Journal Search Engine
Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citaion korean bibliography PMC previewer
ISSN : 2288-9167(Print)
ISSN : 2288-923X(Online)
Journal of Odor and Indoor Environment Vol.16 No.1 pp.54-63
DOI : https://doi.org/10.15250/joie.2017.16.1.54

Characterization of odor-associated fungal community in automobile HVAC systems using a high-throughput DNA sequencing method

Yun-Yeong Lee1, Hyungjoo Choi1, Jeonghee Yun1, Hee Wook Ryu2, Jong Rae Cho3, Kwangmo Seong3, Kyung-Suk Cho1*
1Department of Environmental Science and Engineering, Ewha Womans University
2Department of Chemical Engineering, Soongsil University
3Research & Development Division, Hyundai Motor Group
Corresponding author +82-2-3277-2393kscho@ewha.ac.kr
January 12, 2017 February 23, 2017 March 7, 2017

Abstract

The Automobile HVAC system is a habitat for odor-associated fungal communities. We investigated the odorassociated fungal community in an automobile HVAC system using a high-throughput DNA sequencing method. The fungal community structure was evaluated via metagenome analysis. At the phylum level, Ascomycota and Basidiomycota were detected, accounting for 43.41% and 56.49% of the fungal community in the HVAC system, respectively. Columnosphaeria (8.31%), Didymella (5.60%), Davidiella (5.50%), Microxyphium (4.24%), unclassified Pleosporales (2.90%), and Cladosporium (2.79%) were abundant at phylum of Ascomycota and Christiansenia (36.72%), Rhodotorula (10.48%), and Sporidiobolus (2.34%) were abundant at phylum of Basidiomycota. A total of 22 genera of fungi were isolated and identified from the evaporators of the HVAC systems which support fungal growth and biofilm formation. Among them, Cladosporium, Penicillium, Aspergillus and Alternaria are the most representative odor-associated fungi in HVAC systems. They were reported to form biofilm on the surface of HVAC systems with other bacteria by hypha. In addition, they produce various mVOCs such as 3-methyl-1-butanol, acetic acid, butanoic acid, and methyl isobutyl ketone. Our findings may be useful for extending the understanding of odor-associated fungal communities in automobile HVAC systems.


고속 염기서열 분석법을 이용한 자동차 공조 시스템(HAVC systems)의 악취 연관 곰팡이 군집 특성

이 윤영1, 최 형주1, 윤 정희1, 류 희욱2, 조 종래3, 성 광모3, 조 경숙1*
1이화여자대학교 환경공학과
2숭실대학교 화학공학과
3현대자동차 연구개발본부

초록


    ©Korean Society of Odor Research and Engineering & Korean Society for Indoor Environment. All rights reserved.

    1.서 론

    자동차의 공조 시스템(HVAC systems, Heating, Ventilation and Air Conditioning systems)은 환기, 난방 및 냉방을 담당하여 자동차 내부 환경을 쾌적하게 만드는 시스템이다. 그러나 일반적으로 자동차의 사용 연한이 증가할수록 자동차 내장재로부터 발생되거나(Lee, 2008; Lim et al., 2009) 외부로부터 유입되는 오염물질 이 공조 시스템에 응축되고, 곰팡이와 세균 등의 미생 물이 증식하여 차량 실내 공기질을 악화시키는 요인이 된다(Park and Kim, 2014). 공조 시스템에 증식하는 미생물은 시스템에 응축한 오염물질을 기질로 사용하 여 생물막을 형성하며 증식한다(Rose et al., 2000). 공 조 시스템 내에서 미생물이 생물막을 형성하기 위해서 는 곰팡이의 역할이 매우 중요한데, 곰팡이의 균사체는 플라스틱이나 금속 표면에 부착하여 세균과 함께 생물 막 형성을 용이하게 한다(Simmons et al., 1999). 이렇 듯 생물막을 형성한 곰팡이와 세균은 공조 시스템 내 에서 응축된 오염물질을 기질로 하여 ‘공조 냄새’를 풍 기는 mVOCs (microbial volatile organic compounds) 를 생성한다(Park and Kim, 2014). 또한 곰팡이 자체 로도 악취를 유발하는 다양한 물질들을 생성하는데 (Lee, 2008), 현재까지 약 250종 이상의 mVOCs (알 데하이드류, 케톤류, 알코올류, 페놀류, 황화에스테르류, 방향족 화합물 등)가 곰팡이의 1차 및 2차 물질대사작 용의 결과로 생성된다고 보고되고 있다(Morath et al., 2012). 곰팡이에 의해 생성되는 대표적인 악취 유발 mVOCs로는 1-octen-3-ol, 3-methyl-butanol, 6-phntyl- α-pyrone, isobutyric acid, benzyl aldehyde, 2-methyl- 1-propanol 등이 있으며, 이러한 mVOCs는 독특한 냄 새를 풍긴다(Morath et al., 2012). 예를 들어 상기 언급 한 1-octen-3-ol과 3-methyl-butanol 은 흔히 ‘곰팡이 냄 새’라고 하는 퀴퀴한 냄새를 풍기며, 6-phntyl- α- pyrone은 코코넛 냄새, isobutyric acid는 부패한 치즈 냄새, benzyl aldehyde는 아몬드 냄새, 2-methyl-1-propanol은 가벼운 알코올 냄새 등을 풍기는 것으로 알려 져 있다(Morath et al., 2012). 뿐만 아니라 곰팡이는 포 자를 비산시켜 알러지를 유발하는 등 인체에 악영향을 끼치기도 한다(Lee, 2008). 따라서 공조 시스템 내에서 악취를 유발하고 자동차 실내 공기질을 악화시키는 원 인으로 곰팡이의 역할이 중요하다.

