Earticle

물고기 기름에 대한 Aspergillus oryzae 유래의 Lipolase-100T의 가수분해 특성을 규명하였다. Lipolase-100T는 트리글리세라이드의 1과 3의 위치에 작용하여 이 위치에 결합되어 있는 아실 체인을 유리지방산으로 가수분해시키는 1,3-위채특이성을 보였다. 또한 Lipolase-100T는 물고기 기름을 구성하는 다중불포화지방산 보다 포화지방산을 쉽게 가수분해시키는 특성도 나타내었다. 이 특성으로 인하여 가수분해 시간에 따라서 생성되는 글리세라이드 혼합물내의 다중 불포화 지방산중 n-3 PUFAs인 C16:4, C20:5 및 C22:6의 농도는 모두 증가하였으며 특히 C22:6의 농도증가가 가장 뚜렷하였다. 이 결과로부터 물고기 기름을 구성하는 n-3 PUFAs는 트리글리세라이드의 2번 위치에 결합하고 있음을 알 수 있었다. 지방산의 결합위치특이성과 Lipolase-100T 1,3-위치특이성으로 인하여 Lipolase-100T를 반응물의 0.4 wt%사용하여 물고기 기름을 120시간 가수분해 시켰을 때 생성된 글리세라이드 혼합물내의 n-3 PUFAs농도는 50 wt%까지 상승하였다

Fish oil was hydrolyzed with Aspergillus oryzae lipase, Lipolase-100T. The hydrolysis characteristics of Lipolsae-100T were investigated. Lipolase-100T showed 1,3-positional specificity which hydrolyzed acyl chains combined on the 1 or 3 position of triglyceride into free fatty acids. Lipolase-100T represented another property that the saturated fatty acids composing the triglyceride were hydrolyzed more easily that the polyunsaturated fatty acids(PUFAs). n-3 PUFAs, such as C16:4, C20:5 and C22:6, were hardly hydrolyzed, so that the concentrations of those in the mixture of glycerides were increased according to hydrolysis time. Especially docosahexaenoic acid(DHA), C22:6 showed the highest increase in the concentration. This result explained that n-3 PUFAs were combined on 2-position of triglyceride. When the hydrolysis of fish oil with Lipolase-100T 0.4 wt% was performed for 120 hr, n-3 PUFAs wt% was increased to 50 wt% in the mixture of glycerides. This result was obtained due to the 1,3-positional specificity of Lipolase-100T and positional specificity of n-3 PUFAs.

Mandelate pathway를 거치는 Pseudomonas putida(KCTC 1751)의 전세포 benzoylformate dcarboxylase를 이용하여 benzoylformate를 benzaldehyde로 변환하였고 성장배지의 조성이 cell내부에 축적되는 benzoylformate dcarboxylase의 양에 미치는 영향을 조사하였다. 전세포효소의 재사용을 위하여 calcumalginate 캡슐 고정회법을 이용하여 캡슐고정화 Pseudomonas putida를 제조하였다. 캡슐 고정화 미생물을 M3배지에서 3일간 배양한 후 M1배지에서 1일간 배양한 결과 77.75g/L의 미생물 건조중량을 얻었다. 캡슐 고정화 전세포 benzoyltormate decarboxylase의 비활생도는 자유배양에 의한 전세포효소의 비활성도에 비해 약 1/2값을 나타내었으며 캡슐 고정화 전세포 benzoyltormate decarboxylase를 20회 재사용시 20%의 실활을 보였으며 캡슐 재사용 30회 이후 미생물의 건조중량은 약 10% 감소를 보였다

Benzoylformate was converted to benzaldehyde by whole cell enzyme from Pseudomonas putida KCTC 1751. We investigated the effect of the composition of the growth medium on th accumulation of benzoylformate decarboxylase in the microbial cell. We prepared a calcium alginate capsule containing Pseudomonas putida cells to develop a reusable whole cell enzyme. Pseudomonas putida cells were inoculated in the capsule and cultured in M1 medium for 1 day followed by cultivation in M3 medium for 3 days. The dry cell density reached 77.75 g/L on the basis of the inner volume of the capsule. The specific activity of encapsulated whole cell benzoylformate decarboxylase was half as high as that of free whole cell enzyme. The activity of encapsulated whole cell benzoylformate decarboxylase was half as high as that of free whole cell enzyme. The activity of encapsulated whole cell benzoylformate decarboxylase decreased 20 % after use for 20 batches and 40% after use for 30 batches. The dry cell density reduced about 10 % after 30 trials.

The molecularly imprinted polymers(MIPs) synthesized at various polymerization conditions were examined as ibuprofen receptors in terms of binding characteristics. The 4-vinylpyridine polymers had 1.2 times higher adsorption capability for (S)-(+)-ibuprofen than the methacrylic acid polymers. The methacrylic acid polymers synthesized by UV radiation had 1.9 times higher selectivity for (S)-(+)-ibuprofen compared to those by thermal initiation. Effects of various solvents for binding were also examined in this research. According to the Scatchard analysis, the (S)-(+)-ibuprofen artificial receptors had two different kinds of binding sites for (S)-(+)-ibuprofen while having only single kind of binding site for ketoprofen. The binding sites of (S)-(+)-ibuprofen, n were calculated as 4.3~4.9 mol/g and the dissociation constants, K? were 0.68 mM for the specific binding.

