KR101384454B1 - Method for fixing strontium and composition therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 홍조단괴 유래 미생물을 이용하여 오염수 내의 용존 스트론튬을 생물학적으로 고정시키는 방법에 관한 것으로, 홍조단괴 유래 미생물을 농화배양하는 단계; 및 상기 농화배양된 미생물을 오염수에 처리하고 반응시킴으로써, 오염수 내의 용존 스트론튬을 스트론튬 탄산염광물로 고정시키는 단계를 포함하는 오염수 내 용존 스트론튬의 고정 방법을 제공한다. 상기 생물학적 스트론튬 고정 방법은 화학적 스트론튬 고정화 기술에 비하여 그 고정 공정이 간결하고 친환경적인 장점이 있고, 상온에서도 빠른 속도로 스트론튬을 고정화할 수 있어 산업현장에 적용되기에 충분하며, 스트론튬이 최종적으로 스트론티아나이트의 형태로 고정되기 때문에 자원의 재활용이라는 측면에서도 효용성을 가진다. The present invention relates to a method for biologically immobilizing dissolved strontium in contaminated water by using a microorganism derived from flushing-nodule, comprising the steps of: And fixing the dissolved strontium in the contaminated water to the strontium carbonate mineral by treating and reacting the concentrated and cultured microorganism with the contaminated water. The biological strontium immobilization method is advantageous in that the immobilization process is simple and eco-friendly as compared with the chemical strontium immobilization technique, and strontium can be immobilized at a high rate even at room temperature, which is sufficient to be applied to an industrial field. Since it is fixed in the form of thianite, it has utility in terms of resource recycling.
Description
본 발명은 스트론튬의 고정 방법 및 이를 위한 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 홍조단괴 유래 미생물을 이용하여 오염수 내의 용존 스트론튬을 생물학적으로 고정시키는 방법 및 이를 위한 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a method for fixing strontium and a composition therefor, and more particularly, to a method for biologically immobilizing dissolved strontium in contaminated water using a microorganism derived from red flake nodule, and a composition therefor.
지구 온난화 문제와더불어 최근 일본에서 발생한 원자력 발전소 사고 이후, 방사성 물질에 의한 환경오염과 그로 인한 인체오염이 심각한 사회문제로 대두되고 있다. 방사성 스트론튬은 핵무기 시험과 원자력 발전 사로로 인하여 환경 중으로 유출 가능한 핵종으로서, 전체의 90 % 이상이 뼈의 수산화인회석(hydroxyapatite) 구조에 침착되어 장기간 존재하면서 뼈와 골수 세포의 DNA에 작용하여 암, 백혈구 감소증, 백혈병 등을 유발시키는 방사독성이 강한 핵종으로 알려져 있다.In addition to the global warming problem, environmental pollution caused by radioactive materials and human pollution caused by the nuclear power plant accident in Japan has recently become a serious social problem. Radioactive strontium is a nuclide capable of releasing into the environment due to nuclear weapons test and nuclear power generation. More than 90% of the radioactive strontium is deposited in the hydroxyapatite structure of the bone and exists for a long period of time, acting on the DNA of bone and bone marrow cells, Is known to be a radionuclide-resistant nuclide that causes hypoxia, leukemia, and the like.
일본 원전사고의 등급이 체르노빌 사태와 같은 최악의 수준인 7단계로 오르면서 체르노빌 때 등장했던 방사능 불질이 후쿠시마 주변 토양과 식물에서 나타나고 있다. 일본의 원전사고로 인하여 후쿠시마현 나미에정에서 2점, 이타테촌에서 1점의 토양 샘플을 채취, 분석한 결과 스트로튬-90은 최대 토양 1 ㎏당 32 베크렐이 검출되었고, 반감기가 50일인 스트론튬-89의 경우 최대 260 베크렐이 검출되었다. 과거 40여년간 선진 각국의 많은 과학자들은 방사선 장애의 예방 약재를 비롯하여 방사성 동위원소의 체내 오염에 대한 배설 촉진제, 장해의 회복을 위한 치료제 등 주로 의과학적 방법을 꾸준하게 연구하여 왔으나, 뚜렷한 성과를 내지 못하고 있는 실정이다.The level of nuclear accidents in Japan has risen to the seventh level, which is the worst level, such as the Chernobyl disaster, and the radioactivity that appeared in Chernobyl has appeared in the soil and plants around Fukushima. As a result of analyzing soil samples from two places in Ita-techon and two places in Namie-cho, Fukushima prefecture due to a nuclear accident in Japan, stratum-90 showed 32 becquerels per 1 kg of maximum soil and strontium- 89, a maximum of 260 becquerels was detected. Over the past 40 years, many scientists in advanced countries have been studying scientific methods mainly for the prevention of radiation disorders, the stimulation of excretion of radioactive isotopes in the body, and the treatment for the restoration of disorders, but they have not achieved any clear results It is true.
핵 물질은 이온 상태로 존재하게 되면 음이온이나 양이온의 상태로 쉽게 지하수로 흘러들어 퍼지게 되는데, 일부 미생물들은 이온화 금속이온을 환원 및 침전, 또는 흡착시키는 반응을 일으키고, 금속을 고체 형태로 지하수 아래에 침전시킨다. 이러한 미생물들을 이용한 고준위 핵폐기물의 처리를 연구하는 학계에서는 수십만년 동안 지하에 저장되는 고준위 핵물질의 확산을 막는데 중요한 역할을 할 것으로 평가해 왔고, 최근에는 금속환원 미생물과 금속이 다량 함유된 석탄회를 이용하여 이산화탄소 및 금속을 격리하는 연구가 진행된 바 있으나, 미생물을 이용하여 이온 상태로 존재하는 스트론튬의 고정에 관한 연구는 거의 이루어지지 않고 있는 실정이다.
When a nuclear material is in an ionic state, it easily flows into the groundwater in the form of anion or cation. Some microorganisms cause a reaction that reduces, precipitates, or adsorbs ionized metal ions and precipitates the metal under a groundwater . Scientists studying the treatment of high-level nuclear waste using these microorganisms have been evaluated to play an important role in preventing the spread of high-level nuclear materials stored in the ground for hundreds of thousands of years. In recent years, However, research on the immobilization of strontium present in the ionic state using microorganisms has been rarely conducted.
본 발명의 목적은 반응속도가 증가된 효율적인 스트론튬 고정 방법 및 이를 위한 조성물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an efficient method for fixing strontium with increased reaction rate and a composition therefor.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 홍조단괴 유래 미생물을 농화배양하는 단계; 및 상기 농화배양된 미생물을 오염수에 처리하고 반응시킴으로써, 오염수 내의 용존 스트론튬을 스트론튬 탄산염광물로 고정시키는 단계를 포함하는 오염수 내 용존 스트론튬의 고정 방법을 제공한다.In order to accomplish the above object, one aspect of the present invention provides a method for producing microbial cells, comprising the steps of: And fixing the dissolved strontium in the contaminated water to the strontium carbonate mineral by treating and reacting the concentrated and cultured microorganism with the contaminated water.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면은 홍조단괴 유래 미생물들의 농화배양물을 유효성분으로 포함하고, 오염수 내 용존 스트론튬을 스트론튬 탄산염광물로 고정시키는 오염수 내 용존 스트론튬 고정용 조성물을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a composition for immobilizing dissolved strontium in a contaminated water, which comprises an enriched culture of microorganisms derived from red flounder nodules as an active ingredient and immobilizing dissolved strontium in the contaminated water with a strontium carbonate mineral. to provide.
본 발명의 생물학적 스트론튬 고정 방법은 화학적 스트론튬 고정화 기술에 비하여 그 고정 공정이 간결하고 친환경적인 장점이 있다. 또한, 상온에서도 빠른 속도로 스트론튬을 고정화할 수 있어 산업현장에 적용되기에 충분하며, 스트론튬이 최종적으로 스트론티아나이트(strontianite, SrCO3)의 형태로 고정되기 때문에 자원의 재활용이라는 측면에서도 효용성을 가진다. The biological strontium immobilization method of the present invention is advantageous in that the immobilization process is simple and eco-friendly as compared with the chemical strontium immobilization technology. In addition, since strontium can be immobilized at a high speed even at room temperature, it is enough to be applied to an industrial field, and since strontium is finally fixed in the form of strontianite (SrCO 3 ), its usefulness in terms of resource recycling I have.
