• Current Research on Agriculture and Life Sciences
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• 제29권
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• pp.83-89
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• 2011

쇠비름내의 여러 가지 기능성 유용성분을 효율적으로 추출하기 위해서, 반응표면분석법(RSM)을 이용하여 유용 성분 용매 추출 조건을 최적화하였다. 쇠비름을 에탄올에 추출하여 반응표면 분석법으로 모니터링하여 최적 용매 조건을 설정하였다. 중심합성계획법에 따라 에탄올 농도 ($X_1$), 추출 온도 ($X_2$), 추출 시간 ($X_3$)를 요인변수로 설정하고 총 페놀 함량($Y_1$), 총 플라보노이드 함량($Y_2$), 전자공여능($Y_3$), 갈색도($Y_4$)을 종속 변수로 하였다. 쇠비름의 추출 조건에 따라 총 페놀 함량 측정결과, 총 페놀함량은 추출온도와 추출시간에 영향을 덜 받았고 에탄올 농도에는 영향을 받았고, 에탄올 농도는 46.23%, 추출온도는 $92.36^{\circ}C$, 추출시간은 2.49hr에서 최대값인 32.17mg/mL로 나타났다. 각각의 추출조건에 따른 추출물들의 총 플라 보노이드 함량 변화는 추출시간에 따라 영향을 받았으며, 에탄올 농도는 96.62%, 추출온도 $61.87^{\circ}C$, 추출시간 3.70hr에서 최대값이 58.28mg/mL로 나타났다. 쇠비름 추출물의 최적 추출조건을 contour map을 superimposing하여 예측한 결과, 최적 추출조건은 에탄올농도 70.3%, 추출온도 $62.1^{\circ}C$, 추출시간 3.3hr로 예측되었다. 각 추출조건에 따른 전자공여능(EDA)을 측정한 결과 에탄올 농도에 가장 영향을 많이 받았고, 에탄올 농도 52.95%, 추출온도 $52.33^{\circ}C$, 추출시간 4.64hr에서 최대값 74.67mg/mL로 나타났다. 각 추출조건에 따라 갈색도(browning color)를 측정한 결과, 갈색도는 추출시간에는 거의 영향을 받지 않았고, 에탄올 농도와 추출온도에 영향을 받았다. 에탄올 농도 97.75%, 추출온도는 $65.88^{\circ}C$, 추출시간은 2.93hr에서 최대값이 0.80 OD로 나타났다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제48권4호
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• pp.352-357
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• 2005

건강기능성식품의 원료로 이용되고 있는 석류의 주요성분에 대한 효율적인 이용을 위하여 반응표면분석에 의하여 각 성분의 열수 추출조건을 분석하여 최적 추출조건을 확립하였다. 주요성분의 최적 추출조건 예측을 위하여 추출온도$(60{\sim}100^{\circ}C)$, 추출시간$(1{\sim}5hr)$을 독립변수로 하여 중심합성계획에 의해 10구의 추출조건을 설정하였다. 각 추출물의 주요성분 함량 즉, chlorogenic acid, kaempferol, $17-{\alpha}-estradiol$ 및 $17-{\beta}-estradiol$ 함량을 측정하여 SAS program에 의해 회귀분석을 하여 각각의 특성을 분석하였다. 그 결과 chlorogenic acid, kaempferol 및 $17-{\alpha}-estradiol$ 함량은 주로 추출온도에 영향을 받는 것으로 나타났으며, $17-{\beta}-estradiol$ 함량은 추출시간에 영향을 받는 것으로 나타났다. 각 변수에 대한 회귀식을 도출하여 공정인자별 석류 추출물의 chlorogenic acid, kaempferol, $17-{\alpha}-estradiol$ 및 $17-{\beta}-estradiol$ 함량에 대한 최적 추출조건을 superimpose한 결과 추출온도 $98{\sim}100^{\circ}C$, 추출시간 $3{\sim}4hr$로 각각 예측되었다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제30권1호
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• pp.1-12
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• 2015