본 연구에서는 난백에 포함된 라이소자임의 컬럼 크로마토그래피에서의 breakthrough behavior 실험을 통해 최적 크로마토그래피 분리조건을 결정하였다. 다양한 양이온 교환수지의 라이소자임 breakthrough behavior를 비교한 결과 Cellufine C-200(Amicon, USA)이 라이소자임 흡착에 가장 우수한 성능을 보였다. Cellufine C-200 수지에서 이온강도, pH, 선속도 등이 난백 라이소자임의 breakthrough behavior에 미치는 영향을 비교한 결과 conductivity 2.75 mS/cm, pH 7, 선속도 0.635cm/min의 최적 조건을 얻었다. 본 최적조건에서 prep 규모 컬럼 크로마토그래퍼를 이용 난백으로부터 라이소자임을 분리하였다. 정제된 라이소자임과 Sigma 라이소자임의 specific activity는 비슷하였으며 SDS-PAGE 분석 결과 본 연구에서 정제된 라이소자임이 Sigma 라이소자임보다 impurity 단백질들을 적게 포함하고 있음을 확인하였다.

We have compared the breakthrough behavior of lysozyme contained in fresh han egg white on various cation exchagers, and the adsorbent, known by the trade name Cellufine C-200 (Amicon), has shown the best performance. The effects of ion strength, pH, and linear flow rate on the breakthrough behavior were examined using the Cellufine C-200 adsorbent. The optimal conductivity, pH and linear flow rate were determined from the breakthrough behavior and found to be 2.75 mS/cm, 7.0, and 0.635 cm/min, respectively.

우수한 셀룰로오스 생산 균주인 Acetobacter xylinum BRC5의 교반배양에 의한 셀룰로오스 생산성을 향상시키기 위하여 fed-batch 배양을 하였으며, 기질공급속도, 기질 공급량 및 용존 산소의 영향을 검토하였다. 초기 glucose 양을 변화시켜 회분배양하였을 때 glucose 농도가 10 및 20 g/L인 경우 셀룰로오스 생산량은 각각 2.05와 4.10 g/L이였으며 glucose에 대한 셀룰로오스 수율 (Yp/s)은 0.21이었다. 초기 glucose 농도 40g/L일 때 셀룰로오스 수율을 향상시키기 위해서 초기 glucose 농도 20 g/L에서 회분배양을 시작하여 glucose가 gluconic acid로 완전히 전환된 시점부터 추가적으로 glucose를 공급하여 fed-batch 배양기간에 glucose 공급속도는 셀룰로오스 생산성에 큰 영향을 미쳐 20g/L의 glucose를 2.22 g/L.h의 속도로 9시간 첨가하여 fed-batch 배양한 결과 셀룰로오스 생성량이 10 g/L로 가장 우수하여 초기 glucose 농도 20 g/L로 회분배양하였을 때 비하여 약 2배 증가하였으며, Yp/s도 0.26으로 현저히 향상되었다. 또한 동일조건으로 fed-batch 배양하면서 glucose 공급량을 증가시켜 40g/L의 glucose를 추가적으로 첨가한 경우 셀룰로오스 생산량은 10.7g/L는 거의 증가되지 않았으며, Yp/s가 0.18로 감소하였다. 이는 셀룰로오스 농도가 증가함에 따라 산소 공급이 부족하기 때문이므로 용존산소(DOT)를 2~15% 포화범위에서 조절하여 fed-batch 배양했을 때 DOT를 10% 수준으로 유지하면서 fed-batch 배양기간에 40g/L의 glucose를 추가공급 했을 때 셀룰로오스 생성량은 15.3 g/L로 증가되었고 이때 Yp/s는 0.26로 향상되었다. 이는 DO를 제어하지 않는 경우에 비하여 셀룰로오스 생성량이 1.5배 증가한 결과이다

Glucose fed-batch culture was studied to improve cellulose productivity by Acetobacter xylinum BRC5. When initial glucose concentrations in batch cultures were less than 20 g/L, yield coefficients of cellulose (Yp/s) remained a constant value of 0.21 g cellulose/g glucose. But a low yield coefficient, Yp/s=0.13 was obtained from an initial glucose concentration of 40 g/L. Since initial high glucose concentrations in batch culture resulted in low yields of cellulose, constant fed-batch cultures were carried out. The optimal feed rate for fed-batch culture was 2.22 g glucose/L.h. In constant fed-batch culture without DO control, 10 g/L of cellulose was obtained from 40 g/L of glucose with this feed rate, which was approximately two fold higher than that of the batch culture with the same initial glucose concentration. In DO stat plus fed-batch culture, the highest cellulose productivity could be obtained when dissolved oxygen level was controlled at 10% of air saturation, and cellulose productivity increased about 1.5 times compared with that of the culture without DO control.

