Earticle

Simulated moving bed (SMB) chromatography has been investigated in order to separate chiral compounds for pharmaceutical use. SMB utilizes the principle of true moving bed (TMB) chromatography, and has the advantages of low solvent usage, flexible configuration of columns and hardwares, and high productivity of the chiral compounds over the TMB. Large scale separation of xylene isomers and saccharides has been conducted since 1960's. Howver, the application of SMB in the fine chemical industries is still in the infant stage. The study of SMB for the chiral compounds production was initiated in the mid 1990's and further researches are actively undergoing. This review summarizes the principle of SMB as well as the chemistry of chiral stationary phase and chiral compounds.

온도 및 pH에 동시에 민감한 하이드로젤 poly(N-isopropylacrylamide- co-N,N'-dimethylaminopropylmethacrylamide)을 온도(13, 15.5, 18, 20.5 및 23℃)와 pH (10.3, 11.3 및 12.3)를 달리하여 합성하고 이 젤들의 외형, 기계적 강도, 젤 표면모양, LCST, 수축 pH 및 젤의 팽윤 특성을 연구하였다. 합성온도 및 합성 pH가 낮을수록 젤의 외형은 투명하였고 기계적 강도는 높았다. SEM 관찰 결과 단백질 보다 더큰 pore들 때문에 분리효율이 감소되는 것으로 사료된다. 합성온도나 합성 pH의 증가는 LCST를 낮추었다. 외부온도가 LCST보다 낮은 25℃에서는 모든 합성온도와 합성 pH에 대하여 젤은 전 pH에 걸쳐 팽윤된 상태에 있었다. 40℃에서는 LCST보다 높은 온도임에도 불구하고 poly (NIPAAm-co-DMAPMAAm) 하이드로젤은 pH가 중성 및 산성 영역에서 팽윤되었다. 합성온도가 증가함에 따라 젤 부피가 가장 큰 폭으로 변하는 수축 pH가 더 높아졌다.

A hydrogel, poly(N-isopropylacrylamide-co-N,N'-dimethylaminopropylmethacrylamide), sensitive to both pH and temperature, was synthesized and characterized at 13～23℃ and pH of 10.3～12.3. The gel was more transparent and mechanically stronger at lower preparation temperature and pH. Large pores observed in scanning electron microscope seem to be responsible for the lower biomolecular separation efficiency. The lower critical solution temperature (LCST) decreased at a higher polymerization temperature. At 25℃, which is lower than the LCST, the gel was swollen regardless of the solution pH. At 40℃, however, the gel was swollen at neutral and acidic pH's even though the temperature was higher than the LCST. The gel collapse pH, defined as the point at which the gel made its largest volume decrease per unit pH increment, increased as the gel preparation temperature increased.

식물세포 Taxus chinensis배양을 통하여 항암 활성 물질인 paclitaxel 외에 여러가지의 유도체가 생산된다. 이들 유도체 중에서 13-deacetyl-taxchinin I를 순수 분리하여 각종 spectral data를 근거로 하여 화학구조를 규명한 결과, 13-deacetyl-taxchinin I는 아직까지 보고된바 없는 신물질로 판명 되었다. 또한 이러한 연구 결과는 paclitaxel 이외의 새로운 유용성분, 유도체 또는 전구체의 개발 뿐만 아니라 품질관리에도 유용하게 사용되어 진다.

13-Deacetyl-taxchinin I, a taxoid having a rearranged 11(15→1)-abeo-taxane skeleton, has been isolated and identified from plant cell cultures of Taxus chinensis. The compound has not previously been encountered in nature. Its structure was elucidated by 1-and 2D NMR techniques including H-H COSY, HMQC, and HMBC experiments. This taxoid also provides information for better understanding of structure-activity relationships and biosynthesis, as well as improving the quality control of paclitaxel production.

C. magnoliae JH를 이용하여 높은 수율의 erythritol을 생산하기 위한 삼투압 내성의 변이균주 개발과 탄소원 및 질소원의 최적 농도결정에 대한 연구를 수행하였다. 꿀 벌집에서부터 분리한 야생균주인 C. magnoliae JH를 이용한 baffled flask 배양에서 당농도 100 g/L인 경우 erythritol 수율은 20.3% 이고 생산성은 0.23 g/L-h이었다. 균주의 수율 향상을 위하여 야생균주의 포자에 EMS를 처리한 후 2차에 걸친 선별과정을 통해 높은 농도의 염에서 세포성장이 우수하면서 동시에 erythritol의 수율과 생산성이 가장 우수한 삼투압 내성 변이균주 M26을 최종적으로 선발하였다. 선발한 변이균주 M26을 이용한 baffled flask 배양에서 100 g/L의 glucose인 경우에 erythritol의 수율과 생산성이 각각 25.0%와 0.30 g/L-h로서 야생균주에 비하여 증가한 반면에 glycerol의 생성은 오히려 감소하였다. 변이균주 M26을 이용한 탄소원의 선별에 대한 실험에서는 glucose가 erythritol 생산에 가장 적합하였다. 유기질소원인 yeast extract는 5 g/L의 농도에서 erythritol 수율이 가장 우수하였다. 발효조를 이용한 glucose농도 결정에 대한 실험에서 세포농도는 glucose의 농도 증가에 따라 감소하였으나, erythritol 농도는 당 농도의 증가에 따라 증가하여 250 g/L glucose의 농도에서 최대 127.5 g/L가 생산되었으며, 발효말기에는 glycerol이 존재하지 않았다. 또한 수율과 생산성도 glucose의 농도 증가에 따라 250 g/L까지 증가하여 최대 51.0%의 수율과 0.63 g/L-h의 생산성을 나타내었다.

