< 연구 결과요약서 >
소속학교 마산용마고등학교 책임 지도교사 정O석
참여학생 엄O훈 , 정O영, 정O 민
과 제 명 허브추출물을 이용한 자연친화적 손 소독제 제조에 관한 연구
연구목표 손 소독제 속의 유해할 수 있는 화학제품을 허브로 대체하여 손 소독제 제조하기
연구내용
□ 이론적 배경 및 선행연구 ○ 이론적 배경
허브-라틴어의 "푸른 풀"을 의미하는 Herba에서 출발하며 "잎, 줄기와 뿌리 등이 식용, 약용에 쓰이거나 향기나 향미가 이용되는 식물의 총체" 라고 할 수 있다. 즉, 잎, 줄기, 뿌리, 꽃 등을 허브의 의미에 포함하며 그 성분이 식품이나 음료 속에 보존용 향신료 또는 건강증진제로서 첨가되는 식물과 식품, 음료 외에 제품에 향수, 화장, 세정의 효과를 기대하 여 이용되는 식물의 전부라고 할 수 있다.
손 소독제-손 소독제는 수술장에서 의사와 간호사가 외과적인 손 소독을 하기 위해 사용되었다. 1996년 위생용품 회사에 의해 일반인용으로 최초 개발된 후 2003년 동남아 지역에서 신종 인플루엔자가 시작되면서 한국에서도 손 소독제에 대한 관심이 높아졌다.
손 소독제의 대표적인 성분은 아이소프로판올 또는 아이소프로필 알코올 ,에탄올, 과산화수소수, 염화벤잘코늄, 크레솔, 트리클로산 이다.
○ 선행 연구
-미생물 증식을 억제하는 허브의 효과에 관한 연구 - 박종주(지도교사 김호성) 내용-한천-홈 확산 법을 이용하여 허브추출액의 항균 및 항진균 효과 실험 -‚광합성 미생물,토양미생물에 대한 허브 추출액의 효과
-주요 허브 추출물의 항산화성 및 항균활성 - 최인영 외 2명
내용-허브추출물의 DPPH에 대한 전자공여능으로 항산화 활성 분석 -‚배지 희석법으로 장내세균과 부패세균에 대한 항균활성을 분석
□ 연구 주제 선정(목적 및 필요성)
○ 2011년 가습기 살균제 사건과 최근 피존, 퍼실의 방향제, 세제 들이 판매 정지 당하는 사건으로 인해 화학제품에 대한 사람들의 경각심이 높아지고 있다. 그리고 손 소독제에 이소프로판올, 트리클로산, 에탄올과 같은 인체에 유해할 수 있는 화학물질이 첨가된다는 사실을 알게 되어 이러한 화학물질을 살균력이 있다고 알려진 허브로 대체하여 손 소독제를 제조하기로 하였다.
○ 인식조사 결과 경제성보다는 안전성을 중시한다는 결과가 나옴.
평소 손소독제를 사용한다
유해한 화학성분이 들어있는 것을 안다
구매시 무엇이 더 중요한가?
응답 O X O X 안전성 경제성(가격)
학생 수(85명) 25 60 19 66 69 16
평소 손소독제를 사용한다
유해한 화학성분이 들어있는 것을 안다
구매시 무엇이 더 중요한가?
□ 연구 방법
○ 균주 배양(대장균과 포도상구균)후 페이퍼 디스크 법을 통해 허브 추출물을 도말한다.
페이퍼 디스크법으로 인해 생겨난 클리어 존의 직경 비교를 통해 항균력이 가장 좋은 허브를 결정하고 결정된 허브를 이용해 농도를 다르게 하여 손 소독제를 제조하여 항균력이 가장 좋은 농도의 손 소독제 찾아 시판되는 손 소독제와 항균력을 비교한다.
□ 연구 활동 및 과정 ○ 가설 설정
살균력이 가장 뛰어난 허브는 아마도 우리 주변에서 약초, 차로 쓰이는 등 많은 곳에서 쓰이는 라벤더가 가장 살균력이 뛰어날 것이다. 또한 선행연구를 통해 얻은 결과로는 일랑일랑이 가장 살균력이 뛰어 날 것이다. 허브추출물로 손 소독제를 만든 뒤, 시중에 판매 되는 손 소독제와 비교 했을 때 살균력이 더 좋을 것 같지는 않지만 손 소독제로써의 살균력은 가질 것이다.
