에탄올 농도별 살균효과를 알아보는 실험

Question

안녕하세요! 저희가 고등학교 수행평가로 100%농도의 에탄올이 오히려 살균효과가 떨어지는 이유에 대한 실험을 했습니다. 우선 에탄올의 농도가 너무 높으면 세포벽의 단백질이 매우 빠르게 변성되어서 에탄올이 세포 내부까지 충부히 침투하지 못해 살균효과가 감소할 수 있다는 것을 조사하였는데요, 그래서 계란흰자를 증류수와 희석해서 단백질로 쓰고 농도에따라 에탄올을 넣어서 99.5%의 에탄올이 눈에띄게 빠른 응고속도를 보인다는 것을 관찰하였습니다. 그런데 실제로 에탄올 농도에 따른 살균 정도를 보기위해서 고초균과 대장균에 각 농도의 에탄올을 첨가해서 배지에 도말한 후 배양하는 실험을 했는데, 그 실험에서는 이론과 달리 에탄올 농도가 높을수록 그냥 살균이 잘 되었습니다. 이유가 있을까요? 저희가 실험을 잘못한거라면 어떤 오차가 있었던건지 궁금합니다. 에탄올 농도별 용액과 균 용액을 혼합한 후에는 6분간 방치한 후 인큐베이터에 배양했습니다. 살균될 시간을 주기 위해서요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

고농도 에탄올의 살균 효과가 이론과 다르게 나타난 이유는 실험 과정에서의 희석 효과와 미생물의 생리적 특성 때문일 가능성이 큽니다.

​첫째로, 균 용액 자체에 포함된 수분으로 인한 희석 가능성입니다. 실험 시 균 배양액이나 생리식염수에 에탄올을 첨가하게 되는데, 이때 균 용액 속의 물이 99.5% 에탄올과 섞이면서 실제 반응 농도가 살균 최적 범위인 75% 안팎으로 낮아졌을 수 있습니다. 또한 6분간 방치하는 과정에서 고농도 에탄올이 빠르게 증발하여 농도가 변했을 확률도 존재합니다. 이 경우 실험자는 고농도 에탄올의 효과라고 생각하지만, 실제로는 희석된 에탄올이 균을 효과적으로 살균한 것이 됩니다.

​둘째로, 실험에 사용된 고초균의 특성입니다. 고초균은 환경이 열악해지면 세포 내부에 열과 건조, 알코올에 대한 저항성이 매우 강한 내생포자를 형성합니다. 99.5% 에탄올과 반응할 때 고초균은 사멸하기보다 포자 상태로 잠복했을 가능성이 큽니다. 이 상태로 영양분과 수분이 풍부한 배지에 도말되면, 에탄올은 증발하고 균이 다시 발아하여 자라나게 됩니다. 반면 70% 에탄올은 포자를 형성하기 전에 세포막을 투과해 균을 죽이므로 오히려 배지에서 덜 자란 것처럼 보일 수 있습니다.

​따라서 단백질만 존재했던 계란 흰자 실험과 달리, 실제 미생물 실험에서는 수분에 의한 농도 변화와 세균의 방어 기전이 작용하여 이론과 다른 결과가 도출된 것으로 해석할 수 있습니다.