Experimental studies were carried out to develop an osmotolerant mutant of Candida magnoliae JH and to determine the optimum concentrations of carbon and nitrogen sources to improve erythritol yield and productivity. Mutants of C. magnoliae JH were prepared by treatment with ethylmethane sulfonate, and osmotolerant mutants were isolated from the agar plate colonies containing 2.5 M KCl. Among the mutants isolated, one mutant M26 was finally selected based on erythritol yield and productivity. In shake flask culture, glucose proved to be the best carbon source and the optimum yeast extract concentration was 5 g/L based on 100 g/L glucose. The erythritol yield and productivity of mutant M26 were greater than wild type in 100 g/L glucose medium. In the fermentation experiments, erythritol production increased with increased glucose concentration, up to a limit of 250 g/L. The maximum concentration of erythritol achieved 127.5 g/L, and the yield and productivity of erythritol production were 51.0％ and 0.63 g/L-h, respectively.

부패된 사과로부터 새롭게 분리된 Acetobacte sp. A9에 의한 BC 생산조건을 정치배양에 의하여 검토하였다. 본 균주는 25-30℃에서 BC를 생산할 수 있었으며, 30℃에서 최대 생산능을 나타내었다. 또한 본 균주는 배지의 초기 pH 6.5-8.0에서 BC를 생산할 수 있었으며, pH 6.5에서 최대 생산능을 나타내었다. BC 생산을 위한 최적 배지조건은 glucose 1.0%, yeast extract 1.0%, polypeptone 0.7%, acetic acid 0.15% 및 succinic acid 0.02%였다. Acetobacter sp. A9에 의한 BC 생산은 “growth-associated type”이었다. 최적 배양조건하에서 배양 6일만에 최대 24.1 g/m2의 BC가 생산되어 기본배지보다 약 2배의 생산성 향상이 이루어졌다. BC 생산능은 배지의 표면적보다는 배지량과 배지의 깊이에 크게 영향을 받았다.

The optimum fermentation conditions for the production of cellulose by a newly isolated Acetobacter sp. A9 were determined in static cultures. The strain was able to produce cellulose at 25-30℃ with a maximum at 30℃. Cellulose production occurred at pH 6.5-8.0 with a maximum at pH 6.5. The optimal culture medium was found to consists of 1.0% glucose, 1.0% yeast extract, 0.7% polypeptone, 0.15% acetic acid and 0.02% succinic acid. Cellulose production by Acetobacter sp. A9 followed the growth curve. Highest cellulose production, under optimum conditions, was 24.1 g/m2, although this strain typically produced only 12.1 g/m2 in the basic medium. Cellulose production also depended on the depth and volume of the medium.

Biofiltration has been identified as a promising method of odor, VOCs and air toxic removal from waste gas streams because of low capital and operating cost, low energy requirements and an absence of residual products requiring further treatment of disposal. Because biofiltration units are microbial systems in-corporationg microorganisms grown on a porous solid media like compost, peat, soil and mixtures of these materials, there is a need to study of the adsorptive behavior of these supports. The purpose of this study was to investigate the major parameters of adsorptive process. We adsorbed VOCs onto peats and bark, and examined the correlations between the interphase mass transfer coefficients and transfer units, at different stream flow rates, VOCs inlet concentrations and bed lengths.

내열성의 항곰팡이성 항생물질을 생산하는 Bacillus sp. YJ-63으로부터 항생물질을 대량으로 생산하기 위한 최적조건을 검토한 결과는 다음과 같다. 항생물질을 생산하기 위한 배양조건은 35℃, pH 6.0이었으며, 최적생육 배지는 1.5% soluble starch, 1% tryptone, 0.5% yeast extract로 조성하여 500 ml의 삼각플라스크에 50 ml씩 분주하여 진탕배양하였다. 이와 같은 최적조건에서 항생물질은 정지기부터 생산되는 비증식연관형으로서 포자형성 이후부터 생산되었다.

The optimum conditions for the production of an antifungal antibiotic from Bacillus sp. YJ-63 were investigated. The optimumized medium consisted of 1.5% soluble starch, 1% tryptone and 0.5% yeast extract, and temperature and initial medium pH for production were optimal at 35℃ and pH 6.0, respectively. Production yield was significantly improved by shaking culture using 50 ml medium in 500 ml flasks. Under these conditions, the production of the antifungal antibiotic was growth-dependent, from 35 hrs into cultivation to the stationary phase and endospore formation