○ 실험 설계
연구1. 다양한 허브추출물의 항균력 비교
:1차 실험을 설계하였으나 의미 있는 결과를 얻지 못하여 이를 보완한 2차 실험을 진행함.
a. 1차 실험 :
허브 추출물의 항균력을 비교하기 위해 한천 홈-확산법을 이용한다. 평판 배지에 일정한 크기의 구멍을 4개 뚫고 균주(포도상구균과 대장균)를 동일한 양(100μL) 접종 한다. 구멍 속에 임의로 설정한 허브 추출물들을 스포이드를 이용해 일정한량을 떨어뜨린다. 인큐베이터에서 37℃, 24시간 동안 배양한다. 홈 주변 세균 생육이 저지된 원의 지름의 결과를 분석하여 가장 항균력이 뛰어난 허브추출물(원의 지름이 가장 큰 허브 추출물)이 무엇인지 알아낸다.
b. 2차 실험 :
허브 추출물의 항균력을 비교하기 위해 평판배지에 균주(가장 보편적으로 볼 수 있는 포도 상구균과 대장균)를 동일한 양(100μL)씩 접종하고 허브 추출물들을 페이퍼 디스크 방식을 이용하여 37℃에서 24시간 배양한다. 이때 배지 하나 당 디스크를 5개씩 붙여 3번 반복한다. 그래서 총 디스크의 생육이 저지된 원의 지름의 결과를 분석하여 가장 항균력이 높은 허브추출물이 무엇인지 알아낸다.
연구2. 허브추출물을 이용한 자연친화적 손소독제 제조
시판되는 손소독제에서 항균 속성으로 사용되는 일반적인 물질은 트리클로산, 에탄 올 및 이소프로판올이다. 하지만 이 물질들은 인체에 해롭다. 그러므로 이러한 화학 물질을 허브추출물로 대체하여 자연친화적이고 유해성이 낮은 손 소독제를 제조해 본다. 연구1의 결과에서 가장 항균력이 높은 허브 추출물을 재료로 선택하여 농도를 20% 40% 60% 80%로 달리한 손 소독제를 제조한다. 이후 핸드 플레이트를 이용하여 손의 세균의 분포도와 손 소독제를 사용한 후의 손의 세균의 분포도를 분석하여 가장 최적의 농도를 찾고 시판되는 손 소독제와의 항균성을 비교해 본다.
응답 O X O X 안전성 경제성(가격)
교사 수(23명) 8 15 6 17 19 4
연구성과
□ 연구 결과
○ 대장균, 포도 상구균의 배지에서 일랑일랑의 클리어존이 가장 크다. 즉 6개의 허브 중 일랑일랑이 가장 항균력이 좋다. 이를 바탕으로 일랑일랑 오일, 정제수를 4개의 비로 섞고 그중 가장 항균력이 뛰어난 비를 찾았다. 그 결과 허브 오일 : 정제수가 8 : 2로 섞인
것이 가장 항균력이 뛰어났다. 허브 오일과 정제수를 이용하여 손 소독제를 만들고 시중에 파는 손 소독제와 비교를 한 결과 허브 손 소독제가 시중에 파는 손 소독제보다는 항균력이 약간 떨어진다.
* 표와 그래프에 제시된 값은 손소독제 사용 전 세균수 손 소독제 사용 전 세균 수 손 소독제 사용 후 세균 수
×100=
살균된 세균수 (%)이다.
□ 결과 해석 및 논의
○ 우리가 만든 허브 손 소독제는 시판 되는 손 소독제와 비교 했을 때 비슷하거나 약간 떨어지는 향균력을 가지고 있다. 하지만 우리가 인식 조사를 통해서 대다수의 학생, 교사들이 경제성 보다는 안정성을 즉, 조금 비싸더라도 인체에 무해한 손 소독제를 선호한다는 것을 알 수 있다. 이것을 보아 우리가 만든 허브 손 소독제는 충분한 연구 가치가 있다고 생각한다.
□ 결론 및 제언(시사점 및 향후 계획) ○ 학습 효과
연구 결과를 통해서 허브 중 가장 항균력이 뛰어난 허브를 알게 되었고 미생물 배양방법, 한천 홈 확산 법, 페이퍼 디스크 법, 인큐베이터 사용방법, 피펫 사용방법 등 실험에 사용되 는 기구, 실험 등에 대해서 알게 되었다.
○ 개선점
변인통제가 완벽하게 되지 않았다. 그리고 전체적인 실험의 설계가 미흡하여 실험 중 많은 시행착오를 겪었다. 또 실험 데이터가 부족했다. 실험을 진행하고 그 결과를 일반화 하기위해서는 많은 데이터가 필요하여 실험을 여러 번 반복해야 하는데 앞서 말한 실험 설계의 미흡함과 시간, 연구비 부족 등의 이유로 실험을 3번 밖에 반복 하지 못했다.
다음에 연구를 또 한다면 이런 것들을 개선하여 완성도 있는 연구를 해보고 싶다.
○ 향후 계획
허브 손 소독제를 사용해본 학생, 교사들이 손 소독제의 향과 미끈거림에 대해 의견을 주었고, 점성인 손 소독제가 더 편리할 것이라는 의견을 주었다. 이것을 바탕으로 추후에
시판 손 소독제 허브 소독제
1차 70% 60%
2차 78% 81%
3차 72% 70%
손 소독제의 향과 미끈거림을 줄이고 점성인 손 소독제를 만드는 연구를 할 계획이다.
