커뮤니티 > 미생물이야기



미생물이야기 미생물제제란 살아있는 미생물의 기능을 직접적으로 이용하는 것이다.
2013-07-30 16:16:22
이엠생명과학연구원

미생물제제란 살아있는 미생물의 기능을 직접적으로 이용하는 것이다.

 

미생물제제란 완성품인 일반 제품과는 달리 소비되는 순간까지 생명력이 유지되어 살아있는 기능을 발휘하여야 하는 진행성 제품이므로, 생산과 소비등 모든 면에 새로운 각도로 접근하여야 한다. 즉 생산자는 생산으로써 끝나는 것이 아니라 소비에 이르기 까지 살아있는 기능을 유지하게 하여야 하며, 소비자는 생산에서부터 파생될 수 있는 문제점을 사전에 인지하여 생명력이 있는 제품을 공급받을 수 있게 항상 주지하고 있어야 한다. 또한 생산자와 소비자는 미생물제제를 이용한다는 단순한 입장에서 벗어나, 자연환경을 구성하는 일원으로서 사용 후에 발생될 수 있는 생태계 변이에 대한 적극적인 이해와 관심을 가져야 한다. 여기서는 미생물을 다루는데 있어 기초적으로 알아야 할 사항을, 미생물제제가 갖추어야 할 기본적인 조건을 미생물학적인 입장에서 고찰하면서 설명하고자 한다.

 

1. 기능을 대변하는 속명(genus)과 종명(species)

 

미생물 제제는 살아있는 생명체를 이용한 것이므로 제제에 생명성이 없는 것은 미생물제제로서 아무런 가치가 없다. 미생물은 다른 동식물처럼 분류학상 계, 문, 강, 목, 과, 속, 종등의 체계로 명명되고 있으며, 이 가운데 속명과 종명이 미생물분류체계에서 매우 중요하다. 이는 이들 이름이 미생물의 기능을 대변하는 것이며 계통분류학상 기본적인 단위가 되고 있기 때문이다.

우리가 보통 Bacillus속, Pseudomonas속, Rhizobium속, Agrobacterium속등으로 호칭하는 것은 속명이고 Pseudomonas fluorescens에서 fluorescens는 종명이다. Pseudomonas속에는 많은 종류의 종이 있어 그 작용기작이 매우 다르다. 예를들어 Pseudomonas fluorescensPseudomonas putida등과 같은 종은 식물생육을 촉진하는 미생물이므로 농업적으로 이용될 수 있지만, Pseudomonas solanacearum Pseudomonas syringae 등과 같은 종은 식물병을 유발하는 원인균이므로 사용에 유의하여야 할 종이다. 바로 이러한 점 때문에 미생물제제에 사용된 미생물은 반드시 속명과 함께 종명을 밝혀야 한다. 경우에 따라서는 Agrobacterium radiobacter var. tumefaciens에서와 같이 하위 특징을 나타내는 변종명을 병기하여야 하는 데, 그 이유는 같은 종에서도 병원성을 유발하는 것과 무해한 것이 있는 바와 같이 동종의 균이라도 가지고 있는 특성이 상이한 것이 존재하기 때문이다.

 

2. 생명력의 척도인 유효기간

 

세균은 분열에 의해 증식하다가 생육조건이 불량하게 되면 휴면상태에 들거나 사멸하는 것이 대부분이지만 Bacillus속등과 같은 세균은 포자를 형성하여 스트레스에 저항하며 장기간 생존할 수 있다. 사상균이나 방선균의 대부분은 균사상태로 영양생장을 하다가 포자등을 형성하여 다음 세대를 대비한다. 이와 같이 미생물은 각자가 가지고있는 생장 및 형질보존방법에 따라 자연생태계에 적응하면서 존속하지만 미생물은 서식환경에 의해 큰 영향을 받는다.

토양은 완충능이 크고, 물리화학적인 특성이 미소부위별로 다르기 때문에 어느정도의 악조건에서도 미생물의 생존율이 높지만 인위적으로 만들어진 매체에서는 일반적으로 낮다. 이러한 이유 때문에 미생물제제에는 Bacillus속, 효모(yeast), Trichoderma속, Mucor속등 포자와 같은 내성체를 형성하여 생존성이 비교적 강한 균이 이용되지만, 미생물제제내에서의 생존율 즉 재현율은 기간이 경과함과 더불어 저하되는게 일반적인 현상이다. 이러한 감소율을 낮추기위해 여러종류의 물질이 첨가되지만 일정기간이 지나면 미생물수가 효과 발현에 필요한 생존율 이하로 되거나 사멸된다. 이렇게 된 제품은 미생물제제로서는 아무런 의미가 없고 단지 유 무기물에 지나지 않게 되므로, 미생물을 검정하여 효과를 확인 할 수 없는 소비자를 위해서 반드시 유효기간의 명시가 필요하다.

 

3. 미생물의 도구인 효소(enzyme)

 

미생물을 비로한 모든 생물은 생육에 필요한 에너지를 얻고 종의 번식을 위하여 각종 대사작용을 끊임 없이 수행하여야 한다. 이러한 대사작용이 정상적으로 이루어 지기위해서는 질소, 인산, 칼리등

 

 

NO3-

NO2-

NH4+

glutamate

glutamine

 

(nitrate)

 

(nitrite)

 

(ammonium)

 
 
<그림 1> 질소대사 단계별 작용 효소

효소는 3차원적인 구조로 구성된 단백질로 활성은 산도, 온도, 기질의 농도에 큰 영향을 받기 때문에 각 효소는 적정조건을 벗어나게 되면 변성되어 효소로서의 작용을 할 수 없게 된다. 이러한 특성은 효소를 분비하는 미생물 즉 효소를 생성하는 미생물의 생육조건과 유사하다는 점을 알고있어야 하겠다.