    Simmons et al. (1999)는 자동차 공조 시스템에서 곰 팡이와 세균의 생물막 형성을 관찰하였다. 이 연구에서 는 12대의 자동차 공조 시스템에서 증발기의 냉각핀 부분에 Penicillium, Cladosporium, Alternaria 등의 곰 팡이가 Methylobacterium, Flavobacterium 등의 세균 과 함께 생물막을 형성하는 것을 확인하였다. 이어 Rose et al. (2000)는 자동차 증발기의 냉각핀에서 Penicillium viridicatum 을 순수 분리 및 동정하였고, 여러 배양 조건에 따라 다양한 mVOCs를 생성하는 것을 확 인하였다. 국내에서는 Park and Kim (2014)가 자동차 송풍구에서 공기시료를 채취하여, Aspergillus versicolor를 순수 분리 및 동정하고, 악취를 유발하는 물질 을 검출하였다.

    지금까지 자동차 공조 시스템에서 악취를 유발하는 곰팡이에 대한 연구가 국내외로 진행되고 있으나, 대부 분 미생물의 동정에 그치고 있으며 전체 곰팡이의 메 타게놈 분석은 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구 에서는 환경 내에서 전체 유전체를 분석할 수 있는 고 속 염기 분석법을 이용하여, 자동차 공조 시스템 내 곰 팡이의 전체 군집을 분석하고 그 특성을 고찰하였다.

    2.재료 및 방법

    본 연구에서 사용된 HVAC 시스템은 1~5년 동안 운 행한 16대의 가솔린 엔진 승용차로부터 분리하여 수집 하였다. HVAC 시스템을 분리한 승용차는 도심이나 시 골지역, 또는 도심과 시골지역을 동시에 운행한 차량이 며, 주행거리가 35,000~100,000 km 범위인 차량으로, 출·퇴근용 차량과 제조사에서 시험용으로 운행한 차 량으로 다양하게 구성하였다. HVAC에 장착된 에어필 터는 부직포재질의 일반필터 10종과 활성탄 입자나 ACF (activated carbon fiber)가 들어있는 필터 6종이 었다.

