호기성과 혐기성 미생물군집의 활성을 직접 비교하기 위해 GN2 microplate를 공통적으로 사용했다. EPS 등의 유기물이 혐기 조건에서 분해되며, 이로 인해 microplate의 탄소원이 분해되는 과정이 촉진될 가능성이 있지만, 이는 미생물군집의 대사활성을 반영하는 결과일 것이다. 호기성 군집과 혐기성 군집 간에는 일부 공통성이 있지만, 혐기성 군집의 구조 변화가 큰 것으로 판명되었으며, 이로써 폐수처리 과정마다 활성화되는 미생물 군집구조의 변화를 해석할 수 있었다.
<h1>결과 및 고찰</h1><h2>Average well color development (AWCD)</h2><p>Biolog microplate는 탄소원이 없는 1개의 well (대조구)과 95개의 서로 다른 탄소원이 들어있는 well로 구성되어 있다. 미생물에 의한 탄소원의 산화로 각 well에 있는 tetrozolium이 환원되는데 그 정도를 흡광도로 측정한다. 호기성 혹은 혐기성 microplate 모두 같은 원리를 이용하므로 본 연구에서는 호기성 및 혐기성 미생물군집 활성의 직접 비교를 위하여 공통적으로 GN2 microplate를 이용하였다.</p><p>Fig. 2는 매일 측정한 각 시료의 흡광도로부터 대조구 well로 보정하지 않은 AWCD와 보정한 AWCD를 나타내고 있다. 가장 차이가 나는 것은 anBi (생물막 혐기조건)로 대조구 값을 보정하기 전에는 1일째 제일 높고 7일째까지 높은 값을 유지하지만 보정을 하면 3일 이후 최소 AWCD를 보였다. 이는 아무런 탄소원이 없는 대조구의 높은 흡광도에 의한 결과인데 생물막 시료 속에 포함된 유기물질이나 세포 내 저장물질 등에 의한 영향일 가능성이 있다. 하지만 대조구의 높은 흡광도는 생물막 시료의 혐기대사지문에서만 보였고 호기 대사지문에서는 보이지 않았다. 이에 대한 원인으로는 첫째 혐기 조건에서 분해할 수 있는 유기물의 존재, 둘째 혐기세포 내부에만 있는 저장물질, 셋째 혐기희석수 속에 포함된 성분들의 영향 등이 있을 수 있었다. Table 3의 혐기배양을 통한 세균 농도를 보면 \(#1\) 포기조가 생물막보다 세균수가 높은데도 대조구의 값은 실험기간 동안 큰 변화가 없었다. 따라서 anBi 대조구의 높은 흡광도는 세균수나 혐기희석수에 의한 결과는 아닌 것으로 판단하였다. 그리고 각 탄소원당 종속영양세균의 수가 \( 10^{2} \) 이상이면 혹은 배양시간이 긴 경우 종속영양세균의 수가 1개 이상이면 발색양상이 상관없다는 보고들에 의하면 세균수에 의한 문제는 없었을 것이다. Anderson 등은 세척으로 시료의 유기물을 없애도 대조구의 높은 흡광도가 여전하여 세포외 저장물질의 분해가 계속 일어나 대조구의 높은 흡광도가 관찰된다고 보고하였다. 생물막은 유기물인 EPS (extracellular polymer substance)가 충분한데 이들이 혐기 조건에서 분해된 결과로 예상된다. 그리고 EPS 등의 유기물에 의해 microplate의 각 탄소원 분해가 촉진되었을 가능성이 있지만 여전히 미생물군집의 대사활성 능력을 나타내는 결과일 것이다.</p><h2>탄소원 분석</h2><p>Table 1은 실험기간동안 식품폐수의 처리단계별로 그리고 동일한 처리단계의 시료를 호기성 유무로 배양하였을 때 가장 이용도가 높은 10가지 탄소원을 순차적으로 나열한 것이다. 동일한 95개의 탄소원을 처리하였지만 각 시료별로 호기와 혐기 대사지문 사이에 이용도가 높은 공통 탄소원은 1개 혹은 2개로 생물막(Bi, anBi)이 galactose와 raffinose, \(#1\) 포기조(A1, anA1)가 mannose, \(#3\) 포기조(A3, anA3)가 raffinose 뿐이었다. 이는 호기성 및 혐기성 군집구성원이 나타내는 활성이 다르다는 것을 의미할 수도 있고 동일한 통성혐기성 군집구성원이 호기 및 혐기 조건에서 서로 다른 탄소원을 이용했을 가능성도 배제할 수 없었다.</p><p>생물막과 2개의 포기조 시료 사이의 공통탄소원을 보면 호기 대사지문에서는 galactose, gentibiose, raffinose가 공통이었고 혐기 대사지문은 공통 탄소원이 없었다. 이로써 시료사이의 활성을 보이는 군집구성원을 유추하면 호기성 군집은 공통성이 일부 있지만 혐기성 군집 사이에는 공통성이 별로 없다는 것으로 각 단계에서 활성을 보이는 혐기성 군집의 구조 변화가 크다고 판단할 수 있었다. 이는 폐수처리 각 공정별로 활성을 보이는 미생물 군집구조의 변화를 나타내는 것으로 해석할 수 있었다.</p><p>Anderson 등은 이(tooth)에 형성된 플라크 시료를 혐기조건과 \( 10 \% \) \(\mathrm{CO}_{2} \) 조건에서 배양하여 \( 10 \%\) \(\mathrm{CO}_{2} \) 조건이 더 높은 탄소원 이용도를 보인다고 보고하였고 Röling 등은 \( 95 / 5 \%\) \( \mathrm{N}_{2} / \mathrm{CO}_{2} \) 조건에서 배양하였다. 현장시료와 동일한 조건이면 탄소원 이용도가 달라질 가능성이 있지만 본 연구에서는 매일 탄소이용도를 측정하기 위해 mineral oil로 산소를 차단하여 혐기 대사지문을 구하였고 호기 대사지문과 차이가 있음을 밝혔다.</p>