Rhodococcus sp. EH831의 벤젠, 톨루엔 및 에틸벤젠의 호기적 생분해에 미치는 에탄올의 영향을 조사한 결과, 벤젠은 에탄올 첨가량의 차이가 있음에도 불구하고 분해속도가 유사하였고, 톨루엔의 경우 에탄올이 존재하는 조건에서 1시간 정도의 지연기가 관찰되었다. 에틸벤젠의 경우 에탄올이 있는 조건에서 더 빠른 속도로 분해되고 첨가 비율이 높을수록 분해속도도 증가하였는데, 에탄올의 영향 없이 BTEX와 같은 방향족 오염물질의 효율적 분해는 Rhodococcus sp. EH831가 오염된 토양 및 지하수 정화기술 활용에 매우 유용한 균주임을 알수 있다.
<p>Rhodococcus sp. EH831에 의한 벤젠, 톨루엔 및 에틸벤젠의 호기적 생분해에 미치는 에탄올의 영향을 조사한 결과를 Figs. 1~3에 도시하였다. 에탄올 첨가량의 차이가 있음에도 불구하고 EH831 균주의 벤젠 분해속도(\( 3.82 \pm 0.20 \sim 5.00 \pm 0.37 ~\mu \mathrm{mol} \cdot \mathrm{g}-\mathrm{DCW}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \))는 유사하였다(Fig. 1). 이러한 결과는 벤젠의 호기성 생분해에 미치는 에탄올의 영향은 그리 크지 않음을 알 수 있었다.</p> <p>톨루엔의 경우, 톨루엔만 주입한 조건에서 EH831 균주는 지연기 없이 톨루엔을 분해하였지만, 에탄올이 존재하는 조건에서는 1시간 정도의 지연기가 관찰되었다(Fig. 2A). 이는 EH831균주가 톨루엔을 분해하기 전에 톨루엔보다 분해가 용이한 에탄올을 먼저 분해하기 때문인 것으로 사료된다. 톨루엔 분해 속도를 비교해보면(Fig. 2B), 톨루엔과 에탄올을 1:0.25 비율로 첨가하였을 때 \( 6.63 \pm 0.06 ~\mu \mathrm{mol} \cdot \mathrm{g}-\mathrm{DCW}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \)로 가장 분해속도가 빠르고, 1:4의 조건이 \( 4.41 \pm 0.04 ~\mu \mathrm{mol} \cdot \mathrm{g}-\mathrm{DCW}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \)로 가장 느렸다(Fig. 2B). 이것으로 보아 1:4 조건과 같은 다량의 에탄올 존재는 톨루엔 분해를 약간 저해하지만, 1:0.25의 조건과 같이 미량의 에탄올은 톨루엔 생분해를 다소 촉진하는 것으로 보인다.</p> <p>에틸벤젠의 경우, 에탄올이 있는 조건에서 에틸벤젠은 더 빠른 속도로 분해되었으며, 에탄을 첨가 비율이 높을수록 분해속도도 증가하였다(Fig. 3). 즉, 에틸벤젠과 에탄올이 1:4의 비로 첨가한 경우 에틸벤젠의 분해속도는 \( 1.60 \pm 0.03 ~\mu \mathrm{mol} \cdot \mathrm{g} \cdot \mathrm{DCW}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \)로 가장 높았고 1:1, 1:0.25, 1:0의 조건에서의 에틸벤젠의 분해속도는 각각 \( 1.42 \pm 0.06, 1.30 \pm 0.01 \) 및 \( 1.01 \pm 0.30 ~\mu \mathrm{mol} \cdot \mathrm{g}-\mathrm{DCW}^{-1} \cdot \mathrm{h}^{-1} \)이었다(Fig. 3).