갈조 구성 당류의 분해 능력 향상을 위한 화학적 처리를 통한 변이주 탐색

Abstract

조류는 식품, 비료, 약품 그리고 화장품 등 다양한 분야에서 이용되어 지고 있다. 각 분야에서의 유용 물질 추출을 위한 과정에서 각종 폐기물이 발생하는데, 만약 폐기물들이 생물학적 분해를 통해 재이용 된다면, 폐기물은 또 다른 유용 자원이 될 것이다. 따라서 우리의 목적은 화학시약을 통한 화학적 돌연변이에 의한 유용균주의 생화학능력을 향상 시키는 것이다. 본 실험의 목적인 갈조류의 다당류 성분인 0.1 % 알긴산, 라미나란 그리고 푸코이단을 이용하여 갈조류 분해능 실험을 진행하였다. EMS, L-ethionine 그리고 Menadione 3개의 시약으로 환경으로부터 얻은 다당류 분해 미생물 6종 (EJ1 - EJ6) 에 처리를 하였다. 3가지 시약 모두 0.05 mg / ml 의 농도로 6종에 모두 처리 하였을 때, 향상된 능력을 가지게 된 시약만 선별하였으며 더 좋은 분해능을 얻기 위하여 0.1 ~ 1 mg / ml 의 다양한 농도로 같은 방법으로 미생물에 처리하여 실험을 진행 하였으며, 시약 처리 후 Cell forming units 방법을 통해 치사율을 산출하였다. 치사율 1 % 에 가까운 생존률과 10 µl 의 미생물을 0.1 % 고체 다당류 배지에 떨어뜨린 후, 6일간 37℃에서 배양 한 뒤, Lugol's 용액을 통해 분해 향상 정도를 확인 하였다. 생존률과 향상도 그리고 처리용액의 농도를 비교 분석하여 각 균주 마다 최적 돌연변이 시약 농도 (EJ1 EJ2 EJ3 EJ4 EJ5 EJ6)를 얻을 수 있었다. 더 나아가 향상된 분해능의 성질 유지 및 안정도를 확인하기 위하여 5번의 배양을 한 결과 EJ 5 와 EJ 6에서 5번의 배양을 걸쳤어도 향상된 능력이 꾸준히 높게 유지 되었음을 확인 할 수 있었다.향상된 미생물의 분해반응 특성을 알아보기 위하여 TLC를 한 결과, 분해산물은 대부분이 단당류로 보여 졌다. 본 실험의 최종 목적인 실제 폐갈조류에 적용하기 위하여, 부산 광안리 모래사장에서 미역, 톳 그리고 모자반을 말린 뒤 100mm 가루화 시켜 실험을 진행하였다. pH 및 점도 그리고 분해능을 보였으나, 각각의 대표 다당류에서 보인 크게 향상된 능력이 실제 폐 갈조류 에서는 크게 나타나지 않았다. 아마 폐 갈조류 배지의 pH의 조정 전처리 등을 통하여 용해도를 높인 뒤, 실험을 해 보아야 할 것이다.

Seaweed is used for various field such as food, fertilizer, drugs and cosmetics. However, polysaccharides contained in are emerged from extraction process. If waste should be reused through biodegradation, It could be another good source. Therefore, our objective is to improve biodegradation ability of useful bacteria by treating chemicals. We conducted an experiment of degradation on each of 0.1% laminarin, alginate and Fucoidan. The 6 sp.(; EJ1- EJ6) of microorganisms having polysacchride degradabilties were treated by 3 chemicals of EMS, L-ethionine and Menadione. Fisrt, All of 3 chemicals was conducted on 0.05 mg / ml to each bacteria. and then selected improved mutagen. To obtain more improved abilities, Chemicals were treated on bacteria by various concentration of mutagen from 0.1 to 1 mg / ml. Death rates were determinated through the CFU. All of mutants were dropped on 0.1 % polysaccharides agar plate as soon as treating the chemical and incubated at 37℃ during 6 days. To gain clear zone for degrabilites, 10 ml lugol's solution poured into incubated plates for 1 min. It was able to determine wether mutation was well or not via 1 % death rates and lugol's plate test. Optimal concentration of chemical is 0.3 mg/ml Menadione;EJ1, 0.5 mg/ml EMS;EJ2, 0.3 mg/ml L-ethionine;EJ3, 1.0 mg/ml EMS;EJ4, 0.7mg/ml L-ethionine;EJ5 and 0.3 mg/ml L-ethionine;EJ6. In stability test, we conducted 5 times subculturing, As a result of sub-culturing, some of mutants including ej5 were preserved. To identify degradation of polysaccharides were examined by TLC. Most of polysaccharides might be converted to mono-type. waste- brown seaweed from Gwang-an beach, Busan, Korea. was dried and made powder. To achieve final objective, utilities of waste-brown seaweed, conducted at 0.1 % waste brown seaweed medium and incubated on 37 ℃, 6days. sampling times were 1 hr, 3hr, 6hr, 12hr, 2, 4, 6day. They shown the improved abilitied on waste-brown seaweed. However, It was lower abilities than each polysaccharides (Alginate, Laminarin and Fucoidan). We attain to satisfy result, It is need high soluability solution will be made by through the pre-treatment and adjustment of pH.