Earticle

회전식 진탕 배양기를 사용한 회분식 발효실험을 통하여 효모 S. cerevisiae ATCC 24858의 균체농도 변화가 비성장 속도, 균체수율, 에탄올수율, 에탄올 생산성 등에 미치는 영향을 규명하여 보았다. 균체의 비성장속도는 균체농도가 증가함에 따라 감소하여 균체농도가 55g/L에 이르게 되면 Ohr-1에 도달하여 균체성장이 멈추게 되었다. 에탄올수율 Yp/l는 균체농도 변화에 관계없이 일정한 값 0.43을 나타내었으나 균체수율Yx/l는 균체농도 증가에 EK라 감소 경향을 나타내어 균체농도55g/L에서는 그 값이 0을 나타내었다. 에탄올 생산성은 균체농도 증가에 따라 선형적인 함수관계로 증가하는 경향을 나타내어 초기 당농도 170g/L, 초기 균체농도55g/L인 경우에는 30g/L까지 상승하였다. 또한 본 연구의 실험 결과를 Luong식에 적용하여 군체성장이 멈추는 에탄올의 농도가 95g/L임을 알 수 있었다

The effect of biomass concentration of Saccharomyces cerevisiae ATCC 24858 on specific growth rates, biomass yields, ethanol yields and productivity in the batch fermentation of rotary shaker was investigated. The specific growth rate decreased according to the increase in the biomass density and finally became zero at a biomass concentration, 55g/L. The ethanol yield Yp/l represented a constant value, 0.43, regardless of the change of biomass concentrations. However, the biomass yield Yx/l showed a trend to diminish in values with augmentation of biomass density and ultimately to reach zero at 55g/L of biomass concentration. The ethanol productivity increased linearly with biomass concentration so that, in case of initial sugar concentration, 170g/L, the productivity for 55g/L of biomass density rose up to 30g/Lhr for all the batch fermentations. And also the ethanol concentration inhibiting completely the growth was verified 95g/L by applying experimental data to Luong's equation.

호기성 미생물 고정화를 위해 새로 개발한 평판형막 생물 반응기(FMBR)을 개발하여Aspergillus niger (KCTC 1232)로부터의 구연산 생산을 연구하였다. 반응기는 삼단으로 구성되어 있으며 상층부에는 산소 공급을 위한 공기흐름이 있고 주층부에는 미생물이 고정화되어 있으며 하층부에는 배지가 연속적으로 공급된다. 배지의 초기 pH는 구연산 생성에 있어서 중요한 영향을 미치며 pH가 낮을수록 구연산 생산수율이 높았다. 산소원으로 공기와 순수산소를 이용하여 생산성은 각각0.20, 0.40h/Lh에 달하였다. EH한 배지의 공급속도가 높을수록 생산성이 어느 정도 증가함을 알 수 있었다.

A flat-type membrane bioreactor(FMBR ) for aerobic whole cell immobilization was developed and its performance for the citric acid production was investigated using Aspergillus niger (KCTC 1232). The reactor consisted of three layers. The top layer contained flowing air for oxygen supply, the middle layer had stationary cells, and the bottom layer had flowing aqueous nutrients. The initial pH of the culture medium played an important role in citric acid production and the lower initial pH of the culture medium resulted in a higher citric acid yield. Under air and pure oxygen aerations the volumetric productivity reached 0.20 and 0.40g/Lh. Furthermore, the productivity improved with the increase of the culture medium feed rate.

효모를 이용한 에탄올 발효에서 세포 농도가 130g/L일 때 배양액은 약간의 가소성 유체의 성질을 보이며 세포 농도가 증가할수록 cell floc의 형성으로 인하여 세포 분리를 위한 막의 투과 성능은 향상되었다. 세포재순환 에탄올 발효에서 최적 세포농도를 발효액의 유변학적 성질, 막의 투과 성능, 그리고 에탄올 생산성을 고려하여 결정하였다. 또한 최적의 세포 농도에서 최대 에탄올 생산성과 최대 포도당 전환율을 위한 희석 속도를 최적화하였다. 최적의 세포 농도는 130g/L이었고 이 농도에서 최적의 희석 속도는 1.3h-1이었다.

