Earticle

막의 특성을 이용하여 기질과 효소가 공존하는 캡슐을 제조하여 이 캡슐의 장점인 membrane의 pore size를 조절하면 올리고당을 분자량별로 유출시키는 것이 가능해짐으로 기질과 효소의 유출을 조절하여 생리활성이 높은 올리고당을 얻고, 생산된 올리고당의 단순한 분리․정제를 위하여, 그리고 효소의 재 이용 측면에서 encapsulation technology를 이용하여 올리고당을 생산하는 연구를 하였다. 제조된 capsule의 막 두께와 직경은 Olympus IX50 microscope를 이용하여 측정한 결과 막의 두께는 10 μm이었으며, capsule의 크기는 대략 3.0 mm, N2 gas를 이용한 capsule은 대략 1.5 mm였다. 본 실험 에 사용된 기질의 용액, 효소액, 반응액, alginate 용액을 pH 5.0으로 제조하여 사용하였기 때문에 막이 보다 견고하게 형성 할 수 있었으며, 제조된 capsule를 반응 용액 즉 2% acetic acid의 pH를 CaCO3로 조절한 용액에 넣었기 때문에 막이 단단하게 형성되고 유지되는 것으로 판단된다. 기질의 사용에 있어서 작은 분자량을 갖는 기질은 효소와 분해 반응에 있어서 가수분해가 빨리 일어나기 때문에 보통 capsule 밖으로 유출된 올리고당의 분자량은 평균 M.W. 1,000이었다. 그러나 분자량이 큰 기질을 사용하였을 경우 평균 M.W. 1,000-3,500이었다. 막을 이루는 alginate의 점도에 의한 차이는 없었으며, 교반 속도에 의한 기질과 효소의 유출, 그리고 분해 반응에 따른 가수분해 산물인 올리고당의 유출에 있어 alginate 농도 0.5%, 교반 속도는 40 rpm이 가장 적당하였다(12). Capsule에서 분해 반응 후 분해 산물인 올리고당의 이동을 빨리 하기 위하여 작은 size의 capsule를 제조하여 실험한 결과 3.0 mm보다 capsule 내부의 분자량 변화가 더 빨랐으며, capsule 밖으로 유출된 올리고당의 분자량 분석 결과 M.W. 3000-6000의 올리고당이 생성되었다. 반응 시간에 따른 capsule 내부의 잔류 효소 활성을 조사한 결과, 반응 8시간째에도 약 80% 이상의 효소활성을 나타내었다. Batch-type과 비교하여 capsule의 경우에는 반응이 끝난 후 capsule를 회수하여 효소를 재 사용할 수 있을 것으로 사료된다.

The change of molecular weight inside and outside a capsule produced using coencapsulating technology was investigated. Chitosan and chitosanase were enveloped in this membrane and product released was a loaded the medium by the principle of size exclusion. The leakage of substrate corresponding to the agitation speed was controlled by adjusting the alginate and CaCO3 concentrations. The optimal condition of alginate concentration and agitation speed were 0.5% and 40rpm, respectively. Membrane thickness and capsules diameter were 10 μm and approx. 3.0 - 1.5 mm, respectively. Molecular weight difference by concentration and alginate viscosity were of little significance. In accordance with the molecular weight distribution versus enzyme concentration relationship, low concentration of enzyme produced high molecular weight oligosaccharides. At a 1.5 mm capsule size the product diffusion rate to outer surface highest. The molecular weight distribution of the released oligosaccharides was ranged from 1000 to 6000 Da. More than 80% of the initial activity of encapsulated enzyme retained after 8hrs of reaction.

전라남도 보성산 녹차로부터 유용성분인 카테킨 화합물을 초임계 이산화 탄소와 첨가제를 사용하여 추출하고 역상 고성능 액체 크로마토그래피(RP-HPLC)를 사용하여 분석하였다. LiChrospher 100RP-18(15 μm)로 충진된 column을 이용하여 0.05% phosphoric acid가 포함된 물과 acetonitrile을 이동상으 로 사용하였으며 구배용매 조성법을 적용하였다. 이동상의 조성에 따른 체류인자의 조절을 통해 EGCG를 분리하였다. 각각의 초임계 추출법에 따른 EGCG의 추출량을 비교한 결과, 초임계 유체에 극성물질을 포함하는 경우가 녹차의 유용성분인 EGCG의 추출량이 가장 많았다. 그러나 ethanol에 의한 용매 추출법은 초임계 유체에 의한 추출법보다 EGCG에 대해 많은 추출양과 선택적인 고순도 분리가 가능하였다.

Catechin compounds from the Green tea cultivated in Bosung (Chollanamdo) were extracted using supercritical fluid and various additives, and analyzed by reversed-phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC). The chromatographic column was packed with LiChrospher 100RP-18(15 μm), and water was used as the mobile phase with 0.05% phosphoric acid and acetonitrile. Gradient elution was applied to separate EGCG by changing the mobile phase compositions. Comparing the extraction yield of three different types of supercritical fluids, pure CO2, with additives of water and ethanol (5 wt.%), the extraction amount of EGCG was most abundant in the suprcritical CO2 with ethanol. However, more was extracted and pure higher purity was achieved by solvent extraction using ethanol.

