• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제25권11호
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• pp.1908-1919
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• 2015

This work investigated the potential of curcumin (CCM) and (-)-epigallocatechin gallate (EGCG) to inhibit N-acyl homoserine lactone (AHL)-mediated biofilm formation in gram-negative bacteria from membrane bioreactor (MBR) activated sludge. The minimum inhibitory concentrations (MICs) of CCM alone against all the tested bacteria were 200-350 μg/ml, whereas those for EGCG were 300-600 μg/ml. Biofilm formation at one-half MICs indicated that CCM and EGCG alone respectively inhibited 52-68% and 59-78% of biofilm formation among all the tested bacteria. However, their combination resulted in 95-99% of biofilm reduction. Quorum sensing inhibition (QSI) assay with known biosensor strains demonstrated that CCM inhibited the expression of C4 and C6 homoserine lactones (HSLs)-mediated phenotypes, whereas EGCG inhibited C4, C6, and C10 HSLs-based phenotypes. The Center for Disease Control biofilm reactor containing a multispecies culture of nine bacteria with one-half MIC of CCM (150 μg/ml) and EGCG (275 μg/ml) showed 17 and 14 μg/cm² of extracellular polymeric substances (EPS) on polyvinylidene fluoride membrane surface, whereas their combination (100 μg/ml of each) exhibited much lower EPS content (3 μg/cm²). Confocal laser scanning microscopy observations also illustrated that the combination of compounds tremendously reduced the biofilm thickness. The combined effect of CCM with EGCG clearly reveals for the first time the enhanced inhibition of AHL-mediated biofilm formation in bacteria from activated sludge. Thus, such combined natural QSI approach could be used for the inhibition of membrane biofouling in MBRs treating wastewaters.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권11호
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• pp.1574-1582
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• 2014

Bacteria recognize changes in their population density by sensing the concentration of signal molecules, N-acyl-homoserine lactones (AHLs). AHL-mediated quorum sensing (QS) plays a key role in biofilm formation, so the interference of QS, referred to as quorum quenching (QQ), has received a great deal of attention. A QQ strategy can be applied to membrane bioreactors (MBRs) for advanced wastewater treatment to control biofouling. To isolate QQ bacteria that can inhibit biofilm formation, we isolated diverse AHL-degrading bacteria from a laboratory-scale MBR and sludge from real wastewater treatment plants. A total of 225 AHL-degrading bacteria were isolated from the sludge sample by enrichment culture. Afipia sp., Acinetobacter sp. and Streptococcus sp. strains produced the intracellular QQ enzyme, whereas Pseudomonas sp., Micrococcus sp. and Staphylococcus sp. produced the extracellular QQ enzyme. In case of Microbacterium sp. and Rhodococcus sp., AHL-degrading activities were detected in the whole-cell assay and Rhodococcus sp. showed AHL-degrading activity in cell-free lysate as well. There has been no report for AHL-degrading capability in the case of Streptococcus sp. and Afipia sp. strains. Finally, inhibition of biofilm formation by isolated QQ bacteria or enzymes was observed on glass slides and 96-well microtiter plates using crystal violet staining. QQ strains or enzymes not only inhibited initial biofilm development but also reduced established biofilms.

• 대한환경공학회지
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• 제28권1호
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• pp.81-87
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• 2006

대부분의 산업 시설에서는 biofouling과 부식 등의 문제가 발생하는데, 이러한 현상의 주된 원인은 생물막의 형성이라고 알려져 있다. 특히 경제적인 문제뿐 아니라 수도 관망과 의료시설 등에서 형성된 생물막은 건강상의 문제점을 초래할 수 있다. 이제까지 생물막 형성을 제어하기 위해 많은 연구들이 이루어져 왔지만, 현재까지 효과적인 방안이 정립되지 못하였다. 본 연구에서는 비산화성 소독제인 은 화합물을 효과적인 생물막 소독제로 제시하고자 한다. 은은 반응성이 약해서 물 속의 병원성 미생물을 소독하는데 크게 효과적이지 못하지만, 다른 소독제와 달리 인체에 무해하고, 소독 부산물을 생성시키지 않으며, 안정성이 뛰어나 잔류 효과가 크다는 점에서 2차 소독제로써 가능성을 인정받고 있다. 은 이온과 산화 은을 이용하여 생물막과 수중 미생물에 대한 소독능을 평가한 결과, 은의 약한 반응성이 생물막 소득에는 오히려 장점으로 작용하는 것으로 나타났다. 지표 미생물(E. coli, P. aeruginosa)의 생물막에 대해서 염소에 비해 은이 비슷하거나 오히려 뛰어난 소독능을 보였다. 이는 염소에 비해 반응성이 약한 은이 생물막 외부에서 소모되지 않고 생물막 내부로 잘 침투되었기 때문으로 보인다.