또 손 소독제뿐만 아니라 다른 화학제품에도 허브를 이용해볼 계획이다.
주요어 허브, 손 소독제, 클리어존, 항균력, 페이퍼 디스크 법
< 연구 결과보고서 >
1. 개요 (1) 연구목적
2011년 가습기 살균제의 유해성분으로 인해 산모, 영유아들이 폐질환에 걸리거나 사망하는 사건이 발생하였다. 그리고 최근 피존, 퍼실의 방향제, 세제 들이 판매 정지 당하는 사건으로 인해 화학제품에 대한 사람들의 경각심이 높아지고 있다. 화학제품 을 사용하지 않고 세균을 사멸시킬 방법을 고민하던 중 우연히 허브에 항균효과가 있다는 기사들을 보았다. 그리고 인플루엔자, 메르스 등의 질병이 유행할 때 대처 방법으로 가장 중요한 것은 손을 청결히 유지하는 것이다. 이를 위해 손 소독제를 많이 이용하게 되는데 시판되는 손 소독제는 화학성분을 포함하고 있어 우리 몸에 마냥 좋지만은 않을 것이라고 생각했다. 그래서 우리는 여러 허브 추출물의 항균력을 비교하고 항균효과가 가장 뛰어난 허브를 이용해 친환경적이면서도 안전한 손 소독제 를 만들어 보고자 한다.
(2) 연구 범위
가 . 연구 범위 : 생명과학 , 화학 , 환경 손 소독제 속 유해 성분들을 허브 성분으로 대체하여 손 소독제를 제조했다.
나. 월별 연구 진행 단계 :
4월 : 주제 선정 및 준비물 준비 5월 : 1차 실험 설계
6월 : 1차 실험 진행 7월 : 중간보고서 발표
8월 : 1차 실험을 보완하여 2차 실험 설계 및 진행
9월 : 2차 실험의 결과를 통해 손 소독제 제조 후 결과 정리 10월 : 실험을 마무리 짓고 실험 결과를 바탕으로 보고서 작성
2. 연구내용 (1)이론적 배경
가. 허브의 정의 : 라틴어의 "푸른 풀"을 의미하는 Herba에서 출발하며 "잎, 줄기와 뿌리 등이 식용, 약용에 쓰이거나 향기나 향미가 이용되는 식물의 총체" 라고 할 수 있다.
즉, 잎, 줄기, 뿌리, 꽃 등을 허브의 의미에 포함하며 그 성분이 식품이나 음료 속에 보존용 향신료 또는 건강증진제로서 첨가되는 식물과 식품, 음료 외에 제품에 향수, 화장, 세정의 효과를 기대하여 이용되는 식물의 전부라고 할 수 있다.
나. 허브의 역사 : 이집트에서는 미라를 만들 때 부패를 막고 초향을 유지하기 위해 많은 스파이스와 허브를 사용하였다. 또한 인도에서는 홀리바질을 힌두교의 크리슈나신과 비슈누신에게 봉헌하는 신성한 허브로 여겼는데 힌두교의 성스러운 허브란 뜻으로 툴라시(Tulasi)라고 하였다. 현재에도 이 허브가 "천국으로 가는 문을 연다"고 믿어 죽은 사람 가슴에 홀리 바질 잎을 놓아둔다고 한다. 메소포타미아에서 출토된 점토판 에는 인간에게 유용한식물의 목록이 새겨져 있으며, 고대 로마시대의 학자 디오스코리 데스(Dioscorides)가 A.D 1세기에 저술한 약학, 의학, 식물학이 원전인 약물지에는 600여 종의 허브가 적혀 있다.
다. 손 소독제의 기원 : 손 소독제는 수술장에서 의사와 간호사가 외과적인 손 소독을 하기 위해 사용되었다. 수술실에서 환자는 감염에 대해 저항력이 떨어지기 때문에, 수술절개 부위를 통한 미생물침입을 예방하기 위해 사용하기 시작했다. 의료기관에 서 사용되던 소독제는 1996년 미국 고조 인더스트리(Gojo Industries)라는 위생용품 회사에 의해 일반인용으로 최초 개발, 퓨렐(Purell)이라는 브랜드로 알려졌다. 이후 2003년 동남아 지역에서 신종 인플루엔자가 시작되면서 한국에서도 손 소독제에 대한 관심이 높아졌다.
