Isolation of Acinetobacter calcoaceticus BP-2 Capable of Degradation of Bisphenol A

권기석,김동걸,이중복,신기선,금은주,손호용,Kwon, Gi-Seok,Kim, Dong-Geol,Lee, Jung-Bok,Shin, Kee-Sun,Kum, Eun-Joo,Sohn, Ho-Yong Korean Society of Life Science 2006 생명과학회지 Vol.16 No.7

BPA는 에폭시 수지 및 플라스틱 생산의 단량체로서 사용되어 왔으며, 접착제, 페인트, 광학렌즈, 건축자재, 전자제품 소재 등 다양한 제품을 생산하는 데 사용되고 있다. 그러나 BPA의 급성세포독성 및 내분비교란활성이 보고되면서 BPA의 분해에 대한 연구가 집중되고 있다. 본 연구에서는 BPA의 광분해 및 화학적 분해의 문제점을 극복하고, 실제적 BPA의 생물학적 분해를 목표로 BPA분해균을 플라스틱 공장의 토양으로부터 분리하였다. 분리균주 중 가장 활성이 우수한 BP-2는 5mM의 BPA처리에서 성장할 수 있었으며, pH 7, $30^{\circ}C$의 최적 배양조건에서 $53.3{\mu}g\;ml^{-1}\;day^{-1}$의 분해속도를 나타내었다. 균주 동정결과 BP-2는 Acinetobacter calcoaceticus로 확인되었으며, 3.5g-건조중량$1^{-1}$의 고농도 휴식 세포 반응 결과 $89.7{\mu}g\;ml^{-1}\;h^{-1}$의 BPA분해속도를 나타내었다. 이러한 결과는 고농도 세포농도를 유지하는 경우, BP-2균주가 실제적 BPA분해를 위한 생물촉매로 사용될 수 있음을 제시하고 있다. Bisphenol A (BPA), 2,2-bis(4-hydroxyphenyl) propane, has been widely used as a monomer for production of epoxy resins and polycarbonate plastics, and final products of BPA include adhesives, protective coatings, paints, optical lens, building materials, compact disks and other electrical parts. Since BPA is a toxic chemical to elicit acute cell cytotoxicity and chronic endocrine disrupting activity, the degradation of BPA has been focused during last decades. To overcome the problem of photo-, and chemical-degradation of BPA, in this study, a bacterium that is able to biodegrade BPA, was isolated. The bacterium, isolated froln the soil of plastic factory, was identified as Acinetobacter calcoaceticus (strain BP-2) based on physiological and 16S rDNA sequencing analysis. A. calcoaceticus BP-2 was able to grow in the presence of $1140{\mu}g\;ml^{-1}$ BPA. Biodegradation experiments showed that BP-2 mineralized BPA via 4-hydroxybenzoic acid and 4-hydroxyacetophenone, and average degradation rate was $53.3{\mu}g\;ml^{-1}\;day^{-1}$ under optimal conditions (pH 7 and $30^{\circ}C$). In high density resting cell $(3.5g-dcw.1^{-1})$ experiments, the maximal degradation rate was increased to $89.7{\mu}g\;ml^{-1}\;h^{-1}$. Our results suggest that BP-2 has high potential as a catalyst for practical BPA bioremediation.

홍맥 추출물의 3T3-L1세포에 대한 지방 축적 저해 활성평가

권기석(Gi-Seok Kwon),김병혁(Byung-Hyuk Kim),이준형(Jun-Hyeong Lee),황학수(Hak-Soo Hwang),이중복(Jung-Bok Lee) 한국생명과학회 2021 생명과학회지 Vol.31 No.2

