• 한국미생물·생명공학회지
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• 제40권3호
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• pp.220-225
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• 2012

실험실용 효모 CEN.PK2-1D와 산업용 효모 JHS100와 JHS200의 ethanol 발효성능을 순수배지와 카사바 당화액에서 비교하고 발효특성을 규명하기 위해 세포성장속도와 ethanol 내성, 부산물 glycerol과 acetate의 생성에 대해 비교하였다. JHS100과 JHS200은 CEN.PK2-1D과 비교하여 세포성장이 빨랐으며 ethanol에 대한 내성이 높았다. 순수YP 배지에 300 g/L glucose를 탄소원으로 이용한 회분식 배양에서 세 효모 모두 0.46 g/g의 ethanol 생산수율을 나타냈으며 생산성은 세포성장속도가 가장 빨랐던 JHS100이 3.05 g/L-hr로 가장 높아서 최종적으로 JHS100 균주는 136.6 g/L의 ethanol을 생산하였다. 카사바 당화액에 질소원을 추가하지 않은 배지를 이용한 혐기성 회분식 배양에서 산업용 효모 JHS100은 106.1 g/L ethanol을 최종적으로 생산하였고, 0.42 g/g 생산수율과 3.15 g/L-hr 생산성을 보였다. 특히, 카사바 당화액과 순수 YP배지를 이용한 발효의 ethanol 생산변수를 비교할 경우, 실험실용 효모 CEN.PK2-1D는 생산수율과 생산성이 각각 19%와 17% 감소한 반면, 산업용 효모 JHS100과 JHS200은 생산수율이 8% 감소하였고 유사한 생산성을 보였다. 또한, ethanol 생산과정의 최대 부산물인 glycerol과 acetate의 생산에 대해서 JHS100과 JHS200이 CEN.PK2-1D에 비하여 크게 낮았다. 따라서 산업용 효모인 JHS100과 JHS200의 뛰어난 ethanol 발효성능은 빠른 세포성장과 높은 ethanol 내성, 낮은 질소원 요구성, 부산물인 glycerol과 acetate의 낮은 생산성 등에 기인하는 것으로 예상한다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권9호
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• pp.933-938
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• 2008

유기성 폐기물을 이용하여 생산된 수소를 환원제로 활용하여 이산화탄소를 유용한 에너지원인 메탄으로 전환시키고자 하였다. 3 개월 동안 혐기성 미생물을 이산화탄소와 수소만을 이용하여 배양하였으며, 그 결과 acetogenotrophs의 영향에 의한 메탄의 생성은 없었고, 이산화탄소를 8 mL/min으로 주입하였을 때 이산화탄소와 수소의 주입비가 1:5에서 메탄의 생성량이 2.2 m$^3$/m$^3$ day로 가장 많았으며, 이때의 이산환탄소 저감률 또한 92%로 가장 우수하였다. 회분형태로 수소 생산과 메탄발효조와의 연계실험을 통하여, 연속적으로 수소를 생산하면서 이산화탄소를 같이 메탄발효조에 주입하여, 이산화탄소의 메탄으로의 전환을 확인하였다.

• 한국식품과학회지
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• 제35권1호
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• pp.111-114
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• 2003

공역리놀레산(CLA)은 항암, 항산화작용, 콜레스테롤저하 등의 효과를 지닌 물질로 알려져 있으며, 일본과 미국에서는 건장보조식품으로 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 CLA 생산능력이 있는 미생물을 김치제조 시에 스타터로 첨가하여 김치의 맛에는 변화를 가져오지 않으면서 CLA를 생산하는 최적조건을 밝히기 위해 혐기성 스타터 비피도박테리아를 배양액상태, 냉동건조된 상태, 캡슐화된 상태 등의 세가지 형태로 접종하였다. 이들 세가지 접종 방법 중 캡슐화된 상태로 스타터를 접종 시에 김치발효 중의 박테리아의 CLA 생산능력이 최적상태로 유지되었다. 김치 제조시에 부재료로 첨가되는 고추에는 상당량의 리놀레산(LA)이 함유되어 있음이 확인되어 추가로 LA를 첨가하지 않았다. 캡슐화된 비피도박테리아 스타터를 접종한 후 김치의 맛과 CLA생산 추이를 살펴본 결과 김치 맛에 영향을 끼치지 않고 CLA를 생산할 수 있는 최적의 접종량은 0.1%(w/w)임이 밝혀졌다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2004년도 학술대회지
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• pp.21-33
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• 2004

