KR101233268B1 - 액비를 포함하는 항생제 분해제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액비를 포함하는 테트라사이클린계 항생제 분해제에 관한 것이다.
액비, 항생제, 테트라사이클린, 가축분뇨
Description
본 발명은 항생제를 분해하는 분해제 및 항생제의 분해방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 테트라사이클린계 항생제를 분해하고 액비를 포함하는 분해제 및 이를 이용한 항생제의 분해방법에 관한 것이다. 본 발명은 농촌진흥청의 현안기술사업의 일환으로 도출된 것이다[과제관리번호: 20090101-036-006-001-06-00, 연구과제명: 자연순환에 따른 저농도 액비의 화학적 변화 구명].
항생제는 미생물에 의해서 생성되거나 인공적으로 합성된 화합물이다. 항생제는 사료에 첨가하는 방식으로 가축에게 투여된다. 항생제는 유해 미생물의 성장을 억제 또는 파괴하여 가축의 성장촉진 및 질병을 예방한다. 또한, 항생제는 병원성 미생물의 작용을 억제하고, 장벽을 얇게 하여 영양소의 흡수와 이용효율을 증대시킨다. 또한, 항생제는 반추동물의 경우, 미생물의 대사산물을 변화시키고 반추위 내 발효에 영향을 주어 사료효율을 개선시킨다.
항생제 중에서 테트라사이클린(tetracycline)류 항생제는 화학적으로 테트라사이클린핵을 갖는다. 테트라사이클린류 항생제는 미생물의 리보솜에서 t-RNA의 전사를 방해하여 단백질합성을 억제함으로써 항균작용을 한다. 테트라사이클린(tetracycline)류 항생제는 살모넬라, 프로테우스 등의 그람음성균의 감염, 그람양성균의 감염, 서혜림프육아종증, 연성하감 등에 효과가 있지만, 페니실린보다는 효과가 약하다. 테트라사이클린류 항생제는 부작용으로 오심·구토·설사·구내염·소장결장염을 일으키고 균교대현상에 의해 장내 정상 세균총의 변화로 칸디다증을 일으켜 소화관 및 점막의 손상을 일으킨다. 또한, 투여 후 광선과민증으로 홍반이나 부종을 일으키며 대량으로 투여했을 경우 간장장애를 일으킬 수 있다. 또한, 임산부·신생아·소아에게 신중히 투여해야 하는데 태아의 골격 발육을 지연시켜 기형아가 태어날 수 있으며 유즙으로 약물이 배출될 수 있다.
최근 테트라사이클린류 항생제의 무분별한 남용으로 인한 항생제 내성에 대한 문제가 심각하다. 보다 상세하게 설명하면, 우리나라 축·수산물의 항생제 사용 수준은 우리나라 보다 축산물 생산량이 24배나 많은 미국의 항생제 사용량이 우리나라보다 3.8배 정도 수준에 그쳐 우리나라가 항생제 사용이 세계 최고 수준임이 드러났다. 이러한 항생제의 남용은 결국 우리가 마시는 지표수 및 지하수에서 발견되고, 현재의 일반적인 수처리 공정으로는 항생제와 같은 난분해성 물질을 처리하는데 어렵다고 보고되고 있다.
본 발명의 목적은 기존의 수처리 공정으로 분해가 어려운 테트라사이클린계 항생제를 분해할 수 있는 테트라사이클린계 항생제용 분해제 및 이를 이용한 항생제의 분해방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 별도의 열처리 장비가 필요없는 테트라사이클린계 항생제의 분해제 및 이를 이용한 항생제의 분해방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 빠른 분해속도를 갖는 테트라사이클린계 항생제의 분해제 및 이를 이용한 항생제의 분해방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 액비를 포함하는 테트라사이클린계 항생제용 분해제를 제공한다.
또한, 본 발명은 (a) 테트라사이클린계 항생제와 상기 분해제를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 혼합물을 45 내지 80℃에서 방치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테트라사이클린계 항생제의 분해방법를 제공한다.
본 발명의 테트라사이클린계 항생제용 분해제 및 이를 이용한 항생제의 분해방법은 기존의 수처리 공정으로 분해가 어려운 테트라사이클린계 항생제를 분해할 수 있다. 또한, 본 발명의 테트라사이클린계 항생제용 분해제 및 이를 이용한 항생제의 분해방법은 별도의 열처리 장비 없이 테트라사이클린계 항생제를 분해할 수 있다. 또한, 본 발명의 테트라사이클린계 항생제용 분해제 및 이를 이용한 항생제의 분해방법은 빠른 분해속도를 구현할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 분해제는 액비를 포함하는 테트라사이클린계 항생제용 분해제이다.
상기 테트라사이클린계 항생제는 가축분뇨 또는 오폐수에 포함된 것일 수 있다. 상기 테트라사이클린계 항생제는 특별히 한정하지 않으나, 테트라사이클린 하이드로클로라이드 및 테트라사이클린 하이드레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다.