본 연구에서는 정수처리 중에서 BAC(Biological activated carbon) 처리의 생물분해능과 같이 NOM의 생분해성 부분을 제거하고자 로프형 미생물 담체를 침전조에 적용하는 공정을 시도하였다. 다양한 운전조건을 적용하여 DOC와 UV254 그리고, 탁도 제거효과를 평가하였는데, 담체 설치는 일반적인 정수처리 공정을 모사한 pilot plant에 첫 번째로 아무 전 처리도 거치지 않은 팔당원수를 바로 지나도록 하였고(Media 1), 두 번째는 팔당원수를 오존으로만 전처리한 후 지나도록 하였으며(Media 2), 세 번째는 전 오존과 응집-침전과정이 끝난 후 지나도록 하였다(Media 3). 원수의 DOC 농도는 1.3～3.4 mg/L이고, UV254는 0.027～0.039 (cm-1)이며, 탁도는 0.3～4.5 NTU 였다. 평균 DOC 농도는 media 1, 2, 3에서 각 각 2.2 mg/L, 1.8 mg/L, 1.3 mg/L를 보였다. 반면에 침전조에서는 1.5 mg/L의 농도를 보여 media 3에서 가장 높은 제거량을 나타내었다. 평균 UV254 값은 media 1, 2, 3에서 각각 0.037 (cm-1), 0.027 (cm-1), 0.014 (cm-1)를 나타내었으며, 침전조에서의 UV254 값은 media 3와 비슷한 0.014 (cm-1)를 보였다. 평균 탁도는 media 1, 2, 3에서 각각 1.1 NTU, 0.9 NTU, 0.5 NTU를 나타내었다. 위의 결과를 보면 로프형 미생물 담체 침전조는 일반적인 침전 공정에 바로 적용할 수 있는 경제적인 장치로 활용 가능할 것이다.

This paper is intended as an application of the biological rope media sedimentation tank using biodegradability of BAC(Biological activated carbon) to the drinking water treatment system for the removal of NOM. The removal of DOC(Dissolved organic carbon), UV absorbance(UV254), and turbidity were evaluated under various operation condition of a biological rope media sedimentation tank such as raw water-media process (Media 1), ozonation-media process (Media 2), and ozonation-coagulation/sedimentation-media process (Media 3). The raw water had DOC concentration of 1.3～3.4 mg/L, UV254 of 0.027～0.039 cm-1, and turbidity of 0.3～4.5 NTU, respectively. The average DOC concentration were 2.2 mg/L in media 1, 1.8 mg/L in media 2, and 1.3 mg/l in media 3 from raw water, respectively. On the other hand, the DOC concentration in conventional sedimentation tank was 1.5 mg/l. Higher removal of the DOC was noted in media 3 than media 1 and media 2. The UV254 of the treated water were 0.037 cm-1 in media 1, 0.027 cm-1 in media 2, and 0.014 cm-1 in media 3 from raw water, respectively. The UV254 in conventional sedimentation tank was 0.014 cm-1 which is similar to that of media 3. Average turbidity of the treated water was 1.1 NTU in media 1, 0.9 NTU in media 2, and 0.5 NTU in media 3, respectively. It is expected that the biological rope media sedimentation tank is a good alternative over the conventional sedimentation process from these results.

탈질화 유동층 생물막 반응기에 모래와 활성탄 입자를 담체로 사용한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다; 1. 정상상태 생물막 두께는 부하율이 증가할수록 증가하였다. 2. 활성탄 담체의 경우 모래 담체의 경우보다 두꺼운 생물막이 형성되었다. 3. 생물막 건조밀도는 생물막 두께가 증가함에 따라 감소하였다. 4. 모래담체 유동층 생물막 반응기가 질산성질소 제거효율 및 제거속도 면에서 활성탄담체 유동층 생물막 반응기보다 유리하였다. 5. 모래를 담체로 사용하였을 때 반응기 내 최대 균체량은 37 kg/m3, 최대 질산성질소 제거속도는 21 kg N/m3d의 값을 각각 나타내었다.

Acivated carbon particles of 1.274 mm diameter and sand particles of 0.455 mm diameter were employed as the support of the biofilm formed in fluidized bed biofilm reactors(FBBRs) for the wastewater denitrification. Ethanol was used as the electron donor in the anoxic respiration. The steady-state biofilm thickness increased as the nitrate loading rate increased, and the activated carbon particles induced thicker biofilm than the sand particles. The FBBRs with sand support showed higher efficiency and rate of the nitrate removal than those with activated carbon support, and exhibited the biomass concentration of 37 kg/m3 and the nitrate removal rate of 21 kg N/m3d.

염 성분이 처리된 조건배지에서 발아를 유도한 양배추와 고추 종자는 각각 400 mM, 200 mM의 염분농도에서부터 발아상태만 유지되고 유묘로서의 성장은 더 이상 진행되지 않았다. 뿌리의 분화에서 고추의 경우는 성장하는 유묘에서 뿌리털만이 왕성하게 분화되는 것을 관찰할 수 있었지만, 양배추는 전체적으로 고른 뿌리털의 분화가 유도되다가 200 mM에서는 오히려 1차 근의 발달이 두드러지게 나타났다. 이러한 뿌리털의 뚜렷한 분화 현상은 염에 의한 hyperosmotic stress에 대하여 식물 세포가 cellular ion homeostasis를 유지하기 위한 것으로, 이러한 영향이 뿌리조직 중 1차 근의 분화가 둔화되고 결국 유묘의 성장이 억제된다. 유묘로부터 anthocyanin을 추출한 결과 양배추의 경우는 200 mM NaCl 첨가 배지에서, 고추는 50 mM K-gluconate 첨가배지에서 가장 많은 anthocyanin이 검출되었다. 이 결과는 염분 스트레스에 의해 식물색소의 합성량을 변화시킬수 있다는 것을 시사하는 것으로 이 조건을 토대로 식물체로부터 anthocyanin의 합성을 다량으로 유도할 수 있을 것이다. Betaine합성과 BADH와의 관계를 알아본 결과, 영양변이에 의한 스트레스가 BADH의 활성을 유도하게 되며 아울러 betaine 생합성을 조절하고 있음을 알 수 있었다. 고추는 100 mM의 Kgluconate 첨가 배지에서, 양배추는 200 mM의 NaCl이 처리된 조건배지에서 발아되는 초기에 염분에 대해 많은 영향을 받는 것으로 보이며 유묘의 성장이 왕성한 시기에 betaine의 함량이 증가하였다. Anthocyanin 추출과 BADH활성에서 알 수 있듯이 고추는 K+이, 양배추는 Na+이 수분 스트레스의 신호로 작용하여 다양한 transcription factor를 합성함으로써 2차 대사반응을 유도하는 것으로 판단된다. 이 과정에서 식물조직은 염분 스트레스에 따른 특이적 산물과 여러 유용물질을 합성하게 되는 것이다. Proline과 betaine은 높은 농도로 처리된 염 성분이 액포내에 축적되는 것을 방지하여 액포의 노화와 세포질의 효소활성을 보호하여 세포내 ion homeostasis를 유지하고 삼투대사를 조절하여 액포를 보호하는 인자와 같은 역할을 한다.

