Earticle

원숭이 콩팥세포를 T-flask에서 배양할 때 로타바이러스 감염에 미치는 protease,CaCI2 . EGTA, po]ybrene 감염배지내에서 pH의 영향과 formaldehyde에 의한 로타바이러스의 inactivation 정도를 조사하였다. 로타바이러스의 증식은 trypsin이나 clostripain과 같은 protease의 첨가에 의해 크게 향상되었다. CaCI2 농도가 300 mg/ml이거나 pH가 8인 감염배지에서 로타바이러스의 증식은 각각 8 및 10 배 증가하였다 그러나 EGTA 와 polybrene을 감염배지에 첨가하였을 때 바이러스 증식은 감소하였다. Fonnaldehyde는 로타바이러스 inactivation에 유효하였으며 로타바이러스의 농도는 fomrmaldehyde를 처리하였을 때 1 시간 후 약 53-95% 수준으로 감소하였으며 12 시간 후에는 로타바이러스가 98% 이상 inactivation 되었다.

Effects of protease, CaCI2 EGTA, polybrene, medium pH, and formaldehyde on the infection and inactivation of human rotavirus Wa were investigated using T-flask culture of monkey kidney MA-104 cells. Rotavirus titer was improved by the addition of trypsin or clostripain. Rotavirus titer was increaeed 8 and 10 time sin the infection medium supplemented with 300ug /mL of CaCI2 and in the medium adjusted its pH to 8, respectively. However, addition of EGTA or polybrene to the medium decreased rotavirus titer. Rotavirus titer was reduced to 53-95% of the initial value at 1 hr after formaldehyde treatment. Furthermore, rotavirus was inactivated more than 98% at 12 hrs after formaldehyde treatment.

Characteristics of organic acid degradation by isolated yeast strain was investigated. Optimum initial pH was 5. Increase in cell mass was proportional to the decrease in organic acid degradation. Also no accumulation of byproduct was observed during degradation. Acetic acid degraded fast, followed by butyric acid and propionic acid in order. No significant substrate inhibition was observed up to 12 g/L of acetic acid 7 g/L of propionic acid, respectively. However, inhibition of butyric acid was significant above 4 g/L. Cell mass yield was 0.2-0.4 g cell/g acids and decreased at high decreased at high organic acid concentration. 95% of organic acid (7.5 g/L), corresponding to 13,000 ppm, was degraded in 30-40 hours.

본 연구에서는 농산물의 부산물로 다량 폐기되고 있는 생물질재료 중 건조 밤껍질과, 포르말린 처리한 밤껍질, 인산화 처리한 밤껍질을 이용하여 pH 변화에 따른 중금속 흡착상태를 실험하였다. b2+, Fe2+, Cr6+, Mn2+, Cu2+ Pb2+. 중금속 등에 대한 시간의 영향은 Mn2+은 5분 경과 후,Cd2+ 와 Cr6-는 10분 경과 후, Fe2+[?][?][?]Cu2+는 20분 경과 후에 약간의 흡착 경향성을 보였고, Fe2+는 5분 경과 후 계속 흡착이 증가하는 것을 보였다. b2+, Fe2+, Cr6+, Mn2+, Cu2+ Pb2+. 중금속 등에 대한 pH의 영향은 인 경우 pH 2의 범위에서 가장 높은 흡착 결과를 보였으며, 나머지 중금속 이온의 겸우 pH 7.0~9.0에서 높은 흡착 경향성을 보였다. 밤껍질에 의한 중금속 이온의 제거율은 pH 7.0-9.0 에서 [\Fe?]2+, Mn2+, Cu2+ Pb2+. 들은 70% 이상을, 포르말린 처리한 밤껍질의 경우 [\Fe?]2+, Mn2+, Cu2+ Pb2+. 들은 50% 이상을, 인산화 처리한 밤껍질의 b2+, Fe2+, Cr6+, Mn2+, Cu2+ Pb2+. 경우 들은 60% 이상을 보인 것으로 보아 밤껍질을 포르말린과 인산화 처리한 경우 중금속 이용이 제거율 향상에는 큰 효과가 나타나지 않음을 알 수 있었다.

The study was conducted for the efficient utilization of biomaterials such as Chestnut shell which was wasted tremendously as an agricultural by-products. This biomaterials were examined for their removal rate of heavy metal ions as adsorbents in wastewater by batch adsorption experiments. In this experiment, the heavy metal ions used were b2+, Fe2+, Cr6+, Mn2+, Cu2+ and Pb2+. The range of time for the removal rates of heavy metal ions were observed about 10 min. The range of high pH for the removal rates of b2+, Fe2+, Cr6+, Mn2+, Cu2+ and Pb2+ ere observed 7.0-9.0. The range of high pH for the removal rate of was observed 2. In the case of raw chestnut shell, the removal rates of and were above 70 percent. The removal rates of [\F2?]2+, Mn2+, Cu2+ and Pb2+. heavy metals in formaline pretreated chestnut shells except were above 50 percent and in phosphorylating chestnut shells except Cr6+ were above 60 percent. Chestnut shells pretreated by formaline and phosphorylating were not so good enough for improvement of removal rates with pH change in mixed heavy metal solution.

