[논문]솔잎추출액을 이용한 Microcystis aeruginosa 제거 연구

최희정

doi:10.15681/kswe.2017.33.1.8

솔잎추출액을 이용한 Microcystis aeruginosa 제거 연구
Removal of Microcystis aeruginosa using Pine Needle Extracts 원문보기

한국물환경학회지 = Journal of Korean Society on Water Environment, v.33 no.1, 2017년, pp.8 - 14

Abstract ▼ AI-Helper

Microcystis aeruginosa (M. aeruginosa) is a cyanobacterium species that can form harmful algal blooms in freshwater bodies worldwide. The use of pine needle extract (PNE) to control nuisance algae by allelopathic inhibition will be environmentally friendly and promising. PNE removed successfully upto 98% of M. aeruginosa at the following optimal conditions: pH 7, $25^{\circ}C$ of temperature, 100 rpm of mixing rate, 5 min of mixing time. These results was indicated that the amount of 1 g/L PNE was removed 1g dryweight/L of M. aeruginosa. The kinetic data showed substrate inhibition kinetics and maximum growth rate was obtained when the M. aeruginosa was grown in medium containing 0.5 g/L of initial concentration of PNE. Different substrate inhibition models were fitted to the kinetic data and found the Luong model was best. The model predicted kinetic parameters were in agreement with the experimental findings. The natural extract, PNE, can be a promising inhibition due to its high efficiency and low dose requirements.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 솔잎추출액(Pine needle extract; PNE)을 이용하여 M. aeruginosa 의 성장제어를 위한 최적 조건을 찾고, 현장적용여부를 확인하고자 하였다. 이를 위하여 pH, 온도, 교반속도, 혼합시간, PNE의 양이 M.

제안 방법

aeruginosa 의 성장제어를 위한 최적 조건을 찾고, 현장적용여부를 확인하고자 하였다. 이를 위하여 pH, 온도, 교반속도, 혼합시간, PNE의 양이 M. aeruginosa의 제거율에 미치는 영향을 실험하였으며, 다양한 제어모델을 이용하여 PNE를 이용한 M. aeruginosa 제어를 분석하였다.

대상 데이터

M. aeruginosa 는 한국해양과학 기술원에서 15 mL를 분양받아 Jaworski's Medium (JM배지)를 이용하여 25 ± 1°C 온도의 항온기에 5일간 증식하여 사용하였다. 미세조류 배양을 위하여 배양기의 광원은 LED (Light Emitting Diode)를 사용하였고, LED에 공급되는 전원은 모델 FP-60-12 파워 공급기(AD & Lighting, Suwon, Kyonggi-Do, Korea)를사용하였다.
솔잎은 강원도 강릉시 소재 산악지역에 자생하는 소나무의 솔잎을 채취하여 사용하였다. 채취한 솔잎은 오염물질 제거를 위하여 증류수로 수차례 세척한 후 약 2 cm 크기로 절단하여 105 °C의 건조기(SJP-125DO, 세종과학, Korea)에서 8시간 건조한 뒤 분쇄하였다.

이론/모형

M. aeruginosa의 생장력을 설명할 수 있는 제어모델은 Haldane, Double exponential, Edwards, Luong, Webb, Moser 그리고 Teissier의 모델을 이용하여 분석하였다. PNE의 성분분석은 Gas Chromatography (GC-2010AF, Shimadzu, Japan)를 이용하여 분석하였으며, pH는 pH-meter (ISTEK, pH-20N)을 이용하여 측정하였다.
실험은 Jar-test의 형식으로 실행하였으며, 다양한 농도(0-4 dryweight g/L)의 M. aeruginosa 함유용액 500 mL와 다양한 양의 (0-25 g/L) PNE를 실험계획에 따라 혼합하여 유리비커(1L)에 투입하여 교반속도(0-300 rpm)와 교반시간(0-30 min)을 조절하여 반응을 시켰다. 반응이 끝난 용액은 2500 rpm으로 20분간 원심분리한 후 상등액을 샘플링하여 M.

성능/효과

aeruginosa 를 생장 실험에 더 적합하였다. PNE는 탄닌산을 포함한 폴리페놀화합물이 벼 껍질이나 감귤의 껍질보다 많아 제거율이 높으며 소나무의 잎은 계절에 관계없이 수확할 수 있어 다른 식물의 부산물을 이용하는 것보다 활용도가 높았으며, 현장적용 가능성을 확인하였다. PNE를 이용한 M.
aeruginosa 의 성장을 제어하기 위한 본 실험의 결과는 아래와 같다. PNE를 이용하여 M. aeruginosa를 제거하기 위해서는 25°C, 교반속도 100 rpm, 혼합시간 10 min, pH 7이 최적 조건이였으며, 1 g dryweight/L 의M. aeruginosa 를 제거하기 위해서는 약 1 g/L의 PNE가 필요했다. µ_max는 0.
aeruginosa 를 제거하기 위해서는 약 1 g/L의 PNE가 필요했다. µ_max는 0.5 g/L의 PNE농도에서 0.21 (1/h)를 나타내었으며, PNE를 이용한 M. aeruginosa 성장제어를 Moser,Tessier, Webb, Haldane, Edwards, Double exponential 그리고 Luong models을 이용하여 분석한 결과 Luong 모델은 R²를 0.9761나타내어 다른 모델보다 PNE를 이용하여 M.aeruginosa 를 생장 실험에 더 적합하였다. PNE는 탄닌산을 포함한 폴리페놀화합물이 벼 껍질이나 감귤의 껍질보다 많아 제거율이 높으며 소나무의 잎은 계절에 관계없이 수확할 수 있어 다른 식물의 부산물을 이용하는 것보다 활용도가 높았으며, 현장적용 가능성을 확인하였다.