The rheological characteristics of the ethanol fermentation broth were pseudoplastic when the yeast concentration was above 150g/L. From the viewpoint of rheological properties, the cell concentration below 150g/L was recommended for ethanol fermentation. Since the cell floc was formed at the cell concentration of 100 g/L, yeast cells were not much plugged in the pores of the membrane. The cell concentration above 100g/L was desirable when considering the permeability of the membrane. Since ethanol productivity was the highest when the cell concentration was 130 g/L in cell recycled ethanol fermentation. The optimal dilution rate was determined at 1.3 h-1 at constant cell mass of 130g/L. At this dilution rate, the ethanol productivity and glucose conversion ratio ware 80 g/Lh and 0.94, respectively.

자연계에 널리 존재하는 저렴한 기질들은 대부분 여러 종류의 탄소원들을 함유한다. 이러한 혼합기질을 이용하는 효율적인 발효공정을 개발하기 위해서는 이들 기질들이 서로 어떻게 이용되는가를 알아야 하며, 사용되는 미생물의 생육과 생성물 생산을 잘 표현할 수 있는 동력학적 모델이 필요하다. P. stipitis에 의해 혼합기질에서 에탄오릉ㄹ 생산할 때 glucose는 xylose와 cellobiose 이용에 대해 ca-tabilite repression을 일으켰으며, 초기 glucose농도가 높을수록 xylose이용에서 균체의 생육속도는 감소하였으며 xylose이용시간도 길어졌다. 또한 glucose/xylose발효시 xylose이용에서 감소된 생육속도는 glucose가 xylose이용에 permenant repression을 야기시킨다는 것을 알 수 있었다. Cyclic AMP가 중개하는 catabolite repression mechanism에 기초하여 혼합기질에서 생육하는 P. stipitis의 생육모델을 발전시켰다 이 보텔식들을 이용하여 컴퓨터 simulation한 결과는 혼합기질로부터 P. stipitis에 의한 생육 및 에탄올 생성 실험결과와 비교적 잘 일치하였다

Low cost fermentation substrates frequently contain a mixture of carbon sources including hexoses, pentoses and disaccharides. Fermentation of such mixtures requires an understanding of how each of these substrates is utilized. During batch culture of Pichia stipitis CBS 5776 on sugar mixtures, glucose causes catabolite repression of xylose and cellobiose utilization. Also, glucose causes a permanent repression of xylose utilization as evidenced by reduced growth rates during the xylose phase of glucose/xylose fermentation. The growth model for multiple substrates is developed based on a cyclic AMP mediated catabolite repression mechanism and this model adequately described the growth and ethanol production from sugar mixtures.

쥐 간세포를collagenase perfusion method에 의해 분리한 뒤 collagen coated dish와floating collagen membrane에서 일차배양하여 간세포의 분화기능을 조사하였다. 두 경우 모두 간세포의 생존율은 5일 이후부터 점차 감소하였거나 간세포에 의한 암모니아 처리기능과 albumin생성기능은 약 7일간 유지되었다. 또 이러한 분화기능에 유지는 ollagen coated dish보다floating collagen membrane이 유리한 것으로 나타났다.

Rat hepatocytes were isolated by collagenase perfusion method and cultured on the collagen coated dish or on the floating collagen membrane. Using the primary cu1tured hepatocytes, the efficiency of cell attachment and the hepatic functions such as gluconeogenesis, ureogenesis and albumin synthesis were studied. The cell viability was kept above 50% until 5 days and the hepatic functions of ammonia metabolism and albumin synthesis were maintained until 7 days. Floating collagen membrane was found to be more efficient than the collagen coated dish for the maintenance of hepatic function in-vitro.