The effect of salinity stress of Brassica olearacea and Capsicum annuum were studied at various levels of salinity conditions(Na-gluconate, K-gluconate, NaCl, KCl). The effects of salinity stress were measured by seedling growth rates and secondary metabolites contents of the stressed plants. Each seedling studied on the response of different salinity stress. Seedling growth of Capsicum annuum was inhibited up to 200 mM salt tolerance and Brassica olearacea was inhibited up to 400 mM salt tolerance. The produced anthocyanin was separated to high value from 200 mM NaCl in case of Brassica olearacea and 50 mM K-gluconate in case of Capsicum annuum. The BADH activity was very high in Brassica olearacea seedlings treated with 200 mM NaCl and in Capsicum annuum seedlings treated with 100 mM K-gluconate. The BADH activities were increased during the early culture days, it induced betaine synthesis. The salinity stress promoted BADH activiy, subsequently endogenous betaine contents were increased, and it seemed to be secure seedling from salinity stress. The salinity concentration of 200 mM was effective on the inhibition of seed germination and on the increase of proline accumulation in tissue. The inhibition of seedling growth and accumulation of secondary metabolites in seedling were caused osmotic hypersensitivity against salinity stress.

호흡율 측정법을 이용하여 하수의 유기물 성분을 ASM No.1에서 제안한 네 가지 성분으로 구분하였다. Ss의 경우 전체 TCOD의 10-16%, Xs의 경우 32-50%, SI의 경우 8-1% 정도를 차지하는 것으로 나타났으며, XI의 경우 2-47% 정도를 차지하는 것으로 관찰되었다. 그리고 이 결과는 외국의 결과와 비교해 볼 때 Ss 성분이 10% 작은 반면 XI 성분은 10% 정도 큰 것으로 비교되었다. 하수의 미생물 농도를 분 석한 결과, active heterotrophic biomass가 TCOD의 10-23%정도를 차지하고 있었으며, active autotrophic biomass는 검출되지 않았다. 본 실험은 현재 TCOD, SCOD로 구분하는 하수의 유기물 성분을 미생물의 이용 정도를 나타내는 호흡률 측정법으로 세분화함으로서, 본 실험 방법을 이용하여 유 기물 분해 과정 및 탈질화 그리고 인 제거 기작에 사용되는 유기물에 대한 정보를 구체적으로 제공할 수 있음을 보여주었다.

The information about organic and biomass fractions in sewage is essential for the optimal operation and model calibration of biological treatment processes. In the respect of that oxygen is directly associated with respiration and growth of biomass as well as substrate reduction, the respirometry is well known as a suitable method for the analysis of wastewater composition and active biomass. Thus, the organic and biomass fractions in sewage were measured using respirometry. The fraction of readily biodegradable substrate, slowly biodegradable substrate, inert soluble substrate and inert particular substrate are about 10-16%, 1-8%, 32-50% and 2-47%, respectively. The active heterotrophic biomass fraction is about 10-24%, but the autotrophic biomass was not detected in influent sewage.

톨루엔을 분해하는 대표적인 미생물로 알려진 Pseudomonas putida를 이용하여 생분해 특성을 살펴보고자 하였다. 톨루엔은 물에 대한 용해도가 매우 낮기 때문에, 호기적 조건으로 배양하는데 어려움이 있다. 톨루엔을 포함하는 배지를 포함한 닫힌 계를 이용함으로써, 반응기 내에서의 톨루엔 분해와 미생물 성장에 관해 살펴보았다. 초기에 액상으로 접종하는 톨루엔의 농도를 변화시켰고, 이에 따른 eadspace에서의 톨루엔의 농도와 미생물 균체 농도 변화를 측정하였다. 닫힌 계에서의 톨루엔 생분해에 관한 물질 수지식을 세우고 이를 전산 모사함으로써, 실험 값과 비교 분석하였다. Pseudomonas putida의 resting cell을 이용하면 닫힌 계에서도 톨루엔을 분해할 수 있었고, 반응기 내에서 일어나는 현상을 매개 변수를 통해 고찰하였다.

The ability of Pseudomonas putida to degrade toluene was studied in toluene-containing vials. The strain grows anaerobically in toluene as a sole source of carbon. When the initial toluene concentrations injected in the vial are varied, the changes of headspace toluene concentration and cell density are observed. We set a model for this vial and simulated the vial reactor using Matlab. With a variation of model parameters, simulated results were compared with the experiment.