라. 손 소독제의 성분 : 손 소독제의 대표적인 성분은 아이소프로판올 또는 아이소프로필 알코올 (Isopropyl alcohol), 에탄올, 과산화수소수, 염화벤잘코늄, 크레솔, 트리클로산 이다. 이 중 에탄올과 아이소프로판올을 주성분으로 하는 두 종류로 나누어지며 에탄 올이 주성분인 경우 60%, 이소프로판은 약 70%를 함유하고 있다. 에탄올 및 이소프로 판올은 세균의 단백질을 변성시키고, 지질을 변형시키는 역할을 한다. 알코올을 기본 성분으로 하는 손 소독제는 피부가 약하고 민감한 유아에게는 사용이 권장되지 않는 다. 또한 눈, 구강, 점막과 상처가 있는 피부에는 자극을 줄 수 있다. 동물 실험결과 이소프로판올은 신경, 면역, 유전, 생식 독성을 띠며 기형 유발성을 지닌다. 호흡기계 와 소화기계에 영향을 준다. 강산 처리로 이소프로필 오일을 생성시키면서 이소프로 필 알코올을 제조하는 현장에서 일하는 사람들 사이에서 부비동암과 후두암이 증가했 다. 발암성을 실험 해았으나 인체 발암 물질로는 분류 할 수 없다. 지원자 실험을 통해서 에탄올을 지원자에게 노출 시켰을 때 급성 중독으로 인해 들뜸, 자랑, 말이 많음, 회한, 적대감 같은 초기의 정서적 불안정성. 늦어진 반응시간, 어눌한 말과 같은 손상된 운동조정력. 복시, 현기증과 같은 감각장애. 얼굴의 홍조, 빠른 맥박, 발한, 메스꺼움과 구토. 궁극적으로 요실금과 변실금. 졸음, 무감각과 최종적으로 힘줄반사가 소실된 혼수상태가 발생했다. 트리클로산은 면역독성이 있어 간 이화작 용 및 수송을 증가시켜 순환중인 갑상선호르몬를 감소시킨다. 신장독이 있어 팽창된 신우의 발생 빈도를 증가한다. 간독성이 있어 간세포 세포질에서의 변성 시키고 소화 기계 독성이 있어혼수상태, 복부 팽만, 설사, 경직, 웅크린 자세, 안구 이상 및/또는 불규칙한 호흡 유발한다.
(2) 선행연구
가. 미생물 증식을 억제하는 허브의 효과에 관한 연구 - 박종주(지도교사 김호 성)
<제57회 전국과학전람회,2011>
내용
한천-홈 확산 법을 이용하여 허브추출액의 항균 및 항진균 효과 실험 ‚광합성 미생물, 토양미생물에 대한 허브 추출액의 효과
나. 주요 허브 추출물의 항산화성 및 항균활성 - 최인영 외 2명
<한국원예학회,2010>
내용 - 허브추출물의 DPPH에 대한 전자공여능으로 항산화 활성 분석 ‚배지 희석법으로 장내세균과 부패세균에 대한 항균활성을 분석
(3) 연구주제의 선정
연구주제를 선정하는 과정에서 다양한 주제가 나왔다. 홍합 접착 단백질, 미세 먼지
제거 등 많은 주제 중 가장 가치 있는 주제를 찾기 위해 조원, 지도교사 모두 모여 여러 번의 논의 과정을 거쳤다. 주제 선정 과정에서 손 소독제에 관한 주제가 언급되었 고 탐색 과정에서 시판되는 손 소독제에 이소프로판올, 트리클로산, 에탄올과 같은 인체에 유해한 화학물질이 첨가된다는 사실을 알게 되었다. 우리는 이러한 화학물질을 대체하여 좀 더 안전성을 높인 손 소독제를 제조해 보기로 주제를 좁힌 후 화학물질을 대체할 수 있는 천연물질이 무엇이 있을까 고민 하던 중 허브에 살균력이 있다는 것을 알게 되어 허브를 이용한 자연친화적 손 소독제 제조를 최종 주제로 정하였다.허브마다 살균력이 다르기 때문에 살균력이 뛰어난 허브를 찾기 위해 조원 모두 선행 연구, 논문을 찾아보며 주제의 완성도를 높이기 위하여 노력했다. 일단 주제를 찾았는 데 허브는 화학물질에 비해 인체에 무해하긴 하지만 가격적인 측면에서 다소 불리한 점이 있다고 판단하여 학교의 교직원(23명)과 학생들(85명) 어떤 것을 더 중시 여기는 지 인식조사를 실시했다. 그 결과는 <표 1>, <표 2> 그리고 <그래프 1>, <그래프 2>와 같다. <표1>과 <그래프1>은 학생들을 대상으로 실시한 결과이고 <표2>와 <그래프2>는 교직원을 대상으로 실시한 결과이다.
<표 1> 학생 인식 조사 결과
25
60
19
66
평소 손소독제를 사용하는가 인체에 유해한 성분이 들어있는 것을 안다.
손소독제 사용시 중요시 하는것은?
O X
안전성(인체에 무해) 경제성(가격)
<그래프 1> 학생 인식 조사 결과 그래프 평소 손 소독제를
사용한다
유해한 화학성분이 들어있는 것을 안다
구매 시 무엇이 더 중요한가?
