Earticle

Bacillus thuringiensis를 생물농약으로 이용하기 위해서는 고농도의 포자형성에 의한 높은 살충성의 δ-endotoxin를 생산하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 B. thuringiensis의 고농도 배양에 의한 높은 포자형성 수율을 얻기 위하여 40％의 용존산 소량과 28℃에서 여러 가지 방법의 유가식 배양법을 검토하였다. 최종 배양액의 glucose 농도가 50 g/L가 되도록 하는 경우의 유가식 배양에서는 continuos fed-batch culture의 linear gradient feeding 법에 의하여 9.37×109 cell/mL의 최대 생존 세포 수와 8.33×109 spore/mL의 최대 포자 수를 얻었으며, 이때의 포자 형성율은 88.9％ 이었다. 최종 배양액의 glucose 농도가 100 g/L가 되도록 하는 경우의 유가식 배양에서는 intermittent fed-batch culture의 pH-stat 법에 의하여 1.38×1010 cell/mL의 최대 생존 세포 수와 1.35×1010 spore/mL의 최대 포자 수를 얻었으며, 이 때의 포자 형성율은 97.8％ 이었다.

Both the production of high spore concentration and high insecticidal activity are required in the production of Bacillus thuringiensis to be used for the bacterial insecticide. In the production of high cell and spore concentrations of B. thuringiensis, the continuous fed-batch culture (CFBC) and intermittent fed-batch culture (IFBC) were investigated at 28℃ by maintaining 40％ dissolved oxygen concentration. When the final glucose concentration was 50 g/L, the maximum viable cell number obtained using the CFBC with linear gradient feeding was 9.37×109 cells/mL and maximum spore concentration was 8.33×109 spores/mL which was approximately 84.4％ yield of spore formation. When the final glucose concentration was 100 g/L, the maximum viable cell and spore concentrations obtained using the IFBC with pH-statb were 1.38×1010 cells/mL and 1.35×1010 spores/mL respectively and the yield of spore formation was approximately 97.8％.

원예산물의 저온저장중 부패방지를 위한 천연항균제 개발의 일환으로 식용 가능한 식물을 채집하여 E. coli K 12, B. subtilis KCTC 1028 및 딸기부패균에 대한 항균활성을 조사하였다. 사철쑥, 가죽나무 잎, 초피 잎, 적송 잎, 뽕 잎, 씀바귀, 마늘의 즙액은 E. coli와 B. subtilis에 대하여 높은 항균활성을 보였다. 이들 식물체 즙액으로부터 n-hexane, ethyl acetate, chloroform 및 물로 용매분획한 분획물로 항균성을 재검색한 결과, 사철쑥, 가죽나무 잎, 적송 잎, 씀바귀의 ethyl acetate 분획과 초피 잎과 마늘의 모 든 분획에서 비교적 높은 항균활성을 보였으며 가죽나무 잎의 ethyl acetate 분획이 가장 높은 항균활성(6 mm)을 보였다. 한편 딸기의 저온저장중인 과육으로부터 두 종의 부패 세균을 분리하여 각각 Staphylococcus sp. TG-101과 Staphylococcus sp. TG-102 로 동정하였다. 이들 균주에 대한 항균성을 조사한 결과, 가죽나무 잎의 ethyl acetate 분획에서 두 균주에 대하여 가장 높은 저해효과(각각 6 mm, 7 mm)를 보였다.

Antibacterial activities of edible plant extracts were investigated to develop natural antimicrobial agents protecting horticultural products from spoiling-microorganisms during their storage. Crude extracts of Artemisa capillaris, Allium tuberosum, Ailanthus altissima, Zanthoxylum piperitum, Pinus densiflora, Morus alba, Ixeris dentata and Allium sativum showed remarkable antibacterial activities against Escherichia coli K 12 and Bacillus subtilis KCTC 1028. After solvent extraction of the crude extracts with n-hexane, ethyl acetate, chloroform and water in sequence, each fractions was re-examined for the antibacterial activities. As results, the ethyl acetate fractions of A. capillaris, A. altissima, P. densiflora and I. dentata, and all fractions of Z. piperitum and A. sativium showed relatively strong antibacterial activities against E. coli and B. subtilis, and the ethyl acetate fraction of A. altissima was the strongest(6mm and 7mm, respectively) against two strawberry-spoiling bacteria, isolated and identified at our laboratory as Staphylococcus sp. TG-101 and Staphylococcus sp. TG-102.

