Earticle

키토산 올리고당을 보다 효율적으로 생산하고자 효소와 기질간의 특성을 조사한 다음, 이를 바탕으로 기질을 단계별로 첨가하여 생산 효율을 높일 수 있었다. 본 실험에 사용된 효소의 안정성을 조사한 결과 pH 5.0에서 6일 후에도 약 90% 이상의 효소활성을 유지하였다. 기질이 초기 농도에 따른 겉보기 수율은 0.5~2% 키토산 용액은 약 90% 이상이었으며, 그이상의 농도일 경우 감소하였다. 그래서, 수율을 증가시키기 위해 초기 반응 속도 및 겉보기 수율이 높은 기실 농도에 기질을 단계 별로 첨가한 결과, 분해 반응에 있어 겉보기 수율은 64.6%에서 83.2%로 증가하였고, 이에 따라 키토산 올리고당의 생산량은 10.52 mg/mL에서 12.26 mg/mL로 증가하였다. TLC분석 결과 Batch type과 기질을 단계별로 첨가하였을 경우의 올리고당 조성은 주로 3-5당이었다. 키토산 올리고당 생산을 위한 최적의 반응 조건은 pH 5.0, 40에서 초기 반응 속도 및 수율이 높은 기질 농도인 2% 키토산 용액에 기질을 3시간마다 첨가할 때였다. 반응 시간에 따른 기질의 양과 효소를 보다 더 최적화하여 키토산 올리고당의 최종 농도와 겉보기 수율을 증가시킬 수 있었다.

Optimization of the chitosanoligosaccharide production was studied with chitosanase. The optimum conditions for the enzymic reaction have been determined. Enzyme stability was maintained above 90% after 6 days at pH 5.0. The optimum initial reaction rate was appeared in 1.0% of chitosan solution. The production yield of chitosanoligosaccharides was over at 0.4%~2.0% of chitosan. At 4.0% of chitosan solution, however, the production yield was decreased to 64.6%. To increase the yield, stepwise addition of substrate into the reactor was investigated. In this case, the yield was increased from 64.6% to 83.2% and the final concentrations of chitosanoligosaccharide was 12.26 mg/mL. By TLC analysis, most of the chitosanoligosaccharides produced were 3-5 mers.

인간시각계의 색채인식기능을 모방하여, 가시광선영역의 빛에 의해 전기신호를 발생시키는 생체분자인 bR과 flavin을 LB막으로 제작하고, 이를 이용하여 개발된 인공감광소자의 색채인식기능을 검증하였다. bR과 flavin은 LB막 상태에서 고유의 특성을 유지할 수 있었으며, 가시광선 영역의 입력광에 대해 안정한 전기신호를 발생시켰다. AFM image와 광전류의 크기를 바탕으로 bR과 flavin LB막의 제작을 위한 최적 조건을 얻을 수 있었다. bR과 flavin을 차례로 적층하여 bR/flavin 복합 LB박막을 제작하였고, 이를 이용하여 감광소자를 제작하였다. 광전류 data를 바탕으로 얻어진 action spectrum을 분석함으로써, 가시광선 영역에서 얻어지는 신호의 형태가 입력되는 빛의 파장 대(색)에 따라 다름을 알 수 있었고, 입력되는 빛의 파장과 측정된 광전류의 크기와의 상관관계를 도출할 수 있었다. 입력되는 빛의 색채(파장)에 따라 나타나는 광전류의 형태 및 크기를 비교하고 제시된 관계식을 이용함으로써, 제안한 소자가 R, G, B 뿐만 아니라 가시광선 영역의 7가지 기본 색에 대해 색채식별능력이 있음을 검증할 수 있었다

An artificial photoreceptor composed of bacteriorhodopsin(bR)/flavin complex Langmuir-Blodgett(LB) films was developed by mimicking the human visual system. bR and flavin molecules were deposited onto solid substrate by LB technique, and the deposition of two molecules was proved by UV/VIS absorption spectroscopy and atomic force microscopy(AFM). Based on AFM images and photocurrent generation from the LB films, the optimal conditions for device fabrication were determined. With a series of light illuminations, the generated photocurrent could be detected, and the response characteristics of two molecules could be clearly distinguished from each other. According to the obtained signal shapes, three distinctive regions could be found in the obtained action spectrum. Using a correlation between the photocurrent generation and the wavelength of the input light, it was possible to organize the basic rules to interpret the wavelength of the input light. It is concluded that the proposed artificial photoreceptor would e applicable to the bioelectronic device for color recognition.

