Optimal pH and Immersion Time for the Organic Acid-activating Treatment of Pyropia yezoensis and Ulva linza

293

Copyright © 2021 The Korean Society of Fisheries and Aquatic Science pISSN:0374-8111, eISSN:2287-8815

서 론

우리나라에서 김류

(Pyropia spp.)

^{의 인공채묘 기술이 개발} 되기 전에는 주로 참김

(Pyropia tenera)

^{이 양식되었으나}

,

^점 차육종기술이개발됨에따라방사무늬김

(P. yezoensis),

^잇바 디돌김

(P. dentate)

^{과 모무늬돌김}

(P. seriata)

^{이 주요한양식종} 이되었다

.

방사무늬김은현재국내김생산량의대부분을차

지하며

, 2018

년이후에는연간

40

만톤이상의생산량을보였다

(MFAFF, 2018).

^{국내양식김의생산량증대는}

1980

^년대부 류식양식기술개발과

1990

년대활성처리제사용이중요한전

환점이되었다

(NIFS, 2018).

부류식양식법은김엽체가대기

에노출되지않음으로써지주식양식방법에비해규조류

,

그리 고파래류와같은다른해조류가번무하여김의품질을저하시 키는단점을보였다

(Song et al., 1993; Park and Kim, 2013).

활성처리제는부류식양식방법에서김엽체와김발에착생된 다른생물

(

규조류

,

잡조류

,

동물

)

을제거하고

,

갯병을억제하여

김의품질향상및생산성증대를목적으로사용된다

(Akizuki

et al., 2009; Kim, 2010).

^{활성처리법은적정한}

pH

^{로조절된해} 수에김발을일정시간침지시켜산성에대한생리적차이로짧 은시간에유해한다른생물을제거하여양식김의활성을증가 시키는것이다

(Fuseya et al., 1980).

국내에서는

1994

년에김양 식장에서활성처리제사용기준이고시된이후유기산

,

전해수

,

고염수와 영양물질 활성처리제가 고시

(

^제

2017-131

^호

2017.

9.22)

되어시판되고있으며

,

유기산활성처리제가가장많이사

용되고있다

.

김양식장에서는어업인들이시판되는활성처리 제중에서한개의제품을선택하고경험적으로활성처리제사 용시기

,

희석비율

(pH),

침지시간을결정한다

(Park and Kim,

2013).

^{어업인들은활성처리선이라불리는선박에활성처리제}

방사무늬김(Pyropia yezoensis)과 잎파래(Ulva linza)의 유기산활성처리에 대한 최적 pH와 침지시간

이상용·황미숙·유현일·최한길 ¹ *

국립수산과학원 수산종자육종연구소, ¹원광대학교 생명과학부/기초과학연구소

Optimal pH and Immersion Time for the Organic Acid-activating Treat- ment of Pyropia yezoensis and Ulva linza

Sang Yong Lee, Mi Suk Hwang, Hyun Il Yoo and Han Gil Choi

¹

*

Fisheries Seed and Breeding Research Institute, National Institute of Fisheries Science, Haenam 59002, Korea

1Faculty of Biological Science and Institute of Basic Natural Science, Wonkwang University, Iksan 54538, Korea

Herein, two experiments were performed to determine the appropriate pH range and immersion time for organic acid- activating treatment (OAT) in a Pyropia farm. The effects of pH (0.50, 0.75, 1.00, 1.25, 1.50, 1.75, and 2.00) on the cell mortality of Pyropia yezoensis and Ulva linza thalli were tested after 20 sec of immersion under OAT. In addition, the cell mortality of the two species was estimated under various combinations of immersion time (30, 60, and 120 sec) and pH (1.00, 1.50, and 2.00). Upon 20 sec of immersion under OAT conditions, the cell mortality of P. yezoen- sis did not differ at any pH but that of U. linza exceeded 90% at a pH range of 0.50-1.00. P. yezoensis showed little cell mortality upon 30 sec of immersion, but its mortality exceeded 55% upon 120 sec of immersion at a pH range of 1.00-1.50. U. linza showed 67.9-100% mortality at a pH of 1.50 and 100% mortality at a pH of 1.00, regardless of the immersion time (30-120 sec). These results indicate that for the effective removal of U. linza , the optimal pH range is 1.00-1.50 and the optimal immersion time is 20-30 sec.