Mevinolin을 생산하기 위하여 Penicillium citrinum Thom(KCTC 6990)을 이용하여 배양시간에 따른 세포성장, pH 변화, glucose 농도, mevinolin 생성량, 온도 변화, 초기 pH 변화, 탄소원 효과, 질소원 효과, mineral 효과, glucose 농도변화, 회분배양에 따른 mevinolin 생성의 발효결과는 다음과 같다. 플라스크에서 배양시간에 따른 glucose 농도와 mevinolin 생성을 검토한 결과 glucose가 배양 5일 후에 거의 소비되었으며, mevinolin 생성은 배양 7일에서 최대 생성을 나타내었다. mevinolin 생성을 위한 최적 pH는 3.9이며, 최적 온도는 24℃였다. 탄소원들 중 glucose가 3.5 mg/L로 mevinolin 생성이 가장 좋았으며, 다음은 glycerol, maltose, galactose 등의 순서로 양호함을 보였다. 여러 질소원 중에서 가장 효과적인 질소원은 peptone이었으며, 최대 mevinolin 생성량은 3.5 mg/L이었다. 다음은 soybean meal, NaNO3, corn steep liquior 등의 순서로 양호함을 보였다. Mineral 종류의 효과로서는 K2HPO4가 3.8 mg/L로 mevinolin 생성이 가장 많았으며, 다음은 MgSO4․7H2O가 3.5 mg/L으로 비교적 양호함을 보였다. 계면활성제의 효과로서는 비이온계인 Tween 20이 4.5 mg/L로 mevinolin 생성량이 가장 높았으며, 다음은 Tween 80, Tween 40, Span 80의 순서로 양호함을 보였다. Glucose 농도변화에 따른 결과는 100 g/L일 때 4.0mg/L로 mevinolin 생산량이 가장 높았다. 회분배양일 때는 최대 mevinolin 생산은 배양 8일에 10.3 mg/L로 최대치였다. glucose 초기농도 100 g/L일 때 최대 세포수율은 0.288 g/g이었고 최대 mevinolin 수율은 0.103 mg/g이었다. 또한, 세포 최대 비생성속도는 0.052 g/g-hr이었고, mevinolin 최대 비생성속도는 0.016mg/g-hr이었다. Mevinolin의 생산성을 보다 높이기 위해 회분식 배양에서 pH, 온도, 배지농도 등의 연관성을 밝히고, 부산물인 오일의 해결방안을 모색해야 할 것이며, 나아가서 유가배양을 통해 생산성을 높이는 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.

Theses studies were made on the mevinolin production from Penicillium citrinum Thom (KCTC 6990) Culture conditions, pH, temperature, carbon sources, nitrogen sources, mineral sources, surfactants and glucose concentration were optimized. The results of glucose concentration and maximum mevinolin production according to incubating time in the flask nearly disappeared after 5 days and appeared after 7 days, respectively. Temperature and pH conditions of maximum mevinolin production were 24 ℃ and 3.7 pH, respectively. The results of maximum mevinolin production according to the kind of nutrients were as follows. Glucose of carbon sources were 3.5 mg/L. Peptone of nitrogen sources were 3.5 mg/L. K2HPO4 of mineral sources was 3.8 mg/L. Tween 20 of surfactants were 4.5 mg/L. Maximum mevinolin production of glucose concentrations was 4.0 mg/L of glucose 100 g/L. In the batch culture, Maximum mevinolin concentration was 10.3 mg/L after 8 days, maximum mevinolin yield, 0.103 mg/g of glucose 100 g/L, maximum cell specific production rate, 0.052 g/g-hr, maximum mevinolin specific production rate, 0.016 mg/g-hr. These results need to be studied more than ever about temperature, pH, medium, and treatment of by-product oil in the batch culture, and must do the fad batch from now to increase mevinolin productivity.

Enterokinase에 의한 G3-IL-2 가수분해 반응에 있어서의 urea는 글루카곤과 IL-2를 분리하고자 하는 데에 필요한 절단 부위가 잘 노출되도록 도움을 주는 역할을 하는데 1.0 M이상의 높은 농도에서 오히려 원하는 단백질의 변성에 영향을 미침을 알 수 있었다. 그리고 효소 반응 시에 효소의 활성에 도움을 주는 첨가제는 반응 후에 침전이 생기고, IL-2의 회수율에는 오히려 나쁜 영향을 주었다. 그리고 반응시간에 따른 반응의 효과는 24시간 이후에는 효소에 의한 가수분해 반응이 진행되지 않음이 관찰되었다. 가수분해 반응 후의 순수한 IL-2의 회수율은 약 15～35% 정도였고, 반응 조건에 따라 수율은 차이가 있었다. IL-2는 시간이 지남에 따라 분자 상호 간의 응집에 의해 oligomer의 형태가 되어 본래의 크기보다 더 커져 RP-HPLC에서 더 빨리 용리되는 결과를 얻을 수 있었다.

A fusion protein of human interleukin-2(hIL-2) and glucagon, which was expressed in Escherichia coli., was digested with enterokinase for recovery of hIL-2 from the fused protein. To obtain hIL-2 of optimum recovery, hydrolysis reaction were performed under various conditions of urea, additives and reaction time. hIL-2 was finally purified by RP-HPLC(reversed phase-HPLC) to remove cleaved G3 fusion partner and residual uncleaved G3-IL-2. hIL-2 was eluted in a single peak at 100% acetonitrile at 28 min. Optimum urea concentration was found to be 0.5 M and 24 h reaction time was sufficient without any additive such as CaCl2 and Tween-20.