다만, 본 발명의 효과는 상기에서 언급한 효과로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 제주도 북제주군 우도의 서광리 해안에서 채취된 홍조단괴의 사진이다.
도 2는 홍조단괴 유래 미생물의 농화배양이 진행되는 삼각플라스크의 배양 전과 배양 후의 모습을 나타낸 사진이다.
도 3은 홍조단괴 유래 미생물의 농화배양물 내에 존재하는 미생물들의 16S rRNA-DGGE 분석 결과를 나타내는 계통분석도이다.
도 4는 홍조단괴 유래 미생물의 농화배양물에 의하여 스트론튬 탄산염광물이 생성되는 과정 및 결과를 나타내는 사진이다.
도 5는 홍조단괴 유래 미생물의 농화배양물에 의하여 생성된 스트론튬 탄산염광물을 XRD로 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 홍조단괴 유래 미생물의 농화배양물에 의하여 생성된 스트론튬 탄산염광물을 SEM-EDS로 분석한 결과를 나타낸 그림 및 그래프이다.Figure 1 is a photograph of a red nodule collected from the coast of Seogwangri, Udo, Bukjeju-gun, Jeju Island.
FIG. 2 is a photograph showing a state before and after culturing of an Erlenmeyer flask in which a microorganism derived from flushing-nodules is subjected to an enrichment culture.
Fig. 3 is a phylogenetic diagram showing the results of 16S rRNA-DGGE analysis of microorganisms present in a concentrated culture of microorganisms derived from red flounder.
FIG. 4 is a photograph showing the process and result of producing a strontium carbonate mineral by a concentrated culture of a microorganism derived from red flounder.
FIG. 5 is a graph showing the results of XRD analysis of strontium carbonate mineral produced by a concentrated culture of a microorganism derived from red flounder.
FIG. 6 is a graph and a graph showing the results of SEM-EDS analysis of strontium carbonate minerals produced by the enriched culture of microorganisms derived from red flounder.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
1. One. 스트론튬의 고정 방법Strontium fixation method
본 발명의 일 측면은 홍조단괴 유래 미생물을 농화배양하는 단계; 및 상기 농화배양된 미생물을 오염수에 처리하고 반응시킴으로써, 오염수 내의 용존 스트론튬을 스트론튬 탄산염광물인 스트론티아나이트(strontianite, SrCO3)로 고정시키는 단계를 포함하는 오염수 내 용존 스트론튬의 고정 방법을 제공한다.One aspect of the present invention provides a method for producing a microorganism, And a step of immobilizing the dissolved strontium in the contaminated water with strontium carbonate (SrCO 3 ), which is a strontium carbonate mineral, by treating and reacting the concentrated and cultured microorganism with the contaminated water .
본 발명의 오염수 내 용존 스트론튬의 고정 방법은 1)홍조단괴 유래 미생물을 농화배양하는 단계; 및 2)상기 단계 1)에서 농화배양된 미생물을 오염수에 처리하고 반응시킴으로써, 오염수 내의 용존 스트론튬을 스트론튬 탄산염광물로 고정시키는 단계를 포함한다.The method for immobilizing dissolved strontium in contaminated water according to the present invention comprises the steps of: 1) concentrating and culturing microorganisms derived from red flounder; And 2) immobilizing the dissolved strontium in the contaminated water with the strontium carbonate mineral by treating and reacting the microorganism grown and cultured in the step 1) in the contaminated water.
상기 단계 1)의 상기 홍조단괴 유래 미생물의 농화배양은 1')홍조단괴를 채취하는 단계; 및 2')상기 단계 1')에서 채취된 홍조단괴를 D-1 배지(Sanchez-Roman et al., 2009/Sanchez-Roman et al., 2011), MH(Mueller-Hinton) 배지(Rodroguez-Valera et al., 1981) 및 살린(Saline) 배지(Chahal et al., 2011)로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나의 배지에 넣고 호기적 환경에서 배양하는 단계를 포함하는 배양방법에 의하여 수행된다. 상기와 같은 배지의 조성은 하기 표 1과 같다.The concentrated cultivation of the microorganism derived from flushing monodon in the step 1) comprises the steps of: 1 ') collecting flour nodules; And 2 ') The flush nodules collected in the above step 1' were suspended in D-1 medium (Sanchez-Roman et al., 2009 / Sanchez-Roman et al., 2011), MH (Mueller-Hinton) medium (Chahal et al., 2011) and culturing in an aerobic environment in a medium selected from the group consisting of a saline medium (Chahal et al., 1981) and a saline medium (Chahal et al., 2011) The composition of the above medium is shown in Table 1 below.
상기 단계 1')의 홍조단괴는 세포 내 혹은 세포벽 사이에 탄산염광물인 방해석을 침전시키면서 자라는 홍조류에 의하여 방해석의 주성분인 탄산칼슘이 침전되어 형성된 자생광물의 집합체이다. 즉, 상기 홍조단괴는 홍조류에 의해서 탄산칼슘이 침전되어 형성된 단괴(nodule)를 의미한다. 상기 홍조단괴를 구성하는 탄산칼슘은 홍조류의 생물학적 대사에 의하여 침전되는데, 상기 탄산칼슘은 홍조류 주위에 존재하는 방해석과 같은 탄산염광물에서 유래한다. 상기 탄산염광물은 다양한 원인에 의하여 생성된 것일 수 있지만, 그 중 한 가지 원인으로 탄산염광물 생성 미생물의 대사에 의하여 생성될 수 있고, 이러한 탄산염광물을 생성하는 미생물은 상기 홍조단괴에도 존재할 수 있다. 따라서, 상기 단계 1')에서 이용되는 홍조단괴는 탄산염광물 생성 미생물의 소스(source)가 된다. The flour nodule of step 1 ') is a collection of native minerals formed by precipitation of calcium carbonate, which is a main component of calcite, by red algae growing while precipitating calcite, which is a carbonate mineral, in cells or between cell walls. That is, the flush nodule means a nodule formed by precipitating calcium carbonate by red algae. Calcium carbonate constituting the flush nodule is precipitated by biological metabolism of red algae. The calcium carbonate is derived from a carbonate mineral such as calcite existing around red algae. The carbonate minerals may be produced by various causes, but one of them may be generated by metabolism of carbonate mineral producing microorganisms, and the microorganisms that produce such carbonate mineral may also exist in the flour nodules. Therefore, the flush nodule used in the step 1 'is a source of a carbonate mineral producing microorganism.
상기 단계 1')의 홍조단괴는 탄산염광물 생성 미생물을 포함한다. 상기 탄산염광물 생성 미생물은 대사과정에서 수중의 용존 금속 양이온, 더욱 바람직하게는 스트론튬 양이온을 탄산 음이온 또는 탄산수소 음이온과 결합시켜 탄산염광물을 형성하는 프로테우스 미라빌리스(Proteus mirabilis), 마리노박테리움 코랄리이(Marinobacterium coralli)을 비롯한 홍조단괴에 서식하면서 탄산염광물 형성에 기여하는 다양한 미생물을 모두 포함한다.The flush nodules of step 1 ') include carbonate mineral producing microorganisms. The carbonate mineral-producing microorganism may be selected from the group consisting of Proteus mirabilis , which binds dissolved metal cations in water, more preferably strontium cations, with carbonic acid anions or hydrogen carbonate anions to form carbonate minerals in the metabolism, Marinobacterium corallii ( Marinobacterium coralli ), and various microorganisms that contribute to the formation of carbonate minerals while living in flounder nodules.
