Tetracycline (TC)은 국내에서 세균 감염 치료에 반드시 필요한 대표적인 항생제로 알려져 있다. 그러나 부적절한 사용과 남용으로 인해 Tetracycline, Erythromycin, Fluoroquinolone 등과 같은 항생제에 대한 내성이 발생하고 있으며, 이는 국내 양식 분야에서 심각한 경제적 피해를 유발한다. 본 연구에서는 2015~2018년에 걸쳐 경기도 양식장의 양식생물에서 101개 균주를 분리하였다. 분리균주는 간이적인 생화학적 방법을 통해 동정하였으며, 최소 억제농도(MIC)의 확인을 통해 Oxytetracycline (OTC), Ampicillin (AMP), Clindamycin (CLI), Enrofloxacin (ENRO), Gentamycin (GEN)에 대한 내성 여부를 확인하였다. 이중 TC에 내성을 보이는 균주는 PCR법을 통해 tet 유전자의 분포를 조사하였다. 그 결과, 총 101개 균주 중에서 Aeromonas spp.가 44개(43.5%)로 가장 우점하였고, 그 다음으로 Pseudomonas spp. 4개(4.0%), Vibrio spp. 5개(5.0%)가 확인되었다. 또한, 다중 내성을 보이는 균주(77.2%)가 단일 내성균(22.8%)보다 많음을 확인하였다. tet(A), tet(D), tet(E), tet(G), tet(M), tet(S)가 TC 내성 균주에서 검출되었으며 tet(A)가 가장 우점적으로 확인되었다. Aeromonas spp.는 분리된 균주 중에서 가장 많았으며, 경기도 내 양식현장에서의 다양한 항생제 내성 유전자의 특성에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
어류 질병은 매년 대규모 해산물 양식 및 소비량에 따라 증가하고 있으며, 이를 예방 및 치료하기 위해 항생제인 OTC (Oxytetracycline)를 사용하고 있다. 하지만 이는 부적절한 사용 및 오남용을 하게 되면 인체 내 통증을 유발시킬 수 있다고 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 간이시험법 및 HPLC 분석과 함께 OTC의 약욕 처리 및 경구 투여에 따른 넙치의 피부, 간, 근육에 관해 연구하였다. 약욕처리구는 물 1톤당 25 g의 농도로 1시간 1회 실시 하였고, OTC의 투여 농도를 어체중 kg 당 62.5 mg을 사료에 혼합시켜 7일간 경구 투여하였다. 미생물학적간이 검사법에서 약욕 처리구는 피부 직후에서만 양성을 보였고 경구 투여구에서는 77일째 양성으로 조사되었다. 그리고 근육은 14일째까지 양성을 보였다. HPLC 분석에서는 약욕 처리구인 간에서는 13일째, 피부는 37일째 잔해가 남은 것을 확인할 수 있었고 근육에서는 발견하지 못했다. 경구 투여구인 피부에서는 높은 농도(1.07 mg/kg)로 나타났으며, 간에서는 소량(0.56 mg/kg)을 나타냈으며 42일째의 근육에서는 남아 있지 않았다. 종합적으로 어류 양식장에서 사용 되는 OTC의 휴약 기간을 40일로 준수하면 OTC는 거의 잔류하지 않고 우리 몸에 무해하나 영양물질의 중간대사 또는 저장, 해독 등의 중요한 역할을 하는 간과 어체의 몸의 표면을 보호하고 감각작용을 하는 역할을 하는 피부는 근육에 남아 있는 OTC의 잔류량보다 몇 배의 높은 수치를 나타냈다. 하지만 이는 이전 연구에 따르면 OTC의 잔류량은 조리 온도에 따라 감소될 것으로 추측 된다.
