BM 활성수를 이용한 대표적인 실험분석자료

BM활성수를 이용한 대표적인 실험분석자료 1. 미세조류의 고효율 배양을 위한 BM수의 천연킬레이팅제 효과연구 - 2006년 영남대학교 해양과학연구센터 김미경 박사 - 2. BM활성수를 이용한 축사환경개선시험 - 2006년 양평군농업기술센터 연구개발담당 백태현 - 3. BM활성수를 이용한 친환경적 가축생산에 관한 연구 - 2004년 한경대학교 동물생명자원학과 김창현 교수 - 4. BM활성수를 응용한 미세조류 배양 연구 -2002년 영남대학교 해양과학연구센터 김미경 박사 – 5. BM활성수에 있는 특정 미생물과 식물질병 억제효과 - 태국 방콕 차투축 농무부 - 6. 축산폐수 재활용 자원가치 규명 - 2006년 영남대학교 해양과학연구센터 김미경 박사 -

미세조류의 고효율 배양을 위한 BM수의 천연킬레이팅제 효과연구 - 2006년 영남대학교 해양과학연구센터 김미경 박사 - • 연구목적 및 시험연구 수행내용 가. 연구목적 • 미세조류 산업화를 위한 생산단가 절감 • EDTA 대체하여 미세조류 대량생산 효율을 증가 시키는 친환경 천연 킬레이팅제 개발

나. 시험재료 및 수행내용 • 시험재료 - f/2 : EDTA 첨가 상용배지 - BM활성수 - 해산미세조류 : Chlorella ovalis, Dunaliella parva • 시험연구 수행내용 - 상용배지(f/2)에 BM활성수를 농도별로 달리 첨가한 배지에 BM활성수가 EDTA대체용 천연킬레이팅제로서 기능이 가능한지 분석 - 해산미세조류(Chlorella ovalis, Dunaliella parva)의 생산력을 최대화시킬 수 있는 배지조성률 탐색 - BM활성수가 미세조류의 생리화학적인 특성에 미치 는 영향규명

※ 참고자료 • 킬레이트: 두 자리 이상의 리간드가 중심 금속원자와 배위 결합하여 고리모양을 이룬 착화합물 • 리간드: 중심원자에 결합되어 있는 이온 또는 분자의 총칭 • 킬레이팅제: 유리상태에 있는 금속이온과 결합함으로써 금속이온의 유해한 작용을 없애는 역할

춘천 소양강 농장 BM활성수 분석결과 [원료 : 돼지뇨] (영남대 해양과학연구센터 BMW분석치, 2006)

BM수가 미세조류 생장에 미치는 효과 연구 • DOC(용존유기탄소)의 구성성분 추정 - 미생물 제2차 대사산물로 유기산, 비타민, 효소, 호르몬 등

춘천 BM수의 금속이온 농도 변화

•결과분석 • 원수가 토양미생물에 의해 발효되는 과정에서 미생물 이 돼지뇨에 포함된 질소나 인 등으로 구성된 유기물 질을 천연킬레이팅제를 비롯한 다른 유기산으로 분해 되는 과정을 거치는 것으로 사료됨 • BM활성수 내에 미세조류의 엽록소 합성을 유도할 수 있는 착이온이 다량 함유된 것이 확인 • BM활성수 내의 Mg이온 증가는 미세조류가 엽록소 합 성을 용이하게 하는 인자로 작용 하는 것으로 사료됨 • 원수보다 다량의Fe이온의 감소는 Fe이온이 미생물 이 생산한 제2차 대사산물과 결합 하여EDTA의 기능 을 대신하는 천연킬레이팅제 합성에 사용된 것으로 사 료됨

EDTA를 포함하고 있는 f/2 배지

EDTA유무와 BM수의 농도변화에 따른 해산미세조류(Chlorella ovalis와 Dunaliella parva)의 세포분열과 세포밀도 변화 (14일간 배양)

세포밀도 변화 [ Chlorella ovalis ] [ Dunaliella parva ]

