• 대한환경공학회지
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• 제35권6호
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• pp.449-455
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• 2013

소규모 하수처리시스템에 다양한 반송비와 고정식 담체를 적용하여 합성폐수에서 질소, 인의 제거를 검토하였다. 담체를 첨가 시 질소의 제거율은 40.1%에서 65.1%로 증가하였으나 COD와 인의 제거에는 영향이 없었다(<5%). 반송을 통해 유량을 2배(2Q)로 증가시킨 경우 질소의 제거율은 7% 정도가 증가하였으나, 인 제거율은 반송비가 증가됨에 따라 31.8에서 26.6%로 감소하였다. 무산소조에서 담체에 부착된 미생물은 약 73.4 $mg/cm^2$로 존재하였으며, FISH분석 결과 탈질 미생물인 Pseudomonas aeruginosa 존재 (약 58%)를 확인하였다.

• KSBB Journal
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• 제23권3호
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• pp.213-218
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• 2008

일반적으로 약주 생산 공정에서 고정화 담체를 이용하는 연속식 반응기에서는 회분식 반응기와 비교하여 생성되는 알코을 생성량 못지않게 연속식 반응기에서 연속적으로 생성되고 있음을 알 수 있었다. 고정화 담체를 이용한 연속식 반응기는 약주의 품질에 긍정적인 효과를 보이는 것으로 나타났으며 담금 공정에서의 처리효과를 분석한 결과는 다음과 같다. 1) 회분식 배양에서 에탄올의 생성량은 1차 담금 1일 째부터 12%이상 증가하는 것으로 나타났으며 연속배양은 2차 담금에 효모를 주입하지 않아도 회분식 배양에서와 같은 알코올 도수를 가지면서 지속적으로 얻어졌다. 또한 pH는 4.4에서 3.8로 감소하는 패턴을 나타냈으며 산소농도는 1 ppm정도 차이가 나타났으나 이는 연속적으로 기질이 반응기로 주입되기 때문에 증가된 것이다. 2) 폴리플로필렌에 폴리스티렌을 샌드위치식으로 접합한 고정화 미생물담체는 연속배양에서 효모 주입 없이도 회분식 배양과 비교해보았을 경우에 당화과정과 알코올 생성과정 등이 서로 상반되는 패턴을 갖으면서 생물학적인 반응이 정상적으로 진행됨을 증명하였다. 3) 연속배양의 실험결론을 토대로 1차 담금에서 당의 생성기질을 이용하였을 경우, 10톤/일 생산하는 약주생산 공장은 1년간 효모 투입비용을 환산해 본 결과 1억원 이상의 투입비용이 감소하는 것으로 나타났다.

• KSBB Journal
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• 제11권1호
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• pp.30-36
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• 1996

Cyclosporin A 고정화배양과 현탁배양의 결과를 바탕으로 각각의 배양의 경우에 따른 비성장속도의 포도당에 대한 Monod 속도식을 제안하고 그에 필요 한 매개변수들을 구하였다. 고정화 배양이 현탁배양 에 비해 높은 ${\mu}m$와 낮은 Km 값을 갖는 것으로 나 타났는데 이는 고정화 균체의 우수한 활성과 기질에 대한 높은 친화도에 기 인한 것으로 보인다. 고정상 발효의 경우, 구한 매개변수들을 담체내에서의 물질 전달 및 반응속도의 정도를 나타내는 효율인자 값을 계산하는데 이용하였다. 중요한 고정화 공정변수인 담체크기, 균체부하의 정도가 기질의 확산저항에 미 치는 영향을 고려하여 효율인자값을 계산한 결과, 적절한 담체의 크기는 반경 $100 ~ 500{\mu}m$로 나타났 다. 고정화세포배양시 담체내의 균체의 균일한 분포 및 활성도의 유지를 위해서, 적정한 담체입자크기를 결정한 후 균체부하량을 조절하여 고정화 공정을 운 영하는 것이 중요한 것요로 판명되었다.

• KSBB Journal
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• 제21권5호
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• pp.384-388
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• 2006

