Earticle

To date, the majority of biosensor technologics use binding components such as enzymes antibodies, nucleic acids and protein ligands. In contrast, the goal underlying the use of cells and tissues of animals and plants for a sensor system is to obtain systems capable of extracting information based on the biological activity, mechanisms of action and consequences of exposure to a chemical or biological agent of interest. These systems enable the interrogation of more complex biological response and offer the potential to gather higher information content from measuring physiologic and metabolic response. In these articles, some of the recent trends and applications of microbial biosensors in environmental monitoring and for use in food and fermentations have been reviewed. This endeavor presents many technological challenges to fabricate new microbial biosensors for other scientific field.

Factorial design model을 이용하여 A. xylinum KJ1의 BC생산을 위한 최적 배양조건을 결정하였다. 요인 분석을 위한 실험 계획법으로는 부분요인 분석을 통한 factorial model을 이용하였으며, 주요 실험인자인 탄소원 농도, 교반속도(rpm), 산소분압, CSL의 농도의 네 가지 factor의 영향에 의한 BC생 산량의 변화를 측정하였다. SAS 프로그램을 이용하여 전체 24개의 실험계획에서 각각의 factor의 조합에 의한 BC 생산성에 관한 결과 및 예측값을 비교한 결과 BC 생산량 면에서는 상관계수(R2)가 0.91으로 이었고, 수율면에서는 상관계수(R2)는 0.81이다. 최적 BC생산을 위한 각 factor들이 탄소원의 농도 4%, 교반속도 460 rpm, 산소분압 0.28 atm, CSL 농도 6%일 때, 이때의 BC 생산량은 11.67 g/L로 예측되었다. 그리고 BC 생산 수율 면에서 최적 배양조건이 탄소원 농도 4%, 교반속도 564 rpm, 산소분압 0.21 atm, CSL 농도 2%일 때 최적의 수율 0.42 g/g를 얻을 수 있을 것으로 예측되었다. 결정된 최적 조건에서의 실증 실험 결과 11.47 g/L의 BC생산량을 얻을 수 있었으며, 이는 fermentor상에서의 기본실험에서 얻은 4.83 g/L보다 2.4배 이상 향상된 결과이다.

Acetobacter xylinum KJ1 efficiently producing bacterial cellulose(BC) in shaking culture was isolated from a rotten grape. The strain was used to investigate optimum operating conditions for increasing BC production and factorial design model was employed for the optimization. The results of experiments were statistically analyzed by SAS program. Reciprocal effects of each factors(carbon source concentration, shaking speeds(rpm), oxygen pressure, and CSL concentration) and culture condition of BC production were examined by getting regression equation of the dependent variable. Comparisons between experimental results and predicted results about BC concentration were done in total 24 experiments by combination of each factors using SAS program, and the correlation coefficients of BC concentration and BC yield were 0.91 and 0.81, respectively. The agitated cultures were performed in various operation conditions of factors which affected considerably to BC production in jar fermentor. The results showed that BC concentration was 11.67 g/L in 80 hours cultivation under the condition of carbon source concentration : shaking speeds(rpm) : oxygen pressure : CSL concentration = 4% : 460 rpm : 0.28 : 6%. On the other hand BC yield was 0.42 g/g in 80 hours cultivation under the condition of carbon source concentration : shaking speeds(rpm) : oxygen pressure : CSL concentration = 4% : 564 rpm : 0.21 : 2%. The BC production could be enhanced up to more than 2.4 times by factorial design. The result of a verifying experiment under the optimal conditions determined by the factorial design to the BC production showed that the model was appropriate by obtaining BC concentration of 11.47 g/L in the optimum condition

