• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.782-786
• /
• 2009

Thiocapsa roseopersicina NCIB 8347은 purple sulfur bacteria이며 광합성종속영양 조건에서는 nitrogenase 효소계가 유도되어 질소를 고정하며, 수소를 발생한다. 또한 광합성독립영양 조건에서는 hydrogenase 효소계가 유도되어 3~4개 종류의 특성이 다른 hydrogenase가 membrane에 결합되어 있거나, cytoplasma에 존재하며, 이 중의 일부는 산소농도와 온도의 상승에도 비교적 안정하다. 본 연구에서는 T. roseopersicina NCIB 8347이 광합성종속영양 조건에서 수소를 생산할 수 있는 제반 배양조건을 최적화하고, nitrogenase와 일부 hydrogenase역가를 측정하여 purple non-sulfur bacteria, Rhodobacter sphaeroides KD131의 nitrogenase와 비교하여 수소생산을 최적화하였다. 할로겐램프를 8-9 $Klux/m^2$로 조사할 때와 배양온도 $26{\sim}30^{\circ}C$, 배양시간 72시간에서 균체 성장과 수소생산이 가장 높았다. T. roseopersicina NCIB 8347는 광합성 독립영양, 종속영양 조건에서 모두 성장 할 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제17권4호
• /
• pp.371-378
• /
• 2006

Effect of $(NH_4)_2SO_4$ precipitation and heat-treatment on hydrogenase which was extracted from the cytoplasmic fraction of the phototrophic purple sulfur bacterium Thiocapsa roseopersicina NCIB 8347 was studied. Crude enzyme extract was prepared by centrifugation($28,000{\times}g$, $400,000{\times}g$) after sonication of cells grown under photosynthetic condition for 96 hrs. Various conditions of $(NH_4)_2SO_4$ precipitation and heat-treatment were examined and the effect of protein concentration was analyzed by SDS-electrophoresis between the treatments. Optimum conditions for $(NH_4)_2SO_4$ precipitation and heat-treatment for evolution hydrogenase activity were 40-60% saturation and $60^{\circ}C$ for 20 min, respectively, which exhibited the specific hydrogenase activity of 0.78 U/mg-protein. Specific hydrogenase activity was decreased to 31.6% when the heat-treatment at $60^{\circ}C$ increased from 20 min to 5 hrs.

• 공업화학
• /
• 제20권4호
• /
• pp.449-452
• /
• 2009

철,셀레늄,그리고 몰리브데늄이 결여되어 있는 최소배지는 Escherichia coli MC4100의 혐기성 배양에서의 수소생산을 억제하였다. 철, 셀레늄, 그리고 몰리브데늄은 대장균과 Enterobacter 모두의 formate dehydrogenase ($FDH_{II}$) 효소의 보조인자로 알려져 있다.그러므로 이러한 미량성분들이 최소배지에 결여되어 있을 때는 $FDH_{II}$를 통한 수소생산이 대장균 뿐만 아니라 E. aerogenes에서도 저해될 것이다. 이러한 성분들이 부족할 때 E. aerogenes 413에 의한 수소 생산은 지연되었다.그러므로,E. aerogenes에 의한 수소 생산은 NADH의 재산화가 아닌 포메이트 탈카복시 반응에 의해서 시작된다고 사료된다.

• KSBB Journal
• /
• 제20권6호
• /
• pp.447-452
• /
• 2005

본 연구에서는 과일 폐액으로부터 고정화 세포를 이용하여 수소생산을 위한 배양조건을 조사하였다. 각종 과일 폐액 중에 수박 폐액에서 환원당의 함량이 가장 높았으며, 수소생산량은 2319.2 mL/L이었다. 고정화 물질 sodium alginate의 농도와 크기에 따른 수소생산성 효과는 검토범위 내에서는 적었다. 고정화된 비드의 내부 관찰에서 세포가 왕성하게 생육하고 있음을 확인했다. 대사의 효소물질로 이용될 수 있는 각종 아미노산의 첨가는 종류에 관계없이 수소생산성에 영향을 거의 미치지 않았다. 금속이온 $FeSO_4$를 첨가한 결과 최적 농도는 1.2 g/L이고, 1.3배의 수소생산 증가를 나타났다. 수소생산정지 후 배양액의 유기산은 lactic acid와 butyic acid가 가장 많았다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제19권2호
• /
• pp.124-131
• /
• 2008