본 연구에서는 고정화 방선균을 이용한 이차대사산물생산 공정 개발에 있어서 고려해야 할 중요한 사항인, 고정화세포의 반복사용 가능성을 조사하였다. 또한 축축한 담체에 균사체 형태의 생산균주의 고정화가능성에 대하여 알아보았다. 셀라이트 담체에 고정화된 고생산성 Streptomyces lincolnensis 돌연변이주를 이용한 반복회분식 배양에서, 회분수가 증가함에 따라 고정화세포의 린코마이신 생산성이 증가하였고 9번째 회분에서는 1007 $({\pm}256)$ mg/L의 린코마이신이 얻어졌다. 10번의 반복회분동안 고정화세포에 의해 얻어진 린코마이신 총양을 기준으로 계산된 고정화세포 배양의 생산성은 현탁회분식 배양에 비해 1.4배 높았다. 축축한 담체와 배지가 포함된 플라스크에 균사체 형태의 생산균주를 접종하고 배양 후 생성된 고정화세포 농도와 린코마이신 양은 건조한 담체에 포자상태의 생산균주를 고정화한 후 배양하여 얻어진 것에 비하여 다소 높음이 관찰되었다. 이는 균사체 형태의 생산균주가 축축한 담체에 쉽게 고정화되는 것을 의미한다. 실제 생산규모를 고려할 때, 본 연구팀에서 개발한 방선균 고정화방법은 담체 멸균 및 세포고정화 단계에서 추가적인 설비가 필요 없으며, 이는 고정화단계에서 숙련된 기술과 추가의 설비를 요하는 다른 방법들에 비하여 실용적이며 경쟁력 있는 생물 공정이라고 사료된다.

• 한국미생물생명공학회:학술대회논문집
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• 한국미생물생명공학회 1986년도 추계학술대회
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• pp.520.3-521
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• 1986

L-Lysine 생성균인 Corynebacterium glutamicum의 동종간 융합주 RS 99를 담체인 Alginate와 여기에 TiCl$_4$로부터 제조된 Titanium hydroxide를 혼합하여 각각 고정하고 이들의 Gel strength, 활성도 및 회분식 발효조건을 비교하였다. 그 결과 Alginate-Titanium hydroxide를 담체로 선정하여 고정화 C, glutamicum 융합주의 재사용성 및 안정성을 검토하였으며, Continuous-Flow Stirred-Tank Reactor를 구성하여 L-Lysine 의 연속발효를 시도하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권9호
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• pp.917-922
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• 2005

섬유 염색폐수는 PVA, 유기정련제, 각종 염료 등이 함유되어 있어 처리가 매우 어려운 난분해성 유기폐수로 분류되어 있다. 본 연구에서는 생물학적 처리방법으로 염색폐수의 난분해성 유기물질을 효과적으로 처리할 수 있는 방안으로 활성슬러지를 PEG(Polyethylene glycol)에 포괄고정화한 담체를 고정상 반응기를 이용한 공정에 적용시켜 난분해성 유기물질의 처리효율을 평가하고 적정 운전인자를 검토하였다. 별도로 적응과정을 거치지 않은 활성슬러지를 고정화한 담체를 고정상 반응기에 충전하여 호기성 상태에서 연속식으로 운전하였다. 이때 유입수는 $SCODE_{Cr}$ 약 330 mg/L, $SBOD_5$ 20 mg/L 이하의 생물학적 1차 처리수를 사용하였다. 체류시간의 변화에 따른 각 반응기의 난분해성 유기물질 제거효율을 비교한 결과 EBCT 6 hr을 제외하고는 모두 50% 이상의 유기물($CODE_{Cr}$) 제거효율을 보였고 $COD_{Mn}$의 경우 배출허용기준치 90 mg/L보다 평균 18 mg/L 이상 낮았다. EBCT $6{\sim}24\;hr$ 결과들을 비교한 결과 EBCT 8 hr이 유기물 제거효율과 배출허용기준을 고려할 때 경제적이고 안정된 효율을 얻을 수 있는 적정 체류시간으로 나타났다. 또한 반응기에 충분한 DO를 공급하기 위하여는 주입공기 선속도를 $7\;m^3/m^2{\cdot}hr$ 이상으로 해 주어야 하는 것으로 나타났다. 또한 담체내부 미생물을 동정한 결과 PAH, PVA, Phenol 등 난분해성 물질을 분해하는 균주가 성장하고 있었다. 한편, 고정화담체를 131일에 걸쳐 관찰한 결과 압축강도와 담체내부로의 물질확산에 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 포괄고정화 담체를 이용한 염색폐수처리에서 고정상 반응기는 기존 활성슬러지 공정의 후처리로서 적용 가능할 것으로 판단되어진다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제13권3호
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• pp.273-278
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• 1985

새로운 페니실린 발효방법으로서, Penicillin chrysogenum의 포자를 담체의 미세구멍 조직에 흡착시킨 후 배양하여 얻은 균사증식담체를 이용하여 페니실린 발효를 시도하였다. 고정화 담체로써는 Celite가 가장 효율적이었으며, 이때 균사는 담체의 내부에서부터 포자가 발아하여 담체의 표면에서 증식하기 때문에 매우 안정된 biofilm growth를 얻을 수 있었다. 프라스크 배양에서 담체의 양을 5-10% 첨가하였을 때 세포의 증식과 페니실린의 생산이 전통적인 dispersed filamentous growth 에 의한 발효방법보다 현저히 증가되었다. 그러나 두 경우 모두 세포의 활성은 1900 unit/mg-cellㆍhr로 일정하였다. 균사증식 담체를 이용하여 유동층 발효조에서 반연속식으로 발효를 진행시킨 결과 페니실린의 연속생산이 가능함을 발견하였다. 그러나 발효조내에서 biofilm growth시 film두께의 조절과 페니실린 생산성을 일정수준으로 오랫동안 유지시킬 수 있는 방법이 앞으로 연구되어야 할 것으로 판단되었다.

