2012 International Meeting of the Microbiological Society of Korea 제1회 미생물 탐구 페스티벌 149
HS01 구두발표 영산강유역대장균분리및연구를통한분원성오염및항생제내성실태조사 광주과학고등학교 학생 : 문주성, 박지원, 조한나 지도교사 : 정유경 우리나라항생제소비량이다른나라에비해월등히높다는사실을뉴스에서접하게된후우리가살고있는지역에서도항생제소비량이많은지알아보고싶어항생제와대장균을가지고시작하게된연구이다. 영산강주변지역에서대장균을채취한다음총 15개의항생제를선정해서항생제내성대장균의수를파악해보았다. 그결과도심지역의영향을받는 GJ1에서는도시의많은병원에서사용하는항생제가나타났다. 농경지가많은 YS1에서는특별히항생제가방류될곳이없기에이지역의대장균은대부분항생제내성을갖지않았다. 농경지와도심지두곳의영향을받는 YS3에서는병원에서많이쓰이는항생제들이있었고 YS4에는주변에보건소가있기때문에 AMP 등의항생제가검출되었다고생각할수있었다. 이실험을바탕으로항생제소비량에대한객관적인평가의자료를제공할수있다. 대장균을이용하여항생제내성대장균의전수조사를통해수질감시에이용할수있고, 따라서분변성수질오염감시를위한새로운방안을마련할수있을것이다. 151
HS02 구두발표 제주전통식품의재현과발전방안에대한연구 남주고등학교 학생 : 오태윤, 김용탁, 이용제, 최영탁 지도교사 : 강영철 전통주는만드는방법에따라또만드는사람에따라맛이천차만별로달라지기마련이다. 제주의전통발효음료인쉰다리도만드는방법과이용하는재료에따라맛이달라지는데, 우리는가장맛있는쉰다리를만들수있는조건을알아보고, 그에따른미생물의발효정도를알아보기위해여러실험을해보았다. 첫실험에서는여러가지곡류와외제누룩과국산누룩을변인으로두어관능평가실험을했다. 관능평가결과조와외제누룩으로만든쉰다리가다른재료로만든쉰다리들보다맛이가장좋았다고평가되었다. 물론 positive 대조군인제주올레막걸리가가장평가가좋았지만, 이는아직쉰다리가제주올레막걸리만큼, 가공이잘되지못하였기때문이라고생각된다. 조로만든쉰다리가쌀이나, 보리로만든쉰다리보다더맛있는이유는, 조가전반적으로영양분 ( 당질, 비타민류, 무기염류 ) 이풍부하기때문에더맛있는쉰다리가만들어진것이다. 또한조의크기가쌀이나보리의크기보다작아서누룩과물이더잘스며들어발효가고르게일어났기때문이다. 두번째실험에서는발효조건에따른쉰다리의맛의변화를알아보았다. 관능평가결과제주올레막걸리와 30 C에서누룩 7g을넣어만든쉰다리가제일맛과향이좋았다. 그이유는효모와누룩곰팡이를비롯한여러곰팡이와세균들의적정발효온도가 30 C~40 C 정도이고비율상누룩 7g의양이다른쉰다리에비해좀더좋았기때문이다. ph가 4~5 정도가나온이유는알코올은원래중성인데, 유산균, 피루브산등여러요인에의하여산성화된듯하다. 또한 15번쉰다리가다른쉰다리의비해맛이떨어지는이유는물을많이넣어공기접촉면적이적어발효가덜되었기때문이다. 세번째실험은두번째실험의쉰다리 1개를뽑아미생물들을배지에접종시켰다. 그결과곰팡이균은갑자기증식했다가줄어들었고세균은지속적으로증가했다. 이유는곰팡이와효모는세균이잘자라지않는 ph 6.0에서잘자란다. 세균을비롯한여러미생물들이다수의탄수화물을분해하면서산을생성하는데대부분의발효기간이너무길어지면쉰다리가너무많이산성화되어곰팡이균이살수있는환경이되지않기때문에줄어들었다. 반면세균은낮은 ph에서도잘자랄수있는유산균이나낙산균등이지속적으로번식하였기때문에그수가계속증가하였다. 네번째실험은여러음료들과쉰다리를이용하여쉰다리칵테일을만들어보았다. 여러가지쉰다리와 152 제 1 회미생물탐구페스티벌
막걸리를여러음료와섞어보았을때대체로포도주스와섞은것이맛과향의조화가좋았다. 그이유는포도주스가쉰다리의거북한향을잡아주고구수한맛은살려주면서동시에단맛도느끼게해주기때문에포도주스를섞은쉰다리가맛있었다. 한라봉즙을섞은쉰다리는다른쉰다리에비해맛이좋지않았다. 그이유는한라봉의신맛과쉰다리의신맛이합쳐져신맛이너무강했기때문이다. 그리고비율은 12 : 18이좋았는데음료가많이들어갈수록쉰다리의구수한맛을살려주면서신맛을잡아주었기때문이다. 우리는이네가지의실험을통해가장맛있는쉰다리를만들수있는조건을알아내었고또한그과정에따른미생물의발효나성장과정도동시에지켜보았다. 쉰다리는제주도에만있는고유한음료이자술이고제주인들의삶을담고있는우리의소중한문화이다. 우리는이런쉰다리가우리가실험한결과들을바탕으로그가치가더욱높아지고제주사람들뿐만아니라여러사람들에게알려지면서제주의특산물로서제주를알리고홍보할수있는좋은상품이되었으면좋겠다. 153
HS03 구두발표 PSB 를이용한수질정화와최적화방안에대한탐구 초당고등학교 학생 : 육성수, 최유선, 박준석, 서문다현 지도교사 : 임은경 본탐구는생활하수의여러생물학적또는화학적정화법중에서광합성세균에의한생활하수처리법을이용하여화학폐기물을비롯한축산폐기물그리고실생활에서사용하는폐수등생활하수를효과적으로정화하는방법을찾아내는것을목적으로한다. 광합성세균의정화능력에영향을미치는요인중온도, 투여량, 빛의파장, 빛의유무그리고생활하수에포함되어있는유기물종류를달리하고정화에따른오염정도, ph 오염수치를측정함으로써광합성세균이어떤조건에서최상의정화능력을발휘하는지알아보고자했다. 광합성세균중이번탐구에서사용한세균은경제적이고사용하기용이한 Rhodobacter capsulatus로사용하였다. 이번실험을통해서정화조의최상의조건을찾은후광합성세균을배양함으로써보다효율적인정화를얻을수있을것으로보며, 앞으로인류가직면하게될수질오염문제를조금이나마해결해줄수있을것으로전망된다. 154 제 1 회미생물탐구페스티벌
