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          한국 서해안에 서식하는 주황해변해면에서 분리된 해양세균 Microbulbifer sp.으로부터 생리활성물질 비올라세인의 규명

          원남일 ( Nam-il Won ),이가은 ( Ga-eun Lee ),고기범 ( Keebeom Ko ),오동찬 ( Dong-chan Oh ),나양호 ( Yang Ho Na ),박진숙 ( Jin-sook Park ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2017 한국미생물·생명공학회지 Vol.45 No.2

          오늘날 해양생물로부터 얻어진 미생물유래의 이차대사물질은 구조적, 생물학적으로 새로운 화합물의 주요한 자원이다. 그 중에서 해면동물과 미생물 관계는 생리활성 물질을 탐색하는데 가장 흥미있는 자원 중 하나로서 주목받아 왔다. 본 연구에서는 서해안 조간대에서 채집된 주황해변해면(Hymeniacidon sinapium)으로부터 분리된 세균 균주(Microbulbifer sp., 127CP-12)를 검토하였다. 배양된 세균은 자주색 색소를 생산하였으며, 색소생산의 최적 배양조건을 조사하였다. 최대 색소생산을 위한 미생물 배양조건은 25℃, pH 6.0, 3% NaCl임을 알 수 있었다. 추출용매는 에탄올과 메탄올에 비해 아세톤이 더 적절한 것으로 나타났다. 추출된 색소의 주요성분은 HLPC, NMR, MS, 그리고 UV 스펙트럼의 구조 분석을 통해 유용한 생리활성물질인 비올라세인으로 밝혀졌다. 본 연구는 해양미생물이 관여한 대사물질로부터 생리활성물질을 조사하는 연구기법을 서술함과 동시에 오늘날 변화하는 해양환경에서 해면동물과 미생물 관계의 생태학적 의의를 제시하고 있다. Microbial secondary metabolites of marine organisms are regarded as major sources of structurally and biologically novel compounds with numerous potential uses. Sponge-microbe associations are among the most interesting sources for exploring bioactive compounds. In this study, the bacterial strain Microbulbifer sp. (127CP7-12) was isolated from the Asian marine sponge Hymeniacidon sinapium collected at an inter-tidal zone on the west coast of Korea. Cultured bacteria produced a violet pigment, and optimal culture conditions for violet pigment production were investigated. Maximum production of the violet pigment from the strain culture was observed under the conditions of 25℃, pH 6.0, and 3% NaCl. Acetone provided better extraction of the pigment from fermented broth compared with ethanol and methanol. The proposed structure of the major component in the extracted crude pigment was determined via high-performance liquid chromatography, nuclear magnetic resonance, mass spectrometry, and UV spectra analyses, which showed that the metabolite was the promising bioactive compound violacein. This study describes the examination of marine bioactive materials from microbe-engaged metabolites and the ecological implica-tions of the sponge-microbe association in a changing ocean.

        • KCI등재

          미생물연료전지의 가축분뇨 처리 가능성 연구

          김영화 ( Young Hwa Kim ),유영선 ( Young Sun Ryou ),최정은 ( Jung Eun Choi ),김세희 ( Se Hee Kim ),장재경 ( Jae Kyung Jang ),김종구,이성현 ( Sung Hyoun Lee ),강연구 ( Young Goo Kang ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2010 한국미생물·생명공학회지 Vol.38 No.4

