Microbial processes that bind heavy metals and form minerals are widespread, and they represent a basic aspect of biogeochemistry. Some microorganisms can crystallize minerals by secreting a specific enzyme. In particular, calcite ($CaCO_3$) precipitation is an important part of biomineralization, and has been studied extensively because of its wide application in civil engineering technology. This process provides an effective way to stabilize heavy metals within a relatively stable crystal phase. In this study, biomineralization of calcite by three urea-hydrolyzing indigenous bacterial strains was investigated by microbiological analyses. Three bacterial strains were isolated from the sludge of B mine in Mexico and each bacterial strain was identified by the cellular fatty acid composition and 16S rRNA partial sequencing analysis. The results of the identification analysis showed that these strains were closest to Sporosarcina pasteurii, Kurthia gibsonii, and Paenibacillus polymyxa. We found that the optimum conditions for growth of these indigenous bacteria were $30-40^{\circ}C$ and pH range of 7-8. Microbiological analyses showed the possibility that the bioaccumulated heavy metals ions were deposited around the cell as crystalline carbonate minerals under the optimum conditions. The findings of our study suggest that the indigenous bacterial strains play an important role in heavy metal immobilization.
중금속류나 방사성 물질로 오염된 지하수를 원위치에서 처리(정화 혹은 고정화)하고자 할 때, 반드시 고려해야 할 지화학적 요소 중의 하나는 지하수의 산화/환원전위 값이다. 우리는 생지화학적 작용에 의한 현장 지하수의 산화/환원전위 변화 특성을 알아보기 위해 실험실 조건에서 한국원자력연구원의 심부지하수를 대상으로 전자공여체(젖산), 전자수용체(황산염) 및 토착미생물을 주입하여 시간별로 산화/환원전위 변화를 관찰하였다. 질소가스-충전 글로브박스에 있는 순수 지하수는 시간이 경과함에 따라 미약한 Eh 상승(약산화)이 있었다. 하지만, 젖산, 황산염 혹은 미생물이 주입된 지하수 대부분의 Eh는 감소(환원)하는 특성을 보여주었다. 특히, 국내 토착 황산염환원미생물인 '바쿨라텀'이 주입되었을 때, 지하수의 Eh가 -500 mV 근처까지 감소하여 강환원성 지하수로 바뀌었다. 이처럼 일반 금속환원박테리아에 비해 황산염환원박테리아의 지하수 환원화 능력이 매우 우수함에도 불구하고, 용존 황산철을 필요로 하였고 최종적으로 황화광물(예; 맥키나와이트)이 생성되면서 추후 반응에 관한 예측을 어렵게 하였다. 결과적으로, 미생물 외에도 미량의 영양물질 주입 여하에 따라 지하수의 산화/환원전위가 크게 달라졌으며, 이는 산화/환원전위의 영향을 받는 용존 오염 물질의 산화수, 용해도 및 수착 등의 특성들이 생물자극법에 의해 바뀌거나 조절될 수 있음을 의미한다.