상기 단계 1')의 홍조단괴는 크기가 3 ㎝ 내지 10 ㎝인 것을 채취하는 것이 바람직하고, 상기 홍조단괴는 크기가 5 ㎝ 내지 7 ㎝인 것을 채취하는 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 아니한다. 상기 홍조단괴의 크기가 3 ㎝ 보다 작으면 상기 탄산염 생성 미생물의 절대적인 수가 적은 문제가 있고, 상기 홍조단괴의 크기가 10 ㎝ 보다 크면 상기 홍조단괴의 단위 면적당 존재하는 탄산염 생성 미생물의 수, 즉 탄산염 생성 미생물의 밀도가 낮아지는 문제가 있기 때문에 상기 단계 2')에서 미생물을 농화배양하는 시간이 오래 걸리는 문제가 있다. 본 발명의 구체적인 실시예에서는 제주도 북제주군 우도의 서광리 해안에서 채취된 크기가 5 ㎝ 내지 7 ㎝인 홍조단괴를 이용하여 탄산염광물 생성 미생물을 농화배양하였다(도 2 참조).The flush nodules of step 1 ') preferably have a size of 3 to 10 cm, and more preferably, the flush nodules have a size of 5 to 7 cm. However, the present invention is not limited thereto. If the size of the flush nodules is smaller than 3 cm, there is a problem that the absolute number of the carbonate-producing microorganisms is small. If the size of the flush nodules is larger than 10 cm, the number of carbonate-forming microorganisms per unit area of the flush nodules, There is a problem that the density of the microorganisms is lowered, so that there is a problem that it takes a long time to concentrate and cultivate the microorganisms in the step 2 '). In the concrete example of the present invention, the carbonate mineral-producing microorganisms were concentrated and cultured using flush nodules having a size of 5 cm to 7 cm, collected from the coast of Seogwangri, Bukjeju-gun, Jeju Island (see Fig. 2).
상기 단계 2')의 배지는 탄산염 생성 미생물을 농화배양하는데 이용되는 배지라면 제한되지 않고 이용될 수 있으나, D-1 배지, MH 배지, 살린(Saline) 배지 등이 이용될 수 있다. 상기와 같은 배지는 탄산염 생성 미생물의 성장에 필요한 효모추출물(yeast extract)과 프로테오스 펩톤(proteose-peptone) 또는 영양 배지(nutrient broth)를 포함하고 있기 때문에, 미생물의 성장에 적합하며, NaCl이 포함되어 있어 바다에서 서식하는 미생물이 성장하기에 적합하다.The medium of step 2 ') may be used without limitation as long as the medium is used for the concentration-cultivation of the carbonate-producing microorganism, but D-1 medium, MH medium, Saline medium and the like may be used. Since the above-mentioned medium contains yeast extract and proteose-peptone or nutrient broth necessary for the growth of carbonate-producing microorganisms, it is suitable for growth of microorganisms, and NaCl And is suitable for growing microorganisms in the sea.
상기 단계 2')의 배지에는 칼슘 양이온, 마그네슘 양이온 또는 스트론튬 양이온이 첨가된 것이 바람직하다. 홍조단괴 내에 존재하는 미생물들 중 탄산염광물의 생성에 관여하는 미생물을 농화배양하기 위해서, 상기 미생물들이 생물학적 대사 과정에서 CO3 2-를 탄산염광물로 고정하기 위해 이용하는 칼슘 양이온, 마그네슘 양이온 또는 스트론튬 양이온 등과 같은 양이온을 배지에 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 칼슘 양이온, 마그네슘 양이온 또는 스트론튬 양이온의 첨가는 칼슘염, 마그네슘염 또는 스트론튬염을 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 칼슘 양이온, 마그네슘 양이온 또는 스트론튬 양이온의 첨가는 칼슘 아세테이트, 마그네슘 아세테이트 및 스트론튬 아세테이트로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 첨가하는 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 아니한다.The medium of step 2 ') is preferably added with a calcium cation, a magnesium cation or a strontium cation. In order to concentrate and cultivate the microorganisms involved in the formation of carbonate minerals among the microorganisms present in the flour nodules, calcium ions, magnesium cations or strontium cations, which are used for fixing the CO 3 2- in the biological metabolic process as carbonate minerals It is preferable to add the same cation to the medium. The addition of the calcium cation, the magnesium cation or the strontium cation is preferably carried out by adding a calcium salt, a magnesium salt or a strontium salt, and the addition of the calcium cation, the magnesium cation or the strontium cation is preferably carried out in the presence of calcium acetate, magnesium acetate or strontium acetate It is more preferable to add one or a mixture of two or more selected from the group, but is not limited thereto.
상기 단계 2')의 배양은 홍조단괴가 존재하는 해양환경과 유사한 호기적 환경에서 수행된다. 본 발명의 구체적인 실시예에서 이용한 제주도 우도 유래의 홍조단괴는 주도 우도의 천해환경에서 주로 형성되어 존재하는데, 상기 홍조단괴는 홍조류에 의하여 형성되었다고 보고된 바 있다. 그러나, 상기 홍조단괴를 형성하는 핵의 역할을 하는 물질이 형성되는 메카니즘에 관하여는 밝혀진 바가 없다. 이에, 본 발명자들은 홍조단괴 내에 존재하는 미생물들이 홍조단괴 형성 과정에서 최초 핵의 역할을 할 수 있는 탄산칼슘을 형성할 수 있을 것으로 판단하였다. 따라서, 홍조단괴가 형성될 수 있는 지역의 환경과 유사한 호기성 조건을 형성하여 홍조단괴 내의 미생물을 농화배양하였다.The culture of step 2 ') is carried out in an aerobic environment similar to the marine environment in which flush nodules are present. The flour nodules derived from Udo, Jeju Island, which are used in the concrete examples of the present invention, are mainly formed in the shallow-sea environment of the main road, and the flour nodules have been reported to be formed by red algae. However, the mechanism by which a substance serving as a nucleus for forming the flush nodules is formed has not been disclosed. Accordingly, the inventors of the present invention have determined that microorganisms present in flour nodules can form calcium carbonate that can serve as a nucleus in the flour nodule formation process. Therefore, aerobic conditions similar to those in the area where flour nodules can form are formed, and microorganisms in flounder nodules are concentrated and cultured.
본 발명의 구체적인 실시예에서는 제주도 북제주군 우도의 서광리 해안에서 채취된 홍조단괴를 Agate와 Mortar를 이용하여 분쇄한 후, 분쇄된 홍조단괴 약 5 g을 D-1 배지에 넣고, 칼슘 아세테이트 및 마그네슘 아세테이트 혼합물를 주입한 후에 7일 동안 호기성 조건 하에서 배양하여 홍조단괴 유래 미생물의 농화배양물을 수득하였다.In a specific example of the present invention, the flour nodules collected from the Seogwangri coast of Udo, Bukjeju-gun, Jeju Island were crushed using Agate and Mortar, and about 5 g of the crushed red flounder was put into D-1 medium, and calcium acetate and magnesium acetate After the mixture was injected, it was cultured under aerobic conditions for 7 days to obtain an enriched culture of microorganisms derived from red flounder.
