KR20020076867A - 요실금 환자용, 노인용 및 유아용 기저귀의 악취제거에유용한 미생물 균주 - Google Patents

Abstract

본 발명은 암모니아 가스를 제거하는 능력을 지닌 2종의 미생물 균주를 일회용 기저귀에 도포함으로써 기저귀에 흡수된 뇨에 존재하는 urea가 체외에서 분해시에 생겨나는 암모니아 가스를 제거하는 방법과 이러한 목적으로 사용 가능한Pichia속 균주 특히,Pichia farinosaS-1 KCTC 0852BP,Pichia anomalaST KCTC 0968BP를 제공한다

Description

요실금 환자용, 노인용 및 유아용 기저귀의 악취제거에 유용한 미생물 균주{USEFUL MICROORGANISMS FOR THE REMOVAL OF MALODOR FROM DIAPERS OF THE INCONTINENCE OF URINE, THE AGED, AND THE INFANT}

최근 유아 및 노인, 특히 요실금 환자에 있어서 간편하고 위생적인 뇨처리를 위하여 대량으로 소비되고 있는 일회용 기저귀(이하 기저귀)는 일단 뇨가 흡수된 후에 시간이 경과함에 따라서 자연적으로 생성되는 악취와 함께 기저귀와 접촉하는피부에 염증과 발진 등을 유발하는 원인이 되고 있다.

이는 사람이 섭취한 단백질이 체내대사과정을 거치면서 남은 노폐물인 Urea가 뇨와 함께 체외로 배출된 후 분해되는 과정에서 생성되는 유해물질인 암모니아가 주된 원인으로 알려져 있으며, 암모니아는 무색의 기체로서 자극성이며 특이한 냄새를 나타낸다.

기저귀에서 발생되는 악취를 제거하기 위한 방법으로는 여러 가지를 고려할 수도 있으나 기저귀가 사용자의 피부에 직접적으로 접촉한다는 점을 고려할 때 근원적으로 악취를 제거하지 못하는, 수분흡수력의 개선이나 통기성 향상과 같은 물리적 방법에는 한계가 존재한다. 또한, 기저귀의 경우는 아니지만 일반적으로 가축분뇨에 의해서 발생되는 암모니아가스 및 황화가스의 제거에 효과적인 것으로 알려져 있는 초산, 인산 등의 화학물질에 의존하여 악취제거를 시도하는 것은 또 다른 부작용을 유발할 수 있다는 점에서 부정적인 측면이 강하게 존재한다. 한편, 생물학적, 특히 미생물을 이용한 기저귀의 악취제거방법은 악취생성의 근본원인이 되는 암모니아 가스를 근본적으로 제거할 수 있다는 장점은 있으나 이러한 목적을 위해서는 암모니아 분해능이 특이적으로 우수한 미생물 균주를 선별하고, 선별된 균주를 실제적으로 사용하기 위한 기술, 설비 및 시간적인 노력이 많이 든다는 단점도 있다.

현재까지 사용되고 있는 일회용 기저귀 제품에는 기저귀에 흡수된 뇨로부터 발생되는 암모니아가스를 제거하기 위한 목적으로 미생물을 기반으로한 기술이 개발되었거나 혹은 이를 응용하여 제품화하기 위한 시도가 전혀 없는 현실이다.

본 발명은 우수한 암모니아 가스 제거에 유용한 미생물 균주를 분리하기 위한 기술을 제공한다

본 발명은 암모니아 가스 제거능을 소유하여 암모니아가스 제거에 유용한 미생물 균주 2종을 제공한다.

본 발명은 상기 2종의 미생물 균주를 이용하여 일회용 기저귀로부터 암모니아 가스를 제거하는 기술을 제공한다.

도 1은 본 발명에서 분리 및 동정된 미생물 균주의 F-9 분리배지에서의 생장을 보여주는 사진이다.

