KR100566473B1 - 다이옥신을 분해하는 신규한 미생물 트라메테스속 균주 프로바이오-58 - Google Patents

다이옥신을 분해하는 신규한 미생물 트라메테스속 균주 프로바이오-58 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다이옥신 화합물을 분해하는 새로운 미생물인 트라메테스 (Trametes)속 균주 Probio-58(KCTC 10601BP)에 관한 것이다.
본 발명에 의해 다이옥신 화합물을 분해하는 새로운 미생물인 트라메테스 (Trametes)속 균주 Probio-58이 제공된다.
또한, 이 미생물을 활성성분으로 함유하는 다이옥신 및 다이옥신 유사물질 분해용 미생물 처리제가 제공되어, 환경을 경제적이고 효율적으로 정화, 복원할 수 있다.
다이옥신, 분해, 미생물, 디벤조퓨란, 트라메테스

Description

다이옥신을 분해하는 신규한 미생물 트라메테스속 균주 프로바이오-58{NEW MICROORGANISM TRAMETES SP. PROBIO-58 CAPABLE OF DEGRADING DIOXINS}
도 1은 본 발명의 트라메테스속 균주 Probio-58에 의한 디벤조퓨란의 생물학적 분해과정을 나타내는 그림.
본 발명은 다이옥신을 분해하는 트라메테스(Trametes)속 균주 Probio-58 (KCTC 10601BP)에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 소각장 주변의 토양으로부터 분리된 신규 미생물로서 다이옥신을 분해하는 트라메테스속 균주 Probio-58(Trametes sp. Probio-58)과, 상기 미생물을 활성성분으로 함유하는 다이옥신 및 다이옥신 유사물질 분해용 미생물 처리제 및 상기 미생물 또는 처리제를 이용하여 다이옥신을 분해하는 방법에 관한 것이다.
다이옥신(dioxin)은 인류가 만들어낸 환경호르몬 중 그 독성 및 위험성에 있 어서 최악의 독성물질로 꼽히고 있다. 보통 다이옥신이라는 말을 사용 할 때는 다이옥신과 다이옥신 유사물질들을 총칭해서 말하게 되며, 다이옥신과 구조적으로 유사한 화학물질들로서 다이옥신과 비슷한 특성 및 독성을 가지고 있는 화합물에는 염화디벤조 퓨란(다염화디벤조퓨란(polychlorinated dibenzofurans, PCDFs), 퓨란)과 염화비페닐(다염화비페닐(polychlorinated biphenyls, PCBs), 디페닐 에테르, 나프탈렌) 등이 있다.
다이옥신은 인위적으로 제조되거나 사용되는 물질은 아니며, 염소나 브롬을 함유하는 산업공정에서 화학적인 오염물로서 또는 염소가 함유되어 있는 화합물을 소각하는 과정에서 생성된다.
다이옥신은 자연계에 한 번 생성되면 잘 분해되지 않고 안정적으로 존재하게 된다. 다이옥신은 공기와 물속에서 입자(먼지)에 가장 잘 결합하며 토양과 침전물 중에 있을 때는 유기물과 결합한다. 한번 입자와 결합한 다이옥신은 쉽게 분해되지 않고, 잘 기화되지도 않는다.
현재까지 다이옥신을 처리하는 방법은 열분해, 촉매분해, 활성탄흡착 등 물리화학적인 방법이 주류를 이루고 있고 미생물에 의한 처리에 관한 연구는 매우 미진하다. 그 이유는 효과적으로 다이옥신을 분해 또는 제거하는 미생물이 밝혀진 것이 매우 적으며 이를 이용한 생물공정 또한 개발이 되지 않고 있기 때문이다.
본 발명의 출원인의 선발명으로서, 한국등록특허공보 10-0403267(다이옥신 및 다이옥신 유사물질을 흡착.제거하는 신규미생물 바실러스 퍼밀러스 BS-019 및 이를 이용한 다이옥신 및 다이옥신 유사물질의 흡착.제거방법)이 공개되어 있다.