응답 O X O X 안전성 경제성(가격)
학생수
(85명) 25 60 19 66 69 16
16
69
<표 2> 교사 인식 조사 결과
평소 손 소독제를 사용한다
유해한 화학성분이 들어있는 것을 안다
구매 시 무엇이 더 중요한가?
응답 O X O X 안전성 경제성(가격)
교사 수
(23명) 8 15 6 17 19 4
8
15
6
17
평소 손소독제를 사용하는가 인체에 유해한 성분이 들어있는 것을 안다.
손소독제 사용시 중요시 하는것은?
O X
안전성(인체에 무해) 경제성(가격)
<그래프 2> 교사 인식 조사 결과 그래프
4
19
인식조사 결과 <표1>, <그래프 1> 에서 알 수 있듯이 1번 문항에 대해서 학생들은 평 소 손 소독제를 사용하지 않는 사람이 손 소독제를 사용하는 사람에 비해 3배나 많은 것으로 알려졌다. 2번 문항에 대해서는 다수의 학생들이 인체에 유해한 성분인 화학성 분1) 이 들어 있는 것을 몰랐다. 3번 문항에 대해서는 대부분의 학생들이 가격이 싼 손 소독제 보다는 가격이 조금 비싸더라도 인체에 안전한 손 소독제를 선호한다는 것이 밝혀졌다. 한편 학교 교사들에게 인식조사를 한 결과 <표 2>, <그래프 2>에서 알 수 있 듯이 1번 문항에 대해서는 사용하는 사람에 비해서 사용 하지 않는 사람이 2배 정도 많았다. 2번 문항에 대해서는 비교적 학생들 보다는 인체에 유해한 성분이 들어 있다 는 것을 아는 사람의 비율이 높았다. 3번 문항에 대해서는 학생들과 마찬가지로 조금 비싸더라도 인체에 안전한 손 소독제를 선호하는 사람들이 많았다. 또한 선생님들 중 한분은 자신이 손 소독제를 쓰지 않는 이유는 손 소독제의 끈적함 때문에 불편해서 사 용하지 않으신다고 한다. 이러한 인식조사 결과를 바탕으로 우리는 기존의 손 소독제 보다 허브를 사용한 손 소독제가 가격 면에서 더 높아 지더라도 허브를 이용한 친환경 적 손 소독제를 제조하는 것이 의미 있는 연구라고 판단되어 최종 주제로 확정하게 되 었다.
(4) 연구 방법
허브 추출물 구입 균주 배양(대장균과 포도상구균 배양) 후
페이퍼 디스크 법2)을 통해 추출물 도말
항균력이 가장 좋은 농도의 손 소독제 결정 페이퍼 디스크법으로 인해
생겨난 클리어 존3)의 직경을 통해 항균력이
가장 좋은 허브 결정
항균력이 가장 좋은 허브를 이용해 농도를 다르게 손 소독제 제조
시판되는 손 소독제와 항균력 비교
1) 이소프로판올 : 호흡기관과 순환기관에 문제를 일으킴 / 트리클로산 , 에탄올 : 심장 및 골격근 수축력 약화
2) 항생물질을 이용하여 검중의 항생물질량을 측정하는 방법으로 검사용액 중의 항생물질량에 비례하여 세균의 생육이 저지되는 원리
3) 디스크를 포함시킨 생육이 저지된 원의 지름
(5) 연구 활동 및 과정
가. 가설 설정
살균력이 가장 뛰어난 허브는 아마도 우리 주변에서 약초, 차로 쓰이는 등 많은 곳에서 쓰이는 라벤더가 가장 살균력이 뛰어날 것 같다. 또한 선행연구를 통해 얻은 결과로는 일랑일랑이 가장 살균력이 뛰어 날 것 같다. 허브추출물로 손 소독제를 만든 뒤, 시중에 판매 되는 손 소독제와 비교 했을 때 살균력이 더 좋을 것 같지는 않지만 손 소독제로써의 살균력은 가질 것이라고 생각한다.
나. 실험 설계
연구1. 다양한 허브추출물의 항균력 비교
:1차 실험을 설계하였으나 의미 있는 결과를 얻지 못하여 이를 보완한 2차 실험을 진행함.
a . 1차 실험 :
허브 추출물의 항균력을 비교하기 위해 한천 홈-확산법을 이용한다. 평판 배지에 일정한 크기의 구멍을 4개 뚫고 균주(포도상구균과 대장균)를 동일한 양(100μL) 접종 한다. 구멍 속에 임의로 설정한 허브 추출물4)들을 스포이드를 이용해 일정한 양을 떨어뜨린다. 인큐베이터에서 37℃, 24시간 동안 배양한다. 홈 주변 세균 생육이 저지된 원의 지름의 결과를 분석하여 가장 항균력이 뛰어난 허브추출물(원의 지름이 가장 큰 허브 추출물)이 무엇인지 알아낸다.
b . 2차 실험 :
허브 추출물의 항균력을 비교하기 위해 평판배지에 균주(가장 보편적으로 볼 수 있는 포도 상구균과 대장균)를 동일한 양(100μL)씩 접종하고 허브 추출물들을 페이퍼 디스크 방식을 이용하여 37℃에서 24시간 배양한다. 이때 배지 하나 당 디스크를 5개 씩5) 붙여 3번 반복한다. 그래서 총 디스크의 생육이 저지된 원의 지름의 결과를 분석하여 가장 항균력이 높은 허브추출물이 무엇인지 알아낸다.