    자동차 공조 시스템에서 악취를 유발하는 곰팡이의 군집을 분석하기 위해, 유입 덕트(Fig. 1b), 에어필터 (Fig. 1b), 블로워 모터(Fig. 1c), 증발기(Fig. 1d), 히터 코어 및 케이스(Fig. 1e) 총 다섯 부분에서 시료를 채 취하였다. 유입 덕트, 블로워 모터, 히터코어 및 케이스 는 멸균수에 적신 멸균된 면봉으로 골고루 긁어 내었 으며, 면봉이 닿지 않는 부분은 멸균수로 씻어 시료를 채취하였다. 필터 부분은 멸균수로 적신 멸균된 면봉으 로 긁어 내고, 필터의 일부분을 잘라 시료로 사용하였 다. 증발기는 증발기의 냉각핀 부분을 멸균된 면봉으로 긁어 내었고, 냉각핀의 일부를 절단하여 시료를 채취하 였다. 각 부분으로부터 시료 채취에 사용된 면봉과 부 품 조각은 50 mL의 코니칼 튜브에 담은 후, 멸균수를 20 mL 넣어 14°C에서 20분간 초음파처리 하였다(40 kHz, BRANSON 8510, emerson Electric Co., St. Louis, USA). 초음파 처리 후 30분간 정치하여 고액분리를 하 였고, 상등액 1 mL를 멸균된 1.5 mL의 마이크로 튜브 에 넣어 10,000 rpm에서 10분간 원심분리 후 상등액을 제거하고 남은 침전물을 -20°C에서 보관하였다. 절단 한 증발기의 냉각핀은 10 g에 멸균수 40 mL를 넣고 초 음파 처리를 하였고, 상등액을 유리섬유여지(GF/C, 47 mm in diameter, Whatman, Maidstone, United Kingdom) 로 여과하였다. 여과가 완료된 여지를 반으로 잘 라 멸균된 2.0 mL의 마이크로 튜브에 넣어 -20°C에서 보관하였다.

    자동차 공조 시스템 내의 곰팡이 군집을 분석하기 위해, 상기 명시된 방법으로 전처리하여 얻은 시료 0.1~0.5 g을 이용하여 고속 염기 분석법인 파이로시퀀 싱(pyrosequencing) 분석을 수행하였다. 전처리가 완료 된 시료로부터 NucleoSpin® Soil Kit (MACHEREYNAGEL, Düren, Germany)와 BeadBeater-8 system (Biospec, Bartlesville, USA)를 이용하여 DNA를 추출하였 다. 50 μL의 elution buffer로 DNA를 추출하였고, 추출 한 DNA는 ASP-2680 (ACTGene Inc., Piscataway, USA)로 농도를 확인한 후, -20°C에서 보관하였다. 파이 로시퀀싱 분석을 위해 곰팡이의 LSU rDNA의 D1/D2 을 타겟으로 하는 LSU-F 및 LSU-R 프라이머를 이용 하였고(Issakainen et al., 1999), 이를 바탕으로 디자인 한 LSU-F-MID와 LSU-R-MID의 프라이머를 이용하 여 중합효소 연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)을 수행하였다(Table 1). 파이로시퀀싱 방법은 선 행 연구를 참조하였으며(Kim et al., 2012), 파이로시 퀀싱을 위한 PCR 조건은 다음과 같다. PCR 혼합용액 의 최종 부피는 50 μL로, 5 μL의 10× PCR buffer (GenenMed Inc., Seoul, South Korea), 2.5 mM의 dNTPs, 1 μL의 각각의 forward 및 reverse 프라이머 (10 μM), 1 U의 Ace Taq polymerase (GenenMed), 그 리고 2 μL의 주형 DNA로 구성되었다. PCR 반응은 94°C에서 3분간 initial denaturation을 거친 후, 94°C에 서 30초간 denaturation, 64°C에서 30초간 annealing, 68°C에서 1분간 elongation을 총 35 사이클 수행하였다. 이 후 72°C에서 5분간 final elongation을 수행하였다. 최종적으로 정제된 DNA는 ASP-2680 (ACTGene)으 로 농도를 측정한 후, Macrogen Incorporation (Seoul, South Korea)에 Genome Sequencer 454 FLX Titanium system (Roche Diagnostics, Mannheim, Germany) 분석 을 의뢰하였다(Kim et al., 2012). 분석된 곰팡이 군집 의 염기서열은 RDP pyrosequencing pipeline을 이용하 여 분석하여 분류학적으로 분류하였고, 분류된 결과물 은 MEGAN software version 4.50을 이용하여 분석하 였다(Kim et al., 2013). 곰팡이 군집의 염기서열은 National Center for Biotechnology Information (NCBI) Sequence Read Archive (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/) 에 등록하여 accession number #SRP092740를 부여 받 았다.