또한, 본 발명의 출원인의 선발명인 한국공개특허공보 특2003-0091603(다이옥신을 분해하는 신규 미생물 패니바실러스속 균주 Probio-41), 한국공개특허공보 특2003-0091604(다이옥신을 분해하는 신규 미생물 로도코커스속 균주 Probio-42), 한국공개특허공보 특2003-0091605(다이옥신을 분해하는 신규 미생물 로도코커스속 균주 Probio-43)가 공개되어 있다.
본 발명은 다양한 쓰레기를 소각하거나 산업활동 과정에서 발생하는 유독물질인 다이옥신을 분해하는 미생물 Probio-58을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 상기 미생물을 활성성분으로 함유하는 다이옥신 및 다이옥신 유사물질 분해용 미생물 처리제를 제공하는데 그 목적이 있으며, 상기 미생물 및 처리제를 이용하여 다이옥신을 분해하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 다이옥신을 분해하는 신규한 균주 트라메테스(Trametes)속 균주 Probio-58(KCTC 10601BP)에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 다이옥신을 분해하는 신규한 균주 트라메테스 속 균주 Probio-58(Trametes sp. Probio-58)과, 상기 미생물을 활성성분으로 함유하는 다이옥신 및 다이옥신 유사물질 분해용 미생물 처리제 및 상기 미생물 또는 처리제를 이용하여 다이옥신을 분해하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 소각장 주변의 토양으로부터 분리된 신규 미생물이다.
본 균주의 18S rDNA 유전자의 염기서열을 이용한 분자계통분류학적 분석에서 상기 균주는 트라메테스(Trametes)속에 속하는 균주로서 100 %의 상동성으로서 구름버섯(Trametes versicolor)과 동종일 가능성이 시사되었으나, 계통수 상에서는 구름버섯(Trametes versicolor)과 명확한 동종의 관계를 보이지는 않았다.
본 균주의 18S rDNA 유전자의 염기 서열은 서열목록에 기재하였다(서열번호 1).
따라서, 상기 균주를 트라메테스(Trametes)속에 속하는 트라메테스속 균주 Probio-58(Trametes sp. Probio-58)로 명명하고, 한국생명공학연구원 생물자원센터에 2004년 2월 18일자로 기탁하였다 (기탁번호 : KCTC 10601BP).
본 발명자들은 다이옥신을 제거할 수 있는 미생물의 탐색을 시도한 결과, 소각장 주변의 토양으로부터 분리한 한 균주가 다이옥신류 물질의 하나인 디벤조퓨란 (dibenzofuran)을 분해 제거하는 능력이 뛰어난 것을 확인하였으며, 상기 균주로 디벤조퓨란에 대한 생분해 실험과 미생물 동정을 한 결과, 이 균주가 다이옥신을 효율적으로 분해 제거할 수 있는 트라메테스 속의 유용한 균주임을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
구체적으로, 다이옥신을 분해-제거하는 곰팡이를 탐색하는 과정은 하기와 같이 수행하였다. 곰팡이의 분리용 배지로는 다이옥신과 구조가 유사한 염색제인 Remazol brilliant blue R이 포함된 질소원이 없는(nitrogen free) 고체배지에 목 재부후균이 많이 존재하는 산림 토양을 도말하여 28 ℃에서 배양하였다.
질소원이 없는(nitrogen free) 고체배지의 조성은 다음과 같다 (per liter): 1.0 g K2HPO4, 0.5 g NaH2PO4·2H2O, 0.25 g KCl, 0.25 g MgSO4·7H2O, 1 ml 미량원소용액(trace element solution), 0.3 g 효모추출액(yeast extract), 5.0 g 글루코스(glucose)와 200 mg 레마졸 브릴리언트 블루 R 염색(remazol brilliant blue R dye).