Crude cytoplasmic fraction of phototrophic purple sulfur bacterium, Thiocapsa roseopersicina NCIB 8347, were initially prepared and purified by sonication, ultracentrifugation, ammonium sulfate fractionation and heat-treatment and it has been previously reported. Using various applications of chromatography far the purification of membrane-bound and soluble hydrogenases from heat-treated enzyme fraction were studied at present report. When the heat-treated enzyme preparation was applied to the anion column chromatography using Q-sepharose, Fraction I and II, which were extracted with the KCl 0-0.5 M gradient, showed the specific evolution hydrogenase activity 3.86 and 2.27 U/mg-protein respectively. Specific hydrogenase activitys of Fraction I and II were further increased to 4.35 and 7.46 U/mg-protein for Fraction I and to 2.49 and 4.41 U/mg-protein fur Fraction II respectively, when hydrophobic interaction column, Phenyl superose, and anion exchange column, Mono-Q, were applied. Size exclusion chromatography using superdex 200 concentrated the hydrogenase Fraction I and II to 9.19 and 7.84 U/mg-protein respectively at the final step of purification.

• KSBB Journal
• /
• 제20권6호
• /
• pp.413-417
• /
• 2005

홍색유황세균, Thiocapsa roseopersicina가 광합성 종속영양상태에서 수소를 생산하기 위한 여러 가지 인자 중에서 광원, 광세기, 배양온도의 영향을 실험하였다. 또한 균체의 성장곡선과 아울러 수소 생산과 소비에 영향을 주는 효소 역가의 변화를 측정하였다. 할로겐등과 형광등을 사용하여 균체성장과 수소생산을 관찰한 결과 배양 48시간 만에 균체성장은 할로겐등과 형광등을 $7.5{\sim}10$ klux로 조사할 때 각각 1.38 및 1.41 g-DCW/L로 가장 높은 균체 성장을 보였고, 수소생산성은 할로겐등과 형광등 10 klux일 때 각각 0.90 및 0.48 $ml-H_2/mg$-dcw를 보여 할로겐등 10 klux일 때 가장 높은 수소생산성을 보였다. 최적 수소생산 온도는 $26^{\circ}C$이었고, $30^{\circ}C$ 이상에서는 수소생산이 감소하였다. $30^{\circ}C$에서 할로겐 램프로 $8{\sim}9$ klux를 조사하면서 photoheterotrophic 조건으로 배양할 때 T. roseopersicina NCIB 8347 세대시간은 약 4.2시간이었다. 수소는 성장대수기 중간인 18시간부터 발생하여 succinate가 모두 소비되는 45시간까지 발생하였고, 그 이후는 더 이상 생산되지 않았다. 그러나 배양시간이 연장되면서 발생한 수소는 시간이 경과함에 따라 감소하였다. 또한 본 배양 조건에서 발생한 수소생산은 nitrogenase에 의한 것으로 사료되었다.

• KSBB Journal
• /
• 제19권6호
• /
• pp.446-450
• /
• 2004

수소생산을 증진하기 위하여 탄소원의 농도가 수소생산에 미치는 영향을 조사하였다. 단일당으로 glucose를 이용하였을 때 최적 농도는 $2\%$로서 975.1 mL을 생산하였다. 혼합당을 이용하여 수소생산을 향상시킬 목적으로 그 혼합비를 조사한 결과 glucose와 sucrose의 비가 25 : 75이었을 때 가장 높은 수준을 보였다. 수소를 생산할 때 기질의 발효가 진행됨에 따라 배양액의 pH 저하가 생겨 세포성장에 영향을 주게 된다. 인산염의 첨가로 pH 저하에 따른 완충작용을 하여 생산능이 향상되었음을 확인할 수 있었다. 특히 회분식 배양시에는 배양액의 유출이 없기 때문에 수율을 향상하기 위하여 적절한 농도의 인산염의 첨가가 필수적이다. 미네랄의 영향을 시험하기 위하여 배지에 각종 미네랄원을 첨가하여 그 영향을 조사한 결과 $CuCl_2$와 $NiCl_2$을 제외하고 모두 높은 수소생산성을 나타내었다. 그 중에서도 Ferric citrate와 $Na_{2}MoO_4$에서 더 많은 수소가 생산됨이 확인되었다. 이는 수소생산에 있어 Ferric citrate와 $Na_{2}MoO_4$가 중요한 요소라고 생각된다. 반대로 $CuCl_2$와 $NiCl_2$는 필수적인 물질이 아님을 보여준다. 따라서 이들 Ferric Citrate와 $Na_{2}MoO_4$을 첨가하여 수소생산을 증가시키는 원인으로 앞으로 세밀히 관여한 효소의 생리적 역할에 많은 연구가 필요하다.