재조합 인성장호르몬을 사용하여 in vitro 재접힘 공정(풀림, 희석에 의한 공기 중 산화, 그리고 투석)을 수행하였다. 표면소수성이 풀림-재접힘 공정에 중요한 역할을 한다는 것을 형광값의 변화를 통하여 알 수 있었다. 변성제의 intermediate 농도는 Urea와 Gu-HCl 경우 하나의 peak로 SDS와 Sarkosyl의 경우 두개의 peak로 나타났다. 형광값의 변화 중 특이한 점은 Urea의 경우 공기 중 산화와 투석 중의 후반부에 형광값이 증가한다는 것이다. 따라서 공기 중 산화도중 형광값이 증가하기 전에 투석을 시킨 결과 형광값이 증가를 막을 수 있었다. 아직 이 원인에 대해 자세히 알 수 없지만 계속 실험 중에 있다. 이번 실험에서 표면소수성 변화와 연관시켜 fluorescence를 이황화결합에 의한 산화된 형태를 알아보기 위한 방법으로 RP-HPLC를 마지막으로 단백질의 2차원적인 구조를 알아 보기 위해 CD를 사용하였다. CD측정 결과 Gu-HCl보다 SDS의 경우 -helices의 파괴가 더 많음을 볼 수 있었다. 재접힘된 rhGH는 본래의 2차원적 구조의 90%이상을 얻을 수 있었다. 이 실험이 기지는 의의는 이 모든 실험결과를 토대로 단백질 재접힘을 모니터링 하였다는 점이다. 즉, 형광값의 변화를 통하여 형광값이 증가하는 것은 표면 소수성이 증가함을 보이는 것으로 단백질의 풀림이 일어난 것이고 3차원적 구조가 깨지고 2차원 구조를 알아 볼 수 있는 -helices의 감소를 의미하였다. 이와는 반대로 형광값이 감소하는 것을 통해 재접힘이 일어남을 알 수 있었고, 이러한 결과를 바탕으로 단백질의 재접힘 공정의 변화과정을 형광값을 통하여 모니터링 할 수 있었다. 또한 이 실험의 목적 단백질은 rhGH이지만 다른 단백질에 적용이 될 경우 단백질 재접힘 과정을 수시로 모니터링하고 상태를 예측할 수 있으므로 산업현장에서 소량의 sample로 재접힘 상태를 쉽고 빠르게 판단할 수 있을 것이다. 단백질 재접힘 과정에서 이러한 개념의 성공적 도입은 단백질 회수 수율을 높임으로써 생물분리공정 분야의 기술 발전에 이바지 하리라 사료된다.

Using recombinant human growth hormone as a model protein, we carried out unfolding by adding a denaturant such as urea, guanidine HCl, or SDS followed by refolding by dilution and dialysis. The objectives were to monitor the structural changes during in vitro refolding process and, based on the results, to develop a quantitative method of refolding progress assessment. The changes in surface hydrophobicity were measured by fluorescence tagging of 1-anilinonaphthalene-8-sulfonate(1,8-ANS) to the hydrophobic portions, and those in the secondary structure were monitored by using far UV-CD(circular dichroism) spectroscopy. Also, we used RP-HPLC to separate and quantify the folded and unfolded proteins to correlate the result with the structure analysis. Our results indicate the surface hydrophobicity are well correlated with the formations of the secondary structure, primarily -helices, as well as the disulfide bridges. We expect this monitoring technique can be applied in industrial fields as a means to quantitatively assess the progress of in-vitro refolding of recombinant proteins.

초임계유체를 사용하여 네 종류의 추출조건에서 EPA가 20%, DHA가 15%인 물고기 기름을 구성하는 지방산에스터의 혼합물에 대하여 네 단계 분할추출실험을 수행하여 분할단계별 extract와 raffinate내의 성분무게조성, 추출되는 양, 누적추출량의 변화특성을 규명하였다. 네 가지 추출조건중 온도 60℃, 압력 101 bar, 유속 1.0 mL/min, 추출시간 50 min, 추출평형시간 15 min인 경우에 extract와 raffinate내로 DHA와 EPA가 분리 농축되는 경향이 가장 뚜렷하였다. 이 경우 네 번째 단계의 추출에서 extract내로 EPA가 50%까지 농축되었으며 raffinate내로 DHA가 40%까지 농축되었다. 이때 extract내로 추출되는 EPA의 양은 초기 주입양의 34%이였으며, raffinate내로 농축되는 DHA의 양은 초기 주입양의 73%이였다. 동일한 추출조건으로 DHA의 무게 조성이 34%인 혼합물은 네 단계 분할 추출한 경우 최종 단계의 raffinate내에 DHA가 70%이상으로 농축되었으며 그 양은 초기 주입양의 80%이상이었다

Supercritical fractional extraction of DHA and EPA from the mixture of fatty acids composing the fish oil was performed. The compositions, extracted quantities, and cumulative extracted quantities of fatty acids in the extract and the raffinate were investigated according to the fractional steps. The temperature and pressure for the miximum concentration of DHA and EPA in the extract or the raffinate were 60℃ and 101 bar respectively among the extraction conditions considered in this study. In this case, the weight percent of EPA in the extract was 50% and that of DHA in the raffinate was 40%. These values were two times higher than those in fish oil. THe same temperature and pressure were used to extract DHA and EPA from the mixture of fatty acids whose the initial weight percent of DHA was 34%. The weight percent of DHA in the raffinate after the fourth fractionation was 7-%. And the remaining weight of DHA in the raffinate was 80% of DHA initially loaded in the extraction vessel.

Lysozyme 수용액으로부터 역미셀을 이용한 Lysozyme 추출공정에서 주요변수인 pH, 이온강도, AOT 농도, 추출시간 등을 실험을 통하여 연구하였으며, 미셀내의 수분함량과 lysozyme 농도는 비례관계임을 KCl 농도변화에 따른 결과로서 알 수 있었다. 본 연구에 사용된 lysozyme의 등전점이 약 11.2로 음이온 계면활성제를 사용할 경우 추출공정에 유리함을 알 수 있었고, 추출공정(forward extraction)에서의 최적조건은 pH 6-9일 때, 그리고 0.1 M 염농도와 50 mM이하의 AOT 농도에서 가장 높은 lysozyme 추출 효율을 얻을 수 있었다. 그리고 역추출(back extraction)에서는 pH 12이상, 1M 염농도에서 Lysozyme의 가장 높은 추출 효율을 나타내었다.