갈반병이 유발된 느티리버섯과 비섯 재배장 주변 토양에서 채집한 균주로부터 갈반병 원인균주 4개와 갈항균주 3개를 선발하였다- 선발된 균주를 API 2DE kit에 의해 동정한 결과 갈반병 원인 균주 P-24, P-28은 Pseudomonas putida로 P-27, P-33은 P.tolaasii로 동정되었으며, 길형균주 중 A-ll, A-20은 Pseudomonas fluorescence로 A-29는 Pseudοmonas sp.로 동정되었으며, 그 중 A-ll 균주가 버섯 균사 및 자실체에 해를 주지 않으면서 길항성이 우수한 균주로 선발되었다. 길항성은 갈반병 원인균 대 길항균의 농도비를 1:1로 처리하였을 때 길항성이 양호하였다.

Screening experiments were carried out in order to select bacteria causing brown blotch disease on the mushroom, Pleurotus ostreatus. Four bacteria causing brown blotch disease were isolated from Pleurotus ostreatus and soils around the mushroom farm. Three strains showing antagonism against brown blotch causing bacteria, A-11, A-20 and A-29 were also isolated through methods pitting test, cross checking and biochemical test, and identified as Pseudomonas fluorescence for A-11 and A-20, and Pseudomonas sp. for A-29, respectively. Colonial morphology test also showed that A-11 and A-29 were appeared as transparent gel with green color, whereas the colony of A-20 showed opaque gel with light green color.

경기도 구리시의 장자연못으로부터 15가지의 균주를 선별하였다. 그 중 폐하수의 COD 제거율이 우수한 두 균주 Pseudomonas sp. BLP2052와 Flauobacterium sp. BLP20515를 분리 및 동정하였으며, 두 균주 모두 생장 최적 조건은 pH 70℃, 30℃ 였으며 넓은 pH 범위에서 생장이 가능하였다. 회분식 반응조를 이용하여 단일균주 및 복합균주를 이용한 폐하수의 분해능을 조사하였다. 분리된 두 균주 Pseµdomonas sp. BLP2052와 Flavobacterium sp BLP20515의 COD 제거율은 각각 66.0%, 65.7%였으며, 타 균주에 비해 폐하수에 COD 제거율이 우수현 균주임을 획인하였다 분리된 단열균주에 비해 복합균주의 경우 약 15%정도 COD 제거율이 우수하였으며, 선별된 균주를 폐하수에 추가 점종시 약 5%정도의 COD 제거율 향상을 확인할 수 있었다. 선별된 균주를 이용하여 84시간 반응조 운전 후 85.6%의 폐하수의 COD 제거율을 확인하였다. 생물폐하수 처리 중 갑작스럽게 유입될 수 있는 저해물질에 대한 실험에서 미생물의 활성에 영향을 미치는 크기는 저해제의 양이 lO0ppm이하의 경우에는 Fe, Zn, Al, phenol, Cr 순으로 줄어드는 경향을 보였으며, 300 ppm이상의 경우에서는 Cr, Fe, Zn, Al, phenol 순으로 줄어드는 경향을 보였다.

Fifteen microbes have been isolated from Jangja pond in Kuri-Si, Kyeonggi-Do. Among them, two strains showed excellent COD removal from wastewater, which were named Pseudomonas sp. BLP2052 and Flavobacterium sp. BLP20515, respectively. Optimal pH and temperature for the cell growth were 7.0 and 30℃ for both strains. Pseudomonas sp. BLP2052 and Flavobacterium sp. BLP20515 was applied to the reactor to treat wastewater and 66.0% and 65.7% COD (chemical oxygen demand) removal was achieved, respectively. Comparing these results to the case of applying mixed microbes present in Jangja pond, COD removal rate was 15% less. But when adding the selected microbes to the wastewater containing mixed microbes, COD removal rate increased by 5%. After 84 hour operation, we achieved 85.6% COD removal. When inhibitors were added less than 100 ppm, during the microbial wastewater treatment, Fe, Zn, Al, phenol and Cr influenced microbial activity more deterioratively in order. In the case of over 300 pm, Cr, Fe, Zn, Al and phenol showed severe deteriorative effect in order.

본 연구에서는 (B-carotene 생산균주인 미세조류 Dunaliella bardawil을 사용하여 batch flask에서 미세조류의 고농도세포에 관한 최적배양조건(미량원소, pH, agitation speed, nitrate, phosphate, carbon source)을 확립하고자 하였다. 미량원소는 5X 배지에서 교반하였을 때 비생장속도는 ).)13hr-1와 세포농도는 4.9x106 cells/mL로서 IX. 3X, lOX 배지에서 배양한 것보다. 약 46%, 18%, 69% 높은 세포수율을 얻었으며 세포배양시 교반한 경우, pH는 80에서 최대 세포농도를 얻었다. 초기 nitrate (KNO3)와 phosphate(KH2PO4)의 영향을 조사한 결과 미세조류 생장에 중요한 영양분으로서 질소원의 주입은 매우 효과적임을 확인하였다. 또힌 탄소원으로서 250mM의 NaHCO3와 CO2가스를 동시에 사용한 배양조건이 500mM 만을 탄소원으로 사용한 실험에 비하여 32% 증가된 세포농도를 나타내었다. light는 white light의 경우 blue light보다 세포생장에 적합하였다. 질소원을 이용한 유기배양시 2회의 nitrate주입만으로써 배양 198hr에 8.955x106cell/mL의 고농도의 세포를 얻었다