본 연구에서는 혐기성 발효조건에서 오니슬러지의 전처리에 대한 영향과 수소생산 잠새성을 평가하기 위하여 회분식 반응기를 이용하여 $35^{\circ}C$에서 혐기성 미생물을 이용하여 실험을 실시하였다. 다양한 전처리 조건의 오니슬러지를 유기원으로 이용하기 위한 실험을 실시하였다. 본 연구에서는 다양한 물리, 화학, 생물학적 오니 슬러지 가용화를 위한 전처리 기술을 개발하였으며, 실험결과 알칼리 및 기계적전처리를 통하여 원수의 상등수의 SCODcr 대비 약 15배 및 12배의 증가율을 보였으며, 이를 다시 생물학적 전처리 방법인 가수분해를 실시할 경우 다시 2배의 증가율을 보여 화학적 전처리와 생물학적 전처리를 연계할 경우가 가장 효과적인 공정임을 확인하였다. 또한 오니슬러지를 기질로 이용하여 생물학적 수소생산의 잠재성을 확인하기 위하여 전처리된 슬러지를 대상으로 수소 생산 여부를 회분식으로 실시한 결과, 완충용액을 첨가한 경우가 완충용액을 첨가하지 알은 경우에 비하여 다양한 전처리 조건에서 수소생산이 가능함을 확인하였다.

• 유기물자원화
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• 제11권3호
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• pp.87-95
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• 2003

그동안 유기성폐수에 대해서는 다양한 연구가 시도되었지만, 유기성고형폐기물에 대해서는 보도된 바가 없다. 그러므로 본 연구는 열처리된(heat-shocked) 혐기성슬러지를 식종한 침출상(leaching-bed) 반응조에서 다양한 희석율(dilution rate; D)에 대하여 음식물쓰레기로부터의 수소생산 효율을 살펴보았다. 반응조의 성공적인 운전은 적절한 희석율의 선택에 달려있는데, 높은 희석율에서는 미생물의 유실이 발생하는 반면 낮은 희석율에서는 유기산의 축적으로 product inhibition이 발생한다. 따라서 이러한 요인들이 높은 효율의 수소생산을 제한하게 된다. 모든 반응조들은 희석율에 관계없이 다음과 같은 경향을 보여주었다. 운전 초기 3일 동안, 수소생산이 활발하였으며 유기산의 농도가 에탄올보다 높게 유지되었다. 유기산 중에는 락트산이 초기 잠깐동안 높은 값을 유지했을지라도, 전체 운전기간 내내 뷰틸산과 초산이 유기산의 주요성분이었다. 다른 희석율에 비해 희석율 $4.5d^{-1}$는 발효가 진행되는 동안 가장 높은 뷰틸산/초산 (B/A) 비율을 보여주었는데, B/A 값의 경향은 수소생산의 경향과 매우 유사하여 뷰틸산의 형성이 수소생산에 매우 호의적임을 나타내준다. 에탄올은 수소생산이 멈춘 4일째부터 크게 증가하였는데, 이것은 열처리된 슬러지가 대사흐름을 수소 및 유기산생성경로(hydrogen-and acid-producing pathway)에서 알콜 생성경로(alcohol-producing pathway)로 전환시킬 수 있음을 보여준다. 희석율 $4.5d^{-1}$의 COD 제거효율은 58%로 다른 희석율(2.1, 3.6 및 $5.5d^{-1}$)의 제거율(51.5, 55.3 및 53.7%)보다 높았으며, 이때 제거된 COD는 수소(10.1%), 유기산(30.9%), 에탄올(17.0%)로 전환이 되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권4호
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• pp.515-523
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• 2012