친수성 표면을 만들기 위하여 산소분위기에서 1 keV의 에너지를 갖는 아르곤 이온빔을 폴리프로필렌 담체의 표면에 조사하였다. 삼차 증류수에 대한 접촉각은 개질 전의 78o에서 최적의 조건에서 22o까지 감소하였다. 이온 보조 반응 후의 친수성 증가는 ether, carbonyl, carboxyl 등의 새로 형성된 작용기에 의한 것이며 극성 용매에 대한 안정성이 우수하므로 활성화된 표면이 폐수 내에서도 안정하다. 활성화된 폴리프로필렌 담체를 합성폐수내의 유기물을 제거하기 위한 biofilm공정에 적용하였다. 이온 보조 반응법으로 친수성 표면으로 개질된 PP 담체는 극성 용매내에서 극성작용기가 유지되었으므로 안정된 표면 특성을 이용하여 박테리아 부착의 생물막 공정에 대한 연구를 수행하여 미생물의 부착은 표면의 염기성 극성작용기에 의하여 증진됨을 확인하였다. 합성폐수에 대한 처리 효율은 30%까지 증가 하였으며 장시간에 걸친 COD 농도 감소 효과를 나타내었으므로 이온 보조 반응법에 의하여 처리된 PP고분자를 수질 개선용의 담체로 사용하여 처리효율을 증가시킬 수 있음을 확인하였다.

The surface of polypropylene was modified by 1 keV Ar+ ion beam in an O2 environment in order to enhance wettability. Contact angle of deionized water on modified polypropylene was reduced from 78o to 22o. The enhanced wettability is originated from newly formed functional groups such as ether, carbonyl, and carboxyl groups. During immersion in deionized water, the enhanced wettability has remained nearly same. After washing in water, the hydrophilic functional groups on the polymer surface have been very stable. The modified polypropylene was adopted as bio-film media to remove organics in synthetic wastewater. Microbe adhesion on the polypropylene surface was improved due to the newly formed hydrophilic groups.

오늘날 섬유 염색공정에서 발생하는 염색폐수로 인해 많은 문제점들을 야기한다. 염색폐수에는 난분해성의 EG, PVA, TPA, 여러 종류의 계면활성제가 포함되어 있어 완전하게 처리하기가 어렵다. 현재 일반적으로 사용하고 있는 물리화학적 처리와 활성오니공정의 처리성을 향상하기 위하여 jet-loop reactor (JLR)와 물리화학적 처리를 결합한 새로운 공정을 개발하였다. JLR의 부피산소전달계수는 air-lift 반응기에 비해 아주 우수하였다. 또한 좀더 효율적인 처리를 위하여 JLR에 활성탄 담체를 적용하여 (JLRAS) 실험하였다. 체류시간이 8시간일 때 BOD, CODMn, CODCr, 색도 제거율은 각각 99, 86, 84, 83%로 우수하였다. JLRAS 성능은 CODMn의 부하 변동에도 아주 빠르게 회복되었다. 2차 물리화학적 응집처리의 최적 응집제로는 폴리황산제2철이며 130 mg/L 투입하였을 때 CODMn과 색도의 제거율은 각각 85, 73%였다. 결론적으로 이 공정으로 난분해성의 많은 유기물을 효율적으로 처리할 수 있으며 운전비용도 감소시킬 수 있었다.

Today, many problems of dye-processing wastewaters were raised due to industry of dyeing and textiles. It is difficult to treat them perfectly because they contain many poorly degradable matters, such as surfactants, ethylene glycol, polyvinyl alcohol, and so on. To improve the performances of conventional physicochemical treatment and activated sludge process, new systems of combining jet-loop reactor (JLR) with physicochemical treatment were developed. Volumetric oxygen transfer coefficient (kLa) of JLR was significantly larger than that of air-lift reactor. Also, for the effective treatment of dye-processing wastewater, JLR with active carbon supports (JLRAS) were investigated. Removal efficiency of BOD, CODMn, CODCr and color were found as 99, 86, 84, 83%, respectively, when HRT was 8 hrs. And performance of JLRAS was rapidly restored after step change of CODMn loading late. The optimal coagulant and dosage of second physicochemical treatment after JLRAS were polyferric sulfate and 130 mg/L, respectively, when removal efficiencies of CODMn and color were 85 and 73%, respectively. In conclusion, this system enables the reduction of operation cost, and the effective removal of many organics.

