ana-B), cardol 82.5%와 cardanol 9.8%가 함유된 혼합물 (Car-M)을 사용하였다. 그리고 선발된 캐슈넛 오일과 혼합제의 혼합처리 효과를 평가하기 위해 사용된 화합물은 menadione sodium bisulphite(MSB) (Sigma-Aldrich, 95% 순도), menadione (Sigma-Aldrich, 97% 순도), chrysophanol (Sigma-Aldrich, 99% 순도), citric acid (Sigma-Aldrich, 99.
데이터처리
그 후 가장 활성이 높았던 Ana-A를 가지고 녹조류 5종과 남조류 4종을 대상으로 살조활성 스펙트럼을 평가하였다. 살조활성 평가는 아래와 같은 방법으로 수행하였으며, 최종결과는 각 조류종별 Ana-A에 대한 IC50(50% 생장억제 농도)을 구하여 나타내든지 또는 처리농도별 3반복의 방제가 평균값 ± 표준편차로 나타내었다.
성능/효과
Anacardic acid 함량이 80% 이상인 Ana-A를 가지고 몇 가지 녹조류 및 남조류 종간 살조활성 차이를 조사해 보았다. 그 결과 Ana-A에 대해 남조류는 녹조류보다 상대적으로 민감한 반응을 나타내어 Ana-A의 남조류에 대한 50% 생육억제농도(IC50)가 1.0 µg mL−1 이하였고, 녹조류에 대한 50% 생육억제농도는 4.5-9.8 µg mL−1로서(Table 3), 두 그룹간의 선택성이 비교적 뚜렷한 특징을 나타내었다. 녹조류에 대한 살조활성을 종간 비교한 결과, 종간의 큰 차이가 없었지만 상대적으로 Cv가 민감한(IC50= 4.
4). 이상의 결과를 볼 때 Ana-A 단독처리보다 살조활성을 증진시키고자 할 때에는, Ana-A에 menadione, MSB 또는 citric acid를 혼합처리 하는 것이 바람직 할 것으로 사료된다. ;
후속연구
이 때 사용되는 화합물의 경우에도 합성화합물보다는 상대적으로 분해가 용이할 것으로 여겨지는 천연물 또는 생화학제를 발굴하여 활용하고, 효능에 있어서 상승작용을 가지는 화합물 조합을 탐색하여 혼합처리 함으로써 환경에 투입되는 화합물 절대량을 감소시키는 기술의 활용이 요구된다. 이러한 차원에서 볼 때, 본 연구의 결과는 anacardic acid가 고함유된 캐슈넛 오일이 유해 남조류 방제용 조성물 중의 한 성분으로서 활용될 수 있음을 시사하며, 이들 캐슈넛 오일은 녹조류와 같은 유익한 조류에는 독성이 적으면서 남조류 등의 유해조류를 상대적으로 잘 방제할 수 있는 장점이 있어 식생을 크게 파괴하지 않는 범위에서 수생태계의 합리적 관리에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 유용한 특정조류를 실내외에서 배양할 때에도 유해조류 오염에 의한 피해를 방지할 수 있어 조류 바이오매스를 보다 깨끗하게 생산하고자 할 때에도 일부 적용될 수 있을 것으로 여겨진다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
미세조류의 특징은 무엇인가?
미세조류(Microalgae)는 호소, 하천, 저수지, 양어장, 정수장, 연못 등 특히 부영양화된 곳에서 독소 분비 및 불쾌한맛(off-flavor) 물질 발생, 수질 저하, 수생생물의 폐사 등의 많은 문제를 야기시키는 바, 특히 국내에서는 여름철에 Microcystis속, Oscillatoria속, Anabaena속과 같은 남조류의 대량발생이 문제가 된다(Haider et al., 2003; Duke et al.
논농사의 경우 조류 대번식의 대표적 피해 양상은 무엇인가?
, 2002). 한편 논농사의 경우에도 시비 직후의 조류 대번식으로 인한 피해가 자주 발생하기도 하는데 대표적 피해 양상은 괴불 발생에 의한 직파 입모율 저하, 수온 저하, 양분경합, 농용수 유출에 의한 하천 오염 등을 들 수 있다. 그동안 조류 대발생(algal bloom)의 효율적 관리를 위해 물리적, 화학적, 생물학적 접근이 다각도로 시도되어 왔다.
조류 대발생의 효율적 관리를 위해 앞으로의 기술 개발 방향은 어떻게 이루어져야 하는가?
, 2009). 즉, 1) 상대적으로 분해가 용이할 것으로 여겨지는 천연물로부터 살조활성물질을 발굴하고, 2) 효능에 있어서 상승작용(synergism)을 가지는 화합물 조합을 탐색하여 혼합처리 함으로써 환경에 투입되는 화합물 절대량을 감소시키며, 3) 가능한 한 조류발생 초기에 처리함으로써 방제효율을 높일 뿐만 아니라 조류 사체로 인한 이차오염을 줄일 수 있는 처리기술의 개발 방향이 바람직하다.
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