Ap미ied Chemistry,
Vol. 13, No. 1, April 2roJ, la'i-Iæ
천자션과 감마션때 의한 염소내성 병원생 미생물의 불활성화
좌핵옆 · 이오미 · 김태훈 · 이면주 · 유승호·
한국원자력연구원 방사선공엽 환경연구부
Inac메vation
of
Chlorine-resis뻐nt Pa엔loge미c Microorg없피smby E- beam and Gamma Ra y
Hae-Yeon Kim . O-Mi Lee . Tae-Hun Kim Myun-Joo Lee' Seungho Yu.
Radation Reseach Division for Industry & Environment Abstract
Cryptosporidium paroum αx:ysts and Giardia 1，αnblia cysts were chlorine-resistant pathogenic micr∞rganisms and were not treated effectively by a single step application of comrnon chlorine-bases disinfectants. Studies on aJtemative disinfection processes such as gamrna ray and E-beam for chlorine-resistant pathogenic micr，ωrganisms have 않en
performed. The disinfection efficiency of B. subti/is spore after gamma ray was 99.4% at 2kGy. C. αzn씨m αx:ysts treated with E-beam was observed with Transmission Electron
Microsco야 The results showed that the radiation technology is very effective for the disinfection of protozoa such as Cryptosporidium paπωn.
1. 서 론
C. parvum은 먹는물의 안전에 영향올 미치는 가장 중요한 병원성 미생물로 수인성 질병파 관 련되어 있다. C. parvum은 감염된 포유류의 배설물을 통해서 수계로 배출되며 외부환경에 대한 강한 저항력올 가지는 난포낭 (Oocyst) 의 형태로 존재한다 11 C. parvum은 많은 야생동물 혹은 가축에서 검출되고 있으며， 이들의 분변에 의한 상수원의 감염은 중대한 관심사이다. C. parvum 은 정수처리에서 문제가 되고 있는 것은 이의 난포냥이 염소내성올 가지고 있다는 점이다. 이에 따라 염소내성 병원성 미생물의 처리기술 개발을 위하여 감마선과 E-beam올 이용한 C. parvum 의 난포냥을 효율척으로 제거하기 위한 방법을 연구 하고자 한다. 따라서 본 연구에서는 선행연구 로 배양과 분석이 용이하고 ozone 및 염소 살균파 같은 소독제에 대한 내성이 큰 B. subtjJj’s spore를 이용하여 1) 감마선에 대한 볼활성화 실험하였고. 2) 살균 처리 후 재중식 가능성올 비 교하였으며. 3) ι parvum oocysts 의 향후 염소 소독 대체 소독 공정에 대한 연구를 목적으로 E-beam를 이용하여 처리한 후 C. parvum oocysts 의 구조 변화를 전자투파 현미경으로 확인하 였다.
2.
질 험1) 사용 균주
B. subtjJjs spores (ATCC 6633) 를 대상 명가 미생물로 선정하여 불활성화 및 재중식을 비교 명
가하였다. B. subtjJjs spore의 불활성화 실험에서 생성된 포자의 개수를 파악하기 위해 영양명판 배치로 명환배양법올 이용하여 측정하였다. C. parvum oocysts은 Waterborne. Inc.에서 구입하 여 사용하였다.
2) 감마선. E-beam 조사
105
106 김해연·이오미·김태훈·이연주·유숭호
감마선 조사는 한국원자력 연구원(J eongeup, Republic of Korea) 내 선원 1l.1 PBq 감마선 조 사-시설 (point source AECL, IR -79, MDS Nordion international Co. Ltd., Ottawa, On, Canada) 올 사용하여 고준위 60CO source를 이용하여 상옹 (20 'C)에서 홉수선량 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.7, 1, 2kGy 로 조사하였다. B. subtJÏis spores를 일정 농도로 하여 15~ conical tube 에 담아 일정 거리를 유지하면서 감마선을 조사하였다. 이비테크(주)에서 glass petridish 에
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parvum oocysts 108 CFU/8 뼈를 0.01M PBS로 107 CFU/r뼈로 희석한 후 0.5, 1, 1.25, 2, 5kGy 로 조사하였다.3.
결과 및 토론1) B. subtJÏis spores 불활성화
Fig 1 에 감마선 처리 후 B. subtiJis spores 개체수의 변화를 조사한 결과를 나타냈다. 다양한 조
사선량에 따른
B. subtlïis spores개체수를 확인 결과， 초기
B. subtlïis spores 2.4 5 x 106 CFU/ml 이었고， 2kGy 에서 B. subtlïi’S spores 1.4x
104 CFU/ml 로 살균 효융이 99.70% 로 확인 되었다.2) 감마선 살균시 O~ 와 Aeration 의 효과
감마선의 불활성화율올 높이기 위해 0"를 폭기 시킨 후 감마선올 조사하였다. 결과는 Fig 2 에서 보는것처럼 같이 O~를 폭기 시킨 후 감마선을 조사한 경우， 감마선을 조사하는 것보다 높은 효율 올 얻을 수 있는 것올 확인 할 수 있었다. 따라서 낮은 선량에서도 O~를 폭기 시킴으로써 높은 살균효과를 얻올 수 있는 것으로 사료되었다.
