체외 환경에서 생산되는 배아 (Embryo)는 활성산소종 (Reaction oxygen species, ROS) 수준이 일정 수준을 초과함에 따라 산화적인 손상을 받게 된다. 선행연구에 따르면, 항산화제는 ROS를 감소시켜주는 효과를 가지기 때문에 ROS로부터 오는 배아의 단백질, DNA의 손상, 세포 자멸사를 방지하여 배아의 발달률을 향상시킨다. 이전연구에 따르면 항산화제로써 엘라그산 (Ellagic acid, EA)은 ROS를 효과적으로 제거하고, 난자의 산화스트레스를 방지하는 효과를 가지고 있다고 보고되었다. 그리하여, 본 연구를 통해 우리는 소의 수정란 배양체계 중 in vitro culture (IVC) 단계에서 EA의 농도 (0, 5, 10 μM) 별 첨가가 소의 수정란 발달률과, 질적 수준에 미치는 영향을 조사하고자 실험을 진행하였다. 결과적으로, 배반포의 단계별 발달 수준에서 cleavage 형성률은 EA첨가군과 대조군 간의 차이를 발견할 수 없었으나 배반포 형성률에서는 모든 EA 첨가군들이 대조군보다 높았고 EA 첨가군 중에 5 μM 첨가군이 가장 높았다 (p < 0.05). 생산된 배반포의 총 세포 수는 5 μM EA 첨가군이 대조군과 10 μM EA 첨가군 보다 유의적으로 높았으며, 대조군과 10 μM EA 첨가군 사이의 유의적 차이는 없었다 (Control vs. 5 μM vs. 10 μM; 137 ± 7.90 vs. 163.2 ± 7.42 vs. 138.8 ± 6.67, p < 0.05). 세포 자멸사 세포 수는 모든 EA 첨가군들이 대조군보다 유의적으로 낮았다 (Control vs. 5 μM vs. 10 μM; 22.65 ± 4.08, 9.61 ± 1.55, 6.14 ± 0.90, p < 0.05). ROS 수준에서 모든 EA 첨가군들과 대조군 간의 유의적 차이는 없었다 (Control vs. 5 μM vs. 10 μM; 6.81 ± 1.31, 3.86 ± 0.23, 4.11 ± 0.18, p < 0.05). qRT-PCR 실험 결과에서 Nrf2 gene expression은 대조군과, 5 μM 첨가군에서 유의적 차이가 없었으나, 10 μM 첨가군에서는 유의적으로 상향 조절된 것을 관찰하였다. Keap1 gene expression은 5 μM 첨가군에서 유의적으로 하향 조절된 것을 관찰하였다. 하지만 EA의 농도가 10 μM으로 높아짐에 따라 발현 수준이 증가한 것을 관찰할 수 있었다. CAT gene expression은 5 μM 첨가군에서 유의적으로 상향조절 되었으나 10 μM 첨가군에서는 유의적인 차이를 보이지 않았다. SOD1 gene expression은 대조군과 5 μM 첨가군은 유의적인 차이를 보이지 않았으나 10 μM 첨가군에서는 유의적으로 상향 조절된 것을 관찰하였다.

This study evaluated the biochemical methane potential (BMP) of primary sludge, secondary sludge, and food waste in batch anaerobic mono-digestion tests, and investigated the effects of mixture ratio of those organic wastes on methane yield and production rate in batch anaerobic co-digestion tests, that were designed based on a simplex mixture design method. The BMP of primary sludge, secondary sludge and food waste were determined as 234.2, 172.7, and 379.1 mL CH4/g COD, respectively. The relationships between the mixing ratio of those organic wastes with methane yield and methane production rate were successfully expressed in special cubic models. Both methane yield and methane production rate were estimated as higher when the mixture ratio of food waste was higher. At a mixing ratio of 0.5 and 0.5 for primary sludge and food waste, the methane yield of 297.9 mL CH4/g COD was expected; this was 19.4% higher than that obtained at a mixing ratio of 0.3333, 0.3333 and 0.3333 for primary sludge, secondary sludge, and food waste (249.5 mL CH4/g COD). These findings could be useful when designing field-scale anaerobic digersters for mono- and co-digestion of sewage sludges and food waste.

This study investigated microbial communities and their diversity in a full-scale mesophilic anaerobic digester treating sewage sludge. Influent sewage sludge and anaerobic digester samples collected from a wastewater treatment plant in Busan were analyzed using high-throughput sequencing. It was found that the microbial community structure and diversity in the anaerobic digester could be affected by inoculation effect with influent sewage sludge. Nevertheless, distinct microbial communities were identified as the dominant microbial communities in the anaerobic digester. Twelve genera were identified as abundant bacterial communities, which included several groups of syntrophic bacteria communities, such as Candidatus Cloacimonas, Cloacimonadaceae W5, Smithella, which are (potential) syntrophic-propionate-oxidizing bacteria and Mesotoga and Thermovigra, which are (potential) syntrophic-acetate-oxidizing bacteria. Lentimicrobium, the most abundant genus in the anaerobic digester, may contribute to the decomposition of carbohydrates and the production of volatile fatty acids during the anaerobic digestion of sewage sludge. Of the methanogens identified, Methanollinea, Candidatus Methanofastidiosum, Methanospirillum, and Methanoculleus were the dominant hydrogenotrophic methanogens, and Methanosaeta was the dominant aceticlastic methanogens. The findings may be used as a reference for developing microbial indicators to evaluate the process stability and process efficiency of the anaerobic digestion of sewage sludge.