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문제 정의
- 본 연구에서 벤토나이트별 경향을 파악하기 위해 색깔별 통합 독성결과를 나타내었다(Table 3). 벤토나이트의 색깔별 독성비교 결과 뚜렷한 독성차이(p-valu > 0.
- 본 연구에서는 다양한 환경독성 생물 검정법 중에서 유전자 재조합 균주의 발광활성과 씨앗발아에 근거하여 벤토나이트가 생물에게 미칠 수 있는 영향을 조사하였다. 연구결과는 벤토나이트의 영향성을 검사 · 확인하고 실질적으로 활용되는데 있어 안정성을 확인하는데 기초적 정보를 제시할 수 있을 것이다.
제안 방법
- 2로 희석하여 실험에 사용하였다. 독성측정은 발광 활성영향에 근거하여 측정하였으며 균주 1 mL에 시료 9 mL를 노출시킨 후 27oC, 130 rpm 조건에서 배양하여 0.5시간 간격으로 발광도를 측정하였다. 발광은 시료 0.
- 5시간 간격으로 발광도를 측정하였다. 발광은 시료 0.4 mL을 채취하여 luminometer를 이용하여 측정하였으며 배양 후 1시간과 1.5시간의 발광활성 평균값을 이용하였다. 발광강도 단위는 relative light unit (RLU)이며 최대 한계치는 9,999RLU이다.
- 벤토나이트가 미칠 수 있는 영향을 파악하기 위해 환경독성법의 일종인 생물발광과 씨앗발아를 이용하여 기초 독성여부를 조사하였다. 벤토나이트 농도는 기초실험 과정을 거친 후, 현재 시중 위장약에 함유되어있는 스멕타이트 농도(스멕타이트 3 g/용액 20 mL 함유)에 대하여 조사하였다. 환경독성조사를 위해 유전자재조합균주의 발광활성과 상추(Lactuca), 알타리무(Raphanus), 치마아욱(Malva), 배추(Brassica)의 씨앗발아에 근거하여 평가하였으며 각 씨앗별 독성결과를 Fig.
- 벤토나이트가 미칠 수 있는 영향을 파악하기 위해 환경독성법의 일종인 생물발광과 씨앗발아를 이용하여 기초 독성여부를 조사하였다. 벤토나이트 농도는 기초실험 과정을 거친 후, 현재 시중 위장약에 함유되어있는 스멕타이트 농도(스멕타이트 3 g/용액 20 mL 함유)에 대하여 조사하였다.
- 벤토나이트에 포함되어 있는 중금속 성분의 함량 및 독성과의 상관성을 조사하기 위하여 0.1, 1, 5 N HCl을 이용하여 중금속 추출을 진행하였다. 벤토나이트와 산용액을 1:5 비율로 혼합 한 후 1시간동안 추출(150 rpm)한다.
- 45 µm)하여 분석하였다. 분석장비로는 ICP-OES(Optima 7300 DV, Perkin Elmer)를 활용하였으며, 환경의 주요 오염물로 분류되는 As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn에 대한 분석을 실시하였다.
- 비정제 14종 벤토나이트에 함유되어 있는 중금속에 대한 농도를 0.1, 1과 5 N HCl 추출액에 근거하여 조사하였다. 환경오염에서 보편적으로 오염과 밀접한 관련이 있는 중금속으로 분류되는 7가지 항목(As, Cd,Cr, Cu, Ni, Pb, Zn)에 대한 총량은 벤토나이트 1g당 0.
- 벤토나이트의 농도는 현재 시중 위장약에 함유되어있는 스멕타이트 농도(3 g/20 mL)에 근거하였다. 시료 5 mL를 Petri dish의 여과지에 주입하고, 각각의 Petri dish에 소독한 20개의 씨앗을 정렬 후 parafilm으로 밀봉하여 23oC 암소에서 3일간 배양하였다. 대조군으로는 5 mL의 멸균수를 사용하였으며 모든 실험은 3회 반복 수행하였다.
- 예를 들어, 35b 시료의 경우에는 감포35호청광을 의미한다. 시료는 원시료를 상온건조 후, 아게이트 막자사발로 분말화하여 분석에 사용하였다.
- 약산(0.1, 1, 5 N HCl)으로 추출된 벤토나이트의 중금속 함량(7항목)과 독성 간의 상관관계를 조사하였다. 모든 독성결과와 중금속 함량과는 뚜렷한 상관성을 관찰할 수 없었다.