상기 액비는 축산분뇨로부터 제조될 수 있는 것으로, 상기 액비의 총 중량에 대하여, 부식산 0.01 내지 1 중량%; 중금속 0.001 내지 0.1 중량%; 토양 3 내지 7 중량%; 및 물 잔량을 포함하는 것이 바람직하다. 상술한 함량은, 항생제의 분해가 가장 활발히 일어나고, 가장 효율적으로 항생제를 분해시킬 수 있는 범위이다. 상기 부식산은 식물이 땅속에서 오랜 기간 부식된 잔류물을 의미한다. 상기 중금속은 Al, Ca, Cu, K, Mg, Mn, Mo, Ni, P, Zn 및 Fe로 이루어진 군에서 선택되는 2종 이상일 수 있다. 상기 중금속 중에서는 K의 함량이 가장 많고, P의 함량이 두번째로 많고, Ca의 함량이 세번째로 많은 것이 바람직하다. K의 함량은 액비 총 함량에 대하여, 1000±10ppm이고, P의 함량은 액비 총 함량에 대하여, 110±5ppm이고, Ca의 함량은 액비 총 함량에 대하여, 45±5ppm인 것이 바람직하고, 나머지 구성요소 들의 함량은 액비 총 함량에 대하여, 10ppm이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 항생제의 분해방법은 (a) 테트라사이클린계 항생제와 상기 테트라사이클린계 항생제용 분해제를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 혼합물을 45 내지 80℃에서 방치하는 단계를 포함한다.
상기 (a) 단계는 상기 테트라사이클린계 항생제와 상기 테트라사이클린계 항생제용 분해제가 0.000001:99.999999 내지 0.0001:99.9999의 중량비로 혼합되는 단계인 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 최소의 분해제로 항생제를 분해할 수 있어, 경제적이다.
상기 (b) 단계에서는 방치온도가 45 내지 60℃인 것이 바람직하다. 상술한 온도 범위를 만족하면, 별도의 열처리 장비 없이 액비의 발효 온도만으로 테트라사이클린계 항생제를 분해할 수 있고, 보다 빠른 시간 내에 테트라사이클린계 항생제를 분해할 수 있다.
본 발명의 테트라사이클린계 항생제용 분해제 및 이를 이용한 항생제의 분해방법은 기존의 수처리 공정으로 분해가 어려운 테트라사이클린계 항생제를 분해할 수 있다. 또한, 본 발명의 테트라사이클린계 항생제용 분해제 및 이를 이용한 항생제의 분해방법은 별도의 열처리 장비 없이 테트라사이클린계 항생제를 분해할 수 있다. 또한, 본 발명의 테트라사이클린계 항생제용 분해제 및 이를 이용한 항생제의 분해방법은 빠른 분해속도를 구현할 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예1 내지 실시예3, 비교예1 내지 비교예3: 테트라사이클린계 항생제의 분해용 시료 조제
표 1에 기재된 구성요소 및 함량으로 액비와 항생제 표준용액을 혼합하여 시료를 제조하였다. 여기서 액체비료는 SCB처리를 하고, 거름종이로 정제하였다.
| 분해온도 | 액체비료 | 항생제 표준 용액 | ||||||
| ℃ | 함량 | 함량(㎕) | 구성 | 함량(㎎) | 구성 | 함량 | 총함량(㎕) | |
| 실시예1 | 50 | a-1 | 750 | b-1 | 0.25 | 증류수 | 잔량 | 250 |
| 실시예2 | 50 | a-1 | 750 | b-2 | 0.25 | 증류수 | 잔량 | 250 |
| 실시예3 | 50 | a-1 | 750 | b-3 | 0.25 | 증류수 | 잔량 | 250 |
| 비교예1 | 23 | a-1 | 750 | b-1 | 0.25 | 증류수 | 잔량 | 250 |
| 비교예2 | 23 | a-1 | 750 | b-2 | 0.25 | 증류수 | 잔량 | 250 |
| 비교예3 | 23 | a-1 | 750 | b-3 | 0.25 | 증류수 | 잔량 | 250 |
a-1: 액비(부식산 1중량%, 토양 5%, 중금속 0.01중량% 및 물 잔량으로 구성됨, 중금속은 Al, Ca, Cu, K, Mg, Mn, Mo, Ni, P, Zn, Fe임)
b-1: 테트라사이클린 하이드로클로라이드(tetracycline hydrochloride)
b-2: 클로로테트라사이클린 하이드로클로라이드(chlorotetracyline hydrochloride)
b-3: 테트라사이클린 하이드레이트(tetracycline hydrate)
시험예: 테트라사이클린계 항생제의 분해과정 평가
실시예1 내지 실시예3, 비교예1 내지 비교예3의 시료를 표 1에 기재된 분해온도에서 방치하였고, 매일 HPLC로 분해과정을 관찰하였고, 관찰한 결과는 도 1 내지 6에 나타내었다. 여기서, HPLC는 0.01M의 옥살산(oxalic acid) 용액을 제조하여 이동상으로 하였다.