B형간염 바이러스 연구에 관한 최근의 주제는 혈중 B형간염 표면항원농도(HBsAg)를 예후 판정의 지표로 활용하는 것이다. 본 연구에서는 B형간염에 대한 자가진단을 목적으로 하여 컴퓨터 상 분석 기법을 사용하는 HBsAg에 대한 정량적 면역크로마토그래피 측정법을 개발하였다. 본 방법을 사용하였을 때 측정된 integrated optical density(IOD)은 2∼200 ng/mL의 범위 내에서 표준 HBsAg 농도의 log값에 비례하여 증가하였데, ELISA 측정법은 0.1∼100 ng/mL의 범위 내에서 표준 HBsAg 농도의 log값에 비례하여 증가하였다. 3개의 혈청 검체를 가지고 두 가지의 측정법으로 각각 시험하여 표준곡선에 대입하였을 때 동일한 농도를 나타내었는데 그 값이 각각 9,000, 7,000, 4,000 ng/mL 이었다. 또한 컴퓨터 상 분석 기법을 사용하는 HBsAg에 대한 정량적 면역크로마토그래피 측정법으로 동일 검체를 5회 반복 시험하였을 때 측정된 IOD값이 재현성이 있었으며, 변이계수가 1.38∼6.30% 이내였다.

One of recent topics in the case of hepatitis B virus(HBV) is the value of hepatitis B surface antigen(HBsAg) concentration as a prognostic marker. We developed quantitative method of rapid immunochromatographic assay(ICA) kit for HBsAg using computer image analysis(CIA) for the purpose of home diagnosis. Quantitative ICA using CIA demonstrated integrated optical density(IOD) values proportional to log of reference HBsAg concentrations in the range of 2∼200 ng/mL, and enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA) demonstrated the same in the range of 0.1∼100 ng/mL, however, the test results with sample sera showed the same concentrations on both kits. Furthermore, repeated tests with the same samples revealed that this quantitative ICA using CIA would be reproducible and coefficient of variation(CV) of the results was 1.38∼6.30%.

본 연구에서는 고정화된 Phanerochaete chrysosporium을 이용한 반복회분식 실험을 통해 PAH 분해속도의 향상을 도모하였다. 30mg/L의 pyrene을 대상으로 한 반복회분식 조업에서의 최대분해 속도는 6.58 mg/L․day로 현탁회분식 조업에 비하여 3배정도 높은 값을 보였다. 회분 수가 증가할수록 세포농도는 급격히 감소하였으며, 분해속도 및 specific degradation rate는 서서히 증가하다가 감소하는 형태를 나타내었다. 장기조업에 의하여 낮아진 PAH 분해능 및 세포농도를 회복시키기 위하여 성장배지에서 5일간 배양한 결과, 처음수준까지는 완전히 회복되지는 못했지만, 상당한 수준의 회복이 가능함을 알 수 있었다. 30 mg/L의 anthracene을 분해하는 반복회분식 조업에서도 비슷한 결과가 관 찰되었는 바, 최대분해속도는 5.36 mg/L․day로 현탁회분식 조업에 비하여 2.5배정도 증가하였다. 각각 30 mg/L의 pyrene과 anthracene을 동시에 분해하는 반복회분식 조업에서도 비슷한 거동이 관찰되었으며, pyrene, anthracene에 대한 최대분해속도는 각각 4.29, 4.46 mg/L․day로 현탁회분식 조업에 비하여 2.5배정도 향상된 값이었다.

This study was aimed to enhance polycyclic aromatic hydrocarbon(PAHs) biodegradation rate by repeated-batch treatment using immobilized cells of Phanerochaete chrysosporium. In the repeated-batch operations with 30 mg/L of pyrene, the maximum degradation rate was 6.58 mg/L․day. As the number of batches increased, the concentration of immobilized cells significantly decreased, and the degradation rate and specific activity gradually increased to a maximum value and then decreased. To have PAH degradation activity and cell mass recovered, one batch of cultivation using the growth medium instead of the PAH-degrading medium was carried in the course of repeated-batch operations. This led to a significantly recovered cell mass and degradation activity although the original levels were not achieved. In the repeated-batch operations for degrading anthracene, a similar trend was observed, where the maximum degradation rate was 5.36 mg/L․day. In the repeated-batch operations for simultaneous degrading anthracene and pyrene, the degradation rates were lower than those in separate treatments. The maximum degradation rates of pyrene and anthracene were 4.29 and 4.46 mg/L․day, respectively. Overall, the rate of PAH degradation could be enhanced 2.5-3.0 folds by using immobilized cells compared to the case of using suspended cells.