광양 광산 폐석더미에 많은 양으로 방치되어 있는 황철석으로부터 유용금속을 보다 효과적으로 용출시켜내기 위해서 $42^{\circ}C$에서 미생물 용출실험을 실시하였다. $42^{\circ}C$의 미생물 용출 실험에서 생존할 수 있는 토착 호산성박테리아를 일본 하쵸바루 산성 온천수에서 채취하였고, 박테리아의 용출능력을 향상시켜 주기 위하여 황철석-용출 배양액에 yeast extract를 첨가하였다. 원소황과 yeast extract가 포함된 성장-배양액에서 성장한 토착박테리아들은 막대 모양으로 나타났다. 크기가 약 $0.7\times2.6\;{\mu}m$, $0.6\times7\;{\mu}m$, $0.8\times5\;{\mu}m$ 및 $0.7\times8.4\;{\mu}m$인 박테리아들이 황철석 표면에 부착하였다. 막대 모양의 박테리아들은 황철석 표면에 발달한 육각형 공동 주변과 공동 안쪽 벽면에 집중적으로 군집을 형성하여 부착하였다. 길이가 약 $4.92\;{\mu}m$에서 약 $10.0\;{\mu}m$인 filament-shaped 박테리이들이 황철석 표면의 크랙 주변과 크랙 안쪽 벽변에 부착하였다. 황철석에 대한 XRD분석에서, 박테리아에 반응시킨 시료가 비교시료에 비하여 상대적으로 (111), (311), (222) 및 (320) 결정면들의 강도는 감소하였고, (200), (210) 및 (211)의 결정면들의 강도는 증가하였다. Fe 이온은 미생물학적 용출량이 화학적 용출량에 비하여 3.4배 이상 높게 용출되었고, Zn 이온은 화학적 용출량보다 미생물학적 용출량이 2배 이상 높게 용출되었다. 토착호산성박테리아가 황철석의 특정 표면을 선택적으로 공격히는 것을 SEM 및 XRD분석에서 확인하였다. 앞으로 보다 더 높은 온도로 미생물 용출실험을 실시한다면 보다 많은 유용금속이온이 용출될 것으로 기대된다.
Surono, Ingrid S.;Pato, Usman;Koesnandar, Koesnandar;Hosono, A.
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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제22권1호
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pp.119-123
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2009
In vitro acid- and bile-tolerant lactic acid bacteria isolated and identified from Indonesian traditional fermented milk dadih might be considered as potential probiotic strains after further characterization with animal models, especially for their therapeutic properties. Five dadih lactic bacteria isolates each had moderate survival rate for 2 h at pH 2.0, as well as bile tolerance. The aim of this research was to identify candidate probiotic lactic bacteria among indigenous dadih lactic isolates originated from Bukit Tinggi, West Sumatra, especially their in vivo antimutagenic property. Milk cultured with Enterococcus faecium IS-27526 significantly lowered fecal mutagenicity of rats as compared to the control group, skim milk, and milk cultured with L. plantarum IS-20506. These results suggest that Enterococcus faecium IS-27526 may serve as a potential probiotic strain with its antimutagenicity.
광산찌꺼기로 방치되어 있는 황철석으로부터 유용금속이온을 효과적으로 용출시키기 위하여 황산을 첨가하지 않고 실험실온도에서 칼럼 미생물용출 실험을 수행하였다. 칼럼 미생물용출 실험 결과 2차 생성물의 형성을 발견할 수 없었고, 비교시료보다 박테리아 시료에서 Fe 이온 함량이 14배 이상으로 높게 용출되었다. $SO_4^{2-}$ 함량은 비교시료보다 박테리아 시료에서 약 2.99배 이상으로 높게 용출되었다. XRD 분석결과, 황철석의 (111), (200), (220), (311), (222), (230), (321) 결정면에 해당되는 강도가 비교시료에서 보다 박테리아 시료에서 감소하였고, (210)와 (211) 결정면의 강도가 박테리아 시료에서 증가하였다.
연간 100억톤 이상 사용되는 선박의 밸러스트수를 통하여 병원균이나 외래해양생물종이 전 세계적으로 이동함에 따라 해양생태계 의 교란 파괴가 심각한 문제의 하나로 대두되었다. 이에 선박 밸러스트수에 포함되어 다른 생태계로 전파되는 외래 생물종 및 병원균에 의한 해양환경 및 생태계 보호를 위하여 IMO 에서는 2004년 2월 "선박의 밸러스트수와 침전물의 통제 및 관리를 위한 국제협약"을 완성, 채택하였다. 하지만, 선박이 이동하여 밸러스트수를 배출하게 되면 외래생물종이 옮겨질 뿐만 아니라 각종 오염물질도 함께 배출되어 방류해역을 오염 시킬 수 있다. 그러나 이 협약은 오염물질의 이동이나 그로 인한 피해를 최소화하기 위한 규제를 전혀 언급하지 않고, 오직 수중생물이나 병원균과 같은 외래생물종의 이동을 최소화하는 데에만 초점을 맞추고 있다. 따라서 본 연구에서는 근거리 항해로 완전한 밸러스트수 교환이 어려우며 항만공사 및 해양자원 개발이 활발히 이루어지고 있는 동북아시아 주요항구로부터 출항하여 우리나라 항내에서 밸러스트수를 배출하는 선박의 밸러스트수 샘플을 채취하여 밸러스트수의 체계적인 관리에 필요한 기초자료로써 주요항에 출입하는 선박의 밸러스트수 오염도를 확인하였다.