도 1은 50℃에서 액체비료에 의한 테트라사이클린 하이드로클로라이드의 분해과정을 날짜별로 측정한 HPLC 크로마토그램이다. 도 2는 50℃에서 액체비료에 의한 테트라사이클린 하이드레이트의 분해과정을 날짜별로 측정한 HPLC 크로마토그램이다. 도 3은 50℃에서 액체비료에 의한 클로로테트라사이클린 하이드로클로라이드의 분해과정을 날짜별로 측정한 HPLC 크로마토그램이다. 도 4는 23℃에서 액체비료에 의한 테트라사이클린 하이드로클로라이드의 분해과정을 날짜별로 측정한 HPLC 크로마토그램이다. 도 5는 23℃에서 액체비료에 의한 테트라사이클린 하이드레이트의 분해과정을 날짜별로 측정한 HPLC 크로마토그램이다. 도 6은 23℃에서 액체비료에 의한 클로로테트라사이클린 하이드로클로라이드의 분해과정을 날짜별로 측정한 HPLC 크로마토그램이다.
도 1 내지 6을 참조하면, x축과 가장 인접한 피크 한 개가 액비의 피크이고, 두번째, 세번째 피크가 항생제 피크이다. 본 발명을 따른 실시예1 내지 3의 시료는 10 내지 20일 내에 항생제 피크가 소멸되어 항생제가 완전히 분해되었음을 알 수 있다. 반면에, 비교예1 내지 3의 시료는 45일 내지 60일이 경과되어도 항생제 피크가 사라지지 않아 분해가 되지 않은 것을 알 수 있다.
도 1은 50℃에서 액체비료에 의한 테트라사이클린 하이드로클로라이드의 분해과정을 날짜별로 측정한 HPLC 크로마토그램이다.
도 2는 50℃에서 액체비료에 의한 테트라사이클린 하이드레이트의 분해과정을 날짜별로 측정한 HPLC 크로마토그램이다.
도 3은 50℃에서 액체비료에 의한 클로로테트라사이클린 하이드로클로라이드의 분해과정을 날짜별로 측정한 HPLC 크로마토그램이다.
도 4는 23℃에서 액체비료에 의한 테트라사이클린 하이드로클로라이드의 분해과정을 날짜별로 측정한 HPLC 크로마토그램이다.
도 5는 23℃에서 액체비료에 의한 테트라사이클린 하이드레이트의 분해과정을 날짜별로 측정한 HPLC 크로마토그램이다.
도 6은 23℃에서 액체비료에 의한 클로로테트라사이클린 하이드로클로라이드의 분해과정을 날짜별로 측정한 HPLC 크로마토그램이다.
Claims (6)
- 액비를 포함하며,상기 액비는 상기 액비의 총 중량에 대하여,부식산 0.01 내지 1중량%;중금속 0.001 내지 0.1중량%;토양 3 내지 7중량%; 및물 잔량을 포함하고,상기 중금속은 K 및 Ca로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 테트라사이클린 하이드레이트 또는 테트라사이클린 하이드로클로라이드 항생제용 분해제.
- 청구항 1에 있어서,상기 테트라사이클린 하이드레이트 또는 테트라사이클린 하이드로클로라이드 항생제는 가축분뇨 또는 오폐수에 포함된 것을 특징으로 하는 테트라사이클린 하이드레이트 또는 테트라사이클린 하이드로클로라이드 항생제용 분해제.
- 청구항 1에 있어서,상기 중금속은 P, Al, Cu, Mg, Mn, Mo, Ni, Zn 및 Fe으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 중금속을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 테트라사이클린 하이드레이트 또는 테트라사이클린 하이드로클로라이드 항생제용 분해제.
- 삭제
- (a) 테트라사이클린 하이드레이트 또는 테트라사이클린 하이드로클로라이드 항생제와 청구항 1 기재의 분해제를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및(b) 상기 혼합물을 45 내지 80℃에서 방치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테트라사이클린 하이드레이트 또는 테트라사이클린 하이드로클로라이드 항생제의 분해방법.
- 청구항 5에 있어서,상기 (a) 단계는 상기 테트라사이클린 하이드레이트 또는 테트라사이클린 하이드로클로라이드 항생제와 상기 분해제를 0.000001:99.999999 내지 0.0001:99.9999의 중량비로 혼합하는 단계인 것을 특징으로 하는 테트라사이클린 하이드레이트 또는 테트라사이클린 하이드로클로라이드 항생제의 분해방법.
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