이때 미량원소용액(Trace element solution)의 조성은 다음과 같다: 2.1 g FeSO4·7H2O, 0.25 g CoCl2·6H2O, 0.024 g NiCl2·6H 2O, 0.005 g CuCl2, 0.1 g MnCl2·4H2O, 0.144 g ZnCl2, 0.1 g H3BO3, 0.036 g Na2 MoO4·2H2O, 5.78 g Na-EDTA.
그 결과 염색제의 색을 완전히 제거하는 곰팡이를 선별하였다. 염색제가 포함된 질소원이 없는(nitrogen free) 고체배지에서 자라는 콜로니들을 선택하여 액체배지에 접종한 후 약 28 ℃에서 진탕 배양하였다.
일정시간이 지난 후 배양액 일정량을 고체 배지에 도말·배양하여 균주들을 순수 분리하였다. 이러한 균주들 중에서 염색제 분해 활성이 우수한 균주를 선별하였다.
균주의 성장을 위한 액체배지는 potato dextrose broth(PDB : 4.0g potato starch, 20.0g dextrose / 1 liter)를 사용하였다.
다이옥신의 분해능을 테스트하기 위해서는 디벤조퓨란이 첨가된 실험구(아세톤과 메탄올에 녹인 디벤조퓨란), 디벤조퓨란이 첨가되지 않은 대조구(아세톤과 메 탄올만 첨가), 그리고 상기 균주를 첨가하지 않은 대조구를 가지고 배양 실험을 수행하였다.
상기 균주의 균체 성장 및 디벤조퓨란의 농도를 분석하였다. 균체의 성장은 평판계수법을 이용한 PPA 고체배지에 형성되는 콜로니를 계수하여 측정하였고, 다이옥신의 분석은 고성능 액체 크로마토그래피, 가스크로마토그래피(Thermoquest Trace GC 2000 system) 및 저분해능 질량분석계(Finnigan Polaris Q)를 사용하였다.
상기 균주를 동정하기 위하여, 상기에서 선별된 균주에 대한 형태학적 관찰과 18S rDNA의 염기서열 결정 및 분석 실험 등을 수행하였다. 본 균주의 18S rDNA 유전자의 염기서열을 이용한 분자계통분류학적 분석에서 상기 균주는 트라메테스(Trametes)속에 속하는 균주로서 100 %의 상동성으로서 구름버섯 (Trametes versicolor)과 동종일 가능성이 시사되었으나, 계통수 상에서는 구름버섯(Trametes versicolor)과 명확한 동종의 관계를 보이지는 않았다.
본 균주의 18S rDNA 유전자의 염기 서열은 서열목록에 기재하였다(서열번호 1).
따라서, 상기 균주를 트라메테스(Trametes)속에 속하는 트라메테스속 균주 Probio-58(Trametes sp. Probio-58)로 명명하고, 한국생명공학연구원 생물자원센터에 2004년 2월 18일자로 기탁하였다(기탁번호 : KCTC 10601BP).
또한, 본 발명은 상기 신규의 미생물 균주를 이용하여 다이옥신 및 그 유사물질을 분해, 제거하는 방법을 제공한다. 상기 분해-제거 방법에서, 트라메테스 속 균주 Probio-58이 다이옥신 및 유사물질을 분해, 제거하기 위한 조건으로는 28 ℃ 가 바람직하다.
본 발명 균주는 순수배양한 후, 배양액 상태로 또는 동결건조하거나 또는 담체에 고정화하여 다이옥신 또는 그의 유사물질이 오염된 지역에 투입함으로써 다이옥신 오염지역을 정화할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 트라메테스 속 균주 Probio-58은 디벤조퓨란을 유일한 탄소원으로 이용하여 성장하며, 디벤조퓨란을 효과적으로 분해할 수 있었다. 도 1에서는 Probio-58 균주의 디벤조퓨란 분해에 관한 데이터를 보여준다.
본 발명 실험 조건에서 Probio-58 균주는 1 mM 디벤조퓨란을 8 일동안 32.4 % 분해할 수 있었다.