Proteins were extracted from an aqueous phase with reversed micelles. The effect of pH, and salt concentration on the solubilization of lysozyme in AOT/isooctane solution was studied to explore the potential for employing this solvent system in the large-scale recovery and concentration of proteins using liquid extraction. For pH values below the isoelectric point, pl of the protein, solubilization was high, probably owing to strong electrostatic interactions between the positively charged proteins and the anionic surfactant heads forming the inner micelle wall. At low ionic strength complete solubilization of the protein was observed. A pH higher than the pl of lysozyme and a salt concentration lower than that of the water pool were required for the recovery aqueous phase to ensure the back extraction of lysozyme from the AOT reversed micelles.

본 연구에서는 식물 유래의 항암제인 taxol을 생산하는 주목세포의 현탁배양을 통하여 taxol 반합성의 전구체인 10-deacetylbaccatin III(10-DAB)의 생산을 증대시키고자 하였다. 이 차대사산물의 생산이 세포생장과 관련이 있으므로 세포생장이 우수한 배지를 선택하기 위한 실험을 수행하였고, SH 배지에서 가장 우수한 세포생장이 관찰되었다. 또한 선택된 SH 배지에서 우수한 세포생장과 10-DAB 생산을 얻기 위해 초기 접종농도와 당농도의 변화를 관찰하였다. 초기 접종농도와 당농도가 낮을수록 세포생장이 빠르며, 낮은 초기 당농도와 초기 접종농도 6 g/L FCW 이었을 때 10-DAB의 생산이 우수하였다. 생산성을 높이기 위한 고농도 세포생장과 배지로의 10-DAB 분비를 목적으로 perfusion culture를 도입하였다. 고농도 당을 첨가한 배지로 perfusion을 수행한 결과 배양 후반까지 세포생장이 가능하였고, FCW/DCW ratio가 감소되어 대조구의 2.5배인 34.67 g/L의 높은 세포농도를 얻을 수 있었다. 10-DAB의 생산은 perfusion 시작후 10일 동안은 배지로 배출된 양이 세포내보다 높았다.

In this study, enhanced production of 10-deacetylbaccatin III(10-DAB), a precursor of taxol in semisynthesis, was investigated in Taxus cuspidata cell suspension cultures. The effects of initial inoculum size and sugar concentration were examined to prove the relationship between the production of 10-DAB and cell growth. The cell growth was found to be stimulated in Schenk and Hildebrandt(SH) medium. The lower the inoculum size as well as initial sugar concentration, the faster the cell growth rate. When the initial sugar concentration was dept low, the production of 10-DAB into medium was increased. By using perfusion culture, continuous cell growth was possible until the end of culture and more than 34.67 g/L of cell concentration could by obtained. This is about 2.5 times higher level than that of control batch culture.

캡슐고정화 Aspergillus niger를 이용하여 산소공급이 구연산의 생산에 미치는 영향을 조사하였다. 칼슘알지네이트 캡슐에 고정화된 A. niger는 배양중 성장하여 2일 후에는 균사가 캡슐막을 뚫고 나왔으며 배양 8일 후에는 균사가 캡슐전체를 뒤덮었다. 배양액중의 질소원이 충분하거나 산소가 부족한 경우 균사가 느슨해졌다. 일정한 성장용액의 양에 미생물고정화 캡슐의 양이 많이 투입될 수록 구연산의 생산량은 감소하였다. 플라스크 배양의 경우 부피산소전달계수(KLo)가 1.8hr-1 에서 2.55hr-1 로 증가하면 미생물의 성장속도는 증가하지만 구연산의 생산량에는 큰 영향이 없었다. 축중심 공기 부양반응기 내에서의 산소전달 속도증가 (KLo=150hr-1)는 미생물의 성장속도는 크게 촉진시켰지만 구연산의 생산량은 오히려 감소시켰다. 그러나 중심축 공기 부양반응기내에서 성장배지 중의 질소원 농도를 감소시키면 플라스크 배양의 생산량보다 약 40%이상 증산할 수 있었다. 뿐만 아니라 최대생산량을 얻는 최적 발효기간도 3일 정도 단축시킬 수 있었다. 캡슐고정화 미생물의 성장이나 구연산 생산량은 중심축 공기 부양반응기의 구조변화에 큰 영향을 받지 않았다.

Encapsulated Aspergillus niger was prepared in order to inspect the effect of oxygen supply on the production of citric acid. A. niger cells which had been immobilized in the calcium alginate capsule grew and mycellia penetrated through the capsule membrane after two days of cultivation and covered over all of the capsule after eight days. The mycellia became loose when the nitrogen source was sufficient of oxygen was deficient. The larger amount of encapsulated cells were put into a given growth medium, the smaller quantity of citric acid was produced. The increase of volumetric oxygen transfer coefficient from 1.8hr- to 2.55hr- in the flask culture accelerated cell growth rate but did not influence the production of citric acid. The high oxygen supply rate(KLo 150 hr-) in the concentric air lift reactor hastened the growth of cells and hindered the production of the citric acid. The reduction of nitrogen source level in the growth medium in the concentric air lift reactor increased citric acid production by 40 percent of that of flask cultivation and the culture period was shortened by 3 days. The variation of the geometry of the concentric air lift reactor did not influence the growth rate of encapsulated cells and production rate of citric acid.