토양으로부터 2종류 그리고 해양으로부터 1종류의 원유 분해 미생물을 분리하였고, 이들을 strain A132, strain F722 그리고 strain OM1으로 각각 명명하였다. 이들 미생물은 Acinetobacter sp., Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter calcoaceticus로 각각 동정되었다. Strain A132, F722의 최적 배양 및 분해온도는 35oC이고, 최적 생장 pH는 각각 8과 9에서 나타났다. 원유를 유일한 탄소원으로 하여 배양을 하였을 때 원유농도 2.0% (w/v)에서 생장이 높았다. 한편, 해양에서 분리된 strain OM1은 pH 7, 원유농도 3.0% (w/v)에서 생장이 높았다. 원유 분해능 조사에서는 Eleuthera (OMAN) 원유를 2.0% (w/v) 기질로 하였을 때, strain A132가 5.49g/L․ day의 분해능을 나타내었다. 반면, L-Zakum (AFRICA) 원유에서는 strain F722가 1.19 g/L․day의 분해능을 보였다. 등유(nC9～nC20)와 경유 (nC9～nC28)에 대하여 분해특성을 조사한 결과 strain OM1은 배양 7일 후 95, 75%를 각각 분해하였다. Strain F722는 배양10일 후 80%의 분해율을 나타내었다.

Two kinds of crude oil-degrading microorganisms from soil and one kind from sea were isolated and named strain A132, strain F722 and strain OM1, respectively. These microorganism were identified Acinetobacter sp., Pseudomonas aeruginosa and Acinetobacter calcoaceticus, respectively. The optimum cultivation temperature of Acinetobacter sp. A132 and P. aeruginosa F722 was 35oC and optimum growth pH was 8 and 9, respectively. The growth was the highest at 2.0% (w/v) substrate concentration when crude oil was only carbon source. The growth of A. calcoaceticus OM1 isolated from sea was the highest at 3.0% (w/v) of crude oil. In inspection of crude oil degradability, strain A132 showed 5.49 g/L․day with Eleuthera (OMAN), 2.0% (w/v). P. aeruginosa F722 showed 1.19 g/L․day with L-Zakum (AFRICA). In case of kerosene (nC9～nC20) and diesel (nC9～nC28), A. calcoaceticus OM1 was degraded 95% and 75%, respectively, for 7 days culture, and P. aeruginosa F722 was 80% after 10 days.

순수 글리세롤 대신에 유지산업 부산물로써 고농도의 글리세롤이 포함된 폐액을 이용하여 1,3-PD 생산의 최적 조건을 조사하였다. 1,3-PD의 경우 혐기성 조건에서만 생성되므로 글리세롤을 1,3-PD로 전환하는 여러 미생물 중에서 절대 혐기성 균주보다 다루기 쉽고 배양하기 좋은 통성 혐기성 균주인 Klebsiella pneumoniae와 Citrobacter freundii을 비교하여 폐액의 최종 글리세롤 농도가 25 g/L일 때 1,3-PD의 수율과 균주 생육이 좋은 Klebsiella pneumoniae를 선택하였다. 1,3-PD 생산의 최적조건을 조사한 결과 폐액의 글리세롤농도를 25 g/L으로 조정하였을 때 폐액에 포함된 다른 성분의 저해를 적게 받으면서 생산수율이 가장 높았으며, 질소원으로는 corn steep powder를 1%(w/v) 첨가하였을 때 수율이 가장 높았다. 배양액을 발효조 배양에서 pH는 6.0일 때 1,3-PD 수율이 가장 높았으며 pH가 6.0이하로 낮아졌을 때 균주가 성장하지 못하고 사멸하였다. 발효 최적온도는 35℃였으며 pH의 급격한 변화를 방지하기 위해 첨가한 인산염의 첨가는 효과가 없었다. 그리고 순수 글리세롤의 비교 실험에서 글리세롤 최종농도가 2.5%일 때 1,3-PD으로 수율을 보면 폐액은 53%, pure 글리세롤은 51%로 거의 비슷하였다. 글리세롤 최종 농도가 5.0%로 조정한 했을 때 1,3-PD 수율은 글리세롤함유폐액 및 순수글리세롤의 기질농도를 2.5% 사용했을 때 보다 모두 낮아졌다. 산업적으로 비누 세제산업 부산물로 생성되는 글리세롤함유 폐액을 1,3-PD 생산에 사용하기 위해서 폐액의 글리세롤농도를 2.5% 조정했을 때 1,3-PD 수율이 순수 글리세롤을 사용했을 때와 비슷하게 생성됨을 알수 있었다. 앞으로 고농도 폐액에서 생육저해가 없이 1,3-PD을 생산할 수 있는 돌연변이 균주의 개발과 유가배양 및 연속 배양에서 최적 배양조건을 찾아야 할 것이다.