도 2A와 2B는 본 발명에서 분리 및 동정된 미생물 균주를 뇨중에 첨가시 이들의 암모니아 가스 제거효과와 대조구에 대한 효율을 보여주는 그래프이다.

도 3은 본 발명에서 분리 및 동정된 미생물 균주에 의해서 생성되는 휘발성 향기성분을 분석하여 각 성분의 특성을 표로 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명에서 분리 및 동정된 미생물 균주를 각각 또는 혼합하여 기저귀에 도포시에 이들에 의한 암모니아 가스 제거효과를 나타내는 그림이다.

본 발명에 따른 균주는 생물학적 방법 중 미생물을 이용하여 사람의 뇨에서 발생하는 암모니아 가스를 제거하는 목적으로 사용하는 미생물 균주를 의미한다.

본 발명에 따른 균주는 우수한 암모니아가스 제거능을 소유하고 있으므로, 암모니아 가스 제거를 목적으로 배설된 가축분뇨에 첨가하여 사용할수 있다.

본 발명에 따른 균주는 산소가 존재하지 않는 혐기조건하 에서도 생존하므로 (표1) 가축사료에 첨가하여 분변과 함께 배설되게 함으로써 암모니아가스를 제거할 목적으로 사용할 수 있다.

본 발명자들은 대한민국 대전, 충청지역에서 수집한 음식물 잔반으로부터 미생물 균주를 분리하여, 이중 우수한 암모니아가스 제거능을 소유한 균주를 선별, 동정하였다.

본 명세서의 실시예에서 사용된 배지인 PDA와 PBD는 Difco사에서, 균주의 동정에 사용된 올리고 뉴클레오타이드 프라이머와 API ID 32 C kit는 Invitrogen사와 BioMerieux사에서 각각 구입하였다. 암모니아 가스의 측정을 위해서 Gastech사의 검지기와 검지관을 사용하였다. 그 외에 사용된 시약은 Sigma사, Junsei사 등에서 구입한 특급시약을 사용하였다.

본 발명에서는 우수한 암모니아가스 제거능을 소유한 균주를 획득하기 위하여 먼저 PDA배지에서 일차적으로 균주를 분리하고, 이들을 독자적인 분리배지 (F-9 분리배지)에서 선별하였으며, 사용된 F-9 분리배지의 조성은 다음과 같다.

F-9 분리배지: 실온에서 2주간 밀폐하여 방치한 돼지분변 20g을 100㎖의 증류수에 잘 섞은 후 정치하여 회수한 상등액 100㎖, 아가분말 1.5%(F-9 분리배지에는 숙성된 돼지분변 이외에도 가축과 사람의 분변을 이용할 수 있다.)

이하의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하나, 본 발명의 범위는 아래 실시예에 의하여 한정되지 않는다.

실시예 1. 암모니아 제거에 유용한 미생물 균주의 선별

수집한 음식물 잔반을 분쇄하여 실온에 방치하고 3일 후에 시료 1g당 9㎖의 증류수를 첨가하여 PDA 배지에 도말하여 균주를 일차분리 하였다.

일차분리된 균주를 암모니아가 함유된 F-9 분리배지에 접종하여 대조균주인Saccharomyces cerevisiaeKCTC 7248보다 생장이 왕성한 3종의 균주를 암모니아 분해능이 있는 균주로 판단하고 선별하였고 (도 1), 각각 S-1, ST 및 No. 59로 명명하였다.

선별된 균주의 동정을 위하여 API ID 32 C test, 26S rDNA sequencing 및 Phylogenetic analysis를 실시하였다. 26S rDNA sequencing은 J. H. Yoon 등 (1997. Restriction fragment length polymorphisms analysis of PCR-amplified 16S ribosomal DNA for rapid identification ofSaccharomonosporastrains. Int.J.Syst. Bacteriol., 47:111-114)의 방법에 따라서 실시하였고, 이를 위해서 사용된 올리고 뉴클레오타이드 프라이머의 염기서열은 아래와 같다.