공시균주인 Thiobacillus ferrooxidans(ATCC 19859)와 광양의 폐광산수에서 분리한 Thiobacillus KY를 이용하여 황철광(pyrite, FeS2)에 대하여 30일간 침출반응하여 반응시간에 따른 황철광의 표면특성변화를 관찰하였다. Thiobacillus ferrooxidans (ATCC19859)의 경우 반응시간 20일 경과 후, Thiobacillus KY는 반응 시간 10일 후 각각 황철광 표면에 결정구조의 변화가 관찰되었다. Fe2S의 결합에서 S-Fe-S의 결합이 끊어짐에 기인하는 [311] 평면의 상대적으로 감소와 침출시간 증가에 따른 [111]평면과 [220]의 상대적으로 노출의 증가의 특징을 나타냈다. SEM-EDS 결과 침출시키기 전의 시료는 Fe 36.97%, S 45.71%, Si 16.94% 이며 반응이 진행됨에 따라 황성분의 비율이 증가하였다. 또한 노출된 황철광 위에 침착물은 S 59.56%, Fe 38.9%, Si 1.53%의 원자구성비를 가진 물질이었다. 이러한 결과로 부터 침출이 진행되면서 결정구조의 변화와 황과 철의 침착물에 의하여 황철광의 표면이 비활성화된다는 결론을 도출할 수 있다.

A bacterial leaching was conducted for pyrite with Thiobacillus ferrooxidans (ATCC 19859) and Thiobacillus KY isolated from acid mine water around Kwangyang area to characterize the surface of substrate as reaction progress at the optimum condition under 9K medium for 30 days. It was found that the surface crystallinity changes referred to hkl plane was observed for 20 days leached by T. ferrooxidans, similar changes also observed for 10 days leached pyrite by Thiobacillus KY. Based on the results of SEM-EDS, the atomic ratios of Fe, S, and Si on the surface were changed to sulfur rich phase but exposed Si ratio decreased from 16.94% to 4.85% during 30days mainly due to reprecipitating of Fe and S as a mixed compound.

Phanerochaete chrysosporium (IFO 31249), Trametes sp.와 Pleurotus sp. 등 3종류의 백색부후균으로 Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs)의 분해 능력을 실험하였다. PAHs의 모델 물질로는 anthracene과 pyrene을 선택하였다. 먼저 PAHs, PCP, dye 등 유해물질류의 분해에 관계한다고 알려진 lignin peroxidases를 생산하는지를 알아보기 위하여 실험한 결과 세 균주 모두 생산하는 것으로 나타났다. 그리고 PAHs의 분해 또한 세균주 모두 가능하였는데, Trametes sp.가 6일만에 좀더 빠른 분해 를 보였다. 특이하게도 P. chrysosporium의 경우는 10일만에 분해가 되었는데 lignin peroxidases는 검출되지 않았다. 또한 균체에 흡착된 PAHs의 양도 극소량이어서 먼저 균체에 흡착된 후 서서히 탈리되면서 분해가 되는 것으로 여겨진다. 따라서 본 연구 결과 백색부후균의 PAHs 분해는 ligninolytic conditions 뿐만 아니라 nonligninolytic conditions에서도 분해가 가능함을 알 수 있었다. 그러나 lignin peroxidases가 분비되는 조건에서 좀 더 빠른 분해가 이루어짐을 알 수 있었다.

The white rot fungi Phanerochaete chrysosporium(IFO 31249), Trametes sp., and Pleurotus sp. were studied for their ability to degrade Polycyclic Aromatic Hydrocarbons(PAHs) using anthracene and pyrene as model compounds. The disappearance anthracene and pyrene of from cultures of wild type strains P. chrysosporium, Trametes sp. and Pleurotus sp. was observed. However, the activities of ligninolytic enzymes were not detected in P. chrysosporium cultures during degradation while ligninolytic enzymes were detected in both culture of Trametes sp. and Pleurotus sp.. Therefore, our results showed that PAHs was degraded under ligninolytic as well as nonligninolytic conditions. The results also indicate that lignin peroxidase(LiP), manganese peroxidase(MnP), and laccase are not essential for the biodegradation of PAHs by white rot fungi.

본 연구에서는 R. rubrum을 이용한 석탄합성 가스로부터 수소 생산공정에 있어서의 세포성장 및 일산화탄소 전환을 최적화하는 여러 조건들을 조사하였다. 그 중 pH의 영향을 살펴보면 R.rubrum 세포성장에는 pH 6～7이 최적이었고 수소생산에는 pH7～7.5이 최적이었으며 pH가 5.5에서는 세포성장이거의 이루어지지 않았다. 또한 온도가 34℃ 이상 증가되었을 때 세포성장이 둔화되어 멈추고 안정적인 CO 전환속도를 얻을 수 없으므로 30℃가 R. rubrum 균주 성장과 CO 전환에 최적온도라 생각된다. 또한 R. rubrum은 photosynthetic bacteria인데 이 세포의 성장에는 빛의 세기가 1,700～2,400 Lux가 최적임을 알 수 있었고 CO전환에는 계속적인 빛의 공급이 꼭 필요하지는 않고 간헐적인 빛의 노출만으로도 충분하다고 생각된다. 또한 연속반응기를 이용하여 600 rpm, 30℃, pH 7에서 합성가스 체류시간 110분시 CO 전환율 약 53%정도를 얻을 수 있었다. 이 연구가 계속 진행되어져서 photobioreactor의 개발, high pressure bioreactor의 이용, 균주의 mutation 및 전환능력 우수 균주 등의 selection을 수행한다면 매우 높은 합성가스 전환율을 갖는 생물반응기 공정개발도 가능하리라 생각된다.