쥐 간세포를 분리하고 여러가지 물질로 표면이 처리된 용기를 이용하여 배양하였다. 표면처리를 하지 않았을 경우와 collagen으로 처리하였을 경우 간세포는 monolayer형태를 이루며 자랐고, heparin과 hyaluronic acid의 경우에는 multilayer, 그리고 proteoglycan, dermatan sulfate(D. S.), BSA의 경우에는 hemispheroid, 그리고 표면처리를 하지 않은 Primaria는 spheroid형태를 형성하였다. 세포 생존도 면에서는 monolayer가 우수하였고, 간세포의 중요한 대사능이라고 볼 수 있는 암모니아의 제거능이나 albumin생산성 면에서는 hemispheroid 혹은 spheroid가 우수하였다.

Rat hepatocytes were isolated and cultured on the petri dishes treated with various coating materials. Untreated or collagen coated petri dish gave monolayer culture of hepatocyte and proteoglycan, dermatan sulfate, and BSA treated petri dish gave hemispheroid. The untreated Primaria petri dish gave spheroid type of hepatocyte, and heparin and hyaluronic acid treatment gave multilayers. To sustain high cell viability, monolayer cultured hepatocytes was more useful, while it was found that the hemispheroid or spheroid type hepatocytes was more active in the hepatic functions such as ammonia metabolism and albumin synthesis

유전자 조작된 Klebsiella pnuemonia를 이용하여 트립토판 생산을 위한 최적 조건 및 플라스미드 안정성에 대한 연구를 수행하였으며, 최적온도는 37℃, 최적온도에서의 비증식속도는 1.05h-1로 측정되었다. 포도당을 기질로 사용하여 첨가회분배양 36시간 후의 트립토판 농도는 0.175g/l 이었으며, 이 결과는 다른 회분배양이나 플라스크 배양에 비해 1.2 및 1.6배 증가한 수치이다. 첨가회분배양에서의 균주안정성은 플라스크에서의 연속 교대 배양에서는 95%가 유지되었으나 첨가 회분배양에서는 50%만이 유지됨을 측정했다.

The optimum conditions for the production of tryptophan using a recombinant Klebsiella pnuemoniae phe A tyr A trp R/pSC 101-trp+ and its plasmid stability during tryptophan production were studied. The optimum temperature was 37℃ and the specific growth rate was 1.05h-1 at 37℃. Tryptophan production was increased by glucose fed-batch culture, and tryptophan was accumulated to 0.175 g/l after 36 hrs. This amount was about 1.2 and 1.6 times greater than that obtained from batch culture and flask culture, respectively. The stability of the strain in fed-batch cu1ture was greatly different from that in repeated flask culture. After 6 generation, 95% of total cells was stable in repeated flash culture, but in fed-batch culture only 50% was stable.

여러 가지 생리랴 활성기능을 가지고 있다고 알려진 유산균에 대해 활성산소 소거효과 및 면역 증강 효과 를 검토하여 보았다. 유산균 배양액 및 파쇄액의 활성산소 소거효과를 각각 다른 검색방법에 의해 살펴 본 결과, 유산균 배 양액 및 Mn-complex는 XOD assay와 paraquat에 대한 반응에서 활성 산소 소거 효과가 뛰어나 superoxide anion radical 소거와 관련이 있는 것으로 나타났고, 배양액 중에서 Mn2+와 결합하는 성분은 누로 peptide나 amino acid인 것으로 추정된다. 한편 cell free extract는 광용혈 시험에서 좋은 효과를 나타내어 singlet oxygen 소거와 관련이 있는 것으로 생각되며, 또한 cell free extract 는 T세포를 자극하여 생성된 액성인자에 의해 B세포에 항체 생성능을 증가시키는 것으로 나타났다

Reactive oxygen scavenging activity and immune stimulatory activity of lactobacilli were investigated by different free radical scavenging assays and Ig G assay. Lactobacilli culture (S/N) and its complex with Mn2+ have significant effects in XOD assay and response to paraquat. Cell free extract significantly prevented the photohemolysis. Thus, it seems that each sample from lactobacilli has a different free radical scavening mechanism. Furthermore, it is assumed that cell free extract from lactobacilli activates antibody stimulation of B cell through a stimulation of T cell.