고추냉이 뿌리에서 추출된 정유(精油) 물질 중에 약 80%를 차지하고 있는 것이 allylisothiocyanate(AIT)로 알려지고 있다. Allylisothiocyanate 물질은 고추냉이 식물의 2차 대사산물로서 고부가가치를 가질 수 있다. 본 연구는 고추냉이의 allylisothiocyanate를 대량으로 생산하여 산업화하기 위한 기초 연구로서 allylisothiocyanate 물질의 항균과 살균효과를 관찰하였다. 결론적으로 실험에 사용한 미생물에 대한 allylisothiocyanate 농도를 50 ppm 정도 이상 첨가하였을 때 최소 15시간 동안은 증식억제 효과가 있음을 알았다.

It is known as the allylisothiocyanate which is extracted from Wasabia koreana's root. It contains 80% of the oil refining material. The allylisothiocyanate as secondary metabolites of Wasabia koreana plant is a possibility of having the high value which is useful. The research observed the allylisothiocyanate material as the basic study for industrializing to make its mass product. Finally, it shows that the antimicrobial and disinfectant effect against the microbe incubated adding 50 ppm allylisothiocyanate for 15 hours.

Serratia marcescens KY와 Serratia marcescens ATCC 27117 두 균주 모두 기본 배지에 K2HPO4 농도를 0.2 g/L 농도 첨가할 경우 최대 chitinase 생성을 나타냈다. 그러나 세포성장에 따른 균체량은 기본 배지에 K2HPO4 농도 0.2 g/L 이상에서는 균체량은 약간 감소한다. 1.2% colloidal chitin과 0.2 g/L의 K2HPO4가 포함된 기본 배지에 MgSO4 농도에 따른 chitinase 생성과 세포 성장은 MgSO4를 0.2-0.25 g/L를 첨가하였을 때 최대의 chitinase 생성을 보이고, 두 균주 모두 K, P, Mg 및 기타 mineral을 영양 요구 인자로서 필요한다. Colloidal chitin을 1.2% 함유하고 있는 기본 배지에 각종 탄소원의 종류에 따른 세포 성장과 chitinase 생성은 colloidal chitin만을 첨가하였을 때가 상대적으로 가장 우수하고, 탄소원을 첨가할 경우 Serratia marcescens는 모든 탄소원에서 chitinase 생성이 억제되었다. 또한 질소원에 따른 세포 성장 과 chitinase 생성은 Serratia marcescens KY와 Serratia marcescens ATCC 27117 모두 tryptone이 가장 우수하였고, 2.0 g/L의 질소원 농도까지는 질소원 농도가 증가함에 따라 chitinase 생성은 증가하다가 2.0 g/L 이상의 농도에서는 질소원 농도가 증가함에 따라 chitinase 생성은 감소하였다. 이들 질소원 중 chitinase 생성은 tryptone > yeast extract > beef extract > asparagine 순서로 chitinase가 생성되므로, Serratia marcescens는 chitinase 생성에 있어 vitamin B군과 같은 질소원을 growth factor로 요구한다.

Chitinase producing microorganism, Serratia marcescens KY, was isolated from seashore mud around Beobseongpo in Chunnam province by selective enrichment culture. As the colloidal chitin concentration increased, chitinase production was increased. But chitinase production with addition of other carbon sources (glucose, fructose, galactose, maltose, sucrose, starch) was decreased. The effect of nitrogen sources on the chitinase production with serratia marcescens KY was as follows. The opitimum mineral concentration for chitinase production was K2HPO4 0.2 g/L and MgSO4 0.20～0.25 g/L, respectively. The effect of nitrogen sources on chitinase production by Serratia marcescens KY was increased as follows, tryptone > yeast extract > beef extract > asparagine.

생물고분자 생산 균주를 분리하여 동정한 결과, 분리균주는 Gram 음성의 간균으로 내생포자를 형성하지 않았으며, nitrate 환원과 catalase 반응에서 양성이고, oxidase 반응에서 음성인 통성 혐기성의 한 균주로 분류학상의 위치를 검토한 결과, Enterobacter sp.로 판단하였다. 이 균주가 생성하는 생물고분자는 정색반응, CPC 침전, IR 분석 등에 의해 우론산을 함유한 산성의 다당인 것으로 추정되었다. TLC 및 GC에 의해 조사한 결과, mannose, galactose 및 galacturonic acid로 구성된 hetero 다당이었으며, 분자량은 약 3.7×105이었다. 이다당의 수용액(0.5-2.0%, w/v)은 비뉴우톤 유체로 항복응력을 갖는 의가소성 유체로서 거동하였으며, 1.5% 농도 이상의 낮은 농도에서 겔 형성능을 나타내었다.

For the production of new exo-biopolymers from microorganisms, an exo-biopolymer producing bacterial strain was isolated from the composter used in composting of organic wastes. Bacteriological properties of this strain and physicochemical properties of producing exo-biopolymer were investigated. The isolated strain was identified as Enterobacter sp. through its morphological, cultural and physiological characteristics. The results of color reactions, CPC (cetyl pyridinium chloride) precipitation and infra red absorption spectral analysis indicated that this exo-biopolymer was presumed as an acidic polysaccharide with uronic acid. This polysaccharide was identified as hetero-polysaccharide consisting of galactose, mannose and galacturonic acid by gas chromatography, and the molecular weight of exopolysaccharide purified by gel chromatography were about 370,000 daltons. The polysaccharide solutions(0.50-2.0%, w/v) exhibited non-Newtonian flow behavior with pseudoplastic property and showed the ability of gel formation at above 1.5%(w/v) of polysaccharide concentration.