또한, 본 발명은 상기 신규 미생물 균주를 포함하는 폐수, 하수, 하천, 해수 또는 토양용 처리제를 제공한다.
상기 미생물 처리제는 다이옥신 및 유사물질로 오염된 (1) 다양한 소각로, (2) PVC, 염화용제, 농약을 제조하는 화학공장, (3) 펄프, 제지, 도금 공장, (4) 산불, 화산재 피해를 입은 자연재해지역 및 (5) 이러한 물질을 사용하는 산업 및 농약을 살포한 지역 주변의 폐수, 하수, 하천, 해수 또는 토양 등에 적용시 미생물을 이용한 흡착 및 분해과정을 통하여 환경의 2차 오염 문제를 일으키지 않고, 다이옥신 및 다이옥신 유사물질을 효율적으로 정화하는데 유용하게 사용될 수 있다.
한편, 상기 미생물 처리제는 다이옥신 분해 활성을 갖는 다른 미생물, 예컨대 본 발명의 출원인의 선발명인 패니바실러스속 균주 Probio-41(KCCM 10378), 로 도코커스속 균주 Probio-42(KCCM 10379), 로도코커스속 균주 Probio-43(KCCM 10380) 등을 추가로 포함하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명과 동일자 출원하는 세리포리옵시스속속 균주 Probio-57(KCTC 10600BP), 후사리움속 균주 Probio-59(KCTC 10602BP)를 추가로 포함하여 사용할 수 있으며, 오염지역의 특성에 따라서는 다른 물질의 분해 활성을 갖는 미생물도 선택적으로 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 관하여 실시예와 실험예에 의하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 이들이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
<실시예 1> 다이옥신을 분해하는 미생물의 분리
대전광역시의 도시쓰레기 소각장 주변의 토양으로부터 다이옥신을 분해하는 미생물을 농화배양을 통하여 분리하였다.
곰팡이의 분리용 배지로는 다이옥신과 구조가 유사한 염색제인 Remazol brilliant blue R이 포함된 질소원이 없는(nitrogen free) 고체배지에 목재부후균이 많이 존재하는 산림 토양을 도말하여 28 ℃에서 배양하였다.
질소원이 없는(nitrogen free) 고체배지의 조성은 다음과 같이 하였다(per liter) ; 1.0 g K2HPO4, 0.5 g NaH2PO4·2H2O, 0.25 g KCl, 0.25 g MgSO4·7H2O, 1 ml 미량원소용액(trace element solution), 0.3 g 효모추출액(yeast extract), 5.0 g 글루코스(glucose)와 200 mg 레마졸 브릴리언트 블루 R(remazol brilliant blue R) 염색.
이때, 미량원소용액(Trace element solution)의 조성은 다음과 같다: 2.1 g FeSO4·7H2O, 0.25 g CoCl2·6H2O, 0.024 g NiCl2·6H 2O, 0.005 g CuCl2, 0.1 g MnCl2·4H2O, 0.144 g ZnCl2, 0.1 g H3BO3, 0.036 g Na2 MoO4·2H2O, 5.78 g Na-EDTA.
그 결과 염색제의 색을 완전히 제거하는 곰팡이를 선별하였다.
염색제가 포함된 질소원이 없는(nitrogen free) 고체배지에서 자라는 콜로니들을 선택하여 액체배지에 접종한 후 약 28 ℃에서 진탕배양하였다.
일정시간이 지난 후 배양액 일정량을 고체 배지에 도말·배양하여 균주들을 순수 분리하였다.
<실시예 2> 분리한 미생물의 동정
실시예 1에서 분리한 미생물을 준비하였다.
이 균주의 성장을 위한 액체배지는 potato dextrose broth (PDB : 4.0g potato starch, 20.0g dextrose / 1 liter)를 사용하였다.
상기의 균주를 동정하기 위하여, 상기에서 선별된 균주에 대한 형태학적 관찰과 18S rDNA의 염기서열 결정 및 분석 실험 등을 수행하였다.