          본 연구는 미생물연료전지를 이용하여 액비를 처리하고 동시에 유용한 전기에너지 발생이 가능한지를 실험한 것이다. 탄소섬유전극(graphite felt)와 스테인레스 스틸망을 다른 비율로 충진한 single-chamber 미생물연료전지를 이용하였으며 탄소섬유전극보다 스테인레스망을 더 많이 충진한 미생물연료전지를 대조구(CMFC)로 하여 탄소섬유전극이 더많이 충진된 미생물연료전지(SMFC)와 서로 비교하였다. 농화 배양이 끝난 후, SMFC로부터 발생되는 전류는 3.167±80mg/L의 액비를 공급할 때 18 mA가 안정적으로 발생되었다. 이때 최대 전력밀도와 전류밀도는 각각 680 mW/m3와 3,770 mA/m3이었으며, CMFC의 전력밀도와 전류밀도보다는 높았다. 화학적산소요구량(COD)는 SMFC와 CMFC에서 3,718±80 mg/L에서 865±21과 930±14 mg/L로 감소하여 각각72.7%와 70.6%가 감소되었다. SMFC와 CMFC로부터 부유물질(SS)은 99% 이상이 감소되는 것을 확인하였다. 또한SMFC의 암모니아성질소, 질산성질소, 그리고 인산염인과 같은 영향물질 농도의 변화도 각각 65.4%, 57.5%, 그리고 73.7%이 감소되었으며 CMFC의 경우도 거의 유사한 제거율을 보였다. 이들 결과로부터 저가 재료가 충진한 미생물 연료전지를 이용함으로써 경제적 효과를 기대할 수 있음은 물론 가축분뇨로부터 적지만 전기 에너지가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. In this study the feasibility of simultaneous electricity generation and treatment of swine farm wastewater using microbial fuel cells (MFCs) was examined. Two single-chamber MFCs containing an anode filled with different ratio of graphite felt and stainless-steel cross strip was used in all tests. The proportion of stainless-steel cross strip to graphite felt in the anode of control microbial fuel cell (CMFC) was higher than that of swine microbial fuel cell (SMFC) to reduce construction costs. SMFCs produced a stable current of 18 mA by swine wastewater with chemical oxygen demand (COD) of 3,167±80 mg/L after enriched. The maximum power density and current density of SMFCs were 680 mW/m3 and 3,770 mA/m3, respectively. In the CMFC, power density and current density was lower than that of SMFC. CODs decreased by the SMFC and CMFC from 3,167±80 to 865±21 and 930±14 mg/L, achieving 72.7% and 70.6% COD removal, respectively. The suspended solid (SS) of both fuel cells was also reduced over 99% (4,533±67 to 24.0±6.0 mg/L). The concentration of nutritive salts, NH4 +, NO3 -, and PO4 3-, dropped by 65.4%, 57.5%, and 73.7% by the SMFC, respectively. These results were similar with those of CMFC. These results show that the microbial fuel cells using electrode with mix stainless-steel cross strip and graphite felt can treat the swine wastewater simultaneously with an electricity generation from swine wastewater.

        • KCI등재

          고농도 염분폐수의 정화능이 우수한 기능성 미생물 커뮤니티의 군집 분석

          이재원 ( Jae Won Lee ),김병혁 ( Byung Hyuk Kim ),박용석 ( Yong Seok Park ),송영채 ( Young Chae Song ),고성철 ( Sung Cheol Koh ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2014 한국미생물·생명공학회지 Vol.42 No.4

          본 연구에서는 고염폐수의 정화능이 우수한 미생물 기능성 커뮤니티 HWTC (Highsalt Wastewater Treatment Community)를 이용한 고염폐수 처리시스템을 개발하였으며, HWTC의 미생물 군집의 다양성을 확인해 보았다. HWTC의 고염폐수 처리능력은 HRT 2.5일만에 CODcr 84%의 처리효율로 확인하였다. 미생물 군집분석은 PCR-DGGE기법과 16S rRNA gene clone library를 통하여 미생물 다양성을 확인하였다. 4%의 염농도의 폐수에서 우점하는 미생물은 Halomonas sp.와 Paenibacillus sp.로 나타났고, phylogenetic tree 분석을 통해 γ-proteobacteria 속하는 미생물의 다양성이 높게 나타났으며, firmicutes속 하는 미생물이 우점하고 있었다. 고염폐수를 처리할 수 있는 미생물 기능성 커뮤니티 HWTC를 이용하여, 고염의 폐수 정화를 가능하게 할 것으로 판단된다. In this study, a wastewater treatment system for hypersaline wastewater utilizing the Hypersaline Wastewater Treatment Community (HWTC) has been developed. The hypersaline wastewater treatment efficiency and microbial community of the HWTC were investigated. The average removal efficiencies of chemical oxygen demand were 84% in an HRT of 2.5 days. Microbial community analysis, by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) of PCR-amplified 16S rRNA gene fragments and 16S rRNA gene clone library, revealed community diversity. The 16S rRNA gene analysis of dominant microbial bacteria in 4% hypersaline wastewater confirmed the presence of Halomonas sp. and Paenibacillus sp. Phylogenetic analysis suggested that the taxonomic affiliation of the dominant species in the HWTC was γ-proteobacteria and firmicutes. These results indicate the possibility that an appropriate hypersaline wastewater treatment system can be designed using acclimated sludge with a halophilic community.