본 연구에서는 hGM-CSF 유전자가 도입된 형질전한 담배의 callus를 현탁배양하여 hGM-CSF를 생산할 때에 배양 초기의 세포접종농도와 sucrose의 농도가 hGM-CSF의 생산에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 20, 50, 80, 110 g/L의 초기세포접종농도와 30, 60, 90 g/L의 당의 농도를 서로 조합하여 배양한 결과 모든 처리구에서의 hGM-CSF 생산량은 배양 7일 이후부터 급격하게 감소하였으며, 모든 세포접종농도에서 당의 농도가 높아질수록 hGM-CSF의 생산이 촉진되는 결과를 얻었다. 또한, 서로 다른 당과 세포접종농도의 조합에 따라서 hGM-CSF의 생산량은 현저한 차이를 보여 식물세포 배양을 이용한 외래단백질의 생산에는 당의 농도와 배양초기의 세포접종농도에 크게 영향 받음을 확인하였으며, 최대의 hGM-CSF 생산을 보인 조건은 90 g/L의 당과 110 g/L의 초기세포접종농도로서 약 720 μg/L의 hGM-CSF를 생산하였다.

The human granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (hGM-CSF) was produced from cell suspension culture of transgenic tobacco which was transformed by using Agrobacterium harboring the hGM-CSF gene. To improve the production of hGM-CSF in batch culture system, the effects of initial sucrose concentration and inoculum size were investigated. The results show that the hGM-CSF production was not affected by small inoculum size in medium containing either low or high concentration of sucrose. However, the production of hGM-CSF was increased under increasing of the inoculum sizes and sucrose concentration. Under the combination of inoculum and sucrose concentration, the maximum hGM-CSF production of 720 μg/L was obtained at 90 g/L of initial sucrose concentration and 110 g/L of inoculum size.

DNA칩의 유전자 발현 데이터의 통합적 분석을 위하여 매트랩을 기반으로 한 통합분석 프로그램을 구축하였다. 이 프로그램은 유전자 발현 분석을 위해 일반적으로 많이 쓰는 방법인 Hierarchical clustering(HC), K-means, Self-organizing map(SOM), Principal component analysis(PCA)를 지원하며, 이외에 Fuzzy c-means방법과 최근에 발표된 Singular value decomposition(SVD) 분석 방법도 지원하고 있다. 통합분석프로그램의 성능을 알아보기 위하여 효모의 포자형성(sporulation)과 정의 유전자발현 데이터를 사용하였으며, 각 분석 방법에 따른 분석 결과를 제시하였으며, 이 프로그램이 유전자 발현데이타의 통합적인 분석을 위해 효과적으로 사용될 수 있음을 제시하였다.

A program for integrated gene expression profile analysis such as hierarchical clustering, K-means, fuzzy c-means, self-organizing map(SOM), principal component analysis(PCA), and singular value decomposition(SVD) was made for DNA chip data anlysis by using Matlab. It also contained the normalization method of gene expression input data. The integrated data anlysis program could be effectively used in DNA chip data analysis and help researchers to get more comprehensive analysis view on gene expression data of their own.

본 연구에서는 T. thiooxidans MET 균주를 이용하여 비소화 슬러지와 혐기성 소화슬러지로부터 중금속을 용출하여 제거하는데 영향을 미치는 슬러지 성상의 영향을 조사하였다. 슬러지 종류와 농도에 관계없이 슬러지로부터의 중금속 용출은 슬러지 용액의 pH에 의존하였다. 슬러지 용액의 pH가 3.0이하일 때 효율적인 중금속 용출 효율을 얻을 수 있었으며, Zn > Cu > Cr의 순서로 용출이 진행되었다. 비소화 슬러지 및 혐기성 소화 슬러지간에 buffering capacity의 차이는 없었으나, 동일 고형물 농도에서 혐기성 소화 슬러지에서 T. thiooxidans MET의 황산화속도가 높기 때문에, 혐기성 소화슬러지 용액의 pH 감소 속도가 비소화 슬러지보다 빨랐다. 그러나, pH 변화에 따른 슬러지 단위 질량당 중금속 용출량을 비교한 결과, 동일 pH 조건에서 혐기성 소화슬러지의 중금속 용출량은 비소화 슬러지에서의 중금속 용출량 보다 낮았다. 이는 혐기성 소화 슬러지와 비소화 슬러지에 함유되어 있는 불용성 금속화합물의 차이 때문으로 사료되었다. 슬러지 성상에 관계없이, 슬러지 고형물 농도가 증가할수록 (10～70 g/L) 중금속 용출 효율은 감소하였고, 최적 So/슬러지 고형물의 비율은 0.1이었다. 또한, T. thiooxidans MET 균주를 이용한 슬러지로부터 중금속 용출 공정은 90% 이상의 살균효과와 20% 정도의 슬러지 감량 효과가 있었다.