광학활성 에폭사이드는 광학활성 의약품, 농약, 기능성 식품 제조용 핵심 유기중간체로 사용될 수 있다. 광학활성 에폭사이드의 생물공학적 생산 사례로는 diltiazem 합성용 중간체인 methyl trans-3-(4-methoxyphenyl)glycidate를 lipase를 고정화한 중공사막 반응기를 이용하여 생산되고 있으며, 미생물 탈할로겐화반응을 이용하여 광학활성 epichlorohydrin 및 glycidol도 생산되고 있다. 생물공학적으로 광학활성 에폭사이드를 생산하는 방법은 크게 두 가지로 구분할 수 있는데, 알켄 등을 기질로 하여 monooxygenase나 perocidase 등을 이용하여 직접 에폭시화반응을 시키는 방법과 박테리아, 곰팡이, 효모 유래의 미생물 에폭사이드 가수분해효소를 이용하여 라세믹 에폭사이드를 광학분할시켜 얻는 방법이 있다. 특히 에폭사이드 가수분해효소를 이용한 광학활성 에폭사이드 생산은 높은 광학순도를 얻을 수 있으며 일반적으로 라세믹 에폭사이드를 값싸고 쉽게 구할 수 있어 상업화 가능성이 우수하므로 이에 대한 많은 연구개발이 필요하다

Chiral epoxides are key intermediates for the production of chiral pharmaceuticals, agrochemicals, and functional food additives. Chiral epoxides can be produced by either chemical or biological method. In biocatalytic production routes, chiral epoxides can be produced via epoxidations of prochiral alkenes by monooxygenase or peroxidase. Kinetic resolution of racemic epoxides using whole cells of bacteria or fungi might be commercially useful, since it is possible to obtain chiral epoxides with high optical purities from relatively cheap and readily avaiable racemic epoxides. Some bioprocesses already are commercially developed: the biocatalytic production of chiral epichlorohydrin via microbial stereospecific dehalogenation, and lipase-catalyzed enantioselective hydrolysis in a hollow fiber membrane bioreactor for the production of chiral methyl trans-3-(4-methoxyphenyl)glycidate. the intermediate for calcium antagonist diltiazem. The importance of biocatalytic production of chiral epoxides with several examples from literature are presented.

Poly(DL-lactide)로 피막된 고분자 매트릭스를 약물전달시스템에 이용하기 위해 키토산, 키토산 염산염 및 술폰화 키토산으로 제조되었다. 모델 약물로 프레드니솔론을 사용하는 본 약물방출에 관한 연구는 pH 1.2 염산 용액에서 실험을 하였다. 약물 방출 속도는 고분자 매트릭스의 함유량이 증가할 수록 감소하였다. 피막된 고분자 매트릭스의 종류에 따라 지연된 약물의 방출시간은 키토산의 경우가 가장 길었으며, 술폰화 키토산, 키토산 염산염의 순서였다. DL-PLA로 피막된 고분자 매트릭스가 피막되지 않는 고분자 매트릭스 보다 약물 방출시간이 2배 정도의 지연되었을 뿐만 아니라 초기에 약물 과잉방출 현상도 작아 피막된 경우가 방출 조절형 제재로서 더 바람직한 결과를 보였다. 따라서 DL-PLA로 피막된 고분자 매트릭스는 장시간의 약물 방출을 위한 약물전달체로써의 응용이 기대된다.

The polymeric matrices coated with poly(DL-lactide) were prepared using chitosan derivatives such as chitosan, chitosan hydrochloride, and sulfonated chitosan for application of drug delivery systems. The drug release study using prednisolone as a model drug was performed in the hydrochloride solution at pH 1.2. The release rate of drug was decreased according to the increased content of matrices. The release rate of prednisolone according to the kinds of polymeric matrices coated were decreased in the order to chitosan, sulfonated chitosan, and chitosan hydrochloride. Drug release rate of polymeric matrices coated with poly(DL-lactide) was not only two times slower than noncoated one, but also the burst effect of initial period of drug release was decreased in comparison with noncoated one. From these results, it was expected that these formulations based on the chitosan derivative matrices coasted with poly(DL-lactide) were acceptable drug delivery devices for a sustained-release dosage form of drug.

본 연구에서는 환경친화적인 무공해생물농약 재발을 위하여 곤충병원성 선충의 in vitro 배양방법을 개별하였다. 곤충병원선 층연 Steinernem glasen 종으로부터 공생박테리아를 분리하여 동정한 결과 Xenorhabdus nemtophllus 종임을 확인하였으며, X enorhabdus nematophilus는 감염단계 선충의 장내에서와 in vitro 배양 동안에 그 생화학적 특성이에서 차이를 보이는 동 질형화 헨상을 나타냄을 확인하였다. 균주의 최적바지 조성은 5% yeast extract, 0.5% NaCl, K2HPO4, 0.02%MgSO4, 7H2O .이였으며, 28℃가 최적배양 온도였다, 초기 pH 6-7에 관계 없이 성장이 진행됨에 따라서 약 90까지 층가하였다. Flask 배양에 비해서 fennentortor양에서 균주의 성장속도가 1.4배 빠르게 나타났으나, 그에 따른 상변회도 빠르게 진행되었다. 한편 Steinemma glaseri익 in vitro 배양을 위 힌 인공배지원으로 chIcken offal, dog food, peanut 퉁이 사용될 수 있으며 최적의 배지는 농축펀 bovine liver로 조사되었으며, 그 농도논 80%일 때 가장 높은 증식을 보였다. 또한 곤충병원선충으로부터 분리된 공생박테리아를 이용한 혼합배양방법은 공생박테리아를 사용­하지 않는 경우보다 선충의 in vitro 증식속도가 2 배 가량 빨랐으며, 15일만에 약 5.5x104/mL 의 선충이 수확되였다.