계란의 난황으로부터 유래한 IgY의 분리와 정제과정이 흐름을 정리한 결과, 난황에서의 수용성 단백질의 분리단계가 단백질의 수율을 증가시키는데 가장 큰 영향을 미치는 것으로 판단되었다. 본 연구에서는 자연 침전방법을 통하여 실험하였는데 수율의 증가를 위해서는 원심분리와 같이 수용성 단백질의 양을 많이 얻을 수 있는 방법이 필요하고, 인지질이나 lipoprotein등의 성분의 제거효율을 높이기 위해서는 x-carrageenan등과 같은 natural gum성분의 첨가와 같은 방법이 필요하다. 그러므로 자연침전을 이용하여 수율의 증가측면과 비용의 절감의 효과를 얻을 수 있었다. 보다 효율적인 IgY의 분리를 위해서는 초기 단계에서 수율의 극대화와 불순성분 제거의 최대화가 동시에 요구되고 있다. 전처리 후의 시료를 이용하여 이온교환 크로마토그래피와 gel filtration chromatography를 통해 순도 90% 이상의 IgY를 얻을 수 있었다.

Purificationi of egg yolk immunoglobulin(IgY) was performed to understand the property of egg immunoglobulin. IgY differs from mammalian IgY in the molecular size(larger), isoelectric point(more acidic), and binding ability with mammalian complement and protein A(nonbinding ability). IgY is also known as a-livetin and exists in egg yolk together with other two water-solubel proteins, r-livetin(chicken serum albumin) and B-livetin(a2-glycoprotein) and various lipoproteins(Low density lipoprotein, LDL and High density lipoprotein, HDL) which are the major components of egg yolk. The first step of isolation of IgY is to separate the water-solube proteins from lipoproteins. We report a simple method for separation of water soluble proteins using k-carrageenan and sedimentation. k-carrageenan was found to be effective for removal of yolk lipoprotein as a precipitate. IgY remained supernatant, and was isolated by chromatography on columns of DEAE-Sephacel and G 75 gel filtration chromatography.

Streptomyces virginiae 유래의 virginiamycin 생합성 유도인자인 VB-C를 이용하여 다른 방선균에의 항생물질 생산 유도 기능을 검토하였다. Erythromycin 생산균인 Streptomyces erythraeus를 공시균주로 사용하였으며, VB-C 결합 receptor 유전자가 포함된 plasmid(pARS 701, 9 kb)를 공시균주에 도입하여 transformant로 사용하였다. Parent와 transformant 모두 유도인자인 VB류를 생산하였으며, VB-C의 signal 전달에 관여하는 결합 단백질의 존재가 확인되었다. Parent는 본배양 0, 20, 44시간째에 합성 VB-C 300 ng/ml를 첨가시 초기 항생물질 생산시기가 약 8시간 이상 단축되었다. Transformant는 본배양 44시간에 첨가시 6시간 이상 항생물질 생산시기가 단축되었고 항생물질 생산량도 증가되었으며, parent에 비해 B. subtilis에도 강한 항균력을 나타내었다. 또한 항균 spectrum은 parent보다는 transformant가 생산한 항생물질의 항균호과가 더 큰 것으로 나타났으며, VB-C를 첨가한 경우 미첨가 경우보다 넓은 항균 spectrum을 보였다. 이들 결과에서 공시균인 S. erythraeus에서 VB signal 전달에 따른 항생물질 생산유도가 입증되었으며, VB-C receptor gene의 도입에 따른 발현과 함께 VBs의 유도, 항생물질의 생산시기의 단축 및 생산량의 증가가 예상됨에 따라 다양한 Streptomyces sp. 균주를 대상으로 항생물질의 대량생산을 비롯한 새로운 2차 대사산물 생산에의 응용이 예상되었다

Virginiae butanolide C(VB-C) is one of the butyrolactone autoregulators, which triggers the production of virginiamycin in Streptomyces virginiae. In order to investigate the function of VB-C as inducer in other strains, Streptomyces erythraeus was used as a test strain(parent). VB-C binding receptor gene was introduced into S. erythraeus(transformant) and the production of VBs and specific VB-C binding protein were analysed in parent and transformant. When 300ng/ml of the synthetic VB-C was added at 0, 20, 44 h cultivation of the parent and at 44 h cultivation of the transformant, the initial production times a antibiotics were shortened by more than 8 and 6 h, respectively. The transformant showed strong antibiotic activity against B. subtilis. These results suggest that the VB-C might have an ability to induce the production of secondary metabolites in S. erythraeus.