본 연구는 축산식품과 식중독 세균 조합의 위험순위 결정을 위한 방법으로 축산식품 관련 식중독사고 보고서(2008-2012년 자료), 축산식품 전문가의 견해, 반 정량적 위해평가 도구인 Risk Ranger 를 이용하여 문헌자료를 분석 그 결과를 비교하였다. 본 연구결과에 따르면 지난 2008년-2012년 기간 동안 국내 축산식품에서 식중독 발생 빈도가 높았던 주요 원인균은 Salmonella, Pathogenic E. coli, C. jejuni 순으로 나타났으며 Salmonella 식중독의 주요 원인 식품은 계란인 것으로 보고되었다. 그러나 국내에서 우선적으로 관리가 필요하다고 생각되는 식중독 세균/축산식품조합에 대해 축산식품 전문가들은 가장 우선적 위해 관리가 필요한 Top 5순위 중 첫 번째로 Campylobacter/계육을 제시하였고 그 다음으로 Salmonella/식용란 및 알가공품, Enterobacter sakazakii/조제분유, Pathogenic E. coli/분쇄가공육, Pathogenic E. coli/식육을 선정하였으며 Salmonella 는 식육보다는 식용란 및 알 가공품에서 우선적 위해관리가 필요함이 제시되었다. 또한 분쇄가공육, 소시지 및 햄류에 대해서는 Cl. perfringens, L. monocytogenes, S. aureus 의 3가지 병원성 미생물들의 위해관리의 필요성이 제시되었다. 또한 국외에서 개발된 반 정량적 미생물 위해평가 도구인 Risk Ranger 를 이용하여 국내 식중독 발생 통계자료 및 전문가 의견 설문조사 등과 비교 분석한 결과, Risk Ranger 는 식품과 미생물 조합의 위험 순위를 간단하게 평가할 수 있는 장점이 있으나 Risk Ranger 의 결과에 영향을 주는 입력변수에 필요한 데이터가 없을 경우에 최종결과를 신뢰하기에 한계를 보였다. 특히 국내에서는 축산식품 원재료에 대해 식중독 세균의 정량적 오염수준 및 공정에 따라 오염수준에 미치는 효과에 대한 자료가 매우 부족한 것으로 나타났는데 Risk Ranger 결과, 위해순위가 0으로 나타난 경우를 분석해 보면 모니터링 자료가 없거나, 섭취 전의 조리를 통해 99% 가열이 가능한 경우였다. 최종적으로 본 연구에서는 축산식품관련 식중독 발생 통계자료, 전문가의견, Risk Ranger 분석결과를 종합적으로 분석하여 식중독 세균/축산식품 조합에 대한 위해평가 및 관리 우선대상을 순위별로 그룹화하였다. 식중독 사고 발생 및 위해 가능성이 가장 높은 위험그룹 I에는 Salmonella spp./식용란 및 알 가공품, Campylobacter spp./계육, Pathogenic E. coli/식육 및 분쇄가공육이 선정되었으므로 차후 이들 제품에 대한 정량적 위해평가 연구가 필요할 것으로 사료된다. 본 연구결과는 차후 축산식품 및 그 가공품에 대한 정량적 미생물 위해평가의 효율성을 높이고 우선 관리 대상에 대한 과학적 근거 자료를 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권12호
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• pp.1087-1093
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• 2010

독립영양탈질은 추가적인 질소 제거를 위해 메탄올과 같은 고가의 외부탄소원을 필요로 하지 않는다는 면에서 효과적이고 경제적인 방법이다. 본 연구에서는 고농도 질소 농도를 함유한 하수에 대한 황탈질 평가를 통해 설계 및 운영인자의 도출에 필요한 기초자료를 확보하고자 하였다. 입상황으로 충진된 황탈질조는 유동형 스폰지 담체를 이용하여 영양염류를 제거하는 고도처리 공정 후단에 파일럿 규모로 설치되었다($Q=18\;m^3/day$). 외부 알칼리 주입 없이 황탈질조 유입수 내 알칼리(평균 $169.4{\pm}20.8\;mg$ $CaCO_3/L$)만을 활용하였고, 2.45시간의 체류시간으로 운영된 황탈질조 내 추가적인 질산성 질소의 제거를 통해 최종 처리수의 총질소가 7.0 mg T-N/L 이하로 도출되었다. 파일럿 설비 평가를 통해 동절기 저수온($15^{\circ}C$ 이하)에서도 60~80%의 안정적인 황탈질 제거효율을 나타내었으며, 2.78 ppm 이내의 Alum 주입 시 황탈질 성능에 거의 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 황탈질조에서 제거된 질산성 질소 대비 소모된 알칼리도는 $4.09{\pm}1.29\;g$ $CaCO_3/g$ ${NO_3}^-$-N로 도출되었고(이론값 4.57 g $CaCO_3/g$ ${NO_3}^-$-N), 황탈질조 유입수 내 질산성 질소의 전환에 필요한 알칼리도 이상을 포함하였다. 입상황의 소모량은 943.8 g S/day로서, 구형입상황의 마모 및 역세 시의 유실 등에 의해 이론적 소모량인 400.1 g S/day 대비 2.4배 정도 높게 나타났다.