본 실험에서는 benzene을 유일탄소원으로 사용할 수 있는 균주를 enrichment culture를 통하여 토양에서 분리하였으며 토양에서 분리한 균주 중 benzene에서 생육이 가장 우수한 균을 선별하고 동정한 결과 Burkholderia sp. SKK381이라 명명하였다. Benzene에 대한 Burkholderia sp. SKK381의 분해력을 알아보기 위해 농도, 온도를 변수로 하여 batch형태로 일정시간에서의 기질의 농도변화, 균주성장, pH변화를 조사하였으며 방향족 화합물의 생물학적 복원기술에 있어서 처리공정과 최적조건을 결정하기 위한 기초자료로 아래와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 1. 토양으로부터 benzene을 유일 탄소원으로 이용할 수 있는 균주를 분리하고 선별하여 그 형태적, 생화학 특성을 조사한 결과, 이 균체가 Burkholderia cepacia와 거의 비슷한 것으로 나타나 Burkholderia sp. SKK381이라 명명하였다. 2. 배양온도에 따라 30℃ 〉 25℃ 〉 35℃의 순서로 균체성장이 우수하였으며 25℃, 35℃에서 유일 탄소원으로 benzene 1000 ppm은 24시간 이내에 100% 분해 되었고, 30℃에서는 28시간 이내에 100% 분해되었다. 3. 초기 pH 7.0, 온도 30℃에서 benzene 농도에 따라서는 1000ppm 〉 1500ppm〉 2000 ppm 〉 500 ppm 〉 2500 ppm의 순서로 균주성장이 우수하였다. 4. Benzene을 유일 탄소원으로 할 때 배양온도 30℃, 초기 pH 7.0 및 1000 ppm에서 O.D. 값이 0.757을 나타내어 최대의 균주성장을 보였고, 28시간 이내에 benzene을 100% 분해하였다. Benzene을 유일탄소원으로 사용할 수 있는 균주를 enrichment culture를 통해 분리하였다. 분리한 균주 중에서 benzene의 분해능이 가장 우수한 균주를 선정하기 위하여 농도, 온도를 변수로 하여 batch culture시간에 따른 기질의 농도변화, 균주성장, pH 변화를 조사하였다. 실험결과 균주성질이 가장 우 수한 배양조건은 30℃, pH 7.0, benzene의 농도 1000 ppm이였다. 이 경우 배양 28시간 이내에는 benzene이 100% 분해되었다.

Several bacterial strains growing on benzene minimal medium were isolated from soil by enrichment culture, Burkholderia sp. SKK381 was identified and selected. In order to determine the ability of Burkholderia sp. SKK381 to degrade benzene. Changes in substrate concentration, cell growth, and pH were monitored from start-up in bath culture. At 30℃, 1000 ppm of benzene was degraded 100% within 28hours. Cell growth conditions were best at an initial pH of 7.0 and a benzene concentration of 1000 ppm at 30℃.

항균성 물질이 함유된 세라믹 포장필름의 제조를 위해 합성세라믹에 항균성 물질의 흡착 및 내열성을 조사하였다. 메탄올자화 방선균 MO-16 및 MO-17이 생산하는 천연 항균성물질은 ethylacetate로 추출하였으며, 121℃, 1기압에서 30분간 열처리시 안정하였고 Gram(+)세균 및 Gram(-)세균에 대해 넓은 항균 spectrum을 보였다. 항균성 물질을 합성 세라믹 Ce-1에 흡착시켜 열처리한 결과 105℃ 및 230℃에서도 항균효과를 보였다. 또한 열처리 후 methanol로서 흡착된 항균성물질을 Ce-1으로부터 재추출하여 잔존활성을 검토한 결과 Gram(+)세균에 대한 항균활성은 230℃, 30분 처리시에도 안정하였다. 항균성 물질의 내열성에 대한 산소의 영향은 Ce-1에 흡착시 산소의 유무에 관계없이 효과적인 안정성을 보였다.

The adsorption of the antimicrobial agents and their heat-resistance were investigated for the packaging film manufacture, wherein, the antimicrobial agents were adsorbed on a ceramic component. The naturally sourced antimicrobial agents were produced by methylotropic actinomycetes strains MO-16 and MO-17, extracted with ethylacetate. Antimicrobial action was stable to 121℃ and 1 atm. for 30 min., showing wide-ranging activity to the Gram(+) and the Gram(-) bacteria. Antimicrobial agents, adsorbed on ceramic Ce-1, retained activity to the Gram(+) and the Gram(-) species at 105℃ and 230℃ heat treatment, and methanol extracted antimicrobial agents from Ce-1 treated at 230℃ for 30min., retained activity to Gram(+) bacteria. In the presence of oxygen during the heat treatment process, antimicrobial agents adsorbed on ceramic Ce-1 showed antimicrobial activity to Gram(+) and the Gram(-) bacteria.

다양한 식품의 미생물에의한 변패를 억제하고 저장성을 높일수 있는 포장필름을 개발하기위하여, 미생물이 생산하는 천연 항균성 물질을 흡착시킨 합성 세라믹을 첨가하여 세라믹 LDPE 필름을 제조하였다. 천연 항균제로는 methanol자화방선균 MO-16 및 MO-17균이 생산한 항세균제와 새로이 분리한 방선균 No. 31이 생산한 항진균제를 사용하였다. 방선균 No. 31이 생산한 항진균성 물질은 배양 4일째 항균효과가 우수하였으며, 121℃에서 15분간 열처리시에도 항균력이 유지되는 내열성이 확인되었다. 제조한 세라믹 LDPE 필름의 미생물 생육 억제효과를 검토한 결과 조분쇄한 돈육의 경우 포장하여 실온 및 4℃에서 보존시 시판필름에 비해 미생물생육 억제효과가 우수하였다. 고체배지에 제조필름을 첨가하 여 E. coli에 대한 항균효과를 검토한 결과 첨가량에 따라 항균효과가 우수한 것이 입증되었다. 제조필름으로 포장한 6종류의 식품에 대한 저장성을 검토한 결과 시판필름에 비해 저장성이 우수한 것이 확인되었으며 특히 양송이에 대한 저장효과가 우수하였다.

Low density polyethylene(LDPE) film was fabricated with the addition of synthetic ceramic which contained a natural antimicrobial agents. The antimicrobial agents used were isolated from culture broths of methylotropic actinomycetes strains MO-16 and MO-17, and Streptomyces sp. No. 31, which was newly isolated from soils as an antifungal agent. Four-day old culture broth of Streptomyces sp. No. 31 showed strong antifungal activity against Aspergillus niger, a test strain, and retained antimicrobial activity after heat treatment at 121℃ for 15 min. The ceramic LDPE film reduced the growth of total aerobic bacteria in packaged minced pork compared with commercial film. The film revealed a 40 to 50 % growth inhibition of E. coli on a contained agar plate. In the storage testing of various packaged foods at room temperature for 30 days, the ceramic LDPE film showed excellent preservation compared with commercial film.