• 생명과학회지
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• 제21권1호
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• pp.127-133
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• 2011

${\beta}$-galactosidase를 공유결합으로 키토산 담체에 고정화하여 고정화 효소의 특성을 조사하였다. 또한 충진층 반응기에서 연속 조업을 실시하여 공정 최적화를 실시하였다. 키토산 담체에 대한 효소 고정화 효율은 최대 75%을 나타내었다. 고정화 효소에 대한 최적의 pH는 7.0이었고 최적의 온도는 $50^{\circ}C$였다. pH와 온도의 실험 범위에서 고정화 효소가 자유 효소에 비해 넓은 분포를 보여 pH와 온도에 덜 민감하게 작용하였다. 충진층 반응기에서 고정화 효소의 운전에 대한 수학적 모델을 세우고 수치적으로 해를 구하였다. 투입되는 유당의 농도와 유량에 대해서 충진층 반응기의 출구에서 유당의 전환율을 측정하였다. 실험 결과를 경쟁적 저해 효소 반응식과 물질전달 저항을 고려한 수학적 모델의 결과와 비교하였다. 모델의 결과는 실험 결과를 5% 이내의 오차로 잘 예측하였다. 그리고 충진층 반응기의 길이에 따른 유당 전환율과 연속운전 시간에 따른 효소의 비활성화를 고려한 전환율을 모델로부터 예측하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제7권3호
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• pp.141-147
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• 1979

Aspergillus nidulans가 생산하는 naringinase를 DEAE-Sephadex A-25를 사용하여 이온결합법으로 고정화시키는 조건과 그 고정화효소의 성질 및 column reactor 에서의 연속 반응에 대하여 연구 검토한 것을 요약하면 다음과 같다. 고정화 효소를 조제할 때에 효소가 담체에 흡착되는 최적 pH는 6.0이었고 건조된 담체 1g에 대해 이상적인 수용성 효소의 량은 110 units이였다. 고정화 naringinase의 반응 최적 온도와 pH 는 각각 5$0^{\circ}C$와 7.0이며, 그 pH 안정성과 열 안정성은 수용성 효소보다 모두 높았다. 고정화 naringinase의 활성화 에너지는 Arrhenius plot에 의해 7.96kca1/mo1e이었고 겉보기 Km 값은 5.88$\times$$10^{-4}$M 이었다. 고정화 naringinase를 column 내에서 연속 반응시킬 때 Bar-Eli등의 Michaelis-Menten식의 적분형을 변형하여 유속과 가수분해도의 관계를 검토한 결과, 유속이 증가하면 가수분해도가 감소되었고 동시에 겉보기 Km값도 감소하였다. 또한 반응량 (colum reaction capacity)은 유속이 증가함에 따라서 서서히 감소하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제44권4호
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• pp.504-511
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• 2016

락툴로오스는 기존에 화학적인 이성화법을 통해 생산해왔던 기능성 당으로서 프로바이오틱스나 장내균총 개선을 위한 의약품으로 활용되어 왔다. 최근 락툴로오스 화학전환법의 단점인 촉매제거와 부산물제거 에너지손실등의 문제를 해결할 수 있는 생물촉매를 이용한 락툴로오스 전환법이 대두되었다. 본연구에서는 유당의 낮은 용해도와 락툴로오스의 효율적전환을 위해 최적의 효소를 선별하여 무작위 돌연변이법으로 유전자를 개량하여 열내성이 $75^{\circ}C$까지 증진되고 활성이 1.3배 향상된 효소를 선별하였다. 이 효소를 정제하여 사용하는 대신 본 연구에서는 과량 발현시킨 대장균을 Ca-alginate로 고정화하여 $70^{\circ}C$에서 200 g/l의 유당과 회분식으로 반응시켜 43%의 전환 수율을 확인하였다. 반복회분식 실험에서 고정화된 담체는 비교적 안정적이었으며 4회 반복반응 후에도 80% 이상의 활성을 유지하고 있었다. 산업적인 방법을 개발하기 위해 고정화 담체를 이용한 반응기의 운전 최적화와 담체의 안정화를 증진시키는 추가적인 연구가 필요하지만, 본 연구에서는 열내성 특성을 이용하여 정제된 효소가 아닌 효소를 발현하는 세포자체를 고정화 시킴으로써 경제성있는 생산에 대한 방법론을 제시하였다.