• 분석과학
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• 제29권2호
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• pp.57-64
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• 2016

본 연구에서는 플라스틱의 가소제로 널리 사용되고 있는 프탈산에스테르(DMP, DEP, DBP, BBP, DEHP) 5종과 디에틸헥실아디페이트(DEHA)의 수질 중 분석법을 확립하고, 41개 지점의 산업폐수를 분석하였다. 검정곡선은 분석대상성분 모두 결정계수 0.98이상으로 수질오염공정시험기준을 만족하는 직선성을 나타내었으며, 방법검출한계(MDL)는 프탈산에스테르가 0.4~0.7 μg/L, 디에틸헥실아디페이트가 0.6 μg/L를 수준이었다. 그리고 회수율은 77.0~92.3%였으며, 상대표준편차는 5.8~10.5% 범위였다. 41개 지점의 산업폐수 중 유입수 45점과 방류수 40점을 분석한 결과, 유입수에서 DMP (n=5), DEP (n=2), DBP (n=1), BBP (n=2), DEHA (n=3)의 검출율은 2.2~11.1%였다. DEHP는 유입수 (n=16)에서 35.6 %, 방류수 (n=4)에서 10.0%을 나타내 92~100%의 높은 제거효율을 보였다. 산업폐수 업종별 유입수 중 최고 잔류 수준은 플라스틱제품제조업 137.4 μg/L (DEHP), 기타화학제품 제조업 12.5 μg/L(DEHA), 전기업 14.0 μg/L(DEP)이었다. 방류수 중 최고농도는 기초화학물질 제조업 2.1 μg/L(DEHP)이었다. 전 지점에서의 DEHP는 수질오염물질의 배출허용기준(특례지역 800 μg/L)을 초과하지 않았다. 따라서 인근 하천에 흐르는 산업폐수 중 프탈산에스테르(Phthalic Acid Esters)와 디에틸헥실아디페이트가 수생태계환경에 미치는 영향이 크지 않을 것이다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권7호
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• pp.694-699
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• 2008

유기성 슬러지의 직접 매립 금지와 가까운 장래에 해양투기가 금지될 전망이므로 발생되는 슬러지의 적절한 처리에 대한 발전된 기술의 연구가 필요하다. 본 연구에서는 슬러지 건조기술 중 하나인 폐유를 활용하여 하수슬러지를 유중 건조시키는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 이 공정의 기본 원리는 오일을 가열함으로써 형성되는 급격한 압력변화에 의해 슬러지 공극을 통하여 수분이 빠르게 증발하도록 하는 것이다. 일련의 건조 실험 결과, 건조온도, 건조시간, 오일종류, 슬러지 형상 등 중요한 실험변수에 따른 건조곡선이 얻어졌다. 건조 오일로 폐식용유를 사용한 경우 건조시간에 따른 수분함유량 변화는 건조시간 10분이 지나면서 현저히 감소하기 시작하여 14분 이후에는 건조온도에 관계없이 수분함유량이 5% 이내로 감소하였다. 유중 건조 온도는 120$^{\circ}C$에 비해 140$^{\circ}C$ 이상에서 수분 증발이 급격히 증가한 것으로 나타났다. 그러나 140$^{\circ}C$ 이상에서는 큰 차이를 나타내지 않았다. 슬러지 직경이 감소할수록 효율적으로 건조되는 것으로 나타났는데 이는 단위체적당 표면적의 증가에 기인하는 것이다. 오일 종류의 변화에 따른 영향을 살펴보면 폐 엔진오일을 사용한 경우 점도가 증가함에 따라 폐식용유에 비하여 수분 증발이 현저히 지체되는 현상이 나타났다. 그러나 건조온도 140$^{\circ}C$ 이상에서는 120$^{\circ}C$에 비하여 건조시간이 경과함에 따라 수분 증발이 비교적 크게 증가하는 결과를 나타내었다. 그러므로 폐오일의 종류에 관계없이 건조온도는 140$^{\circ}C$ 이상으로 유지하는 것이 바람직한 것으로 사료된다.