상기 단계 2)의 농화배양된 미생물은 비브리오 알기놀리티쿠스(Vibrio alginolyticus), 비브리오 오웬시이(Vibrio owensii), 비브리오 쿠이(Vibrio xuii), 비브리오 블니피쿠스(Vibrio vulnificus), 비브리오 플루비알리스(Vibrio fluvialis), 비브리오 네레이스(Vibrio nereis), 프로테우스 미라빌리스(Proteus mirabilis), 마리노박테리움 코랄리이(Marinobacterium coralli), 바고코커스 플루비알리스(Vagococcus fluvialis), 푸소박테리움 페르포에텐스(Fusobacterium perfoetens), 틴달리아 캘리포그니엔시스(Tindallia californiensis), 아르코박터 마리누스(Arcobacter marinus), 파라박테로이데스 고르도니이(Parabacteroides gordonii) 및 프로릭시박터 벨라리이보란스(Prolixibacter bellariivorans)로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 미생물을 포함할 수 있고, 상기 미생물은 비브리오 알기놀리티쿠스(Vibrio alginolyticus), 비브리오 오웬시이(Vibrio owensii), 비브리오 쿠이(Vibrio xuii), 비브리오 블니피쿠스(Vibrio vulnificus), 비브리오 플루비알리스(Vibrio fluvialis), 비브리오 네레이스(Vibrio nereis), 프로테우스 미라빌리스(Proteus mirabilis) 및 마리노박테리움 코랄리이(Marinobacterium coralli)로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 미생물을 포함하는 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 아니한다. 본 발명의 구체적인 실시예에서 상기 홍조단괴 유래 미생물의 농화배양물 내에 존재하는 철환원미생물의 다양성을 확인하기 위하여 16S rRNA-DGGE 분석을 실시한 결과, 프로테우스 미라빌리스(Proteus mirabilis) 및 마리노박테리움 코랄리이(Marinobacterium coralli)를 비롯한 다양한 종의 미생물이 확인되었다(도 3 참조).Thickening the cultured microorganism is Vibrio find fun tea kusu (Vibrio alginolyticus) of said step 2), Vibrio Owen Shi (Vibrio owensii), Vibrio Cui (Vibrio xuii), Vibrio block nipi kusu (Vibrio vulnificus), Vibrio flat ruby Alice (Vibrio for example , fluvialis , Vibrio nereis , Proteus mirabilis , Marinobacterium coralli , Vagococcus fluvialis , Fusobacterium, The present invention relates to a method for screening for a compound of the present invention , which comprises the steps of: isolating a compound selected from the group consisting of perfoetens , Tindallia californiensis , Arcobacter marinus , Parabacteroides gordonii and Prolixibacter bellariivorans And the microorganism may include at least one selected from the group consisting of Vibrio alginolyticus ( Vi brio alginolyticus , Vibrio owensii , Vibrio xuii , Vibrio vulnificus , Vibrio fluvialis , Vibrio nereis , Proteus mirabilis, Proteus mirabilis ) and Marinobacterium coralli ( Marinobacterium coralli ), but the present invention is not limited thereto. In a specific example of the present invention, 16S rRNA-DGGE analysis was carried out to confirm the diversity of the fermenting microorganisms present in the concentrated culture of the flour microorganism derived from the red flounder. As a result, Proteus mirabilis and Marino bacteria coral Microorganisms of various species including Marinobacterium coralli have been identified (see Fig. 3).
상기 단계 2)의 오염수는 인위적 산업활동에 의해 과다하게 유발된 스트론튬이 용해된 물을 의미하는 것으로, 고정 대상이 되는 스트론튬이 용해되어 있는 해수 또는 담수이다. 상기 고정 대상이 되는 스트론튬은 용해되어 상기 해수 또는 담수 중에서 스트론튬 양이온(Sr2+)의 형태로 존재할 수 있다. 상기 오염수에는 스트론튬 외에도 다양한 음이온이 존재할 수 있다. 특히, 상기 음이온은 탄산 음이온(CO3 2-) 또는 탄산수소 음이온(HCO3 -)일 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 상기 탄산 음이온 또는 탄산수소 음이온은 상기 오염수 내에 존재하는 스트론튬 양이온과 결합하여 스트론튬 탄산염광물인 스트론티아나이트의 형태로 고정되는데, 본 발명에서는 상기 음이온과 양이온의 결합이 홍조단괴 유래의 미생물의 생물학적 대사에 의해서 촉진된다.The polluted water in step 2) refers to water in which strontium has been excessively induced by anthropogenic industrial activity, and is seawater or fresh water in which strontium to be fixed is dissolved. The strontium to be fixed may be dissolved and exist in the form of strontium cation (Sr 2+ ) in the seawater or fresh water. In addition to strontium, various anions may exist in the contaminated water. In particular, the anion may be, but is not limited to, a carbonate anion (CO 3 2- ) or a hydrogen carbonate anion (HCO 3 - ). The carbonate anion or hydrogen carbonate anion is bound to strontium cations present in the contaminated water and fixed in the form of strontia carbonate, which is a strontium carbonate mineral. In the present invention, the binding between the anion and the cation is biologically It is promoted by metabolism.
상기 단계 2)의 처리는 상기 오염수에 상기 단계 1)에서 농화배양된 홍조단괴 유래 미생물을 주입하는 것으로, 상기 홍조단괴 유래 미생물의 농화배양물은 상기 오염수의 전체 부피에 대하여 0.5 w/v% 내지 1.5 w/v%의 농도로 주입되는 것이 바람직하다. 상기 농화배양물이 상기 오염수의 전체 부피에 대하여 0.5 w/v% 보다 낮은 농도로 주입되면, 오염수 내 용존 스트론튬이 고정되는데 오랜 시간이 소요되는 문제가 있다. 또한 상기 농화배양물이 상기 오염수의 전체 부피에 대하여 1.5 w/v% 보다 높은 농도로 주입되면, 상기 농화배양물 내의 과잉 미생물의 호흡에 의해 용존 산소의 농도가 낮아져 오염수가 혐기성 환경이 되고, 결국에는 부패하게 되는 문제가 있다. 따라서, 오염수에 처리되는 미생물의 양을 적절하게 조절하는 것이 매우 중요한 바, 상기 농화배양물의 농도를 적절히 조절하여 처리할 필요가 있다.Wherein the step 2) is carried out by injecting a microorganism derived from red flounder-derived microorganism which has been cultured and cultivated in the step 1) in the contaminated water, wherein the concentrated culture of the microorganism derived from red flounder is 0.5 w / v % To 1.5 w / v%. When the concentrated culture is injected at a concentration lower than 0.5 w / v% based on the total volume of the contaminated water, it takes a long time to fix the dissolved strontium in the contaminated water. Also, when the concentrated culture is injected at a concentration higher than 1.5 w / v% based on the total volume of the contaminated water, the concentration of dissolved oxygen is lowered due to respiration of the excess microorganisms in the concentrated culture, In the end, there is a problem of corruption. Therefore, it is very important to appropriately control the amount of microorganisms to be treated in the polluted water, and it is necessary to appropriately control the concentration of the concentrated culture.
상기 단계 2)의 처리는 상기 오염수에 상기 단계 1)의 농화배양물과 함께 추가적으로 탄산 음이온(CO3 2-) 또는 탄산수소 음이온(HCO3 -)의 주입이 병행될 수 있다. 특히, 오염수 내 탄산 음이온 또는 탄산수소 음이온의 농도가 낮은 경우, 오염수 내의 스트론튬 양이온이 탄산염광물로 쉽게 고정되지 않기 때문에 이를 보다 원활하게 하기 위하여 상기 탄산 음이온(CO3 2-) 또는 탄산수소 음이온(HCO3 -)을 공급해 주는 것이다. 상기 탄산 음이온 또는 탄산수소 음이온의 공급은 탄산염 또는 탄산수소염을 처리함으로써 수행되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 아니한다.The treatment of step 2) may be accompanied by the addition of a carbonate anion (CO 3 2- ) or a hydrogen carbonate anion (HCO 3 - ) in addition to the concentrated culture of step 1) to the contaminated water. In particular, when the concentration of carbonic acid anion or hydrogen carbonate anion in the contaminated water is low, the strontium cation in the contaminated water is not easily fixed to the carbonate mineral. Therefore, the carbonate anion (CO 3 2- ) (HCO 3 - ). The supply of the carbonate anion or the hydrogen carbonate anion is preferably performed by treating with a carbonate or hydrogencarbonate, but is not limited thereto.