HS04 구두발표 LED 광원에의한미세조류 (Chlorella, Spirulina) 의효과적인증식에관한연구 민족사관고등학교 학생 : 유선아, 김세진, 이영주 지도교사 : 나종욱 Due to the recent discovery that microalgae could be used to extract bio-diesel, the need for effective mass production had become urgent. This research was conducted to find the best conditions for mass production of microalgae, specifically Chlorella and Spirulina. The experiment was divided into two parts; the first regarding the media, and the second regarding the LED light combination. In the first part, the salinity and the concentration of Plant Nutrient Medium were manipulated. The salinity for maximum growth was 1/4x of the salinity of sea water, and the concentration of PNM for maximum growth was 0%. In the second part, the experiments were divided into two parts; the first part was conducted with single color of LED light applied at a time. Chlorella showed the highest growth under the Green light, and Spirulina showed the highest growth rate under the Red light. These surprising results were confirmed three times during this research. The second part was conducted with two lights applied simultaneously. Both microalgae showed the highest growth under Red and Green light applied together. Compared to the experimental groups under single color of light, ones under Red and Green light together were the best. Through this research, we concluded that the best conditions for culturing Chlorella and Spirulina were at the 1/4x of salinity of sea water, without any additional nitrogen source, under Red and Green light applied at the same time. These results are expected to be very helpful in mass production of microalgae for bio-diesel extraction. 155
HS05 구두발표 A.xylinum에서추출된셀룰로오스를이용한대체종이만들기및대체종이개발에관한연구에대한실험보고서 경안고등학교 학생 : 김나연, 심새록, 이제희 지도교사 : 김태정 4개의식초와알콜의농도 (0.5% ~ 15%) 를다르게해서초산균을배양한결과모든알콜에서 cellulose가잘형성되는것이관찰되었다. 특히알콜의농도가높아질수록 cellulose가많이생성되었으므로, 초산균의생장촉진을위해서는알콜의농도를더높여야할것이다. 또한초산균이생성하는 cellulose가식물에서생성되는 cellulose와동일한것인지알아보기위해녹말검출반응에사용되는요오드반응을해본결과대조군으로사용한거름종이, 휴지와동일한청남색반응을보였다. 그러므로초산균이생성한 cellulose는종이에들어가는펄프와다를것이없다는것을알게되었다. 식초를만들면서지켜본결과 4개의식초중감식초에서많은양의 cellulose가형성되었기에앞으로감식초를바탕으로대량으로초산균을배양한다면나무를베지않고도많은양의 cellulose를얻을수있을것으로기대된다. 식초에서형성된 cellulose를거름종이에묻혀말린종이의인장테스트결과사과식초의 cellulose를묻힌거름종이의인장력이제일강했다. 일반적으로나무에서셀룰로오스를추출해내어종이를만들기위해서보통나무를 30년이상길러야한다. 하지만감식초는수개월, 짧게는 3개월만에셀룰로오스를생성해낼수있기때문에, 짧은시간에다량의셀룰로오스를추출해낼수있어종이제작까지적은시간이걸릴것이다. 그리고나무에서펄프를뽑아내려면, 셀룰로오스를결착시켜딴딴하게만드는리그닌이라는물질을물리적힘과고열을가해빼내야한다. 그러나초산균이생성하는 cellulose는그자체로사용할수있기에매우친환경적이라할수있다. 만약에식초에서셀룰로오스를추출하여종이를생산하게된다면대량의나무를벌목할필요가없기때문에전세계적으로벌목률을줄여궁극적으로는환경보전에기여할것이다. 156 제 1 회미생물탐구페스티벌
- 결과 (Results and Discussion) 각식초에서생성된 cellulose 의종이의인장 test 결과는감은 0.15kgf, 귤은 0.16kgf, 배는 0.14kgf, 사과 는 0.26kgf 로나타났다. 감식초에서생성된 cellulose 의인장테스트 인장테스트결과 157
HS06 구두발표 Bacillus subtilis 와 Halobacterium 의갯벌오염정화에관한비교연구 인천과학고등학교 학생 : 박현준, 조은채, 이선우 지도교사 : 윤덕한 볏짚에서식하는 Bacillus subtilis는 NO - 3 과 PO 를효과적으로제거하였으며 Hg( 수은 ) 에대해서도일부제거효과를보였다. 미생물동정기를이용해서갯벌시료에대한미생물동정결과 Sphingomonas paucimobilis, Halobacterium salinarum, Kocuria varians, Cupriavidus pauculus, Hongiella mannitolivorans, Hongiella ornithinivorans, Granuli elegans, Burkhol mallei등 8종의호기성세균이동정되었다. 펄갯벌, 혼성갯벌, 모래갯벌모두에서 Halobacterium salinarum와 Bacillus subtilis에의해 NO - 3 량감소가나타났으며 Bacillus subtilis가 Halobacterium salinarum에비해 NO - 3 량감소를더크게하였다. 펄갯 벌에서의 PO 량감소는 Bacillus subtilis에의해뚜렷하게나타났으나 Halobacterium salinarum에대해서는뚜렷하게나타나지않았다. 