• 유기물자원화
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• 제17권1호
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• pp.27-38
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• 2009

본 연구는 유기성폐기물인 음식물폐기물과 하수슬러지를 가연성폐기물을 혼재하여 연료로 사용하기 위해서 제조과정과 연소공정에서 발생되는 특성을 분석하였다. 연료화 재질의 특성은 연도분석기를 이용하여 배연가스 성분을 조사하였고, 발열량은 봄베식 열량계를 이용하여 분석하였다. 연료화 재료의 특성연구를 위하여 기초조사 수분함량(%), 가연성 폐기물 비율, 회분량, 중금속, 각 성분 원소분석, 발열량, 중량 혼재비율에 따라서 분석하였다. $RDF_{k-1}$의 연료는 건조하수슬러지, 음식물폐기물 및 가연성폐기물 혼재비율에 따라 제조하였고, $RDF_{k-2}$는 피트모스, 타르 및 하수슬러지 혼합비율에 의해서 제조하였다. 연소실험은 공기비 2와 연소온도 $850^{\circ}C$의 최적조건 상태에서 실험을 실행하였다. 연소실험장치에서 연소시간 5, 10, 15분의 간격으로 실험하였다. 연소장치로의 주입 연료량은 50g을 주입하여 실행하였다. $RDF_{k-1}$의 연료는 혼재비율에 따라서 발열량 실험결과 6,900에서 8,120 kcal/kg까지 분석되었고, $RDF_{k-2}$는 4,014에서 8,050 kcal/kg까지 나타났다. 연도실험에서 연소의 효율은 RDF의 발열량, 수분, 원소구성성분과 재질의 다양한 혼재비율에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 제조된 연료의 $RDF_{k-1}$ 연소실험에서 가연성 성분의 혼재비율이 높은 경우 발열량과 $C_xH_y$ 농도 및 회분량이 증가하였다. $RDF_{k-2}$ 경우는 tar의 혼재비율의 증가함에 따라 발열량은 증가하나 회분량, CO와 $C_xH_y$의 농도발생이 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국수산과학회지
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• 제26권4호
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• pp.380-391
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• 1993

고밀도의 어류양식 순환수 처리씨스템 개발을 위하여 양식장의 수질특성 조사 및 생물학적 유동층 공정에 의한 모형 폐수처리 장치로 운영 실험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 단일어종을 양식하는 H 및 S 양만장 폐수의 경우 BOD $9.4{\sim}13.1\;mg/l$, COD(Mn) $14.5{\sim}20.0\;mg/l,\;NH_4-N\;1.1{\sim}2.3\;mg/l,\;NO_3-N\;15{\sim}21\;mg/l$이었고, 틸라피아 등 3종의 어류를 사육하는 B 및 K 양식장에서는 BOD $9.3{\sim}11.3\;mg/l$, COD(Mn) $8.0{\sim}11.1\;mg/l,\;NH_4-N\;7.3{\sim}20.2\;mg/l,\;NO_3-N\;26.9{\sim}46.4\;mg/l$의 수질특성을 나타내었다. 2) H 및 S 양만장 폐수의 BOD/COD 비율은 0.65로 거의 동질의 유기물 농도 값을 가지며, 틸라피아 등 3 종의 어류를 사육한 B 및 K 양식장 폐수에서는 크게 상이하였다. 3) 양식장의 여과조 및 동육조내 DO 농도를 기준으로 한 시간별 수질변동폭은 $1.5{\sim}2.0$ 배로 조사되었다. 4) 양만장 폐수의 탄소성 유기물 분해속도상수값은 $0.049\;d^{-1}$, 질산화반응 속도상수값은 $0.035\;d^{-1}$로서 미생물 분해작용에 의한 BOD 곡선식은 다음과 같이 나타낼 수 있었다. $y_T=14.1(1-10^{-0.222t)+30.9(1-10^{-0.035(t-8)})$ 5) BFB 처리 씨스템의 $0.014{\sim}0.075g\;NH_4-N/g\;BVS{\cdot}day$ 부하 조건 하에서 5 배의 암모니아성 질소 부하량 증가에도 질산화율은 $65{\sim}79\%$로 안정되게 나타났다. 6) BFB 처리 씨스템에 있어서 $0.014g\;NH_4-N/g\;BVS{\cdot}day$의 낮은 암모니아성 질소 부하조건에서는 공존 유기물 농도가 실산화 반응속도 저하 요인으로 작용하였다. 7) 부하율 변화 영향을 받지 않을 것으로 예측되었던 미생물 농도 $3.04{\sim}3.44\;g/l$의 무산소 BFB 탈질 씨스템에서 T-N 부하율 증가시 T-N 제거율 감소경향이 뚜렷하였던 바, 그 이유는 화기성조내에서 호기성 질산화 미생물의 증식이 억제되었기 때문으로 파악되었다. 8) 부하율 변화에 따른 처리율의 안정성과 반응조내에서 고농도의 미생물유지 잠재력을 확보하는 BFB 방법은 소요 부지면적이 작고 처리효율을 임의로 선택할 수 있는 실용성이 보장되므로 기존의 처리방법보다 설계 및 운영면에서 유리할 것으로 평가되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권3호
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• pp.391-396
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• 2010