 

 

4. 균체와 배양액

 

미생물제제는 미생물의 순수한 기능을 이용하는 것이므로 미생물체를 다량 생산하여야 한다. 이러기 위해서는 정밀하게 생육조건을 조절할 수 있는 배양장치가 필요하며, 또한 미생물이 요구하는 각종 영양원을 충분히 공급하여야 하는데, 이러한 조건을 갖추어 주면 보다 많은 량의 균체를 회수할 수 있게 된다.

미생물을 배양한 배양액에는 미생물에 의해 사용되고 남은 기존의 영양원과 미생물이 생육하면서 분비한 아미노산, 단백질, 효소등이 함유되어 있기 때문에 사용하고 남은 배양액도 일정한 범위내에서는 훌륭한 비료가 될 수 있다.

그러나 배양액에는 미지의 독소물질 혹은 항생물질이 축적되어 있을 가능성이 높기 때문에 배양액을 사용하거나 폐기 할 때는 미생물체를 사용하는 경우처럼 세심한 주의가 필요하다. 이들중 일부는 미량에 의해서도 기대 이상의 효과 혹은 피해를 나타나게 하는 물질일 수 있으므로 반드시 검증절차를 거쳐야 한다. 간혹 이들 물질에 의해 나타난 효과를 미생물제제의 효과로 오인하는 경우가 많은데, 이는 미생물의 직접적인 기능이 아니라 미생물에 의해 생성된 물질의 효과라는 점을 유념하여야 하겠다.

 

5. 재현성있는 효과검증 방법의 제시

 

대부분의 미생물제제가 가지고 있는 단점중의 하나는 효과에 대한 구체적인 언급이 부족하고 사용범위가 정확히 설정되어있지 않다는 것이다. 바로 이러한 이유 때문에 효과를 정확히 판정할 수 있는 방법이 부족하고, 경우에 따라서는 다중검사를 실시하여야 하기 때문에 오랜 시간이 소요된다. 이는 역설적으로 효과를 정확히 판정할 수 없는 제제는 과학적으로 검증할 수 없기 때문에 파생될 수 있는 부작용을 사전에 예방할 수 없어 사용되어서는 안된다는 것을 의미한다.

하나의 약품이 개발되어 사용되기 위해서는 효과를 정확히 검정할 수 있는 방법에 준하여 수많은 임상시험이 실시되며, 이러한 절차를 마친 후에도 적용대상, 사용방법 및 유발될지 모르는 부작용등에 대한 경고를 표시하여야 만 비로소 사용할 수 있게 되는 바와 같이 모든 생산품은 그 제조, 사용방법, 용도등이 뚜렷하여야 한다. 바로 이러한 이유에 의해 미생물제제에 사용된 미생물 측정, 효과검증등에 대한 재현성있는 방법의 제시가 필요한 것이다. 이는 생산자의 품질 관리 뿐만아니라 불확실한 제품의 유통이 차단되어 소비자의 권리를 보호하게 되므로, 생산자와 소비자 모두를 위한 필요사항이라 할 수 있다.

 

6. 효과 검정시 주의사항

 

미생물 제제의 효과검정에서 함유 미생물이 없는 제제 또는 멸균 처리한 제제를 대조로 하여 시험하는 것은 매우 중요하다. 왜냐하면 대조구를 무엇으로 하였는가에 따라 결과가 완전히 다르게 나오기 때문이다.

미생물이 없는 제제나 살균된 미생물제제를 시용하지 않은 구를 대조구로 설정하지 않은 처리에서 얻은 시험 결과로는 미생물 고유의 효과를 알 수 없게 되는데, 그 이유는 미생물제제에 함유되어 있는 여러 종류의 첨가제에 의한 효과가 미생물에 의한 효과로 오인될 수 있기 때문이다.

한편 첨가제외에 미생물을 배양한 배양액 혹은 배양체가 들어있는 미생물제제는 미생물 배양시 생성된 효소, 호르몬, 항생물질등의 물질이 다량 함유되어 있어, 이들 물질에 의한 비료효과를 미생물 고유의 기능에 의한 효과로 잘못 판단할 수 있다. 그러므로 구성물질이 불확실한 미생물제제는 이들 물질이 함유되어 있을 수 있기 때문에 살균된 제제를 대조구로 하는 것이 매우 중요하다. 반드시 이렇게 하여야 미생물에 의해 생성된 물질에 의한 효과가 아닌 미생물의 순수기능에 의한 효과를 알 수 있게 되는 것이다. 다시 말하여 미생물 자체가 가지고 있는 고유의 기능을 이용하지 않은 미생물제제는, 설혹 어느정도의 미생물이 제제내에 함유되어 있다 하여도 그것은 단순히 유기물에 불과할 뿐이다.




대전광역시 유성구 문지동 KAIST문지캠퍼스강의동L605호 대표이사:(원장)서범구 사업자번호:314-86-01479
전화번호:1800-0250 팩스번호:07074559748 관리자이메일:puom9@naver.com
이엠생명과학연구원. All Rights Reserved