혼성갯벌과모래갯벌에서는 Halobacterium salinarum와 Bacillus subtilis 에의한 PO 량감소가뚜렷하게나타났다. 펄갯벌, 혼성갯벌, 모래갯벌에서의볏짚구에의한 NO - 3 과 PO 량의변화를측정한결과볏짚구가설치된원형유리통에서의 NO - 3 량의감소가원형유리통이없는대조군에비해높게나타났다. PO 량의경 우펄갯벌의경우원형유리통이있는경우가없는경우에비해 PO 량의감소가높게나타났으나혼성갯벌과모래갯벌에서는감소효과가유의미하게나타나지않았다. 볏짚구설치전후의중금속 Cr과 Pb량의변화를측정한결과 Pb의경우일부지점을제외한모든갯벌지점에서감소가나타났으나 Cr의경우감소효과가나타난지점이뚜렷하게나타나지않았다. 갯벌모형에서볏짚구의 NO - 3, PO 제거효과를측정한결과펄갯벌, 혼성갯벌, 모래갯벌의모든지점에서 NO - 3 량과 PO 량의감소가나타났다. NO - 3 의경우펄갯벌에서의감소효과가다른갯벌에비해뚜 렷하게나타났으며전반적으로갯벌의깊이가깊어질수록감소가높게나타났다. PO 의경우혼성갯벌에서의감소가다른갯벌에비해높게나났으며깊이에따른감소작용은뚜렷하게나타나지않았다. 158 제 1 회미생물탐구페스티벌
HS07 구두발표 현미및흑미발효물의여드름원인균에대한항균작용연구 인천과학고등학교 학생 : 김학준, 최지원 지도교사 : 김은성 여드름발생의억제를위해여러가지여드름발생요인중여드름원인균에대한흑미, 백미, 현미의항균활성을알아보았다. 우선호기성발효균을이용하여쌀을발효시킨후항균시료로사용하였고, 여드름원인균주 3종 (P. acnes, S. epidermidis, S. aureus) 은우선평판배지에서 1회계대배양한후액체배지로옮겨실험에이용하였다. 여드름균을평판배지에도말하고, Paper Disc에흑미, 백미, 현미의발효물을농축하여균이도말된배지위에올려놓고배양한뒤균의생육이억제된 Clear zone의크기로항균활성을비교하였다. 실험결과흑미의항균력이가장탁월한것으로나타났으며쌀발효물에당근추출물을첨가한추가실험으로항균력을증가시킬수있는방법도알아내었다. 또한, 실제피부상재균을채취하여동일한실험과정을거쳐백미및흑미가실제피부상재균에도항균활성이있음을확인하였다. 159
HS08 구두발표 유산균이우리소화기관 ( 입, 위, 소장 ) 내의온도, ph, 효소, 투입시간등의영향을받고도장까지살아남을수있는가? 원주고등학교 학생 : 박창표, 천지환, 정수환, 최종훈 지도교사 : 장봉근 탐구주제인유산균이우리소화기관 ( 입, 위, 소장 ) 내의온도, ph, 효소, 투입시간등의영향을받고도장까지살아남을수있는가? 에따라 실험대상유산균이인체내소화기관에서생존할까? 를목표로탐구를실시했다. 대상유산균은 Lactobacillus 표준균주 7종과김치에서추출한 (M19, PA2, PA40) 3종의분리균주를택하였고, 인체내소화기관에서생존확율이높은유산균을얻기위해인공침, 인공위액, 인공담즙에서의내성조사를실시후, 인체내소화기관에서생존가능성이매우높은김치에서분리한유산균 2종 (M19, PA40) 을생존율조사균주로선정하였다. 20 19 19 14 13 18 16 12 14 12 10 8 6 4 2 12 8.7 대조군인공침인공위액인공담즙 10 8 6 4 2 7.2 7.2 6.9 대조군인공침인공위액인공담즙 0 No.8 (M19) 0 No.10 (PA40) 선발유산균 선발유산균 Figure. 김치분리유산균의우리소화기관 ( 입, 위, 소장 ) 환경에서생존율 선정된 2 종의유산균을각각대조군 ( 비처리군 ) 과실험군 ( 인체내의소화기관과유사한환경으로구성 : 인 공침처리군, 인공위액처리군, 인공담즙처리군 ) 으로배양을하여생존유산균을계수한결과, M19 의균주 160 제 1 회미생물탐구페스티벌
는, 인공침에는영향을받지않았으며, 인공위액처리시 62% 가생존하였으며, 인공담즙처리시 47% 가생존하는것으로확인되었다. PA40 균주는, 인공침에는영향을받지않았으며, 인공위액처리시 95% 가생존하였으며, 인공담즙처리시 176% 가생존하는것으로확인되었으며. 오히려인공담즙에저해되는것이아니라생육이촉진되는결과가나타났다. 또 M19균주보다 PA40균주가인공위액에대해생존율이더높으며, 인공담즙에는생육이촉진되는경향을보이는것은이유산균을식품공정에적용할경우, 유용할것으로판단하였다. 생존율조사에의거실제생존한유산균결과값을보면도말평판법에따라분리균주 M19의경우대조군 (1.9 CFU/mL), 인공침 (1.9 CFU/mL), 인공위액 (1.2 CFU/mL), 인공담즙 (8.7 10 8 CFU/mL) 으로계수되었고, 분리균주 PA40의경우, 대조군 (7.2 10 8 CFU/mL), 인공침 (7.2 10 8 CFU/mL), 인공위액 (6.9 10 8 CFU/mL), 인공담즙 (1.3 CFU/mL) 으로계수되었다. 대상균주 (10종) 내성조사와선발균주 (2종) 생존율조사결과를정리하면 7종의 Lactobacillus 표준유산균및 1종 (PA2) 의김치에서추출한분리유산균은내성조사시대부분인공위액에서사멸하였고, 2종 (M19,PA40) 의김치에서추출한분리유산균은인체내소화기관에서생존할수있음을밝혀냈다. 이로써기능성유산균이인체내소화기관에서보다효과적으로생존확률을높이기위해서는유산균을캡슐화한 ( 생존여부는...?) 요구르트를음용하거나, 공복일때보단식후에발효유제품을섭취하는것이좋을것으로판단되며. 또이번탐구결과에의거우리나라대표음식인김치발효유산균의효능이입증되었으므로즐겨먹고김치의세계화를위해노력및김치발효유산균의활용성을적극적으로연구해야한다. 161
