KR101619976B1

KR101619976B1 - 유류 오염 정화용 코리네박테리움 미생물 제제

Info

Publication number: KR101619976B1
Application number: KR1020150153484A
Authority: KR
Inventors: 고성환; 송영호; 심두섭; 정홍배; 김현철; 김용재; 김정수; 이송이; 엄찬호; 이아람
Original assignee: 주식회사 에코필
Priority date: 2015-11-03
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2016-05-13

Abstract

풍화된 유류에 대한 분해능력이 우수한 새로운 미생물 균주를 선별하여 제시한다. 그 미생물은 유류 분해 활성을 갖는 코리네박테리움 에스피.(Corynebacterium sp.) KSS-2 [KCTC 12863BP]이며, 그람양성균(gram positive)이고, 호기성(aerobic)이며, 최적성장온도는 25~30℃이고, pH는 6~8이다.

Description

유류 오염 정화용 코리네박테리움 미생물 제제{Corynebacterium microbial consortia for remediation of petroleum oil}

본 발명은 유류 오염 정화용 미생물 제제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코리네박테리움(Corynebacterium)을 이용하여 유류로 오염된 토양을 정화하는 유류 오염 정화용 미생물 제제에 관한 것이다.

석유계 탄화수소 화합물(이하, 유류라고 함)은 환경을 오염시키는 주요 오염원이다. 유류는 생산과정, 운반, 저장 등의 경로뿐 아니라, 사고로 인한 유출 등으로 인하여 토양에 유입된다. 유류로 오염된 토양을 복원하기 위한 방법들이 제안되어 왔다. 상기 방법은 크게 물리적 및 화학적 처리기술, 열 처리기술 및 생물적 처리기술의 세 가지가 있다. 물리적 및 화학적 처리기술은 토양증기추출법, 토양세척법, 고형 및 안정화법 등이 있으며, 열 처리기술은 소각, 열분해, 휘발, 열탈착법이 있다. 생물적 처리기술은 토양경작법, 바이오파일(biofile), 생물반응법(bioreactor), 식물에 의한 복원법 등이 있다. 오염물질이 생물적으로 분해되기 쉬우며, 생물복원법(bioremediation)이 바람직하다.

미생물의 분해 활성을 이용하여, 유류로 오염된 토양을 비용이 적게 들면서 환경 친화적으로 복원시키는 생물복원법이 주목을 받고 있다. 유류 성분을 분해할 수 있는 세균, 곰팡이, 효모, 미세조류 등의 미생물을 이용한 생물복원법은 경제성과 효율성에서 이점이 있어서, 널리 사용되고 있다. 최근에는 유류 오염지역에서 유류성분을 분해 능력이 우수한 미생물을 분리하여 선별하여 사용하고 있다. 이에 따라, 유류 분해 능력이 우수한 새로운 미생물 균주를 탐색하여, 유류로 오염된 토양을 정화하기 위한 미생물 제제를 개발하려는 시도가 계속되고 있다.

종래에는 Journal of Basic Microbiology, vol.42, pp. 284~291(2002) 등과 같이 유류로 오염된 토양을 생물학적 처리 공법의 개발이 다수 진행되었으나, 종래의 미생물을 이용한 유류 오염물질의 정화에서는 구조가 비교적 단순하고 분자량이 적은 유류를 분해 대상으로 하였다. 이에 따라, 종래의 방법으로는 구조가 복잡하고 안정한 풍화된 유류는 정화하지는 못하고 있다. 이러한 풍화된 유류는 걸프전 당시 폭탄 테러 등으로 인해 유출된 원유가 오랜 시간 물리적, 화학적, 생물학적으로 풍화된 것으로 중동 지역에 분포하는 유류 오염물질의 대부분을 차지한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유류 분해 능력이 우수하며 특히, 풍화된 유류에 대한 분해 능력을 갖는 새로운 미생물 균주를 선별하여 제공하는 데 있다.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 유류 오염 정화용 코리네박테리움 미생물 제제는 유류 분해 활성을 갖는 코리네박테리움 에스피.(Corynebacterium sp.) KSS-2 [KCTC 12863BP]이다. 본 발명의 미생물 제제는 그람양성균(gram positive)이고, 호기성(aerobic)이며, 최적 성장온도는 25~30℃, pH는 6~8이다.

본 발명의 유류 오염 정화용 미생물 제제에 의하면, 유류 분해 활성을 갖는 코리네박테리움 에스피.(Corynebacterium sp.) KSS-2 [KCTC 12863BP]에 의해, 등유, 원유 및 풍화된 원유와 같은 유류를 효과적으로 분해할 수 있다. 특히, 중동 지역 등에 산재되어 있는 풍화된 유류의 정화에 바람직하다.

도 1은 본 발명에 의한 코리네박테리움 에스피.(Corynebacterium sp.) KSS-2 [KCTC 12863BP]의 Colony 형태를 나타내는 사진이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 코리네박테리움 에스피.(Corynebacterium sp.) KSS-2 [KCTC 12863BP]의 agar plate 및 broth에서의 배양 상태를 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명에 의한 코리네박테리움 에스피.(Corynebacterium sp.) KSS-2 [KCTC 12863BP]의 16s rRNA 염기서열을 진뱅크에 수탁된 미생물들의 염기서열과 비교하여 작도한 미생물 계통도이다.
도 4는 본 발명에 의한 코리네박테리움 에스피.(Corynebacterium sp.) KSS-2 [KCTC 12863BP]의 16s rRNA 염기서열을 진뱅크에 수탁된 미생물들의 염기서열을 분석한 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 코리네박테리움 에스피.(Corynebacterium sp.) KSS-2 [KCTC 12863BP]의 시간에 따른 풍화된 유류에 대한 분해 능력을 나타내는 그래프이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

본 발명의 실시예에 의한 미생물은 KSS-2로 명명된 코리네박테리움 에스피.(Corynebacterium sp.) [KCTC 12863BP]이다. 상기 미생물은 그람양성균(gram positive)이고, 호기성(aerobic)이며, 최적 성장온도는 25~30℃, pH는 6~8이다. 도 1은 본 발명의 미생물의 균체(colony) 형태(morphology)를 보여주는 사진이고, 표 1은 상기 균체의 형태를 정리한 것이다. 이때, 종균(strains)은 KSS-2이다.

