KR101540860B1

KR101540860B1 - 음이온성 염료 및 금속에 흡착 효능을 갖는 바실러스 튜린지엔시스 jb-007 균주 및 이를 이용한 바이오매스

Info

Publication number: KR101540860B1
Application number: KR1020130156131A
Authority: KR
Inventors: 유강열; 김수영; 진미라; 정창호; 김주
Original assignee: 재단법인 전주생물소재연구소
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2015-07-31
Also published as: KR20150070461A

Abstract

본 발명은 식물뿌리 근권에서 분리한 생육촉진 근권 세균(Plant Growth Promoting Rhizobacteria, PGPR)으로, 음이온성 염료 및 금속에 빠른 흡착 반응 속도를 가지는 바실러스 튜린지엔시스 JB-007 균주 (기탁번호 KACC91894P)및 이를 이용한 바이오매스에 관한 것이다.
본 발명의 바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis) JB-007 균주는 음이온성 염료, 음이온성 중금속, 음이온성 유가금속을 효과적으로 흡착 제거할 수 있다.
본 발명의 상기 균주를 이용한 바이오매스는 음이온성 물질에 대한 흡착성능 및 친화도가 매우 우수하며, 흡착 반응속도가 빠르다.
본 발명의 바실러스 튜린지엔시스 JB-007 균주 및 바이오매스는 음이온성 염료 및 금속의 생체흡착소재로 매우 유용하게 사용될 수 있다.

Description

음이온성 염료 및 금속에 흡착 효능을 갖는 바실러스 튜린지엔시스 JB-007 균주 및 이를 이용한 바이오매스{Bacillus thuringiensis JB-007 strain having sorption of anionic dye and metal, and biomass using the same}

본 발명은 음이온성 염료 및 금속에 흡착 효능을 갖는 바실러스 튜린지엔시스 JB-007 균주 및 이를 이용한 바이오매스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식물뿌리 근권에서 분리한 생육촉진 근권 세균(Plant Growth Promoting Rhizobacteria, PGPR)으로, 음이온성 염료 및 금속에 빠른 흡착 반응 속도를 가지는 바실러스 튜린지엔시스 JB-007 균주 (기탁번호 KACC91894P)및 이를 이용한 바이오매스에 관한 것이다.

전자제품 제조공장이나 화학공장 등 각종 산업현장에서는 납, 수은, 카드뮴 등의 중금속 또는 염료가 함유된 폐수가 발생하고 있다. 이러한 중금속 또는 염료 함유 폐수가 수계에 유입시 심각한 오염을 유발하여 수중 생태계를 파괴하고 생물농축에 의해 인간에게까지 해로운 영향을 미치고 있다.

최근에는 산업폐수나 폐전자제품은 환경을 오염시키는 주범이기도 하지만 금, 은, 동 등의 유가금속이 함유되어 있어 재활용가치가 매우 높은 자원으로 인식되고 있다. 예를 들면 폐휴대전화 1대에 들어 있는 평균 유가금속은 금 0.024g, 은 0.14g, 구리 10.5g 등으로 약 1,500원 이상의 가치가 있으며, 50만대의 폐휴대전화를 수거해 재활용을 하면 약 7억5천만원의 자원보전 효과가 발생한다.

이렇듯, 산업 폐수 중의 염료 및 중금속 등의 오염물질을 제거하거나 폐자원으로부터 유가금속을 회수하여야 하는 필요성이 점점 높아지고 있다.

기존 중금속 폐수의 처리방법으로는 산화/환원법, 응집침전법, 흡착, 이온교환법, 전기분해법, 중화법, 추출법 등이 있는데 응집침전법과 이온교환수지법이 가장 많이 쓰여지고 있으나, 이들 공정들은 특히 용액 내에 1100/L 정도의 금속들이 함유되어 있을 때에는 비효율적이거나 비용이 아주 비싼 단점이 있다(Water Treatment Principles and Design, John Wiley and Sons, 1985).

활성탄소를 이용한 흡착기술이 유가금속 회수에 전망이 있어 보이지만, 필요한 탄소를 준비하는데 많은 비용이 든다.