암모니아는 양식 생산성을 제한하는 주요 인자로서 암모니아 배설의 정량화는 양식시스템 내 수질 관리를 위해 중요하다. 어류의 암모니아 배설은 체중과 사료내 단백질 함량에 영향을 받는 것으로 알려져 있으며, 본 실험에서는 나일틸라피아의 암모니아 배설에 미치는 체중과 사료 내 단백질 함량에 대한 영향을 조사하였다. 세가지 크기의 나일틸라피아, 초기 평균 무게가 4.8 g, 42.7 g, 그리고 176.8 g를 대상으로 두가지 단백질 함량(30.5%와 35.5%)의 사료를 각각 어체중의 6%, 3%,그리고 1.5%공급하였다. 각 실험어는 17.1 L수조에 3반복 수용하여 실험을 수행하였다. 사료 공급 후 최대 총암모니아성 질소(total ammonia nitrogen, TAN) 배설률은 $4{\sim}8$ 시간 사이에 나타났으며, 24시간 이내로 사료 공급 이전 농도로 회복되었다. TAN 배설률$(mg\;kg^{-1}\;h^{-1})$은 어류 무게가 증가할수록 감소하였으며, 사료 내 단백질 함량이 증가할수록 증가하였다(P<0.05). 단백질 함량이 다른 두 가지 사료를 공급했을 때 나일틸라피아의 어체중(X, 습중량)에 따른 일간 TAU 배설식$(Y\;mg\;kg^{-1}\;d^{-1})$은 다음과 같다. 저단백질(30.5%)실험구$(Y\;mg\;kg^{-1}\;d^{-1})=955.69-147.12\;lnX\;(r^2=0.95)$, 고단백질(35.5%) 실험구$(Y\;mg\;kg^{-1}\;d^{-1})=1362.41-209.79\;lnX\;(r^2=0.99)$. 섭취된 질소에 대한 TAN 배설 비율은 저단백질(30.5%) 및 고단백질(35.5%)실험 구에서 각각 $28.5{\sim}37.1%$와 $37.4{\sim}38.5%$으로 나타났으며, 이에 따른 총 질소 손실은 각각 $0.22{\sim}0.68g\;kg^{-1}\;d^{-1}$과 $0.26{\sim}0.91g\;kg^{-1}\;d^{-1}$으로 고단백질 실험구와 어체중이 감소할수록 높게 나타났다. 이와 같은 결과들은 순환여과식 나일틸라피아 양식장 내 수질 및 사육관리를 위한 중요한 자료가 될 것이다.
세팔로스포린계열의 반합성 항생제인 세팔렉신은 법적 허가를 받은 여러 나라의 양식장에서 사용되어 왔다. 따라서 이 항생제는 갑각류 중 흰다리새우와 같은 어류를 제외한 다른 수생 생물 종에서 광범위하게 사용할 수 있다. 본 연구는 흰다리새우에서 세팔렉신의 잔류기간 설정을 위해 잔류분석법을 개발하였고, 이를 바탕으로 잔류실험을 수행하였다. 분석법 개발을 위하여 이미 존재하고 있는 여러 식용동물 조직에서의 분석법을 바탕으로 반복 시도하여 고성능 액체 크로마토그래피와 질량분석기(high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry, HPLC-MS/MS)를 이용한 분석법을 개발하였다. 그 결과, 0.1 mg/kg의 농도에서 회수율이 81.79%, C.V.값은 8.2%로 Codex guideline에서 권장하는 회수율 및 C.V.에 충족하는 결과를 나타내었다. 개발한 분석법의 적정성을 검증 후, 흰다리새우에 세팔렉신을 경구투여 한 뒤 잔류량을 분석하여 흰다리새우 조직에서의 적용 가능성을 확인하였다. 그 결과, 투여 종료 3일 후에 대부분의 근육 시료에서 정량한계(0.05 mg/kg)이하로 검출되었고, 투여 종료 14일 후에 대부분의 간췌장 시료에서 정량한계 이하로 검출되었다. 특히 본 연구에서 개발한 분석법에서 설정된 정량한계(0.05 ppm)는 어류에서 법적으로 설정된 잔류허용 기준 0.2 mg/kg에 대해 충분한 감도를 나타낸다.