</p> <p>벤젠, 톨루엔 및 에틸벤젠의 분해속도에 미치는 에탄올 공존의 영향을 상대적으로 비교하기 위해, Strauss 등이 제안한 substrate interaction index을 계산하여 Fig. 4에 나타내었다. 벤젠과 톨루엔의 경우, 에탄올이 동일 mole 비율 이하로 공존하면 이들의 호기적 생분해 활성은 약간 증가(\( 20 \% \) 내외)하였고, 에탄올 첨가 비율이 높은 경우에는(4배) 벤젠과 톨루엔 생분해 활성이 약간 감소(\( 20 \% \) 이하) 하였다. 이는 에탄올의 공존의 벤젠과 톨루엔 생분해 속도에 크게 영향을 주지 않는 것을 의미한다. 그러나, 에틸벤젠의 생분해 속도는 에탄올 첨가량에 비례하여 증가하였다.</p> <p>일반적으로 미생물은 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 등과 같은 방향족 화합물 보다는 에탄올이 더 쉽게 이용한다고 알려져 있다. Corseuil 등의 연구에서도 미생물이 에탄올을 먼저 이용한다고 하였고, Lovanh 등에 따르면 BTEX 분해 효소는 BTEX 보다 분해가 쉬운 물질이 고농도로 공존하게 되면 억제된다고 하였다. Lovanh 등과 Da Silva 등의 연구에 따르면 고농도 에탄올 공존 조건에서는 산소 부족 문제로 벤젠 분해가 저해를 받는다고 하였다. 본 연구에서는 에탄올이 벤젠보다 4배(mole 비율) 이상 공존하더라고 벤젠 생분해 속도는 크게 저해를 받지 않았다. 벤젠과 유사하게 톨루엔의 경우도 고농도로 에탄올이 공존하는 경우(톨루엔보다 4배 이상)에도 톨루엔 생분해 속도는 \( 18.9 \% \) 정도밖에 감소되지 않았다. 또한, 에틸벤젠의 경우에는 고농도 에탄올 공존에 의해 에틸벤젠의 생분해 속도가 중가하였다. 본 연구에서 사용한 Rhodococcus sp. EH831 균주는 유일 탄소원 및 에너지원으로 벤젠, 톨루엔 및 에틸벤젠 뿐만 아니라 에탄올도 이용 가능한 균주이다. 벤젠, 톨루엔 및 에틸벤젠은 방향족 화합물이나 에탄올은 알코올계 화합물이므로 이들 생분해에 관여하는 효소가 상이할 것으로 사료된다. 즉, 이들 방향족 화합물과 에탄올이 혼합된 조건 하에서 서로 다른 효소에 의해 이들 물질의 생분해가 일어나므로, Rhodococcus sp. EH831에 의한 벤젠, 톨루엔 및 에틸벤젠의 호기적 생분해 속도는 에탄올 공존에 의해 크게 저해를 받지 않은 것으로 추측된다. 그런데, 이러한 본 연구 결과는 일반적으로 호기적 및 혐기적 조건에서 에탄올이 BTEX 분해를 저해한다고 알려진 결과와 상이하다. EH831 균주의 벤젠, 톨루엔 및 에틸벤젠 생분해 활성이 에탄올 공존에 크게 영향을 받지 않는 기작을 밝히기 위해서는 효소적인 측면의 자세한 연구가 필요하다. 또한, 실제 현장에서는 벤젠, 톨루엔 및 에틸벤젠이 혼합하여 존재하므로 이들 혼합물의 호기적 생분해에 대한 에탄올의 영향을 규명하는 것도 필요하다.</p> <p>앞으로 gasohol의 사용량 증가로 인해 gasohol로 오염된 토양 및 지하수의 정화기술이 필요한 것을 고려하면, 본 연구에서 사용한 Rhodococcus sp. EH831는 에탄올의 영향 없이 BTEX와 같은 방향족 오염물질을 효율적으로 분해하므로 오염된 토양 및 지하수 정화기술에 활용 가능한 매우 유용한 균주로 사료된다.</p>