    자동차 공조 시스템 중 증발기는 상대습도가 높고, 유기물의 흡착이 쉬워 미생물이 생물막을 형성하기 쉬 운 환경을 지녔고, 이를 통해 악취를 유발한다고 알려 져 있다(Park and Kim, 2014). 이에 따라 미생물의 생 장이 쉬운 증발기에서 곰팡이의 생균수를 측정하기 위 해, 절단한 냉각핀 시료를 전처리하여 얻은 상등액을 이용하였다. 멸균수를 이용하여 연속희석법으로 시료 를 희석하고, 희석액을 각 100 μL씩 malt extract agar 배지에 도말하여 30°C 인큐베이터에서 약 일주일간 배 양하였다(Table 2). 생균수 측정을 위한 malt extract agar 배지는 6.0 g의 malt extract, 1.8 g의 말토오스, 6.0 g의 덱스트로오스, 1.2 g의 yeast extract, 15 g의 한 천 분말을 1 L의 3차 증류수에 혼합하였다. 배양된 곰 팡이의 콜로니를 계수하여 시료의 중량(g)으로 나눠 생 균수(colony forming unit, CFU/g-냉각핀)를 계산하였 다. 이 후 자동차 공조 시스템 내의 곰팡이를 순수 분 리하고 동정하기 위해, 형태가 다른 콜로니를 각기 선 별하여 동일한 malt extract agar 배지에 옮겨 재배양 하였다. 재배양된 곰팡이의 콜로니를 1.5 mL의 마이크 로 튜브에 담고, 멸균수를 15 μL 넣어주었으며, 95°C 에서 15분간 열처리 후 혼합해주었다. 이 과정을 세 번 반복하여 콜로니로부터 곰팡이의 DNA를 추출하였다. 곰팡이의 동정을 위해 LSU-F 및 LSU-R 프라이머를 이용하여 PCR을 진행하였다(Table 1). PCR 반응은 앞 서 명시된 방법과 동일하게 수행하였다. PCR이 완료 된 PCR 반응 산물은1.5% 아가로오스 겔에 전기 영동 하여 밴드를 확인하였고, 밴드가 확인된 시료에 한하여 Macrogen Incorporation에 염기서열 분석을 의뢰하였 다. 염기서열이 분석된 곰팡이는 NCBI GenBank database에서 nucleotide BLAST를 이용하여 동정하였다 (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi).

    3.결 과

    파이로시퀀싱 분석을 통해 자동차 공조 시스템에서 악취를 유발하는 곰팡이의 군집 구성 비율을 분석하였 다(Table 2-3, Fig. 2-3). 자동차 공조 시스템에서 군집 을 구성하는 곰팡이는 크게 두 가지 문(phylum)으로 구성되어 있으며, 그 중 Ascomycota 문이 약 43.51%, Basidiomycota 문이 약 56.49%를 차지하였다(Table 2- 3). Table 2는 Ascomycota 문에 속하는 곰팡이의 구성 비율을 강(class) 및 목(order) 수준으로 나타낸 것으로, 총 12 강, 42 목의 곰팡이가 Ascomycota 문을 구성하 였다. Table 3은 또 다른 문(phylum)인 Basidiomycota 문에 속하는 곰팡이의 구성 비율을 강(class) 및 목 (order) 수준으로 나타낸 것이며, 총 11 강, 36 목의 곰 팡이가 이를 구성하였다. Fig. 2와 Fig. 3은 군집을 구 성하고 있는 곰팡이를 속(genus) 수준으로 분석한 것으 로, 각 속의 구성 비율을 %로 계산한 후, 이를 log scale로 변환하여 나타낸 것이다. 공조 시스템을 구성 하고 있는 전체 곰팡이의 군집 중 총 180 속의 곰팡이 가 Ascomycota 문에 속하였다(Fig. 2). Ascomycota 문 에서 상위 20%에 속하는 36 속은 전체 군집의 약 41.64%를 차지하였으며, 나머지 144 속의 곰팡이는 others로 나타내었다. Ascomycota 문에서 가장 우점하 고 있는 곰팡이는 Columnosphaeria로 전체 군집의 약 8.31%를 차지하였으며, Didymella (5.60%), Davidiella (5.50%), Microxyphium (4.24%), unclassified Pleosporales (2.90%), Cladosporium (2.79%) 등이 차례로 군 집을 구성하였다. Fig. 3은 Basidiomycota 문에 속하는 곰팡이를 속 수준으로 나타낸 것으로, 전체 군집 중 133 속의 곰팡이가 이에 속하였다. Basidiomycota 문 에서 전체 20%에 속하는 26 속은 전체 군집의 약 55.28%를 차지하였으며, 나머지 107 속의 곰팡이는 others로 나타내었다. Basidiomycota 문에서는 Chris- tiansenia가 전체 곰팡이의 36.72%로 군집 내에서 가장 우점하였으며, 이어 Rhodotorula (10.48%), Sporidiobolus (2.34%) 등의 순으로 군집을 구성하였다.