An in vitro culture method for entomopathogenic nematode Steinernema glaseri was developed. A symbiotic bacterium was isolated from Steinernema glaseri and identified as Xenorhabdus nematophilus. Phase variation that differed in some biochemical characteristics of symbiotic bacterium was observed. Entomopathogenic nematodes carried only phase I bacterium in their guts. Phase I bacterium could be converted into phase II form in in vitro culture medium consisting of 5% yeast extract, 0.5% NaCl, 0.05% ,K2PHO4, 0.02%MgSO4, 7H2O. The optimum temperature for bacterial growth was 28℃. The pH of the culture medium increased up to 9.0-9.5 during the exponential growth period of the culture, regardless of initial pH 6-7. Various culture media such as chicken offal, dog food, bovine liver, peanut, and so on were tested for in vitro culture of the nematodes. The best medium for Steinernema glaseri production was obtained from concentrated homogenate of bovine liver and the nematode growth was highest at 80% bovine liver. In the co-culture of entomopathogenic nematode with its symbiont, the growth rate of nematodes was 2 times faster than that without its symbiont and the nematode concentration reached about /mL within 15 days.

Aspergillus niger를 이용하여 글루콘산 나트륨을 생산하는데 있어서 발효조건을 최적화하기 위해 포도당 농도의 영향을 조사한 결과 포도다으이 농도를 30-50 g/L로 유지시키는 유가식 발효를 통해 92.2%의 수율과 6.0 g/L/hr의 생산성을 얻을 수 있었다. 반면, 30g/L이하로 유지시킨 경우 발효수율이 25% 낮아졌으며 이는 탄소원인 포도당을 글루콘산 나트륨의 생산이 아닌 세포성장에 사용하기 때문인 것으로 생각된다. 균체의 접종농도에 따른 영향에 있어서는 20%의 접종농도에서 유도기를 6시간 가량 단축시키는 효과가 있었으나 발효 후반에는 과도한 균체농도로 인해 포도당이 더 이상 소비되지 않아 상당량이 배재 내에 남게 되는 등의 문제점이 관찰되었다. 이러한 현상은 과도한 균체의 성장으로 인한 산소전달이 저해 받기 때문이라 생각된다. 용존산소의 영향에서는 60~70%로 조절하여 주었을 때가 30%로 조절하였을 때보다 75%정도 높은 생산성을 나타내었다. 즉, 고농도의 산소수준을 유지하는 것이 글루콘산 생산에 도움이 되는 것을 알 수 있었다. 배양 중 포도당의 농도를 유지하기 위해 다양한 포도당 주입방법을 사용하였으나 기질로 사용되는 산소의 소모속도를 측정하여 이를 당소모속도로 환산한 후 당을 공급하여 주는 것이 매우 효과적이고 간편하여 실패가 적은 방법임을 증명할 수 있었다. 이와 같은 포도당 제어 방법은 산소를 반응기질로 사용하는 미생물 생물전환 공정에 일반적으로 유용하게 사용될 수 있을 것이라 사료된다. 상기한 조건에서 포도당을 사용하여 본 A niger ACM53을 통해 글루콘산 나트륨을 생산할 경우 글루콘산 나트륨 농도 255g/L, 최대 생산성 120g/L/hr 및 당전환수율 95%를 달성할 수 있었다.

In order to produce high concentration of sodium gluconate, optimization of the fermentation conditions, such as glucose concentration, inoculum size, dissolved oxygen concentration and glucose feeding method, was examined. When the glucose concentration was maintained in the range of 30∼50 g/L during the batch fermentation, glucose conversion yield and productivity were 92.2% and 6.0 g/L/hr, respectively. In the case of the low concentration below 30 g/L, the yield decreased by about 25%. As the inoculum size increased above 20%(w/v), lag phase was shortened but the productivity decreased. The dissolved oxygen level of 60∼70% was shown to be the threshold point for 75% of increase in the productivity of sodium gluconate. Finally, optimal glucose feeding rate was determined using various feeding methods such as exponential feeding, feeding based on the average glucose consumption rate and was determined using various feeding methods such as exponential feeding, feeding based on the average glucose consumption rate and on the oxygen uptake rate and etc. Our result shows that glucose feeding, based on the oxygen uptake rate is a very simple, efficient and robust method, especially when oxygen is consumed as a substrate for the bioconversion. Using the above glucose feeding strategy under the optimized condition, 255 g/L of sodium gluconate concentration, 12 g/L/hr of productivity and 95% of glucose conversion yield were achieved with A. niger ACM53.

