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          영지(Ganoderma lucidum) 균사체의 액체배양에 의한 세포외 생물고분자의 생산조건과 특성

          이신영,강태수 한국미생물생명공학회 ( 구 한국산업미생물학회 ) 1996 한국미생물·생명공학회지 Vol.24 No.1

          새로운 생물산업소재의 탐색 및 개발연구의 일환으로 Ganoderma lucidum(영지1호) 균사체의 액체배양에 의하여 세포외 생물고분자의 생산을 위한 최적 생산조건을 검토하였고, 생성 생물고분자를 분획 정제하여 이의 성분특성을 조사하였다. 세포의 생물고분자 생산을 위한 최적 배양조건은 glucose 5%, yeast extract 0.5%, (NH_4)_2HPO_4 0.1% 및 KH_2PO_4 0.05%(w/v)를 함유한 배지에서 pH 5.0, 온도 30℃ 및 교반속도 100 rpm일 때 얻어졌다. 이들 조건하에서 7일간 플라스크 배양하였을 때, 최대의 균체 및 세포외 생물고분자 농도는 각각 15.2 및 18.8 g/l이었으며, 비생육속도, 비기질소비속도 및 비생산속도는 각각 0.039 hr^-1, 0.043 gg ^-1hr^-1이었다. 세포의 생물고분자는 실온의 물추출에 의하여 수용성 및 물불용성 다당류로 분획되었으며, 두 시료 모두 97% 이상의 당을 함유하였다. 수용성 생물고분자 분획(BWS)과 물불용성 분획(BWI)은 모두 glucose, galactose, mannose, xylose 및 fucose를 함유하였으며, 구성당의 몰비는 각각 3.6 : 1.5 : 2.1 : 0.5: trace 및 2.9 : 3.1 : 2.0 : 1.6 : 0.3이었다. For the screening and the development of the new bio-material, cultural conditions for the exo-biopolymer (EBP) production through the submerged cultivation of Ganoderma lucidum mycelium were investigated. Also, the fractionations and the purifications of the exo-biopolymer were carried out and the chemical compositions of the exo-biopolymer were examined. The optimal culture conditions for the exo-biopolymer production were pH 5.0, 30℃ and 100 rpm of agitation speed in the medium containing of 5% (w/v) glucose, 0.5% (w/v) yeast extract, 0.1% (w/v) (NH_4_)_2HPO_4, and 0.05% (w/v) KH_2PO_4. In the flask cultivation for 7 days under these conditions, the concentration of the maximum exo-biopolymer and the cell mass were 15.4 g/l and 18.8 g/l, respectively. The specific growth rate was 0.039 hr^-1. In addition, the substrate consumption rate, and the exo-biopolymer production rate were 0.043 gg ^-1hr^-1 and 0.025 gg ^-1hr^-1, respectively. The exo-biopolymer was fractionated into BWS (water soluble exo-biopolymer) and BWI (war insoluble exo-biopolymer) by the water insoluble exo-biopolymer) by the water extraction, and the sugar contents fo two fractions were higher than 97% (based on dry basis). The components sugar of BWS and BWI fractions were glucose, galactose, mannose, xylose, and fucose. Their molar ratios were 3.6:1.5:2.1:0.5: trace and 2.9:3.1:2.0:1.6:0.3, respectively.

        • KCI등재

          토양미생물 복원제를 이용한 유류로 오염된 토양의 복원

          홍선화 ( Sun Hwa Hong ), 이상민 ( Sang Min Lee ), 이은영 ( Eun Young Lee ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2011 한국미생물·생명공학회지 Vol.39 No.3