A microbiological hydrogen production process was optimized. Anaerobic photosynthetic bacteria, like Rhodospirillum rubrum which is known to produce hydrogen from carbon monoxide efficiently and remove sulfur, was used. To evaluate the potential of this microorganism, the optimization of media, fermentation condition, light intensity and light requirement for CO conversion was tried in batch cultures and the continuous fermenter was also applied for this process. The gas residence time on CO conversion was sought out to get high conversion of carbon monoxide to hydrogen. Through this study, the possibility of microbial synthtics gas conversion process was proposed.

한지자숙폐액을 사료첨가효모의 생산기질로 재이용할 수 있는 가를 검토하기 위하여 사료첨가효모제품으로부터 분리한 Saccharomyces cerevisiae종을 한지자숙폐액에 배양하였다. 자숙폐액원액에서는 균이 증식하지 못하였으나, 희석액에서는 증식하였으며, 증류수로 7.5배 희석시 최대증식을 보였다. Jar fermenter배양에서의 최대총균수는 1.34×107/mL이었으며, 최대생균수는 1.1×107/mL이었다. 배양액의 균체농도를 증가시키기 위하여 배양중에 자숙폐액원액을 첨가하여 총균수를 최대 8.2×107/mL까지 증가시킬 수 있었다. 자숙폐액원액과 함께 (NH4)2SO4 및 KH2PO4까지 첨가함으로써 최대균체농도에 도달하는 시간을 단축시킬수 있었다.

A Saccharomyces cerevisiae isolated from a feed additive yeast product was cultivated in a Korean paper digestion wastewater in order to investigate the possibility of using it as substrate for the yeast. The yeast couldn't grow in the wastewater. It could grow in the wastewater diluted and the optimum dilution rate was 7.5. In batch cultivation with the jar fermenter the maximum total cell count was 1.34×107/mL and the maximum viable cell count was 1.1×107/mL. The deigestion wastewater undiluted was added during the cultivation of the yeast in the diluted wastewater media in order to increase cell density. The highest total cell count of 8.2×107/mL was obtained by the addition of undiluted digestion wastewater. By adding (NH4)2SO4 and KH2PO4 together with the undiluted wastewater, the maximum cell concentration could be obtained faster.

본 논문에서는 기존의 발효기에 복잡한 computer control loop를 설치하지 않고도 dissolved oxygen(DO) level을 일정한 기준 이상 제어하기 위한 방법으로 전자 microprocessor를 이용하였다. 기존의 발효기에서 기록을 위해 출력되는 analog output을 제어의 측정 변수로하여 이를 이용하여 교반속도를 조절함으로써 세포가 자라는 동안에 DO limitation의 상태가 일어나지 않도록 하였다. 실험결과 세포가 활발히 자라는 상태에서도 10 % 이상으로 유지됨을 볼 수 있었고 DO의 변화에 따라서 교반속도가 반비례함으로서 일정한 상태에서 조절이 되는 것으로 나타나 이러한 제어방법이 간단한 DO 조절에 사용될 수 있음을 보여주었다.

The simple microprocessor device was provided for the control of dissolved oxygen(DO) level. The DO analog signal output from fermenter was used as a measurement variable and the agitation speed of fermenter was used as a manipulation variable. Agitation speed was manipulated to maintain DO level above 10% of saturation condition during cell growth period with microprocessor. Since the experimental results showed that the DO level was maintained above 10% and agitation speed was inverse proportional to DO level, this simple control device can be used for the DO control of fermenter.