연구2. 허브추출물을 이용한 자연친화적 손소독제 제조
시판되는 손소독제에서 항균 속성으로 사용되는 일반적인 물질은 트리클로산6), 에탄 올 및 이소프로판올7)이다. 하지만 이 물질들은 인체에 해롭다. 그러므로 이러한 화학 물질을 허브추출물로 대체하여 자연친화적이고 유해성이 낮은 손 소독제를 제조해 본다. 연구1의 결과에서 가장 항균력이 높은 허브 추출물을 재료로 선택하여 농도를 20% 40% 60% 80%로 달리한 손 소독제를 제조한다. 이후 핸드 플레이트를 이용하여 손의 세균의 분포도와 손 소독제를 사용한 후의 손의 세균의 분포도를 분석하여 가장 최적의 농도를 찾고 시판되는 손 소독제와의 항균성을 비교해 본다.
4) 바질 , 일랑일랑 , 라벤더 , 로즈마리 , 티트리 , 유칼립투스
5) 3개는 허브 추출물 , 1개는 시판 되는 손 소독제 , 1개는 정제수를 이용한다.
6) 세균이 항생제에 내성을 가지도록 하는데 기여하며 심장 및 골격근 수축력을 약화시킬 수 있다는 보고가 있다.
7) 기관지를 통해 우리 몸에 들어오면 호흡 기관과 순환기관에 문제를 일으킨다.
(7) 실험 과정
가 . 1차 실험실험에 필요한 준비물 준비 (한천배지, 허브 추출물 , 대장균 , 포도 상구균 등)
한천-홈 확산법 이용을 위해서 배지에 홈을 파고 세균의 농도를 30%로 맞춘다.
세균을 배지에 동일한 양을 접종 한 후 도말하고 홈에 선행연구를 통해 임의로 선정한 허 브 추출물(바질 , 일랑일랑 , 라벤더 , 로즈마리 , 티트리 , 유칼립투스)들을 떨어뜨린다.
37'C로 24시간 동안 인큐베이터에 배양한다.
a. 1차 실험의 개선점
1차 실험 결과 배지에는 세균이 생기지 않았거나 드문드문 배양 된 것을 볼 수 있었다.
우리는 왜 이렇게 됐을까 하고 문제점을 찾아보았다. 많은 의견들 중에서 세균의 희석량 과 허브 추출물의 항균력, 배지의 종류, 실험 기법 등이 문제점이라는 의견이 나왔고 우리는 세균 희석량과 배지 , 실험 기법, 허브 추출물을 교체해 다시 실험 해보기로 결심 하였다.
세균의 희석량은 30%에서 50%로 늘리고 배지는 특수 배지를 사용하여 세균이 좀 더 잘 자랄 수 있는 환경을 만들어 주었다. 또한 미생물 배양 방식 중에 가장 많이 사용되는 페이퍼 디스크 법으로 바꾸어 실험을 수행했다. 또한 허브 추출물은 항균력이 부족하다고 느껴 허브 에센셜 오일로 바꾸어 2차 실험 했다. 또한 세균의 배양 과정에서 오차를 줄이기 위해서 3번 반복한다.
나 . 2차 실험 과정
연구 1에 필요한 준비물 준비
세균의 농도를 50%로 조절
농도를 조절한 세균을 배지에 도말하고 골고루 펴 바른다.
허브 에센셜 오일을 페이퍼 디스크 법을 위해서 디스크에 바른다.
에센셜 오일을 충분히 바른 페이퍼 디스크를 배지에 일정한 간격으로 올린다.
디스크를 올린 배지를 인큐베이터에 36`C로 24시간 동안 배양한다.
*2차 실험의 결과를 바탕으로 손 소독제를 제조한다.
다 . 손 소독제 제조 과정
2차 실험을 통해 가장 뛰어난 항균력을 가진 허브로 손 소독제를 만들어 가장 항균력이 뛰어난 손 소독제를 제조한다.
여러 가지 배합과 농도를 바꾸어 가며 손 소독제를 제조한다.
손 소독제를 바르기 전에 핸드 플레이트에 찍고 손 소독제를 바른 후에 핸드 플레이트를 찍어서 두 핸드 플레이트를 인큐베이터에 넣고 37‘C에서 24시간 동안
배양한 후 두 핸드 플레이트의 세균의 분포를 비교하여 가장 뛰어난 손 소독제를 찾는다.