후속연구

, 2000). 따라서 PNE는 25°C에서 높은 제거율을 나타내어, 여름철 남조류 중에서 독성을 함유하고 있는 M. aeruginosa 를 제거하는데 적합하며, 현장적용이 가능할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	조류란?	조류(Algae)는 엽록소를 가지고 독립영양생활을 하는 수생식물이며, 광합성을 하는 미소생물로써 빛, 영양 등 환경적인 요인이 적합할 경우 폭발적인 증식률을 나타낸다(Choi, 2015). 국내에서 발생하는 조류는 계절별로 가을부터 봄까지는 규조류, 늦봄부터 초여름까지는 녹조류 그리고여름에서 가을에는 남조류가 우점을 이루고 있다(Choi, 2016).
	여름철 녹조를 일으키는 대표적인 남조류는?	국내에서 발생하는 조류는 계절별로 가을부터 봄까지는 규조류, 늦봄부터 초여름까지는 녹조류 그리고여름에서 가을에는 남조류가 우점을 이루고 있다(Choi, 2016). 우리나라의 관리대상 남조류는 Microcystis, Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria 4종이며, 이 중에서 여름철 녹조를 일으키는 대표적인 남조류는 Microcystis 와 Anabaena 이다. 이들은 수온 25°C 이상에서 증식이 매우 활발하며, 특히,Microcystis aeruginosa (M.
	여름철 녹조를 일으키는 대표적인 남조류의 특징은?	우리나라의 관리대상 남조류는 Microcystis, Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria 4종이며, 이 중에서 여름철 녹조를 일으키는 대표적인 남조류는 Microcystis 와 Anabaena 이다. 이들은 수온 25°C 이상에서 증식이 매우 활발하며, 특히,Microcystis aeruginosa (M. aeruginosa)는 보편적으로 하천이나 호소 등 담수에서 사는 Cyanobacterium이며, Microsystin과 삭시토신이라는 독성을 발생한다(Gu et al., 2016).

참고문헌 (26)

Chen, J. Z., Liu, Z. L., Ren, G. J., Li, P. F., and Jiang, Y. W. (2004). Control of Microcystis aeruginosa TH01109 by Batangas Mandarin Skin and Dwarf Banana Peel, Water SA, 30(2), 279-282.
Chen, J. Z., Zhang, H. Y., Han, Z. P., Ye, J. Y., and Liu, Z. (2012). The Influence of Aquatic Macrophytes on Microcystis aeruginosa Growth, Ecological Engineering, 42, 130-133.

상세보기
Choi, H. J. (2015). Optimization for Microalgae Harvesting using Mg-sericite Flocculant, Journal of Korean Society on Water Environment, 31(3), 328-333. [Korean Literature]

원문보기 상세보기
Choi, H. J. (2016). Inhibition of the Growth of Harmful Cyanobacterial Blooms, Microcystis Aeruginosa Using Caffeine, KSWST Journal of Water Treatment, 24(5), 111-122. [Korean Literature]
Choi, H. Y. (2009). Antioxidant Activity and Quality Characteristics of Pine Needle Cookies, Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, 38(1), 1414-1421.

원문보기 상세보기
Gokulakrishnan, S. and Gummadi, S. N. (2006). Kinetics of Cell Growth and Caffeine Utilization by Pseudomonas sp. GSC 1182, Process Biochemistry, 41, 1417-1421.

상세보기
Gu, N., Gao, J., Li, H., Wu, Y., Ma, Y., and Wang, K. (2016). Montmorillonite-supported with $Cu_2O$ Nanoparticles for Damage and Removal of Microcystis aeruginosa under Visible Light, Applied Clay Science, In Press, Corrected Proof, Available online 2 July 2016.
Hwang, B. H., Zhao, J., Kwon, H. I., and Song, J. M. (1995). Tepene Components Aalysis on Needle and Pine Cone of Pinus thunbergii, Journal of Korea Foresty Energy, 15(1), 23-26.
Kim, C. S. (2012). A Comparison Study of Antibacterial Effects of Pine Needle Extracts on Human Skin Pathogens, Korean Journal of Aesthetic and Cosmetology, 10(1), 25-30. [Korean Literature]
Kim D. K., Park, J. M., Song, H. H., and Chang, Y. K. (2016). Kinetic Modeling of Substrate and Product Inhibition for 2,3-Butanediol Production by Kiebsiella oxytoca, Biochemical Engineering Journal, 114, 94-100.