          유류로 오염된 토양을 토양미생물 복원제를 첨가한 후 다양한 조건에서20일 동안의 유류저감효과를 알아보았다. 실험 조건은 유류로만 오염된 토양(DS), 토양미생물 복원제를 20%(w/w)가 되도록 첨가한 유류로 오염된 토양(DSP), 토양미생물 복원제를 넣은 후 pH를 중성으로 보정한 유류로 오염된 토양(DSP-1), 토양미생물 복원제와 촉진제를 넣은 유류로 오염된 토양(DSP-2), 토양미생물 복원제와 촉진제를 넣은 후 pH를 중성으로 보정한 유류로 오염된 토양(DSP-3)을 설정하였다. 실험 결과 pH를 보정한 토양미생물 복원제를 첨가한 유류오염토양은 탈수소 효소 활성과 TPH 저감에서의 효능이 우수하였다. 실험이10일 경과되었을 때 탈수소 효소활성이 가장 높은 DSP-1 토양이 TPH 역시 가장 활발히 분해했다. 결과적으로 초기 10일의 배양기간 동안 토양미생물 복원제를 첨가한 토양은 대조군에 비해 38% 가량의 TPH 저감상승효과를 볼 수 있다. 토양미생물 복원제의 첨가를 통해 초기 저감속도를 올려줄 수 있으며, 최종적으로도 비 첨가군에 비해 높은 저감효율을 기대할 수 있다. 토양미생물 복원제를 유류오염토양을 복원한다면 초기 오염물질을 빠르게 처리할 수 있지만 미생물 활성은 pH, 온도 등 환경 인자에 많은 영향을 받으므로 토양미생물 복원제의 효율을 최대화하기 위해서는 환경 인자를 분석하여 이를 바탕으로 복원을 진행한다면 오염물질 정화 효율을 향상시킬 수 있을 것이다. Oil pollution is a world-wide and prevalent treat to the environment. Physic-chemical remediation technology, used with total petroleum hydrocarbon (TPH) contaminated soil, has proven to be very slow and uneconomic. Bioremediation of contaminated soil has been seen to be a more efficient method where the concentrations of oil are moderate and non-biological techniques are not economical. The aim of this research was to investigate the influence of additives on TPH degradation in a diesel contaminated soil environment. Six experimental conditions were conduced; (i) diesel contaminated soil, (ii) diesel contaminated soil treated with microbial additives, (iii) diesel contaminated soil treated with microbial additives where the mixture was titrated to an end point of pH 7 with NaOH, (iv) diesel contaminated soil treated with microbial additives and accelerating agents, and (v) diesel contaminated soil treated with microbial additives and accelerating agents where the mixture was titrated to an end point of pH 7 with NaOH. After 10 days, significant TPH degradation (67%) was observed in the DSP-1 (v) soil sample. The removal of TPH, in the soil sample where microbial additives were supplemented, was 38% higher than the control soil sample during the first ten days. The microbial additives were effective for both the initial removal rate and the relative removal efficiency of TPH when compared with the control group. However, various environmental factors, such as pH and temperature, also affected the activities of microbes living in the additives, so pH calibration of oil-contaminated soil would help the initial reduction efficiency in the early stages.

        • KCI등재

          지하수 히트펌프 시스템의 지중 환경관리를 위한 시추 슬라임의 원핵생물 유전자 다양성

          김희정 ( Heejung Kim ), 이시원 ( Siwon Lee ), 박정희 ( Junghee Park ), 전원탁 ( Won-tak Joun ), 김재연 ( Jaeyeon Kim ), 김홍현 ( Honghyun Kim ), 이강근 ( Kang-kun Lee ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2016 한국미생물·생명공학회지 Vol.44 No.4