버섯 갈변병 유발세균인 Pseudomonas tolaasii와 이에 대해 길항성을 나타내는 세균을 버섯으로부터 각각 분리 하여 Gram staining, gelatin liquefaction, oxidase test 등을 통해 P. fluorescens와 P. tolaasii 를 동정하였으며 , pigment production, tempera t ture sensitivity, salt tolerance, 그리고 rapid pit­ting test 등의 여러가지 실험을 통하여 특정을 알아 보았다. 또한 P. fluorescens를 대량으로 배양하기 위하여 최적 배지조성 및 배양의 최척조건을 확립하였고, 세포농도를 높이기 위하여 유가배양을 시행하였다. 세포성장에 있어서 carbon 및 energy source 인 glucose의 경우 30g/L일 때 세포농도가 가장 높았으며, yeast extract의 농도가 10g/L에서 세포농도가 최적으로 성장하였다. 질소원인 NH4Cl과 (NH4Cl)2SO4는 각각 1.0g/L와 O.lg/L일 때 세포성장이 가장 좋게 나타났고, sulfur source인 MgSO4ㆍ7H2O의 최적농도는 1.0g/L였다. 그리고 KH2PO4와 CaCl2는 각각 1.0g/L와 O.lg/L일 때 세포농도가 가장 높았으며, 온도30℃ , pH 6.0 그라고 DO는 40 %로 유지시켰을 때 세포성장이 가장 높았으며, 유가배양에 의해 세포농도를 증가시킬 수 있었다.

A Pseudomonas fluorescens was selected from mushrooms and studied in both batch and fed-batch cultures in order to get maximal biomass concentration. P. fluorescens is an aerobic bacterium and antagonistic to Pseudomonas tolaasii which causes blotch disease on the mushroom cap. P fluarescens and P. tolaasii were identified by Gram staining, gelatin liquefaction, oxidase test, etc. and were characterized by pigment production, temperature sensitivity, salt tolerance and rapid pitting test, etc., Celts of P. fluorescens well in medium containing 30g/L of glucose, whereas the growth was inhibited at the glucose levels at higher than 30g/L. The highest values of specific growth rate and productivity were obtained when using 10g/1 of yeast extract. Optimum concentrations of NH4Ci and (NH4CI)2SO4 for culture were found to be 1.0g/L and 0.1g/L respectively. Optimum concentration of MgSO4ㆍ7H2O used as a sulfursource was 1.0g/L. It was also found that the cell concentrations reached the maximum level when grown on the medium containing 1.0g/L of KH2PO4 and 0.1g/L of CaCl2. Also, the optimum culture conditions were and pH 6.0. Cultivation of P. fluarescens at high dissolved oxygen (DO) concentration led to a decrease of bacterial productivity in batch culture. Maximum productivity was achieved at 40% DO concentration.

protein phosphatase 2A는 bovine brain homogenate의 세포질 fraction에서 얻어졌다. 기질로서 인산화된 histione H1을 이용하여 측정한 phosphatase 의 활성은 dipalmitoyIphophatidylcholine(DPPC) 혹은 phosphatidylserine/DPPC의 혼합물로 구성된 liposome의 존재하에서 저해되었다. Protein phosphatase 2A의 lipid membrane에의 결합은 다중층 지질막의 혼합물 계에서 liposome 의 양이 증가함에 따라서 상등액 중의 phosphatase의 활성이 감소하는 것으로 확인할 수 있었다. 또한 [125I]protein phosphatase 2A가 liposome과 동시에 용출되는 것으로도 확인되었다. 그러나 liposome에 대한 protein phosphatase의 친화력은 높지 않았다. 한편, okadaic acid와 liposome은 협동으로 phosphatase의 활성을 감소시켰다. 이것은 okadaic acid가 lipid membrane이나 membrane에 결함한 phosphatase에는 결합하지 않는다는 것을 의미한다. 그러므로 lipid membrane에 의한 protein phosphatase 2A의 활성 저해 효과는 phosphatase 2A와 lipid membrane과의 결합에 의한 것이라고 설명될 수있다.