High cell density cultivation of microalga Dunaliella bardawil using nitrogen fed-batch cultures was studied in batch flask. Optimum environmental conditions include concentrated nutrients except NaCl and carbon sources, carbon sources, pH, light, agitation, nitrate and phosphate ions. Cell growth, consumption rates of nitrate and phosphate ions were monitored. Optimal conditions for higher cell density were found to be(in the range tested): 5 times concentrated media(1 times-10 times concentrated media) pH 8.0 (7.0-9.0) white light(blue and red light) 15mM of nitrate (0.94-15mM) 250mM NaHCO3 and CO2 gas. However, the addition of phosphate ions did not enhance the algal maximum cell density and specific growth rate. Nitrate was found to be effective for the cell growth. The maximum cell density of fed-batch culture using nitrate ions in cells/ml after 189hr incubation.

A new synthetic medium was developed for the submerged mycelial cultures of Phellinus linteus. The medium for maximum mycelial growth of Phellinus linteus (3 days incubation, 28℃, pH 5) consisted of (per 1 L): glucose, 90 g peptone, 10 g soluble starch, 10 g yeast extract, 3 g KH2PO4, 1 g MgSO4.7H2O, 1 g and CaCl2, 0.1 g. The concentrations of glucose, peptone, yeast extract, KH2PO4, MgSO4.7H2O, and CaCl2 were examined in the ranges of 10~90 g/L, 0~10 g/L, 0~15 g/L, 0~2 g/L, 0~1 g/L, and 0~0.5 g/L, respectively. The dry weight of mycelium in 3 days increased to 16.79 mg/mL using the new synthetic medium. The optimum temperature for mycelial growth of Phellinus linteus was 28. The concentrations of KH2OP4, CaCl2, and yeast extract, which gave the maximum mycelial growth of Phellinus linteus, existed in the concentration ranges examined in this study. But, in the cases of other compositions (MgSO4.7H2O, peptone, and glucose), the mycelial growth of Phellinus linteus increased with the concentration in the ranges.

Cholesterol oxidase(EC.1.1.3.6)는 cholesterol을 산화 또는 이성화시키는 효소로, 혈중 cholesterol이 측정 등의 임상진단용 시약에 이용되고 있으며, 여려종류의 미생물에서 분리, 연구되어 왔다. 현재에는 농업 및 식품 등에도 응용이 기대되고 있는 매우 유용한 효소이다. 본 실힘은 토양에서 분리한 방선균으로부터 cho1esterol oxidase생산능이 우수한 균주를 선발하여 속의 동정, 효소의 생산조건 및 효소학적 특성을 조사하였다 . 본 분리균주는 배양학적, 형태학적 생리학적 특성 및 현미경 검정을 통하여 Streptomyces sp으로 동정하였다. 본 효소의 생산조건을 조사한 결괴 탄소원으로 1% soluble starch, 질소원으로 2% corn steep liquor가 효소생산에 우수하였으며, 이들 탄소원, 질소원이의 0.1% NaNO3, 0.1% KH2PO4, 0.05% MgSO4가 함유된 배지를 생산 최적 배지로 사용하였다. 본 효소의 특성을 검토한 결과, 최적온도와 최적pH는 각각 , pH 6.5~7.5이었으며. 효소와 안정성은 온도 30-40℃에사 80% 이상 활성이 유지되었으며, pH 6.0~9.0의 범위까지 안정한 것으로 나타났다. 본 효소의 등전점은 multichambered electrofocusing unit를 사용하여 측정한 결과 pH 6.0-6.5인 것으로 추정되었다.

An actinomycetes strain No.4 which produce the cholesterol oxidase(EC 1.1.3.6), was isolated from soil and identified as Streptomyces sp. based on taxonomic studies. The conditions of cholesterol oxidase production and enzymatic properties were investigated. The optimum composition of medium for production of the enzyme was 1% soluble starch, 2% corn steep liquor, 0.1% KH2PO4, 0.1% NaNO3 and 0.05% MgSO4 (pH 7.0). The optimum pH and temperature of the cholesterol oxidase were pH 6.0~7.5 and , respectively. The enzyme was stable in the range of pH 6.0~9.0. The isoelectric point determined by multichambered electrofocusing unit was in the range of pH 6.0~6.5.