- 벤토나이트 농도는 기초실험 과정을 거친 후, 현재 시중 위장약에 함유되어있는 스멕타이트 농도(스멕타이트 3 g/용액 20 mL 함유)에 대하여 조사하였다. 환경독성조사를 위해 유전자재조합균주의 발광활성과 상추(Lactuca), 알타리무(Raphanus), 치마아욱(Malva), 배추(Brassica)의 씨앗발아에 근거하여 평가하였으며 각 씨앗별 독성결과를 Fig. 2에 표시하였다. 알타리무의 경우 다른 씨앗과 독성이 상이하게 나타나(-20.
대상 데이터
- (Ls, 상추), Raphanus sativus L.(Rs, 알타리무), Malva verticillata L. (Mv, 치마아욱), Brassica campestris L. (Bc, 배추) (농우바이오, Korea)를 사용하여 실험을 수행하였다. 씨앗은 실험 전에 3% H2O2로 씨앗 표면을 소독하고 증류수로 세 번 세척 후 사용하였다.
- 오염물 독성측정을 위해 물질대사 과정 중 발광을 생산하는 유전자가 재조합된 생물발광 변이균주인 Escherichia coli DH5?RB1436을 사용하였다. 생장 과정 중에 발광을 생성하며 오염물질이 존재할 경우 발광 활성이 저해되는 특성을 가지고 있다.
- 6이 될 때까지 재배양하였다. 균주를 minimum salt medium(MSM)으로 OD600=0.2로 희석하여 실험에 사용하였다. 독성측정은 발광 활성영향에 근거하여 측정하였으며 균주 1 mL에 시료 9 mL를 노출시킨 후 27oC, 130 rpm 조건에서 배양하여 0.
- 연구시료로는 경주 지역에서 채취한 벤토나이트 12종을 사용하였다(35b, 35p, 40b, 40p, 40br, 40-2br,40p, 40w, 46b, 46p, 50b, 50p). 해당시료 명칭에서 숫자는 광업지적을 의미하며 숫자 뒤의 소문자는 색상을 표시한다(b, blue; br, brown; p, pink; y, yellow;w, white).
- 생장 과정 중에 발광을 생성하며 오염물질이 존재할 경우 발광 활성이 저해되는 특성을 가지고 있다. 초저온고에 보관한 균주는 필요시 Luria-Bertanika 고형배지에 계대 배양하여 사용하였다. 실험을 위해 27oC, 130 rpm 조건에서 액체배지에 overnight 배양 후 다시 액체배지에 1:30의 비율로 희석한 후 OD600=0.
성능/효과
- 모든 독성결과와 중금속 함량과는 뚜렷한 상관성을 관찰할 수 없었다. 0.1 N HCl 추출 결과에서 씨앗의 독성영향과 벤토나이트 내 중금속 함량의 R2은 0.045 이하로 생물발광(R2=0.0652)보다 낮은 상관성을 나타내었다. 따라서 중금속 함량과 생물발광 및 씨앗발아 독성과의 상관성은 관찰할 수 없었다.
- 35)를 관찰할 수 있었으며 제올라이트보다는 벤토나이트가 높은 독성을 나타내었고, 벤토나이트 종류에서는 독성이 청색(67%) > 갈색(58%) > 흰색(38%) > 핑크색(27%) > 노란색(12%)의 순서로 조사되었다. 높은 독성을 보인 청색 벤토나이트가 낮은 독성을 보인 노란색 벤토나이트에 비해 약 5배 높은 독성을 나타내었다. 이러한 결과는 벤토나이트의 색상을 구성하는 물질이나 또는 색상을 형성하는 과정이 독성에 영향을 미칠 수 있는 가능성이 있음을 시사한다.
- 먼저 벤토나이트의 약산추출 중금속 함량과 벤토나이트가 미칠 수 있는 영향(독성)과는 상관성이 매우 낮은 것으로 나타났다. 또한 푸른색의 벤토나이트의 평균독성이 다른 광물에 비해 높게 조사되었으며 벤토나이트의 색깔과 독성사이에 상관관계가 있을 가능성을 확인하였다.
- 식의약품의 첨가물로 사용가능한 벤토나이트가 미칠 수 있는 영향에 대한 기초 실험을 통해서 다음과 같은 결론들을 도출할 수 있었다. 먼저 벤토나이트의 약산추출 중금속 함량과 벤토나이트가 미칠 수 있는 영향(독성)과는 상관성이 매우 낮은 것으로 나타났다. 또한 푸른색의 벤토나이트의 평균독성이 다른 광물에 비해 높게 조사되었으며 벤토나이트의 색깔과 독성사이에 상관관계가 있을 가능성을 확인하였다.
- 벤토나이트에 대한 평균독성은 씨앗발아(41.8%)보다 생물발광(48.4%)이 높게 나타났으나 통계학적으로는 차이가 없는 것으로 나타났다(p-value > 0.60).