Keywords: Pyropia yezoensis , Ulva linza , Organic acid activating treatment, pH, Immersion time

*Corresponding author: Tel: +82. 63. 850. 6579 Fax: +82. 63. 857. 8837 E-mail address: [email protected]

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Received 1 April 2021; Revised 20 April 2021; Accepted 30 April 2021 저자 직위: 이상용(연구사), 황미숙(연구관), 유현일(연구사), 최한길(교수) https://doi.org/10.5657/KFAS.2021.0293

Korean J Fish Aquat Sci 54(3), 293-297, June 2021

이상용

ㆍ

황미숙

ㆍ

유현일

ㆍ

최한길

294

를첨가하여적정한

pH

^{를가진해수용액에김발을담근후}

20

초정도의침지시간이되도록처리한다

.

침지시간은김발이선 상의활성처리제희석액에처음침지된시간부터김발이이동 하여현장해수에다시잠길때까지시간을말한다

.

또한

,

김이 부착된김발은해수를함유하고있어활성처리제희석액의농 도는처리시간의경과에따라

pH

^{가지속적으로변화하게되} 므로어업인은작업중간에활성처리제를추가하여적절한

pH

를유지시키고있다

.

더구나

,

최근에는김의가격상승으로인하 여어업인들은김생산량증대를위하여밀식하거나불법으로 김양식장을시설하고있다

.

이로인하여갯병발생빈도와잡 조류생물량증가를초래하였으며

,

^{활성처리제를갯병억제와} 잡조류구제를위해남용하는악순환으로연결되어김양식장 을포함한연안의환경문제는날로심각해지고있는실정이다

(Lee et al., 2019).

따라서

,

김양식장에서양식장환경을보호하며

,

어업인의경 제적비용절감을위하여유기산활성처리제의적절한

pH

^범위 및침지시간에대한기준이마련되어야할것이다

.

본연구는 양식대상종인방사무늬김엽체의피해를최소화하면서잡조

류인잎파래

(Ulva linza)

를구제할수있는유기산활성처리제

의최적

pH

와침지시간을파악할목적으로수행되었다

.

최종 적으로

,

^{현장에서양식김에대한활성처리제의적정사용기준} 을마련하고자하였다

.

재료 및 방법

유기산활성처리제의

pH

농도와침지시간이양식종방사무 늬김과잡조류잎파래의엽체에미치는영향을파악하기위하 여

,

방사무늬김은전남고흥군도화면구암리의김양식장

(34

^o

46' 84" N, 127

^o

29' 06" E)

에서

,

그리고잎파래는전남해남군 통호리의파래양식장

(34

^o

31' 55" N, 126

^o

56' 31" E)

^에서

2020

년

2

월에채집되었다

.

실험에사용된방사무늬김은엽장이

10- 20 cm

였고

,

잎파래는

5-10 cm

였다

.

방사무늬김과 잎파래의 활성처리 효과는 해양수산부고시

(

제

2017-131

호

, 2017. 9.22)

의유기산을주성분으로하는활성 처리제를 이용하여 엽체 세포의사망율을 측정하였다

(Saga, 1989).

유기산활성처리제는염산

(HCl) 9.5%

와구연산

(C

₆

H

₈

O

₇ 수화물

) 10%

로구성하여제조하였다

.

수소이온농도

(pH)

는제 조된유기산활성처리제에해수

(32-34 psu, pH 8.12-8.13)

를넣 어희석하는방법으로제조하였으며

,

실험용

pH

농도는실온

(20°C)

^{에서유리전극}

(Orion 3 Star; Thermo Science, Waltham, MA, USA)

을이용하여확인하였다

.

김양식장에서김발의침지시간을

20

초로기준하였을때

,

유 기산활성처리제의적절한

pH

농도를파악하기위하여다양한

pH (0.50, 0.75, 1.00, 1.25, 1.50, 1.75, 2.00)

로실험을실시하 였다

.

^또한

,

^{유기산활성처리제}

pH

^{농도와침지시간의최적조} 합을확인하기위하여

, 3

개의

pH (1.00, 1.50, 2.00)

와침지시간

(30

초

, 60

초

, 120

초

)

이조합된실험조건에서방사무늬김과잎

파래의활성처리효과를엽체의세포사망율로검정하였다

.