본 연구는 사육조 용적 2.5$m^3$ 규모의 pilot-scale 순환석과식 양어장에 나일 틸라피아를 2, 5, $7\%$의 밀도로 사육하면서 사육조내의 수질과 포말분리기에 의해 배출된 포말농축액의 수질을 분석하여 병류 공기구동식 포말분리기의 실제 어류를 사육하는 양어장에서 나타내는 효율을 측정하고자 하였다 사육밀도가 증가함에 따라 단백질, 총 부유 고형물, 화학적 산소요구량 등 각 수질 인자의 농도가 증가하였으며 포말 농축액의 유출량도 증가하였다. 사육조의 단백질 농도는 사육밀도가 $5\%$에서 $7\%$로 높아짐에 따라 16.6 g/$m^3$에서 21.9 g/$m^3$으로 증가하였으며 일간 제거량은 0.99 g/day에서 2.5 g/day로 증가하였으나 포말의 단백질 농도는 50.6 g/$m^3$에서 36.6 g/$m^3$으로 감소하여 농축비는 3.2에서 1.9로 감소하였다. 사육밀도의 변화에 따른 총 부유 고형물과 화학적 산소 요구량의 일간 제거량, 농축비와 포말 농축액의 농도의 변화는 단백질 제거특성과 그 형태가 유사하였다 총 부유 고형물의 일간 제거량은 사육밀도 $2\%$일 경우 0.2g/d, $5\%$에서는 0.8 g/d 7%에서는 1.5 g/d로 사육밀도와 비례하여 증가하였으며 화학적 산소요구량의 일간 제거량은 사육밀도 $2\%$일 경우 1.6 g/d, $5\%$에서는 4.2 g/d, $7\%$에서는 7 g/d로 나타났다. 총 부유 고형물과 화학적 산소 요구량의 농축비와 제거량은 단배질과 비슷한 경향을 보였으며 총 부유 고형물과 화학적 산소 요구량의 농축비의 경우 $2\%$의 사육 밀도에서 각각 10.2, 8.4의 가장 높은 값을 나타내어 포말분리기가 양어장 순환수 처리에 효율적임을 알 수 있었다.
순환여과식 어류 양식 시설에서 호기성 미생물의 질산화 작용에 의하여 암모니아는 질산염으로 산화되어 축적되며 이를 제거하기 위하여 협기성 미생물을 이용한 탈질산화 과정을 많이 이용하고 있다. 이 과정에서 혐기성 미생물에 의한 탈질산화 효율은 외부 탄소원의 종류, 수리학적 체류시간(hydraulic retention time, HRT) 및 외부 탄소원 농도에 대한 수중 질산염의 농도비율 ($COD/NO_3^-N$, C;N)에 따라 달라진다. 따라서 우리 나라 순환여과식 양식장에서 일반적으로 이용되고 있는 선라이트 골판을 여과 재료로 한 침지식 여과조를 탈질 여과조로 이용하여 적정 유기 탄소원 제거 조건을 구명하기 위해 질산염의 농도를 순환여과식 양어장의 일반적인 농도인 $20.0mg/\ell$로 고정하고 외부 탄소원으로 메탄올과 글루코스를 사용하여 HRT와 C:N 비율 변화에 따른 적정 제거 조건을 알아보았다. 외부 탄소원의 종류에 따른 질산성질소의 제거 효율은 어떤 실험 조건에서도 메탄올이 글루코스보다 높게 나왔으며 HRT의 경우 글루코스와 메탄올 어느 쪽도 HRT 4시간 보다 8시간에서 효율이 좋았다. (P<0.05). HRT 8시간에서 C:N의 비율 3,4,5,6 중에서 5까지는 효율이 증가하여 글루코스의 경우 최대 제거 효율은 76.5%였고 일간 제거속도는 $223.5 g/m^2/day$였다. 