크로마토그래피와 막의 혼합형태인 HPMC를 사용하여 ODNs를 분리하였다. 분리 메카니즘은 음이온 교환작용이며 정지상은 양이온의 CIM DEAE disk (16×3 mm)이었다. 이 동상은 buffer A (20 mM Tris-HCI, pH 7.4)와 buffer B(buffer A + 1M NaCl)를 사용하였으며 ODNs를 분리하기 위해서 구배용매 조성법을 사용하였다. Buffer내 NaCl의 양이 선형적으로 증가할수록 체류 시간이 빨라졌기 때문에 구배용매 조성법으로 ODNs의 체류인자를 조절하여 분리하였다. 각 이동상의 조성에 따른 이론단수와 분리도를 비교한 결과 최적의 이동상 조성 (Buffer A/Buffer B=50/50 - 20/80 vol%, gradient time 2 min)을 실험적으로 얻었고 6ml/min의 이동상 유속에서 2분내에 ODNs를 분리할 수 있었다.

Oligodeoxynucleotides (ODNs) were separated by high-performance membrane chromatography (HPMC), a combined system of chromatography and membrane. The separation mechanism involved anion-exchange, and the stationary phase was cation CIM (Convective Interaction Media) DEAE disk (16×3 mm). Two types of mobile phase were used, buffer A (20mM Tris-HCI, pH 7.4) and buffer B (buffer A + 1M NaCl). As the amount of NaCl dissolved in buffer linearly increased, the retention time shortened, which enabled a gradient elution mode. Based on the number of theoretical plates and resolution observed, the optimum mobile phase and operating condition (Buffer A/Buffer B=50/50 - 20/80 vol%, gradient time 2 min) were experimentally determined. In this experimental condition, ODNs were separated within 2 min at a mobile phase flow rate of 6 ml/min.

최근 항암제로서 관심을 끌고있는 camptothecin을 생산하기 위한 희수(Camptotheca acuminata) 현탁세포 배양과 camptothecin의 생산을 촉진하는 연구를 수행하였다. 장기간 배양으로 발생되는 이차대사산물 생산능력의 변이가 관찰되어 이를 극복하고자 세포의 응집을 통한 camptothecin의 생산을 촉 진하고자 하였다. 세포의 응집은 hybrid 배지와 sucrose 4%일 때에 가장 많이 유도되었고, 이때 camptothecin의 생산량도 18.04×10-4 ㎎/L로 가장 높은 생산성을 가졌다. 또한, 세포의 응집을 유도하기 위한 일환으로 교반속도를 변화시켜 이에 대한 효과를 알아보았는데, 100rpm에서 가장 많은 세포응집이 유도되었으며, camptothecin의 생산 역시 19.4×10-4 ㎎/L로 가장 높은 결과를 나타내었다.

Suspension cultures of Camptotheca acuminata, which is known to produce the anticancer indole alkaloid camptothecin and its derivatives, were made to increase camptothecin production. The capability of camptothecin production in suspended cells is decreased by repeated subculturing. Aggregated cells produced more camptothecin than single cells. Optimal cell aggregation was achieved in hybrid medium supplemented with 4% sucrose. Aggregated cells in hybrid medium with 4% sucrose produced 18.04×10-4 ㎎/L of camptothecin. The control of shaking speeds was effective at inducing cell aggregation and camptothecin production. A shaking speed of 100 rpm was found optimum to increase the cell aggregation with a camptothecin production of 19.4×10-4 ㎎/L.

본 연구에서 현미의 발아에 키토산을 활용함으로써 곰팡이 발생을 억제하고 기능성 생리활성 물질인 GABA의 생성을 증진시킬 수 있음을 확인하였다. 100 ppm 키토산액에서 72시간 발아는 현미파우더 그램당 1,035 nmole의 GABA를 보유하게 되어, 발아되지 않은 현미의 136 nmole, 물침종 발아 현미의 771 nmole, 100 ppm 젖산침종 발아 현미의 728 nmole GABA에 비하여 높은 것으로 조사었다. 발아에 의한 GABA 생성증진과 더불어 알라닌의 생성증진 및 글루탐산, 아스파틱산, 세린의 함량 감소가 뚜렸하였다. 키토산처리에 의한 GABA의 생성 증진은 GABA 생성에 관여하는 글루탐산 탈탄산효소의 활성증진이 기여한 것으로 조사되었다. 키토산액에서의 침종 발아는 물침종 발아나 젖산침종 발아에 비하여 곰팡의 발생빈도를 현저하게 낮추었다. 이들결과를 종합할 때 발아현미 제조시 키토산액을 사용하면 기능성 물질인 GABA 함량이 증진되고 곰팡이등의 잡균의 오염을 줄일 수 있어 양질의 발아현미를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

To obtain quality germinated brown rices containing high levels of γ-aminobutyric acid (GABA), chitosan was applied during the brown rice germination. The GABA contents in germinated brown rices (1,035 nmole/g fresh weight) treated by 100 ppm chitosan solution for 72 hr were higher than those of ungerminated brown rices (136 nmole/g fresh weight) and brown rices germinated by water (771 nmole/g fresh weight) or by lactic acid (728 nmole/g fresh weight). In addition to the enhancement of GABA, germination in the chitosan solution increased alanine concentration and decreased glutamic acid, aspartic acid and serine concentrations in the brown rices. The activity of glutamate decarboxylase was also enhanced by the chitosan treatment. Furthermore, germination by chitosan reduced fungal contamination markedly, compared with germination by water or germination by lactic acid. These results suggest that quality germinated brown rices containing high levels of GABA can be obtained by chitosan application.