• 생태와환경
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• 제47권3호
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• pp.219-224
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• 2014

본 연구는 관로내의 민물담치 및 유생의 생물량을 효과적 조절하기 위해서 수행되었다. 부착방지 및 생물량 조절방법은 기존에 사용되고 있는 염소처리법이 추천될 수 있었다. 민물담치의 산란기간은 수온 $16{\sim}17^{\circ}C$ 범위에 해당하는 5월~11월 초순 동안으로 추정되었다. 유생을 조절하기 위해서는 이 기간에 염소처리를 하는 것이 적합하나, 기존에 부착하고 있는 치패와 성패가 동시에 고려되어야 하므로 연중 지속적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다. 산란이 시작되는 시기에서 각이 형성되기 전인 유생기와 성패의 생물량 조절을 위해 0.5~1.0 ppm 범위의 염소농도로 처리하는 것이 적합하다. 민물 담치의 부착증식을 경감 또는 해결하기 위해서는 우선적으로 국내 실정에 적합한 기술의 선정이 시급하였다. 또한 수온과 유생의 모니터링이 지속적으로 이루어져야 할 것으로 판단되며 유생 모니터링 방법 구축 및 염소처리 효과분석에 대한 사후모니터링이 필요한 것으로 사료되어진다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권6호
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• pp.785-795
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• 2018

국제해사기구는 선체부착생물의 위험성을 인식해서 2011년 '선체부착생물에 의한 외래위해종 이동 저감을 위한 관리 및 제어 가이드라인'을 공표하였고, 향후 이를 강제화하기 위한 국제 협약을 계획하고 있다. 본 연구에서는 향후 강제화 될 국제협약에 효과적으로 대응하기 위해 선체부착생물관리 관련 선도국 사례를 소개하고 수중제거에 대한 환경 위해성 평가 기법에 대해서도 알아보았다. 선체부착생물관리 관련해서 선도국인 호주와 뉴질랜드는 수중제거 시나리오 의거해 수행한 생물 및 화학 위해성 평가를 근간으로 선체부착생물관리규제안을 마련하였다. 자국 정부의 특별한 규정이 없는 대부분의 유럽 국가들은 국제해사기구의 선체부착생물 규정에 따라 수중제거를 수행하는 것으로 확인되었다. 우리나라인 경우 선체부착생물에 대한 국내법은 존재하지 않고, 해양 생태계법에 의거해서 약 17종의 해양생태게교란생물만 지정해서 관리하고 있다. 선박 선체에 대한 수중제거는 외래생물 확산 및 수생 환경으로의 화학 물질 방출을 수반하므로, 생물학적 위해성평가와 화학적 위해성평가를 별개로 수행한 후 이 둘의 평가를 종합하여 수중제거 수용 여부를 판단하였다. 생물학적 위해성평가는 수중제거과정에서 외래생물 유입에 영향을 미치는 핵심요소를 기반으로 40 code의 수중제거 시나리오 작성하고 위해성우선순위(Risk Priority Number, RPN) 점수를 산정하였다. 화학적 위해성평가는 수중제거 시 용출되는 구리(Copper) 농도를 기준으로 MAMPEC(Marine Antifoulant Model to Predict Environmental Concentrations) 모델 프로그램을 사용하여 PEC(Predict Environmental Concentration) 값과 PNEC(Predict No Effect Concentration) 값을 산출하였다. 최종적으로 PEC/PNEC 비의 값이 1 이상이면 화학적 위해성이 높음을 의미한다. R/V 이어호가 부산감천항에서 수중제거를 수행한다는 가정하에 위해성평가를 시범 실시한 결과, 생물학적 위해성은 RPN이 <10,000 이어서 저위험으로 판단되었으나, PEC/PNEC 비의 값이 1 이상으로 화학적 위해성이 높아 최종적으로 수중제거가 불가능한 것으로 평가되었다. 따라서 우리나라도 선도국 사례를 참조해서 수중제거기술을 개발하고 또한 국내 항만 현실에 맞는 선체부착생물규제 국내법을 제정해야 할 필요가 있을 것이다.