1,3-Propanediol as a bifunctional organic compound could be used in polymerization reactions producing polyesters and polyurethanes. Byproduct containing high concentration of glycerol from fat industry was used to produce 1,3-propanediol in lower production cost as well as waste treatment. In this study, various attempts were made to increase 1,3-propanediol production under different conditions using Klebsiella pneumoniae ATCC 15380. The conversion yield and byproduct formation were influenced significantly by the fermentation pH and temperature. The optimal glycerol and nitrogen concentration for 1,3-propanediol production were found to be 25 g/L and 1%(w/v), respectively. The formation of 1,3-propanediol was optimal at pH 6.0 and temperature 35oC. 1,3-Propanediol production from byproduct from 2.5% glycerol was lower than that of 2.5% commercial glycerol and amounted only to 9.84 g/L from byproduct, while to 12.13 g/L from commercial glycerol.

생리활성을 가지는 펩타이드에 관한 연구는 각종 질환의 진단, 예방 및 치료약으로서의 응용 가능성이 매우 높아서 현재 많은 연구가 진행 중이다. 펩타이드를 RP-HPLC에 의해 정량, 정성분석 함으로 다양한 연구 분야로의 확대를 모색해볼 수 있다. 혈액 속에 있는 적혈구내의 펩타이드를 분리하기 위해 0.75% TFA가 포함된 물과 아세토나이트릴을 이동상과 선형적 구배용매 조성을 이용한 실험결과, 펩타이드의 peak 분리도는 상당히 우수하였다. 혈액을 채취한 날짜의 경과에 따라서 새로운 생리활성 물질이 만들어짐을 확인할 수 있었다. 이와 같은 현상은 적혈구내의 세포들이 산소를 계속적으로 소비함으로써 산소 부족현상 때문에 발생하는 것으로 알려져 있고 구조적 변화를 나타내는 생리활성 펩타이드를 정성적으로 확인함으로써 좀더 의학적인 분야로의 연구를 수행할 수 있게 될 것이다.

The biologically active peptides in human blood can adjust the functions of many physiological systems. The peptides in human blood were separated on the five steps of linear gradient-elution mode by RP-HPLC with UV detection. The size of commercially available C18 chromatographic column was 4.60×150 mm with particle size of 5 μm and pore size of 100 Å. The mobile phases used were water in 0.75% trifluoroacetic acids (TFA) and organic modifier of acetonitrile. The isolation methods suggested in this work for peptides from the blood were composed of the formation of immiscible liquid layers and precipitation by centrifuge and chemicals of sodium citrate and trichloroacetic acid (TCA). The some peptides were identified based on the retention times previously constructed database.

생리 기능성을 가진 고부가가치의 모과 술을 개발하기 위하여 먼저 최적 발효조건을 검토한 결과 모과 파쇄액(20obrix)에 Saccharomyces cerevisiae를 5% 접종하여 25℃에서 10일간 발효시켰을 때 에탄올이 가장 많이 생성(10.6%) 되었다. 모과발효주의 생리기능성을 조사한 결과 ACE 저해활성과 혈전용해활성은 각각 36.7%와 24.0 U이었고 tyrosinase 저해활성과 아질산염 제거 활성은 각각 96.7%와 52.7%을 보여 모과 60일 침출추와 유사하였다. 모과 발효주의 기관지 질환에 관여하는 S. aureus, K. pneumonia에 대한 항균활성(투명환)은 각각 8.5 mm과 4.0 mm로 비교적 강하였다.

Alcohol fermentation conditions for the production of Chinese quince wine were investigated. Ethanol was produced maximally when 5% Saccharomyces cerevisiae was added to Chinese quince juices and fermented at 25 oC for 10 days. Physiological functionalities of the Chinese quince wines were determined and compared with those of Chinese quince liquors made by soaking of Chinese quince in a mixture of commercial soju and 10% sugar for 30 days and 60 days. Angiotensin-converting enzyme inhibitory activity and fibrinolytic activity of the Chinese quince wine were 36.7% and 24.0 U, respectively. Tyrosinase inhibitory activity and nitrite scavenging activity of the Chinese quince liquors were 96.7% and 52.7%, respectively and it were similar to those of the Chinese quince liquor made from soaking of 60 days. Chinese quince wine was showed strong antibacterial activities against Staphylococcus aureus (8.5 mm of clear zone) and Klebsiella pneumonia(4.0 mm of clear zone).