    미생물의 생장이 용이한 증발기에서 곰팡이의 생균 수를 측정한 결과와 순수 분리 및 동정 결과를 Table 4 에 나타내었다. 공조 시스템 증발기 표면의 곰팡이의 생균수를 측정한 결과 평균적으로 200 CFU/g 미만의 곰팡이가 검출되었으며, 총 22 종의 곰팡이가 순수분 리 및 동정되었다. 문(phylum) 및 종(species) 수준에서 살펴보면, Ascomycota 문에서는 16 종 (Microxyphium theae, Cladosporium cladosporioides, Cladosporium sp., Alternaria alternate, Alternaria tenuissima, Alternaria sp., Pleospora sp., Aureobasidium pullulans, Sydowia polyspora, Chaetomium sp., Penicillium oxalicum, Penicillium sp., Aspergillus sydowii, Emericella nidulans, Fusarium sp., Pyricularia parasitica), Basidiomycota 문에서는 6 종(Schizophyllum commune, Irpex lacteus, Trametes hirsute, Trametes versicolor, Trametes sp., Coniophora oliyacea)의 곰팡이가 분리 및 동 정되었다.

    4.고 찰

    메타게놈 분석법으로 본 연구의 자동차 공조 시스템 에서의 곰팡이 군집 구조를 분석한 결과, Christiansenia가 36.72%로 군집 내에서 가장 우점하였다. Christiansenia는 1969년 C. pallida라는 종으로 처음 동정 되었으며, 다른 균류에 기생하여 살아가는 균기생류 (mycoparasite)로 알려졌다(Oberwinkler et al., 1984). Hauerslev (1969)C. pallidaPhanerochaete cremea에 기생하여 생장하는 것을 처음 발견하였고, 그 후 Ginns and Sunhede (1978)에 의해 추가적으로 Collybia dryophila에 기생하는 C. effibulataC. tumefaciens가 확인되었다. Christiansenia와 공조 시스템 및 악취와의 연관성은 밝혀지지 않았지만, 공조 시스템 내 에 서식하고 있는 다른 균류를 숙주로 삼아 생장하기 때문에, 본 연구의 시스템 내에서 가장 우점을 이룬 것 으로 예측된다.

    전체 군집에서 10.48%를 차지하고 있는 Rhodotorula는 환경에서 흔히 발견되는 효모 중 하나로, 토양, 담수, 해수, 공기 등의 환경에서 쉽게 발견된다(Wirth and Goldani, 2012). 또한 플라스틱이나 섬유에서도 잘 부착하는 특성을 지녀 의료 기기, 커튼 등 다양한 사물 에서도 발견된다(Wirth and Goldani, 2012). Rose et al. (2000)Rhodotorula가 자동차 공조 시스템에서 다른 곰팡이 및 세균과 혼합 생물막을 형성하여 악취 유발물질을 생성하는 것을 보고하였다. RhodotorulaP. viridicatum, Bacillus sp., Cladosporium spp., Alternaria alternate, Aureobasidium pullulans 등과 증발기 에 생물막을 형성하여 dimethyl octane, dimethyl pyrrole, isobutylene, isopropyl alcohol, limonene 등의 mVOCs를 방출하는 것이 확인되었다(Rose et al., 2000).

    ChristianseniaRhodotorula에 이어 Columnosphaeria (8.31%), Didymella (5.60%), Davidella (5.50%) 가 시스템 내에서 차례로 우점하였다. Columnosphaeria, Didymella, Davidella는 각각 Aureobasidium, Stagonosporopsis, Cladosporium의 완전세대형(teleomorph)으 로 알려져있다(Oh et al., 2014). 2014년 도심 지역의 대학 건물 옥상에서 공기 시료를 채취하여 곰팡이 군 집 분석을 수행한 연구에서 Columnosphaeria, Didymella, Davidella가 분석되었으며, 특히 Davidiella는 군 집 내에서 약 절반 이상의 비율을 차지하는 우점종인 것으로 확인되었다(Oh et al., 2014).