본 균주의 18S rDNA 유전자의 염기서열을 이용한 분자계통분류학적 분석에서 상기 균주는 트라메테스(Trametes)속에 속하는 균주로서 100 %의 상동성으로서 구름버섯(Trametes versicolor)과 동종일 가능성이 시사되었으나, 계통수 상에서는 구름버섯(Trametes versicolor)과 명확한 동종의 관계를 보이지는 않았다.
본 균주의 18S rDNA 유전자의 염기 서열은 서열목록에 기재하였다(서열번호 1).
따라서, 상기 균주를 트라메테스속(Trametes)에 속하는 트라메테스속 균주 Probio-58(Trametes sp. Probio-58)로 명명하고, 한국생명공학연구원 생물자원센터에 2004년 2월 18일자로 기탁하였다 (기탁번호 : KCTC 10601BP).
<실험예 1> 트라메테스 속 균주 Probio-58의 디벤조퓨란 분해능 조사
실시예 1 및 실시예 2에서 분리·동정한 트라메테스 속 균주 Probio-58의 디벤조퓨란을 분해하는 활성을 조사하기 위해서 액체배지 minimal salts medium (MSM : 1.0g K2HPO4, 0.5g NaH2PO4, 1.0g NH4NO3 , 0.25g KCl, 0.25g MgSO4·7H2O, 1 ml trace element solution / 1 liter)에 다이옥신을 최종 농도가 1 mM이 되도록 첨가하여 그 분해정도를 측정하였다.
다이옥신의 분해정도를 측정하기 위해서 디벤조퓨란이 첨가된 실험구(아세톤과 메탄올에 녹인 디벤조퓨란), 디벤조퓨란이 첨가되지 않은 대조구(아세톤과 메탄올만 첨가), 그리고 Probio-58을 첨가하지 않은 대조구를 가지고 배양 실험을 수행하였다.
일정한 시간 간격으로 시료를 채취하여 Probio-58 균체의 성장 및 디벤조퓨란의 농도를 분석하였다.
균체의 성장은 평판계수법을 이용한 PPA 고체배지에 형성되는 콜로니를 계수하여 측정하였고, 다이옥신의 분석은 고성능 액체 크로마토그래피, 가스크로마토그래피(Thermoquest Trace GC 2000 system) 및 저분해능 질량분석계(Finnigan Polaris Q)를 사용하였다.
그 결과, 본 발명의 트라메테스 속 균주 Probio-58은 디벤조퓨란을 탄소원으로 이용하여 효과적으로 성장할 수 있으며, 이 과정에서 디벤조퓨란을 물과 이산화탄소로 분해함을 알 수 있었다.
디벤조퓨란의 분해에 관한 데이터를 도 1에 나타내었다.
Probio-58 균주는 1 mM 디벤조퓨란을 8 일동안 32.4 % 분해할 수 있었다.
본 발명에 의해, 다양한 쓰레기를 소각하거나 산업활동 과정에서 발생하는 유독물질인 다이옥신을 분해-제거하는 미생물 Probio-58이 제공된다.
또한, 상기 미생물을 활성성분으로 함유하는 다이옥신 및 다이옥신 유사물질 분해용 미생물 처리제가 제공되며, 상기의 미생물 또는 처리제를 이용하여 다이옥신을 분해하는 방법이 제공된다.