          지하수의 열을 이용한 히트펌프 시스템에서는 열 효율 유지를 위한 클로깅 현상이 고려되어야 한다. 클로깅 현상은 토양·지하수 환경에서 이화학적 요인 외에도 미생물학적 요인으로 발생한다. 이번 연구에서는 안정적인 지하수 열원 냉난방 시스템 운영을 위하여, 대수층 수위강하의 영향을 받지 않는 지하 10 미터 지점에서 불교란 시추 슬라임의 초기상태 원핵생물 다양성을 조사하였다. 세균은 문 수준에서 Proteobacteria (20.8%), Acidobacteria (18.8%), Chloroflexi (16.9%) 및 Firmicutes (10.2%) 등으로 나타났고, 속 수준에서는 Koribacter속 등 144개속이 분석되었다. 고세균은 문 수준에서 Thaumarchaeota (42.8%), Crenarchaeota (36.9%) 및 Euryarchaeota (17.4%)이 나타났으며, 강 수준에서 약 69.4% 비율로 Miscellaneous Crenarchaeota Group (MCG), Finnish Forest Soil Type B (FFSB) 및 Thermoplasmata가 분석되었다. Operational taxonomic units (OTUs)는 세균 3,565 및 고세균 836 OTUs로 나타났고, 세균이 고세균에 비해 풍부하며 우점도가 낮게 나타났다. 또한, 관정 막힘 현상을 유발할 가능성 있는 세균 후보군 135개(1.9%) reads가 분석되었으며, 향후 클로깅 현상에 대한 연구에 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다. Groundwater heat pump (GWHP) systems must consider phenomena such as clogging to improve system efficiency and maintenance. In this study, we evaluated the prokaryotic diversity in a boring slime sample obtained at a depth of 10 m, which represented an undisturbed sample not affected by aquifer drawdown. Bacteria belonging to the phyla Proteobacteria (20.8%), Acidobacteria (18.8%), Chloroflexi (16.9%), and Firmicutes (10.2%) were found. Additionally, 144 species were identified as belonging to the genus Koribacter. Archaeal phyla were detected including Thaumarchaeota (42.8%), Crenarchaeota (36.9%), and Euryarchaeota (17.4%) and the class level comprised the miscellaneous Crenarchaeota group (MCG), Finnish forest soil type B (FFSB), and Thermoplasmata, which collectively accounted for approximately 69.4% of the detected Archaea. Operational taxonomic units (OTUs) were analyzed to reveal 3,565 bacterial and 836 archaeal OTUs, with abundances of 7.81 and 6.68, and richnesses of 5.96E-4 and 2.86E-3, respectively. The distribution of the groundwater microbial community in the study area showed a higher proportion of non-classified or unidentified groups compared to typical communities in surface water and air. In addition, 135 (approx. 1.9%) reads were assigned to a bacterial candidate associated with clogging.

        • KCI등재

          감초 성분의 항균활성, 정량 및 방부력에 관한 연구

          김혜진 ( Hye Jin Kim ), 장하나 ( Ha Na Jang ), 배정윤 ( Jeong Yun Bae ), 하지훈 ( Ji Hoon Ha ), 박수남 ( Soo Nam Park ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2014 한국미생물·생명공학회지 Vol.42 No.4