한편, 미생물을 이용한 흡착방법은 미생물이 금속 접합부(metal-binding)를 가지고 있어 환경 친화적이어서 다양한 연구가 진행되고 있다. 예를 들면, Thiobacillus sp.과 Cladosporium sp.을 이용한 은 이온의 바이오흡착에 대해 제시되었다(Pethkar et al.,2001). 또한, 대한민국 공개특허 10-2008-111875에는 사이크로트로프 슈도모나스 플루오레슨스 BM07 균주를 저온 배양하여 그 배양액으로부터 우수한 중금속 흡착 제거능을 갖는 방법이 개시되어 있다. 대한민국 공개특허 제 10-2006-0030380호에는 코리네박테리움 글루타미쿰 바이오매스(Corynebacterium glutamicum biomass)를 산처리함으로써 수소화하고 세척 건조시킨 생체흡착제의 제조방법에 대해 개시되어 있다. 하지만, 미생물 바이오매스를 이용한 중금속의 제거 나 희귀금속의 회수 효율을 높이기 위해서는 보다 우수한 성능을 가지는 균주나 미생물 바이오매스를 제공할 필요가 있다.

본 발명은 폐수내의 음이온성 오염물질 제거나 금속 회수에 탁월한 성능을 가지는 균주 및 미생물 바이오매스를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 균주 및 미생물 바이오매스를 음이온성 오염물질 제거용 생체흡착제 원료로 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 양상은 음이온성의 염료 물질, 음이온성의 중금속 또는 음이온성의 유가금속에 대한 흡착 효능을 갖는 바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis) JB-007 균주 (기탁번호KACC91894P)에 관계한다.

본 발명의 다른 양상은 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 음이온 흡착제용 조성물에 관계한다.

본 발명의 또 다른 양상은 음이온성의 염료 물질, 음이온성의 중금속 또는 음이온성의 유가금속에 대한 흡착 효능을 갖는 상기 균주를 이용한 음이온 흡착제용 미생물 바이오매스에 관계한다.

본 발명의 다른 양상은 상기 균주 또는 상기 미생물 바이오매스를 포함하는 생체 흡착제에 관계한다.

본 발명의 다른 양상은 상기 균주를 배양하는 단계, 상기 균주를 산처리한 후 세척 및 건조하는 단계를 포함하는 음이온 흡착제용 미생물 바이오매스의 제조방법에 관계한다.

본 발명의 바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis) JB-007 균주는 음이온성 염료, 음이온성 중금속, 음이온성 유가금속을 효과적으로 흡착 제거할 수 있다.

본 발명의 상기 균주를 이용한 바이오매스는 음이온성 물질에 대한 흡착성능 및 친화도가 매우 우수하며, 흡착 반응속도가 빠르다.

본 발명의 바실러스 튜린지엔시스 JB-007 균주 및 바이오매스는 음이온성 염료 및 금속의 생체흡착소재로 매우 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis) JB-007 균주의 Plate 사진 및 바이오매스 사진이다.
도 2는 도 1 균주의 pH edge 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 1의 등온흡착 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1의 반응속도 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 2의 등온흡착 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 1과 비교예1의 반응속도를 비교한 그래프이다.
도 7은 바이오매스의 표면작용기 FT-IR 분석 그래프이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 음이온성의 염료 물질, 음이온성의 중금속 또는 음이온성의 유가금속에 대한 흡착 효능을 갖는 바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis) JB-007 균주 (기탁번호 KACC91894P)를 제공한다.

본 발명자들은 식물뿌리 근권에서 NB (nutrient broth, BD)를 사용하여 생육촉진근권세균(Plant Growth Promoting Rhizobacteria, PGPR)을 분리하였으며, 그 중 음이온성의 RR4 (Reactive Red 4) 및 금에 대해 우수한 흡착량 및 반응속도를 나타내는 균주를 확인하였으며, 이를 바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis) JB-007 균주로 동정하였다.

상기 바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis) JB-007 균주를 농업생명 공학원에 2013년 12월 01일자로 기탁하였다.

상기 바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis) JB-007 균주는 막대모양(rod shape)의 세포를 가지는 그람 양성균으로 포자를 형성한다. Tryptic soy 배지에서 30 배양 시 최적의 성장 속도를 보인다.