본 연구에서는 난분해성 염료인 diazo계 반응성 염료 Remazol Back B의 UASB 반응기 처리에 있어서 운전변수의 영향 및 환경기준치 만족을 위한 유입되는 염료부하량을 조사하였다. 중요한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 유입 염료농도 20-60 mg/L, 보조탄소원인 포도당 농도 1,000-3,000 mg/L 범위에서, HRT(3-12 시간)에 상관없이 염료 제거율은 75-80%로 일정하였다. 2. 흡광도 및 HPLC를 통한 유입수 및 유출수의 분석결과 Black B는 UASB 반응기에서 완전히 분해되었으나 Black B 분해산물의 경우 Black B 분자가 가지고 있는 색도의 25%에 해당하는 색도세기를 지니고 있었다. 이들 물질들로 인해 염료 제거율이 운전조건에 상관없이 항상 75-80%로 유지된 것으로 판단된다. 3. 환경기준치를 만족시킬 수 있는 유입 가능한 최대 염료농도는 13 mg/L이었고 이 때 UASB 반응기에 유입 가능한 최대 염료부하량은 104 mg/Lday이었다. 이로써 UASB 공법의 현장 적용가능성은 높다고 판단된다.

Biodegradation of the reactive dye, Remazol Black B was investigated in an upflow anaerobic sludge blanket(UASB) reactor. Important parameters studied include dye concentration(20-60 mg/L), glucose concentration as a co-substrate(1,000-3,000 mg/L), hydraulic retention time(3-24 hr), and influent pH(6.0-8.0). Under most conditions tested, the molecules of Black B were degraded readily and completely according to HPLC chromatograms. However, the color removal efficiency based on spectroscopic measurement was always approximately 75%. This suggests that the degradation products have some color intensity corresponding to 25% of the original dye molecules. The maximum influent dye concentration which satisfies the legal discharge limit of color intensity of 400 ADMI was 13 mg/L. and the highest removal rate at this dye concentration was 104 mg/Lday.

본 연구에서는 lipase를 이용해서 ricinoleic acid를 대량생산하기 위해 피마자유의 완전가수분해 조건을 찾고자 하였다. 널리 알려진 lipase CR, lipase CC, lipase PP를 대상으로 피마자유의 가수분해의 가능성을 시험하고, 유기용매를 사용함으로써 가수분해도를 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 일반적으로 lipase의 활성을 감소시키는 극성용매의 경우 피마자유의 가수분해에 있어서도 효소의 활성을 감소시켰고, 물과 섞이지 않는 hydrophobic solvent가 피마자유의 가수분해도를 크게 증가시키는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 isopropyl ether의 효과가 가장 크며, 조건에 따라 가수분해도를 두 배 이상 증가시킨다는 것을 확인하였다. 그리고 유기용매를 사용함으로써 pH의 영향을 바꾸거나 감소시킬 수 있다는 사실도 확인하였다. 용매와 물의 부피비에 의해서 가수분해가 영향을 받는다는 사실과 특히 유기용매보다는 물의 양에 절대적으로 영향받는다는 사실을 발견하였다. 하지만, 물과 유기용매의 부피비와 함께 lipase와 피마자유의 무게비도 매우 중요하다는 것을 확인하였다. 30에서 isopropyl ether를 사용할 경우 무게 비로 2 wt%일 때는 약 82%, 4 wt% 이상의 lipase CC나 lipase CR을 사용하면 피마자유가 완전히 가수분해되는 사실을 발견하였다

The enzymatic hydrolysis of Castor oil for the mass production of ricinoleic acid was studied to find out the optimum conditions such as solvents and the weight ratio of substrate to enzyme. Three different lipases were tested for the hydrolysis of castor oil: lipase from Porcine Pancrease(lipsase PP), lipase from Candida cylindracea(lipase CC), lipase from Candida Rugosa(lipase CR). The poor mass transfer in water caused a low degree of hydrolysis of castor oil. To overcome this problem, organic solvents were used. Among organic solvents tested, hydrophobic solvents gave better results of hydrolysis than hydrophilic solvents. Organic solvents also lowered or changed the effect of pH. Isopropyl ether made complete hydrolysis of castor oil. The ratio of water to isopropyl ether and the ratio of weight ratio of lipase to castor oil were important for the hydrolysis of castor oil. At 30℃ castor oil was completely hydrolyzed by 4 wt% of lipase in the mixture of isopropyl ether and water(1:1 in volume).

대표적인 양식 해조류인 방사무늬 김 엽체를 대상으로 하여 산 처리에 의한 유전형질의 표현 변화를 differential display기법으로 비교하여 보았다. 방사무늬 김 엽체를 0.05% HCl을 첨가한 해수(pH 3.0)에서 5분간 처리한 후 각각 10분, 30분, 60분 그리고 4시간동안 멸균 해수에서 정치 배양시키면서, RNA를 추출하여 cDNA합성, PCR 증폭, agarose gel 전기영동 및 DNA 염기배열을 조사하였다. 그 결과 arbitrary primer OPA 1(CAGGCCCTTC)을 사용하여 differential display한 경우, 산 처리 후 30분간 멸균 해수에서 정치 배양한 엽체에서 특이적으로 RNA 합성이 일어나지 않은 유전자를 분리할 수 있었으며, 그 염기서열을 비교한바 이 유전자 fragment(605 bp)는 dethiobiotin synthetase 유전자와 93%의 높은 상동성을 가진 것으로 나타났다.