전남의 여수지역의 해양에서 carotenoid를 생산하는 세균을 분리하여 사용하였으며, 이 세균은 Curtobacterium sp.으로 동정되었다. 해양세균 Curtobacterium sp.의 carotenoid 생산 최적조건은 pH 7.0, 최적온도 25℃, 탄소원으로서는 4 mM의 fructose, 질소원으로서는 0.07%의 tryptone, 미량원소 및 growth로서는 각각 0.5 mM의 Mg+2 이온, 1 ㎛의 cynocobalamine이었으며, 이 최적조건에서의 carotenoid의 생산량은 13.0 mg/ℓ였다. 해양세균 Curtobacterium sp.로부터 생산된 carotenoid는 tunaxanthin (86.6%), diatoxanthin (7.1%), β-carotene (2.1%), canthaxanthin (1.9%), cynthiaxanthin (1.9%) 5가지의 다른 성분으로 구성되어 있었으며, 주로 tunaxanthin을 생산하는 균 주로 사료된다. 그리고 분리 정제하지 않은 crude corotenoid을 이용한 생리활성 시험에서 E. coli 및 L. bulgaricus 등에 대해서는 항균활성은 나타내제 않았으나, HepG2 (Hepatocellular carcinoma, human, ATCC HB-8065) 및 HeLa (cervical carcinoma, human, ATCC CCL-2) 등의 암세포에 대하여 각각 86.4% 및 39.2%의 강한 저해 활성을 나타내었다. CCL-13 (diploid, monotypic hepatocyte, human, ATCC CCL-13) 세포를 사용한 항산화 활성은 50 ㎍/㎖의 carotenoid의 농도에서 83%의 강 한 항산화 활성을 보였고, DPPH법에 의한 Free radical의 소거 기능도 43.4%의 높은 활성을 나타내었다. 따라서 해양세균 Curtobacterium sp.로부터 생산된 이 carotenoid는 정제하지 않은 상태로도 어류 및 축산사료, 첨가물, 항산화제, 의약품 등의 다양한 분야에 사용이 가능할 것으로 판단된다.

A marine bacterium producing carotenoid was isolated from the Yosu coastal area of South Korea, and has been recorded as MCPBK-1. It was identified as Curtobacterium sp.. The optimum conditions of marine carotenoid fermentation from Curtobacterium sp. were pH 7.0, a temperature of 25℃, 4 mM fructose as a carbon source, 0.07% tryptone as a nitrogen source, 0.5 mM Mg+2 ion as a mineral source and 1 μM of cyanocobalamine as a growth factor in a 7 ℓ jar-fermentor. 13.0 mg/ml of the marine carotenoid were produced under optimum conditions. The crude marine carotenoid isolated was composed of 5 different compounds, i.e : tunaxanthin(86.6%), diatoxanthin (7.1%), β-carotene (2.1%), canthaxanthin(1.9%) and cynthiaxanthin(1.9%). Physiological properties including antibacterial activity, cytotoxic effect, antioxidative effect and free radical scavenging activity were characterized with the crude carotenoid, which exhibited no antibacterial activity against E.coli and Lactobacillus bulgaricus, but a strong cytotoxic effect against cancer cells such as HepG2 (Hepatocellular carcinoma, human, ATCC HB-8065) and HeLa (Cervical carcinoma, human, ATCC CCL-2) cells, the ratios of impediment were 86.4% and 39.2%, respectively. This carotenoid, also, expressed a strong antioxidative effect (83%) against CCL-13 (diploid, monotypic hepatocyte, human, ATCC CCL-13) and exhibited free radical scavenging activity (43.4%) when using at a concentration of 50 μg/ml of the crude carotenoid.

에폭사이드 가수분해효소 활성이 우수한 Aspergillus niger를 생촉매로 이용하여 입체선택적 가수분해 반응을 통해 라세믹 styrene oxide 기질로부터 광학활성 (S)-styrene oxide를 생산하는 실험을 수행하였다. (R)-styrene oxide 이성질체에 대한 초기 가수분해 속도에 영향을 주는 실험인자들인 pH, 반응온도, cosolvent 첨가량 등에 대해 중심합성계획법을 이용한 반응표면 분석을 통해 가수분해반응 속도를 향상시킬 수 있는 최적 반응조건을 결정하였다. pH 7.78, 반응온도 28.32℃ 및 cosolvent 첨가량 2.4%(v/v)의 조건에서 약 10시간 정도의 반응을 통해 ee 값이 100%인 광학적으로 순수한 (S)-styrene oxide를 35% 정도(이론수율 = 50%)의 높은 수율로 얻을 수 있었다.

Chiral epoxides are useful chiral synthons in organic synthesis, and various biological methods have been investigated for their production. In this work, the enantioselective resolution of racemic styrene oxide was investigated using Aspergillus niger sp. for the production of optically pure (S)-styrene oxide. The enantioselectivity and initial hydrolysis rates of the racemic substrate were highly dependent on the pH, temperature, and the volume ratio of cosolvent. Experimental sets of pH, temperature, and the volume ratio of cosolvent were investigated using a central composite experimental design, and reaction conditions were optimized by response surface analysis. The optimal conditions of pH, temperature, and the volume ratio of cosolvent were determined to be 7.78, 28.32℃, and 2.4%(v/v), respectively, and optically pure (S)-styrene oxide (> 99% ee) was obtained at 35% yield using this microbial enantioselective hydrolysis reaction.