상기 단계 2)의 반응은 주입된 상기 단계 1)의 농화배양물 내 홍조단괴 유래 미생물이 상기 오염수 내에서 생물학적 대사를 진행하여 오염수 내의 용존 스트론튬을 스트론튬 탄산염광물인 스트론티아나이트의 형태로 고정하는 과정으로서, 상기 농화배양물 내의 홍조단괴 유래 미생물이 호기성 미생물인 바, 산소가 충분히 공급되는 호기성 조건에서 진행되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 농화배양물 내 홍조단괴 유래 미생물들은 생물학적 대사를 통해 용존 스트론튬 양이온을 탄산 음이온 또는 탄산수소 음이온과 결합시킴으로써 스트론튬 탄산염광물인 스트론티아나이트를 형성하고, 상기 스트론티아나이트의 형태로 수중 용존 스트론튬을 고정한다. 또한, 상기 반응은 상온, 상압의 조건에서 7일 동안 진행되는 것이 바람직하다. 상기 반응은 상기 농화배양물 내에 포함된 다양한 미생물들의 복합적인 상호작용을 통하여 보다 빠른 속도로 탄산염으로 고정한다.In step 2), the microorganism derived from the flushing-nodule in the concentrated culture of step 1) is subjected to biological metabolism in the contaminated water, so that dissolved strontium in the contaminated water is converted into strontia nitrate, which is a strontium carbonate mineral It is preferable that the microorganism originating from the red flounder in the concentrated culture is an aerobic microorganism and it proceeds in an aerobic condition in which oxygen is sufficiently supplied. That is, the microorganisms derived from the red muddy nodule in the concentrated culture bind biologically metabolized strontium cations with carbonic anions or hydrogen carbonate anions to form strontia carbonate mineral, strontia carbonate. In the form of strontia nitrate, The dissolved strontium is fixed. Further, it is preferable that the reaction is carried out at room temperature and normal pressure for 7 days. The reaction is fixed with carbonate at a higher rate through complex interactions of various microorganisms contained in the thickened culture.
상기 단계 2)의 탄산염광물은 스트론튬 탄산염광물인 스트론티아나이트(strontianite, SrCO3)일 수 있으나, 상기 오염수 내에 스트론튬 양이온의 농도 보다 칼슘 양이온 또는 마그네슘 양이온의 농도가 상대적으로 높으면 탄산칼슘 또는 탄산 마그네슘으로 구성되는 방해석으로 탄산염광물이 생성된다.The carbonate mineral of step 2) may be strontianite (SrCO 3 ) which is a strontium carbonate mineral. If the concentration of calcium cation or magnesium cation is higher than the concentration of strontium cation in the polluted water, calcium carbonate or carbonate Carbonate minerals are formed from calcite consisting of magnesium.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 1.0 w/v%의 홍조단괴 유래 미생물 농화배양물을 100 mmol의 스트론튬-아세테이트와 함께 오염수에 첨가하여 7일 동안 배양한 결과, 4일이 경과하면서부터 삼각플라스크 내의 탁도가 증가하면서 먼저 하얀 침전물이 생성되기 시작하였고, 7일이 경과하면서 부터는 상당량의 침전물이 관찰됨을 확인하였다(도 4 참조). 또한, 상기 침전물의 XRD 분석 결과, d(104) 피크는 3.52 Å으로 측정되어 스트론티아나이트인 것으로 확인되었고(도 5 참조), SEM-EDS 분석 결과, 상기 침전물이 구형의 스트론티아나이트를 관찰할 수 있었다(도 6 참조).
In a preferred embodiment of the present invention, 1.0 w / v% flush-induced microorganism-enriched culture was added to contaminated water together with 100 mmol of strontium-acetate and cultured for 7 days. As a result, after 4 days, As the turbidity increased, a white precipitate was first formed, and a significant amount of precipitate was observed after 7 days (see FIG. 4). Also, as a result of XRD analysis of the precipitate, it was confirmed that the peak of d (104) was measured to be 3.52 Å and was strontianite (see FIG. 5). As a result of SEM-EDS analysis, it was confirmed that the precipitate was spheronized strontianite (See Fig. 6).
2. 2. 스트론튬의 고정용 조성물Composition for fixing strontium
본 발명의 다른 측면은 홍조단괴 유래 미생물들의 농화배양물을 유효성분으로 포함하고, 오염수 내 용존 스트론튬을 스트론튬 탄산염광물인 스트론티아나이트의 형태로 고정시키는 오염수 내 용존 스트론튬 고정용 조성물을 제공한다.Another aspect of the present invention is to provide a composition for immobilizing dissolved strontium in contaminated water, which contains an enriched culture of microorganisms derived from red flounder nodules as an active ingredient and fixes dissolved strontium in the contaminated water in the form of strontia carbonate, a strontium carbonate mineral do.
본 발명의 오염수 내 용존 스트론튬 고정용 조성물은 홍조단괴 유래 미생물들의 농화배양물을 유효성분으로 포함한다.The composition for immobilizing dissolved strontium in contaminated water of the present invention contains an enriched culture of microorganisms derived from red flounder as an active ingredient.
상기 오염수 내 용존 스트론튬 고정용 조성물은 상기 "1. 스트론튬의 고정 방법 "에서 구체적으로 설명된 스트론튬 고정 방법에 이용되는 조성물이다. 따라서, 상기 조성물의 이용 방법에 대한 설명은 상기 1. 스트론튬의 고정 방법 "의 설명을 원용하고, 이하에서는 본 발명의 조성물에 대한 다른 특성만을 설명하도록 한다. The composition for immobilizing dissolved strontium in the contaminated water is a composition used in the strontium fixing method described in detail in " 1. Strontium fixing method & quot ;. Therefore, a description of the method of using the composition is given in the description of the above-mentioned " 1. Strontium fixing method "and only the other characteristics of the composition of the present invention will be described below.
상기 조성물의 제조에 이용되는 홍조단괴는 상기 "1. 스트론튬의 고정 방법 "항목에서 구체적으로 설명된 바와 동일하다. 따라서, 상기 조성물의 제조에 이용되는 홍조단괴 또한 탄산염광물 생성 미생물을 포함하고, 상기 홍조단괴 유래 미생물은 대사과정에서 수중의 용존 금속 양이온을 탄산 음이온 또는 탄산수소 음이온과 결합시켜 탄산염광물을 형성하는 프로테우스 미라빌리스(Proteus mirabilis), 마리노박테리움 코랄리이(Marinobacterium coralli)을 비롯한 홍조단괴에 서식하면서 탄산염광물 형성에 기여하는 다양한 미생물을 의미한다.The flour nodules used in the preparation of the composition are the same as those specifically described in the item " 1. Strontium fixing method & quot ;. Therefore, the flushing nodule used in the preparation of the composition also includes a carbonate mineral-producing microorganism, and the microorganism derived from the flushing-nodule is a protease that forms a carbonate mineral by binding dissolved metal cations in water with carbonate anions or hydrogen carbonate anions Refers to a variety of microorganisms that contribute to the formation of carbonate minerals in flora nodules including Proteus mirabilis and Marinobacterium coralli .