The genetic responses of aquaculturable seaweed Prophyra yezoensis tissue by acid shock have been compared using differential display technique. The tissue has been challenged in seawater containing 0.05% hydrogen chloride(pH 3.0) for 5 min, then rehabilitated in normal seawater for 10 min, 30 min, 60 min and 4 hrs, respectively. Total RNA was extracted by LiCl-guanidinium method. The cDNA was synthesized by reverse transcription with random hexamers and amplified by PCR with arbitrary primers. The genetic fragment disappeared by acid shock was selectively isolated from agarose gel and sequenced with a DNA auto sequencer. One of the acid-labile gene(605 bp) was identified as a dethiobiotin synthetase gene according to sequence alignment analysis by the NCBI BLAST search program.

Dextransucrse와 a-amylase의 혼합효소반응 통하여 새로운 구조의 올리고당을 생산하였고, 그 특성을 조사하였다. 기질인 설탕과 녹말의 농도를 10%(w/v), 5%(w/v)로 하였을 때 dextransucrase와 -amylase의 활성비가 100U대 1000U일 경우 올리고당의 종류와 생산수율이 66.4%로 가장 높았다. 녹말의 분해산물이 dextransucrase의 수용체 반응을 활성화시켜 dextransucrase 활성을 증가시켰다. 혼합효소의 활성이 증가할수록 올리고당보다는 다당을 생산하였다. 5%(w/v)의 녹말을 1시간동안 반응시켜 수용체로 이용될 수 있는 산물의 양을 증가시킨 후 설탕의 농도가 10%(w/v)가 되도록 반응시킨 방법이 녹말과 설탕을 반응초기부터 모두 반응시킨 방법보다 올리고당 생산수율이 12% 더 증가하였다. 새로운 구조의 올리고당은 pH 3에서는 10.6, pH 4에서는 7.8%의 분해를 보였다. 새로운 구조의 올리고당은 pH 6과 140℃ 고온에서 89.3%까지 안정하였다

We have produced new-structured oligosaccharides using mixed-enzyme reactor of dextransucrase from Leuconostoc mesenterides B-512FMCM and -amylase. When the concentrations of sucrose and starch were 10%(w/v) and 5%(w/v), respectively, the maximum yield of oligosaccharides with both dextransucrase(100U) and -amylase(1000U) was 66.4%. The activity of dextransucrase in mixed-enzyme reactor was increased about 2.5 times by acceptor reaction with starch hydrolyzates. As the activities of dextransucrase:-amylase were increased from 20U:200U to 500U:5000U, the amount of polymer was increased and the yield of oligosaccharides was decreased. By the addition of sucrose into mixed-enzyme reactor following the prehydrolysis of starch with -amylase, the yield was increased up to 12% compared with that of mixed-enzyme reactor without the addition of starch hydrolyzate. New structured-oligosaccharides showed heat resistance up to 140℃ and was stable in acidic condition at pH 3~6.

Lipomyces starkeyi ATCC 74054를 UV로 돌연변이하여 선발한 JLC26의 효소적인 특성을 알아보았다. 효소는 70% ammonium sulfate로 침전시키고, CM-Sepharose column chromatography로 부분 정제하였다. 이때 얻어진 각 효소 specific activity는 amylase 활성의 경우는 5367 unit/mg이었고 dextranase 활성의 경우는 3045 unit/mg이었다. 효소의 최적 pH와 온도는 5.5와 37℃였으며, pH 2.5-5.5와 4-55℃에서 안정성을 보였다. 부분 정제된 효소는 amylase와 dextranase 활성을 동시에 보이는 100 KDa의 크기를 가지는 하나의 단백질이었다. 이 효소는 maltotriose 기질과 반응할 때 disproportionation reaction 현상을 보여 가지구조를 지닌 panose와 a(1→6)glucosylmaltotriose을 생산하였다. 이 균은 starch 배지에서 키워 amylase와 dextranase 활성을 동시에 지니는 효소를 생산함으로써 dextran과 mutan은 구성된 치태를 분해하는 효소재료로의 이용성이 기대된다.

We have isolated a dextranase and amylase constitutive and hyper-producing mutant, Lipomyces starkeyi JLC26, from Lipomyces starkeyi ATCC74054 after mutation using UV irradiation. After partial purification of dextranase and amylase (together DXAMase;both activities were always co-purified) by ammonium sulfate precipitation, CM-Sepharose column chromatography, the specific activities of amylase and dextranase were 5367 and 3045 unit/mg, respectively. The pH effects for activity and stabiligy of both enzymes were similar to each other: Optimum pH and temperature for activity sere at 5.5 and 37℃ and optimum ranges for stability were at pH 2.5-5.5 and 4-55℃, respectively. The reaction end products of dextranase and amylase activities were found to the typical for those of endo-dextranase and endo-amylase. When the carbohydrase and maltotriose were reacted, glucose, maltose, isomaltose, maltotriose, panose and (1→6)glucosylmaltotriose were produced by disproportionation reaction.