라 . 시판되는 손 소독제와 허브 손 소독제의 항균력 비교 실험 과정
시판되는 손 소독제와 우리가 만든 손 소독제를 핸드 플레이트에 사용하여 항균력을 측정한다.
3. 연구 결과 및 시사점 (1) 연구 결과
가 . 1차 실험 결과
실험 결과 배지에 클리어 존이 생성 되지 않았거나 세균 배양이 되지 않았다. 따라서 문제점들을 보완하여 2차 실험을 준비 하였다.
나 . 2차 실험 결과
총 3번의 실험 결과 대부분 대장균에 대한 항균작용으로 일랑일랑의 클리어 존 평균 직경이 가장 컸고 티트리와 유칼립투스 바질이 다음 순위로 직경의 평균이 가장 컸다. 다음 표<3>
, 그래프 <3>와 같다.
<표3> 대장균 클리어존 결과표 *단위는 cm이다
<그래프 3> 대장균 클리어존 결과 그래프 일랑일랑 티트리 유칼립
투스 바질 라벤더 로즈마리 손 소독제
1차
평균 1.43 1.23 0.66 1.1 0.63 1.3 0.9 2차
평균 1.76 1.23 0.56 1.26 0.66 1.03 0.7 3차
평균 1.58 1.3 0.61 1.3 0.6 1.1 0.8
포도 상구균에 대한 허브의 항균작용은 일랑일랑의 클리어 존 평균 직경이 가장 컸고 이후 티트리가 다음이였으며 , 유칼립투스 , 라벤더 , 바질의 직경이 비슷했다. 다음 표<4> , 그래프
<4>와 같다.
<표 4>포도 상구균 클리어존 평균 결과표 *단위는 cm 이다.
<그래프 4>포도상구균 클리어존 결과 그래프
이러한 결과를 바탕으로 우리들은 일랑일랑의 항균 작용이 우리가 선정한 허브들 중에서 가장 좋다고 판단했고 일랑일랑을 이용해 손 소독제 제조를 하였다.
일랑일랑 티트리 유칼립
투스 바질 라벤더 로즈마리 손소독제
1차
평균 2.16 1.83 1.03 1.53 1.46 1.6 0.51 2차
평균 1.9 1.66 0.96 1.53 1.43 1.53 0.44 3차
평균 2 1.77 0.99 1.57 1.44 1.55 0.53
다 . 손 소독제 제조 결과
우리들은 일랑일랑의 손 소독제를 실험 방법에 따라 4가지 농도로 나누었고 실험 오차를 줄이기 위해 3번 반복하여 오차를 줄였다. 손 소독제의 항균력의 측정 방법은 손 소독제 사용 전 후 로 나누어 세균의 분포를 측정 하였다. 결과는 다음 표<5 , 6 , 7>와
그래프 <5 , 6 , 7 >과 같다.
* 표와 그래프에 제시된 값은 손소독제사용전세균수 손소독제사용후세균수손소독제사용전세균수
×100= 살균된 세균수 (%)이다.
a. 1차 비교 실험 세균 분포 결과
<표 5> 1차 비교 실험 (일랑일랑+정제수) 결과 표
<그래프 5> 1차 비교 실험 (일랑일랑+정제수) 결과 그래프
허브오일 정제수 살균된 세균수 (%)
8:2 74%
6:4 66%
4:6 70%
2:8 48%
b . 2차 비교 실험 세균 분포 결과
<표 6> 2차 비교 실험 (일랑일랑+정제수) 결과 표
<그래프 6> 2차 비교 실험 (일랑일랑+정제수) 결과 그래프 c . 3차 비교 실험 세균 분포 결과
<표 6> 3차 비교 실험 (일랑일랑+정제수) 결과 표
<그래프 6> 3차 비교 실험 (일랑일랑+정제수) 결과 그래프 허브오일 정제수 살균된 세균의 수 (%)
8:2 63%
6:4 30%
4:6 20%
2:8 48%
허브오일 정제수 살균된 세균의 수
8:2 82%
6:4 48%
4:6 42%
2:8 76%
1 , 2 , 3차 실험결과 허브 오일과 정제수의 비가 8 : 2 인 것이 가장 항균력이 뛰어났고 2 : 8이 그다음으로 항균력이 뛰어났다. 따라서 8 : 2 가 가장 이상적인 비이다.
라 . 시판되는 손 소독제와 허브 손 소독제의 항균력 비교 실험 결과
앞서 연구결과에 따라 8 : 2가 가장 이상적인 비라는 것을 알게 되었고 그 결과를 바탕으로 시판되는 손 소독제와 8 : 2 손 소독제를 비교 해보았다. 다음 <표 7> , <그래프 7> 과 같다.
* 표와 그래프에 제시된 값은 손소독제사용전세균수 손소독제사용후세균수손소독제사용전세균수
×100= 살균된 세균수 (%)이다.