난초를 키우는 화분에 보습용으로 사용되는 다공성 화산석을 2-3 mm크기로 파쇄한 후 600℃에서 1시간 태워서 가연성 물질 을 제거하고 1N의 염산용액으로 60-70 ℃에서 2시간 이물질을 녹여낸 후 세척할 경우 효모 고정화에 적당한 담체를 얻을 수 있었다. 이 때 염산 용액 대신 NaOH 용액을 세척용액으로 사용 할 수 있으나 담체 구성성분의 용출이 있을 수 있으므로 용액 농도, 처리온도 및 시간에 주의하여야 한다. 이렇게 제조된 담체 는 기공의 크기가 15-80 μm이고 충전 밀도는 0.4-0.6 g/mL 였 으며 SiO2가 주성분이었고, Al2O3가 소량함유되어 있었으며, CaO, MgO가 미량 함유되어 있었다. 이 담체의 구조와 효모 고 정화 능력을 국내외 기업에서 제조한 실리카 및 알루미나 재질 의 담체의 경우와 비교한 결과 고상포말법으로 제조한 실리카 담체의 구조 및 고정화능력(2-5×108 cells/mL bed)과 비슷한 결 과를 보여 효모 고정화용 담체로 손색이 없었다. Cordierite 담체 와 알루미나 담체는 고정화능이 실리카 담체의 50% 이하로 낮 았는데 이는 기공의 표면이 매끄럽지 못했기 때문으로 효모가 쉽게 흡착하기 위해서는 가능한 한 매끄러운 표면이 바람직하다 는 사실을 알 수 있었다.

Support media for yeast immobilization was prepared from a porous volcanic rock used as a moisturizer in orchid growing. The rock was broken to the size of 2-3 mm and burned at 600℃ in a furnace in order to remove organic materials blocking the pores or treated with HCl solution or NaOH solution to remove the inorganic dirts by dissolving. Even though both the acid and the alkali solution were effective, the latter was not recommendable because it broke the pore structure by dissolving the elements of the media. This media was mainly consisted of SiO2 with Al2O3 as a minor component and CaO and K2O as trace elements. It had the finely developed pores of 15～80 μm size. Yeast immobilization capacity of this media was about 5×108 cells/ml bed, which is large enough to be used for the practical applications. Yeast immobilization capacities of Alumina and Cordierite were much smaller than that of silica-based media. Scanning electron micrograph of Cordierite and Alumina showed uneven surfaces and small size of pores in contrast to relatively smooth surface and large pores of silica based media, which means that smooth surface and large pores are desirable for the good adsorption of microbes on the media.

다당류의 일종인 β-glucan은 아가리쿠스 버섯에 가장 풍부하고 암의 치료와 예방에 매우 중요한 생리활성물질이다. 본 연구에서는 아가리쿠스 버섯에서 β-glucan을 추출, 정제하는 공정을 개발하고 공정운전조건을 최적화하기 위한 실험을 수행하였다. 아가리쿠스 버섯으로부터 열수추출, 여과법, 용매 침전법, 투석법, 동결건조를 통하여 조다당체(CR.PS)를 분리하였고, 조다당체(CR.PS)로부터 이온크로마토그래피법을 이용하여 산성다당체(IA)와 중성다당체(IN)로 분리하였으며, 중성다당체(IN)는 다시 겔크로마토그래피법을 이용하여 고분자 다당체(GH)와 저분자 다당체(GL)로 분리하였다. 각 추출물질들은 FT-IR, NMR spectroscopy를 이용하여 정성, 정량분석을 수행하였다. 각성분의 정성 및 정량 분석을 이용하여 추출온도와 추출시간, 추출용매량, 투석시간 등 공정변수들의 최적 조건을 결정하였다.

β-Glucan, a kind of polysaccharide which is particularly abundant in Agaricus blazei, is known as the bioactive materials, especially anticancer agents. The process development of the isolation and the purification process of water soluble β -glucans from A. blazei was achieved. and the process operation variables were optimized. Crude polysaccharides (CR.PS) were obtained from A. blazei by hot water extraction, filtration, solvent precipitation, dialysis, and freeze drying. Neutral and acidic fraction of polysaccharides were separated from crude polysaccharides by ion chromatography and then high molecular weight and low molecular weight fraction were separated from neutral fraction by gel chromatography. Quantitative and qualitative analysis of each compounds were performed with FT-IR, NMR spectroscopy. Based on these analysis, the optimal conditions of temperatures, operating time, organic solvent volume for precipitation and dialysis time were determined .

발광미생물 (luminescent bacteria)인 P. phosphoreum을 이용한 수계의 환경독성물질로 지정된 ethane, benzene, phenol류에 chlorine이 치환된 14개의 독성강도를 생체발광의 50%저하시키 는 독성농도인 EC50값을 통한 생물학적 정량을 하였을 때 phenol 〉 benzene 〉 ethane 의 순서로 독성강도가 높게 산출되어졌으며, 특히 치환된 chlorine의 수가 증가할수록 독성강도가 강하다는 것을 알 수 있었다. 또한 산출된 EC50값을 이용하여 독성물질들의 물리화학적 parameter특성인 ctanol/water 분할계수 (log P), 용해도 (log S) 및 solvatochromic parameter의 연관성을 QSAR 모델링하였으며 실험을 통하지 않고, 독성의 독성강도 를 예측할 수 있는 회기식을 다음과 같이 산출하였다. log EC50 = 2.48 + 0.914 log S (n=9, R2=85.5%, RE = 0.378), log EC50 = 0.35 - 4.48 Vi/100 + 2.84π* + 9.46βm - 4.48αm ( n = 14, R2 = 98.2%, RE = 0.102 ), log EC50 = 2.64 - 1.66 log P (n = 5, R2 = 98.8%, RE = 0.16), log EC50 = 3.44 - 1.09 log P (n = 9, R2 = 80.8%, RE =0.207). QSAR 모델은 QSAR 검증식을 통하여 확인된 다중회기식을 이용함으로 실험하지 않은 독성물질이 갖는 물리화학적인 특성을 대입하여 log EC50값을 예측할 수 있으므로 경제적, 시간적으로 이익을 얻을 수 있는 모델이다. 감 사 본 연구는 1999년도 공업기술기반 연구비 (Project No. 971-327) (’97. 11. 1)에 의하여 연구되었습니다.