젖산 생산에 큰 비중을 차지하는 원료비용 절감을 위한 다양한 공업적 질소원의 이용 가능성을 조사하였다. CSL를 사용하여 회분 발효한 결과, CSL 5%배지 발효시 높은 생산성을 보였으며, 정제 CSL을 사용한 배지에서 젖산 생산성은 CSL보다 약 1.21 배 증가율을 보였다. Yeast extract와 CSL 혼합질소원의 배지조성을 변화시켜 LBM5의 젖산 생성정도를 알아본 결과, 조성 비율 1:8일 때 우수한 발효율을 관찰 할 수 있었다. 발효 폐기물의 대체 질소원 사용가능성을 조사하기 위하여 맥주공장에서 부산물로 배출되는 폐효모를 이용하여 발효시에도 CSL 5%와 비슷한 발효율을 얻었다 연속발효 수행결과, 최적의 희석율은 0.05-0.065-1h였으며 젖산 생산성에 있어서 회분발효보다 1.93.0배증가하였다. 한편 초기 순수배지에 들어가는 yeast extract양의 1/3-2/3를 발효폐액에 첨가하여 회분발효 및 연속발효 실험을 수행하여 높은 젖산 생산성을 얻으므로써 공정상 원료비 절감효과를 기대할 수 있어으며 잔류 영양분을 재사용함으로써 폐액량 감소에 따른 처리비용 절감이라는 이중적인 효과를 얻게 되었다.

We have investigated industrial media for lactic acid fermentation to reduce the cost of nitrogen sources. Corn steep liquor (CSL) was successfully used at 5% (v/v) in batch fermentations. Use of soluble CSL improved the productivity about 20% with an advantage of clearer fermentation broth. Yeast extract-complemented CSL improved the productivity about 20% with an advantage of clearer fermentation broth. Yeast extract-complemented CSL media further increased the increased the productivity. It was found that 3.1 g/L yeast extract and 5% CSL could be an effective substitute for 15 g/L yeast extract in 10% glucose medium. Brewing yeast was also used as a sole nitrogen source equivalent to 5% CSL. A continuous culture coupled with cell-recycle by microfiltration at the dilution rate of 0.05-0.065 h-1 led to the highest lactic acid productivity. Lactic acid was recovered by electrodialysis from the cell free broth. Depleted cell free broth supplemented with 5-10 g/L of yeast extract performed reasonably in batch and continuous cultures. Reuse of the fermentation broth may reduce the cost of raw materials as well as minimize the fermentation wastes.

본 실험에서는 하이브리도마세포 배양 중 아미노산 량의 변화를 조사하여 세포성장, 세포대사 및 항체생산성에 미치는 아미노산의 영향을 조사하였다. 실험결과에 의하면 vR8 하이브리도 마세포 배양 중 세포성장이 급속히 이루어지는 시점과 최대 세포농도에 도달한 시점에서의 glutamine, arginine, leucine 등 다수 아미노산의 고갈이 관찰되었고, 이후 세포활성이 급속히 저하되었다. 이때 glucose 농도, lactate, armmonia 등의 대사산물 농도 및 pH, DO, 교반속도 등은 적절하게 유지되었기 때문에 이들 요소에 의한 세포성장의 저해는 없었다. 따라서 이들 아미노산의 고갈이 세포활성의 저하에 커다란 영향을 주었다고 생각된다. 한편, 고갈된 아미노산을 첨가한 배지(GC-HY-S2)로 배양을 해본 결과 세포농도를 2.91x107 cell/mL까지 증가시킬 수 있었다. 즉, 변형배지에서는 세포활성의 저하를 가져오는 세포성장구간을 지나 계속적인 세포성장을 보여 27배 정도 더 높은 최대 세포농도를 보였다. 세포농도의 증가로 specific productivity, volumetric productivity도 각각 1.75배, 56배 증가하였다. 최대 세포농도에서의 아미노산 량을 조사한 결과를 보면 충분한 양의 아미노산이 공급되었음을 알 수 있다. 고농도 하이브리도마세포 배양에서의 일부 아미노산의 고갈은 일반적으로 관찰되는 현상이다. 그러므로 세포를 고농도로 배양하기 위해서는 아미노산 분석을 통해 고갈된 아미노산을 첨가해 주어야 하는데, 아미노산의 요구는 세포주마다 다르므로 배지 최적화과정에서 아미노산 분석에 의한 배지의 개선이 필요하다고 생각된다.

We have investigated the fortifying effect of amino acids on the cell growth and productivity during the perfusion culture of hybridoma vR8 cells in serum-free media. Through the quantitative analysis of amino acids and metabolites in perfusion culture, we found that many amino acids(glutamine, histidine, arginine, methionine, isoleucine, leucine, phenylalanine, tryptophane) were heavily consumed at cell density of 1.06x107 cells/mL. Due to amino acid depletion, cells died suddenly. So we supplemented the media with those amino acids by 30-170%. As a result, were could increase maximum cell density by 270%, average specific productivity by 175%, and average volumetric productivity by 560% in this fortified media, GC-HY-S2.

해양세균 Pseudomonas sp. CHCS-2는 배양과정 중에 포도당 첨가에 의해 생물유화제의생산이 증가되었으며, 196시간 배양시 원유에 포함되어 있는 paraffine계 탄화수소 중에서 nC12nC22까지 범위의 carbonchain이 거의 대부분 분해됨을 알 수 있었다. chloroform : metahnol = 1 : 1(V/V)로 추출하여 얻은 8.5g/L의 crude 생물 유화제를, Amberlite XAD-7, Sepharose CL-4B, DEAE-sepharose CL-6B 수지를 사용하여 정제한 결과 최종적으로 0.21g/L의 정제된 생물유화제를 얻었다. 본 균주가 생산하는 생물유화제는 단백질과 octadecanoic acid가 결합된 분자량이 약 67kDa인 lipoprotein으로 확인되었으며, 정재된 생물유화제중 단백질성분만을 분리하여 N-말단 아미노산배열을 분석한 결과, Ser-Val-He-Asn-Thr-Asn-IIe-Thr-X-Met-Ile-Gly-Gin-Gln-의 배열을 가지는 것으로 확인되었다. 이는 기존에 보고된 lipoproten과 다른 형태의 것으로, 본 균주가 생산하는 생물유화제의 경우 구성성분, 분자량 등을 고려해 볼 때 새로운 형태의 lipoprotein 계열 생물유화제로 추정된다.