특히, 상기 바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis) JB-007 균주는 표면에 양이온성작용기, 예를 들면, 아민기가 다수 존재하고 있어 음이온을 띄는 물질에 대해 우수한 흡착성능을 보여준다. 상기 음이온성을 띄는 물질로는 음이온성의 염료 물질, 음이온성의 중금속 또는 음이온성의 유가금속이 있다.

상기 음이온성 염료는 이온 해리하는 염료 중에서, 염료 이온이 음이온성을 나타내는 것으로서, 구체적으로 직접염료, 산성염료, 산성매염염료, 금속착염(金屬錯鹽) 산성염료, 반응염료, 일부의 형광증백제(螢光增白劑) 등이 있다.

상기 음이온성의 중금속으로는 예를 들면, 크롬(Cr(VI)), 비소(As(V)) 등이 있으며, 음이온성의 유가금속으로는, 예를 들면, 금(Au), 은 또는 백금족 원소 등이 있다. 상기 백금족 원소는 이리듐, 팔라듐, 루테늄, 로듐 등이 있다. 상기 유가금속은 폐수나 폐기물에서 금속 착제 형태로 존재하여 음이온성을 나타낸다. 예를 들면, 금은 [Au(CN)₂]^-1, 백금은 [PtCl6]^-2, 루테늄은 RuCl^-5, [RuO4]^-2 등의 음이온성으로 존재할 수 있다. 본 발명에서는, 편의상, 음이온성의 유가금속에 음이온성의 희귀금속(rare-earth metal)도 포함하는 것으로 한다. 상기 희귀금속은 주로 산화물 형태로 존재하여 용액에서는 양이온성을 나타내는 것이 일반적이지만, 착제(complexes)로 존재하는 경우 음이온성을 나타내는 경우가 있다. 예를 들면, 희귀금속인 Gd이 [Gd(DOTA)]^-의 착제로 존재하는 경우 상기 균주로 Gd을 흡착할 수 있다.

본 발명은 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 음이온 흡착제용 조성물을 제공한다.

본 발명은 상기 균주나 이의 배양액을 생균으로 사용하는 것을 배제하지 않는다. 예를 들면, 상기 균주나 이의 배양액을 적절한 무기담체나 고분자 소재에 흡착시켜 사용할 수 있다. 좀 더 구체적으로는, 상기 무기담체로는 제올라이트, 활성규조토, 질석 및 화이트카본 등을 사용할 수 있으며, 상기 고분자 소재로는 키토산 등 생체 고분자나 PVA 등 고분자를 사용할 수 있다.

또한, 상기 음이온 흡착제용 조성물은 질소, 인, 아연 등의 영양물질을 포함할 수 있다.

상기 음이온 흡착제용 조성물은 음이온성 물질을 흡착하는 생체 흡착제로 사용될 수 있다. 즉, 상기 조성물을 건조시킨 후 분말화하여 흡착소재로 사용할 수 있다.

본 발명은 상기 균주를 이용한 음이온 흡착제용 미생물 바이오매스를 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 미생물 바이오매스를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 미생물 바이오매스를 제조하는 방법은 균주를 배양하는 단계, 상기 균주를 산처리한 후 세척 및 건조하는 단계를 포함한다.

상기 미생물 바이오매스는 상기 균주를 산처리하여 수득할 수 있다.

좀 더 구체적으로는, 상기 바이오매스는 상기 균주를 산처리하여 표면의 작용기들을 수소화시켜 제조한다. 즉, 상기 균주를 질산, 수산화나트륨 등 강산 수용액에 넣고 교반함으로써 그 표면에 있는 각종 작용기가 수소이온과 결합하여 수소화된다.

상기 바이오매스는 상기 균주를 산처리한 후 세척, 건조하여 수득할 수 있다. 상기 바이오매스는 상기 세균을 동결 건조한 후 잘게 부수어 분말로 제조될 수 있다.

상기 미생물 바이오매스는 음이온성의 염료 물질, 음이온성의 중금속 또는 음이온성의 유가금속에 대해 우수한 흡착성능을 보여준다. 상기 음이온성의 중금속 또는 유가금속이온은 크롬(Cr(VI)), 비소(As(V)), 금(Au), 은, 백금족 원소, 또는 음이온성의 희귀금속(rare-earth metal)일 수 있다.

