[논문]유류분해 미생물의 특성 및 제제화 가능성 평가

윤정기; 김태승; 노회정; 김혁; 박종겸; 고성환

문제 정의

본 연구는 국내 유류오염토양에서 분리한 미생물에 대한 제제화 가능성을 검토하기 위해 미생물 특성인 세포소수성 및 유화능을 측정하고 포화탄화수소 및 방향족 탄화수소에 대한 분해능 시험 및biomonitoring 효과를 실험하였다. 그 결과 이들 균주 중 YS-7, WLH-1 및 CL180는 지방족탄화수소류(SHM, saturated hydrocarbon mixture)의 분해능이 약 90% 이상으로 우수하였고, KH₃-2는 방향족 탄화수소(AHM)의 분해능이 있었다.
본 연구에서는 생물학적 정화방법에 사용되는 미생물의 효율을 향상시키고 적용가능한균주를 발굴하기 위하여 국내 유류오염토양에서 유류분해미생물을 분리하고 유류분해 특성 및 제게화 가능성을 평가 하였다.

제안 방법

우수 유류분해 미생물 선발을 위하여 유류오염 토양시료 5 g을 MSM배지 50mL에 혼합한 후 경유가 2% 되도록 첨가한 후 25℃에서 진탕배양하여 분해능이 우수하고 재현성이 좋은 균주를 선발하였으며, 선발균주의 성장특성은 현미경상으로 기름구 형성정도 및 미생물의 성장형태 등을 관찰하였으며 세포소수성(cell hydrophobicity)과'') 유화능(Emulsifying capacity)을 측정'하여 각 균주의 특성을 분류하였다.
선발된 유류미생물에 대한 유류분해능을 정밀조사하기 위하여 각각의 균주를 LB배지(trypton 10 g/L, yeast extract 5 g/L, NaCI 5 g/L)에서 24시간 배양한 후 이 배양액을 20 mL MSM배지가 첨가된 250mL 삼각플라스크에 2%(v/v)가 되도록 접종하였으며, 이들을 이용한 유류분해 미생물 제제화 가능성을 조사하기 위해 순수 배양된 미생물을 일정비율로 혼합한 후 2%(v/v)가 되도록 접종한 다음 다양한 유 류의 분해능을 조사하였다.
유류로 오염된 토양에서 선발 미생물들을 혼합하여 만든 제제의 생물정화기술을 적용하기 위하여 경 유로 오염된 현장시료를 사용하였다. 실험은 오염토양을 두 가지로 나누어 하나는 처음 처리 후 실험 종료 시까지 특별한 2차 처리를 하지 않았으며, 다른 하나는 배양시작 후 17일째에 분해를 촉진시키기 위하여 2차 처리를 하여 2차 처리에 의한 분해율 및 분해속도에 대한 효과를 평가하고자 하였다.
우수 유류분해미생물의 분리 선발을 위하여 유류오염토양 시료로부터 경유를 기질로 하여 배양시킨 후 10여회의 순차배양을 통하여 유류분해능이 우수한 균주 8종을 분리하였다. 이들 미생물을 진탕 배양한 후 세포소수성(cell hydrophobicity)과 유화능(Emulsifying activity)을 측정한 다음, 고 등(1988)이 분류한 성장특성표에 맞추어 그 성장특성을 조사한 결과 Fig.

대상 데이터

유류로 오염된 토양에서 선발 미생물들을 혼합하여 만든 제제의 생물정화기술을 적용하기 위하여 경 유로 오염된 현장시료를 사용하였다. 실험은 오염토양을 두 가지로 나누어 하나는 처음 처리 후 실험 종료 시까지 특별한 2차 처리를 하지 않았으며, 다른 하나는 배양시작 후 17일째에 분해를 촉진시키기 위하여 2차 처리를 하여 2차 처리에 의한 분해율 및 분해속도에 대한 효과를 평가하고자 하였다.
우수 유류분해미생물의 분리 선발을 위하여 유류오염토양 시료로부터 경유를 기질로 하여 배양시킨 후 10여회의 순차배양을 통하여 유류분해능이 우수한 균주 8종을 분리하였다. 이들 미생물을 진탕 배양한 후 세포소수성(cell hydrophobicity)과 유화능(Emulsifying activity)을 측정한 다음, 고 등(1988)이 분류한 성장특성표에 맞추어 그 성장특성을 조사한 결과 Fig. 1에서와 같이 세포소수성과 유화능을 동시에 소유하고 있는 6종의 균주를 최종적으로 선발하였다.