marine bacterium Pseudomonas sp. CHCS-2 produced the biosurfactant in the culture broth which contained 2%(w/v) arabian light crude oil and the productivity of biosurfactant was increased with the addition of glucose. The crude oil in the culture broth was degraded by this strain and carbon chain of nC12nC22 was completely degradaded during the incubation for 196 h. The crude biosurfactant was purified by Amberlite XAD-7, Sepharose CL-4B and DEAE-Sepharose CL-6B column chromatography. Therefore, 0.21g/L of the purified biosurfactnat was obtained. The purified biosurfactant was a type of lipoprotein and the molecular weight was estimated as 67kDa by SDS-PAGE. The lipid composition was identified as octadecanoic acid by gas chromatography/mass spectrometry. And then, the N-terminal amino acid sequence of the protein was determined as Ser-Val-lle-Asn-Thr-lle-X-Met-lle-Gly-Gln-Gln- and the sequence did not show homology to any other known lipoprotein. Therefore, the purified lopoprotein was predicted novel biosurfactant.

Asymbiotic bacterium with highly effective toxins was isolated from entomopathogenic nematode Steinernema glaseri which has been widely used against various soil-inhabiting pests. The symbiont of S. glaseri was identified as Xenorhabdus nematophilus sp. by using several biochemical and physiological tests. When this strain was released into the hemolymph of insect larva, it produced highly toxic substances and killed the larva within 2 days. Two colony forms that differed n some biochemical characteristics were observed when cultures in vitro. Phase l colonies were mucid and difficult to be dispersed in liquid. Phase II was not mucoid and was easily dispersed in liquid. It did not adsorb neutral red or bromothymol blue. Rod-shaped cell size was highly variable between two phases, ranging 2-10um . It was also found that only infective-stage nematodes can carry only primary-phase Xenorhabdus in their intestine.

본 연구에서는 A.cycloclast ATCC 21921 균주를 사용하여 r-butyrobetaine으로부터 L-carnitine을 생산하는 최적 조건에 대한 연구를 수행하였다. 배양액 내에 -butyrobetaine 만을 포함하였을때는 최대 L-carnitine 생산량이 29g/L이었고 전환수율도 30.9 mol%로 매우 낮았다. L-carmtine 생산에 미치는 탄소원의 영향을 관찰한 결과 glycerol을 첨가할 경우 L-carnitine 생산량이 4.6g/L 그리고 전환수율이 88.2 mol%로 r-butyrobetaineaks을 포함하였을 때보다 월등히 향상되었다. Betaine, chohne와 같은 quaternary ammonium compounds 들이 L-carnitine 생산에 미치는 영향을 조사해본 결과, 이들에 의하여 L-carntine 생산 속도가 빨라지고 전환수율도 증가함을 알 수 있었다. 한편, 기질인 r-butyrobetaine 농도 3% 이상에서 세포 생장은 저해되고 L-carnitine 생산은 기질 농도 2-3%에서 가장 우수함을 알 수 있었다. 본 연구에서 구한 최적 생산 조건, 다시 말해서 glycerol과 choline을 배양액에 포함하고 기질의 농도를 2%^로 하여 플라스크에서 회분식 배양을 하였을 때, 배양 4일 만에 최대 7.2g/L의 L-carrutine을 생산할 수 있었고 이때 r-butyrobetaine으로부터 L-carnitine에로의 전환수율은 98.7mol%이었다.

We investigated optimal conditions for the microbial transformation of r-butyrobetaine into L-carnitine by using Achromobacter cycloclast ATCC 21921. When the cells were cultivated in the medium containing r-butyrobetaine as the sole carbon source for both cell growth and L-carnitine production, the maximum L-carnitine production was 2.9 g/L and the conversion yield from -butyrobetaine to L-carnitine was as low as 30.9 mol%. In order to enhance the L-carnitine production and the conversion yield, various carbon sources were added to the r-butyronetaine containing basal medium. In the medium supplemented with glycerol, L-carnitine production was as high as 4.6 g/L and the conversion yield was 88.2 mol%, showing a significant improvement in L-carnitine synthesis compared to those in the medium without glycerol. We also examined the additional effect of quaternary ammonium compounds such as betaine and choline, which are similar in structure to r-butyrobetaine and L-carnitien. It was observed that in the presence of those quaternary ammonium compounds, both the L-carnitine production rate and the conversion yield increased. In addition, we found that cell growth was inhibited by a r-butyrobetaine concentration of more than 3%, while L-carnitine production was efficient at the r-butyrobetaine concentration of 2-3%. By cultivating the cells in the optimal medium containing glycerol and choline, we obtained an L-carnitine concentration of 7.2 g/L with the conversion yield of 98.7 mol% in 4 days