홍국은 동아시아 국가에서 예로부터 음식과 전통의학에 이용되어 왔다. 홍국은 특정 미생물(일반적으로 Monascus purpureus)이 쌀을 발효시켜 생산되어진다. Monascus sp.는 2차 대사과정을 통해 Monascus 색소, monacolins, γ-aminobutyric acid 등을 생산할 수 있다. Monascus 종의 대사산물인 monacolin K, γ-aminobutyric acid와 dimerumic acid 및 monascus pigments는 항산화 효과, 콜레스테롤과 혈압과 항비만 효과들이 알려져 있다. 본 연 구에서는 Monascus sp.로 발효된 홍맥 에탄올 추출물의 항비만 활성을 알아보고자 지방 세포를 이용하여 실험을 실시하였다. 홍국 에탄올 추출물의 항비만 효과는 MDI로 유도된 3T3-L1 전지방세포의 Oil Red O staining과 Real time RT-PCR을 이용하여 비만 유전자 발현을 통해 확인하였다. 홍맥 추출물을 3T3-L1 전지방세포에 각각 200μg/ml, 400 μg/ml, 800 μg/ml을 처리한 결과 5.04%, 12.24%, 23.52%로 지방축적을 감소시키는 것을 확인하였다. 또한, 홍맥 추출물은 3T3-L1 전지방세포로부터의 C/EBPα, SREBP-1, PPAR-γ 유전자의 발현이 농도 의존적으로 감소되는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 홍맥 추출물의 지방 합성 억제활성을 확인하였으며, 향후 항비만 기능성 식품소재로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. Red yeast rice has been extensively used as food and traditional medicine for thousands of years in East Asian countries. It is produced by the fermentation of a particular yeast (in general, Monascus purpureus) as rice and various cereals (barley, soybean, etc.). Monascus sp. produces many secondary metabolites during its growth, including pigments, monacolins, and γ-aminobutyric acid. Some metabolites-specifically, monacolin K, γ-aminobutyric acid, dimerumic acid, and monascus pigments-have been reported to lower cholesterol and blood pressure while showing anti-obesity effects. In this study, we investigated the anti-obesity effect of ethanol extract from red yeast barley (RYB) fermented with Monascus sp. BHN-MK 2 on 3T3-L1 cells. The anti-obesity effects of RYB extract were examined: its lipid accumulation inhibitory effect was tested by Oil Red O staining, and obesity-related mRNA expression levels were tested by real-time RT-PCR in MDI stimulated 3T3-L1 cells. The intracellular lipid content of MDI-stimulated 3T3-L1 cells decreased significantly to 5.04%, 12.24%, and 23.52% in response to 200, 400, and 800 μg/ml RYB, respectively. Moreovers, we evaluated that RYB extract significantly downregulated the expression of C/EBPα, SREBP-1, and PPAR-γ gene in a dose-dependent manner. As a result, red yeast barley ethanol extracts exerted the strongest anti-obesity effects. Also, the results indicate that red yeast barley could be used as a functional anti-obesity food material.

Bacillus polymyxa KS-1에 의한 다당류 KS-1 생산의 발효 조건

권기석(Gi-Seok Kwon),윤병대(Byung-Dae Yoon),주현규(Hyun-Kyu Joo) 한국생물공학회 1995 KSBB Journal Vol.10 No.4

생강의 출하시기 연장을 위한 추가 저장 시 오존처리의 효과

권기석(Gi-Seok Kwon),방길용(Gil-Yong Bang),김수정(Su-Jeong Kim),박윤문(Youn-Moon Park) 한국원예학회 2014 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2014 No.10

점토질 롬 밭과 논의 비점오염원 부하량 평가

최중대,권순국,권기석,Choi, Joong-Dae,Kwun, Soon-Kuk,Kwon, Gi-Seok 한국농공학회 2004 한국농공학회논문집 Vol.46 No.2