알카리성 염색가공폐수를 처리하기 위햐여 아조염료인 Acid Red 1을 분해하는 호알카리성 균을 자연계에서 분리하였으며, 반응표면분석법인 SAS(statistical analysis system)프로그램을 이용하여 최적배양조건을 조사하였다. 염색공단 폐수처리장에서 배출되는 방류수 및 하천토양을 시료로 하여 알카리성(pH 10.0)배지에 성장하는 균 15종을 순수분리하였다. 그 중 탈색율이 가장 우수한 균주 하나를 선별하여 AR-1로 명명하였다. 탄소원(sucrose, fructose, galactose), 질소원(polypeptone, yeast extract) 및 인산원(K2PHO4)이 분리균의 성장 및 탈색율에 미치는 영향을 조사한 결과, 1.0% fructose, 1.0% polypeptone, 1.0% yeast extract, 0.5% K2PHO4이 최적의 조건으로 나타났다. 반응표면분석에 의하여 염료의 생분해조건을 최적화하고자 배양온도와 배양시간에 따른 탈색율과 균성장의 특성을 모니터닝하였다. 탈색율은 34.73에서 12.96시간, 균성장은 34.77℃에서 12.97시간 배양시 각각 최적인 것으로 나타났다. 한편, 균성장과 탈색율을 다같이 만족할 수 있는 최적배양조건은 32.86~36.36℃, 10.96~15.75시간으로 각각 나타났다.

In order to treat of alkaline dye-processing wastewater, alkalophilic strains biodegrading azo dye, Acid red 1, is isolated from natural system, and optimal culture conditions are examined using response surface analysis, statistical analysis system program. 15 different species which grow in alkaline culture media are isolated from the effluent and river soil discharged from wastewater treatment plant in dye industrial complex. One strain which has the best decolorization efficiency is chosen, and named as AR-1. The result of the examination of carbon, nitrogen and phosphorus sources which have influence on growth and decolorization reveals that optimum carbon, nitrogen and phosphorus sources are 1.0% fructose, 1.0% polypeptone, 1.0% yeast extract and 0.5% K2HPO4, respectively. In order to optimize of biodegradation conditions of dye by response surface analysis, the characteristics of decolorization and cell growth according to culture temperature and time are monitered. The result shows that the one is optimum 34.77℃ for 12.97 hours; the other at 34.73 ℃for 12.96 hours. While, optimal conditions of culture that satisfy both cell growth and decolorization are the temperatures from 32.86℃ to 36.36℃ and the period of 10.96 to 15.75 hours, respectively.

본 연구에서는 인뇨에서 분리 정제한 urokinase와 유전자 재조합 CHO(Chinese Hamster Ovary) 세포 배양액으로부터 분리 정제한 pro-urokinase의 물리화학적 특성과 혈액 내에서의 효소활성을 비교 분석하였다. Two chain form인 urokinase와 single chain form인 pro-urokinase를 각각 순수 분리한 후, electrophoresis한 결과 모두 54 kd의 단일밴드를 나타냈다. 그러나 urokinase는 환원시켰을 때 33 kd과 21 kd으로 나누어짐을 확인하였으나 gel filtration결과 분자량이 54 kd 정도임을 확인되어 용액 내에서 단일분자로 존재함을 알 수 있었다. Urokinase와 pro-urokinase가 물리화학적으로 거의 동일한 구조를 가졌다는 사실은 isoelectro focusing에 의한 pI 값이 모두 8.6으로 동일하다는 점과, 아미노산 조성을 분석한 결과 동일하다는 사실로도 알 수 있었다. N-terminal 아미노산 서열을 분석한 결과, urokinase는 이중사슬구조이므로 N-terminal이 두개 존재하여 pro-urokinase의 서열(Ser-Asn-Glu-Leu-His-Gln-Val-Pro-Ser-Asn)이외에도, 159번째의 Ile다음부터 Ile-Gly-Gly-Glu-Phe-Thr-Thr-Ile-Glu가 같은 peak로 나타남을 확인하였다. 효소활성 조사결과 pro-urokinase와 urokinase는 모두 농도 의존적으로 혈전용해 활성을 보였으나, 특이하게도 짧은 반응시간동안에는 urokinase가 동일 농도 하에서 강한 활성을 보인 반면, 2시간이 지난 오랜 반응조건에서는 pro-urokinase가 혈전용해활성을 나타내었다. Fibrinogen에 대한 분해활성을 조사한 결과, urokinase는 혈장 내 fibrinogen을 상당히 손상시키지만, pro-urokinase는 거의 영향을 주지 않아 혈전선택성이 매우 좋음을 알 수 있었다

Characteristics and enzyme activity comparison was made between urokinase isolated from urine and pro-urokinase separated from CHO(Chinese Hamster Ovary) cell culture broth. Both of purified urokinase and pro-urokinase resulted 54Kd single band in electrophoresis. Urokinase which was proved as a single molecule by gel filtration showed two separated 33Kd and 21Kd bands by 2-mercaptoethanol reduction. Isoelectric forcusing resulted same pl value of 8.6 for both of them. N-terminal amino acid sequence of urokinase after 159th Ile was Ile-Gly-Gly-Glu-Phe-Thr-Thr-Ile-Glu which was different from another N-terminal sequence of Ser-Asn-Glu-Leu-His-Gln-Val-Pro-Ser-Asn. Thrombolytic activities of both of them were propotional to the enzyme concentration. Urokinase showed thrombolytic activities in an short period of reaction time. Pro-urokinase, however, showed high thrombolytic activity for 2 hours or longer period of reaction time.