The effect of sludge digestion on the leaching efficiency of heavy metals from sludge by bioleaching with Thiobacillus thiooxidans MET was investigated. The used sludges were a non- and anaerobically digested. The leaching efficiency of heavy metals was strongly dependent on the pH of the sludge solution rather than the sludge condition and solid concentration. The lower the pH the more heavy metal was leached from 3.0 of pH. The sequent orders of leaching heavy metals were Zn, Cu, and Cr. Although the buffering capacity of non-digested sludge was similar to anaerobically digested sludge, the pH decrease rate of the anaerobically digested sludge solution was faster than that of the non-digested sludge solution due to the higher sulfur oxidation rate of T. thiooxidans MET in the anaerobically digested sludge. The amount of leached heavy metals from the anaerobically digested sludge showed higher than that of non-digested sludge at the same pH value. This result might be caused by the difference of the insoluble metal types, which were contained in the sludge. An increase in sludge solids concentration decreased the leaching efficiency of heavy metals in the range of solids concentration 10 g/L to 70 g/L. The optimum ratio of So to sludge solid was 0.1 in both the sludge. The bioleaching process of heavy metals with T. thiooxidans MET showed the disinfecting effect over 90% as well as the reduction effect in sludge weight of 20%.

본 연구에서는 고정화된 한천분해효소가 충진된 packed-bed reactor를 이용하여 한천올리고당을 연속생산하였다. Packed-Bed형 Reactor의 H/D를 조절하여 생산율이 가장 좋은 조건을 살펴 본 결과, H/D=14인 것으로 나타났으며, 한천올리고당의 연속생산시 35 h에서 효소활성반감기를 나타내었다. Packed-Bed Reactor내에서 기질 1 g/L agar, 1unit 고정화효소, 40℃, flow rate 24 mL/min 조건하에서 연속반응 시켰을 때, 중합도 4의 한천올리고당이 주로 생산되었으며 중합도 6당, 2당순으로 생산됨을 알 수 있었다. 또한 다중으로 연결된 반응기를 이용한 결과, 기질 1 g/L agar, 40℃, 48 mL/min의 조건하에서 41.7 mg/h의 한천올리고당이 생산됨으로서 다중으로 연결하지 않은 반응기보다 2.3배 한천올리고당의 생산율이 증가하였음을 알 수 있었다.

Enzymatic hydrolysis of agar was carried out continuously to produce agarooligosaccharides by immobilized agarase in Packed-Bed Reactor. The reactor was constructed using a acryl tube with an internal diameter of 10 mm and a useful height of 140 mm. The Packed-Bed Reactor was 11 mL reactor volume as its length : diameter ratio was 14 : 1. The operation condition of reaction was performed with an 1 g/L agar concentration at 40℃, 10 mM MOPS buffer(pH 7.0) and with the flow rate 3 mL～48 mL/h at a dilution rate of 1.09～5.45 h-1. The hydrolysis products was identified DP6, DP4 and DP2 by HPLC. The conversion rate of agar was about 80% and amount of total agarooligosaccharide was 0.88 mg/mL at Packed-Bed Reactor.

알코홀 증류폐액은 통상적으로 COD 50,000-60,000 ppm, TS 3-8%, SS 2-4%, TN 0.05-0.2% 정도가 포함되어 있어 높은 SS와 TN 함량 때문에 종합폐수로써 생물학적 처리를 하거나 혐기성 소화를 통하여 처리하는 데 문제가 있다. SS의 주성분으로는 미발효 원료 잔류물과 함께 균체, 단백질, 섬유질, 그리고 기타 현탁성 또는 용해성 물질들이 포함된다. 본연구에서는 알코홀 증류폐액 처리의 한 해결책으로써 0.1 μm pore size를 갖는 스테인레스 재질의 분리막을 이용한 pilot scale 정밀여과(microfiltration)를 실시하였다. Decanter로 처리된 증류폐액을 정밀여과 처리한 결과 2.5 bar, 60℃ 조건에서 VCR 농축도 10X 정도까지 원활한 permeate flux를 얻으며 24시간 이상 장시간 여과가 가능하였고 feed 중 0.7%였던 SS가 100% 가까이 제거된 permeate를 얻을 수 있었다. SS는 retentate 중에 7%까지 농축 가능하였으며 COD는 25-27% 정도 제거되었다. SS가 2.6%인 decanter를 거치지 않은 증류 원폐액의 경우, VCR 3X 이내의 조건으로 여과할 때 SS를 100% 가까이 그리고 COD는 약 50% 정도 제거 가능하였다. 무방류 시스템으로의 적용을 위하여 정밀여과로 얻어진 permeate와 retentate를 발효배지 사입수으로 재활용하여 알코홀 발효에 미치는 영향을 검토한 결과, 재활용 사입수를 사용하지 않은 경우에 비해 발효 도중 이상 현상이나 발효속도와 알코홀 생산량에 부정적인 영향을 미치는 징후는 발견되지 않았다. 발효에 의한 총 CO2 발생량과 최종 알코홀 함량은 약간 증가하고 큰 차이를 보이지 않았으나, 발효시간 동안의 CO2 발생속도는 비교적 빨라져서 CO2 발생량 450L/ton에 도달하는 시간은 재활용 사입수를 15% 사용했을 때 83-87%, 30%를 사용했을 때 72-76% 정도 단축되는 효과를 얻었다. 증류폐액을 처리하기 위해 사용되는 기존 decanter를 대체하여 정밀여과 막분리장치를 이용한다면 SS가 완벽하게 제거됨으로써 폐수처리의 부하를 줄이는 한편 부가적인 농축공정을 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 또한 여과 permeate를 발효배지 사입수로 재활용함으로써 발효속도를 증진시킬 수 있으며 용수사용량을 절약할 수 있다.