곤충병원성 선충의 종류 및 배양방법에 따른 지방산 함량비를 조사하였다. In vivo로 배양된 곤충병원성 선충 7계통의 지방산 조성은 비슷하였으나, 지방산 함량비에서 차이가 있었다. 곤충병원성 선충 S. carpocapsae 종을 in vivo 및 in vitro로 배양하여 분석한 결과 배양방법에 따라 지방산의 함량비가 달라질 뿐만 아니라 선충의 토양내 침투력이 달라지는 것을 확인하였다. Olive oil을 첨가하여 선충을 배양했을 경우 주요 지방산 함량비를 in vivo로 배양된 결과와 유사하게 조절할 수 있었으며 선충의 병원성도 soy oil을 첨가하여 배양한 선충에 비해 크게 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

Fatty Acid contents of entomopathogenic nematodes(EPNs) were examined by various types of nematodes and culture methods. Seven different types EPNs cultured by in vivo did not contain same fatty acid contents, but similar compositions. It was also found that Steinernema carpocapsae among EPNs cultured by in vivo and in vitro contained not only different fatty acid contents, but also revealed distinctive motilities in a soil. The addition of olive oil in the in vitro culture medium resulted in similar fatty acid contents of S. carpocapsae to in vivo and greatly improved the pathogenicity of nematodes compared to that of soy oil in the medium.

Steinernematidae와 Heterorhabditidae속에 속하는 7종의 곤충병원성 선충으로부터 매우 강한 살충성을 갖는 공생박테리아를 분리하여 그 종별 특성을 비교하였다. 분리된 공생박테리아의 종별 배양특성, 살충특성, 단백질 분해 효소의 활성 및 지방산 함량 등이 조사되었다. XR-PC 및 XR-MK의 성장 및 살충성이 가장 우수한 것으로 나타났으며 대수증식기 초기에 살충성이 가장 높은 반면에, 시간이 지남에 따라 살충성도 점차 감소되었다. 이 살충성은 protease 역가와 직접 관련이 없었으나 XR-DR의 경우 다른 종에 비해 배양 3일째 약 4.5배의 최대 활성을 보였다. 그러나 HE-HY의 경우 균체의 성장에 비례하여 protease 역가도 계속 증가하였다. 지방산 함량의 경우 특히 공생박테리아의 종별로 12:0, 14:0, 16:1 cis 5, 17:0 cyclo에서 지방산 함량의 차이를 크게 나타내었으며 hydroxy와 branch 지방산이 전체 지방산의 약 2-15%까지 변화하는 것으로 나타났다.

Symbiotic bacteria with highly effective insecticidal activities were isolated and compared with their physiological characteristics from seven species of entomopathogenic nematodes belong to Steinernamatidae and Heterorhabditidae sp., and three of them were identified as Xenorhabdus nematophilus. Culture characteristics, insecticidal activities, protease activities and fatty acid contents of various symbiotic bactierial isolates were also examined. In the case of cell growth and insecticidal activity, XR-PC and XR-MK were superior to other species when cultured in vitro. The insecticidal activity were highest at the early exponential growth phase, and gradually decreased with time. The protease activity of XR-DR was remarkable compared to other species. In the case of HE-HY, however the protease activity increased in parallel with cell growth. Interestingly, the fatty acid patterns of Xenorhabdus nematophilus isolated from different emtomopathogenic nematode, showed remarkable differences in their contents of 12:0, 14:0, 16:1 cis 5 and 17:0 cyclo and hydroxy and branch factty acids were varied from 2% to 15% among total fatty acid contents.