균체 형태
color	surface	form	opacity	elevation
ivory	smooth	circular	opaque	convex

도 1 및 표 1을 참조하면, 균체는 미색(ivory)이고, 부드러운 표면(smooth)을 가지며, 원형(circular)이고, 불투명(opaque)하며, 볼록한(convex) 입면도를 가진다. 균체는 비운동성의 짧은 막대 모양으로 V자를 형성하며, 유류 분해능이 뛰어나고 환경 적응력이 우수하다. LB(Luria Bertani) 배지, MSM(Minimal Salts Medium) 배지에서 가장 잘 발육하며 이때, 탄소원으로 등유(kerosene), 원유(Crude Oil) 또는 풍화 원유(weathered crude oil)와 같은 유류를 제공할 수 있다. 특히, 풍화 원유는 중동 지역 등에 산재하는 유류 오염물질에 대부분을 차지하는 것이다. 균체를 7일 이상 배양하면, 탄소원으로 제공했던 유류가 분해되고, 미생물의 개체 수가 증가하여 높은 탁도를 보인다.

<유류 분해 미생물의 분리 및 동정>

풍화 원유(weathered crude oil)를 분해하는 미생물의 분리는 다음과 같이 실시하였다. 먼저, 쿠웨이트(Kuwait) 유류 오염토양 10g를 100mL MSM(Minimal Salts Medium) 배지에 넣고, 25℃, 160rpm로 24시간 동안 항온 교반시켰다. 그 후, 1mL 취하여 10mg/mL의 풍화 원유를 탄소원으로 첨가한 MSM 배지에 5℃, 160rpm의 조건으로 72시간 동안 교반하여 배양하였다. 이어서, 고체의 한천 배지에 분산(spreading) 하여, 단일 균체(colony)가 얻어질 때까지 위와 같은 조건으로 계대 배양을 실시하였다. 표 2는 사용된 MSM 배지 조성을 나타낸 것이다. 이때, MSM 배지는 1,000mL이었다.

종류	함량
(NH₄)₂HPO₄	4.0g
(NH₄₎H₂PO₄	2.0g
Na₂HPO₄	2.0g
KH₂PO₄	3.0g
MgSO₄·7H₂O	0.500g
CaCl₂	0.050g
FeCl₃	0.010g
MnCl₂·H₂O	0.002g
Na₂MoO₄	0.002g
ZnCl₂	0.002g

분리된 미생물의 동정 결과, 코리네박테리움 에스피.(Corynebacterium sp.)로 확인되었으며, KSS-2로 명명되었고, 기탁번호는 [KCTC 12863BP]이었다.

<유류 분해 미생물의 특성>

본 발명의 실시예에 의한 유류 분해 미생물의 특성을 분석하기 위하여, 쿠웨이트 풍화 원유를 1.0% 첨가한 원유 액체 배지100mL(유류 876.5mg 함유)에 KSS-2을 접종하고, 25℃에서 12일간 배양하였다(도 2a 및 도 2b). 이에 따른 본 발명에 의한 코리네박테리움 에스피.(Corynebacterium sp.) KSS-2 [KCTC 12863BP]의 16s rRNA 염기서열을 진뱅크에 수탁된 미생물들의 염기서열과 비교하여 작도한 미생물 계통도를 도 3에서 보여주고 있다. 도 4는 본 발명에 의한 코리네박테리움 에스피.(Corynebacterium sp.) KSS-2 [KCTC 12863BP]의 16s rRNA 염기서열을 진뱅크에 수탁된 미생물들의 염기서열을 분석한 결과를 나타내었다. 본 발명의 코리네박테리움 에스피.(Corynebacterium sp.) KSS-2 [KCTC 12863BP]의 특성 분석은 용매로 추출하여 중량법으로 유류의 잔류량을 측정하고, KSS-2에 의한 풍화 원유 분해도를 계산하였다. 계산 결과, 유류 분해능은 배양 10일차에 64.7%로 최대치를 보였고, 이후 더 이상의 분해는 진행되지 않았다(도 5).

본 발명에서는 구조가 복잡하고 안정한 풍화된 유류에 대한 코리네박테리움 에스피.(Corynebacterium sp.) KSS-2 [KCTC 12863BP]의 분해 능력을 확인하였으며, 구조가 복잡하고 안정한 풍화된 유류는 걸프전 당시 폭탄 테러 등으로 인해 유출된 원유가 오랜 시간 물리적, 화학적, 생물학적으로 풍화된 것으로 중동 지역에 분포하는 유류 오염물질의 대부분을 차지한다. 이에 따라, 본 발명의 분리된 미생물은 유류 분해능이 뛰어나며, 특히 풍화 원유에 대해 높은 분해능을 갖는 미생물임을 확인할 수 있었다.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims

천연오일이 풍화로 인하여 변화된 성분이 포함되면서 풍화된 오일에 있어서,
상기 성분에 대한 분해능을 갖으며, 아래와 같이 16s rRNA 염기서열을 갖는 코리네박테리움 에스피.(Corynebacterium sp.) KSS-2 [KCTC 12863BP] 균주를 유효성분으로 포함하는 유류 오염 정화용 코리네박테리움 미생물 제제.