HS09 구두발표 Identification of the Vibrio vulnificus htpg Gene and Its Influence on Cold Shock Recovery Hankuk Academy of Foreign Studies 학생 : Seulah Choi, Hee-jee Youn 지도교사 : Ji Young Choi The pathogenic marine bacterium Vibrio vulnificus is the causative agent of food borne diseases such as life threatening septicemia. To better understand this organism s strategies to survive in a refrigerator, a mutant that was more sensitive to cold shock was screened from a library of mutants constructed by random transposon mutagenesis. Using a transposon tagging method, the htpg gene encoding the chaperon protein HtpG was identified and cloned from V. vulnificus. The deduced amino acid sequence of HtpG from V. vulnificus was 85 to 91% similar to those reported from other Vibrio spp.. Functions of HtpG on cold shock tolerance were assessed by the construction of an isogenic mutant, in which the htpg gene was inactivated by allelic exchanges. The survival of the htpg mutant, determined by measuring the reduced number of viable cells under cold shock stress at 4 C, was not significantly different from that of the parental wild type. However, when the cells survived 24 hr cold shock at 4 C were moved to 30 C, the observed growth lag of the htpg mutant was significantly longer than that of the parental wild type. The growth lag of the htpg mutant in LBS was approximately 90 min, while the parental strain was approximately 30 min. The results indicated that recovery of the wild type from cold shock was significantly faster (p < 0.05) than that of the htpg mutant, and that the chaperon protein HtpG contributes to cold shock recovery, rather than cold shock tolerance, of V. vulnificus. 162 제 1 회미생물탐구페스티벌
HS10 구두발표 음파의성질에따른미생물의증식속도변화 부산장안고등학교 학생 : 김재훈, 이서황, 최영식 지도교사 : 정선락 본실험은유산균이음파에따라증식속도가어떻게변하는지에대한탐구이다. 유산균이자라는환경에대한연구는 ph나온도등다양한범위에걸쳐있다. 하지만우리가하려는실험은연구된사례가없었다. 음파가유산균의증식속도에어떤영향을주는지알아보기위해맵시 (sine, square), 진동수 (20hz, 10khz, 20khz), 진폭 (5vpp, 20vpp) 을변화시키면서유산균의증식정도를비교해보았다. 맵시는다양하게해보고싶었지만종류마다모양은달라도주기가비슷했기때문에두가지밖에할수없었다. 진동수는가청주파수영역인 10khz에서는대조구와비슷했으나 20hz에서는확연히콜로니수가증가했다는것을확인할수있었다. 하지만 20khz에서는높은진동수에의해콜로니를관찰할수없었다. 진폭은 20hz에서 5vpp일때는변화가미미했지만 20vpp에서는확연히차이가났다. 163
HS11 The Digestive Enzymes of The Digestive Enzymes 경기북과학고등학교 학생 : 김영재, 김주영, 김세원, 조규민, 이홍우 지도교사 : 윤용근 기관지와더불어위장관은다양한병원성미생물이체내로유입되는주요경로이기때문에각각선천성면역기작이갖추어져있을것으로예상할수있다. 본연구에서는면역학적관점에서소화효소의기능을알아보고자하였다. 이를위해 lysozime, Amylase, Pepsin, Trypsin, Lipase 5가지효소를 Escherichia coli 와 Staphylococcus aureus에각각독립적으로처리한후생장률과세포표면구조의변화를조사하였으며, 위장관계의반응환경과소화효소의작용시간을고려하여 5가지효소를복합적으로처리하여효소의작용에따른효과도조사하였다. 그결과 Amylase와 Lysozyme처리는 S.aureus의생장에억제효과를나타내었고, 펩신은 E.coli 의성장을억제하는효과를보였다. 또한펩신단독으로는 S.aureus에대해억제효과를보이지않았으나 Amylase와 Lysozyme을처리후에펩신을처리하였을때는 S.aureus에대해서도성장저해효과를나타냄을알수있었다. 반면, 트립신과 Lysozyme은두균에대해성장저해효과를보이지지않았다. 164 제 1 회미생물탐구페스티벌
HS12 키토산 (Chitosan) 함유물질내 Acetobacter 의생리활성기작에관한연구 경안고등학교 학생 : 김이현, 김학현, 전주수, 정현우 지도교사 : 김태정 폐기율이높은갑각류의껍질이나일년내내꾸준히마구버려지는아까운과일껍질들의재활용차원에서연구한본논문에서실제로키토산을직접추출하고과일식초를발효시켜서곰팡이제거효과를분석해보니여러가지과일중사과껍질로만든과일식초가다른과일식초보다효과가좋았다. 키토산의효과는우리가홍합껍데기에서키토산을추출하는과정에서순수한키토산을추출할수가없어서예상보다는효과가뛰어나지는않았다. 하지만키토산을추가한결과, 확실히기존의과일식초보다곰팡이제거효과에더욱많은효과가나타났다. 이번실험을통해간단한방법으로무공해과일식초를만들어일반가정에서친환경적인곰팡이제거제를만들수있었으므로앞으로음식물쓰레기를재활용한다면음식물쓰레기도줄이고친환경곰팡이제거제를만들수있을것이다. 이방법이실용화가된다면경제적으로도이윤이될것이고자연에서나온재료로만들었기에친환경적일것이라는생각이든다. 165