본 발명의 미생물 바이오매스는 음이온성 염료인 RR4 (Reactive Red 4)와 음이온성 착제로 존재하는 금에 대해 우수한 흡착량 및 반응속도를 나타내므로, 이와 유사한 착제 구조를 가지는 백금족 원소나 중금속들에도 우수한 흡착 성능을 나타낼 것으로 예상된다. 예를 들면, 일본특허 출원 1992-287011호, 일본특허출원 2011-063870호, 일본특허출원 2010-170178호, 일본특허출원 2010-066997호 등에 음이온성 흡착성능이 우수한 아민기를 작용기로 사용하는 흡착소재가 개시되어 있으며, 상기 흡착제들은 금, 백금, 루테늄, 이리듐, 로듐 등에 모두 흡착 효능이 있음을 개시하고 있다.

상기 미생물 바이오매스는 pH 2~8, 바람직하게는 pH 2~4 범위에서 우수한 흡착성능을 보여준다.

본 발명은 상기 균주 또는 상기 미생물 바이오매스를 포함하는 생체 흡착제를 제공한다. 상기 균주 또는 이의 배양액을 포함하는 조성물은 앞에서 상술한 바와 같이 생체흡착제로 사용될 수 있다.

상기 미생물 바이오매스를 분말화하여 생체흡착제로 사용할 수 있다.

상기 미생물 바이오매스를 바인더에 흡착 또는 담지시켜 생체 흡착제로 사용할 수 있다. 상기 바인더로는 키토산 등의 바이오폴리머, PVA, 셀룰로오스, 폴리설폰 등 합성고분자, 다공성의 무기담체나 폴리우레탄 등이 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

미생물 분리 및 균주 동정

본 발명의 세균을 분리하기 위해 식물뿌리 근권으로부터 NB (nutrient broth, BD)를 사용하여 세균을 분리하였다. 분리한 미생물 균주를 분자생물학적 방법으로 동정하기 위하여 16S rRNA와 23S rRNA 염기서열 분석을 이용하여 동정을 수행하였다. DNA분리는 배양된 균체에서 Wizard Genomic DNA Prep. kit (GeneAll Biotechnology, Korea)를 사용하여 chromosomal DNA를 분리하였으며, 16S rDNA를 증폭시키기 위하여 forward primer(27F) : (5'-AGA GTT TGA TCC TGG CTC AG-3')와 reverse primer(1492R) : (5'-TAC GGT TAC CTT GTT ACG ACT T-3')을, 23S rDNA를 증폭시키기 위하여 forward primer(129F) : (5'-CYG AAT GGG GVA ACC-3')와 reverse primer(1685R) : (5'-CCT TMT CSC GAA STT ACG G-3')를 사용하여 PCR (polymerase chain reaction)을 수행하였다. PCR 조건은 10 pmole primers, 200M deoxynucleoside triphosphate, 10 PCR buffer 와 2 unit Taq DNA 중합효소(Solgent, Korea Inc.,co)를 첨가하여 최종 부피를 50 L로 하여 95 ^oC에서 5분간 변성 후, 94℃에서 30초, 60℃ (23S rRNA는 55.1 ℃) 에서 30초, 72℃에서 1분 30초로 30 cycle을 반복하였으며, 72℃에서 5분간 반응 후 종료하였다. PCR 반응산물을 2% agarose gel로 전기영동을 실시하여 확인하였으며, 유전자 배열결정 quality를 좋게 하기 위하여 GeneAllR Gel SV kit (GeneAll Biotechnology, Korea)를 사용하여 정제한 후 sequencing에 사용하였다. DNA의 sequencing은 자동 염기서열 분석기(ABI 3130)를 이용하여 증폭된 PCR 산물들의 염기 서열을 bacteria의 16S rRNA 27F, 1492R primer, 23S rRNA 129F, 1685R primer를 이용하여 분석하였다. DNA 염기서열의 homology 분석은 NCBI BLASTN on line program (http://www.ncbi.nlm.nihgov/ blast/)을 이용하여 수행하였고, 바실러스 튜린지엔시스와 99% 상동성을 나타내었다. 바이텍 2 장비(VITEK 2 Systems Version 05.02, bioMerieux)를 이용한 생화학적 동정 및 곤충독소단백질(Insecticidal crystal protein) 분석 결과, 이를 바실러스 튜린지엔시스 JB-007로 명명하였다.