모 든실험에서대조구는유기산활성처리제가혼합되지않은해수

(pH 8.12-8.13)

를사용하였으며

,

침지시간은동일하였다

.

방사무늬김과잎파래의사망률은대조구

(

^현장해수

)

^와각실 험구에서유기산활성처리제에침지된엽체를

0.1% erythrosin

용액에

5

분간침지하여염색시킨 후해수로

3

회세척하였다

.

염색된

2

종의 엽체는대조구와 실험구별로

10

개체를무작위 로선택하여건조표본을만들었다

.

엽체의사망률측정을위해 디지털카메라로전엽체를사진촬영하였다

.

^{방사무늬김과잎} 파래의대조구엽체와세포는고유의색상을보였으며

,

유기산 활성처리제에의해사망한엽체와세포는붉은색으로염색되

었다

(Fig. 1).

방사무늬김과잎파래의엽체에서염색된사세포

는현미경

(BX51; Olympus, Tokyo, Japan)

과영상장치

(DP73;

Olympus, Tokyo, Japan)

^{로촬영하였다}

(Fig. 1).

^{엽체의세포사} 망률은

Image J

영상처리분석

(NIH, Bethesda, MD, USA)

프 로그램을이용하여엽체의전체면적에대한사세포를가진엽 체면적을측정하여백분율

(%)

로표시하였다

.

유기산활성처리제에대한침지시간을

20

초로하고

pH

별실 험에서방사무늬김과잎파래세포의사망률에대한유의차검 정은일차분산분석

(one-way ANOVA)

을이용하였으며

,

유의 한차가확인되면사후검정은

Tukey's HSD test

로확인하였 다

.

방사무늬김과잎파래의사망률에유기산활성처리제의

pH

와침지시간의조합이미치는영향은이차분산분석

(two-way

ANOVA)

^{으로유의차를검정하였다}

.

^{실험데이터의통계처리}

는

STATISTICA

프로그램

(version 5.0)

을사용하였다

.

결 과

pH별 방사무늬김과 잎파래 사망율

방사무늬김과잎파래의엽체는대조구

(

현장해수

)

에서는침 Fig. 1. Photographs of thalli and cells of Pyropia yezoensis and Ulva linza. Colors of P. yezoensis thalli treated in ordinary sea- water (A) and in organic acid activating treatment (B). Colors of U. linza thalli treated in ordinary seawater (C) and in organic acid activating treatment (D). All thalli of the two species were stained using 0.1% erythrosin solution. Bar=20 μm.

A B

D C

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0

0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 Control

M or tality (% )

0 20 40 60 80 100 120

0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 Control

M or tality (% )

pH

a a

a a

a a a a

a a a

b b

b

c c

(A)

(B)

0 20 40 60 80 100 120

30 60 120

Mo rta lit y (% )

Immersion time (sec) (A)

(B) 0 20 40 60 80 100 120

30 60 120

M or tality (% )

pH 1.0 pH 1.5 pH 2.0

김 활성처리제의 최적 pH와 침지시간

295

지시간과상관없이종별로엽체의고유한색상을보였으며

,

유기산활성처리제에침지하여 사망한 세포와엽체는붉은색 으로염색되었다

(Fig. 1).

^{양식대상종인방사무늬김은유기산} 활성처리제의침지시간이

20

초이내면

pH

가

0.50-2.00

까지도

세포의사망률이

1%

이하

(0.2-1.0%)

로대조구에서의사망률

(0.1%)

과유의한차이를보이지않았다

(Fig. 2A).

잡조류인 잎파래 세포의 사망률은 유기산활성처리제 침지 시간이

20

^{초일 때}

, pH

^{농도별로 매우 유의한 차이를 보였다}

(P<0.001).

대조구해수에서사망률은

0.4%

로 최소였고

, pH

2.00

농도의실험구에서는사망률은

4.2%

로서유의한차이를

보이지않았다

(Fig. 2B).

하지만

,

잎파래세포의사망률은

pH 0.50

실험구에서

100%

로최대였으며

, pH 1.25-1.75

범위에서 는

23-38%

^{의세포사망률을보였다}

(Fig. 2B).