Insulin-like growth factor-I(IGF-I)은 성장호르몬의 여러 가지 성정촉진 작용을 매개하는 분열 유발성 폴리펩티드이며, 조직의 수선과 재생, 창상치유 및 골대사와 같은 과정들에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있고, 비교적 여러 조직에서 발현되고 있는 IGF-I 유전자의 전사조절에 대한 정확한 분자적 기전과 호르몬 및 대사 상태가 그것을 어떻게 조절하는지 아직 밝혀져 있지 않다. 쥐를 절식시키므로써 대사 상태를 변조시켰을 때, 간 조직내 IGF-I mRNA의 발현에 미치는 절식의 영향을 살펴보기 위하여 solution hybridization/RNase protection 방법으로 분석하였다. IGF-I의 exon 1 및 exon 2에 의하여 encode된 transcripts 모두가 감소된 결과를 얻었고, 이러한 감소는 전사 수준에서 일어난 것으로 nuclear run-on 분석에 의하여 확인하였다. 또한 절식시킨 쥐에서 IGF-I mRNA의 양을 조절하는 cis-acting elements를 IGF-I 유전자의 5'-flanking 지역과 exon 1과 exon 2에서 밝히고자 절식시킨 쥐의 신선한 간조직에서 핵 추출물을 얻어 IGF-I의 여러 가지 DNA fragments와 반응시켜 DNase I protection 분석을 한 결과, IGF-I 유전자의 주요한 전사 개시점으로부터 downstream에 있는 sequences가 절식으로 변조시킨 대사상태에서 IGF-I의 발현 조절에 중요하며 이곳에는 전사인자인 C/EBP family의 isoform들을 포함한 간조직에 풍부하게 존재하는 여러 전사인자들이 결합할 것으로 제안하였다.

The present study was aimed at investigating the metabolic regulation of insulin-like growth factor-I(IGF-I) expression in fasting animals. The expression of IGF-I gene was determined by a solution hybridization/RNase protection assay using total RNA from control, 4d-fasting, and 2d-fasting-refed rats. The levels of IGF-I transcripts were reduced in 4d-fasting than in control by decreasing its transcriptional rate, which was measured through nuclear nun-on assay. DNase I footprinting, which was performed using nuclear extracts from fasting rat, demonstrated protein binding to a sequence that extended from +179 to +210 (termed region B). These data suggest that the expression of IGF-I is transcriptionally regulated through DNA-liver enriched protein binding in a sequence which is located downstream from major transcription initiation site of IGF-I gene.

경제적으로 에리스리톨을 대량 생산하기 위해 Moniliella suaveolens var. nigra의 wild type을 mutation시켜 변이주를 선별하였다. 선별된 변이주는 400 g/L 포도당배지 플라스크 배양에서 에리스리톨 172 g/L, 글리세롤 20 g/L를 생산하였는데 wild-type의 배양결과와 비교하면 에리스리톨의 생산성 은 비슷하고 부산물인 글리세롤의 생성은 50% 적다. 변이주는 wild type 배양시 발생하는 다량의 foam을 적게 발생시킴이 관찰되었다 배양기 5 L 배양에서 변이주는 에리스리톨의 생산과 부산물 글리세롤의 생성이 wild-type의 것들과 비슷하였다. 이의 원인은 아직 규명되지 않았으나 배양중 부적절한 산소전달이나 배양중 발생하는 거품에 세포가 응집하였기 때문인 것으로 추측된다. 균주의 대사를 조사한 결과, 글리세롤은 에리스리톨로 변환되나 에리스리톨은 글리세롤로 변환되지 않음이 관찰되었다. 새로운 고생산성 Moniliella 변이주는 분리‧정제 비용이 절감된 순도 높은 에리스리톨 생성을 가능하게 할 것이다.

The present work describes the improvement of an erythritol-producing strain to lower the formation of glycerol, which is a characteristic by-product of the strain and could cause difficulties in the recovery and purification of the final product. The yeast-like fungi Moniliella suaveolens var. nigra, isolated previously in the same laboratory from beehives, was mutated by exposing it to a 4 g/L NTG solution. From a total of 2000 mutated strains, Em6j30-14 was selected as the one having the most desirable properties. Cultivating the strain for seven days in 300 mL flasks containing 30 mL of a 400 g/L glucose medium resulted in an erythritol yield of 43%. The glycerol yield was 5%, which is a value 50% lower as compared with the wild type. However, attempts to reproduce the above results in a 5L-fermenter failed, resulting in a similar erythritol concentration but a much higher formation of glycerol. Possible reasons for such a different behaviour could be oxygen limitation or the aggregation of cells, but the exact mechanism could not yet be identified. Foam formation, which is another major problem in large-scale fermentation, tended to be much lower for the mutant strain.