The relationships between the explosive 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) degradation by Stenotrophomonas maltophilia and several relevant physicochemical environmental parameters were examined. At neutral pH of the cultures, the degradation of TNT proceeded to completion, whereas only about 50% of TNT was utilized when the cultures were adjusted to acidic pH. The effect of various co-substrates (e.g., glucose, fructose, acetate, citrate, succinate) on the degradation of TNT by the test culture of S. maltophilia was evaluated. The results indicated that, among the various co-substrates studies, the test culture that received 2 mM fructose degraded 100 mg/L of TNT completely within 20 days of incubation at ambient temperature, whereas partial degradation of TNT was observed in the test culture with acetate, citrate, or succinate as a co-substrate, respectively. In fact, fructose was the best co-substrate for TNT degradation in this experiment. The effect of supplemented nitrogens [e.g., (NH),SO, NHCl. urea] on the TNT degradation was monitored. All supplemented nitrogens in this study were inhibitory to TNT degradation. Addition of 1% Tween80 accelerated TNT degradation, and showed complete degradation of TNT within 8 days of incubation. Addition of yeast extract resulted higher growth yields, based on turbidity measurement, but it inhibited TNT degradation.

토양에서 분리된 Streptomyces sp으로부터 cholesterol oxidase의 정제 및 효소학적 특성을 조사하였다. 본 효소의 정제는 50~80% 포화의 황산암모늄 침전 및 cholesterol affinity column chromatography를 통하여 28.3%의 수율로 정제 되었다. 정제된 효소는 SDS-PAGE에서 단일한 밴드를 보였으며 분저량은 약 60,000 dalton으로 추정되었으며, HPLC분석 결과 단일의 peak로 검출되었다. 본 효소의 특성을 검토한 결과, 금속 이온으로 Hg와 Cu의 존재시 크게 저해를 받았고, dithiothreitol 과 mercaptoethanol과 같은 저해제에 의해서 상당히 실활되었다. 본 cholesterol oxidase의 Michaelis 상수는 cholesterol을 기질로하여 Lineweaver-Burk plot분석에서 1.38mM로 추산되었다. 정제효소의 아미노산 조정은 약 416개의 잔기로 추정되며 glycine, alanine, threonine의 함량이 높은 반면, methionine, isoleucine의 함량은 극히 낮았다.

The cholesterol oxidase(EC.1.1.3.6) produced from Streptomyces sp. No.4 which isolated from soil was purified and investigated for the enzymatic properties. The enzyme was purified specifically by cholesterol affinity column chromatography with a yield of 28.3%. The purified enzyme showed a single polypeptide on SDS-PAGE and the molecular weight was estimated to be 60,000 daltons. The enzyme activity was strongly inhibited by metal ions such HgCI2 as and CuSO4. Dithiothreitol and mercaptoethanol inhibited the enzyme activity at concentration of 1mM. The Michaelis constant(Km) for cholesterol was found to be 1.38mM by Lineweaver-Burk plot analysis. Amino acid analysis showed that the enzyme protein was composed of 416 amino acid residues including 52moles of glycine and 19moles of tryptophane.

본 연구에서는 제철소에서 배출되는 산업폐수를 이용하여 미세조류를 성공적으로 배양하였으며 이에 대한 모델링 연구를 통해 이산화탄소의 고정화 및 암모니아의 제거효율에 미치는 환경인자에 대하여 살펴보고 실제 옥외배양에서의 성능을 평가하고자 하였다. Bottle에서의 배양을 통해 산업폐수에서 미세조류가 성장하면서 암모니아를 완전히 제거할 수 있음을 확인하였다. 또한 이때 타양미생물의 성장은 미세조류의 성장에 비해 미미하였으므로 건조중량으로부터 고정화된 이산화탄소를 계산할 수 있었다. Raceway pond의 회분식운전 결과로부터 조류성장에 대한 모델을 구축하고 관계되는 parameter를 결정할 수 있었으며 이로부터 실제 옥외에서의 빛의 세기에서 고정화된 이산화탄소의 누적량 및 암모니아의 제거를 계산할 수 있었다. 그 결과 60 klux이상의 빛에서는 암모니아가 완전히 제거될 수 있다는 결과를 얻었으며 빛의 세기가 증가할 수록 성능이 향상되지만 빛에너지에 대한 효율은 감소하는 경향을 발견하였다. Raceway pond의 실제 옥외운전을 모사하기 위한 반연속식 배양실험에서는 dilution rate이 증가할 때 이산화탄소의 고정화율 및 암모니아의 제거율이 증가하나 암모니의 제거효율은 감소하는 경향을 얻었다. 또한 raceway pond의 옥외배양시 빛의 세기 및 폐수의 깊이, dilution rate에 따른 성능변화를 모델로 이용하여 계산하였는데 결과적으로 하루에 12시간동안 100klux의 태양빛이 공급되는 조건에서 raceway pond를 운전할 때 최적의 dilution rate은 0.425day-1이며 이러한 조건에서 24.7 gm2day-1의 속도로 이산화탄소를 고정할 수 있는 것으로 평가되었다. 또한 이러한 조건에서 암모니아는 0.52 g NH3-Nm-2day-1의 속도로 제거될 수 있으며 배출수증의 암모니아농도는 폐수의 깊이에 따라 크게 변화하는 것으로 나타났다