본 연구는 메탄생성에 직접적으로 관여하는 혼합 메탄균과 셀롤로스 등의 고분자 물질의 가수분해 반응에 활성이 뛰어난 반추위 내 혐기성 섬유소분해균 중에서 대표적인 Fibrobacter succinogenes, Ruminococcus flavefaciens 및 Ruminococcus albus를 biochemical methane potential (BMP) 시험에 첨가하였을 때 메탄 발생에 미치는 영향을 조사하고자 수행되었다. BMP시험은 멸균증류수를 첨가한 control과 각각의 미생물 배양액을 첨가한 혼합 메탄균 첨가구 (M), F. succinogenes 첨가구 (FS) R. flavefaciens 첨가구 (RF), R. albus 첨가구 (RA) 및 RA+FS 혼합첨가구와 M+RA+FS 혼합 첨가구로 총 7개 처리구로 각 처리구별 3반복으로 진행되었다. 미생물 배양액의 첨가량은 식종액과 기초혐기배지 (anaerobic basic medium) 혼합액 50 mL에 1% (0.5 mL), 3% (1.5 mL) 및 5% (2.5 mL) 씩 첨가 하였고 배양을 위한 기질로는 cellulose ($2.0g\;VS\;L^{-1}$)이 이용되었다. BMP 시험을 위해 40일간 배양이 지속되었고 중온소화를 위해 $38^{\circ}C$의 배양기에서 수행되었다. 실험의 결과 총 바이오가스 및 메탄 발생량은 5% FS에서 다른 처리구와 비교하여 각각 10.4~22.7% 및 17.4~27.5% 높았다 (p<0.05). 총고형물 (TS) 분해율도 가스발생 결과와 유사하였는데, 전반적으로 FS가 높게 나타났으며, 5% FS에서 64.2%로 가장 높았다. 휘발성 고형물 (VS) 분해율은 5% FS와 5% RF가 각각 68.4 및 71.0%로 가장 높았다. BMP 종료시 배양액내 pH는 모든 처리구가 6.4이상으로 메탄발효에 큰 영향을 주지 않았음을 알 수 있었다. 결론적으로 본 실험의 결과 혐기소화에 대한 회분식 배양에서는 메탄생성단계보다는 가수분해단계에서 특히, F. succinogenes 배양액의 첨가량이 증가할수록 메탄의 생성량을 증가시킴을 알 수 있었다.

• KSBB Journal
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• 제23권5호
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• pp.413-418
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• 2008

본 연구에서는 통성 혐기성 세균인 K. pneumoniae DSM2026 K. pneumoniae DSM4799를 이용하여 국내 바이오디젤 생산공정에서 발생된 폐글리세롤로부터 1,3-PD을 생산하고자 하였다. 폐글리세롤은 전처리 없이 이용하여 폐글리세롤에 포함되어 있는 불순물의 영향을 알아보았다. 실험 결과, 회분식 발효에서 폐글리세롤을 사용한 경우 순수 글리세롤에 비해 $1.1{\sim}2.5$배 향상된 1,3-PD 증가량을 나타내었으며, 이를 통해 바이오디젤 부산물인 폐글리세롤은 순수 글리세롤보다 효과적인 1,3-PD 생산 기질로의 사용가능성을 확인하였다. 배양액에서 글루코스 첨가 유무에 따른 1,3-PD의 생성 변화를 살펴본 결과, 글루코스에 의해 미생물의 성장이 30% 증가된 반면, 1,3-PD의 생산량은 글루코스가 첨가되지 않은 배양액에서 $1.3{\sim}2.9$배 정도 증가되었다. 또한 1,3-PD 발효 부산물인 2,3-BD 생산량은 글루코스 첨가시 $6{\sim}9\;g/L$까지 증가하는 경향을 보였다. 반회분식 배양에서는 글루코스 미첨가시 폐글리세롤로부터 26 g/L의 1,3-PD가 생성되었으며, 이는 순수글리세롤 사용했을 경우에 비해 $2{\sim}3$배 높은 생성량이었다. 본 연구를 통해, 전처리 과정을 거치지 않은 바이오디젤 부산물인 폐글리세롤이 효과적으로 1,3-PD 생산에 이용될 수 있음을 알 수 있으며, 이를 통해 보다 가격경쟁력이 있는 생물학적 1,3-PD 생산이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국유기농업학회지
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• 제9권2호
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• pp.83-99
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• 2001