섬유성바이오매스로부터 lactic acid를 생산하기 위한 동시당화 및 추출발효공정의 성능과 조업특성을 조사하였다. 섬유소 가수분해효소 Cytolase CL과 lactic acid 발효군주 L. delbruecku를 사용한 동시당화발효(SSF)에서 생성물인 lactic acid의 저해작용이 심각하였다. SSF 도중 lactic acid의 제거를 위하여 선정한 IRA-400 수지의 lactic acid 흡착성능은 200mg/g dry resin 이었다 Lactic acid 제거의 효과는 초기 기질(cellulose)의 농도에 따라 Lactic acid 제거의 효과는 초기 기질(cellulose)의 농도에 따라 다르게 나타난다. 기질의 농도가 50g/L인 경우 단순 SSF의 반응시간 72시간에서 lactic acid의 농도가 304g/L이었고, 이온교환수지를 첨가한 SSF에서는 32.0g/L이었다. 반면에, 모사실험 결과, 초기 기질사용량이 100g/L 인 경우에는 수지첨가에 의한 lactic acid 제거시 lactic acid 생산수율이 약 60%에서 90%이상까지 증가된다. SSF의 각 반응식에서 pH의 의존성을 조사하여 실험식으로 표현하였다. pH에 따라 lactic aic의 생산량이 크게 변화하였으며, pH 4.5-5.0에서 최대의 생산량을 나타내었다.

lactic acid production from cellulose by simultaneous saccharification and fermentation(SSF) was studied. The SSF using cellulase enzyme Cytolase CL and Lactobacillus delbrueckii was strongly inhibited by the end product(lactic acid). An ion-exchange resin(RA-400) was used for in-situ product removal during SSF. The sorption capacity of the resin was 200mg/g-resin. The simple SSF and the extractive SSF resulted in lactic acid concentrations of 30.4g/L and 32.0g/L, respectively, at the initial substrate concentration of 50g/L. A model was developed to simulate the extractive SSF. The lactic acid conversion for the initial substrate of 100g/L was estimated to be improved from 60% to 09% by in-situ product removal. The experimentally determined kinectic parameters were pH dependent, and fitted as empirical expressions to establish their values at different pH's. Lactic acid productivity was predicted to be maximum at pH 4.5-5.0.

본 논문에서 회분식 반응 증류에 의한 lactic acid의 분리 특성을 연구하였다. 휘발성이 있는 lactate ester의 생성을 위한 lactic acid와 alcholo과의 반응에서, 반응에 의해 생성된 lactate ester의 휘발성이 높을 수록 증류탑으로 들어가는 lactate ester양은 증가하여 재비기에서 얻어진 lactic acid의 회수율은 증가 하였다. 부분응축기의 온도가 감소할수록 재비기로 모이는 lactate ester양은 증가하였고 재비기 내의 수화 반응에 의해 얻어지는 lactic acid의 양은 증가하였다 Lactic acid의 정제를 위한 lactate ester와 물과의 수화 반응은, 비록 증류탑 내에서 lactate ester와 물이 반응을 할 수 있으나, 증류탑 내에서의 체류시간이 짧기 때문에 대부분 재비기에서 이루어진다.

Lactic acid was reacted with alcohol into lactate ester, and lactate ester produced in esterification reaction was distilled simultaneously with hydrolysis reaction into lactic acid. When the yields of lactic acid recovered by batch reactive distillations with various alcohols were compared, the yield of lactic acid was increased as the volatility of lactate ester was increased. In this batch reactive distillation, because the mixtures condensed in partial condensor were flown to reboiler through distillation column, the recovery yield of lactic acid was affected by operation temperature of partial condensor. Hydrolysis reaction into lactic acid in distillation column rarelyoccurred because of short retention time of lactate ester and water. Lactate ester was reacted into lactic acid in reboiler.

본 연구에서는 광학적으로 순수한 S-(+)-ketoprofen을 얻기 위한 효소적 분할공정을 개발하는 것을 그 내용으로 하고 있다. 결과에 의하면 Candida rugosa 유래의 lipase는 음이온 교환수지에 의해 두 가지 형태의 효소로 분리되었으며 특히 첫 번째 peak의 lipaserk (S)-enantiomer에 대해 선택성이 매우 높은 것으로 나타났다. 온도 pH, 첨가제의 영향에 대해서 조사한 결과 높은 활성을 유지하면서 광학적으로 순수한 (S)-ketoprofen을 얻는 조건을 찾지는 못하였으나, 37℃의 온도에서 선택성이 높았으며 ethylen glyco과 같은 polyalcohol 종류가 첨가될 경우 선택성이 증가한다는 결과를 얻을 수 있었다.