•결과분석 : • f/2배지보다 f/2-EDTA+BM50%배지에서 최고 19배 (C. ovalis)와, 7배(D. parva)의 세포분열 속도가 증가됨 - f/2상용배지에서 EDTA가 제거하고 BM활성수를 50% 추가한 f/2-EDTA+BM50%배지가 해산미세조류 (Chlorella ovalis, Dunaliella parva)의 배양최적지로 BM활성수가 화학합성 EDTA의 역할을 대신할 수 있다는 결과를 얻음

엽록소a의 농도 변화 [ Chlorella ovalis ] [ Dunaliella parva ]

•결과분석 : • 엽록소a는 미세조류가 광합성작용을 통해 빛에너지에서 생체에너지로 번환하는 매개체 이며 수계 1차 생산자로서 수계생태계의 흐름과 수환경의 지표가 된다. - D. parva의 평균세포직경이 C. ovalis보다 크기 때문에 세포생장률은 낮지만 한 개의 세포 단위면적당 엽록소a의 함량이 월등히 증가하였는데 이는 f/2-EDTA+ BM50% 배지에 첨가된 천연킬레이팅제의 조성물질과 Mg이온이 D. parva의 엽록소 합성을 증가시킨 것으로 주된 요인으로 작용하였기 때문인 것으로 사료됨 - 해산미세조류(Chlorella ovalis, Dunaliella parva)의 엽록소a의 최적 합성배지는 EDTA를 제거하고 50%의 BM활성수를 추가한 배지에서 가장 효율성이 뛰어났다.

광합성 효율 변화 [ Chlorella ovalis ] [ Dunaliella parva ]

•결과분석 : • EDTA의 유무와 BM활성수의 배지조성률에 따른 두 녹 조류의 파장별(470nm, 535nm, 620nm) PSⅡ의 광량지수의 결과를 보면 f/2배지에 추가되는 화학성분의 킬레이팅제인 NaEDTA를 제거시키고 BM활성수를 50% 추가하였을 때 가장 효율성이 높은 배지로 나타났다

• EDTA (ethylenediaminetetra acetic acid ) - 난분해성 화학합성 아미노산 킬레이팅제 - 신장결석의 제거, 비타민 C의 산화방지, 식품의 금속에 의한 변질방지, 세척제, 항혈 전제 중금속 이온의 침전 방지제, 중금속 해독제, 방부제 등 그 용도가 매우 넓다. • EDTA chelation theraphy(대체의학)에 이용 - 인간의 대사에 필요한 미량의 금속원소, 효소 등과도 결합하여 그 작용을 저해하여 생체 내 부작용 우려로 천연킬레이팅제 개발이 필요한 실정

실 험 결 과 • BM활성수가 미세조류 배지에 반드시 사용되는 EDTA물질을 대체할 수 있는 물질로 증명 - 화화성분의 킬레이팅제가 가지는 단점을 보완하는 천연킬레이팅 대체 물질로 이용가능 - 미세조류의 산업화와 수질정화 및 대기의 CO2 제어 실용화 기술에 적용가능 - 먹이생물, 환경 및 생물공학적 생물소재 개발에 적용가능

BM활성수를 이용한 축사환경개선시험 • 2006년 12월 양평군농업기술센터 연구개발담당 백태현 – 가. 공시대상 : • 칠읍산농장 돈사 380평(190평/2동) - 양평군 개군면 내리 (이경구 농가) • 축사 내 악취제거: 자동고압분무기를 이용 BMW 안개분무 1일 2회(자동타이머) • 파리발생시험: BMW처리구와 대조구에 파리를 접종 파리발생 정도 조사

나. 실험처리 조사내용: 직경 25㎝×15㎝ 용기에 가축사료를 담고 축사 내에서 파리를 접종한 후 BM활성수 처리구와 일반물 뿌린 대조구를 비교하며 파리발생 정도 조사 다. 실험결과 및 분석-1 •BM활성수의 축사 내 악취감소 효과 돈사에 암모니아 감소효과 측정을 위하여 1일2회 각각 5분씩 BM활성수를 살포한 결과 control기간에는 31~35ppm정도였으나, BM활성수 살포후에는 4~20ppm으로 유지하여 상당한 감소효과를 나타내었다.