본 연구에서는 Rhodococcus sp. strain IGTS8을 이용한 미생물 탈황공정에 있어서 비이온 계면활성제인 SPAN의 영향을 조사하였다. 탈황 효율 연구에 있어서 모델 오일로는 DBT가 함유된 hexadecane, 수상으로는 배지 용액을 이용하였다. 연구에 있어서 실험 변수로는 오일/물 혼합물에 있어서 오일의 부피 %, SPAN 20의 농도, 용액의 pH로 하였으며 일반적으로 오일의 부피 비율, 계면활성제의 농도가 증가할 수록 탈황 효율이 감소되었다. 이러한 결과는 오일의 부피비가 증가할수록 계면활성제의 농도가 증가할수록 오일상의 DBT와 균주의 효율적인 접촉이 저해되기 때문으로 고려된다.

The effects of nonionic surfactant (SPAN 20) on the desulfurization process by Rhodococcus sp. strain IGTS8 have been investigated at various oil/water ratios, pHs and concentrations of surfactant. The hexadecane containing DBT was employed as model oil. The presence of surfactant in the oil/water mixture stabilized the oil/water interface, thus enhanced the efficiency of desulfurization. The volume percentages of oil in the oil/water mixture were 30, 50 and 70%. The concentrations of surfactant were varied from 0 to 0.33 wt% relative to water phase. In general, the biodesulfurization efficiencies were decreased as the concentration of SPAN 20 and the volume percentage of oil phase increased.

탈황공정에 많이 이용되는 미생물인 Rhodococcus sp. strain IGTS8이 hexadecane과 배지 수용액 혼합물에서 생성하는 biosurfactant의 성분분석과 계면물성을 연구하였다. TLC를 이용한 정성적 성분분석 결과 생성되는 biosurfactant는 glucose mycolate와 trehalose monomycolate임을 확인하였고 임계 미셀농도는 pH 6～6.5와 pH 10～10.5에서 100 mL의 수용액에 biosurfactant가 0.1～0.15 g 첨가될 때였으며 유화파괴 속도는 pH가 높을수록 증가하였다.

The chemical analysis and surface chemical properties of biosurfactant formed by Rhodococcus sp. strain IGTS8, which is widely used in biodesulfurization process, in hexadecane/water mixture have been studied. For the chemical analysis, TLC technique was employed. The surface tension, CMC, and emulsion stability of biosurfactant solution were also investigated. The major components of biosurfactant formed by Rhodococcus sp. strain IGTS8 were glucose mycolate and trehalose monomycolate. The CMC of aqueous biosurfactant solution was 0.1～0.15 g/100 mL of water at pH 6.0-6.5 and pH 10～10.5. But the demulsification was faster at pH 10 than at pH 6.3.

교반속도가 증가함에 따라, 비성장속도가 증가하여 P. putida가 호기적 조건에서 더 잘 성장함을 알 수 있었다. pH를 조절하지 않았을 경우와 달리 암모니아 수용액을 이용하여 pH를 5.0, 7.0으로 조절했을 때, 포도당의 소모량이 증가할 뿐 아니라 비성장 속도가 증가하였다(μ=0.27 --> 0.42). 포도당만을 공급할 것이 아니라 yeast extract와 같은 유기 질소원 다른 기질도 같이 공급함으로써, 보다 많은 균체량을 얻을 수 있었다.

In order to obtain high density seed cells for biofiltration, we studied batch and fed-batch culture of P. putida. Studies were carried out to find optimum fermentation conditions such as pH, concentration of glucose and agitation speed. Specific growth rate of P. putida was dependent on agitation speed and a high rpm of 300 was necessary to carry out the efficient aerobic growth of P. putida. Specific growth rate was highest at pH 7. Feeding glucose and yeast extract continuously at the initial growth phase was the most effective way to get high cell density of P. putida.

L. crispatus KLB46는 Gram-positive bacteria로써 인간의 건강에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 glass bead를 이용하여 세포벽을 파괴하고 hot phenol RNA 분리방법을 이용하여 RNA를 성공적으로 분리하였다. 또한 lysozyme과 proteinase K 처리과정을 배제하여 시간적, 경제적인 면에서 유용한 방법임을 확인할 수 있었다. Gram-positive bacteria에서 glass bead를 이용한 RNA 분리는 특수한 조건에 의해 전사 되거나 반감기가 짧은 mRNA의 연구에 유용한 방법이라 사료된다.