미생물 바이오매스 제조

본 발명의 균주의 미생물 바이오매스를 사용하기 위하여 JB-007 균주를 TSB (tryptic soy broth, BD)에 24시간 동안 배양한 후, centrifuge bottle에 넣고 원심 분리한다. 확보된 미생물 pellet에 1M HCl 수용액을 넣고 160rpm에서 교반시켜 바이오매스 표면의 작용기를 수소화시킨다. 그리고 수소화된 바이오매스는 증류수로 2회 세척한 후 동결 건조시키고, 건조된 바이오매스는 잘게 부수어 분말로 만들어 데시케이터 안에 보관하였으며, 모든 실험은 수소 이온화된 바이오매스가 이용되었고, JB-007의 균주 사진 및 바이오매스 사진은 도 1에 있다.

사용된 오염물질인 염료

대표적인 음이온성 오염물질인 Reactive Red 4 (RR4, anionic dye)을 사용하였으며 RR4의 구조식을 화학식 1에 나타내고, 일반적인 특징은 표 1에 표시하였다.

Name	RR 4
Chemical formula	C₃₂H₂₄ClN₈Na₄O₁₄S₄
Formula weight(g/mol)	1,000.25
Color index number	18105
max(nm)	517

사용된 유가금속

대표적인 유가금속인 Au(I)을 사용하였으며 Au(I)의 일반적인 특징은 표 2에 표시하였다.

Name	Gold (Au I)
Molecular formula	K[Au(CN)₂]
Formula weight(g/mol)	288.10
Density	3.45 g/mL at 25℃ (lit.)

염료의 pH edge 분석

생체흡착의 pH 의존성을 이해하는데 도움이 되는 염료 흡착량과 최종 pH의 평형관계(pH edge)를 알아보기 위하여 pH edge 실험을 수행하였다. 실험은 여러 개의 50mL 튜브에 500ppm 염료수용액 30mL과 바이오매스 0.3g씩을 각 튜브에 넣고 1 N NaOH 또는 1N HNO₃를 이용하여 pH를 2.0에서 10.0까지 다르게 조정하였다. 그리고 pH가 조정된 튜브들은 25의 상온에서 24시간 동안 160 rpm에서 교반시켰다. 흡착평형에 도달한 후 최종 pH를 측정하였으며, 액상에 남아 있는 염료의 농도는 원심분리 후 분광광도계(UV/Vis Spectrophotometer, Beckman Coulter, DU-800)를 이용하여 측정하여 도 2에 나타내었다. 도 2의 pH edge 결과에서 보듯이, 바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis) JB-007 균주는 pH 2.0 pH 4.0 범위에서 음이온성 염료(RR4)를 효과적으로 제거하였다.

실시예 1. 염료의 dye Isotherm (등온흡착) 분석

바이오매스의 염료 흡착 성능을 비교평가하기 위해서는 등온흡착(isotherm) 곡선이 필요하다. 이 실험은 온도와 pH를 일정하게 유지시키고 다양한 염료 농도에서 염료 흡착량을 측정하는 실험이다. 실험은 여러 개의 50mL 튜브에 앞에서 JB-007 균주로 제조한 바이오매스 0.3g과 염료 초기 농도를 RR4는 100-3000ppm으로 달리한 염료수용액 30mL씩을 넣고 각 튜브의 pH를 2.0으로 일정하게 하였다. 각 튜브는 25의 상온에서 24시간 동안 160rpm에서 교반시켰다. 흡착실험이 진행되는 동안 pH를 관찰하면서 1 N NaOH 또는 1 N HNO₃ 수용액을 이용하여 용액의 pH 2.0으로 일정하게 조절하였다. 흡착이 평형에 도달한 후, 염료의 잔류 농도를 분석하였다. 최대 흡착성능과 결합 친화력을 계산하기 위해 실험 데이터를 Langmuir 모델을 사용하여 모델링하여 도 3과 표 3에 나타내었다.