그 결과,Pichia farinosaNRRL Y-7553과 99.82%의 유사도를 나타낸 S-1은Pichia farinosaS-1으로,Pichia anomalaNRRL Y-366과 100%의 유사도를 나타낸 ST는Pichia anomalaST로,Galactomyces geotrichumNRRL Y-17569와 95.8%의 유사도를 나타낸 No. 59는Galactomyces geotrichumNo. 59로 명명하였다.

그 중에서Pichia farinosaS-1과Pichia anomalaST는 대한민국 대전광역시 유성구 어은동 52번지에 주소를 둔 생명공학연구소 부설 유전자은행(KCTC)에 기탁하여, 기탁번호 KCTC 0852BP 와 KCTC 0968BP를 각각 부여받았다.

실시예 2. 각 미생물 균주의 암모니아 분해능 검증

암모니아 분해능의 검증을 위하여 실시예 1의 각 균주를 PDB 배지에서 배양후 원심분리하여 균체를 모으고, wet weight로서 0.5%가 되게 건강한 성인 남성(만 33세)의 뇨 200㎖에 첨가하여 30℃에서 7일간 진탕 배양하였다. 암모니아 가스의 농도변화는 24시간 간격으로 Gastech 검지관을 사용하여 측정하였다 (도 2A). 이때, 대조균주로서 PDB 배지에서 배양한Saccharomyces cerevisiaeKCTC 7248을 wet weight로서 0.5%가 되게 첨가하여 동일한 조건에서 배양하였다.

그 결과Pichia farinosaS-1,Pichia anomalaST 및Galactomyces geotrichumNo. 59 모두가 암모니아 제거능을 소유한 것으로 나타났으며, 그중에서도Pichia anomalaST가 대조균주에 비교하여 가장 뛰어난 암모니아 제기능을 가진 것으로 밝혀졌다.

도 2B는 각 측정시간대에서 대조균주 처리구에 존재하는 암모니아 가스의 농도를 100%로 하였을 때 각각의 균주에 의한 암모니아 가스 제거수준을 백분율로 환산하여 표시한 것이다.

실시에 3. 각 미생물 균주의 향기성분 분석

실시예 1에서 동정된 각 미생물 균주가 생성하는, 암모니아 가스제거에 유용한 각종의 향기성분을 분석하기 위하여 다음과 같이 실험을 실시하였다.

먼저, 각 미생물 균주를 100㎖의 PDB에 접종하여 30℃에서 하룻밤 진탕 배양했다. 이를 다시 1.5L의 PDB 배지에 OD600이 0.3이되도록 하여 접종하고 140rpm, 30℃에서 24시간동안 진탕 배양했다.

휘발성 향기성분의 추출은 아래와 같이 실시하였다. 상기의 배양액에 50㎖의 메틸렌 클로라이드를 섞은 후 5문간 힘차게 볼텍스하고 크림층의 생성을 피하기 위하여 5,000rpm, 4℃에서 원심분리하였다. 이 과정을 2회 반복 후 시료를 황산나트륨으로 여과하고 1㎖이 되게 농축하였다.

향기성분의 검출은 capillary column (HP-1, 30m x 0.25mm x 0.3mm)와 플레임 이온화 감지기가 부착된 Hewlett-Packard 5890A 가스 크로마토 그래프 기계를 사용하여 하였고, 이때, 인젝터와 감지기의 온도는 250℃로 유지하며 오븐의 온도를 아래와 같은 프로그램에 따라서 상승시켰다.

50℃, 1분간 유지→50℃에서 230℃까지 분당 15℃씩 상승→230℃, 1분간 유지하였고, 모든 분석조건에 있어서 인젝션 양은 상기의 농축시료를 1㎕ 사용하였다. 내부 표준물질로는 부틸 벤젠을 사용하였다.