        • KCI등재

          독도 주변의 해수에서 분리한 세균의 다양성과 군집구조 분석

          김사열 ( Sa Youl Ghim ),성혜리 ( Hye Ri Sung ) 한국미생물생명공학회 ( 구 한국산업미생물학회 ) 2010 한국미생물·생명공학회지 Vol.38 No.3

          독도 연안에 존재하는 배양 가능한 미생물의 다양성을 16SrRNA 분석으로 조사하였다. 동도 선착장 주변과 서도 숙소 부근을 중심으로 채취한 시료에서 163개의 해양 미생물을 분리하였다. 분리한 미생물 163종을 16S rRNA 염기서열의 분석을 이용하여 부분동정 할 수 있었다. 부분동정된 미생물은 gamma-proteobacteria(58%), alpha-proteobacteria (20%), bacteriodetes(16%) 계통이 대부분을 차지하고 있었고, 그 외에도 low G+C Gram positive bacteria와 epsilonproteobacteria가소수 동정 되었다. 염기서열이 분석된 미생 물들은 이전에 보고된 미생물들의 16S rRNA 유전자와 93.3%에서 100%의 유사도를 보이며 56속 94종으로 부분 동정되었다. 163종의 부분 동정된 미생물 중 36개의 분리 미생물이 새로운 종으로 분류될 후보군으로 추정되었다. 본 연구의 결과 독도연안 바닷물에는 proteobacteria와 bacteriodetes의 비율이 높게 나타났고, 미생물 다양성을 높게 유지하고 있었다. 이 다양한 미생물로부터 다양한 유용미생물 자원을 확보할 수 있고, 새로운 종으로 분류될 후보군 들은 추후 여러 생리생화학적 실험을 수행하여 새로운 종 또는 새로운 속으로 발표할 수 있을 것으로 판단된다. One hundred sixty three strains showing different colony morphological characteristics on different concentration of marine agar (MA) plates were isolated from ambient seawater near Dokdo island. Bacterial diversity and distributions were studied by phylogenetic analysis of the partial 16S rRNA gene sequences. One hundred sixty three strains were partially sequenced and analyzed phylogenetically. They were composed of 5 phyla, of which gamma-proteobacteria (58%), alpha-proteobacteria (20%), bacteriodetes (16%) were predominant. They were affiliated with 90 species. The 16S rRNA sequence similarity of the isolates was in 93.3 to 100 % range to reported sequence data. Thirty six isolates of among them were assumed to be novel species candidates based on similarity analysis of the 16S rRNA gene sequences. Overall, Proteobacteria and Bacteriodetes of the Dokdo coastal sea water showed a high diversity.

        • SCOPUSKCI등재

          북극 스발바르 군도 중앙로벤 빙하 해안 지역의 토양 시료 내 메타지놈 기반 미생물 군집 분석

          석윤지 ( Yoon Ji Seok ),송은지 ( Eun Ji Song ),차인태 ( In Tae Cha ),이현진 ( Hyunjin Lee ),노성운 ( Seong Woon Roh ),정지영 ( Ji Young Jung ),이유경 ( Yoo Kyung Lee ),남영도 ( Young Do Nam ),서명지 ( Myung Ji Seo ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2016 한국미생물·생명공학회지 Vol.44 No.2