도 3의 등온흡착 실험의 그래프를 참조하면, 바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis) JB-007 균주의 음이온성 염료(RR4) 최대흡착량은 192.03 mg/g이고 친화도는 0.620 L/mg 으로 우수한 음이온성 염료 흡착성능을 보여주고 있다.

RR4 Langmuir model
q_max (mg/g)	b (l/mg)	R ²	R_L
192.03±18.27	0.6202±0.212	0.911	0.0005-0.0156

염료의 dye 반응시간( Kinetics ) 분석

흡착과정이 평형에 도달하는 시간을 확인하기 위하여 접촉시간에 따라 염료 흡착 성능을 분석하였다. 실험은 50mL 튜브에 RR4 3,000ppm 염료수용액 30mL을 넣고 pH 2.0으로 맞추고, 또 다른 튜브에 증류수 30mL와 바이오매스 0.6g을 넣고 pH 2.0로 맞추었다. 두 개의 튜브를 혼합하는 시점을 시작으로 하였고 현탁액의 염료 농도는 1500ppm이 되었다. 일정한 시간 간격으로 샘플링을 하여 접촉시간에 따른 바이오매스에 의한 염료의 흡착을 관찰하였다. 각 샘플들은 원심분리 시킨 후 증류수로 1-51배 희석하여 분석하였다. 반응속도를 계산하기 위해 실험 데이터를 Pseudo-first order, Pseudo-second order 모델을 사용하여 모델링하여 도 4에 나타내었다.

도 4의 반응속도 실험의 그래프를 참조하면, 바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis) JB-007 균주의 음이온성 염료(RR4) 접촉 시간에 따른 생체흡착속도 실험을 통해 평형에 도달하는 시간은 약 10분 이내로 빠른 반응속도를 보이고 있다.

실시예 2. 금에 대한 Isotherm (등온흡착) 분석

Au(I) 흡착 성능을 비교평가하기 위해서는 등온흡착(isotherm) 곡선이 필요하다. 이 실험은 온도와 pH를 일정하게 유지시키고 다양한 Au(I) 농도에서 Au(I) 흡착량을 측정하는 실험이다. 실험은 여러 개의 50mL 튜브에 JB-007 균주로 제조한 바이오매스 0.03g과 Au(I) 초기 농도를 10-250ppm으로 달리한 Au(I) 수용액 30mL씩을 넣고 각 튜브를 pH 2.0로 일정하게 하였다. 각 튜브는 25의 상온에서 24시간 동안 160rpm에서 교반시켰다. 흡착실험이 진행되는 동안 pH를 관찰하면서 1 N NaOH 또는 1 N HCl 수용액을 이용하여 용액의 pH를 2.0으로 일정하게 조절하였다. 흡착이 평형에 도달한 후, Au(I)의 잔류 농도를 분석하였다. 최대 흡착성능과 결합 친화력을 계산하기 위해 실험 데이터를 Langmuir 모델을 사용하여 모델링하여 도 5과 표 4에 나타내었다.

도 5의 등온흡착 실험의 그래프를 참조하면, 바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis) JB-007 균주의 Au(I) 최대흡착량은 91.90 mg/g이고 친화도는 0.009 L/mg 으로 우수한 금속 흡착성능을 보여주고 있다.

Au(I) Langmuir model
q_max (mg/g)	b (l/mg)	R ²	R_L
91.90±10.61	0.009±0.002	0.988	0.303-0.906

비교예 1

발효폐기물인 코리네박테리움 글루타미쿰 바이오매스((주)대상)를 산처리하여 이를 미생물 바이오매스로 사용한 것을 제외하고 실시예 1 및 실시예 2와 동일하게 실시하였다.

표 5는 실시예 1, 2와 비교예 1, 2에 대한 최대 흡착량을 비교한 것이다.

비고	실시예 1(RR4)	비교예 1(RR4)	실시예 2(Au)	비교예 2(Au)
흡착량(mg/g)	192.03	135.30	91.90	32.71

표 5를 참고하면, 비교예로 사용된 코리네박테리움 글루타미쿰에 비해 본 발명의 균주를 사용한 바이오매스가 RR4에 대해서는 1.42배, 유가금속인 금에 대해서는 2.81배 높은 흡착량을 보여준다.