NPS pollutant loads from sandy clayey and clayey loam runoff plots were measured. Runoff plots were 2$\times$10 m in size and 8~10% in slope and paddy area was 4,620 $m^2$. Soybean, corn, tobacco and control (natural weed) were cultured. Precipitation during the growing season of June to October, 2002 was 869.5 mm. Runoff and water quality were measured more than 10 times during the measurements depending on the growing stage. Pollutants loads were estimated by using respective concentration and runoff volume. Runoff occurred when daily rainfall exceeded about 30 mm. The largest runoff was observed from the paddy but pollutant loads were larger from upland crops than those from paddy. SS loads from paddy and upland were 1.4 ton/ha/yr and 3.1~4.3 ton/ha/yr, respectively. COD loads 30 kg/ha/yr and 66~90 kg/ha/yr, T-N loads 13 kg/ha/yr and 14~23 kg/ha/yr, T-P loads 1 kg/ha/yr와 4 kg/ha/yr, nitrate nitrogen loads 1 kg/ha/yr and 4~8 kg/ha/yr, and phosphate phosphorus loads 0 kg/ha/yr and 4~6 kg/ha/yr, respectively. It was concluded that NPS pollutant loads from upland crop culture have greater impact on the quality of the receiving water body than those from paddy culture.

최근 5년 동안 국내에서 분리된 Shigella sonnei의 항균제 내성 유형과 내성유전자형 분석

허완,이상조,권기석,장종옥,이중복,Huh, Wan,Lee, Sang-Jo,Kwon, Gi-Seok,Jang, Jong-Ok,Lee, Jung-Bok 한국미생물학회 2007 미생물학회지 Vol.43 No.1

This study has been carried out for investigating the relatedness of representative 135 Shigella sonnei strains isolated from 2000 to 2004 by using biotyping and antimicrobial resistance. All strains showed typical biochemical characterisics of Shigella strain. Among 135 strains,79 (58.5%) strains were biotype "g",54 (40.0%) strains were biotype "a" and 2 (1.5%) strains were biotype "e". The results of susceptibility test against 16 antimicrobial agents were like this. Most of strains were susceptible to AN, CIP, C and GM. 129 (95.6%) strains were resistant to SXT, 126 (93.3%) strains were resistant to TE and 122 (90.4%) strains were resistant to SM. One hundred thirty two (97.8%) strains were resistant to more than two antimicrobial agents. R28 type (antimicrobial resistance patterns 28: resistant to AM, SAM, TE, TIC, SXT, K, SM and AmC) were 42 strains (31.1%). The other strains were showed 33 kinds of R patterns. The results of $bla_{TEM}$, sulII, tetA and strA gene detection were coincided with phenotype of antimicrobial resistance by disk diffusion method. But some strains which had sulII and strA genes were not showed the resistance against SXT and SM. 2000-2004년 국내에서 분리된 S. sonnei 135주를 선별하여 16종의 항균제 내성 유형, $bla_{TEM}$, suulII, tetA, strA등의 내성유전자형을 PCR등의 방법으로 항생제내성 표현형과 유전자형의 유연관계를 파악하였다. 균주들의 생화학적 성상은 전형적 인 이질성 세균의 특성을 나타내었으며, biotyping에서는 g type이 58.5%(79주), a type이 40.0%(54주), e type이 1.5%(2주)로 나타났다. 항균제 16종의 항균제 내성 패턴은 AN, CIP, C, GM등의 약제에는 감수성을 보였으나, SXT 약제에는95.6% (129주), TE 약제에는 93.3% (126주), SM에는 90.4% (122주)등의 순으로 내성을 나타내었다. 두 가지 이상 약제 내성균이 97.8% (132주), 그 중에서 R28 (AM, SAM, TE, TIC, SXT, K, SM, AmC : 8제 약제 내성) 형이 31.1% (42주)를 차지하였으며, 33가지 형태의 다양한 내성 패턴을 나타내었다. $bla_{TEM}$, sulII, tetA 및 strA등의 내성유전자 분포에서는 Disk diffusion법에서 내성을 보인 경우에는 모두 각각의 유전자 증폭산물이 검출되었다.