- 벤토나이트의 색깔별 독성비교 결과 뚜렷한 독성차이(p-valu > 0.35)를 관찰할 수 있었으며 제올라이트보다는 벤토나이트가 높은 독성을 나타내었고, 벤토나이트 종류에서는 독성이 청색(67%) > 갈색(58%) > 흰색(38%) > 핑크색(27%) > 노란색(12%)의 순서로 조사되었다.
- 시료 및 항목별 염산 농도에 따라 다양한 용출량이 관찰되었으며, 추출 용액의 산도에 따라 용출되는 금속의 농도가 차이가 있음을 알 수 있었다(Table 1). 예를 들면 0.
- 씨앗 중 가장 높은 독성영향을 보인 것은 44.34%로 배추였으며 씨앗별 각 벤토나이트에 대한 독성차이는 상이하게 나타났으나 평균독성은 통계학적으로 차이가 없는 것으로 나타났다 (p-value ＞ 0.65). 벤토나이트에 대한 평균독성은 씨앗발아(41.
- 환경오염에서 보편적으로 오염과 밀접한 관련이 있는 중금속으로 분류되는 7가지 항목(As, Cd,Cr, Cu, Ni, Pb, Zn)에 대한 총량은 벤토나이트 1g당 0.1, 1과 5N에서 1.57 ~ 8.67 µg, 5.9 ~ 31.6 µg 그리고 19.17 ~ 141.3 µg 범위로 각각 조사되었다.
후속연구
- 국내 벤토나이트를 고부가 식품의약품 원료로 활용하기 위해서는 해당 산업 분야에서 요구되는 안전성 평가 기준에 대한 분석결과가 필요하며 이에 따라 기초 독성평가 모델을 수립할 필요가 있다. 기초 독성평가 모델을 수립하는데 있어 기초 검사를 진행하기 위해 생물 검정법을 이용할 수 있을 것이다. 생물 검정법은 독성물질에 대한 생물 반응 및 변화를 통해 오염도를 나타내는 것으로 화학적 방법에 비해 측정 및 분석의 편리성, 시간 단축 및 비용의 저렴성, 무엇보다도 생물이용성(bioavailability)에 대한 정보를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
- 따라서 기초 조사에 대한 연구결과는 향후 벤토나이트의 식의약품 적용을 위해 필요한 다양한 기초 독성자료로 활용될 수 있을 것이다. 적절한 영향인자를 파악하기 위해서는 추가적으로 정제 시료에 대한 조사, 벤토나이트의 색상에 대한 분석, 다양한 종류의 시료 및 생물 검정법 적용, 입자와 점토함유물에 의한 영향 구분 등에 대한 조사가 진행되어야 할 것이며, 특별히 시료 특성에 대한 광범위한 조사도 필요하다고 사료된다.
- 생물 검정법은 독성물질에 대한 생물 반응 및 변화를 통해 오염도를 나타내는 것으로 화학적 방법에 비해 측정 및 분석의 편리성, 시간 단축 및 비용의 저렴성, 무엇보다도 생물이용성(bioavailability)에 대한 정보를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 벤토나이트는 독성물질이 아니지만 생물에게 노출되었을 경우 미치는 영향을 조사함으로써 기초 독성평가 모델을 수립하는데 기초 자료로 이용할 수 있을 것이다.
- 연구결과는 벤토나이트의 영향성을 검사 · 확인하고 실질적으로 활용되는데 있어 안정성을 확인하는데 기초적 정보를 제시할 수 있을 것이다.
- 따라서 기초 조사에 대한 연구결과는 향후 벤토나이트의 식의약품 적용을 위해 필요한 다양한 기초 독성자료로 활용될 수 있을 것이다. 적절한 영향인자를 파악하기 위해서는 추가적으로 정제 시료에 대한 조사, 벤토나이트의 색상에 대한 분석, 다양한 종류의 시료 및 생물 검정법 적용, 입자와 점토함유물에 의한 영향 구분 등에 대한 조사가 진행되어야 할 것이며, 특별히 시료 특성에 대한 광범위한 조사도 필요하다고 사료된다.
- 하지만 현재로서는 벤토나이트가 갖는 색상의 원인이 정확하게 밝혀져 있지 않고, 조사한 시료의 수가 적고 또한 벤토나이트의 특성 파악이 부족하기 때문에 색상이 독성에 영향을 미치는 정확한 원인을 설명할 수는 없다. 향후 정확한 원인 규명을 위해서는 벤토나이트의 색상이 갖는 특성 및 원인 등의 조사와 다양한 시료에 대한 연구가 진행되어야 할 것이다.
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