    기존의 연구들에 의하면, 자동차 공조 시스템에서 흔하게 발견되는 악취 연관 곰팡이로는 Cladosporium, Penicillium, Aspergillus, Alternaria가 가장 대표적이다 (Pasanen et al., 1993; Simmons et al., 1999; Rose et al., 2000; Park and Ikeda, 2002; Jo and Lee, 2008; Park and Kim, 2014). Simmons et al. (1999)은 12대의 자동차 공조 시스템 중, 증발기의 냉각핀 부분에서 Cladosporium, Penicillium, Alternaria 등의 곰팡이가 Methylobacterium과 같은 세균과 함께 혼합 생물막을 형성하는 것을 확인하였다. 곰팡이의 균사체가 플라스 틱 또는 금속 표면에 생물막 형성을 용이하게 하여 다 양한 세균 및 곰팡이가 군집을 이루고, 이들에 의해 생 성된 mVOCs가 공조 시스템에서 악취를 유발한다 (Simmons et al., 1999). 뿐만 아니라, HVAC system의 영향으로 HVAC system 가동 후, 자동차 및 사무실의 실내 공기에서 Cladosporium, Penicillium, Aspergillus 등의 곰팡이의 농도가 증가하는 것을 확인할 수 있었 다(Jo and Lee, 2008; Bonetta et al., 2010). 본 연구의 곰팡이 군집 분석 결과에서는 전체 군집의 2.79%의 Cladosporium, 0.01%의 Penicillium, 0.52%의 Alternaria가 분석되었으며, 공조 시스템 중 증발기에서는 Cladosporium cladosporioides, Cladosporium sp., Penicillium sp., Aspergillus sydowii, Alternaria alternate, Alternaria tenuissima, Alternaria sp.이 순수 분리 및 동정되었다.

    Cladosporium은 알러지를 유발하는 대표적인 곰팡 이이며, 대사 작용을 통해 다양한 종류의 mVOCs를 부산물로 생성한다(Morath et al., 2012; Ogórek et al., 2012). Matysik et al. (2009)는 dichloran glycerol agar 에서 C. cladosporoides를 배양하여 생성되는 mVOCs 을 분석하였으며, C. cladosporoides가 2-pentanol, 3- methyl-1-butanol, 1-octen-3-ol 등의 alcohol류 화합물, 2-pentanone, 3-octanone 등의 ketone류 화합물, ethyl acetate, ethyl pyrazine 등 다양한 mVOCs를 방출한다 고 보고하였다.

    곰팡이는 기질로 사용할 수 있는 유기물이 존재하는 환경에서 적절한 수분과 온도가 조성될 경우 계속해서 포자를 형성하여 생장 할 수 있으며, 일반적으로 온도 와 습도가 증가할수록 증가하는 것으로 알려져 있다 (Jo and Seo, 2005; Bonetta et al., 2010; Li et al., 2010). Bonetta et al. (2010)는 HVAC system이 설비되 어 있는 사무실에서 계절에 따른 미생물의 분포 변화 를 살펴보았는데, 온도와 습도가 높은 여름에 단위면적 당 곰팡이의 수(CFU/m3)가 증가하는 것을 확인하였으 며, Li et al. (2010)은 22-32°C의 온도 범위와 40-90% 의 상대습도 범위 내에서 온도 및 습도가 증가할수록 곰팡이의 수가 유의하게 증가하는 것을 확인하였다.