농산부산물을 이용한 엽채류 전용 유기액비를 개발하기 위하여 액비자재와 물을 1:4로 혼합 하여 45일간 혐기발효 후 시험한 결과는 다음과 같다. 1. 액비원료중 어분과 골분은 질소, 인산 및 칼리등 양분함량이 현저히 많았다. 추출액비의 무기태 질소는 골분과 어분이 많고 인산, 칼리, 석회 및 고토성분은 계분, 대두박 및 쌀겨에서 많았다. 2. 유기액비의 부숙 안정화 과정중 암모니아가스는 2ppm이하로 발생되었으며 탈취제 처리로 안정화된 액비내 세균수는 급격히 감소하였다. 유기액비의 속성 부숙 안정화를 위한 부숙촉진제인 설탕과 미생물제 처리간 온도는 차이가 없었으나 황화수소 발생량은 농산부산액비 1,761ppm에 비하여 농산부산액비+설탕+미생물제 처리는 914ppm으로 48%감소하였다. EC는 농산부산 유기액비에 설탕 첨가로 현저히 높았고, 제조후 35일 경과부터 감소하는 경향이었다. 3. 결구상추 및 배추의 생체 수량은 계분50+골분30+쌀겨20%조합에서 가장 높았다. 배추의 수량은 관행농법 10,875kg/10a에 비하여 농산부산 유기액비는 13,656kg/10a로 26% 증수하였으며 가식부의 질산염 함량은 관행농법 2,426ppm에 비하여 농산부산 유기액비는 2, 150ppm으로 11.4%감소하였다.

• 한국유기농업학회지
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• 제21권4호
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• pp.629-646
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• 2013

본 연구는 Terpenoid 함유 식물 추출물을 이용하여 in vitro 반추위 발효성상 및 메탄생성에 미치는 영향을 알아보고자 수행하였다. 반추위액은 티머시(timothy)와 농후사료를 6:4의 비율로 급여한 반추위 cannula가 시술된 한우 암소에서 채취하였다. 본 실험에 사용한 식물추출물은 박하(Mint), 소나무(Pine), 삼나무(Japan cedar), 초피나무(Sichuan pepper), 편백(Hinoki cypress) 그리고 해송(Japanese black pine)을 사용하였으며, 반추위액과 McDougall buffer를 1:2의 비율로 혼합한 배양액을 0.3g 티머시와 식물 추출물(기질의 5%)이 담긴 50ml serum bottle에 혐기상태로 15ml를 분주하였다. Serum bottle은 $39^{\circ}C$, 150rpm으로 3, 6, 9, 12, 24, 48 및 72시간 동안 배양하였다. 실험 결과 pH 값은 점점 감소하였으며, 전 배양시간에 걸쳐 대조구보다 유의적(p<0.05)으로 높았다. 건물 소화율은 배양 3시간대는 Mint 처리구만 유의적(p<0.05)으로 높았으나, 이후 24시간까지 모든 처리구에서 유의성이 없었다. 총 가스발생량은 전 처리구에서 유의적(p<0.05)으로 낮았으며, 이산화탄소 발생량은 배양 12시간대까지 감소하였으나, 그 이후는 유의적 차이가 없었다. 메탄 발생량의 경우 24시간대에 대조구에 비해 모든 첨가구에서 유의적(p<0.05)으로 감소하였다. 미생물 성장량은 첨가구에 따라 각각 다른 양상을 나타냈으나 24시간대는 모든 처리구에서 유의적(p<0.05)으로 성장량이 감소하였다. 암모니아 측정량은 배양 12시간부터 첨가구에서 증가하는 경향을 보였으나 72시간대는 감소하였다. acetic acid 및 propionic acid도 대조구보다 유의적(p<0.05)으로 높은 것을 확인할 수 있었다. 결과적으로 본 실험에 사용한 Terpenoid 함유 식물 추출물 6종 모두 소화율에 영향을 미치지 않으며 메탄저감 효과를 나타내었다. 특히 Mint 및 Pine 추출물은 총 VFA, acetic acid 및 propionic acid의 생성을 증가시켰으며 상기의 결과를 종합하였을 때, 반추위 발효성상에 악영향을 미치지 않으며 메탄 발생을 저감하는 식물 추출물로는 Mint 및 Pine이 적합하다고 생각된다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제51권5호
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• pp.369-378
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• 2009