          본 연구에서는 감초성분인 glycyrrhizin, liquiritin, liquiritigenin, isoliquiritigenin의 항균활성을 측정하고, 원산지별 감초 추출물에서 항균활성 성분인 isoliquiritigenin과 liquiritigenin을 정량하여 비교평가하였다. 또한 challenge test를 통하여 가장 뛰어난 항균활성을 나타낸 isoliquiritigenin과 합성 방부제인 메틸 파라벤과의 방부력을 비교하였다. 감초 성분의 항균활성을 disc diffusion assay를 통해 측정한 결과, Liquiritigenin과 isoliquiritigenin이 B. subtilis, P. acnes, E. coli, P. aeruginosa에 대해 저해활성을 보였다. 특히 감초성분 중 큰 항균활성을 나타낸 isoliquiritigenin과 합성 방부제로 사용되는 메틸 파라벤과 프로필 파라벤의 최소저해농도를 비교한 결과 isoliquiritigenin이 강력한 항균활성을 나타내는 것을 확인하였다. HPLC를 통해 원산지별 감초 추출물 isoliquiritigenin과 liquiritigenin을 정량한 결과, 이들의 함량은 한국산 감초가 중국산 감초와 우즈베키스탄산 감초보다 높은 것을 확인하였다. 이를 통해 한국산 감초가 우수한 항균력을 나타내는데 isoliquiritigenin, liquiritigenin 함량이 영향을 미치는 것으로 판단된다. Isoliquiritigenin의 B. subtilis, P. acnes, E. coli, P. aeruginosa에 대한 challenge test를 통해 메틸 파라벤 보다 isoliquiritigenin이 뛰어난 방부력을 나타냄을 확인하였다. 이상의 본 연구 결과로부터 감초 성분의 항균활성을 확인하였고, 원산지별 감초(한국, 중국, 우즈베키스탄) 중 한국 감초가 우수한 항균력을 나타내는데 isoliquiritigenin과 liquiritigenin 함량이 영향을 미치는 것으로 사료된다. 또한 감초 성분 중 가장 우수한 항균활성을 나타낸 isoliquiritigenin은 파라벤류를 대체 할 수 있는 천연 보존제로써 이용 가능성이 있다고 판단된다. The present study was aimed at investigating the antimicrobial activities of licorice's active ingredients. Four samples of licorice ingredients (glycyrrhizin, liquiritin, liquiritigenin, and isoliquiritigenin) were evaluated for their antimicrobial activities against six skin microorganisms. The bioassay applied for determining the antimicrobial effects employed a disc diffusion assay, the minimum inhibitory concentration, and the challenge test. The ingredients showed antibacterial activities. Especially, isoliquiritigenin has significant antimicrobial activities against two Gram-positive (Bacillus subtilis, Propionobacterium acnes) and two Gramnegative (Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa) bacteria. These samples had much higher antimicrobial activities than synthetic preservatives. Our results reveal that liquiritigenin and isoliquiritigenin could be useful compounds for the development of antibacterial agents for the preservation of cosmetics and foods. The two flavonoids, liquiritigenin and isoliquiritigenin, sourced from Korea, China, Uzbekistan, were quantified using HPLC. The results demonstrated that Korean licorice has two flavonoids (liquiritigenin, isoliquiritigenin) in much higher quantities than was observed in the licorice obtained from the two other countries. Thus, isoliquiritigenin and Korean licorice extract represent new candidates for antimicrobial agents.

        • KCI등재

          Methanotrophs을 이용한 메탄 저감 기술 최신 동향

          조경숙 ( Kyung-suk Cho ), 정혜경 ( Hyekyeng Jung ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2017 한국미생물·생명공학회지 Vol.45 No.3

          메탄은 자연적인 발생원과 인위적인 발생원에 의해 배출되며 지구온난화를 야기하는 대표적인 온실가스이다. 메탄을 탄소원과 에너지원으로 이용하는 메탄산화세균은 메탄의 생물학적 산화에 중요한 역할을 한다. 메탄산화세균의 서식지는 매우 다양하며 메탄산화반응의 핵심 효소인 methane monooxygenases (MMOs)는 메탄뿐 아니라 다른 기질을 산화할 수 있는 기질특이성을 가지고 있다. 이러한 메탄산화세균의 특성으로 인해 생물학적 메탄 저감 기술과 생물정화기술 분야에서 메탄산화세균의 활용에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 총설 논문에서는 메탄산화세균의 종류, MMOs의 특성과 메탄산화세균의 고농도 배양 기술에 관한 최근 정보를 정리하였다. 또한 메탄산화세균을 이용한 생물학적 메탄 저감 관련 실험실 규모와 매립지 현장에서의 기술 개발 현황 및 적용 결과를 소개하였다. 이러한 생물학적 메탄 저감 시스템에서 메탄산화세균의 군집 거동 특성도 고찰하였다. 마지막으로, 메탄산화세균을 활용한 생물공학기술의 혁신을 위해 필요한 과제로 대사활성이 우수하거나 신규대사능력을 가진 메탄산화세균의 지속적인 탐색 연구, 고농도 세포 대량배양기술 개발 및 미생물 컨소시움(메탄산화세균과 비메탄산화세균의 컨소시움) 디자인 및 관리 기술 등이 필요함을 제안하였다. Methane, which is emitted from natural and anthropogenic sources, is a representative greenhouse gas for global warming. Methanotrophs are widespread in the environment and play an important role in the biological oxidation of methane via methane monooxygenases (MMOs), key enzymes for methane oxidation with broad substrate specificity. Methanotrophs have attracted attention as multifunctional bacteria with promising applications in biological methane mitigation technology and environmental bioremediation. In this review, we have summarized current knowledge regarding the biodiversity of methanotrophs, catalytic properties of MMOs, and high-cell density cultivation technology. In addition, we have reviewed the recent advances in biological methane mitigation technologies using methanotrophs in field-scale systems as well as in lab-scale bioreactors. We have also surveyed information on the dynamics of the methanotrophic community in biological systems and discussed the various challenges pertaining to methanotroph- related biotechnological innovation, such as identification of suitable methanotrophic strains with better and/or novel metabolic activity, development of high-cell density mass cultivation technology, and the microbial consortium (methanotrophs and non-methanotrophs consortium) design and control technology.