<110> proBionic Co. <120> NEW MICROORGANISM TRAMETES SP. PROBIO-58 CAPABLE OF DEGRADING DIOXINS <160> 1 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1737 <212> DNA <213> Trametes sp. <400> 1 aaagattaag ccatgcatgt ctaagtataa acaagtttgt actgtgaaac tgcgaatggc 60 tcattaaatc agttatagtt tatttgatgg taccttgcta catggataac tgtggtaatt 120 ctagagctaa tacatgcaat caagccccga cttctggaag gggtgtattt attagataaa 180 aaaccaacgc ggttcgccgc tccattggtg attcataata acttctcgaa tcgcatggcc 240 ttgtgccggc gatgcttcat tcaaatatct gccctatcaa ctttcgatgg taggatagag 300 gcctaccatg gtttcaacgg gtaacgggga ataagggttc gattccggag agggagcctg 360 agaaacggct accacatcca aggaaggcag caggcgcgca aattacccaa tcccgacacg 420 gggaggtagt gacaataaat aacaatatgg ggctctttcg ggtctcataa ttggaatgag 480 tacaatttaa atctcttaac gaggaacaat tggagggcaa gtctggtgcc agcagccgcg 540 gtaattccag ctccaatagc gtatattaaa gttgttgcag ttaaaaagct cgtagttgaa 600 cttcagacct ggccgggcgg tccgcctaac ggtgtgtact gtctggctgg gtcttacctc 660 ttggtgagcc ggcatgccct tcactgggtg tgtcggggaa ccaggacttt taccttgaga 720 aaattagagt gttcaaagca ggcttatgcc cgaatacatt agcatggaat aataaaatag 780 gacgtgcggt tctattttgt tggtttctag agtcgccgta atgattaata gggatagttg 840 ggggcattag tattcagttg ctagaggtga aattcttgga tttactgaag actaactact 900 gcgaaagcat ttgccaagga tgttttcatt aatcaagaac gaaggttagg ggatcgaaaa 960 cgatcagata ccgttgtagt cttaacagta aactatgccg actagggatc gggcgatctc 1020 aatcttatgt gtcgctcggc accttacgag aaatcaaagt ctttgggttc tggggggagt 1080 atggtcgcaa ggctgaaact taaaggaatt gacggaaggg caccaccagg agtggagcct 1140 gcggcttaat ttgactcaac acggggaaac tcaccaggtc cagacatgac taggattgac 1200 agattgatag ctctttcatg attttatggg tggtggtgca tggccgttct tagttggtgg 1260 agtgatttgt ctggttaatt ccgataacga acgagacctt aacctgctta atagccaggc 1320 cggcttttgc tggtcgccgg cttcttagag ggactgtctg cgtctagcag acggaagttt 1380 gaggcaataa caggtctgtg atgcccttag atgttctggg ccgcacgcgc gctacactga 1440 cagagccagc gagtttataa ccttggccgg aaggtctggg taatcttgtg aaactctgtc 1500 gtgctgggga tagagcattg caattattgc tcttcaacga ggaattccta gtaagcgtga 1560 gtcatcagct cgcgttgatt acgtccctgc cctttgtaca caccgcccgt cgctactacc 1620 gattgaatgg cttagtgagg tcttgggatt ggcttcgggg agccggcaac ggcaccctgt 1680 cgctgaaaac ttgatcaaac ttggtcattt agaggaagta aaagtcgtaa caaggtt 1737

Claims (4)

  1. 다이옥신 분해 활성을 나타내는 트라메테스속 균주 Probio-58(기탁번호 KCTC 10601BP).
  2. 제1항의 미생물을 활성성분으로 함유하는 다이옥신 및 다이옥신 유사물질 분해용 미생물 처리제.
  3. 제2항에 있어서,
    다이옥신 분해-제거용 미생물 처리제는, (1) 소각로, (2) PVC, 염화용제, 농약을 제조하는 화학공장, (3) 펄프, 제지, 도금공장, (4) 산불, 화산재 피해를 입은 자연재해지역 및 (5) 이러한 물질을 사용하는 지역주변의 폐수, 하수, 하천, 해수, 토양 중에서 선택된 곳에 사용하는 것을 특징으로 하는,
    다이옥신 및 다이옥신 유사물질 분해용 미생물 처리제.
  4. 제1항의 미생물 또는 제2항 내지 제3항 중 어느 한 항의 미생물 처리제를 이용하여 다이옥신 및 다이옥신 유사물질을 분해하는 방법.
KR1020040023669A 2004-04-07 2004-04-07 다이옥신을 분해하는 신규한 미생물 트라메테스속 균주 프로바이오-58 KR100566473B1 (ko)

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