본 시험은 여러 종류(호밀, RS; 볏짚, RSS; 소맥, WS; 트리티케일, TS; 귀리, OS; 청보리, BS)의 사일리지를 대상으로 단백질을 분획(fractionation)하고, in vitro 방법으로 buffer 추출 전과 추출 후의 사일리지를 배양하였을 때 반추위 미생물에 의한 발효성상, 가스발생량 및 분해율을 조사하고자 실시되었다. 사일리지의 가용성 물질은 boratephosphate 용액으로 추출하였으며, 반추위액과 인공 타액이 동일한 비율로 구성된 배양액을 혐기적인 조건에서 48시간동안 배양($39^{\circ}C$)하면서 발효 성상과 nylon bag을 이용한 사일리지의 in vitro 분해율을 조사하였다. 사일리지의 soluble protein (SP) 함량은 RSS에서 총 CP 함량 중 2.11%로 가장 낮았으며, RS와 BS 및 OS에서는 7% 이상의 높은 함량을 보였다. 또한 A fraction (NPN)은 RS에서 총 CP의 74.33%로 가장 높았으나 TS 및 RSS의 NPN 함량은 48% 정도로 비교적 낮았다. Buffer 불용성 단백질(IP) 중 B2 fraction은 RS, RSS 및 WS에서 총 CP의 7% 이상으로 비교적 높았던 반면 TS (1.45%)와 BS (2.13%)에서 매우 낮았다. 이와는 달리 $B_3$ fraction은 WS (4%)를 제외하고는 다른 사일리지에서 5.99~15.20%의 함량을 보였다. 체내 이용성이 매우 낮은 C fraction은 볏짚 사일리지(RSS)에서 27.07%로 다른 종류의 사일리지(1.40~9.93%)에 비하여 현저히 높은 수준이었다. 배양 12시간 까지는 추출 전에 비하여 추출 후의 사일리지 배양액에서 pH가 높았으나 (P<0.01~P<0.001) 48시간에는 오히려 추출 전의 사일리지 배양액의 pH가 낮았다(P<0.01). 배양액의 ammonia-N는 모든 사일리지에서 추출 전의 농도가 추출 후의 농도에 비하여 현저히(P<0.01~P<0.001) 높았으나 사일리지 종류에 의한 영향을 받지 않았다. 모든 사일리지에서 추출 후에 비하여 추출 전의 VFA 농도가 현저히 증가되었다(P<0.01~P<0.001). Acetate의 조성 비율은 buffer 추출 전에 비하여 배양 24시간까지 추출 후 모든 사일리지에서 높았던 (P<0.01~P<0.001) 반면 propionate와 butyrate 비율은 배양 24시간까지 추출 전에 더 높았다(P<0.001). 배양 12시간까지는 buffer 추출 전의 사일리지로부터 더 많은(P<0.01~P<0.001) 양의 gas가 발생되었지만 그 후로(24~48시간)는 오히려 buffer로 추출된 후의 사일리지에서 발생량이 더 많았다(P<0.01). 추출 후에 비하여 추출 전 사일리지의 DM과 CP 분해율이 현저히(P<0.001) 높았으나 NDF 분해율의 경우 오히려 추출 후의 사일리지에서 높았다(P<0.001). 그러나 각 사일리지에 대한 buffer 추출 전 후의 평균치에서는 사일리지 간에 차이가 없는 것으로 나타났다. 본 시험의 결과로 미루어 보아 사일리지로 인해 현저히 증가된 NPN 함량이 사일리지의 단백질 이용율을 크게 낮출 것으로 보이며, 단백질을 포함한 buffer 가용성 물질은 사일리지의 초기 발효를 크게 촉진할 수 있는 것으로 여겨진다.