재순환 연속식 3단계 막 (MWCO 10,000, 5,000 및 1,000Da) 효소반응기에서 Alcalase (1단계), pronase E (2단계) 및 collagenase (3단계)를 이용하여 제조된 각 단계별 명태피 및 우피 젤라틴 가수분해물의 항산화활성을 비교하였다. 명태피와 우피 젤라틴 가수분해물의 분자량 분포는 서로 유사한 경향을 나타내었으며, 1단계 가수분해물의 경우 7,000～10,000 Da의 분자량을 가지는 펩타이드가 주종을 이루었고, 2단계 막반응기로부터 분리된 가수분해물은 분자량 2,000～5,000 Da에서 3단계 막반응기를 통해 분리된 가수분해물은 700～900 Da 정도의 분자량을 가진 펩타이드가 주종을 이루었다. 또한, 이들의 아미노산 조성분석에서는 일반적으로 항산화활성이 높다고 알려진 His, Met 및 Tyr의 경우 명태피젤라틴이 우피 젤라틴 보다 2.7, 4.0 및 14.1배 정도 높았다. 각 단계별 막반응기로부터 분리한 가수분해물의 항산화활성은 우피 젤라틴 가수분해물 보다는 명태피 젤라틴 가수분해물이 더 높게 나타났으며, 특히 명태피 젤라틴 2단계 가수분해물에서 시판 천연항산화제인 α-tocopherol보다 MDA 정량값과 lipid peroxidation 값에서 8%와 3%정도 높은 항산화활성을 나타내었으며, 그 최적농도는 1%였다. 또한, mouse 정상 간세포 (Ac2F)에 2단계 가수분해물을 첨가하여 세포생존율에 미치는 효과를 관찰한 결과, t-BHP의 독성에 대해 가수분해물 첨가구의 세포생존율이 무첨가구에 비해 5～21% 정도 높았으며, 특히 명태피 2단계 가수분해물을 1% 농도로 첨가하였을 때 가장 높은 세포생존율을 나타내었다.

To compare the antioxidative activities of fish skin and bovine skin gelatin hydrolysate, gelatin hydrolysates from Alaska pollack and bovine skin were prepared by various enzymatic hydrolysis methods (1st step, Alcalase; 2nd step, pronase E; 3rd step, collagenase) using a continuous three-step membrane reactor. The molecular weight distributions of the 1st, 2nd and 3rd step hydrolysates were 7～10 kDa, 2～5 kDa and 0.7～0.9 kDa, respectively. The antioxidative activity of fish skin gelatin hydrolysate was stronger than that of bovine skin gelatin hydrolysate, and in particular, both of 2nd step hydrolysates showed more antioxidative activity than hydrolysates of any other step. The optimum antioxidative activity concentration of the 2nd step hydeolysates of fish and bovine skin were 1% (w/w) in a linoleic acid water-alcohol emulsion. In cultured cells exposed to t-butyl hydroperoxide (t-BHP), the 2nd step hydrolysate of fish skin gelatin delayed cell death most. These results suggest that the antioxidative activity of fish skin gelatin hydrolysate is higher than that of bovine skin gelatin hydrolysate because of their different amino acid contents.

광반응기를 이용하여 E. gracilis Z를 회분식으로 배양하였을 때 최적 온도는 27℃, 초기 pH는 3.5, CO2 농도는 10%, 광도는 520μmol/㎡/s인 것으로 확인하였다. 본 실험에서 적용한 광도 범위에서는 광도가 증가할수록 미세조류의 성장이 증가하는 것으로 나타났으며, 광도에 의한 미세조류의 성장영향을 정확하게 파악하기 위해서는 보상점 및 광포화점을 도출하는 것이 필요하다고 판단된다. 한편, 배양된 미세조류의 원소 분석결과 평균적으로 E. gracilis Z cell 1 g 당 2.38 g의 CO2를 고정화하는 것으로 나타났다. 비멸균 수돗물 배지를 사용하여 미세조류를 배양한 경우에도 정상적인 성장이 관찰되었는데, 이 결과를 바탕으로 scale-up을 통한 현장 적용시 배지를 화학적으로 멸균하는 단계를 생략하는 것이 가능할 것으로 판단된다. 마지막으로 일정한 조건에서 외부에서 조사되는 광도를 변화시켜 가며 E. gracilis Z의 성장 동력학 상수를 구했다. 이 때 광 저해 현상이 관찰되지 않아 Lineweaber-Burk plot를 적용했으며, 이로부터 구한 반속도상수(KI)는 978.9 μmol/m2/s이었고, 최대비성장속도 (μmax)는 0.177 hr-1이었다. 결론적으로 Euglena gracilis Z의 배양을 통한 이산화탄소 고정화 공정에서 이산화탄소 농도 변화에 따라 미세조류의 성장이 민감하게 반응했으나, 본 실험에서 사용한 광도 범위에서는 빛의 강도가 증가함에 따라 미세조류의 성장도 증가하는 것으로 조사되었다. 따라서, 향후 광도증가에 대한 미세조류의 성장 한계에 대해서 보다 집중적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. 이러한 연구 결과가 향후 발전소 등에서 대량 배출되는 이산화탄소의 저감을 위해 사용된다면, 지구 온난화 방지에 대한 적극적인 대응책으로 제시될 수 있을 것으로 사료된다.