HS13 Alternaria alternata를이용한플라스틱쓰레기문제해결방안의보편화가능성탐구 경안고등학교 학생 : 권태희, 서정민, 지혁주, 송승빈 지도교사 : 강윤화 1. 탐구동기플라스틱쓰레기문제가점점심각해져가고있음에도플라스틱사용량은줄어들지않고있다. 이에플라스틱을친환경적으로분해할수있는방법을고민하다가플라스틱에서잘번식하는곰팡이알테르나리아알테르나타 (A. alternata) 를활용하여플라스틱을분해하여보기로하였다. 2. 탐구의주요내용 (1) A. alternata가여러조건에서 PVC를분해하는정도탐구 (2) A. alternata가해수에서의생존여부 (3) A. alternata가수중식물에주는영향 (4) A. alternata가육상식물에미치는영향과매립과비교하였을때의효율성탐구 3. 탐구의독창성대부분의사람들은플라스틱에번식하는곰팡이를보면인간에게해를끼치는것이라고만생각하고이를제거해버린다. 하지만이곰팡이들이플라스틱에번식한다는특성을다른시각으로바라보고이를인위적으로배양하여플라스틱쓰레기문제를해결하려는방안을제시하였다. 4. 탐구결과이탐구실험은플라스틱을분해하는곰팡이중에서 A. alternata라는특정한곰팡이를사용하였다. 곰팡이를활용한쓰레기처리방법이기존의방법보다효율적임을증명하여플라스틱쓰레기의소각, 매립과해양플라스틱쓰레기문제를좀더친환경적으로해결할수있다. 166 제 1 회미생물탐구페스티벌
HS14 탄산염광물형성미생물을이용한 CO 2 고정 광주과학고등학교 학생 : 박수진, 기량, 김영훈 지도교사 : 김영준 There are lots of red algal nodule littoral deposits in the west coast of the U-do which is located in the northeast province of Jeju island. It was analyzed by a research center and we found that the red algal nodule is a Mg-rich Calcite which is formed with the ratio of 9:1=Ca:Mg not a Calcite(CaCO 3 ) which is composed of 100% Ca. We progressed our research by making 3 hypothesis to clarify about the exact mechanism of red algal nodule. First hypothesis, which says the red algal nodule is formed by chemically was confirmed wrong. Second hypothesis, which states that red algal nodule is formed by red algae was also confirmed uncertain. We researched the last hypothesis, which the red algal nodule is formed by microorganisms. Actually, the cell of microorganism was charged with minus, so the ions of metal was oversaturated and formed the Mg rich Calcite. The experiment we did at the end was to find how much the microorganism could fix the CO 2 as a Calcite. 167
HS15 클로렐라를통한중금속흡착연구 광주과학고등학교 학생 : 김남희, 박재현, 오윤수, 임정형 지도교사 : 김영준 최근들어클로렐라의약품을섭취하는사람들이늘어나고있다. 이는클로렐라가가진효능때문인데, 우리가주목한것은중금속배출효과이다. 이효과를입증하기위해이실험을계획하였다. 실험에서사용한클로렐라는 클로렐라불가리스 이며중금속흡착여부를확인하기위해온도와중금속의종류를변인으로잡았다. 사용한중금속은 Pb, Cd, Cr, Cu이고온도는 10 C, 25 C, 40 C로설정하였다. 중금속흡착률을계산하기위해 ICP를이용하여클로렐라가흡착하고남은중금속의양을알아보았다. 그러나실험과정에서발생한실수로인해중금속수용액의농도가정확하지않았다. ICP 측정결과중금속수용액의농도변화는큰폭으로변하지않았다. 광학현미경으로관찰한결과는정량적인값이아니기때문에섣부른결론을내리기에는신뢰성이현저히떨어졌다. 그결과클로렐라가정말로중금속을흡착하는지밝혀내지못해클로렐라를상용화시켜폐수처리하자는결론까지는가지못했다. 168 제 1 회미생물탐구페스티벌
HS16 겨울철금강호에서항생제내성균의분포에대한연구 군산제일고등학교 학생 : 분명흔, 신재웅, 이우춘 지도교사 : 김종률 전라북도군산에위치한금강하구수역의 3개정점을대상으로 2012년 2월에호기성종속영양세균과항생제내성세균의분포를조사하였고, 항생제내성균을분리동정하였다. 조사기간중금강하구수역의호기성종속영양세균은 1.6 ± 0.24 10 3 ~ 2.6 ± 0.81 10 4 cfu ml -1 의범주에서변화하였다. 그리고항생제내성세균의분포는 ampicillin(am) 내성세균의경우, 0.95 ± 0.1 10 2 ~ 3.13 ±0.1 10 3 cfu ml -1, chloramphenicol(cm) 의내성세균은 0 ~ 1.10 ± 0.1 10 3 cfu ml -1, gentamicin(gm) 의내성세균은 0 ~ 5.42 ± 0.3 10 2 cfu ml -1, kanamycin(km) 의내성세균은 0 ~ 3.99 ± 0.4 10 2 cfu ml -1, 그리고 streptomycin(sm) 내성세균은 0 ~ 0.96 ± 0.2 10 2 cfu ml -1 의범주에서변화하였다. 16S rdna 염기분석방법으로총 7 균주의항생제내성세균을분리동정한결과 Bacteroidetes group에속하는 5균주와 Proteobacteria group에속하는 2균주가동정되었다. 그리고분리동정된균들은 Kirby- Bauer의디스크확산법을이용하여항생제감수성을통한항생제다제내성균 (MDR) 을확인하였다. 169