상기 농화배양물은 상기 "1. 스트론튬의 고정 방법 "항목에서 구체적으로 설명된 홍조단괴 유래 미생물의 농화배양 방법에 의하여 제조될 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 단계 1') 및 단계 2')를 포함하는 농화배양 방법에 의하여 제조될 수 있다. 상기 농화배양물은 브리오 알기놀리티쿠스(Vibrio alginolyticus), 비브리오 오웬시이(Vibrio owensii), 비브리오 쿠이(Vibrio xuii), 비브리오 블니피쿠스(Vibrio vulnificus), 비브리오 플루비알리스(Vibrio fluvialis), 비브리오 네레이스(Vibrio nereis), 프로테우스 미라빌리스(Proteus mirabilis), 마리노박테리움 코랄리이(Marinobacterium coralli), 바고코커스 플루비알리스(Vagococcus fluvialis), 푸소박테리움 페르포에텐스(Fusobacterium perfoetens), 틴달리아 캘리포그니엔시스(Tindallia californiensis), 아르코박터 마리누스(Arcobacter marinus), 파라박테로이데스 고르도니이(Parabacteroides gordonii) 및 프로릭시박터 벨라리이보란스(Prolixibacter bellariivorans)로 구성된 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 미생물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 본 발명의 구체적인 실시예에서 상기 홍조단괴 유래 미생물의 농화배양물 내에 존재하는 철환원미생물의 다양성을 확인하기 위하여 16S rRNA-DGGE 분석을 실시한 결과, 프로테우스 미라빌리스(Proteus mirabilis) 및 마리노박테리움 코랄리이(Marinobacterium coralli)를 비롯한 다양한 종의 미생물이 확인되었다(도 3 참조).The concentrated culture can be prepared by the method of concentrating the microorganisms derived from red flounder, which is described in detail in the section " 1. Strontium fixing method & quot ;, more preferably the steps 1 ') and 2') And the like. The concentrated culture is brioche find fun tea kusu (Vibrio alginolyticus), Vibrio Owen Shi (Vibrio owensii), Vibrio Cui (Vibrio xuii), Vibrio block nipi kusu (Vibrio vulnificus), Vibrio flat ruby Alice (Vibrio fluvialis), Vibrio Yes For example, Vibrio nereis , Proteus mirabilis , Marinobacterium coralli , Vagococcus fluvialis , Fusobacterium perfoetens , Wherein one or more members selected from the group consisting of Tindallia californiensis , Arcobacter marinus , Parabacteroides gordonii and Prolixibacter bellariivorans But are not limited to, microorganisms. In a specific example of the present invention, 16S rRNA-DGGE analysis was carried out to confirm the diversity of the fermentation microorganisms present in the concentrated culture of the flour microorganism derived from the red flour nodules. As a result, Proteus mirabilis and Marino bacterium coral Microorganisms of various species including Marinobacterium coralli have been identified (see Fig. 3).
상기 조성물은 상기 홍조단괴 유래 미생물의 농화배양물에 탄산 음이온(CO3 2-) 또는 탄산수소 음이온(HCO3 -)을 추가적으로 포함할 수 있다. 특히, 오염수 내 탄산 음이온 또는 탄산수소 음이온의 농도가 낮은 경우, 오염수 내의 스트론튬 양이온이 탄산염광물로 쉽게 고정되지 않기 때문에 이를 보다 원활하게 하기 위하여 상기 탄산 음이온(CO3 2-) 또는 탄산수소 음이온(HCO3 -)을 공급해 주는 것으로서, 상기 조성물에 탄산염 또는 탄산수소염을 추가함으로써 포함될 수 있다. The composition may further comprise a carbonate anion (CO 3 2- ) or a hydrogen carbonate anion (HCO 3 - ) in the concentrated culture of the flour microorganism derived from the flounder. In particular, when the concentration of carbonic acid anion or hydrogen carbonate anion in the contaminated water is low, the strontium cation in the contaminated water is not easily fixed to the carbonate mineral. Therefore, the carbonate anion (CO 3 2- ) (HCO 3 - ), which may be added by adding a carbonate or hydrogencarbonate salt to the composition.
상기 오염수는 인위적 산업활동에 의해 과다하게 유발된 스트론튬 금속이 용해된 물을 의미하는 것으로, 고정 대상이 되는 스트론튬이 용해되어 있는 해수 또는 담수이다. 상기 고정 대상이 되는 스트론튬은 용해되어 상기 해수 또는 담수 중에서 스트론튬 양이온(Sr2+)의 형태로 존재할 수 있다. 상기 오염수에는 스트론튬 외에도 다양한 음이온이 존재할 수 있다. 특히, 상기 음이온은 탄산 음이온(CO3 2-) 또는 탄산수소 음이온(HCO3 -)일 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 상기 탄산 음이온 또는 탄산수소 음이온은 상기 오염수 내에 존재하는 스트론튬 양이온과 결합하여 스트론튬 탄산염광물인 스트론티아나이트(strontianite, SrCO3)의 형태로 고정되는데, 본 발명에서는 상기 음이온과 양이온의 결합이 홍조단괴 유래의 미생물의 생물학적 대사에 의해서 촉진된다. 상기 조성물에 포함된 농화배양물 내 다양한 미생물들은 복합적인 상호작용을 통하여 상기 음이온과 양이온의 결합을 보다 효과적으로 촉진할 수 있다.The polluted water means water in which strontium metal is excessively induced by artificial industrial activity, and is seawater or fresh water in which strontium to be fixed is dissolved. The strontium to be fixed may be dissolved and exist in the form of strontium cation (Sr 2+ ) in the seawater or fresh water. In addition to strontium, various anions may exist in the contaminated water. In particular, the anion may be, but is not limited to, a carbonate anion (CO 3 2- ) or a hydrogen carbonate anion (HCO 3 - ). The carbonic anion or hydrogencarbonate anion binds with the strontium cation present in the contaminated water and is fixed in the form of strontianite (SrCO 3 ) which is a strontium carbonate mineral. In the present invention, the combination of the anion and the cation It is promoted by the biological metabolism of the microorganism originating from the nodule. The various microorganisms in the concentrated culture contained in the composition can more effectively promote the binding of the anion and the cation through complex interactions.
상기 조성물이 상기 오염수 내에 처리되면, 상기 조성물에 포함된 농화배양물 내 홍조단괴 유래 미생물이 상기 오염수 내에서 생물학적 대사를 진행하여 오염수 내의 용존 스트론튬을 스트론튬 탄산염광물의 형태로 고정하게 되고, 상기 스트론튬 탄산염광물은 스트론티아나이트일 수 있다. When the composition is treated in the contaminated water, the microorganisms derived from the red muddy nodules in the concentrated culture contained in the composition undergo biological metabolism in the contaminated water to fix the dissolved strontium in the contaminated water in the form of strontium carbonate mineral, The strontium carbonate mineral may be strontianite.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 1.0 w/v%의 홍조단괴 유래 미생물 농화배양물을 100 mmol의 스트론튬-아세테이트와 함께 오염수에 첨가하여 7일 동안 배양한 결과, 4일이 경과하면서부터 삼각플라스크 내의 탁도가 증가하면서 먼저 하얀 침전물이 생성되기 시작하였고, 7일이 경과하면서 부터는 상당량의 침전물이 관찰됨을 확인하였다(도 4 참조). 또한, 상기 침전물의 XRD 분석 결과, d(104) 피크는 3.52 Å으로 측정되어 스트론티아나이트인 것으로 확인되었고(도 5 참조), SEM-EDS 분석 결과, 상기 침전물이 구형의 스트론티아나이트를 관찰할 수 있었다(도 6 참조).
In a preferred embodiment of the present invention, 1.0 w / v% flush-induced microorganism-enriched culture was added to contaminated water together with 100 mmol of strontium-acetate and cultured for 7 days. As a result, after 4 days, As the turbidity increased, a white precipitate was first formed, and a significant amount of precipitate was observed after 7 days (see FIG. 4). Also, as a result of XRD analysis of the precipitate, it was confirmed that the peak of d (104) was measured to be 3.52 Å and was strontianite (see FIG. 5). As a result of SEM-EDS analysis, it was confirmed that the precipitate was spheronized strontianite (See Fig. 6).
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
단, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
It is to be understood, however, that the following examples are intended to assist the understanding of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.