동두천과 반월공단에서 87가지의 균주를 분리하였다. 그 중 5가지 균주가 색도 제거율이 우수함을 보였으며, 동정을 통해 Shewanella putrefaciens, Aeromonas salmonicida(서로 다른 3종), Pseudomonas vesicularis로 각각 동정되었다. 동정된 5종의 미생물들은 성장에 최적인 pH와 온도는 각각 7.0과 30℃이었으며, Gram negative, catalase nagative, rod shape, 그리고 비운동성을 보였다. 500 mL 플라스크에서 분리된 균주 중 단일균주를 사용하여 염색폐수를 처리한 경우 약 35%의색도 제거율을 보였다. 2균주를 조합하여 적용하였을 때는, 색도 제거율이 65%까지 증가한 반면, 3균주 조합 혹은 그 이상의 균주 조합에서는 2균주 조합보다 더 좋은 효율은 보이지 않았다. 염색폐수 분해시 Mn2+, Fe3+와 같은 중금속의 영향을 조사하였는데, 70 ppm 이하의 농도에서는 별로 영향을 주지 않았다.

87 microbes were isolated from dyeing wastewater collected at Dongducheon and Banweol industrial complex. Five microbes showed excellent ability of color removal and were identified as Shewanella putrefaciens, Aeromonas salmonicida(3 different strains), and Pseudomonas vesicularis. Five identified strains had optimal pH and optimal temperature as 7.0 and 30℃ for cultivation, and showed morphological characteristics of Gram negative, oxidase negative, rod shape, and non-motility, but their biochemical characteristics were distinguishable. Each single strain of five microbes were tested in the 500 mL flask to treat dyeing wastewater, and achieved about 35% color removal efficiency in average. When two strains were selected and applied to the treatment at same time, color removal efficiency was increased up to 65%. While three or more associations of each strain did not show the improvement of color removal. Inhibition effects by Mn2+ and Fe3+ on the dye degradation were tested and resulted in no effect under 70 ppm concentration.

본 연구에서 분리된 phenanthrene 분해균주의 대부분이 소수성을 나타내었고, 미생물계면활성제를 생산하면서 분해하는 균주보다 phenanthrene 분해능이 높았다. 균주 H6의 경우 phenanthrene 분해시 생산되는 미생물계면활성제는 포도당을 분해할 때도 생산되면 미생물의 성장과 더불어 증가하다가 stationary phase에서 일정하게 유지되었다. H6는 Bacillus subtilis로서 분리된 미생물계면활성제는 lipopeptide이었으며 H6에서 추출한 미생물계면활성제는 pH 2 이하에서 거의 회수되었고, 분산력이 Tween 80이나 Brij 30 등 화학계면활성제보다 높았고 열에 강한 특성을 보였다.

Phenanthrene degrading bacteria were isolated from the petroleum contaminated soil near an oil tank. Four of 15 strains decreased surface tension of culture broth of phenanthrene-containing minimal media. H6, one of the isolated bacteria decreased surface tension of culture broth below 33 dyne/cm during growth on glucose. H6 was identified as Bacillus subtilis and biosurfactant produced by H6 was lipopeptide. The biosurfactant was produced at 0.13 g/L in the mineral medium containing 2% glucose. Critical micelle concentration(CMC) of the biosurfactant was 52 mg/L. Foaming power was similar to Tween 80 and dispersing power was superior to Tween 80m SDS and Brij30. High thermal stability and emulsion index were also observed.

새로운 형태의 내부조사형 광생물반응기에서 Chlorella sp. HA-1의 이산화탄소 고정화 특성을 살펴보았다. 높은 이산화탄소 농도에서 균체를 적응시켜 10%와 20%(v/v) 이산화탄소 농도 모두에서 내성을 가지도록 하였다. 그리고 조도, 초기균체농도, pH 등을 조절하여 이산화탄소 고정화양, 372 gCO2/m2ㆍday을 얻었다. 또한 장시간 동안 지속적으로 배출되는 이산화탄소를 제거하기 위한 운전 방법으로 반연속식 배양방법을 사용하여 희석비를 0.1씩 증가시켰을 때 각 단계마다 균체성장속도를 일정하게 유지하는 결과를 얻었다.

The microalgal, Chlorella sp. HA-1, had good CO2 fixation efficiency compared to other algal strains at the same operating condition. In this study, Chorella sp. HA-1 showed similar tolerance both 10% and 20% CO2 concentration. By optimization of the major operation variables such as pH, initial cell concentration, light intensity, the CO2 fixation rate could be raised to a reasonably high value, 372 gCO2/m2ㆍday in a 3 L internally illuminated photobioreactor. In order to maintain the fixation rate for a long time, the method of semi-continuous operation was employed, in which dilution ratio was the controlling parameter. Starting with the dilution ratio of 0.5 with the increased increment of 0.1, the constant CO2 fixation rate was obtained.

Microbial surfactants are more effective and environmentally friendly than many synthetic surfactants. Sophorolipid, a glycolipid type microbial surfactant, is produced from C. bombiocola. Cultivation techniques to increase the productivity have been developed using various carbon sources and reactor setup, reaching its concentration upto 100-300 g/L. Due to its high productivity and non-toxicity, sophorolipid became one of the most promising alternative to synthetic surfactants. Fermentative production of sophorolipid depends primarily on the carbon sources, such as glucose and vegetable oils, and nitrogen sources. Chemical modification of the sophorolipid produces various derivative with different physical properties including hydrophile-liphophilie balance(HLB), emulsion formation, surface tension and dispersing ability. Commercial potentials of sophorolipid in the cosmetic, health care and environment clean-up industries have been discussed.