실험관련 사진 [BMW살포] [파리 접종] [파리접종 BMW구] [파리접종 대조구] [암모니아 체크] [쾌적한 환경]

Table1 BM활성수 처리에 의한 암모니아 농도변화(ppm)

다. 실험결과 및 분석-2 • BM활성수 살포 후 파리 발생정도 효과 - 25㎝×15㎝의 용기에 돼지사료를 넣고 축사 내에서 파리 산란을 유도하여 발생 정도 체크. - 위 용기를 양파망에 감싸두고 실험조건(상온)에서 성충으로 발육하는 것을 3회 반복한 결과 BMW구에는 파리발생이 전혀 없었으며, 대조구에는 20마리 이상 구더기 발생.

• BM활성수 시료분석결과 • BM활성수 채취장소 : 양평군농업기술센터 BM플랜트 • 분석기관 : 양평군농업기술센터 • 분석일자 : 2009. 7. 01 • 분석결과

• BM활성수 시료분석결과

미생물 ∙ 미네랄 처리 BM활성수(BMW)를 이용한 친환경적 가축생산에 관한 연구 •연구기간 : 2003년 7월 ~ 2004년 6월 •연구책임자 : 한경대학교 동물생명자원학과 김창현 교수 [실험실로 운반] [BM활성수 취수]

가. BM활성수 처리에 의한 돼지 분의 항균력 및 유해 가스발생(ppm)에 미치는 영향 • BM활성수 원액에서 암모니아 가스의 발생량이 감소, 특히 악취의 대표 유해가스인 황화수소가 다음 표와 같이 BMW처리구에서 7일째 급격히 감소.

나. 섬유소분해효소의 활력 및 건물 분해율에 미치는 영향 •순수한 cellulose 물질인 Whatman No. 1 filter paper disk를 탄수화물 기질로 반추위 혼합미생물을 배양 시 BM활성수 첨가에 의한 건물 분해율이 높은 경향을 보였고 배양액 내 xylanase의 효소활력이 높은 경향을 보였으며 미생물의 성장률도 BMW첨가에 의해 영향 받음을 알 수 있었다.

다. 연구성과의 파급효과 • BM활성수의 도입으로 가축 건강개선과 축사내의 환경 개선의 실현. • 분뇨로 배설되는 항생제와 환경오염물질 감소로 토양 및 하천의 환경개선 • 생산자와 가축의 쾌적한 환경제공 및 유해가스와 같은 환경오염물질로부터 위해 요소 제거 • 친환경적 고부가가치 축산물생산에 의한 농가 소득 증대 및 국가경쟁력 제고

BM활성수를 응용한 미세조류 배양 연구 - 영남대학교 해양과학연구소 김미경 박사 - 가. 실험방법 및 결과 •녹조류 생리변화와 결과 -Control : BBM10% -KEPI:3% BMW -WW:3%원수(영천BM농장 돈뇨)

배양액에 따른 담수녹조류의 생리생화학적인 상태 비교

배양액에 따른 규조류의 생리생화적인 상태 비교

나. 연구결론 • 미세조류 배양 시 비용 절감: 노동력, 배양 유지비 절감, 자연친화적 기술 • BM 3% 추가한 배양액에서 생장한 미세조류가 일반배 양액보다 생리활성과 생화학 합성이 높게 나타남: 지방산 이외의 기능성물질(아미노산, 색소 등) 합성률이 최고 500% 증가. • 기능성을 지닌 생물소재 개발: 항암제, 항산화제, 면역 강화제, 사료개발(전복 등의 어패류). • 축산폐수를 이용한 생물자원 개발의 실용화에 성공– 제품화 개발 가능

[태국 BM활성수 생산시설] BM활성수에 있는 특정 미생물과 식물질병 억제효과 -태국 방콕 차투축 농무부-

식물병원균에 대한 미생물의 길항작용 실험 • BM활성수에서 선별된 박테리아, 균류, 방선균의 역병 병원균 및 탄저병 병원균에 대한 길항 작용을 이중 배양법으로 실험하였다. • 그 결과, 11개의 박테리아 분리균과 2개의 균류 분리균, 2개의 방선균 분리균이 역병병원균을 억제 할 수 있었고, 10개의 박테리아 분리균과 3개의 방 선균 분리균은 탄저균 병원균을 억제할 수 있었다.