홍조단괴의 채취 및 분석Collecting and analyzing flour nodules
<1-1> <1-1> 우도 주변 해수의 특성 분석Characteristic analysis of seawater around Udo Island
제주도 우도 각 해변 해수의 화학적 특성을 알아보기 위하여 pH를 측정하고, ICP-AES(inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry) 분석을 실시하였다. 해수의 pH는 약 50 ml의 해수시료를 채취한 다음, Orion pH meter를 이용하여 측정하였다. 상기 pH meter는 pH가 각각 4, 7, 10인 용액으로 pH를 측정한 후 보정하여, 해수의 pH를 측정하였다. 해수 내 존재하는 양이온의 양을 측정하기 위하여 해수시료를 채취한 후에 침전물이 형성되지 않도록 질산을 1 ㎖ 추가한 후에 기초과학지원연구원 서울분소에 분석을 의뢰하여 측정하였다.PH was measured and ICP-AES (inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry) analysis was performed to determine the chemical characteristics of seawater in Udo Island, Jeju Island. The pH of the seawater was measured using an Orion pH meter after collecting about 50 ml of seawater. The pH meter was used to measure the pH of the seawater by measuring the pH of the solution with a pH of 4, 7 and 10, respectively. In order to measure the amount of cation present in the seawater, 1 ml of nitric acid was added to the sediment to prevent formation of sediments.
pH 측정 결과, 제주도 우도 주변 해수는 평균적으로 5 내지 8 정도로 약산성과 중성 사이인 것으로 측정되었다(표 2). 또한 ICP-AES 분석 결과, 제주도 우도 주변 해수 내의 칼슘 이온(Ca2+) 농도는 약 400 ㎎/ℓ인 것으로 측정되었다(표 3).As a result of pH measurement, seawater around Udo Island in Jeju Island was found to be between 5 and 8 on average (Table 2). As a result of ICP-AES analysis, the concentration of calcium ions (Ca 2+ ) in seawater around Udo, Jeju Island was estimated to be about 400 ㎎ / ℓ (Table 3).
일반적으로 탄산염 광물인 방해석(CaCO3)이 염기성 환경(pH= 9.3 내지 9.8) 및 높은 포화도(Saturation Index = 1 내지 1.4)(포화도란, Ca와 CO3 2-의 농도가 높아 화학적으로 CaCO3가 침전될 수 있는 농도를 의미한다.)의 상온 조건에서 화학적으로 형성된다는 점을 고려할 때, 제주도 우도 해변 중, 서쪽 서광리 해빈에서 발견되는 홍조단괴는 화학적인 작용이 아닌 다른 생성원인에 의하여 형성되었음을 알 수 있다.In general the carbonate minerals in the calcite (CaCO 3) is a basic environment (pH = 9.3 to 9.8) and high saturation (Saturation Index = 1 to 1.4) (degree of saturation is, Ca and CO 3 2- concentrations higher chemically CaCO 3 of And that it is chemically formed at room temperature conditions of the sediments, it is believed that the red turbid nodules found in the western coast of Udo Beach, Jeju Island, Able to know.
<1-2> <1-2> 홍조단괴의Flush nodule 채취 Extraction
제주도 우도 서쪽 서광리 해빈 근처에서 간조 때를 이용하여 해수 안에 존재하는 크기 5 ㎝ 내지 7 ㎝의 홍조단괴를 손으로 직접 채취하였다(도 1).
Using a low - altitude stream near Haebin, West Lake, Udo, west of Jeju Island, 5 ~ 7 ㎝ flush nodules in seawater were collected by hand (Figure 1).
홍조단괴 유래 미생물의 농화배양 및 분석Enrichment and analysis of microorganisms from red flounder
<2-1> <2-1> 홍조단괴 유래 미생물의 농화배양 방법Enrichment method of microorganisms derived from red flounder
상기 실시예 <1-2>에서 채취한 홍조단괴를 Agate와 Mortar를 이용하여 분쇄하였다. 상기 홍조단괴의 분쇄물 5 g을 상기 표 1과 같은 조성의 D-1 배지 100 ㎖가 담긴 500 ㎖의 삼각 플라스크병에 주입하고, 산소와 이산화탄소의 유입이 가능한 스펀지로 삼각플라스크의 입구를 막은 후에 햇빛이 비치는 상온 및 상압의 실험실 조건에서 7일 동안 배양하여, 탄산염 생성 미생물을 농화배양하였다(도 2). 상기 탄산염 생성 미생물의 농화배양에 이용된 D-1 배지는 121 ℃에서 20분 동안 고압멸균한 다음 이용하였다.The flour nodules collected in Example <1-2> were pulverized using Agate and Mortar. 5 g of the ground flour nodule was poured into a 500 ml Erlenmeyer flask bottle containing 100 ml of the D-1 medium having the composition shown in Table 1, and the inlet of the Erlenmeyer flask was closed with a sponge capable of flowing oxygen and carbon dioxide The cells were incubated at room temperature and atmospheric pressure for 7 days under sunlight to induce the carbonate-producing microorganism to grow (FIG. 2). The D-1 medium used for the enrichment culture of the carbonate-producing microorganism was sterilized at 121 ° C for 20 minutes and then used.
<2-2> <2-2> 홍조단괴 유래 탄산염 생성 미생물의 농화배양물에 대한 분석Analysis of the culture of the carbonate-producing microorganism derived from red flour nodule
상기 실시예 <2-1>에서 농화배양한 홍조단괴 유래 탄산염 생성 미생물의 농화배양물 내에 존재하는 철환원미생물의 다양성을 확인하기 위하여 농화배양된 미생물에서 핵산을 추출한 후 PCR을 이용하여 16S rRNA 분석을 실시하였다. 추출된 미생물의 핵산 1 ㎕을 주형으로 하여 universal primer로 알려진 9F (5'-GAG TTT GAT CCT GGC TCA G-3'), 1542R (5'-AGA AAG GAG GTG ATC CAG CC-3') 프라이머, 0.1 ㎕의 Taq 폴리머라제(Taq polymerase) (5 unit/㎕, TAKARA), 2 ㎕의 10X PCR 버퍼 및 1.6 ㎕의 dNTP의 반응 혼합물 20 ㎕를 만들어 세균의 16S rRNA의 일부를 PCR로 증폭하였다. PCR 증폭 산물은 1% 아가로즈 젤 전기영동(Agarose gel electrophrosis)시킨 뒤 EtBr(ethidium bromide)로 염색(stain)한 다음, PCR 산물의 생성여부를 확인하였다. 상기 PCR 산물은 다시 GC 클램프(clamp)가 붙은 프라이머를 이용하여 증폭한 후, DGGE(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)를 실시하였다. 상기 DGGE상의 밴드(band)를 추출하여 염기서열 분석을 수행하였다.In order to confirm the diversity of the fermentative microorganisms present in the concentrated culture of the carbonate-producing microorganism derived from the red flour nodule in the above Example <2-1>, the nucleic acid was extracted from the microorganism cultured and concentrated, and 16S rRNA analysis Respectively. (5'-GAG TTT GAT CCT GGC TCA G-3 '), 1542R (5'-AGA AAG GAG GTG ATC CAG CC-3') primer known as a universal primer with 1 μl of the nucleic acid of the extracted microorganism as a template, 20 μl of a reaction mixture of 0.1 μl of Taq polymerase (5 units / μl, TAKARA), 2 μl of 10 × PCR buffer and 1.6 μl of dNTP was prepared to amplify a part of the 16S rRNA of the bacteria by PCR. The PCR product was stained with EtBr (ethidium bromide) after 1% agarose gel electrophoresis and the generation of PCR products was confirmed. The PCR product was again amplified using a primer with a GC clamp, and then subjected to Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE). A band on the DGGE was extracted and sequenced.
그 결과, 프로테우스 미라빌리스(Proteus mirabilis) 및 마리노박테리움 코랄리이(Marinobacterium coralli)를 비롯하여, 비브리오 알기놀리티쿠스(Vibrio alginolyticus), 비브리오 오웬시이(Vibrio owensii), 비브리오 쿠이(Vibrio xuii), 비브리오 블니피쿠스(Vibrio vulnificus), 비브리오 플루비알리스(Vibrio fluvialis), 비브리오 네레이스(Vibrio nereis), 바고코커스 플루비알리스(Vagococcus fluvialis), 푸소박테리움 페르포에텐스(Fusobacterium perfoetens), 틴달리아 캘리포그니엔시스(Tindallia californiensis), 아르코박터 마리누스(Arcobacter marinus), 파라박테로이데스 고르도니이(Parabacteroides gordonii) 및 프로릭시박터 벨라리이보란스(Prolixibacter bellariivorans) 등, 총 234 종의 미생물이 확인되었다(도 3).As a result, Proteus Mira Billy's (Proteus mirabilis) and Marino tumefaciens Coral riyi (Marinobacterium coralli) the well, Vibrio find fun tee Syracuse (Vibrio alginolyticus), Vibrio Owen Shi (Vibrio owensii), Vibrio Cuiaba (Vibrio xuii), Vibrio For example, Vibrio vulnificus , Vibrio fluvialis , Vibrio nereis , Vagococcus fluvialis , Fusobacterium perfoetens , A total of 234 microorganisms were identified, including Tindallia californiensis , Arcobacter marinus , Parabacteroides gordonii and Prolixibacter bellariivorans . (Fig. 3).