Enzymatic resolution reactions were investigated using Candida rugosa lipase for the production of potically pure S-(+)-Ketoprofen. When the enzymatic hydroysis (and esterification) of recemic ketoprofen esters (and recemic ketoprofen with alcohol) was investigated comparatively, aqueous media was more specific for S-enantiomer than organic media. In the enzymatic hydrolysis of racemic ketoprofen ethyl ester in aqueous media, optimal temperature and pH for enantioselectivity were 37℃ and 4, respectively. The stereoselectivity of the enzyme was enhanced by adding dialcohols such as ethylene glycol and propylene glycol. The enantiomeric ratio obtained in the 40 %(v/v) ethylene glycol was 2-fold higher than that without the additive. By adding CH2CI2, CHCI3 and CCI4 (5%,v/v), the enantioselectivity was reversed. A dramatic increase in the stereoselectivity was achieved using lipase purified by anion exchange chromatography. The type A lipase(the first eluted lipase fraction) showed an enantiomeric ratio of >100, whereas the type B lipase(the second eluted lipase fraction) exhibited enantimomer ratio of 9.0 in the hydrolysis of racemic ketoprofen ethyl ester.

한외여과공정에서 압력구배를 주기적으로 변화시켜 막 표면의 용질층을 불안정화시켜 여과 flux의 총괄적 향상을 유도한 실험을 수행하였다. 일정압력에서의 여과 flux 감소현상을 Hernia 식을 사용하여 모사하였고, 또한 압력구배의 주기적 변화를 Fourer series로 표현하여 압력구배의 변화에 따른 flux 변화를 수학적으로 모사하였고 이 결과를 실제의 실험결과와 비교하여 보았다. 수학적 모사결과 압력변화의 형태, 진폭, 주기 등의 변화에 따른 평균 flux의 변화는 미미하였다. 하지만 실제실험결과 주기적으로 압력구배를 변화시킨 경우 약 11%의 향상을 관찰할 수 있었다. 이는 압력구배가 주기적으로 변하는 과정에서의 응질층의 압축이완속도가 다른 것에 기인하는 것으로 유추된다. 주기적 압력구배변화외에 feed pump interruption을 이용하여 평균총괄 flux를 약 32%까지 향상 시켰다. 역확산에 의한 용질층의 이완에는 일정한 시간이 필요함을 찾아내었고 interruption은 용질층이 형성되기 전부터 시작하는 것이 유리하다고 판단되었다. 본 실험을 위하여 한외여과의 자동제어 시스템을 설계제작하여 다양한 압력함수를 이용할 수 있었고, 공정운영 중 압력구매와 여과 flux를 실시간 모니터링 및 제어할 수 있었다. 자동제어 시스템을 통해 압력구매를 주기적으로 변화시켜 총괄 flux의 극대화를 도모하는 기법은 기존장치를 최소로 변경시키면서 한외여과성능을 극대화시킬 수 있는 방법으로 기대된다.

To improve the crossflow untrafiltration flux, we applied periodic oscillations in transmembrane pressure gradient in order to promote fluid turbulence by inducing repeated compression and relaxation of the cake/gel layer. The oscillatory forms used were square-, sine-, triangle-wave, and pumping interruption. The permeate flux profiles were mathematically simulated and compared with the experimental data. The result showed the periodic pumping interruption most effectively improved the overall flux by up to about 32%. Enough pumping off-time, at least on the order of tens of seconds, was needed to allow the solutes in the layer to diffuse back to the bulk phase. It was better to start the oscillations earlier before the layer was fully established. The square-wave oscillation yielded about 11% increase, which was particularly pronounced in the later part of the filtration. Either the amplitude or the period of the oscillations resulted little influence on flux.actate ester, and lactate ester produced in esterification reaction was distilled simultaneously with hydrolysis reaction into lactic acid. When the yields of lactic acid recovered by batch reactive distillations with various alcohols were compared, the yield of lactic acid was increased as the volatility of lactate ester was increased. In this batch reactive distillation, because the mixtures condensed in partial condensor were flown to reboiler through distillation column, the recovery yield of lactic acid was affected by operation temperature of partial condensor. Hydrolysis reaction into lactic acid in distillation column rarelyoccurred because of short retention time of lactate ester and water. Lactate ester was reacted into lactic acid in reboiler.

Trigonopsis variabilis ATCC10679 (TW)의 변이균주를 선별하기 위하여 쉽고 간편한 균주 선별방법을 개발하였다. 변이 균주(T26)의 D-Amino acid oxidase (D-AAO)는 야생균주(TW)의 D-AAO 효소보다 cephalosporin C에 대한 기질특이성이 약 30% 높았다. 이들 두 균주에서 D-AAO 유전자를 클로닝하여 각 유전자를 비교해본 결과 811번 우치의 T가 C로 변경되었으며 이에 따른 아미노산은 Phe-258이 Ser-258로 바뀌었다

Simple and rapid screening methods were developed to screen mutant strains of Trigonopsis variabilis ATCC10679 (TW). D-amino acid oxidase (D-AAO) from a mutant strain, T26, showed about 30% higher specific activity against cephalosporin C than from its wild type, TW. D-AAO genes from both TW and T26 strains were cloned and sequenced. There was one nucleotide changed from T to C at 811 position, resulting in an amino acid codon changed from Phe-258 to Ser-258.