HS17 청미래덩굴 (Smilax china L.) 추출물이빵의부패균성장에미치는영향 동우여자고등학교 학생 : 박지은, 심지현, 이미선, 최여진 지도교사 : 유희영 식품보존을위해첨가하는식품보존제는가공식품제조과정에서중요한역할을하고있다. 그러나식품보존제의사용으로인한부작용이보고되면서가공식품의안전성과유해성이회자되고있다. 이에최근에는천연식품보존제에대한연구가활발히이루어지고있으며, 천연식품보존제에는녹차, 쑥, 자몽추출물, 오미자, 마늘, 청미래덩굴등이있다 ( 최한영, 2004). 청미래덩굴은백합목백합과의낙엽덩굴식물로예로부터잎은떡을쌓아떡을보관하는데이용하였고, 뿌리는항암효과가있다고알려져달여마시곤하였다. 이에지금까지청미래덩굴의성분과발전가능성에대해서연구가이루어졌음에도식품분야에서의활용방안에대한연구는많이이루어지지않았다. 따라서본탐구에서는청미래덩굴추출물이빵의부패균성장에미치는영향을확인해봄으로서천연식품보존제로서의가능성을확인해보고자하였다. 본탐구의결과는다음과같다. 첫째, 빵의부패균성장억제효과는청미래덩굴의뿌리추출액, 잎추출액, 녹차추출액순으로높게나타났다. 둘째, 시중에서빵류보존에사용되고있는방부제함량인 0.1% 수준에서청미래덩굴의뿌리추출액과방부제의항균효과는상이하게나타났다. 셋째, 청미래덩굴뿌리추출액은빵에첨가하는함유량이증가될수록부패균성장억제에탁월한효과를보였다. 170 제 1 회미생물탐구페스티벌
HS18 Herpesvirus 에대한올리브잎의항바이러스효과 서울문영여자고등학교 학생 : 이채은, 최소영, 최영민 지도교사 : 김기만 본실험은피부나점막에수포성병소를형성하는 DNA Virus인 Herpesvirus(HSV) Type 1에대한올리브잎의저항력을알아보는실험이다. 올리브잎을각각 water, chloroform, ethanol, butanol, ethyl acetate에녹여 plaque assay를진행한다. 6 well에 Vero cell과올리브잎추출물을함께 seeding하는데이때추출물의농도는다르게한다. 하루정도후, 일정한농도의 virus를각 well에넣어 infection시킨다. 1시간정도 incubating하며 20분간격으로 inverting해준다. 시간이지나면미리준비해둔 agarose overlay를각 well에넣어고정시킨다. plaque이형성되면그수를관찰, 각각추출물끼리비교한다. 위의과정을통해올리브잎이 HSV에대한저항력을보이는지, 보인다면어떤추출물에서가장잘나타나는지를관찰할수있다. 171
HS19 남극 King George Island 에서발견된해양 Pseudomonas sp. 와 Russia Cara 해의 Bacillus sp. 가생산하는 Extracellular Protease 의특성비교 세종과학고등학교 학생 : 김수현, 김명훈, 서승원, 박수현 지도교사 : 최승규 최근극지에서발견된세균들의독특한특징들이관심을받고있다. 본실험에사용된 Bacillus sp. 와 Pseudomonas sp. 는각각남극의토양과북극의바다에서발견된것이다. 저온에서활성을나타내는 protease는저온에서사용하는효소세제개발등산업적가치가높다. 특히겨울철에사용가능한저온효소세제에사용되는 protease는낮은온도, 약염기의환경에서높은효소활성을나타내야한다. 본실험은남극 King George Island에서발견된미생물로서 extracellular protease를산물로생산하는것으로확인된해양미생물인 Pseudomonas sp.(pamc 25154) 와북극 Russia Cara해에서발견된 Bacillus sp.(pamc 23158) 를한국해양연구소부설극지연구소에서분양받아 extracellular protease의활성을측정하였다. 실험기간은겨울철인 2012.1~2012.2이며, 세종과학고등학교에서 1학년학생들 4명이외부기관의도움없이수행하였다. 극지미생물 2종이생산하는 protease의활성을 ph4~10까지 ph를 1씩올리면서온도 10 C의환경에서측정하였고, 온도는 5 C에서 35 C까지 5 C씩올리며 ph 7의환경에서측정하였다. Casein을기질로하여효소의분해정도를 Lowry 법으로측정하였으며, Microplate reader기를사용하여흡광도를측정하였다. 효소활성측정실험결과 Bacillus sp. 가생산하는 exo-protease의경우에는 ph7~8, 온도는 10 C에서가장큰활성을보였고, Pseudomonas sp. 의 exo-protease는 ph8, 온도 35 C에서가장높은활성을보였다. Bacillus sp. 가생산하는 exo-protease는낮은온도와약염기라는두가지조건을만족시키고있으며저온에서사용가능한효소세제개발에사용가능할것으로판단할수있다. 172 제 1 회미생물탐구페스티벌
HS20 P. acnes 균에대한난황항체를함유하는여드름연고의개발가능성 세종과학고등학교 학생 : 박정우, 이정민 지도교사 : 강필원 목적 : 본연구는연고에난황항체를함유시켜치료의효과를부가시키기위한첫걸음으로, 기존의여드름치료용연고에여드름주요원인균인 Propionibacterium acnes( 이하 P.acnes로약함 ) 에대한난황항체를함유시켰을때균의증식억제및사멸에어느정도상승작용을일으키는가를알아보고이와같은연고의개발가능성에대하여탐색해보고자수행되었다. 방법 : 개발가능성만을탐색하는것이므로조제한물질을 P.acnes균에처리하였을때의균증감여부에만초점을맞추어진행되었다. 본연구에서는배양된 P.acnes균에기존의여드름치료제로사용되고있는대표적인물질인과산화벤조일과난황항체를혼합한용액을처리하여흡광도를측정함으로써균의사멸과증식억제정도를파악하였고, 기존의여드름치료제로사용되고있는항생제인인산클린다마이신과난황항체를혼합한연고를코팅한 96well plate에 P.acnes균을 3일간배양하며흡광도를측정하면서시간에따른균의사멸효과를알아보고, 난황항체농도를 2배씩희석하여함유할난황항체의최소성장억제농도 (minimal inhibitory concentration, MIC) 를측정하였다. 결과 : 과산화벤조일과인산클린다마이신, 두가지기존여드름치료제제에난황항체를함유시켜흡광도를측정한결과에서공통적으로난황항체를부가한경우에 P.acnes균에대한사멸효과와균증식억제효과가그렇지않은경우보다더우수함이증명되었다. 최소성장억제농도는 0.2mg/ml 이하일것으로추정한다. 결론 : 기존의여드름치료제에난황항체를부가시킴으로써기존치료제의단점을보완하고일정기간추가로접촉하는병원체에대한예방의효과를거둘수있는새로운여드름치료제의개발가능성을발견하였다. 또한상처치료용연고, 단순포진연고등의다양한연고에도난황항체를함유시킴으로써특정병원체에대한특이성이부가된연고를개발할수있는가능성을보여주고있다고생각된다. 173