Biological fixation of carbon dioxide using microalgae is known as an effective CO2 reduction technology. However, many environmental factors influence microalgal productivity. Optimal cultivation factors were determined for the green alga, Euglena gracilis Z, which offers high protein and vitamin E content for animal fodder. In batch culture in a photobioreactor, it was found that the initial pH, temperature, CO2 concentration in air, and light intensity during the optimal cultivating conditions were 3.5, 27℃, 5-10% and 520μmol/㎡/s, respectively. When tap water and freshwater were used as cultivating media unsterilized tap water was found to be effective. A kinetic model was considered to determine the relationship between the specific growth rate and the light intensity. The half-velocity coefficient (KI) in the Monod model under photoautotrophic conditions was 978.9μmol/m2/s.

주입법을 이용하여 AOT 역미셀 용액에 가용화된 BSA를 과잉 수용액으로 역추출할 때 효율에 영향을 미치는 요인들에 대하여 조사하였다. 특히 수용액의 pH, 수용액에 가한 염의 종류와 농도, 알코올의 종류에 따른 영향을 검토하였다. 더하여, 역추출된 BSA의 CD 스펙트럼을 원래의 BSA의 CD스펙트럼과 비교하여 추출공정 중에 발생하는 구조적 변화를 결정하였다. KCl이나 NaCl과 같은 1:1염을 수용액에 첨가하면 BSA의 등전점 이상의 pH에서는 거의 100% 역추출 효율을 보였다. 이것은 첨가된 염에 의하여 유발되는 역미셀과 단백질 간의 전기적 상호작용의 변화에 기인한 것으로 추측된다. CaCl2과 MgCl2와 같은 1:2염의 경우에는 20% 이하의 역추출 효율을 보였다. 1가 염과 2가 염의 경우 각각 pH=7과 pH=8에서 최고의 효율을 보였다. 표면활성시약으로써 알코올을 첨가하는 경우에는 역추출 효율이 향상됨을 보였다. 과잉 수용액으로 추출된 BSA의 CD 스펙트럼으로부터 추출공정 중에는 특이할 만한 구조적 변성은 관찰되지 않았으며, 특정된 추출조건에서는 원래의 단백질 보다 높은 활성을 보이기도 하였다.

The factors affecting the back-extraction efficiency of Bovine Serum Albumin (BSA, Mw. 65kDa, pI 4.9) solubilized in an AOT reverse micellar solution, prepared by the injection method, to an excess aqueous phase were investigated. In particular, the effects of pH, the types of salts, alcohols added as cosurfactants, and their concentrations in the aqueous phase were examined. Furthermore, by comparing the CD spectra of the back-extracted BSA and the feed BSA, the structural changes of BSA during the extraction process were determined. The addition of 1:1 salt such as KCl or NaCl to the aqueous phase resulted in almost a 100% extraction to the aqueous phase at a pH higher than its isoelectric point pI. This high efficiency of back-extraction might be due to the change in the interactions between the protein and micellar aggregates driven by the added salt. For 1:2 salts like CaCl2 and MgCl2, BSA was back-extracted with lower than 20% extraction efficiency. Maximum extraction efficiencies were attained at about pH=7 and pH=8 for monovalent and divalent salts, respectively. The addition of alcohols as cosurfactants led to an improvement in back-extraction efficieny. From the CD spectra of BSA extracted to the aqueous phase, it was observed that denaturation of BSA was not significant. In certain back-extraction conditions, the extracted BSA showed even higher activity than the feed BSA.

호염성 세균에서 추출한 색소를 사료에 일정량 혼합하여 사육시킨 무지개송어의 일반성분 조성 중 수분함량은 사육 4주 후 77%, 8주 후 73% 내외였다. 조단백질의 함량은 4주후보다 8주 후가 증가된 양상을 보였다. 조지방의 경우도 8주 후 약간 증가하는 경향이었다. 그러나 무기질의 함량에는 큰 변화가 없었다. 무지개송어 육 중 카로테노이드 함량은 4주 후 대조구에서 0.0223 mg/100g인 반면, 8주 후 pink구에 서는 0.1702 mg/100g으로 대조구에 비하여 색소 첨가구에서의 함량이 높게 나타났다. 세균 색소추출물의 첨가구는 8주후 0.1256, 0.1382 mg/100g으로, pink구나 우렁쉥이 껍질 색소추출물구 0.1702, 0.1514 mg/100g에 비하여 색소함량이 다소 낮았지만 색소침착을 저해하는 경향은 아니었다. 무지개송어 육 중 축적되는 색소의 조성은 급이 되는 사료의 조성에 따라 차이가 있지만 사육 4 및 8주 후 canthaxanthin의 함량이 가장 높았으며, astaxanthin 첨가구는 zeaxanthin의 함량이 가장 높았다. 그리고 표피 중의 색소 조성비는 급이 4 및 8주 후 β-carotene의 함량이 가장 높았고, canthaxanthin의 함 량은 낮아 육 및 표피 중의 색소침착은 급이되는 먹이의 카로테노이드 조성에 따라 달랐으며, 세균 색소추출물의 첨가도 무지개송어 체색개선에 도움이 되는 것으로 나타났다.

This study is aimed at evaluating the pigmentation of rainbow trout with carotenoid extracts from halophilic bacteria during 8 weeks feeding. Proximate composition of the sample were analyzed. Moisture content was 77% and 73% after 4 and 8 weeks feeding, respectively. Crude protein and lipid content was slowly increased after 8 weeks feeding. But minerals content were not affected with the feeding period and constituents. Muscle carotenoids content of rainbow trout was 0.0223 mg/100g tissue in control group after 4 weeks, and 0.1702 mg/100g tissue in carophyll pink group after 8 weeks. The carotenoids pigmentation content of halophilic bacteria extracts fed group was 0.1256, 0.1382 mg/100g tissue after 8 weeks. It means that the carotenoids of bacteria extracts are a good material for fish pigmentation. The main components of rainbow trout muscle and integuments with these diets were canthaxanthin, zeaxanthin, and β-carotene.