A green microalga, Chlorella vulgaris UTX 259, was cultivated in a bench-scale raceway pond. During the culture, 15%(v/v) CO2 was supplied and industrial wastewater discharged from a steel-making plant was used as a culture medium. In a small scale culture bottle, the microalga grew up to 1.8 g dm-3 of cell concentration and ammonia was completely removed from the wastewater with an yield coefficient of 25.7 g dry cell weight g-1 NH3-N. During the bottle-culture, microalga was dominant over heterotrophic microorganisms in the culture medium. Therefore, the amount of carbon dioxide fixation could be estimated from the change of dry cell weight. In a semi-continuous operation of raceway pond with intermittent lighting (12 h light and 12 h dark), increase of dilution rate resulted in increase of the ammonia removal rate as well as the CO2 fixation rate but the ammonia removal efficiency decreased. Ammonia was not completely removed from the medium (wastewater) of raceway pond which was operated in a batch mode under a light intensity up to 20 klux. The incomplete removal of ammonia was believed due to insufficient light supply. A mathematical model, capable of predicting experimental data, was developed in order to simulate the performance of the raceway pond under the light intensity of sun during a bright daytime. Simulation results showed that the rates of CO2 fixation and ammonia removal could be enhanced by increasing light intensity. According to the simulation, 80 mg dm-3 of ammonia in the medium could be completely removed if the light intensity was over 60 klux with a continuous lighting. Under the optimal operating condition determined by the simulation, the rates of carbon dioxide fixation and ammonia removal in the outdoor operation of raceway pond were estimated as high as 24.7gm-2day-1 and 0.52gNH3-Nm-2day-1, respectively.

유리인산 생산균을 생물비료화 하기위한 노력의 일환으로 인산가용화능이 우수한 Penicillium sp. GL-101의 액침배양시 pellet 형성에 미치는 황토의 영향을 조사하였다. Penicillium sp. GL-101의 분생포자를 황토를 포함하는 PDB배지에 접종하여 59rpm의 낮은 속도로 교반하여 배양하면 무정형의 불규칙적인 pellet을 형성하는 반면에 150rpm의 높은 속도에는 구형의 규칙적인 pellet을 형성하였다. 또한 0~1.5%(W/V)범위의 황토첨가시에는 황토의 농도가 높을수록 pellet의 크기가 작게 형성되었으며, 1.5% 황토 농도에서 0.4±0.1mm의 가장 작은 pellet이 형성되었다. 이 결과는 황토를 첨가하지 않을 경우에 비하여 7배 작아진 것이었다. 그러나 황토 농도가 2.0% 이상되면 pellet의 크기가 오히려 증가하였다. 또한 황토의 주성분인 불용성 염의 분말을 0~1.0% 농도로 배지에 첨가하여 pellet 형성에 미치는 영향을 조사한 결과 염의 농도가 높을수록 작은 크기의 pellet이 형성되었으며, CaSO4를 첨가했을 때 가장 작은 크기의 pellet을 형성하였다.

In order to investigate effects of loess on the mycelial pellet formation a phosphate dissolving fungus, Penicillium sp. GL-101, was cultured in potato dextrose broth containing loess. The strain formed an amorphous pellet or loose aggregates agitated at a low speed(50rpm) while spherical and regular pellets at a high speed(150rpm). The higher concentration of loess, the smaller size of a pellet in the medium formed by the strain. Cultured in the medium supplemented with 1.5% loess the pellet size was reduced to a seventh compared to the control. In the case of addition of several insoluble salts, which are main components of loess, to the culture medium the higher concentrations of salts, the smaller sizes of pellet formed by the strain and the smallest pellet was formed by the addition of calcium sulfate.

P. phosphoreum을 이용하여 연속 모니터링 시스템을 개발하고자 free cell과 고정화 세포의 중금속 물질에 대한 반응을 일차로 조사하였다. 고정화 물질로는 절차가 비교적 간단하고 bioluminescence 투과성에 영향을 주지 않는 sodium algmate를 사용하였다. Alginate는 발광미생물의 빛 발생 대사를 저해하지 않을 뿐만 아니라 bioluminescence의 투과성이 탁월하였다. 중금속 물질 중에서 HgCI2, CdCI2, MnSO4, ZnSO4 를 선택하여 free cell과 alginate 혼합 세포 및 strontium alginate에 고정화한 세포에 노출시켜 반응을 조사하였으며, 또한 독성 및 strontium alginate에 고정화한 gel을 disc type으로 제조하여 중금속 물질에 대한 bioluminescence의 변화를 조사하였다. Free cell과 disc type의 세포가 alginate 혼합세포 및 strontium alginate로 고정화한 세포에 비해서 비교적 민감한 반응을 보였으며 중금속 물질의 농도에 대하여 bioluminescence intensity의 감소율이 비례하여 나타났다. 특히, 고정화 세포인경우 free cell 보다 중금속의 mass transfer에 미치는 영향 때문에 민감성은 떨어지지만 모두 linear regression curve를 나타내었다. Disc type의 경우 alginate에 혼합한 세포와 strontium alginate로 고정화한 세포보다 민감한 반응을 보인 것은 중금속에 노출된 면적이 넓기 때문으로 사료된다. 독성물질에 대한 반응분석을 위하여 Gamma value로부터 EC50을 계산하였으며 이를 이용하여 각 중금속 물질의 농도와 P. phosphoreum의 bioluminescence intensity와의 상관관계 및 각 중금속 물질의 독성정도를 산출하였다. EC50값을 이용하여 독성정도를 볼 때 4가지 type 모두 HgCI2가 가장 독성이 강한 것으로 나타났다. 본 연구결과를 종합해 볼때 P. phosphoreum을 고정화 할 경우 bioluminescence에 거의 영향을 미치지 않을 뿐만 아니라 bioluminescence의 안정성에도 기여하기 때문에 모니터링 시스템에 적용할 수 있다. 특히 disc type의 고정화 제재는 free cell과 동등한 민감도를 나타내었기 때문에 빛 안정성을 유지하면서 수질 모니터링을 위한 bioluminescence제재로 이용이 가능하다.