Concern for the effects of toxic chemicals on the environment leads the search for better bioassay test organisms and test procedures. Photobacterium phosphoreum was used successfully as a test organism, and the luminometer detection technique was an effective and simple method for determining the concentration of toxic chemicals. With EC50 a total of 14 chlorine substituted phenols, benzenes and ethanes were used for the experiments. The test results showed that the toxicity to P. phosphoreum increased in the order of phenol 〉benzene 〉 ethane and the toxicity also increased with the number of chlorine substitution. Quantitative structure activity relationship (QSAR) model can be used to predict EC50 to save time and endeavor. Correlation was well established with the QSAR parameters, such as log P, log S and solvatochromic parameter(Vi/100, π*, βm and αm). The QSAR modeling was used with multi-regression analysis and mono-regression analysis. These analyses resulted in the following QSAR : log EC50 = 2.48 + 0.914 log S (n=9, R2=85.5%, RE = 0.378), log EC50 = 0.35 - 4.48 Vi/100 + 2.84π* + 9.46βm - 4.48αm ( n = 14, R2 = 98.2%, RE = 0.102 ), log EC50 = 2.64 - 1.66 log P (n = 5, R2 = 98.8%, RE = 0.16), log EC50 = 3.44 - 1.09 log P (n = 9, R2 = 80.8%, RE =0.207).

버섯에서 추출되는 생리활성물질인 β-glucan은 탁월한 항암효과를 갖는 물질이다. 특히 Agaricus blazei에 β-glucan이 많이 포함되어 있는 것으로 보고되어져 있다. 본 연구의 목적은 마이크로웨이브를 사용하여 아가리쿠스버섯으로부터 β-glucan을 추출하는 공정의 추출효율을 극대화하는 것으로, 다양한 추출시간과 마이크로웨이브 출력을 이용하여 최적 운전조건을 결정하였다. 최적 마이크로웨이브의 최적 출력은 200, 500, 650 watt의 경우에서 실험하여 결정하였다. 추출물질의 구조와 농도 분석은 nuclear magnetic resonance spectroscopy와 infrared spectroscopy를 이용하여 수행하였다. 본 실험 결과로 마이크로웨이브를 이용한 추출의 다당류 수율이 전통적인 열수추출방법보다 향상됨 을 확인하였고, 소량의 용매와 짧은 추출 시간으로 향상된 수율을 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

Physiologically active material, β-glucan, extracted from mushroom has an antitumor effect. Agaricus blazei murill (A. blazei) fruiting bodies were reported to contain large amounts of β-glucan. The purpose of this study was to maximize β-glucan extraction from A. blazei by microwave assisted extraction method. Optimal extraction conditions were obtained under various extraction time and applied power, which was examined as 200, 500 and 650 watt. The structure and concentrations of the raffinates were analyzed by nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) and infrared spectroscopy (IR). It was proved that the extraction yield of microwave assisted extraction method was higher than that of conventional solvent extraction method. It was also observed that microwave assisted extraction method requires less amounts of solvents and extraction time compared to the conventional solvent extraction method.

본 연구에서는 porcine liver esterase를 이용하여 levofloxacin의 광학선택적으로 생산하였으며 이 때의 enantioselectivity는 60%였다. 반응조건을 최적화한 결과 최적온도와 최적 pH는 각각 45℃, pH 4.8이었으며 72시간 동안 효소의 안정성이 유지되었다. 기질로 사용된 ofloxacin butyl ester의 가수분해로 생산되는 ofloxacin과 butanol의 농도에 따른 효소의 활성을 고려하여 초기 기질의 농도는 5 g/L 이하로 첨가하는 것이 바람직하였다. 그리고 기질의 용해도를 증대시키기 위한 방법으로 유기용매에 기질을 녹인 뒤에 반응을 수행했을 때는 오히려 효소의 활성이 감소하였으며 그 정도는 alcohol 종류의 유기용매에서는 chain의 길이에 비례 하여 증가하였다.