상기와 같은 미생물들은 홍조단괴의 생성에 한 역할을 하였을 것으로 예측된다. 즉, 상기와 같은 홍조단괴는 상기와 같은 미생물들, 특히 탄산염 생성 미생물들의 대사에 의하여 수중의 용존 스트론튬이 수중의 탄산 음이온 또는 탄산수소 음이온과 결합하여 고정되고 스트론튬 탄산염광물이 형성되는 메커니즘에 의해 형성되는 것으로 판단된다. 또한, 이러한 스트론튬 탄산염광물의 형성 과정은 상기와 같은 다양한 미생물들은 복합적인 상호작용을 통하여 보다 빠른 속도로 탄산염으로 고정하는 것으로 판단된다.
These microorganisms are expected to play a role in the formation of flour nodules. That is, the flour nodule is formed by a mechanism in which dissolved strontium in the water is fixed by binding with carbonate anion or hydrogen carbonate anion in water by the metabolism of microorganisms such as carbonate-producing microorganisms, and strontium carbonate mineral is formed Respectively. In addition, the formation process of the strontium carbonate mineral is believed to fix the various microorganisms as a carbonate at a higher rate through complex interactions.
수중 용존 스트론튬의 고정 및 스트론튬 탄산염광물의 합성Fixation of dissolved strontium in water and synthesis of strontium carbonate mineral
<3-1> <3-1> 수중 용존 스트론튬의 고정 및 스트론튬 탄산염광물의 합성Fixation of dissolved strontium in water and synthesis of strontium carbonate mineral
표 1과 같은 조성의 고압멸균한 D-1 배지 100 ㎖가 담긴 500 ㎖의 삼각 플라스크병에 상기 실시예 <2-1>에서 농화배양한 배양물(이하, '농화배양물'이라 한다.)을 상기 배지의 부피를 기준으로 1 w/v%의 농도로 접종한 후, 100 mmol의 Sr-아세테이트를 첨가하여 햇빛이 비치는 산소와 이산화탄소의 유입이 가능한 스펀지로 삼각플라스크의 입구를 막은 후에 햇빛이 비치는 상온 및 상압의 실험실 조건에서 7일 동안 반응시켰다.(Hereinafter referred to as "concentrated culture") obtained in the above Example <2-1> in a 500 ml Erlenmeyer flask bottle containing 100 ml of D-1 medium sterilized at a high pressure as shown in Table 1, Was inoculated at a concentration of 1 w / v% based on the volume of the medium, 100 mmol of Sr-acetate was added thereto, and the opening of the Erlenmeyer flask was closed with a sponge capable of inflow of sunlight and oxygen. The reaction was carried out at room temperature and atmospheric pressure for 7 days.
그 결과, 4일이 경과하면서부터 삼각플라스크 내의 탁도가 증가하면서 가장 먼저 하얀 침전물이 생성되기 시작하였고, 7일이 경과하면서 부터는 상당량의 침전물이 관찰되었다(도 4).As a result, as the turbidity in the Erlenmeyer flask increased from 4 days, the first white precipitate began to be formed, and a considerable amount of precipitate was observed after 7 days (FIG. 4).
<3-2> <3-2> 생성된 침전물의 지화학적 및 광물학적 특성 분석Geochemical and mineralogical characterization of the formed sediments
상기 실시예 <3-1>에서 생성된 침전물의 지화학적 및 광물학적 특성을 분석하기 위하여, XRD 및 SEM-EDS 분석을 실시하였다. 상기와 같은 분석을 위하여 생성된 침전물을 원심분리기를 이용하여 분리한 후에, 침전물을 상온에서 건조한 후에 건조된 침전물에 대하여 XRD, XRF 및 SEM-EDS을 실시하였다.XRD and SEM-EDS analyzes were performed to analyze the geochemical and mineralogical characteristics of the precipitate produced in the above Example <3-1>. XRD, XRF and SEM-EDS were performed on the dried precipitate after drying the precipitate at room temperature after separating the precipitate produced by the centrifugal separator for the above analysis.
생성된 침전물의 XRD 분석 결과, d(104) 피크는 3.52 Å으로 측정되어 스트론티아나이트인 것으로 확인되었다(도 5). 또한 SEM-EDS 분석 결과, 상기 침전물이 구형의 스트론티아나이트를 관찰할 수 있었다(도 6).As a result of XRD analysis of the resulting precipitate, the peak of d (104) was measured to be 3.52 Å and confirmed to be strontianite (FIG. 5). As a result of SEM-EDS analysis, the spheronized strontia nitrate was observed as the precipitate (Fig. 6).
상기와 같은 결과로부터, 상기 실시예 <3-1>에서 생성된 침전물은 스트론튬 탄산염광물인 스트론티아나이트의 형태로 고정됨을 알 수 있고, 상기 실시예 <2-1>의 농화배양물을 이용하여 홍조단괴 유래 미생물들이 대사에 의해 홍조단괴를 형성하는 원리를 이용하여 수중의 용존 스트론튬을 스트론튬 탄산염광물로 고정시킬 수 있음을 확인하였다.
From the above results, it can be seen that the precipitate formed in Example <3-1> is fixed in the form of strontia carbonate, which is a strontium carbonate mineral, and the concentrated cultures of Example <2-1> It is confirmed that the dissolved strontium in water can be fixed with strontium carbonate mineral by using the principle that the microorganisms derived from flour nodule form flush nodule by metabolism.
Claims (6)
상기 농화배양된 미생물을 오염수에 처리하고 호기성 조건에서 반응시키는 단계를 포함하고,
상기 오염수 내 용존 스트론튬은 스트론튬 탄산염광물인 스트론티아나이트(strontianite, SrCO3)로 고정되는 것인 오염수 내 용존 스트론튬의 고정 방법.Concentrating and culturing microorganisms derived from red flounder; And
Treating the concentrated and cultured microorganism to contaminated water and reacting under aerobic conditions,
Wherein the dissolved strontium in the contaminated water is fixed with strontianite (SrCO 3 ) which is a strontium carbonate mineral.
홍조단괴를 채취하는 단계; 및
상기 채취된 홍조단괴를 칼슘염 또는 마그네슘염이 포함된 D-1 배지, MH 배지 및 살린(Saline) 배지로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나의 배지에 넣고 호기적 환경에서 배양하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염수 내 용존 스트론튬의 고정 방법.The method according to claim 1, wherein the step of concentrating and culturing the microorganism
Collecting flour nodules; And
Culturing the collected flour nodule in an aerobic environment by placing the collected flour nodules in a medium selected from the group consisting of D-1 medium, MH medium and Saline medium containing calcium salt or magnesium salt, ≪ / RTI > wherein the dissolved strontium is dissolved in the aqueous solution.
The method of claim 5, wherein the flushing nodules concentrated cultures Vibrio know the derived microorganism fun tea kusu (Vibrio alginolyticus), Vibrio Owen Shi (Vibrio owensii), Vibrio Cui (Vibrio xuii), Vibrio block nipi kusu (Vibrio vulnificus), For example, Vibrio fluvialis , Vibrio nereis , Proteus mirabilis , Marinobacterium coralli , Vagococcus fluvialis , fusobacterium , The present invention relates to a method for the treatment of a disease or condition selected from the group consisting of Fusobacterium perfoetens , Tindallia californiensis , Arcobacter marinus , Parabacteroides gordonii and Prolixibacter bellariivorans) to five characterized in that it comprises at least one of the microorganisms selected from the group consisting of Dissolved strontium be fixed composition.
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