Photobacterium phosphoreum was used in order to study response to heavy metal including HgCI2, CdCI2, MnSO4 and ZnSO4 in view of developing monitoring system for toxic substances. The concentrations of heavy metal causing 50% reduction(EC50) in bioluminescence intensity were determined with both free and immobilized P. phosphoreum. The bioluminescence responses were examined at various concentrations of heavy metal after 10, 20 and 30 min of exposure. The linear correlation between Gamma values and concentrations of heavy metal was obtained and EC50 was calculated from the linear correlation. The significant inhibitory concentrations for bioluminescence emission were found to be 0.05mg/L for HgCI2, 25mg/L for CdCI2, 50mg/L for MnSO4 and 12.5mg/L for ZnSO4, respectively. The free cell and disc type were shown to be more sensitive to heavy metal than cells mixed with Na-alginate or immobilized on Sr-alginate. However, the linear regression curves were derived from the Sr-alginate immobilized cells indicating the immobilization method is a useful tool for monitoring of heavy metal under more stable condition of bioluminescence.

A marine bacterium Bacillus cereus ASK202, agarase producing strain, was treated with some mutagenic agents, ultraviolte(UV), 1-methyl-3-nitro-1-nitrosoguanidine(NTG), and ethyl methane sulfonate(EMS), several times for the increasing of the agarase production After mutagen treatment, we isolated one mutant strain treated with NTG showed the highest stability and agarase productivity and named as Bacillus cereus ASK202-N3. This Bacillus cereus ASK202-N3 strain was well grown in the modified marine medium containing 0.5%(w/v) agar, 0.3%(w/v) yeast extract, and 5.0%(w/v) NaCl, and the optimal initial pH, temperature and culture time were 7.8, 25℃ and 32h, respectively. In the optimal culture conditions, the agarase production was increased to 5.3 fold(850units/L) compared to that of the wild type.

참나무의 전처리에 과산화수소가 미치는 영향을 조사하였다. 반응온도는 170℃이고 전처리에 사용된 반응용액은 암모니아, 황산 그리고 순수 물이었다.10% 암모니아용액을 사용한 경우 산을 사용하는 경우에 비해 리그닌 제거율은 55%로 상당히 높았지만 헤미셀룰로오스 회수율은 26%로 상당히 낮았다. 그래서 헤미셀룰로오스 회수율을 높이기 위해 암모니아 용액에 산화제인 과산화수소를 첨가하여 반응시켰는데 과산화수소 첨가량의 증가에 따라 리그닌 제거율과 헤미셀룰로오스 회수율의 증가는 크지 않았다. 그리고 과산화수소 첨가량의 증가에 따라 액상으로 용해된 당의 분해가 증가하여 전체 헤미셀룰로오스와 셀룰로오스의 물질수지에 문제가 있었다. 반응기에 주입된 과산화수소는 주로 반응기의 전반부에 충진된 기질과 반응하는 것으로 나타났다. 헤미셀룰로오스 회수율을 높이기 위해서는 알카리용액보다 산성용액에서 기질을 전처리하는 것이 필요하였고 산보다는 물을 사용하였을 때 과산화수소의 효과가 더 컸다.

The effect of hydrogen peroxide on pretreatment of oakwood was investigated. Reaction temperature was 170℃ and reaction solutions used in pretreatment were aqueous ammonia, sulfuric acid and pure water. When 10% ammonia solution was used, the extents of delignification and hemicellulose recovery were 55% and 26%, respectively. These values were significantly higher as delinigfication and lower as hemicellulose recovery than those of acid hydrolysis. To overcome this problem, hydrogen peroxide was added into ammonia solution stream to increase hemicellulose recovery. But delignification and hemicellulose recovery were not increased as much as hydrogen peroxide loading was increased. And as hydrogen peroxide loading was increased, the decomposition of sugars solubilized from hemicellulose and cellulose were increased. So there were significant differences between the total amount in solid residue and liquid hydrolyzate, and the total amount in the original biomass. It was found that hydrogen peroxide added was reacted with substrate packed mostly in the front part of reactor. In order to increase hemicellulose recovery, it was necessary to treat with acidic solution than with alkali solution. Effect of hydrogen peroxide was higher in water than acid solution.