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Fig 1. Effect of doses of gamma ray on B. subtJÏl능 spores disinfection efficiency.
Fig 2. Effect of 0" and aeration in B. subtJïis spores disinfection by gamma ray.
:3) B. subtJÏis spores 재중식
Fig 3 에서 보는 바와 같이 감마선 lkGy 에서 살균 4 일 후의 불활성화율은 98.8%에서 94.8%로 재중식이 거의 일어나지 않는 것을 확인 할 수 있었다. 감마선은 DNA 에 간접 및 직접적 작용으 로 영향올 주는 기능을 가지고 있는데~) 감마선에 의한 이옹화 과정에서 나옹 전자가 세포에 영 향올올 주는 것으로 알려져 있다. 그러므로 감마선을 이용할 경우， 미생물올 거의 사멸시키며 재 중식에 대한 잠재력이 낮은 것으로 사료되었다.
응용화학， 제 13 권 제 l 호， 2뼈
전자선과 감마선에 의한 영소내성 병원성 미생뭉의 볼활성화
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Fig 3. Microbial regrowth after gamma ray (at dose lkGy) as disfinfection.
4)
감마선 처 리 후 B. subtilis spores TEM, SEM감마선 처리 후의 B. subti싸’s spores 의 SEM.TEM 결과를 Fig 4 에 나타내었다. Fig 4 에서 확인할 수 있듯이 spore가 시간이 지날 경우， 포자 표면과 외벽충이 가장 큰 손상올 입었으며， 내부에도 부 분척으로 파괴되는것올 확인하였다. 이는 살균 공정에 따라 미생물의 세포벽에 영향을 주어 세포가 손상되어 대사활동 동의 세포의 고유의 기능에 손상올 일으켜 사멸되며， 미생물이 재중식 되지 않는 것으로 확인되었다.
(A)
Control Gamma ray lkGy Gamma ray 1 kGy + O~ Gamma ray 1 kGy + Air
(8)
Control Gamma ray O.2kGy Gamma ray O.5kGy Gamma ray lkGy
Fig 4. Scanning electron micrographs(A) & Transmission electron micrographs(B) of B. subtJÏis
spore.
Applied Chemistry, Vo1.13, No.1, 2009
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김해연·이오미·김태훈·이연주·유숭호5) E-Beam 처 리 후 C. parvum oocysts TEM
각각의 E-beam 조사에 따른 C. parvum oocyst 의 TEM 결과를 Fig 5 에 나타내었따. E-Beam 조 사한 처리수에서 oocyst 의 wall 의 손상을 입은 oocyst 의 비율이 중가하는 것을 확인하였다. 그러나 E-beam으로 처리시 대부분의 OOCyst wall 이 손상올 입었으며 이는 oocyst wall 자체의 손상의 영향에 의한 내부의 산화 분해로 사료된다.
Control
2‘o kGy
Fig 5. Transmission electron microgrnphs of C. parvum oocysts.
4. 결 론
본 연구에서는 수인성 전염병의 원인물질인 염소내성 병원성 미생물 처리 기술 개발올 위한 병 원성 미생물의 불활성화를 측정하였다. 처리대상 미생물로는 염소내성이 강한 C. parvum
oocysts 와 B. subtJÏis spores 이며， 선행실험으로 감마선올 이용한 B. subtJÏis spores 의 불활성 화 실험올 수행하였다. 감마선을 2kGy 조사 시 불활성화율은 99.7% 이었으며 O~룹 폭기하여 감마 선을 조사할 경우 불활성화율이 상숭되는 것올 확인하였다. E-beam은 C. parvum oocysts 조사 후 oocysts 의 wall이 산화되어 손상올 주는 것을 확인하였다. 이는 E-beam 살균처리기술이 염 소내성 미생물의 불활성화에 척절한 처리로 사료되며， 추후 기존의 오존처리， 자외선 처리 기술과 불활성화를 비교함으로써 최적의 C. parvum oocysts 의 처리기술을 개발하고자 한다.
감사의글
본 연구는 과학기술부 원자력연구개발사업의 연구비 지원으로 수행되었으며， 이에 감사드립니다.
참고문헌
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웅용화학， 제 13 권 제 1 호， 2αR