미셀 집합체들이 수용액에 존재하는 혼합물로부터 아미노산, 단백질, 그리고 효소와 같은 생물학적 물질의 선택적인 추출에 유용하게 사용될 수 있음은 널리 알려져 있다. 본 연구에서는 가용화 과정에 영향을 미치는 변수들을 확인하기 위하여 AOT와 iso-octane의 유기상에서의 α-chymotrypsin 가용화에 대하여 pH의 영향, 염의 종류와 염의 농도의 영향을 연구하였다. NaCl과 KCl에 대하여서는 pH=5.0에서 최대 효율을 나타내며, MgCl2와 CaCl2에 대해서는 pH=7.0에서 최대효율을 나타내었는데 이와 같은 조건은 모두 α-chymotrypsin의 등전점 이하 영역이다. 낮은 pH에서는 계면에 단백질이 광범위하게 침전되거나 엉킴현상이 나타나기 때문에 유기상에서의 단백질 농도를 직접 측정하여 실험오차를 줄였다. 미 셀의 water pool 크기는 물에 대한 계면활성제의 몰 비(W0)를 측정하여 추산하였다. 1:1염인 NaCl과 KCl에 대하여 W0값은 각각 30과 19로 거의 일정하고 MgCl2와 CaCl2의 1:2염에 대하여서는 1:1염의 W0값보다 훨씬 작은 5 이하의 값을 나타내었다.

Micellar aggregates are known to be useful for the selective isolation of biologically active materials such as amino acids, proteins, and enzymes from crude mixtures sparsely dispersed in water. In this study, the effects of pH, salt type and its concentration on the solubilization of α-chymotrypsin into the organic micellar phase, which consisted of AOT (sodium di(2-ethylhexy)sulfosuccinate) and iso-octane, were comprehensively examined. It was found that maximum extraction efficiency was attained at a pH below the isoelectric point of α-chymotrypsin; at pH=5.0 for NaCl and KCl, and at pH=7.0 for CaCl2 and MgCl2. In order to avoid complications stemming from the precipitation of protein at low pH interfaces, the protein concentrations in the organic and aqueous phases were directly measured. The size of the micelle water pool was estimated by measuring the molar ratio of the surfactant to the water, W0. The resulting values of W0 were nearly constant at 30 and 19 for NaCl and KCl, respectively, and were independent of pH. The addition of 1:2 salts like MgCl2 and CaCl2 led to much lower, but a constant value of, W0 than the 1:1 salts.

Azotobacter vinelandii UWD는 배지에 짝수의 탄소원외에 홀수의 탄소원을 첨가했을 때 생분해성 고분자인 PHBV를 합성한다. 본 실험에서는 propionic acid와 valeric acid를 첨가한 후 세포생장과 비생장속도를 관찰하였다. Propionic acid농도가 1.0～1.5 g/L, valeric acid 농도가 1.0 g/L일 때 세포생장이 다른 농도에서보다 높았으며, 이때의 비생장속도는 각각 0.183 hr-1, 0.137 hr-1이었다. 그리고 이들 유기산을 각각 0.75 g/L, 0.5 g/L 혼합하여 배지중에 넣었을 때 비생장속도는 유기산을 단독으로 첨가한 경우보다 높게 나타났다. 포도당 농도가 10～50 g/L 에서 실험한 결과 20 g/L 일 때 생장속도가 가장 높았다.

Azotobacter vinelandii UWD synthesizes poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV), one of the biodegradable polymers, when odd and even number carbon sources are simultaneously added to a medium. In this study, we investigated the specific growth rate of Azotobacter vinelandii UWD on propionic acid and valeric acid. The specific growth rates were 0.183 hr-1 and 0.137 hr-1at 1.0～1.5 g/L of propionic acid and 1.0 g/L of valeric acid, respectively. When a mixture of 0.75 g/L of propionic acid and 0.5 g/L of valeric acid was added to the medium, the specific growth rate was 0.196 hr-1, which was equal to or higher than those of the individual organic acids. Among 10～50 g/L of glucose cell growth was best at 20 g/L.

호염성 세균이 갖는 특성 즉, 다른 균에 의한 오염 감소, 세포벽 파괴의 수월성, 용매를 이용하지 않는 색소추출 등을 응용하기 위한 기초 자료를 얻기 위하여 호염성 세균인 Haloarcular sp. EH-1 으로부터 추출한 천연색소를 bioreactor에서 배양한 후 색소의 함량을 조사한 결과 3 L 용량에서는 83.1 mg%, 5 L 용량에서는 82.7 mg%의 카로테노이드를 함유하는 것으로 나타났다. 이들의 주된 성분은 β-carotene (8.1%), 3'-hydroxyechinenone (42.0%) 및 astaxanthin(25.0%)으로 동정되었으며, 이들 성분을 동정하기 위하여 표품과의 co-TLC, co-HPLC, 가시부 흡수스펙트럼, 화학적 변화 등을 조사하였다.

In order to identification of carotenoid pigments of Haloarcular sp. EH-1 as a food for fish were analyzed. The content of carotenoids cultured in 3 L and 5 L bioreactor were 83.1 and 82.7 mg%, respectively. Identification of each carotenoid was achieved by means of co-TLC and co-HPLC with authentic specimens, spectroscopic and instrumental analyses, and chemical treatments as usual. The main components identified were β-carotene(8.1%), 3′-hydroxyechinenone (42.0%) and astaxanthin(25.0%).