To optimize the culture conditions for Beauveria bassiana 726, the effects of culture medium, pH, and temperature on mycelium and spore production were investigated. The optimum temperature and pH for the cultivation of B. bassiana 726 were 28 ℃ and 5.0, respectively. The optimized medium was composed of 1.0~2.0% total sugar from molasses, 0.5% corn steep liquor and 0.05% KH2PO4. In the cultivation of B. bassiana 726 with the optimum medium, the specific growth rate and substrate utilization were well-fitted with the proposed kinetic model in the shake flask and stirred tank reactor. When the fed-batch cultivation using carbon suorce, nitrogen source, and mineral salt as a feeding medium was compared with batch cultivation in stirred tank reactor, mycelium (12.7 g/L) and spore production (5.4x108/mL) were enhanced up to 110% and 85%, respectively.

CHO/dhfr- 세포에 대해 LipofectAmineTM을 이용한 유전자 이입 효율을 증가시키기 위하여 지질과 DNA의 최적 농도를 구하였다. Reporter 유전자로서 GFP 유전자를 이용하였으며, 여러 농도의 지질 DNA로 유전자 이입된 각 세포군에서 나타나는 green fluorescence intensity를 FACS 분석함으로써 유전자 이입 효율을 정량화 할 수 있었다. 그 결과 24-well plate에서 2.0uL LipofectAmineTM과 0.4ug DNA를 조합하여 사용했을 때 최적의 유전자 이입 효율이 나타남을 알 수 있었다. 또한, GFP는 유전자 이입 최적화를 수행하는 데에 여러가지 면에서 유용한 수단이 될 수 있음을 확인할 수 있었다.

In order to improve the transfection efficiency of CHO/dhfr- cells using cationic lipid, optimal concentrations of the cationic lipid(LipofectAmineTM) and DNA(pEGFP-C1) need to be determined. The use of green fluorescent protein(GFP) gene as a reporter gene facilitated the quantification of transfection efficiency. The green fluorescence intensity of each cell transfected at various lipid-DNA concentrations was measured using fluorescence-activated cell sorter(FACS) analysis. A combination of 2.0uL cationic lipid and 0.4$ug$ DNA in a well resulted in the highest trasfection efficiency. Taken together, the method using FACS analysis of GFP is simple and fast, facilitating the optimization of transfection.

본 연구를 통하여 Rhodococcus erythropolis IGTS8은 배양증애 유기 황화합물인 dibenzothiophene을 2-hydroxybiphenyl로 탈황하며 이 과정에서 계면활성 물질을 분비함을 확인하였다. 생산된 계면활성제로 인하여 배지내의 탁도와 균체의 건조증량 사이에는 비례관계가 없음을 확인하였다. 인위적으로 Tween 80을 넣어준 결과 균체성장 속도, 즉 DBT 분해율은 증가되었으며 2%(v/v)이상의 Tween 80 농도에서는 오히려 저해 효과를 보았다.

During the biodesulfurization of dibenzothiophene to 2-hydroxybiphenyl by Rhodococcus erythropolis IGTS8, a surfactant-like substance was secreted into the medium resulting in the decrease of the surface tension of the medium. Due to the substance, the optical density (at 600 nm) of the medium had no co-relation with dry cell weight during cultivation. The growth rate of IGTS8 increased by the addition of 1 % Tween 80, but it was inhibited over Tween 80 concentration of 2 % (v/v).

단위진동전류 검출기를 정착한 고성능 액체 크로마토그래프를 이용하여 생체내에 저동도로 존재하며 항생제 및 면역억제제로 그 사용이 주목받고 있는 glucose-1-phosphate (G-1-P)를 분리, 분석하였다. 기존의 본석방법인 세 가지 효소의 혼합사용을 이용한 자외선분석법과 선형성 (2 -20uM 범위에서 기울기는 4.8x104 피크면적/uM)과 재현성을 비교한 결과 본 분석법이 더 효율적임을 알 수 있었다. 최저 측정한계는 2uM이었다. 실재 내열성 효소반응액을 이용한 분석에서 G-1-P 및 부산물인 glucose-G-phosphate도 분리되었다. 본 분석방법은 생체내에 존재하는 여러 형태의 탄수화물 이성질체의 분리를 가능케 해, 생체내 탄수화물 대사연구에 효율적으로 이용될 수 있다.

We have used high pH anion-exchange chromatography to analyze low level (below 20uM) a-D-glucose-1-phosphate (G-1-P) that can be used as a cytostatic compound, an antibiotic, and immunosuppressive drug. Our chromatographic method afforded excellent peak resolution and seletivity for glucose-6-phosphate and various maltooligosaccharides as well as G-1-P. The pulsed amperometric detector yielded linear response on G-1-P ranging from 2 -20uM , giving slope of 4.8x104(peak area/uM). The detection limit was 2uM. This method was applied to the purification of thermophilic -glucan phosphorylase from Thermus caldophilus. The technique will be extremely useful in future studies concerning carbohydrate metabolism in living organisms.