시판 손 소독제 허브 손 소독제
1차 70% 60%
2차 78% 81%
3차 72% 70%
4차 80% 79%
<표 7> 시판 손 소독제와 허브 손 소독제의 항균력 비교 실험 결과 표
<그래프 7> 시판 손 소독제와 허브 손 소독제의 항균력 비교 실험 결과 그래프
비교 실험 결과 시판 손 소독제는 허브 손 소독제보다 1 , 3 , 4 차 비교 실험에서 더 많은 세균을 죽였고 2차 비교 실험에서는 허브 손 소독제가 더 많은 세균을 죽였다.
(2) 결론
우리 가설 설정과 알맞게 허브 손 소독제는 시판 손 소독제보다 비슷하거나 약간 떨어지는 항균력을 가지고 있다. 하지만 우리가 인식 조사를 통해서 얻은 우리 학교 학생, 교사 분들의 의견은 비싸더라도 몸에 해롭지 않은 손 소독제를 사용한다는 사람이 75% 이상 이므로 우리 손 소독제 연구는 의미가 있다.
(3)시사점
a. 학습효과연구 결과를 통해서 허브 중에서 가장 항균력이 뛰어난 허브를 알게 되었고 미생물 배양방법 , 한천- 홈 확산법 , 페이퍼 디스크 법 인큐베이터 사용 방법 , 피펫 사용 방법 등 실험 사용한 준비물이나 기구, 실험 등에 대해서 알게 되었다.
b. 개선점
가 . 변인통제가 완벽하게 되지 않았다. 완벽한 멸균 시설에서 실험을 진행하지 않아 공기중에 떠다니는 먼지나 세균들이 배지에 배양 되었을 가능성도 있다. 또한 실험에 사용 했던 비커나 집게에 있는 세균들이 배지로 옮겨 갔을 가능성도 있다. 최대한 공기 중의 먼지나 세균을 없애려면 클린 벤치를 사용 하거나 알코올 램프를 켜두고 하면 최대한 균이 없는 상태로 실험을 할 수 있을 것이다.
나 . 손 소독제를 만드는 과정과 효과를 검증하는 실험의 설계가 미흡하여 여러번 오류가 발생해 재실험을 시도하며 많은 연구비가 사용 되었다. 올바르게 실험 설계를 하였더 라면 연구비가 절약 될 수 있었을 것이다.
다 . 초기 실험과는 달리 화학 제품이 많이 들어 갔다. 초기 실험 설계 당시 정제수와 허브 추출물을 이용해 손 소독제를 만들려고 하였으나 연구 결과, 허브 추출물로써 항균력을 측정하기 위해서는 허브 추출물의 항균력이 약했고 결국 허브 에센셜 오일 로 교체하여 실험을 하게 되었다. 100% 농축 허브 추출물 오일이지만 허브 추출물로 만들었더라면 더 주제에 알맞을 것이라고 생각한다.
라 . 실험 데이터가 부족했다. 실험하고 그것을 일반화 하기 위해서는 많은 데이터가 필요하다. 하지만 우리는 시간과 연구비가 부족하여 3번 밖에 하지 못했다. 여러번 실험을 반복 하는 동안 우리가 알지 못하는 변수가 생길 수도 있다. 그런 변수들을 없애기 위해서 여러 번 반복 실험을 하고 데이터를 쌓아 가면서 실험에 대한 신뢰성도 높이고 완벽한 결과를 도출 할 수 있게 된다. 실험 횟수가 좀 더 많았으면 좋았을 것이라고 생각한다.
4. 홍보 및 사후 활용
연구 중 손 소독제를 사용해본 여러 학생들의 피드백은 미끈거림에 대해서 의견을 주었고 뿐만 아니라 액성이 아니라 점성인 손 소독제도 사용 해보고 싶다는 의견과 향이 너무 강하다 라는 의견을 반영하여 손 소독제의 끈적함을 없애는 연구와 점성이 있는 손 소독제 만들기 , 허브 향을 줄인 손 소독제 만들기에 대해서 연구를 할 계획이다.
또한 허브 추출물을 이용해서 다른 여러 가지 화학제품들의 유해물질들을 대체한 인체에 무해하고 자연친화적인 제품들에 대한 연구도 계획하고 있다.
조금 더 개선점을 다듬어서 학교 곳곳에 손 소독제를 배치하여 우리학교 학생들, 교사 분들의 건강과 각종 전염병 예방에 활용 수 있을 것이라고 생각한다.
5. 참고문헌
로잘리 드 라 포레 ,『허브 상식 사전』, 궁리(2018)
박종주(2011) “미생물 증식을 억제하는 허브의 효과에 관한 연구” 제57회 전국과학전람회 논문
오계헌, 송홍규 외 3명 저 ,『미생물실험』, 신광문화사(2013)