Lactobacillus spp. are Gram-positive bacteria playing important roles in human health. In this study, we successfully isolated the total RNA from the cells broken by glass beads using hot phenol method. Moreover, we were able to omit lysozyme and proteinase K treatment by using glass beads to break cell more efficiently. This method was more rapid and simple when compared to the previous one. Prepared RNA can be used for the transcriptional analysis of Lactobacillus spp.

염소계 소독제인 TICA (Trichloro isocyanuric acid)와 calcium hypochlorite에 의한 대장균의 사멸특성을 비교하기 위하여, 접촉시간과 소독제의 농도를 달리 하여 소독력을 측정하였다. 소독제의 농도는 4～16 ppm으로 하고 접촉시간은 30sec, 1, 2, 4, 8 min으로 하여 각각 측정하였다. TICA 12 ppm에서 4초만에 90%의 대장균이 사멸하였다. 하지만 calcium hypochlorite 12 ppm에서는 390초 동안 접촉시켜야 같은 사멸효과를 얻을 수 있었다. 또한 햇빛에 의한 소독력의 감소를 측정한 결과 TICA는 햇빛에 6시간동안 노출되어도 소독력이 유지되었으나, calcium hypochlorite는 햇빛에 1시간만 노출되어도 소독력이 급격히 감소하기 시작하여 4시간만에 소독력을 완전히 상실하였다. 본 실험조건 하에서는 TICA가 calcium hypochlorite보다 대장균에 대한 사멸률 및 소독지속력이 모두 우수하게 측정되었으며, 또한 본 연구결과로부터 동일한 소독효과를 얻기 위한 소독제별 최적조건을 비교 제시하였다.

The disinfection effects of trichloroisocyanuric acid (TICA) and calcium hypochlorite on E. coli in aqueous suspension were comparatively characterized at various concentrations and exposure times of each disinfectant. When the E. coli (107 CFU/mL) cells were exposed with a solution containing 12 ppm each of TICA and calcium hypochlorite, a 90% of the initial cells were killed in 4 sec and 390 sec, respectively. In addition, calcium hypochlorite lost its disinfection effect in about 1 hr exposure under the sun light, whereas TICA maintained its disinfection effect up to 6 hrs under the same condition. These comparative studies demonstrate that TICA is a more effective and stable disinfectant than calcium hypochlorite to sterilize E. coli in aqueous suspension.

돼지의 만성 호흡기 질환인 위축성 비염을 방제할 수 있는 생물공학적 방법을 개발하고자 먼저 자연계에서 돼지 위축성비염의 원인균에 대한 항균활성이 강한 세균을 분리하여 동정하고 몇 가지 항균특성을 조사하였다. 자연계에서 항균성물질 생산 균주로 분리한 1080주의 세균 가운데 돼지 위축성비염의 원인균인 Bordetella bronchiseptica 와 Pasteurella multocida에 대하여 강한 항균활성을 갖는 Y-5 균주를 최종 선정한 후 동정한 결과 Bacillus sp. Y-5로 추정되었다. Y-5균주를 pH 6.0으로 조절된 육즙배지에서 30℃로 21시간 배양하였을 때 Bordetella bronchiseptica에 대하여 가장 높은 항균활성을 보였고, Y-5 균주를 30℃, pH 6.5에서 18시간 배양하였을 때 Pasteurella multocida에 대하여 가장 강한 항균활성을 보였다.

A bacterium(Y-5) which has potent antibacterial activity against swine atrophic rhinitis bacteria (Bordetella bronchiseptica, Pasteurella multocida) was isolated from soil and identified as a strain of Bacillus sp. Y-5 upon investigation of the morphological and physiological characteristics. The culture broth obtained from incubation of the Y-5 strain at 30℃ for 21 h in tryptose-bouillon agar medium (pH 6.0) showed active antibacterial activity against Bordetella bronchiseptica and the culture broth that of 30oC, pH 6.5, 18 h showed active antibacterial activity against Pasteurella multocida.