도 6은 실시예 1과 비교예1의 반응속도를 비교한 그래프이다. 도 6을 참고하면, 비교예 1은 음이온성 염료 RR4에 대한 흡착 실험에서 반응 평형에 도달하는 시간이 약 180분이 경과하여야 하지만, 실시예 1은 약 10분 만에 흡착 평형에 도달함을 확인할 수 있다.

참고예 1. 바이오매스의 FR - IR 분석

본 발명에서 사용한 바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis) JB-007 균주의 바이오매스에 존재하는 표면 작용기들을 분석하기 위하여 potassium bromide (for IR spectroscopy)이용하여 바이오매스 pellet을 만들어 FT-IR 분석을 수행하였다. FT-IR은 원소들의 결합 형태에 따라 흡수하는 파장이 다른 원리를 이용하는 분석법으로 시로 내 원소들의 존재와 존재 형태를 분석하는데 많이 사용된다. 도 7을 보면 바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis) JB-007 균주는 여러 피크가 나타나 있는데 3500-3000, 1538, 1384 cm^-1 피크는 아민 그룹을 의미하고, 3600-3200, 1652, 1233 cm^-1 피크는 카르복실 그룹을 나타낸다. 인산 그룹은 1157 cm^-1 (P=O stretching), 1078cm^-1 (P-OH stretching) 피크를 통해 확인할 수 있다.