디프테리아는 Corynebacterium diphtheriae에 의해 발생되는 호흡기 질병으로 C. diphtheriae의 exo-toxin을 불활성화 시킨 toxoid 백신을 사용하여 예방해 왔다. 현재까지 국내에서는 정치배양 방법으로 디프테리아 toxin을 생산해 왔기 때문에 생산성과 품질에 한계가 있었으며, 이를 극복하기 위해 발효조를 이용한 발효조건 최적화에 대한 연구를 수행하였다. 디프테리아 toxin을 보다 효율적을 얻기 위한 배지로서 beef antigen이 함유되어 있지 않은 casein 유래의 NZ-Case를 선택하였다. 발효조에 의한 toxin 생성은 세포성장과 함께 증가하는 growh-associated form으로 나타났다. 최대의 세포성장과 toxin 생성은 초기 pH가 7.0인 배지에서 0.22vvm의 통기와 400rpm의 교반조건에서 얻을 수 있었다. 또한 최대의 toxin 생성을 위한 최적의 iron 이온의 농도는 0.3mg/L 이었으며, morgamcphospale의 첨가에 의한 calcium-phosphate 침전이 배지 내에 iron 이온의 농도조절을 위하여 요구되었다. 면역원성을 확인하기 위한 역가시험 결과 발효조 배양에서 얻은 toxoid는 4단위에서 모든 guinea-pigs가 생존하여 2단위인 정치배양 toxin에비해 월등히 우수한 것으로 판단되었다. 결국 발효조 배양으로 toxin을 생산할 경우 부작용이 적고 수율과 생산성 및 면역원성 이 우수한 toxid의 생산이 가능하였다

Experimental studies were carried out to optimize the culture conditions of Corynebacterium diphtheriae for the production of diphtheria toxin. A new media which does not contain any meat digest products was selected. The main ingredient of new medium was enzymatic digests of casein known as NZ-Case. In fermenter experiments, the toxin production was increased with the increase of cell growth. The optimum initial pH of media, air flow rate and agitation speed were 7.0, 0.22, vvm and 400 rpm, respectively. The contents of iron and calcium-phosphate precipitate were important for maximal cell growth and toxin production. The optimum concentration of iron was 0.3 mg/L and calcium-phosphate precipitate could serve in gradual supply of iron to maintain the optimal culture condition which is required for enhanced yield of toxin production. In potency test, the potency of toxoid from fermentor culture was higher than that from static culture. When diphtheria toxin is produced by fermentor culture, it is possible to produce higher levels of toxin and better toxoid quality in terms of safety, yield, productivity and immunity.

본 연구에서는 디프테리아 toxin을 정제한 후 무독화하여 toxid를 생산하기 위하여 crude toxin을 2중 U.F를 통해 분자량 100.000이상의 단백질과 30.000이하의 배지 유래 단백질 및 색소를 제거한 결과 순도 1,300 Lf/mg PN의 toxin을 정제하였다. 이를 다시 DEAE-ion exehange chromatography를 통해 toxin을 정제한 후 무독화하여 순도 2,560 Lf/mg PN의 toxoid를 얻을 수 있었다. 이와 같이 생산된 디프테리아 toxoid는 동물 실험 결과 toxin으로 reversion이 발견되지 않았으며, 역가에 있어서도 crude toxin을 무독화한 후 정제한 toxoid와 비교하여 더 우수하였고 대한민국 생물학적 제제 기준에 규정된 성인용 디프테리아 백신 순도 기준 2,500 Lf/mg PN 이상에 적합하였다. 따라서 본 연구를 통해 성인용 디프테리아 백신의 생산 가능성을 확인하였다

Adverse reactions after injection of diphtheria vaccine are induced by impurities present in crude toxoids that cannot be removed completely by purification of toxoids after formalization. To increase toxoid purity, toxin purification was tried before formalization. Crude toxin was purified with ultrafiltration and ion-exchange chromatography. Purified toxin purity was improved 2.9 times higher than crude toxin, and purity was 2,560 Lf/mg PN. Purified toxin was detoxified with formalin and lysine, and potency test were performed. Toxoid, prepared from toxin treated with formalin and lysine, did not show reversion to toxin and purity was higher than the toxoid purified after formalization. Therefore, we concluded that the use of toxoid vaccine prepared from toxin purified is a useful method of minimize adverse reaction after injection of diphtheria vaccine.

활성오니의 주요 미생물인 Zoogloea ramigera의 증식과 zooglan 생산에 영향을 미치는 배양조건에 대하여 연구하였다. Z. ramigera의 증식과 zooglan 생산에 영향을 미치는 성분의 영향을 살피기 위해 특정성분을 제한한 결과 phosphate 제한시 zooglan의 생산이 현격하게 감소하였다. 탄소원으로 포도당 이외에 유당을 이용한 zooglan 생산이 우수하였다. 질소원으로 사용된 NH4CI 와 (NH4)2SO4 가 세포 증식을 향상시켰다. 포도당과 NaNO3의 비가 60일 경우 포도당의 초기농도가 456g/L일 때 zooglan 생산이 18.5g/L로 가장 높았다.

Effects of growth conditions on the growth of Zoogloea ramigera and the production of zooglan were investigated. The production of zooglan was greatly reduced in the phosphate-limiting medium. NH4CI and (NH4)2SO4 improved cell growth when they were used as a nitrogen source. The medium containing 45 g/L of glucose and 27 g/L of NaNO3 resulted in the highest production of zooglan at 18.5 g/L.