Distillation condensate generated from downstream processing of microbial alcohol fermentation imposes a serious burden to biological wastewater treatment or anaerobic digestion due to its high contents of SS (suspended solids) and TN (total nitrogen). A pilot scale microfiltration of the stillage condensate with a stainless steel SCEPTERⓇ membrane of 0.1 μm pore size was carried out to remove SS which was mostly composed of microbial cell residue. A stable permeate flux was achieved when the decanter effluent containing 0.7% of SS was filtered under the conditions of X10 VCR (volume concentration ratio), 2.5 bar of TMP (transmembrane pressure), and 60℃. When stillage condensate with 2.6% SS was treated directly with microfiltration, VCR below X3 was recommended for a long duration of filtration. The permeate and retentate obtained from microfiltration were recycled to make-up medium of fermentation. Adding permeate or retentate up to 30% of fermentation volume showed no distinguished undesirable influence during the course of alcohol fermentation. Although only slight improvements in the final amount of CO2 evolution and alcohol content were observed, fermentation rate increased so that the required time to reach 450 L/ton of CO2 evolution was shortened to 72% of that with normal media.

본 연구에서는 Alcaligenes faecalis에 의해 생산되는 세포외 다당류인 β-glucan의 생합성에서 탄소원, 질소원의 영향과 생합성된 curdlan의 구조를 살펴보았다. 먼저 β-glucan의 생합성을 확인하기 위해 Aniline Blue 배지에서 청색 colony들을 선별하고 Cellufluor 배지에서 형광성을 보임으로 β-1,3 glucan의 생합성을 확인하였다. Flask 배양에서는 탄소원이 glucose이고 질소원이 (NH4)2SO4일 때 가장 많은 β-glucan을 생산하였다. 탄소원을 glucose로 질소원을 (NH4)2SO4로 사용한 발효조 배양에서는 flask 배양에 비해 생산량이 7.2%가 증가되었다. 질소원을 제한한 발효에서는 최종 생산수율이 38.82%였고 질소원을 제한하지 않은 발효보다 3.02%가 증가되었다. 분리 정제된 curdlan의 FT-IR의 분석에서는 지문영역인 890 cm-1에서 β-form이 관찰되었고 13C-NMR 분석에서는 C1-103.5 ppm, C2-74.3 ppm, C3-89.8 ppm, C4-68.8 ppm, C5-75.5 ppm, C6-61.8 ppm에서 검출되어 homogeneous β-1,3glucan으로 확인 되었다. curdlan의 triple-helix coil 형태에서 random coil 형태로의 전이는 0.1에서 0.25 N NaOH의 농도에서 일어남이 확인되어 중성 상태의 curdlan은 triple-helix coil 형태를 가지지만 알칼리 상태에서는 그 구조가 약해져 randomcoil로 전이 되어짐을 알 수 있었다. 이는 본 연구에서 분리 정제된 curdlan이 정확한 β-결합을 가진 glucan임이 확인되었으며 생합성된 curdlan의 구조와 분자적인 특성을 확인하였다. 본 연구를 통하여 β-결합을 가지는 glucan의 신속한 선별법을 구축할 수 있었고 이는 새로운 기능을 가지는 β-glucan 생합성 효소나 분해효소의 탐색에 이용될 것으로 기대된다.

Biosynthesis of curdlan(β-1,3 glucan) was shown by fluorscence on cellufluor medium. The highest production of curdlan was produced when glucose was used as a carbon source and (NH4)2SO4 was used as a nitrogen source. β -form of curdlan was detected in the fingerprint region (890 cm-1) by FT-IR spectrum and shown homogeneous β-1,3 glucan by 13C NMR spectrum (C1-103 ppm, C2-73.2 ppm, C3-86.4 ppm, C4-68.7 ppm, C5-76.63 ppm, C6-61.2 ppm). Transition of structure from triple helix coil form to random coil form was appeared at 0.1 ~0.25 M NaOH concentration. It was shown that natural curdlan is a triple helix form in neutral but becomes weak in alkaline condition.

Bacillus subtilis WB700에서 P43 프로모터를 사용하여 staphylokinase를 생산하기 위하여 배지 최적화 및 회분식 배양과 유가식 배양 두가지 시스템을 비교하였다. 여러 가지 질소원 중에서는 tryptone이 가장 좋은 질소원 이었으며, MSR 배지를 사용한 경우 tryptone 15 g/L일 경우에 최적조건임을 알아내었다. MSR 배지에서 포도당을 제한 기질로 사용할 경우는 5 g/L일 때가 SAK의 발현에 최적 조건이었다. MSR 배지를 기본으로 이용하여 포도당 공급을 조절함으로 서 발효조 내의 DO를 30%로 유지한 결과 오히려 MSR 배지를 이용하여 회분식 발효를 한 경우보다 좋지 못한 결과를 얻었으며, 이는 B. subtilis 숙주의 영양요구적 특이성과 P43 promoter의 stress 발생시 주 발현되는 특성 등에 기인한 것이라고 사료된다. MSR 배지를 이용하여 회분식 발효를 하였을 때 SAK 활성은 2880 unit이었고, 이때 배지 내로 분비된 SAK 농도는 455 mg/L이었다.

To produce staphylokinase (SAK) in B. subtilis WB700, media optimization was carried out and the operation of batch and fed-batch fermentation were compared. Tryptone is a good nitrogen source and its optimum concentration in modified super rich(MSR) media is 15 g/L. When glucose is used as a limiting carbon source in the MSR media, 5 g/L of an optimum glucose concentration was identified for the SAK production under the control of P43 promoter. As the expression of P43 promoter is controlled by the limitation of oxygen, the SAK production was controlled at the 30% DO level in the fed-batch fermentation. Unexpectedly, batch fermentation using MSR media showed 1.5 times higher yield of SAK than that of the fed-batch fermentation. The main cause of the results comes from not achieving higher cell concentration in the fed-batch fermentation and the optimum expression level of P43 promoter under oxygen or nutrient limitations. We could not achieve the increase in cell concentration by any means in batch culture as well as fed-batch culture. The highest yield in the batch culture was 2880 units of SAK activity and 455 mg/L of secreted SAK.