          최근 빙하의 융해로 인해 빙하 해안 지역에 다양한 토양 미생물과 초목들이 드러나고 있다. 본 연구에서는 북극 스발바르 군도 중앙로벤 빙하 해안 지역으로부터 Ion Torrent Personal Genome Machine(PGM)을 활용한 메타지놈 분석을 통해 세균(bacteria), 고균(archaea), 및 진핵생물(eukaryotes)를 포함하는 다양한 미생물 군집을 분석하였다. 연구에 사용된 토양시료는 빙하 후퇴에 따른 토양의 노출 시기에 따라 2개 지역(ML4 및 ML7)으로부터 수집하였다. ML4 및 ML7 시료의 메타지놈 염기서열을 기반으로 총 2,798,108 및 1,691,859 reads가 각각 미생물 군집 분석에 활용되었다. Domain (계) 수준에서 미생물 군집의 상대 빈도를 분석한 결과 2개 시료 모두 세균(86-87%)이 높은 반면 고균과 진핵생물은 1% 미만으로 존재하는 것으로 나타났다. 또한 약 12%의 염기서열은 기존에 분류되지 않은(unclassified) 서열로 분석되었다. 세균의 경우 Proteobacteria(40.3% for ML4 and 43.3%for ML7)와 Actinobacteria(22.9% and 24.9%)가 우점하는 것으로 분석되었다. 고균의 경우에는 Euryarchaeota(84.4% and 81.1%)및 Crenarchaeota(10.6% and 13.1%), 그리고 진핵생물의 경우에는 Ascomycota(33.8% and 45.0%)가 우점하는 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 Ion Torrent PGM 플랫폼을 활용한 메타지놈 분석이 북극의 중앙로벤 빙하 해안 지역의 전체 미생물 군집 구조를 파악하는데 충분히 적용될 수 있을 것으로 사료된다. Recent succession of soil microorganisms and vegetation has occurred in the glacier foreland, because of glacier thawing. In this study, whole microbial communities, including bacteria, archaea, and eukaryotes, from the glacier foreland of Midtre Lovenbreen in Svalbard were analyzed by metagenome sequencing, using the Ion Torrent Personal Genome Machine (PGM) platform. Soil samples were collected from two research sites (ML4 and ML7), with different exposure times, from the ice. A total of 2,798,108 and 1,691,859 reads were utilized for microbial community analysis based on the metagenomic sequences of ML4 and ML7, respectively. The relative abundance of microbial communities at the domain level showed a high proportion of bacteria (about 86-87%), whereas archaeal and eukaryotic communities were poorly represented by less than 1%. The remaining 12% of the sequences were found to be unclassified. Predominant bacterial groups included Proteobacteria (40.3% from ML4 and 43.3% from ML7) and Actinobacteria (22.9% and 24.9%). Major groups of Archaea included Euryarchaeota (84.4% and 81.1%), followed by Crenarchaeota (10.6% and 13.1%). In the case of eukaryotes, both ML4 and ML7 samples showed Ascomycota (33.8% and 45.0%) as the major group. These findings suggest that metagenome analysis using the Ion Torrent PGM platform could be suitably applied to analyze whole microbial community structures, providing a basis for assessing the relative importance of predominant groups of bacterial, archaeal, and eukaryotic microbial communities in the Arctic glacier foreland of Midtre Lovenbreen, with high resolution.

        • KCI등재

          전해수 수세, 열풍건조 및 자외선 조사에 의한 미역의 미생물 감소 효과

          박시우 ( Si Woo Bark ),김꽃봉우리 ( Koth Bong Woo Ri Kim ),김민지 ( Min Ji Kim ),강보경 ( Bo Kyeong Kang ),박원민 ( Won Min Pak ),김보람 ( Bo Ram Kim ),안나경 ( Na Kyung Ahn ),최연욱 ( Yeon Uk Choi ),조영제 ( Young Je Cho ),안동현 ( 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2015 한국미생물·생명공학회지 Vol.43 No.1

          15% 전해수로 10분간 세척 후 증류수로 10분씩 5회 수세하여 48oC의 열풍 건조기에 UV 등을 설치하여 미생물의 변화를 확인하였다. 전해수 수세 후 생균수, 대장균군, 곰팡이수에서 모두 균이 검출되지 않았다. 하지만, 수세 후 열풍건조기를 이용하여 48oC에서 48시간 동안 열풍건조 시 미생물이 다시 검출됨을 확인하였고, 이에 열풍건조기 내에 UV 등을 설치하여, UV 조사 최적 시간을 확인하였다. 그 결과 UV조사를 12시간 이상 처리 시 미생물이 검출되지 않는 것으로 나타났다. 15% 전해수 수세 및 열풍건조 미역의 색도 결과, 전해수 수세구는 무처리구와 비교 시 황색도에서만 유의적인 감소를 보였으며, 수세 후 열풍건조 시 명도, 적색도 및황색도가 유의적으로 크게 증가하였다. 관능평가 결과, 색,향, 맛 및 전체적 호감도 항목에서 무처리구와 전해수 수세구간 유의적인 차이는 없었으나 전해수 처리시 미역의 비린맛 및 비린 향이 감소한다고 하였다. 또한 48oC, 48시간 열풍건조 동안 UV 0-48시간 조사 구간에서도 색, 향, 맛 및 전체적 호감도에서 유의적인 차이를 보이지 않았다. 결론적으로, 15% 전해수 수세 시 생미역의 미생물 증식을 효과적으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라 미역의 비린 맛 및 비린 냄새를 줄여 관능적으로 나은 제품을 제조할 수 있었다. 전해수 수세 후 열풍건조 하는 동안 UV 조사를 12시간 실시할경우 열풍건조기를 통한 미생물 오염을 억제할 수 있어 전해수-열풍건조-UV 병행 처리 시 미생물 제어효과가 우수한 건미역을 생산할 수 있을 것으로 사료된다. This study was conducted to investigate the effects of electrolyzed water (EW) and hot-air-drying with ultraviolet light (UV) to reduce coliform bacteria of Undaria pinnatifida (UP). The UP was washed in the order of 15% EW, tap water (TW), and distilled water (DW) under following conditions: 15% EW for 10 min (washing: 1 time), TW for 1 min, and DW for 10 min (washing: 5 times). Viable cells, coliform, and mold counts were at 102-103 CFU/g in untreated samples. After EW treatment, viable cells, coliform, and molds were not detected in whole samples or on the surface of UP. But, after hot-air-drying at 48oC for 48 h, the number of viable cells, coliform, and molds were 101-105 CFU/g. After hot-air-drying at 48oC for 48 h with UV (12-48 h), viable cells, coliform, and molds were not detected in whole samples or on the surface of UP. In respect of color value, there were no significant changes. In sensory evaluation, the UP with hot-air-drying with UV (12 h) had the highest score in overall preference among UV treatment groups. These results suggest that the treatments at 15% EW for 10 min and hot-air-drying at 48oC for 48 h with UV (12 h) were effective to reduce coliform bacteria of the dried Undaria pinnatifida.