        • KCI등재

          토양 내 TPH(Total Petroleum Hydrocarbons)의 생물학적 분해 연구

          김지영 ( Jee Young Kim ), 이상섭 ( Sang Seob Lee ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2011 한국미생물·생명공학회지 Vol.39 No.2

          본 연구실에서 확보한 diesel 분해 고효율 균주 Pseudomonas putida KDi 19, kerosene 분해 고효율 균주 P. aeruginosa K14, gasoline 분해 고효율 균주 P. putida G8, BTEX 분해 고효율 균주 P. putida BJ10, P. putida E41의 5개의 고효율 균주를 컬럼 및 반응기에 적용하여 TPH의 생물학적 분해 실험에 적용하였다. 영양염류 및 산소 농도, 균농도 등 최적의 환경인자 도출을 통해 최적의 생물학적 처리 효율을 TPH의 경우, MSM 및 activator I을 주입하여 25일 동안 76.3%의 제거 효율과 제거속도상수 K=0.711를 나타냈으며, diesel의 경우 40일 동안 99.2%의 제거 효율을 보였다. 또한, TPH 오염 토양의 lab-scale bioremediation 실험에서 고효율 균주를 적용한 결과 45일 운전 기간 동안 7,209.9 mg·kg-1을 825.6 mg·kg-1까지 88.5% 제거하였다. 본 연구에서 도출된 TPH로 오염된 토양의 bioremediation을 위한 고효율 균주 확보와 최적의 환경 인자 도출은 현재 부족한 생물학적 처리 연구와 물리적 화학적 처리의 문제를 해소하기 위한 기초적 실험 자료로서 기여할 것으로 사료된다. We previously showed that five strains belonging to Pseudomonas could remove TPH (Total Petroleum Hydrocarbons) efficiently when they are applied to TPH-contaminated soil. We optimized the bioremediation condition using different hydrocarbons and nutrients conditions to improve the efficiency. We setup lab-scale column bioreactor to monitor TPH and diesel removal efficiency. When we applied five Pseudomonas sp. mixtures to 25,000 mg ·kg-1 TPH-contaminated soil (diesel 10,000 mg ·kg-1, kerosene 10,000 mg·kg-1, gasoline 5,000 mg·kg-1) with the optimum condition, 76.3% of TPH removal efficiency was shown for 25 days. Meanwhile, in the application of five Pseudomonas sp. mixtures to 20,000 mg·kg-1 diesel-contaminated soil with the optimum condition, 99.2% of diesel removal efficiency was shown for 40 days. In the application to lab-scale bioreactor with five high efficiency bacteria, 88.5% of TPH removal efficiency was shown for 45 days. Based on the results from this study, we confirmed that this mixed Pseudomonas sp. consortium might improve the bioremediation of TPH in contaminated soil, the efficacy can be controlled by improving the nutrients. We also confirmed that the nutrients and oxygen for biodegradation of TPH could contribute on the management and control of applications of these strains for the study of bioremediation of TPH-contaminated soil.

        • 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.

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