(그림2) 길항 미생물 a.박테리아, b.균류, c.방선균 (그림1) 활성수에 들어있는 미생물 a.박테리아, b.방선균, c.균

(2) BM활성수의 식물질병 억제효과 위 자료를 바탕으로 BM활성수에 들어있는 박테리아 방선균, 균류가 식물 병원균의 성장을 억제한다는 사실 을 알 수 있다. 이러한 미생물은 병원균 숙주의 질병감염을 크게 감소시켰다. 그래서 BM활성수 식물 질병억제 효과에 대해 다음과 같이 연구 하였다.

(3) BM활성수가 역병 병원균과 탄저병 병원균의 성장, 발달, 병원성에 미치는 영향 • BMW와 물의 비율이 1:2~1:5인 경우에는 듀리언과 흑후추잎의 P. palmivora, P. parasitica 병원성에 있 어서 비율이 1:9인 경우보다 현저한 차이가 있다는 것을 알수 있다. • BMW와 물의 비율이 1:3인 경우에는 흑 후추 잎의 P.parasitica 발병을 감소시켜 살균제(Alleitte)만큼 좋은 효과를 보였다. 하지만 다른 처리법은 P.parasitica 발병을 감소 시키지 못했다. (그림.5)

(그림5) a. 물, b. Alleitte, c. BM활성수 d. Best Choice로 처리한 흑후추잎의P.parasitica (그림6) a. 물, b. Alleitte, c. BM활성수d. Best Choice로 처리한 듀리언잎의P.parasitica

BMW와 물의 비율이 1:3 인 경우에는 듀리언 잎의 P.parasitica 발병을 감소 시키고,과일과 야채에서 추출한 생물추출물과 물고기에서 추출한 생물추출물, Best choice, RBI-Plant보다 좋은 효과를 보였다. 하지만 살균 제(Alleitte) 보다는 효과가 적었다. (그림 .6) • BMW와 물의 비율이 1:5 인 경우에는 C.gloeosporioides 의 균사체 성장과 분생자발아를 억제시킬 수 있다. 또한 이 비율의 경우에는 C.gloeosporioides의 분생자생산도 감소시킬 수 있었다. • BMW와 물의 비율이 1:5 인 경우에는 망고 잎의 C. gloeosporioides 병원성을 감소시켜살균제 (Prochloraz) 만큼 좋은 효과를 보였다.

축산폐수 재활용 자원가치 규명 -영남대 환경문제연구소 해양과학연구센터 김미경 박사- <2006년 9월 21일> • 축산폐수를 생물학적 처리기술로 정화한 '생물활성수 (BM:Bacteria Mineral Water)'에서 미생물의 항생물질과 유사한 기능을 하는 유기물질의 존재를 처음으로 밝혀냄. • BM수를 항진균제 기능을 하는 천연물질로 만드는 연 구 개발에 착수.

현재 BM수는 민물고기 양식장이나 중국산 수입농산물 등에서 검출돼 문제를 일으켰던 발암의심물질인 '말라 카이트그린' 등 화학적 항진균제를 대체할 수 있는 천연물질로 BM수가 활용 • 축산폐수처리의 관리소홀과 축산폐수 정화처리 기술 의 한계, 처리시설에 대한 관리부족 등으로 바다나 하 천의 부영양화, 적조현상, 녹조현상 등을 유발하는 주 오염원인 축산폐수가 친환경 생물자원으로 재활용될 수 있는 길이 열린 것

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BM 활성수를 이용한 대표적인 실험분석자료