Ferricyanide와 ferric chloride 혼합액을 사용한 Bisphenol A의 비색 정량법 개발

금은주,류희영,권기석,손호용,Kum, Eun-Joo,Ryu, Hee-Young,Kwon, Gi-Seok,Sohn, Ho-Yong 한국생명과학회 2007 생명과학회지 Vol.17 No.2

Bisphenol A (BPA) has been widely used as a monomer for production of epoxy resins and polycarbonate plastics. The annual production of BPA exceeds 640,000 metric tons in worldwide. BPA, a suspected phenolic endocrine disrupter, is moderately soluble and frequently detected in industrial wastewater. To date, HPLC and GC has been used for BPA analysis. However, HPLC and GC-analysis need high operation lost, experts, and an elaborate pre-treatment of samples, and is difficult to apply on-time and mass analysis. Therefore, simple, mass and rapid detection of BPA in environments is necessary. In the present study, spectrophotometric method of BPA quantification was developed. Based on blue-color product formation with BPA and ferric chloride/ferricyanide under the optimized conditions, the standard curve was acquired $({\lambda}_{750}=0.061\;BPA\;[{\mu}M]+0.07155,\;R^2=0.992)$. Using an established method, the BPA contents in the soil extract, and different water samples and living products, including disposable syringe, cup and plastic tube, were analyzed. The results suggested that the method is useful for BPA determination from different massive samples. Since the BPA metabolites, nontoxic 4-hydroxyacetophenone or 4-hydroxybenzaldehyde, did not form blue-color product, this method is also useful to screen a microorganism for BPA bioremediation. BPA는 플라스틱 가소제 및 폴리카보네이트 플라스틱 생산의 모노머로 광범위하게 사용되어 왔으며, 년간 세계적으로 640,000톤 이상이 생산되고 있다. 내분비장애활성을 가진 BPA는 수계 및 공업용수에서 흔히 발견되며, 이의 분석은 HPLC 및 GC 등 기기분석에 의존하고 있다. 그러나 본 연구에서는 환경 및 생활용품에 잔류하는 BPA를 신속, 정확하고, 경제적으로 분석할 수 있는 분광학적 정량방법을 개발하고자 하였으며, 이를 위해 $FeCl_3{\cdot}6H_2O$와 $K_3Fe(CN)_6$를 사용한 비색정량법을 확립하였다. 발색반응으로 생성된 청색화합물의 ${\lambda}max$ 및 반응특이성을 조사하였으며, 최적반응조건(시간, 온도, pH, 농도, 부피, 반응안전성)을 검토하였다. 확립된 발색반응조건에서 BPA에 대한 검량곡선(${\lambda}_{750}$=0.61 BPA $[{\mu}M]$+0.07155, $R^{2}$=0.992)을 얻었으며, 신규 확립된 비색정량법을 이용하여 토양, 수계 및 생활용품의 BPA 분석을 시도한 결과, HPLC 분석시스템과 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 본 BPA 및 관련물질에 대한 비색정량법은, 기기분석에 비해 빠르고, 경제적이며, 대량의 시료를 일시에 취급할 수 있어 기기분석의 보완분석으로도 우수하며, BPA 분해산물은 발색반응을 나타내지 않아, 자연계로부터 BPA 분해균주 선별 등에 매우 유용하게 이용될 수 있다.

Monascus sp.와 Lactobacillus sp.를 이용한 2단 발효마 분말 첨가 요구르트의 생리활성 효과

전춘표,이중복,최충식,권기석,Jeon, Chun-Pyo,Lee, Jung-Bok,Choi, Chung-Sig,Kwon, Gi-Seok 한국미생물학회 2011 미생물학회지 Vol.47 No.2