HS21 Lactobacillus plantarum 을이용한유해미생물억제효과 세종과학고등학교 학생 : 이윤지 지도교사 : 유해미 이연구는발효식품인김치, 녹차, 사과에서분리한유산균 Lactobacillus Plantarum이인간의몸에서염증을일으키거나해를입히는유해균인 F.nucleatum( 구강균 ), S.mutans( 충치균 ), C.dipheriae( 액취균 ), P.acnes( 여드름균 ), M.furfur( 비듬균 ) 에대해항균효과가있는지확인하고, 항균효과를유발하는물질을찾고자하였다. 유산균을배양하여용해물과배양액으로총 6종의시료를얻은후 ph test, MIC test와 HPLC 분석을진행하였다. 작용조건에대한 ph test는 6가지시료모두결과가유사한결과로나타났으며, MIC test 결과녹차와김치추출유산균의배양액이충치균, 액취균, 여드름균, 비듬균의생장을억제하는것으로나타났다. HPLC 분석을통해같은종의균이지만용해물과배양액의성분이다른것을확인할수있었으며, 특히녹차와김치추출유산균에서유사한성분이있는것으로생각된다. 연구결과로부터자연적인유산균배양액성분을유해균치료제로활용하면화약약품인기존의치료제보다자연친화적항균성제품을개발, 생산할수있을것으로기대된다. 174 제 1 회미생물탐구페스티벌
HS22 미생물의의사소통조절을통한질병예방 양일고등학교 학생 : 배동주, 이수민, 전승호, 유원종 지도교사 : 홍보라 본래의실험계획서의내용에서는비브리오콜레라균에서언어로내뿜는 AHL의화학적구조와작용기를알아보고세가지작용기를치환, 제거하여유해미생물들의의사소통을교란시키는실험계획을수립하였다. 실험은동일한화학물질을넣었을때어떤환경에서가장극적인결과를얻는지, 또이결과를의학적인분야와접목시킴으로써질병예방, 더나아가신약개발에접목시킬수있지않을까하는발전가능성을알아보고자하였다. 계획에따라탐구를수행하려고하는과정에서실험방법등에대하여불명확한내용과제시되지않은내용, 수정해야할사항들을발견하게되었고더나은탐구를하기위하여실험의수정이필요했다. 수정된탐구방법은실험결과를더명확하게알아볼수있도록계획하였다. 각각다른화학물질을넣어준여러개의실험군과아무런화학물질을넣지않은대조군을비교하여일정기간동안부패된정도에따라결과를확인한다. 수정한실험은서울대농생명과학부응용미생물학과의황인규교수님의조언을참고하고서울대학교실험실을이용하여좀더체계적으로진행될예정이다. 175
HS23 미생물연료전지의효율성탐구 양일고등학교 학생 : 박혜림, 임민지 지도교사 : 홍보라 산업혁명이후석유와석탄등의화석연료의사용이급격하게늘면서화석연료가고갈될수있다는연구결과가나왔습니다. 이에따라세계각국에서는화석연료를대체하기위한새로운에너지원의개발에주력하고있습니다. 현재연구중인에너지원에대한조사를하였습니다. 그중미생물을이용하여에너지를생산하는미생물연료전지 (Microbial Fuel Cell, 이하 MFC) 에대해관심을갖게되었습니다. 저희팀은 MFC의전력생산량에영향을주는요인에대한연구를하였습니다. 먼저 MFC를제작하여보고실제로전력이생산되는지확인하였습니다. 또한온도변화에따른 MFC의전력생산량을비교하여보았습니다. 176 제 1 회미생물탐구페스티벌
HS24 효소활성이높은미생물탐색을통한바이오에탄올생산효율성증가에대한탐구 한국외국어대학교부속용인외국어고등학교 학생 : 임지현, 오지환, 안효철, 한해인 지도교사 : 최지영 이탐구의목적은바이오에탄올의생성에적합한효소와미생물을탐색하여바이오에탄올생성의효율성을증가시킬방법에대해알아보는것이다. 실험샘플로는버섯과누룩, 그리고다양한나무뿌리주변의토양속미생물을배양하였다. 실험은크게 3가지로나누어진행하였다. 우선, 수집한실험군중에서아밀라아제활성이높은샘플을찾기위해 Iodine 테스트를통해실험군들의 starch 분해정도를측정하였다. 다음으로, 알코올발효를잘하는효모를찾기위해발효관테스트를통해알코올발효정도를측정하였다. 마지막으로각각의실험에서좋은결과를얻은균주들을조합하여, co-culture를통해우수조합을발효관테스트와 ph 측정을통해골라내었다. 그결과소나무-4균주와 Dry Yeast를조합한것이가장좋은효율을보였으며, 소나무-4 균주를 16s rrna 염기서열분석을통해동정한결과, Bacillus thuringiensis strain IAM 12077 16S ribosomal RNA과 99% 유사한것으로나타났다. 최종적으로, 이렇게선별된두균주를원형질융합을통해하나의균주로아밀라제형성과에탄올발효를모두할수있는고효율균주를개발하고자하였다. 177
HS25 에어캡쳐와메탄생성균을이용한공기중 CO 2 고정및대체에너지활용과효율성증대실험 전북과학고등학교 학생 : 박건희, 한상명, 구준영, 조유민 지도교사 : 윤대현 화석연료의과다사용으로현대문명세계에서이산화탄소의증가효과는온실효과라는부작용의결과를가져오게되었다. 자연계에서탄소순환을인위적으로파괴하게됨으로써역효과를우리인류는조금씩느끼고있게된것이다. 본연구에서는이러한탄소순환에대해좀더효율적으로접근하고자하였다. 연구의주된목표는수산화나트륨 (NaOH) 을이용하여대기중의이산화탄소를포집할수있는에어캡쳐를제작한후, 메탄생성균을통하여포집된이산화탄소를메탄으로전환시켜에너지자원으로사용하고자하는점에있다. 이산화탄소에의한온실효과와이로인한지구온난화가극도로심각한오늘날, 이산화탄소로만들어진메탄을다시연소시키는새로운탄소순환은이산화탄소방출과자연정화가균형을맞추는데에도움을줄것이다. 본연구에서는이러한연구가미래대체에너지를개발하는데에도움이될것으로생각한다. 178 제 1 회미생물탐구페스티벌