성능/효과

경유로 오염된 두 종류의 실험구에 동일한 처리를 하고 14일 후에 시료를 분석한 결과 약 26%의 경 유가 제거되고 더 이상 분해가 진행되지 않은 것으로 나타났다. 그러나 이후 2차 처리를 실시하고, 약 17일 뒤인 34일째에 시료를 분석한 결과 대조구에서는 약 4%정도가 더 분해가 진행된 반면에 2차 처리를 한 실험구에서는 약 20%가 더 제거된 것으로 나타났다.
본 연구는 국내 유류오염토양에서 분리한 미생물에 대한 제제화 가능성을 검토하기 위해 미생물 특성인 세포소수성 및 유화능을 측정하고 포화탄화수소 및 방향족 탄화수소에 대한 분해능 시험 및biomonitoring 효과를 실험하였다. 그 결과 이들 균주 중 YS-7, WLH-1 및 CL180는 지방족탄화수소류(SHM, saturated hydrocarbon mixture)의 분해능이 약 90% 이상으로 우수하였고, KH₃-2는 방향족 탄화수소(AHM)의 분해능이 있었다. 폐윤활유 분해특성시험에서는 WLH-1 균주의 경우 다른 선발 미생물에 비해 2~3배 이상의 높은 분해율을 보여 폐윤활유 분해능이 우수한 것으로 나타났다.
경유로 오염된 두 종류의 실험구에 동일한 처리를 하고 14일 후에 시료를 분석한 결과 약 26%의 경 유가 제거되고 더 이상 분해가 진행되지 않은 것으로 나타났다. 그러나 이후 2차 처리를 실시하고, 약 17일 뒤인 34일째에 시료를 분석한 결과 대조구에서는 약 4%정도가 더 분해가 진행된 반면에 2차 처리를 한 실험구에서는 약 20%가 더 제거된 것으로 나타났다. 이러한 결과에 의하면 2차 처리에 의해 실제적으로 약 16% 정도가 더 분해된 것으로 나타나 유류오염토양에서 생물정화기술을 적용할 때 분 해속도가 낮은 시점에서 2차 처리를 수행함으로서 분해 대사산물 및 난분해성물질의 분해율이 향상됨을 확인하였다.
폐윤활유 분해특성시험에서는 WLH-1 균주의 경우 다른 선발 미생물에 비해 2~3배 이상의 높은 분해율을 보여 폐윤활유 분해능이 우수한 것으로 나타났다. 그리고 기존 미생물제제와의 혼합시보다 높은 분해효과를 나타내었다. 만성오염토양에 대한 잔존유류의 분해시험을 위해 biomonitoring를 실시한 결과, 2차처리(2nd treatment)에 의해 탄화수소의 분해 가능성이 확인되었다.
따라서 본 연구결과에 의하면 개발제제가 정비공장 지역과 같은 폐윤활유로 오염된 지역에도 적용이 가능할 것으로 판단되며, 개발제제를 적용할 경우 co-metabolism에 의한 생물학적 처리 가능성이 매우 높을 것으로 추정된다.
또한 선발 미생물들을 혼합하여 만든 제제의 경우 유류분해능이 단일 균주보다는 월등히 높게 나오는 것을 볼 수 있었으며, 특히, 난분해성으로 알려져 있는 원유 및 폐윤활유의 경우는 분해율 상승이 2~3 배 이상 높게 나타나 제제화의 가능성이 높은 것으로 판단된다.
그리고 기존 미생물제제와의 혼합시보다 높은 분해효과를 나타내었다. 만성오염토양에 대한 잔존유류의 분해시험을 위해 biomonitoring를 실시한 결과, 2차처리(2nd treatment)에 의해 탄화수소의 분해 가능성이 확인되었다.
선발된 6종의 우수균주의 제제화 가능성을 조사하기 위해 순수 배양된 미생물을 일정비율로 혼합한 후 2%(v/v)가 되도록 접종한 다음 유류분해능을 조사한 결과 지방족 탄화수소(SHM)의 경우 WLH-1, DJ-1, CL180과 YS-7 균주 등이 우*한 분해능을 나타냈으며 이 중 YS-7, WLH-1과 CL180 균주의 분 해능이 약 90% 이상으로 매우 우수하였다.
그러나 이후 2차 처리를 실시하고, 약 17일 뒤인 34일째에 시료를 분석한 결과 대조구에서는 약 4%정도가 더 분해가 진행된 반면에 2차 처리를 한 실험구에서는 약 20%가 더 제거된 것으로 나타났다. 이러한 결과에 의하면 2차 처리에 의해 실제적으로 약 16% 정도가 더 분해된 것으로 나타나 유류오염토양에서 생물정화기술을 적용할 때 분 해속도가 낮은 시점에서 2차 처리를 수행함으로서 분해 대사산물 및 난분해성물질의 분해율이 향상됨을 확인하였다.
그 결과 이들 균주 중 YS-7, WLH-1 및 CL180는 지방족탄화수소류(SHM, saturated hydrocarbon mixture)의 분해능이 약 90% 이상으로 우수하였고, KH₃-2는 방향족 탄화수소(AHM)의 분해능이 있었다. 폐윤활유 분해특성시험에서는 WLH-1 균주의 경우 다른 선발 미생물에 비해 2~3배 이상의 높은 분해율을 보여 폐윤활유 분해능이 우수한 것으로 나타났다. 그리고 기존 미생물제제와의 혼합시보다 높은 분해효과를 나타내었다.
-2균주는 지방족 탄화수소보다는 방향족 탄화수소(AHM)의 분해능이 주로 존재하였으며, IC-10균주는 지방족 및 방향족 탄화수소 분해능이 우수하였다. 한편, WLH-1 균주의 경우는 다른 선발 미생물에 비해 2~3배 이상의 높은 폐윤활유 분해율을 보여 폐윤활유 분해능이 우수한 것으로 나타났다.

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