본 실험에서는 Monascus sp.와 Lactobacillus sp.를 이용한 2단 발효마를 기능성식품 소재로 활용 가능성을 알아보기 위하여 2단 발효마 분말을 농도별(0, 0.1, 0.3, 0.5, 1 및 2%, w/v)로 첨가한 요구르트 제조시 pH, 적정산도, 젖산균수, 총폴리페놀 함량, DPPH radical 소거활성, 환원력(reducing power), ACE 저해활성 및 GABA 함량 등을 측정하여 생리 활성이 우수한 요구르트의 제조조건을 확립하고자 하였다. 그 결과, 2단 발효마 분말 첨가 농도별(0, 0.1, 0.3, 0.5, 1 및 2%, w/v)로 제조한 요구르트의 pH와 적정산도는 4.12-4.25, 0.94-0.97%로 조사되었고, 젖산균수는 2단 발효마 분말 0.5% 첨가시 $1.14{\times}10^{10}$ CFU/ml의 생균수를 나타냄에 따라 관련 기준에 적합한 나타났으며, 총 폴리페놀 함량, DPPH radical 소거활성 및 환원력은 각각 161.4-329.9 mg/L, 54-94%, 1.13-1.53으로 조사되었다. 또한 ACE (angiotensin converting enzyme) 저해 활성과 GABA (${\gamma}$-aminobutyric acid) 함량은 67.1-87.7%와 304.6-685.4 mg/L로 조사되었다. This study was to examine the quality characteristics and biological activities of the yogurt containing dual fermentation MFCY (Monascus-Fermented Chinese Yam) powder. Six different contents (0, 0.1, 0.3, 0.5, 1.0, and 2.0%, w/v) of MFCY powder were added to raw milk and 5% skim milk followed by fermentation with lactic acid bacteria at $37^{\circ}C$ for 12 h, and then the biological activities of the samples were investigated. Biological activities of the prepared yogurt were evaluated for acid production (pH, titratable acidity), number of viable cells, total polyphenol contents, DPPH radical scavenging activity, reducing power, angiotensin converting enzyme inhibitory effects and GABA contents. In this study, the results show that after fermentation in raw milk and 5% skim milk added with MFCY powder. The yogurt can produced pH, titratable acidity, number of viable cells, total polyphenol contents, DPPH radical scavenging activity and reducing power at 4.12-4.25 (pH), 0.94-0.97% (TA), $7.50{\times}10^9-1.14{\times}10^{10}$ CFU/ml, 161.4-329.9 (TP, mg/L), 54-94% (DPPH), and 1.13-1.53 (R.P), respectively. In addition, the showed ACE inhibitory activity and GABA contents was 67.1-87.7% and 304.6-685.4 (mg/L).

Lumbricus rubellus를 이용한 endosulfan의 간편, 신속 독성 평가 및 endosulfan 분해 미생물의 선별

손호용,김홍주,금은주,이중복,권기석,Sohn Ho-Yong,Kim Hong-Ju,Kum Eun-Joo,Lee Jung-Bok,Kwon Gi-Seok 한국생명과학회 2006 생명과학회지 Vol.16 No.1

독성물질의 무독화 연구의 화학적 분석방법의 문제점을 보완하고, 난분해성 독성물질의 분해 미생물을 효율적으로 탐색하기 위해, 지렁이와 microplate를 이용한 빠르고 간편한 독성평가 시스템을 구축하였다. 본 방법은 지렁이의 사육이나 특수시설이 필요하지 않으며, 치사 및 무게감소가 현저하게 나타나지 않는 저농도, 단기간 처리시에도 신속하게 독성의 정량평가가 가능하다 실제 endosulfan 및 다양한 endosulfan 유도체, 구조적 유사체 등을 대상으로 독성 평가한 결과, endosulfan, endosulfan sulfate, aldrin 및 dieldrin 에서만 독성이 나타나 기존의 연구결과와 잘 일치하였다. 이를 이용하여 endosulfan분해 및 무독화 균주 선별을 시도한 결과, 기존 endosulfan분해 및 무독화 균주로 선별된 KE-1, KE-8, KS-2P균주 처리의 경우에는 지렁이의 독성이 거의 나타나지 않았으나, E. coli, B. subtilis, 및 YSU 균주들을 처리한 경우에는, 지렁이 사멸과 함께 심각한 독성이 나타났다. 따라서, 본 시스템은 독성물질의 독성평가뿐 아니라, 독성물질의 분해 및 무독화 미생물 선별에 매우 유용함을 확인하였다. To compensate the problems of chemical assay in detoxification of recalcitrant and a practical approach in selection of bioremediation bacteria, a simple and rapid toxicity evaluation system was constructed based on Lumbricus rubellus. Long term-culture and specific equipment are not necessary, and semi-quantitative analysis of toxicity at sub-lethal concentration is possible by measuring of dose-dependent increased yellowish secreted compounds. When the toxicity of endosulfan, its metabolites and structurally related chemicals were measured for 24 h, the results were coincided with previous reports. Toxicity was found in endosulfan, endosulfan sulfate, aldrin, and dieldrin, respectively. Rapid and economic selection of endosulfan-detoxifying bacteria was possible using our system. Klebsiella pneumoniae KE-1, K. oxytoca KE-8 and Pseudomonas sp. KS-2P, reported endosulfan degrading bacteria, ameliorated the endosulfan toxicity, whereas E. coli, B. subtilis and other bacteria failed to protect the toxicity of endosulfan in L. rubellus. Our results suggest that the constructed system is useful to selection of microorganism as well as toxicity evaluation against toxic recalcitrants.