그러나 외부 탄소원으로 메탄올을 사용할 경우 C:N 비율이 6으로 증가하면 효율이 감소되었다. HRT가 4시간일 경우 일간제거속도는 C:N 비율 5의 조건에서 메탄올이 $355.6g/m^2/day$로 가장 높았으나 배출수에 포함된 유기물 농도가 $40.9 mg/\ell$로 양어 용수에는 부적당하였다. 적정 제거 조건으로 생각되어지는 HRT 8시간, C:N 비율 5, 유기탄소원으로 메탄올을 사용하여 유입수의 질산성질소 농도를 $40.9 mg/\ell$ 로 높일 때 일간 제거속도는 질산성질소 농도가 20.6 mg/\ell$일 때 보다 2.2배가 증가하였다. 또한 배출수의 질산성질소 농도도 $5.6 mg/\ell$로 나타나 질산성질소의 일간제거속도는 높아졌으나 C:N 비율 5를 맞추기 위한 메탄올의 농도 증가로 인하여 배출수의 메탄올 농도가 $71.3 mg/\ell$로 증가하여 양식 dydt로는 부적당하였다. 따라서 선라이트 골판을 이용한 침지식 탈질조의 최적 운전 조건은 HRT 8시간, C:N 비율 5및 외부 탄소원으로 메탄올을 이용하는 것이 가장 좋은 결과를 나타내었다. 유입수의 질선성질소 농도가 증가하면서 질산성질소의 일간제거속도도 함께 증가하였고 이에 따라 수중 pH도 8.0에서 8.8까지 점차적으로 증가하는 결과를 나타내었다.
반폐쇄적 연안역에서의 해상 어류 가두리 양식은 잉여 유기물로 인해 주변 생태계를 교란시키는 결정적인 요인이 되기 때문에, 최근 해류의 흐름이 강하고 수심이 깊은, 외해적 성격을 보이는 제주 연안에서 외해 가두리 양식 기법이 시범적으로 도입되었다. 본 연구는 새로이 도입한 외해 가두리 양식이 저서다모류군집에 미치는 영향을 알아보고자 사료 투입 열흘 후 첫 조사를 실시하여 양식 종료 3개월 후까지 28개월간 10회에 걸쳐 조사를 실시하였다. 제주 연안에 설치된 가두리 양식장의 평균 유속은 50~70 cm/s로 매우 강하였다. 퇴적물의 총유기탄소량은 조사기간 중 큰 변화가 없었으며, 값 자체도 낮았다. 사료 공급이 시작된 후 3개월 만에 저서다모류군집의 종 수와 밀도가 모든 정점에서 증가하여 초기와는 다른 군집으로 빠르게 변화하였다. 양식시작 후 18개월 까지 가두리로부터 0 m와 10 m 지점 저서다모류군집의 종 수와 밀도는 사료 공급량과 매우 밀접한 관계가 있었다. 이 후 가두리로부터 10 m 범위 내의 저서다모류군집은 사료 공급량이 감소하고, 퇴적물내 유기물함량의 증가가 없었음에도 불구하고 기회종이 우점하는 교란된 군집으로 변화하였으며, 이는 양식 종료 시까지 지속되었다. 그러나 양식 종료 후 3개월 만에 기회종은 일시에 사라져 군집이 교란으로부터 빠르게 회복되고 있음을 암시하였다. 제주 연안에서의 해상 가두리 양식은 외해적 성격과 빈영양의 해역적 특성에도 불구하고 고영양성분의 유기물이 과잉으로 유입됨에 따라 저서다모류군집을 빠르게 변화시켰으며, 유입되는 사료량과 양식기간은 군집의 교란과 뒤이은 천이에 결정적인 영향을 주었다. 한편, 저서다모류군집에 대한 연구는 외해 환경에서의 가두리 양식 전후 저서생태계의 변화 양상을 퇴적물에 대한 지화학적 분석 결과보다 잘 반영하고 있음을 알 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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