HS26 식중독균의편백나무정유와그특정성분에관한반응고찰 전북과학고등학교 학생 : 오기성, 이연희, 박슬기 지도교사 : 윤대현 최근여러분야에서과학적기술이발달함에따라인간의삶은더풍요로워졌지만, 여전히식중독문제만은다른분야에비해뚜렷한예방책이없다. 최근까지도군부대나초, 중, 고등학교및직장등에서단체식중독사건으로구토, 설사, 고열등의극심한고통에시달리며, 식중독으로인해어린아이들과노인들은사망에이르기까지하는기사를심심치않게접할수있다. 식중독의해결에대한근본적인접근방법중하나는원인균을제거하는것인데, 여러연구를통하여편백나무가항균효과가있음이보고되고있다. 본연구에서는이러한편백나무의정유를추출하여항균성을검증해보고, 이러한항균성이식중독예방효과에얼마나효과적인지를실험적으로밝혀내고자하였다. 연구의신뢰성을높이기위하여 Column Chromatography와 GC/MS를통하여편백나무정유의성분물질을분석하고, 어떤성분물질이식중독균에대한항균성을가지는지, 또이를어떻게하면더효율적으로이용할지에대한가능성과실용성을탐색하였다. 179
HS27 젖산균을이용한식물면역활성효과에관한연구 제주과학고등학교 학생 : 고윤영, 김유진, 홍권민 지도교사 : 김추식 최근들어작물의생산능력을기르기위하여여러연구가진행되고있다. 이러한현상황에맞추어본연구는젖산균이식물에미치는영향중면역계에미치는영향을파악하여식물의면역또는방어능력을향상시키는방법을개발하는데에그목적이있다. 본격적인실험에앞서젖산균과회색곰팡이균을배양하고젖산균의식물유해성을파악하기위하여발아율을측정하였다. 이연구에서는자라는시간이짧고같은토양에서자란건강한상추를사용하였다. 위실험결과를바탕으로하여젖산균의식물면역활성을살리실산과염화철반응의흡광도측정결과를통해대조군과비교하며파악하였다. 그원인을젖산균과젖산균의대사산물로나누어두가지실험을추가적으로진행하였다. 상추세포, 회색곰팡이균, 젖산균또는젖산균의대사산물그리고염화철을적절한양과반응시간을두어흡광도를측정하고대조군과비교하여분석하였다. 그결과발아율은상추의발아에좋지않은영향을미쳤다. 면역반응에는긍정적인영향을미쳤다. 180 제 1 회미생물탐구페스티벌
HS28 토양박테리아의분류와동정및이를이용한지렁이의생산량증대방안의고찰 하나고등학교 학생 : 장화영 지도교사 : 김연정 지렁이는토양생태계의중요한구성원이며, 유기농농업의핵심생물이다. 이들의쓰임새가확대되고있는상황에서이들의생산량을늘리기위한많은노력들이시도되고있다. 본실험은, 기존의방법과는다른방식으로지렁이의생산량증대를위해노력했는데, 지렁이와공생관계를맺고있는토양박테리아를이용하여생산량증대를꾀하였고, 특정토양박테리아의공급으로지렁이의생산량증대를확인할수있었으며아울러이러한토양박테리아의공급이생물생태계에도안정적임을식물의재배를통해확인할수있었다. 181
HS29 복분자추출물의항노로바이러스활성을이용한 APG 기반의천연식기세제개발 하나고등학교 학생 : 이주영, 빙소현, 오영준, 이동민 지도교사 : 김연정 노로바이러스 (NV) 는우리나라에서발생하는식중독의발생건수, 환자수모두 1위를차지하는주요병원체이다. 본연구에서는천연식품소재의 NV에대한저해효과를규명했을뿐아니라이를실생활에적용시킬수있는가능성을확인하였다. 복분자, 오렌지그리고포도의항바이러스효과를확인하기위해 plaque assay를실시한결과복분자추출물이노로바이러스증식저해효과가가장컸다. 복분자추출물첨가시기에따른분석을하였을때 simultaneous treatment에서항노로바이러스활성이매우크게보였다. 또한천연계면활성제인 alkyl polyglucoside (APG) 존재시, 복분자추출물을첨가하였을때에도복분자추출물의항노로바이러스활성이뛰어났다. 따라서복분자추출물을 APG 기반의천연식기세제첨가물로활용한다면단체급식소에서발생하는노로바이러스식중독을예방하는데크게기여할것이다. 182 제 1 회미생물탐구페스티벌
HS30 화분속미생물과식물성장과의상호작용연구 효원고등학교 학생 : 윤하정, 이가희, 주다현, 한지수 지도교사 : 박찬기 본실험은학교내운동장주변화단이나복도에서흔히볼수있는화초들을보면서, 토양의종류에따라식물들의성장속도는과연어떤차이가있을까라는호기심에서출발하였다. 식물이잘자라는흙속에는상대적으로식물성장과관련된미생물이많이서식할것이라는가설하에, 본교화단흙, 수원광교산흙, 수원시평생교육관근처밭흙, 시중판매용흙등 4종류의흙과금사철, 고무나무, 줄리아페페등 3종류 (12그루) 의식물을토대로실험을전개하였다. 조작변인은 4종류의흙으로하였고, 변인통제에있어서는온도는 20 C로설정하고, 물은 4일간격으로 175ml를공급하였다. 대조군은판매용흙으로설정하였다. 4주동안식물을키우면서 1주간격으로각식물의무게, ph, 뿌리길이, 줄기의길이, 잎의개수측정등을통해각각의성장속도를비교하였다. 3주후에는한천배지를만들어각식물별흙과 DPBS를혼합하여 voltax를한뒤, voltax한 tube에서상층액을 microtube에옮기고, microtube에옮긴용액을다른 microtube 에 DPBS와 10-1, 10-2 으로희석한용액과함께한천배지에 spreading하였다. 2일후에배지에배양된 colony의개수를파악해서미생물양을간접적으로측정하였다. 탐구결과고무나무는광교산흙에서, 줄리아페페는화단흙에서, 금사철은화단흙에서성장폭이컸다는것을볼수있었다. 식물이제일잘자란흙인화단흙은콜로니수는적었지만상대적으로노란색콜로니가없었다. 반면에다른흙에서는노란색콜로니를볼수있었다. 즉노란색콜로니가식물성장에영향을끼쳤음을볼수있었다. 또한화단흙의 ph가 3개의식물에서 7~8사이였는데이는식물이잘자랄수있는 ph였다. 밭흙의 ph는 7보다약간낮았지만콜로니수가매우많았다. 즉밭흙의미생물이식물을잘자라게하는데영향을주었다는것을알수가있었다. 광교산흙은 ph는 4~5사이인산성으로써고무나무를제외한식물성장이저조함을볼수있었다. 즉, ph 또한식물이잘자라는데영향을주었음을볼수있었다. 판매용흙은 ph가 7이었고콜로니수도매우많았지만상대적으로식물들이잘자라지못하였다. 이를통해각토양속에는식물성장을촉진하는미생물과억제하는미생물이혼재해있고, ph 또한다양했는데, 식물성장을촉진하는미생물이많이있고, ph 7~8 정도인토양에서식물성장이원활했음을볼수있었다, 반면에판매용흙은미생물도많이있고, ph 또한 7이었지만식물성장이더디었던것으로보아판매용흙속의대부분의미생물 ( 노란색콜로니 ) 이식물성장을방해하는미생물이라는결론을내렸다. 계절적요인 ( 동절기 ) 과실험인프라의미흡으로인해정확한대조군을세우는데제한이있었던점과토양속에있었던노란색콜로니에대한유전자염기서열분석을통한정확한세균의종을알수가없어서추정론적결론을내릴수밖에없다는점은아쉬움으로남았다. 마지막으로이실험결과를토대로식물의성장과미생물이서로연관이있다는것을급우들에게알리고, 미생물관련동아리를신설하여교내미생물탐구활동을활력화할것이다. 183