        • KCI등재

          한국산 및 중국산 김치의 Bacteria 군집 분석 및 발효과정 중 Bacilli 포자 형성 규명

          안두현 ( Doo Hyun An ),김혜림 ( Hye Rim Kim ),정도원 ( Do Won Jeong ),( Jane M. Caldwell ),이종훈 ( Jong Hoon Lee ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2014 한국미생물·생명공학회지 Vol.42 No.2

          Bacteria 군집 차이를 이용한 신속한 한국산 및 중국산 김치 원산지 판별 가능성의 검토를 위하여 Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism (T-RFLP) 분석법을 적용하였다. T-RFLP 분석은 김치발효에 관여하는 주요 유산균의 빠르고, 재현성 있는 검출에는 효과적이었지만, 종(species) 수준에서의 미생물 확인에는 한계를 가지고 있어 한국산 및 중국산 김치에 특이적으로 존재하는 bacteria의 검출에는 부적합한 것으로 평가되었다. T-RFLP를 적용한 발효과정 중의 한국산 및 중국산 김치에 존재하는 bacteria 군집 천이 분석은 비슷한 양상으로 나타났고, Bacillus 속이 발효 후기까지 검출되었다. 또한 Bacillus 속은 발효 후기에 포자를 형성하는 것으로 확인되었다. Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism (T-RFLP) analysis was adopted to explore rapid differentiation in the diversity and dynamics of bacteria in kimchi made in Korea and China for future application in kimchi origin discrimination. TRFLP analysis supported the reproducible and rapid detection of major lactic acid bacteria known to be involved in kimchi fermentation. The taxonomic resolution level of this T-RFLP analysis was between the species and genus level, but was not specific enough for the detection of a bacterium found only in one origin, either Korea or China. The bacterial community structure successions in kimchi samples from Korea and China analyzed by T-RFLP analysis occurred with a similar pattern. Bacillus spp. which were not detected in the early microbial studies of kimchi were constantly detected until the late fermentation stage of kimchi in our T-RFLP analysis and their existence was proved by culture-based identification. Additionally, sporulation of Bacillus spp. during kimchi fermentation was discovered.

        • KCI등재

          이온성액체의 미생물, 생명화학공학에의 응용과 전망

          하성호 ( Sung Ho Ha ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2013 한국미생물·생명공학회지 Vol.41 No.1

          비휘발성, 비폭발성, 열적 안정성의 특성을 가지고 있는 이온성액체는 환경친화적인 용매이고, 또한 양이온과 음이온의 다양한 조합을 통해 사용 목적에 부합하는 이온성액체를 용이하게 합성할 수 있어 용매로서의 다양성으로 인해 청정용매, 촉매, 추출 및 분리, 전해질 등의 분야에서 다양하게 응용되고 있다. 이에 본 논문에서는 이온성액체에 대한 기본지식와 함께 현재 미생물생명화학공정에서 이온성액체가 용매로서 효과적으로 응용되고 있는 효소반응 분야, 단백질 재접힘 분야, 바이오매스 용해 및 활용분야에서의 최근 연구동향을 기술하였다. Ionic liquids (ILs) have been widely recognized as environmentally benign solvents. Their unique properties, including negligible vapor pressure, non-flammability, a wide liquid range and their tunable physicochemical properties by proper selection of cations and anions, make them attractive green solvents in a variety of fields such as organic synthesis/catalysis, extraction/ separation, and electrochemistry, amongst others. In this paper, the recent technological developments and their prospects in the application of ILs in microbiology and biochemical engineering, including enzymatic reactions, protein folding/refolding and biomass dissolution, are discussed.

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