본 연구에서는 퇴비공장 또는 공공시설에서 발생되는 악취폐가스의 대표적인 제거대상 오염원인 암모니아의 효율적 처리를 위하여, 여러 운전 조건 하에서 동 부피의 폐타이어담체와 compost를 충전하고 반송슬러지를 고정한 바이오필터의 암모니아 제거 특성을 조사하고 바이오필터공정의 적정운전조건을 구축하였다. 암모니아를 함유한 폐가스의 처리를 위하여 바이오필터를 30일(2회/1일의 회수로 총 60회 실험) 동안 약 $30^{\circ}C$의 온도조건 하에서 암모니아부하를 $2.18g-N/m^3/h$부터 $70g-N/m^3/h$ 까지 증가시키면서 운전하였다. 바이오필터를 가동하여 I부터 IV 단계까지는 암모니아 제거율이 거의 100%로서, 암모니아부하가 $17g-N/m^3/h$에 이르기까지 거의 모든 암모니아가 제거되었으나, 바이오필터 운전 V 단계에서 암모니아부하를 약 $35g-N/m^3/h$로 증가시켰을 때에 암모니아제거율은 약 80% 정도로 급락하여 암모니아 제거용량이 약 $28g-N/m^3/h$이었다. 그러나 바이오필터 운전 VI 단계에서 암모니아부하를 약 $70g-N/m^3/h$로 두 배로 증가시켰을 때에도 암모니아제거율은 80%를 유지하여 최대암모니아 제거용량이 약 $55g-N/m^3/h$에 달하였다. 이와 같이 본 연구의 최대 암모니아 제거용량은, 분뇨슬러지를 유기담체인 rock wool에 접종하고 Kim 등에 의하여 수행된 바이오필터실험의 최대 암모니아 제거용량인 $1,200g-N/m^3/day$(i.e., $50g-N/m^3/h$)보다 다소 우월하였다. 그러나 본 연구의 암모니아 질소 임계부하는 Kim 등에 의하여 수행된 바이오필터실험의 암모니아 질소의 임계부하인 $810g-N/m^3/day$(i.e., $33.75g-N/m^3/h$)에 미치지 못하였다. 본 연구의 최대 암모니아 제거용량이 Kim 등보다 우월한 이유는 Kim 등에 의하여 사용된 미생물담체보다 본 연구에서 사용한 미생물담체인 폐타이어담체의 코코넛 활성탄분말로 도포된 표면 및 발달된 내부공극이 각각 질산화 및 탈질 미생물이 고정화되기 더욱 쉬운 환경을 제공하기 때문이라고 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권6호
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• pp.768-774
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• 2009

본 연구는 통성 혐기성 미생물인 K. pneumoniae DSM4799을 이용하여 순수 글리세롤과 국내 바이오디젤 생산공정에서 발생된 폐글리세롤로부터 1,3-PD을 생산하기 위한 연구로서, 혐기 및 호기 조건, 배양온도, 글리세롤 농도, pH에 따른 1,3-PD 생산성 비교를 통해 최적 배양조건을 찾고자 하였다. K. pneumoniae DSM4799를 혐기조건과 호기/혐기 2단계 배양을 한 결과, 혐기조건에서 더 효율적인 1,3-PD 생산이 이루어졌다. 배양 온도를 $26{\sim}37^{\circ}C$로 변화시키면서 배양한 결과, $30{\sim}33^{\circ}C$에서 높은 1,3-PD 생산성을 나타내었고, 글리세롤 농도는 글리세롤의 종류에 상관없이 60 g/L 이상에서 균주의 성장 및 1,3-PD 생산이 저해되는 현상을 관찰할 수 있었다. 폐글리세롤 사용시 순수 글리세롤에 비해 초기 1,3-PD 생산은 감소하였으나, 48시간 후에는 오히려 더 높은 농도의 1,3-PD를 생산하였다. 유가식 배양으로 글리세롤 농도를 40 g/L 이하로 조절하면서 pH 조절유무에 따른 1,3-PD 및 부산물의 변화를 살펴본 결과, pH를 7.0으로 유지시켰을 때 pH 조절을 하지 않은 경우보다 25% 향상된 1,3-PD 수율을 나타내었다(0.56 g/g vs. 0.45 g/g). 본 연구를 통해 K. pneumoniae DSM4799를 이용하여 1,3-PD 생산시 혐기조건, 온도 $30^{\circ}C$, 순수 또는 폐글리세롤 40 g/L 이하, pH 조절 등의 배양조건이 적합함을 알 수 있었으며, 최적화된 배양조건을 통해 보다 가격경쟁력이 있는 생물학적 1,3-PD 생산이 가능할 것으로 기대된다.