    일반적으로 mVOCs는 기질, 환경, 미생물의 군집 구 조 등 여러 요인에 따라 다양하게 생성된다고 알려져 있다(Wheatley, 2002). Rose et al. (2000)이 선행한 연 구에서 Penicillium viridicatum이 배양 환경에 따라 다 양한 종류의 mVOCs를 생성하는 것이 확인되었다. 자 동차 증발기에서 순수 분리한 P. viridicatum을 malt extract agar에서 순수 배양했을 경우에는 butanoic acid, ethyl ester, 3-methyl-ethyl-ester, 3-penten-2-ol 등의 화 합물이, dilute yeast nitrogen agar에 순수 배양했을 경 우에는 cyclopentene, 4-methyl thiazole, 2-octen-1-ol, styrene 등이 방출되었다. 뿐만 아니라 P. viridicatumMethylobacterium mesophilicum과 생물막을 형성했을 경우에는 acetic acid, butanoic acid, 2-propenyl ester, ethyl ester, benzothiazole, isopropyl alcohol 등을 생산 하였다. Park and Kim (2014)은 자동차의 송풍구에서 Aspergillus versicolor를 순수 분리하였으며, A. versi color에 의해 차량 내 대표적인 악취 물질인 dimethyl sulfide (DMS), n-valeric acid, iso-valeric acid가 최소 감지농도 이상 생성된 것을 확인하였다. 또한 Park and Ikeda (2002)는 건물 내 공조 시스템에서 분리한 Aspergillus가 2-methyl-1-propanol, 2-pentanone, 3- methyl-1-butanol, methyl isobutyl ketone 등의 mVOC 물질을 방출하는 것을 확인하였으며, Ezeonu et al. (1994) 역시 A. obclavatumA. versicolor에 의해 ethanol, acetone, methyl benzene, benzene 등의 유기 화 합물이 생성하는 것을 확인하였다. Alternaria는 다른 생물이 남긴 잔해물이나 사체를 영양원으로 살아가는 부생영양 곰팡이이며(saprotophic fungi), 1817년 A. alternata라는 종으로 처음 분리 및 동정 되었다 (Thomma, 2003). Park and Ikeda (2002)는 건물 내 공 조 시스템에서 분리한 Alternaria를 potato dextrose agar에서 배양하였으며, 2-methyl-1-propanol, 3-methyl- 1-butanol, 2-methyl-1-butanol 등을 방출하는 것을 보 고하였다.

    5.결 론

    본 연구에서는 자동차 실내 공기질의 주요 악취 발 생원인 공조 시스템에서 증식하는 곰팡이 군집을 메타 게놈 분석법을 통해 조사하였으며, 주요 곰팡이와 악취 발생 특성을 고찰하였다. 현재까지 자동차 공조 시스템 에서 악취와 연관된 곰팡이에 대한 연구는 Cladosporium, Penicillium, Aspergillus, Alternaria 등 대표적으 로 알려진 소수의 곰팡이 종에만 국한되어 순수 동정 으로만 규명한다는 한계를 지니고 있었다. 그러나 본 연구에서는 고속 염기 서열 분석법을 이용하여 기존의 방법보다 폭 넓게 공조 시스템 내 곰팡이의 전체 군집 을 규명하였다. 본 연구를 기반으로 자동차 공조 시스 템에서 군집을 이루는 다양한 곰팡이 종과 mVOCs 발 생, 악취와의 연관성 분석 등 추가적인 연구를 통해 자 동차 공조 냄새를 제어할 수 있는 방안을 모색할 수 있 을 것으로 사료된다.

    Figure

    JOIE-16-54_F1.gif

    Photographs of the HVAC system. (a) HVAC system; (b) an intake duct and filter; (c) a motor blower; (d) an evaporator; and (e) a heater core and case.

    JOIE-16-54_F2.gif

    Fungal genera of the HVAC systems at phylum of Ascomycota based on the pyrosequencing analysis.

    JOIE-16-54_F3.gif

    Fungal genera of the HVAC systems at phylum of Basidiomycota based on the pyrosequencing analysis.

    Table

    Sequencing information of primer sets for analyzing fungal genes

    Fungal community composition of the HVAC systems at phylum of Ascomycota based on the pyrosequencing analysis

    Fungal community composition of the HVAC systems at phylum of Basidiomycota based on the pyrosequencing analysis

    Fungal isolation and identification results from the evaporator of the HVAC systems