향기성분의 검출은 Hewlett-Packard 5890A 가스 크로마토그래프 기계와 연계된 매스 스펙트로메타 (Hewlett-Packard 5970)로 하였고, 70eV 의 전자충격 이온화에 의하여 매스 스펙트럼을 얻었다. 이온은 노멀이온(MF-Linear)였고 TIC 범위는 m/z 10∼300이었다. 최종 결과는 NIST Hewlett-Packard 59942C 오리지널 라이브러리 매스 스펙트라와 비교하여 얻었다. 도 3은 이상의 실험과정을 거쳐서 얻은 결과를 간략하게 나타낸 결과로서, 3종의 균주모두가 다양한 향기성분을 생성하는 것으로 밝혀졌다. 그 중,Galactomyces geotrichumNo. 59 는 실시예 2에서 나타난 것처럼 암모니아 제거능은 다른 2 균주에 비하여 떨어지지만 ethyl butyrate와 ethyl isovalerate 같은 독특한 향기성분을 생성함으로써 다른 암모니아 제거균주와 복합하여 사용할 경우 상승효과를 가져올 수 있는 것으로 밝혀졌다.

실시예 4. 미생물을 이용한 기저귀의 암모니아 가스제거

본 명세서에 기록된 미생물 균주들의 복합적 적용에 의한 암모니아 분해능을 실제로 검증하기 위하여Pichia farinosaS-1,Pichia anomalaST 및Galactomyces geotrichumNo. 59를 PDB 배지에서 대량으로 배양한 후 원심분리하여 균체를 모았다. Wet weight로서 각각의 균주를 1,000㎖의 PDB 배지에 10%씩 (최종농도 30%) 또는 각 한 종류의 균주 만을 30% 첨가하여 동결 건조하였다. 이때, 대조균주로서 동일한 조건하에서 배양한Saccharomyces cerevisiaeKCTC 7248를, Negative control로서 부형제 (펄라이트) 사용하였다.

이상의 실험은 동일한 조건에서 3회 반복하였으며, 실험조건은 다음과 같았다. 상기의 건조분말 1.5g을 동량의 부형제 (펄라이트)와 잘 혼합하여 P&G사의 일회용기저귀 (9-14 kg, 유아용)의 흡수층 사이에 골고루 도포하였다. 여기에 건강한 성인 남성(만 33세)의 뇨 100㎖을 흡수시키고 밀폐된 용기에 넣어 37℃에서 5일간 배양한 후 Gastech 검지관을 사용하여 암모니아가스의 농도를 측정하였다 (도 4).

Saccharomyces cerevisiaeKCTC 7248를 포함하는 모든 균주에서 암모니아 감소효과가 나타났으나,Pichia anomalaST 와Pichia farinosaS-1에서 높은 감소율을 보였다. 특히,Pichia anomalaST가 단독으로 첨가된 시료는Pichia farinosaS-1,Pichia anomalaST 및Galactomyces geotrichumNo. 59를 모두 혼합하여 첨가한 시료에서 보다 다소 낮은 암모니아 제거율을 보였으나, 이 균주 만으로도 기저귀에서 발생하는 암모니아가스를 제거하는 것이 충분하다는 결과를 나타냈다.

본 발명에 의해 분리, 동정된 미생물 균주를 이용하여 일회용 기저귀에서 발생하는 암모니아 가스를 근본적으로 제거할 수 있다.

Claims (5)

1. Pichia farinosaS-1 KCTC 0852BP,

   Pichia anomalaST KCTC 0968BP
2. F-9 분리배지 또는 사람이나 가축의 분변을 첨가하여 만든 배지로부터 암모니아 가스 제거능을 지닌 미생물 균주를 분리하는 방법.
3. 암모니아 가스 제거능을 지닌 미생물 균주를 요실금 환자용, 노인용 및 유아용의 일회용 기저귀에서 암모니아 가스를 제거하기 위한 목적으로 첨가하는 방법.
4. 제 3항에 있어서 상기 미생물 균주가Pichia속인 방법.
5. 제 4항에 있어서 상기Pichia속 미생물 균주가 KCTC 0852BP 또는 KCTC 0968BP인 방법.