안동지방 특용작물재배농가의 정보화 실태와 시스템요구 분석

이중복 ( Jung-bok Lee ),권기석 ( Gi-seok Kwon ),윤재상 ( Jae-sang Yun ) 한국국제농업개발학회 2015 韓國國際農業開發學會誌 Vol.27 No.5

농촌정보화는 산업의 생산성 증대와 경쟁력강화와 생산 및 유통의 효율화, 자원관리의 고도화 등을 통해 농촌경제를 활성화할 수 있다. 본 연구에서는 예비조사와 설문지에 의한 실증조사 연구와 문헌연구 등을 수행하였으며, 안동시 특용작물농가 140명의 유효설문지를 통계처리하여 그 결과를 해석하고 시사점을 분석하였다. 연구결과는 다음과 같다. 1. 응답농가의 컴퓨터 보유농가는 85.7%였으나 노년층인 60세 이상의 경우 미보유농가가 19.0%로 나타났다. 2. 영농이나 농작물 판매 시 컴퓨터 사용 여부 응답 분포는 성별(χ2=4.667, p<.05), 연령 차이(χ2=10.576, p<.05)에 의해컴퓨터 사용 여부가 차이가 있음이 95% 신뢰 수준에서 통계적으로 유의하였다. 3. 정보화를 한다면 최우선필요 분야는 판매분야가 74.3%로 나타났다. 특히 판매분야 중에서도 시스템구축 61.4%, 소비자정보공유 18.6%로 중요하게 생각하고 있었다. 4. 교육시간은 4시간 이하(65.7%)를 가장 선호하였다. 이상의 연구결과에서 안동지방 특용작물 재배농가는 농촌정보화 시스템 구축을 농산물 판매에 중점을 두고 간단하게 배울 수 있는 시스템을 선호하였다. 따라서 컴퓨터보유여부와 관계없이 누구나 소지하고 있는 스마트폰을 이용한 판매시스템이 이러한 농민들의 요구를 만족하는 대안이 될 것으로 판단된다. This study were carried out the requirement analysis of intelligence and information on the industrial crops farmers at An-Dong region. Also we will be designed smart IT devices(Android) and take advantage of the personal PC with unified system for farmhouse that holds farmers to contribute to the improved management for farmhouse. It was configured the questionnaire through preliminary surveys and previous studies and analyzed the responses of a total of 140 farms with a visit interview method. Farmers`` response are mostly positive in the need for computerization and ICT training at the same time they preferred that training time is as short as possible and the enhanced computer program training that they want. Depending on the age group, it showed difference in the effectiveness of computer training, necessary degree of computerization, and sales agricultural products in whether the help or not in agricultural tourism. Therefore, to develop farmhouse management result in An-Dong City Special Corps Farmers, using the Smart unit in order to facilitate is a way to access the DB in conjunction with a computer, while enhancing the ease of user management with an emphasis on farming and sales that it would be able to contribute to substantial improvements increase the income of farmer par-ticipation.