• 생명과학회지
• /
• 제27권7호
• /
• pp.805-811
• /
• 2017

이전의 논문에서 된장으로부터 섬유소와 지질, 녹말, 그리고 단백질을 포함하는 다양한 유기물을 가수분해하는 세균을 분리한 바 있다. 본 연구에서는 분리균주인 Bacillus subtilis CK-2가 생산하는 각종 가수분해효소의 조효소 특성을 확인하였다. 섬유소분해효소의 경우 적정 수소이온농도는 pH 5.0, 적정온도는 $55^{\circ}C$로 확인되었으며, pH 5.0~10.0과 $20{\sim}50^{\circ}C$의 범위에서 높은 활성을 나타내었다. 섬유소분해효소는 $Co^{2+}$ 이온에 의해 활성이 높아지며, 0.45%(w/v)의 $Co^{2+}$ 이온 농도에서 가장 높은 활성을 보였다. 녹말분해효소의 경우 적정 수소이온농도는 pH 5.0, 적정온도는 $50^{\circ}C$로 확인되었으며, pH 4.0~5.0과 $20{\sim}50^{\circ}C$의 범위에서 높은 활성을 나타내었다. 녹말분해효소는 $Co^{2+}$ 이온에 의해 활성이 높아지며, 0.2%(w/v)의 $Co^{2+}$ 이온 농도에서 가장 높은 활성을 보였다. 단백질분해효소의 경우 적정 수소이온농도는 pH 8.0, 적정온도는 $50^{\circ}C$로 확인되었으며, pH 7.0~8.5과 $20{\sim}50^{\circ}C$의 범위에서 높은 활성을 나타내었다. 섬유소분해효소는 $Mn^{2+}$ 이온에 의해 활성이 높아지며, 0.125%(w/v)의 $Mn^{2+}$ 이온 농도에서 가장 높은 활성을 보였다. 이러한 결과로부터 B. subtilis CK-가 생산하는 가수분해효소를 산업적으로 이용하기 위해서는 효소의 종류에 따라 수소이온농도와 온도, 그리고 금속이온을 적절하게 조절할 필요가 있다는 것을 알 수 있다.

• KSBB Journal
• /
• 제25권6호
• /
• pp.520-526
• /
• 2010

토양 미생물로부터 스크리닝한 미생물 중 카탈라제 생산량이 높은 세 가지 미생물 (Bacillaceae bacterium BKBChE-1, Bacillus sp. BKBChE-2와 Bacillus flexus BKBChE-3)을 배양하여 얻은 카탈라제 효소가 과산화수소를 분해하는 것을 확인하고, 미생물 균체를 천연제올라이트에 정전기적 흡착법으로 고정하였다. 주사전자 현미경을 통해 각각의 미생물이 지지체에 잘 흡착된 것이 관찰되었고, 10.5 mM의 과산화수소를 1시간 이내에 완전히 분해되는 것을 확인하였다. 과산화수소 분해 속도가 가장 빠른 Bacillus flexus BKBChE-3은 온도와 pH 영향성 실험을 통해 고온과 pH 10 이상의 강알칼리 조건에서도 30일 이후까지 미생물이 생존하는 것을 관찰하였다. 또한 고정화된 미생물의 경우 온도 $25-40^{\circ}C$, pH 7-10의 조건에서 생균수가 계속하여 증가하는 것을 확인하였다. 본 실험을 통해 Bacillus flexus BKBChE-3이 생산한 카탈라제 효소 뿐만 아니라 고정화된 균체도 과산화수소의 제거에 효과적임을 확인할 수 있었다. 이들 결과로부터 미생물 발효를 통해 생산된 효소의 생산량 증가와 미생물 개체 수 증가를 이용하여 산업폐수에 적용하면, 과산화수소의 제거 효율을 높이고 균체 재활용을 통한 공정비용을 절감할 수 있을 것으로 사료된다.

• KSBB Journal
• /
• 제18권3호
• /
• pp.186-189
• /
• 2003

본 연구는 Aspergillus niger 폐포자를 이용하여 과산화수소를 함유한 폐액처리용 효소제조 공정개발에 그 목표가 있다. 본 카탈라제 (catalase) 생산 공정은 미세여과(0.2 $\mu\textrm{m}$ microfiltration)와 한외여과 (300 KDa, 50 KDa, ultrafiltration)의 순차적인 막 여과 방식을 통하여 효소액을 회수하는 것을 특징으로 한다. 초기 폐포자와 완충액의 희석비는 1 : 5였으며 막분리 공정의 수율은 90% 이상이었다. 얻어진 카탈라제 용액의 최적 온도는 4$0^{\circ}C$, 최적 PH는 5-8 영역이었다.