^{유기산활성처리} 제의

pH1.00

이하의실험구

(pH 0.50-1.00)

에서잎파래세포는

90%

^{이상이사멸하였다}

.

유기산활성처리제에대한침지시간을

20

초로일정하게유지 하고다양한

pH(0.50-2.00)

조건에서실험한결과

,

방사무늬김 은모든농도에서

1.0%

이하의사망률을보였다

.

유기산활성처리제 침지 시간과 pH에 따른 방사무늬김과 잎파래의 사망률

방사무늬김세포의사망률은침지시간과

pH

에따라유의한 차이를보였으며

,

이들의상호작용도확인되었다

(Table 1).

유 기산활성처리제의

pH 2.00

에서방사무늬김세포의사망률은 침지시간별로 유의한 차이를 보이지 않았으나

(P=0.07), pH

1.50

^{에서는침지시간에따라사망률이}

0.1-55%

^{까지나타남으}

로써유의한차이를보였다

(P<0.001).

하지만

, pH 1.50

의유기 산활성처리제에서는침지시간

60

초와

120

초의실험구에서는 김세포의사망률이

51%

와

55%

로서유의한차이를보이지않 았다

(Tukey HSD test, Fig. 3A).

활성처리제의

pH 1.00

실험구 Table 1. Results of two-way ANOVA tests for mortality (%) of Pyropia yezoensis and Ulva linza thalli after immersion in organic acid acti- vating treatment agent having different pH and immersion time

Sources of variation Pyropia yezoensis Ulva linza

df MS F P df MS F P

Immersion time (I) 2 13223.67 35.15 <0.001 2 17131.9 53.66 <0.001

pH 2 11679.79 31.04 <0.001 2 5271.4 16.51 <0.001

Interaction (I×pH) 4 46439.10 123.43 <0.001 4 245515.2 768.9 <0.001

Fig. 2. Average cell mortality (%) of Pyropia yezoensis (A) and Ulva linza thalli (B) after 20 seconds from immersing in organic acid activating treatment agent having different pH. Please note the different scales. Bars indicate mean±SE (n=10 replicates). Differ- ent letters present significant difference.

A B

D C

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0

0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 Control

M or tality (% )

0 20 40 60 80 100 120

0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 Control

M or tality (% )

pH

a a

a a

a a a a

a a a

b b

b

c c

(A)

(B)

0 20 40 60 80 100 120

30 60 120

Mo rta lit y (% )

Immersion time (sec) (A)

(B) 0 20 40 60 80 100 120

30 60 120

M or tality (% )

pH 1.0 pH 1.5 pH 2.0

Fig. 3. Average cell mortality (%) of Pyropia yezoensis (A) and Ulva linza thalli (B) after immersion for 30, 60, and 120 seconds in organic acid activating treatment agent having different pH. Bars indicate mean±SE (n=10 replicates).

D C

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0

0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 Control

M or tality (% )

0 20 40 60 80 100 120

0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 Control

M or tality (% )

pH

a a a a

a a a a

a a a

b b

b

c c

(A)

(B)

0 20 40 60 80 100 120

30 60 120

Mo rta lit y (% )

Immersion time (sec) (A)

(B) 0 20 40 60 80 100 120

30 60 120

M or tality (% )

pH 1.0 pH 1.5 pH 2.0

이상용

ㆍ

황미숙

ㆍ

유현일

ㆍ

최한길

296

에서는침지시간별로김세포사망률에유의한차이를보였으 며

(P<0.001),

사후검정에서도사망률은

0.8% (30

초

), 79.2%

(60

초

)

와

100% (120

초

)

로침지시간별로유의한차이를나타 냈다

(Fig. 3A).

잎파래세포의사망률은침지시간과

pH

농도에따라유의한 차이를보였으며

,

^{이들의상호작용도확인되었다}

(Table 1).

^유 기산활성처리제의

pH 2.00

에서잎파래세포의사망률은

4.8- 83.1%

로침지시간에비례하여증가하였으며

(Fig. 3B),

침지 시간별로모두통계적으로유의한차이를보였다

(P<0.001).