The removal of toxic Cr(VI) by microorganisms is a promising approach for Cr(VI) pollution remediation. In the present study, four indigenous bacteria, named LY1, LY2, LY6, and LY7, were isolated from Cr(VI)-contaminated soil. Among the four Cr(VI)-resistant isolates, strain LY6 displayed the highest Cr(VI)-removing ability, with 100 mg/l Cr(VI) being completely removed within 144 h. It could effectively remove Cr(VI) over a wide pH range from 5.5 to 9.5, with the optimal pH of 8.5. The amount of Cr(VI) removed increased with initial Cr(VI) concentration. Data from the time-course analysis of Cr(VI) removal by strain LY6 followed first-order kinetics. Based on the 16S rRNA gene sequence, strain LY6 was identified as Pseudochrobactrum asaccharolyticum, a species that had never been reported for Cr(VI) removal before. Transmission electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy analysis further confirmed that strain LY6 could accumulate chromium within the cell while conducting Cr(VI) removal. The results suggested that the indigenous bacterial strain LY6 would be a new candidate for potential application in Cr(VI) pollution bioremediation.
When quicklime is added into soil for various purposes, abrupt changes in soil chemistry may affect essential ecological functions played by indigenous bacterial communities in soil. The magnitude of influence was estimated by observing changes in abundance and diversity of soil bacteria after quicklime treatment. When several soil samples were treated up to 20% (w/w) quicklime, plate count of viable cells ranged $10^2{\sim}10^3$ CFU $g^{-1}$, showing a reduction of more than $10^4$ times from viable counts of the untreated sample. Diversity of the bacterial isolates that survived after quicklime treatment was analyzed by conducting $GTG_5$ rep-PCR fingerprinting. There were only two types of fingerprints common to both 5% and 20% quicklime samples, implying that bacteria surviving at different strength of quicklime treatment differed depending on their tolerance to quicklime-treated condition. Isolates surviving the quicklime treatments were further characterized by Gram staining and endospore staining. All isolates were found to be Gram positive bacteria, and 85.4% of them displayed endospores state. In conclusion, most bacteria surviving quicklime treatment appear to be endospores. This finding suggests that most of ecological functions of bacteria in soil are lost with quicklime treatment.
From independent swab samples of the cloaca of indigenous gamecocks (CIG), anus of healthy baby goats (AHG), and vagina of goats (VG) originating from Phitsanulok, Thailand, a total of 263 isolates of lactic acid bacteria (LAB) were collected. Only three isolates, designated C707, G502, and V202, isolated from CIG, AHG, and VG, respectively, exhibited an excellent inhibitory zone diameter against foodborne pathogenic bacteria when evaluated by agar spot test. Isolates C707 and G502 were identified as Enterococcus faecium, whereas V202 was identified as Pediococcus acidilactici, based on 16S rRNA sequence analysis. When foodborne pathogenic bacteria were co-cultured with chosen LAB in mixed BHI-MRS broth at 39℃, their growth was suppressed. These LAB were found to be capable of surviving in simulated stomach conditions. Only the isolate G502 was able to survive in the conditions of simulated intestinal juice. This research suggests that selected LAB could be used as a food/feed supplement to reduce foodborne pathogenic bacteria and improve the safety of animal-based food or feed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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