    N.D.; not detected

    Reference

    1. Bonetta S , Bonetta S , Mosso S , Sampò S , Carraro E (2010) Assessment of microbiological indoor air quality in an Italian office building equipped with an HVAC system , Environmental Monitoring and Assessment, Vol.161 (1) ; pp.473-483
    2. Ezeonu I M , Price D L , Simmons R B , Crow S A , Ahearn D G (1994) Fungal production of volatiles during growth on fiberglass , Applied and Environmental Microbiology, Vol.60 (11) ; pp.4172-4173
    3. Ginns J , Synhede S (1978) Three species of Christiansenia (Corticiaceae) and the teratological galls on Collybia dryophila , Botaniska Notiser, Vol.131 (1) ; pp.167-173
    4. Hauerslev K (1969) Christiansenia pallida gen nov A new parasitic homobasidiomycetes from Denmark , Friesia, Vol.9 ; pp.43-45
    5. Issakainen J , Jalava J , Saari J , Campbell C K (1999) Relationship of Scedosporium prolificans with Petriella confirmed by partial LSU rDNA sequences , Mycological Research, Vol.103 (09) ; pp.1179-1184
    6. Jo W K , Seo Y J (2005) Indoor and outdoor bioaerosol levels at recreation facilities, elementary schools, and homes , Chemosphere, Vol.61 (11) ; pp.1570-1579
    7. Jo W K , Lee J H (2008) Airborne fungal and bacterial levels associated with the use of automobile air conditioners or heaters, room air conditioners, and humidifiers , Archives of Environmental and Occupational Health, Vol.63 (3) ; pp.101-107
    8. Kim T G , Lee E H , Cho K S (2012) Microbial community analysis of a methane-oxidizing biofilm using ribosomal tag pyrosequencing , Journal of Microbiology and Biotechnology, Vol.22 (3) ; pp.360-370
    9. Kim T G , Moon K E , Yun J , Cho K S (2013) Comparison of RNA- and DNA-based bacterial communities in a lab-scale methane-degrading biocover , Applied Microbiology and Biotechnology, Vol.97 (7) ; pp.3171-3181
    10. Lee D W (2008) Technology trends of air quality improvement for cabin room , Air Cleaning Technology, Vol.21 (2) ; pp.9-19
    11. Li A , Liu Z , Zhu X , Liu Y , Wang Q (2010) The effect of air-conditioning parameters and deposition dust on microbial growth in supply air ducts , Energy and Buildings, Vol.42 (4) ; pp.449-454
    12. Lim M G , Jung B J , Lee E Y , Lee N Y , Park H G , Nam W J , Schobert H H (2009) Emission characteristicsof VOCs and formaldehyde discharged from car sheet cover using small emission chamber , Korean J. Odor Research and Engineering, Vol.7 (3) ; pp.147-157
    13. Matysic S , Herbarth O , Mueller A (2009) Determination of microbial volatile organic compounds (MVOCs) by passive sampling onto charcoal sorbents , Chemosphere, Vol.76 (1) ; pp.114-119
    14. Morath S U , Hung R , Bennett J W (2012) Fungal volatile organic compounds: A review with emphasis on their biotechnological potential , Fungal Biology Reviews, Vol.26 (2) ; pp.73-83
    15. Oberwinkler F , Bandoni R J , Bauer R , Deml G , Kisimova-Horovitz L (1984) The life-history of Christian senia pallida, a dimorphic, mycoparasitic , Mycologia, Vol.76 (1) ; pp.9-22
    16. Ogórek R , Lejman A , Pusz W , Mi uch A , Miody ska P (2012) Characteristics and taxonomy of Cladosporium fungi , Mikologia Lekarska, Vol.19 (2) ; pp.80-85
    17. Oh S Y , Fong J J , Park M S , Chang L , Lim Y W (2014) Identifying airborne fungi in Seoul, Korea using metagenomics , Journal of Microbiology, Vol.52 (6) ; pp.465-472
    18. Park J S , Ikeda K (2002) MVOC emissions from fungi in HVAC system , Indoor Air, ; pp.335-340
    19. Park S , Kim E (2014) Determination of malodor-causing chemicals produced by microorganisms inside automobile , KSBB Journal, Vol.29 (2) ; pp.118-123
    20. Pasanen A L , Keinänen J , Kalliokoski P , Martikainen P I , Ruuskanen J (1993) Microbial growth on respirator filters from improper storage , Scandinavian Journal of Work Environment and Health, Vol.19 (6) ; pp.421-425
    21. Rose L J , Simmons R B , Crow S A , Ahearn D G (2000) Volatile organic compounds associated with microbial growth in automobile air conditioning systems , Current Microbiology, Vol.41 (3) ; pp.206-209
    22. Simmons R B , Rose L J , Crow S A , Ahearn D G (1999) The occurrence and persistence of mixed biofilms in automobile air conditioning systems , Current Microbiology, Vol.39 (3) ; pp.141-145
    23. Thomma B P H J (2003) Alternaria spp From general saprophyte to specific parasite , Molecular Plant Pathology, Vol.4 (4) ; pp.225-236
    24. Wheatley R E (2002) The consequences of volatile organic compound mediated bacterial and fungal interactions , Antonie van Leeuwenhoek, Vol.81 (1-4) ; pp.357-364
    25. Wirth F , Goldani L Z (2012) Epidemiology of Rhodotorula: An emerging pathogen , Interdisciplinary Perspectives on Infectious Diseases, Vol.2012 ; pp.1-7