농업생명공학연구원

KACC91894P

20131201

<110> JEONJU BIOMATERIALS INSTITUTE <120> Bacillus thuringiensis JB-007 strain having sorption of anionic dye and metal, and biomass using the same <130> JB007 <160> 2 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 1398 <212> DNA <213> Bacillus thuringiensis <400> 1 gtcgagcgaa tggattaaga gcttgctctt atgaagttag cggcggacgg gtgagtaaca 60 cgtgggtaac ctgcccataa gactgggata actccgggaa accggggcta ataccggata 120 atattttgaa ccgcatggtt cgaaattgaa aggcggcttc ggctgtcact tatggatgga 180 cccgcgtcgc attagctagt tggtgaggta acggctcacc aaggcaacga tgcgtagccg 240 acctgagagg gtgatcggcc acactgggac tgagacacgg cccagactcc tacgggaggc 300 agcagtaggg aatcttccgc aatggacgaa agtctgacgg agcaacgccg cgtgagtgat 360 gaaggctttc gggtcgtaaa actctgttgt tagggaagaa caagtgctag ttgaataagc 420 tggcaccttg acggtaccta accagaaagc cacggctaac tacgtgccag cagccgcggt 480 aatacgtagg tggcaagcgt tatccggaat tattgggcgt aaagcgcgcg caggtggttt 540 cttaagtctg atgtgaaagc ccacggctca accgtggagg gtcattggaa actgggagac 600 ttgagtgcag aagaggaaag tggaattcca tgtgtagcgg tgaaatgcgt agagatatgg 660 aggaacacca gtggcgaagg cgactttctg gtctgtaact gacactgagg cgcgaaagcg 720 tggggagcaa acaggattag ataccctggt agtccacgcc gtaaacgatg agtgctaagt 780 gttagagggt ttccgccctt tagtgctgaa gttaacgcat taagcactcc gcctggggag 840 tacggccgca aggctgaaac tcaaaggaat tgacgggggc ccgcacaagc ggtggagcat 900 gtggtttaat tcgaagcaac gcgaagaacc ttaccaggtc ttgacatcct ctgaaaaccc 960 tagagatagg gcttctcctt cgggagcaga gtgacaggtg gtgcatggtt gtcgtcagct 1020 cgtgtcgtga gatgttgggt taagtcccgc aacgagcgca acccttgatc ttagttgcca 1080 tcattaagtt gggcactcta aggtgactgc cggtgacaaa ccggaggaag gtggggatga 1140 cgtcaaatca tcatgcccct tatgacctgg gctacacacg tgctacaatg gacggtacaa 1200 agagctgcaa gaccgcgagg tggagctaat ctcataaaac cgttctcagt tcggattgta 1260 ggctgcaact cgcctacatg aagctggaat cgctagtaat cgcggatcag catgccgcgg 1320 tgaatacgtt cccgggcctt gtacacaccg cccgtcacac cacgagagtt tgtaacaccc 1380 gaagtcggtg gggtaacc 1398 <210> 2 <211> 1483 <212> DNA <213> Bacillus thuringiensis <400> 2 aagtacctgg aggaagagaa agcaaatgcg atttcctgag tagcggcgag cgaaacggaa 60 catagcccaa accaagaggc ttgcctcttg gggttgtagg acattctata cggagttaca 120 aaggaacgag gtagacgaag cgacctggaa aggtccgtcg tagagggtaa caaccccgta 180 gtcgaaactt cgttctctct tgaatgtatc ctgagtacgg cggaacacgt gaaattccgt 240 cggaatctgg gaggaccatc tcccaaggct aaatactccc tagtgatcga tagtgaacca 300 gtaccgtgag ggaaaggtga aaagcacccc ggaaggggag tgaaagagat cctgaaaccg 360 tgtgcctaca aatagtcaga gcccgttaac gggtgatggc gtgccttttg tagaatgaac 420 cggcgagtta cgatcccgtg cgaggttaag ctgaagaggc ggagccgcag cgaaagcgag 480 tctgaatagg gcgtttagta cgtggtcgta gacccgaaac caggtgatct acccatgtcc 540 agggtgaagt tcaggtaaca ctgaatggag gcccgaaccc acgcacgttg aaaagtgcgg 600 ggatgaggtg tgggtagcgg agaaattcca atcgaacctg gagatagctg gttctccccg 660 aaatagcttt agggctagcc ttaagtgtaa gagtcttgga ggtagagcac tgattggact 720 aggggtcctc atcggattac cgaattcagt caaactccga atgccaatga cttatcctta 780 ggagtcagac tgcgagtgat aagatccgta gtcaaaaggg aaacagccca gaccgccagc 840 taaggtccca aagtgtgtat taagtggaaa aggatgtgga gttgcttaga caactaggat 900 gttggcttag aagcagccac catttaaaga gtgcgtaata gctcactagt cgagtgactc 960 tgcgccgaaa atgtaccggg gctaaataca ccaccgaagc tgcggattga taccaatggt 1020 atcagtggta ggggagcgtt ctaaggacag tgaagtcaga ccgtaaggac tggtggagtg 1080 cttagaagtg agaatgccgg tatgagtagc gaaagacggg tgagaatccc gtccaccgaa 1140 tgcctaaggt ttcctgagga aggctcgtcc gctcagggtt agtcaggacc taagccgagg 1200 ccgacaggcg taggcgatgg acaacaggtt gatattcctg taccacctct ttatcgtttg 1260 agcaatggag ggacgcagaa ggatagaaga agcgtgcgat tggttgtgca cgtccaagca 1320 gttaggctga taagtaggca aatccgctta tcgtgaaggc tgagctgtga tggggaagct 1380 ccttatggag cgaagtcttt gattccccgc tgccaagaaa agcttctagc gagataaaag 1440 gtgcctgtac cgcaaaccga cacaggtagg cgaggagaga atc 1483

Claims

음이온성의 염료인 RR4(Reactive Red 4)와 금에 대한 흡착 효능을 갖는 바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis) JB-007 균주 (기탁번호 KACC91894P).
제 1항의 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 함유하는 음이온 흡착제용 조성물.
바실러스 튜린지엔시스(Bacillus thuringiensis) JB-007 균주 (기탁번호 KACC91894P)를 산처리하여 수소화시킨 음이온 흡착제용 미생물 바이오매스로서, 상기 미생물 바이오매스는 사멸된 균주로서 표면에 양이온성 작용기가 존재하여 음이온성의 금 또는 백금족 원소에 흡착 효능을 갖는 음이온 흡착제용 미생물 바이오매스.
삭제
제 3항에 있어서, 상기 바이오매스는 pH 2~4 범위에서 고흡착 성능을 보유하는 음이온 흡착제용 미생물 바이오매스.
삭제
제 1항의 균주 또는 제 3항의 미생물 바이오매스를 포함하는 생체 흡착제.
제 1항의 균주를 배양하는 단계, 상기 균주를 산처리한 후 세척 및 건조하는 단계를 포함하는 음이온 흡착제용 미생물 바이오매스의 제조방법.