In this paper, enantioselective production of levofloxacin by porcine liver esterase was investigated. To enhance the productivity, various factors which affect the enzyme activity and the enantioselectivity were optimized. In terms of temperature and pH, 45℃ and 4.8 were found to be the best conditions for enzyme reaction. Addition of ofloxacin butyl ester, the substrate, at the concentration of 5 g/L was desirable to avoid the product inhibition and the activity of porcine liver esterase was maintained up to 72 hours. In addition, to enhance the availability of substrate, effect of solvent was also examined. It was found that the application of 5%(v/v) of acetone, acetonitrile, and dimethylsulfoxide did not increase the conversion of substrate and the presence of 5%(v/v) butanol inhibited the enzyme activity significantly.

본 연구에서는 고수율로 fumarate를 succinate로 생물 전환하는 통성박테리아 Enterococcus faecalis RKY1이 생산하는 fumarate reductase의 특성을 조사하였다. 세포막에 결합된 단백질을 추출하기 위하여 Triton X-100을 이용하여 가용화시켰으며 Phenyl-Sepharose CL-4B, DEAE-Sepharose CL-6B, Sephadex G-150의 column chromatography를 이용하여 부분 정제하였다. 활성 단백질의 크기는 66 kDa으로 추정되었다. 혐기적으로 배양한 세포로부터 얻은 효소이므로 공기 중에 장시간 노출시 활성이 감소하였다. 이를 보완하기 위하여 1 mM DTT, 2-mercaptoethanol을 첨가하여 활성 손실을 최소화 하였다. Fumarate reductase의 최적pH 및 온도는 각각 7.0과 세포의 최적 배양온도인 38℃였다. 각 종 금속이온의 결과를 조사한 결과 활성 저해를 받지 않았으며, 특히 다른 미생물에서 분리된 효소와는 달리 Cu2+와 같은 금속이온에 대해서 영향을 받지 않았다. 부분 정제된 효소는 노란색을 띄었으며 465 nm에서 최대 흡수파장을 나타내었고 flavin이 보조인자로서 결합되어 있음을 확인하였다.

An oxygen-sensitive fumarate reductase has been purified from the cytosol fraction of the Enterococcus faecalis RKY1, grown anaerobically on a defined medium containing glycerol and fumarate. A major portion of the purification was performed with employing Triton X-100 and reducing agents by Phenyl-sepharose CL-4B, DEAE-sepharose, and Sephadex G-150. The final activity was 0.42 unit/mg. The deduced molecular mass of active band was 66 kDa. The optimal pH and temperature for the activity were 7.0 and 38℃, respectively. The enzyme activity was not affected by 1mM metal ions such as BaCl2․2H2O, HgCl2, MnCl2․4H2O, ZnCl2, CuCl2․2H2O, MgCl2․6H2O, FeSO4․7H2O, and by EDTA. Partially purified enzyme was yellow in color; spectroscopic study indicated the presence of flavins as a cofactor.

한국산 장뇌삼과 재배인삼, 그리고 중국산 장뇌삼으로부터 유리 아미노산을 추출하여 HPLC를 이용하여 14가지의 유리 아미노산을 분석하였다. 전체적인 총 유리 아미노산의 크기를 비교해 보면, P>M>KM4>CM1>KM7>Y>S>K>KM5>J>U>CM2>H>KM2>KM1>KM6 순이었다. 한국산 재배인삼 P의 아미노산 총함량은 12.46 mg/g으로 가장 높았고, KM6가 6.86 mg/g으로 가장 낮았다. 유리 아미노산 중에서 Arg은 Y에서 8.77 mg/g 함량을 보였다. 총 유리 아미노산 중 Arg의 함량 비율은 KM2에서 77.78%로 가장 높게 나타났으며, 산지를 고려하지 않고 보면, 장뇌삼이 재배인삼과 구별되는 특징은 없었다. 한국산 장뇌삼은 His, Met에서 한국산 재배인삼은 Thr이 특이적으로 다른 시료들에 비해 다량 함유되어 있었고, 중국산 장뇌삼은 Lys만이 높은 함량 수치를 보였다. 특히 Gly은 한국산 시료에서 중국산 시료에 비해 특이적으로 많이 함유하고 있었고, Lys은 중국산 장뇌삼에 다른 한국산 시료에 비해 대체적으로 많이 함유되어 있었다.

Free amino acids were extracted and analyzed from Korean mountain ginsengs, Chinese mountain ginsengs and Korean white ginsengs by HPLC. The highest total free amino acid content was 12.46 mg/g in Korean white ginseng (P), and the lowest total free amino acid content was 6.86 mg/g in Korean mountain ginseng (KM6). The content of arginine in a Korean white ginseng (Y) was 8.77 mg/g. Arginine was 77.80% of total free amino acids in a Korean mountain ginseng (KM2). The amount of histidine and methionine in Korean mountain ginsengs were higher than any other ginsengs. The highest amount of threonine and lysine were observed in Korean white ginseng and Chinese mountain ginseng, respectively. The contents of glycine in Korean monutain ginseng and Korean white ginseng were higher than Chinese mountain ginseng. There is no significant difference between two mountain ginsengs and Korean white ginseng.