상세보기
Kong, Z., Liu, Z., and Ding, B. (1995). Study on the Antimutagenic Effect of Pine Needle Extract, Mutation Research Letters, 347(3-4), 101-104.

상세보기
Krishnaswamy, K. and Orsat, V. (2015). Insight into the Nanodielectric Properties of Gold Nanoparticles Synthesized from Maple Leaf and Pine Needle Extracts, Industrial Crops and Products, 66, 131-136.

상세보기
Lee, H. J., Choi, S. P., Kim, S. H., Ham, Y. A., Lee, D. S., and Ham, S. S. (2005). Quality Characteristics of the vaporized Lipid of Water-boiled Pine Needle, Journal of Korean Society of Food Preservation, 12(2), 107-111.
Li, J., Liu, Y., Zhang, P., Zeng, G., Cai, X., Liu, S., Yin, Y., Hu, X., and Tan, X. (2016). Growth Inhibition and oxidative Damage of Microcystis aeruginosa induced by Crude Extract of Sagittaria trifolia Tubers, Journal of Environmental Sciences, 43, 40-47.

상세보기
Liu, G., Fan, C., Zhong, J., Zhang, L., Ding, S., Yan, S., and Han, S. (2010). Using Hexadecyl Trimethyl Ammonium Bromide (CTAB) modified Clays to clean the Microcystis aeruginosa Blooms in Lake Taihu, China, Harmful Algae, 9(4), 413-418.

상세보기
Meullemiestre, A., Petitcolas, E., Maache-Rezzoug, Z., Chemat, F., and Rezzoug, S. A. (2016). Impact of Ultrasound on solidliquid Extraction of phenolic Compounds from Maritime Pine Sawdust Waste. Kinetics, Optimization and Large Scale Experiments, Ultrasonics Sonochemistry, 28, 230-239.

상세보기
Nakai, S., Inoue, Y., Hosomi, M., and Murakami, A. (2000). Myriophyllum spicatum-released allelopathic Polyphenols Inhibiting Growth of Blue-green Algae Microcystis aeruginosa, Water Research, 34(11), 3026-3032.

상세보기
Paerl, P. (2012). Climate Change: Links to Global Expansion of Harmful Cyanobacteria, Water Research, 46, 1349-1363.

상세보기
Park, M. H., Hwang, S. J., Ahn, C. Y., Kim, B. H., and Oh, H. M. (2006). Screening of seventeen Oak Extracts for the Growth Inhibition of the Cyanobacterium Microcystis aeruginosa Kutz. em. Elenkin, Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 77, 9-14.

상세보기
Park, M. H., Kim, B. H., Chung, I. M., and Hwang, S. J. (2009). Selective bactericidal Potential of Rice (Oryza sativa L. var. japonica) Hull Extract on Microcystis strains in Comparison with Green Algae and Zooplankton, Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 83, 97-101.

상세보기
Pei, H. Y., Ma, C. X., Hu, W. R., and Sun, F. (2014). The Behaviors of Microcystis aeruginosa Cells and Extracellular Microcystins during Chitosan Flocculation and Flocs Storage Processes, Bioresource Technology, 151, 314-322.

상세보기
Qi, J., Lan, H., Miao, S., Xu, Q., Liu, R., Liu, H., and Qu, J. (2016). $KMnO_4$ -Fe(II) Pretreatment to enhance Microcystis aeruginosa Removal by Aluminum Coagulation: Does it Work after long Distance Transportation?, Water Research, 88, 127-134.

상세보기
Sengco, M. R. and Anderson, D. M. (2004). Controlling harmful Algal Blooms through Clay Flocculation, Journal of Eukaryotic Microbiology, 51, 169-172.

상세보기
Wu, Y. P., Liang X., Liu, X. Y., Zhong, K., Gao, B., Huang, Y. N., and Gao, H. (2015). Cedrus deodara Pine Needle as a potential Source of natural Antioxidants: Bioactive constituents and Antioxidant activities, Journal of Functional Foods, 14, 605-612.

상세보기
Xiao, X., Chen, Y. X., Liang, X. Q., Lou, L. P., and Tang, X. J. (2010). Effects of Tibetan hulless barely on Bloomfroming Cyanobacterium (Microcystis aeruginosa) measured by Different physiological and morphologic Parameters, Chemosphere, 81, 1118-1123.

상세보기
Zeng, W. C., Zhang, Z., Gao, H., Jia, L. R., and He, Q. (2012). Chemical Composition, Antioxidant and Antimicrobial Activities of Essential Oil from Pine Needle (Cedrus deodara), Journal of Food Science, 77(7), 824-829.

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