Protein phosphatase 2A was obtained from a cytosolic fraction of bovine brain homogenate. The phosphatase activity using phosphorylated histone Hl as substrate was suppressed in the presence of liposomes composed of dipalmitoylphosphatidylcholine(DPPC) or the mixture of phosphatidylserine and DPPC. The binding of protein phosphatase to liposome was indicated by the facts that the phosphatase activity of the supernatant of protein phosphatase/multilayer vesicle mixture was decreased with increasing amount of liposome, and that [125I]-labeled protein phosphatase was coeluted with liposome. However, the affinity of the protein for phospholipid membrane was not so high. On the other hand, okadaic acid and liposome reduced the phosphatase activity synergistically, which means that okadaic acid binds neither to lipid membrane nor to the membrane-associated phosphatase, The inhibitory effect of liposome was, therefore, ascribed to association of the protein phosphatase 2A with the lipid bilayer membrane.

유전자 재조합 균주의 성질이 불안정할 경우,2 단 연속 배양조를 사용하면 여러가지 이점이 있다. 본 논문은 2단 연속 배양조의 최적화를 목적으로 유전자 재조합 대장균의 과도상태 거동을 1단 및 2단 연속 배양조에서 연구한 결과를 다룬다. 희석율이 갑자기 변할 때 대장균은 새로운 희석율에 적응하기 위해 성장속도를 바꾸는데 적응 속도가 성장 잠재력에 비례한다는 가정아래 수학적 이론식을 도출하였으며, 이때 중요한 동력학적 변수는 무차원의 순간속도 증가(a) 빛 적응속도 상수(k)이었다. 이 상수들을 여러 온도와 희석 속도에서 실험적으로 측정하였고, 이 측정값을 모렐식에 적용한 결과 실제 2단 배양조의 미생물 성장속도의 과도기적인 성질을 잘 묘사하는 것으로 나타났다.

Two-stage continuous culture system has been studied intensively to maximize the productivity of a cloned gene product in unstable recombinant microorganism. As an effort to optimize the two-stage process, transient behavior of the second-stage was studied theoretically as well as experimentally using Escherichia coli Kl2Hltrp. A mathematical model describing the transient response to a step change in dilution rate was developed based on the assumption that the adaptation rate of cell growth is proportional to the available growth potential, which is defined as the difference in dilution rates between before and after shift-up. The kinetic parameters appearing in the model equations were the dimensionless step increase in growth rate() and the adaptation rate constant(k). These parameters were evaluated for various dilution rates and temperatures by washout method. This relatively simple adaptation model could predict the specific growth rate of the second-stage successfully. Advantage and disadvantage of the proposed model are also discussed.

단백질흡착에 있어서 흡착제 표면의 작용기의 영향을 알아보기 위하여 송아지혈청알부민(BSA)을 모델단백질로 선택하여 흡착실험을 하였다. 흡착제로는 표면이 균일하게 이루워진 탄소섬유와 셀루로즈를 선택하였다. 표면의 작용기를 표면개질반응에 의해 여러가지 형태로 변화시켜서 이에 따른 흡착량의 변화를 조사하였다. 본 실험결과의 의하여 용액의 설질 즉, pH, 이온강도 등에 의해서도 영향을 받지만, 흡착제의 표면성질, 즉 소수성과 친수성, 표면의 작용기의 종류에 따라서 단백질의 흡착량이 크게 영향을 받는다는 것이 본 연구에 의해 정량적으로 밝혀졌다

The adsorption characteristics of bovine serum albumin(BSA) on the modified carbon fiber and cellulose surfaces were investigated. In order to define the effects of solid surface characteristics on protein adsorption, surfaces of carbon fiber and cellulose were modified by physical and chemical treatment. The amounts of BSA adsorbed onto various solid surfaces were evaluated by batch method under various pH and ionic strength. The amount of adsorbed BSA was highly dependent on pH as well as surface functional groups.