동물실험을 통하여 이소플라본의 골다공증 억제 효과를 연구하였다. 난소절제된 흰쥐에 기본사료, 칼슘, 비타민D3, 비타민K1를 함유하는 조성물과 이소플라본을 추가한 조성물을 7개월간 투여한 후 기본사료만 투여한 대조군과 비교하였다. 골 흡수 지표로 deoxypyridinoline을 분석한 결과 칼슘 비타민 조성물 투여군의 경우 대조군과 비교하여 9.0%, 이소플라본 추가 조성물 투여군의 경우 29.5% 감소하였다. 경골의 trabecular 골면적을 측정한 결과 칼슘 비타민 조성물 투여군의 경우 대조군과 비교하여 9.9%, 이소플라본 추가 조성물 투여군의 경우 15.8% 증가하여 이소플라본의 골다공증 억제효과를 확인할 수 있었다.

Inhibitory effects of isoflavone against osteoporosis were studied with ovaryectomized rats. The diet mixture A of calcium, vitamin D3, and vitamin K1 and an additional mixture B with isoflavone were fed for 7 months to ovaryectomized rats. The contents of deoxypyridinoline in the urine of rats fed with the mixture A and B decreased 9.0% and 29.5%, respectively. The trabecular bone areas of proximal tibias of ovaryectomized rats fed with the mixture A and B were measured and compared to the control. They increased 9.9% and 15.8%, respectively, that proved the inhibitory effect of isoflavone against osteoporosis.

정어리 단백질을 효율적으로 이용하기 위하여 정어리 단백질 농축액을 명태 냉동풀에 0, 15, 20, 25%로 첨가하여 어육연제품을 제조하여, 그 굳기의 변화, 관능검사를 하였으며 아미노산 및 지방산 특성을 검토하였다. 정어리 용출 단백질의 함량은 72%였으며, 100℃에서 1시간 전후에 거의 용출되었다. 연육제품의 굳기는 농축 단백질을 15% 첨가하였을 때 0.54 kg으로 명태 단백질만의 굳기 0.52 kg 보다 더 높은 수치로서 정어리 농축 단백질 첨가시에 더 좋았다. 아미노산 조성으로 볼 때 total amino acid는 농축 단백질을 15% 첨가하였을 때가 90.701 mg/g으로 가장 높았다. 지질 성분으로서는 불포화 지방산이 61.8634%와 61.9384%로 높은 상태이며, 생정어리의 경우 C20:5와 C22:6인 경우 7.2931%와 27.7843%로 매우 우수한 수치로 함유되어 있음을 알 수 있었다.

To utilize sardine protein more effectively, fish meat paste products mixing sardine protein concentrate with pollack frozen meat paste at the ratio 0%, 15%, 20% and 25% were produced, and the change of firmness, sensory evaluation and the properties of amino and fatty acid were investigated. The quantity of sardine protein and it was almost gushed out around one hour at 100℃. The firmness of the meat paste product was found as 0.54% and was better when the concentrated sardine protein was added at the ratio 15% and it was much higher than just that of pollack meat paste. In that case, total amino acid was the highest as 90.701 mg/g from the point of view of the amino acid composition. In terms of the fatty acid composition, unsaturated fatty acid of raw and boiled sardine was 61.8634% and 61.9384% each. We could find out that the high value of C20:5 and C22:6 of raw sardine was 7.2931% and 27.7843%, respectively.

축산폐수 배양액을 현미경으로 관찰한 결과 축산폐수 내에는 주로 bacillus 계통의 균주들이 존재함을 확인하였고, 미생물 농도 측정을 위하여 630 nm를 최적흡수파장으로 선정하였다. 축산폐수 원액의 접종량(5, 10, 20, 30, 40, 50%) 및 온도 변화(20℃, 37℃)에 따른 성장곡선을 구한 결과 20℃에서 는 6～7시간 이후부터, 37℃에서는 5～6시간 이후부터 세포농도가 증가하였다. 따라서 축산폐수 내에 존재하는 미생물은 1시간 동안 미생물의 농도(X)가 일정함을 확인하였다. 축산폐수를 100℃로 2분 이상 중탕 처리하여 20℃ 및 37℃에서 배양하면 1시간 이내에는 온도에 관계없이 미생물의 동정이 변화 없음을 확인하였다. 축산폐수 내에 존재하는 미생물을 순수하게 분리․여과한 축산폐수의 세포농도는 흡광도 및 건조세포무게와 각각 높은 선형성(98.88% 및 98.98%)을 나타내었다. 이때 축산폐수 원액의 경우에는 0.375 g/L의 건조세포무게 농도가 존재함을 확인하였다.

Microorganisms of livestock wastewater were microscopically examined to identify bacillus types with optimal absorbance at 630 nm. Growth curves of microorganisms at various levels of livestock wastewater (5, 10, 20, 30, 40, 50%) and different temperatures (20℃, 37℃) were prepared to determine dilution at which microorganisms did not grow within 1 hour of inoculation, regardless of levels and temperatures. Heat treatment of livestock wastewater at 100℃ for 2 minutes was good enough to inhibit the growth of microorganisms at 20℃ and 37℃. A good linear relationship was obtained between levels of livestock wastewater and absorbance at 630 nm (R=98.88%) and dry cell weight (98.98%). The dry cell weight of microorganisms in livestock wastewater was 0.375 g/L.