잎 파래세포의사망률은

pH 1.50

에서

67.9% (30

초

), 89.8% (60

초

)

^와

100% (120

^초

)

^{로 침지시간별로 유의한차이를 보였다}

(Tukey HSD test; Fig. 3B).

활성처리제의

pH 1.00

실험구에

서는침지시간에상관없이잎파래세포의사망률은

100%

로

서침지시간에비해

pH

의영향이많다는것을확인할수있었 다

(Fig. 3B).

방사무늬김과 잎파래엽체에대한유기산활성처리제의

pH

농도와침지시간의조합조건에서세포의사망률을확인한결 과

,

잎파래가방사무늬김에비해

pH

감소에따라서사망률이높 게나타남을확인하였다

.

특히

,

유기산활성처리제의

pH 1.00

과

pH 1.50

에서는

30

초의침지시간을줄때방사무늬김에는피해

를최소화하면서잎파래의세포사망률은

67.9-100%

^로증가시 켜구제효과가나타났다

.

고 찰

김양식에서활성처리는김발과김엽체에부착하는파래와규 조류를제거하기위하여생리적활성차이를이용한물리적인 대기노출방법과김에비해내산성이약한경쟁생물의특성을 이용한산처리방법이개발되었다

(Fuseya et al., 1980; Kang and Shin, 2002).

^{김양식장에서활성처리제를사용할때가장} 중요한것은김엽체에주는피해를최소화하면서파래류와규 조류를제거할수있는적정농도에서적당한침지시간을처 리하는것이다

.

일본에서는식품첨가물로서승인된유기산과 인산이혼합된활성처리제를

pH 2.00

정도로희석하여 김발 을

6-10

^{분간침지시키는방법을사용한다}

(Fuseya et al., 1980;

Takayama et al., 1983; Kotani, 2006; Akizuki et al., 2009).

Park and Kim (2013)

은

2010

년활성처리제고시기준

(

유기 산

15%

과무기산

8.0-9.5%)

에따라시판되는유기산활성처리 제를해수로

100

배

(pH 1.40)

와

150

배

(pH 1.70)

로희석하여현 장에서

3

^{분침지한결과방사무늬김세포의사망률}

(

^사세포율

)

은대조구와유의한차이를보이지않았으나

,

참홑파래

(Mono-

stroma nitidum)

^{의사망률은}

99-100%

로유의한차이를나타 냈다

.

또한방사무늬김의유엽에비해성엽에서세포의사망률 은높게나타나며

,

유기산활성처리제의

40

배희석액

(pH 1.00)

에

1

^{분이상침지시킨성엽의세포사망률은}

100%

^로기록하

였다

(Park and Kim, 2013).

본연구에서

pH 1.00

인유기산활성 처리제희석용액에

1-2

분동안침지시킨방사무늬김의세포사

망률은

79.2-100%

^{로확인됨으로써}

pH 1.00

^이하에서

1

^분이상

침지는김엽체에심각한피해를주는것으로나타났다

. Park

and Kim (2013)

은참홑파래가활성처리제에

1

분침지하면

40

배

(pH 1.00)

부터

200

배

(pH 1.90)

희석용액에서

90%

이상사 멸하였다고보고하였다

.

본연구결과

,

^잎파래는

20

^초침지의

pH 0.50-1.00

^실험구에

서

90.0%

이상의사망률을보임으로써잎파래의구제를위해

서는유기산활성처리제농도를

pH 0.50-1.00

범위로처리하는 것이효과적인것으로확인되었다

.

한편

,

양식대상종인방사무 늬김은

pH 0.50-2.00

범위의유기산활성처리제용액에서

20

초

침지는엽체세포에피해를주지않았으나

, pH 1.50

^이하용액

에서

1

분이상침지는세포의사망률을증가시켜엽체에피해를 초래하는것으로판단된다

.

따라서

,

방사무늬김양식장에서유 기산활성처리제처리시용액의

pH

를기준으로침지시간을다 르게하고향후에는김의생장단계

(

초기

,

중기

,

후기

),

잡조류의 부착밀도와생물량등을고려한실험디자인을통한실내실험 과현장적용결과가요구된다

.

사 사

본 논문은

2021

년도 국립수산과학원의 연구비 지원

(R2021005)

으로수행된연구이며

,

연구비지원에감사드립니

다

.

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