• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제60권4호
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• pp.333-338
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• 2017

최근 미생물을 이용하여 목질계 바이오매스로부터 에탄올, 부탄올, 2,3-부탄디올과 같은 바이오 알코올을 생산하고자 하는 관심이 매우 높아져 있다. 하지만, 목질계 바이오매스의 전처리 과정에서 높은 비용이 발생함과 동시에 리그닌과 같은 이용하지 못하는 성분들이 상당부분을 차지하는 문제점들이 노출되고 있다. 이와 같은 문제 해결을 위하여 바이오매스를 합성가스로 전환하고, 이들을 이용하여 바이오 알코올을 생산하는 전략이 새로운 대안으로 부상하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 합성가스를 이용하는 미생물인 아세토젠(acetogen)을 소개하고, 이들의 중심대사회로인 우드-륭달 대사회로(Wood-Ljungdahl pathway)를 리뷰하였다. 또한, 최근 합성가스로부터 바이오 알코올을 생산하기 위한 대사공학 연구 전략을 리뷰하고, 향후 연구 방향을 전망하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제47권4호
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• pp.581-584
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• 2019

In this study, the carbon monoxide (CO)-fermenting acetogen, Clostridium sp. AWRP was subjected to chemical mutagenesis with N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG) to generate a CO-resistant mutant. Among the 26 colonies obtained, the highest alcohol production was observed in one isolate, named C1. Compared to the wild-type strain, the C1 strain exhibited 1.5- and 3.4-fold higher CO consumption rate and alcohol selectivity, respectively. The total CO consumption of strain C1 could be further enhanced by increasing the content of metal ions, such as nickel and iron. The highest ethanol titer (5.7 g/l) was achieved by 5-fold increase in the iron concentration.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제25권1호
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• pp.1-8
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• 1997

Carbon monoxide (CO)-utilizing acetogens were enriched and KIST612 isolated from anaerobic digester fluid was selected for its abilities to tolerate high CO and acetate concentration. The isolate KIST612 was identified as Eubacterium limosum based on the morphological and biochemical characteristics, G+C content of DNA and 16S rRNA sequence analysis. E. limosum KIST612 produced acetate and butyrate from CO. The optimum temperature and pH for the growth and acids formations were 37$\cdot $C and 7.0, respectively. The growth rate and acids productivity of E. limosum KIST612 were higher than those of any other known acetogens when CO was used as the sole energy and carbon source.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제62권1호
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• pp.1-13
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• 2020

This study was designed to evaluate the in vitro and in vivo effects of reductive acetogens isolated from ruminants on methane mitigation, and milk performance, respectively. Four acetogens, Proteiniphilum acetatigenes DA02, P. acetatigenes GA01, Alkaliphilus crotonatoxidans GA02, and P. acetatigenes GA03 strains were isolated from ruminants and used in in vitro experiment. A control (without acetogen) and a positive group (with Eubacterium limosum ATCC 8486) were also included in in vitro experiment. Based on higher acetate as well as lower methane producing ability in in vitro trial, P. acetatigenes GA03 was used as inoculum for in vivo experiment. Holstein dairy cows (n = 14) were divided into two groups viz. control (without) and GA03 group (diet supplied with P. acetatigenes GA03 at a feed rate of 1% supplementation). Milk performance and blood parameters were checked for both groups. In in vitro, the total volatile fatty acids and acetate production were higher (p < 0.05) in all 4 isolated acetogens than the control and positive treatment. Also, all acetogens significantly lowered (p < 0.05) methane production in comparison to positive and control groups however, GA03 had the lowest (p < 0.05) methane production among 4 isolates. In in vivo, the rate of milk yield reduction was higher (p < 0.05) in the control than GA03 treated group (5.07 vs 2.4 kg). Similarly, the decrease in milk fat was also higher in control (0.14% vs 0.09%) than treatment. The somatic cell counts (SCC; ×10³/mL) was decreased from 128.43 to 107.00 in acetogen treated group however, increased in control from 138.14 to 395.71. In addition, GA03 increased blood glucose and decreased non-esterified fatty acids. Our results suggest that the isolated acetogens have the potential for in vitro methane reduction and P. acetatigenes GA03 strain could be a candidate probiotic strain for improving milk yield and milk fat in lactating cows with lowering SCCs.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제8권2호
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• pp.134-140
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• 1998

Eubacterium limosum KIST612 was cultured on phosphate-buffered basal medium (PBBM) with carbon monoxide (CO) as the sole energy and carbon source. The initial growth rate of this strain was approximately 0.17~0.25 $h^-1$/ and the $K_s$ value for dissolved substrate was 0.14 mM. CO was limiting during the growth of the bacterium when the CO partial pressure was less than 0.6 atm (0.5 mM dissolved CO). The bacterial growth rate was reduced in the presence of acetate. When sufficient CO was supplied using a gas-lift reactor, the acetate concentration went up to 90 mM in 116 h. Based on these findings, it is suggested that a pressurized reactor be used to develop a process to convert CO-rich gases into multi-carbon compounds.

• 한국농공학회논문집
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• 제51권2호
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• pp.1-6
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• 2009

Acetogen과 같은 일부 혐기성미생물은 소위 acetyl-CoA 경로에 의해 아세트산, 에탄올, 그리고 몇 가지 생화학 물질을 생산한다. 이 경로에서는 일산화탄소를 기질로 이용할 수 있다. 일산화탄소 이외에 수소가 이용될 수 있다. 즉 이들 미생물은 독립영양생물로서 이산화탄소와 태양광에너지를 이용하는 녹색식물과 비유될 수 있으며, 일산화탄소는 탄소원으로서 동시에 에너지원으로서 이용된다. 본 연구에서는 혐기성 소화액 중 아세트산을 생성하는 미생물이 존재한다고 가정하고, 일산화탄소와 수소가 주 가연성분인 합성가스를 공급하면 추가의 메탄이 생성가능성을 평가하였다. 혐기성 소화과정에서 발생되는 메탄은 주로 아세트산으로부터 만들어지므로 일산화탄소를 공급하는 경우 추가로 메탄이 생성될 것으로 추측할 수 있기 때문이다. 이를 확인하기 위하여 현재 운영중인 바이오가스 생산 설비로부터 얻은 혐기성 소화액을 생물반응조에 넣은 후, 합성가스를 순환-공급하여 가스 생산량의 변화 및 조성을 분석하였다. 질소가스를 공급한 대조구와는 달리 일산화탄소 또는 합성가스를 공급한 경우에는 메탄가스가 생산되는 것을 확인하였다. 질소가스를 공급한 대조구와는 달리 일산화탄소 또는 합성가스를 공급한 경우에는 메탄가스가 생산되는 것을 확인하였다. 일산화탄소만을 공급했을 때에는 이산화탄소의 생성으로 가스 생산량이 증가하였으나, 수소가 포함된 합성가스를 공급하였을 때에는 이산화탄소가 탄소원이로 소비되어 가스 저장도 내의 가스량이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 가스화공정에 으해 얻어지는 합성가스는 온도와 가스 조성을 고러할 때, 바이오가스 생산을 위한 혐기성 소화조와 연계하면 소화조의 가온에 필요한 열을 공급할 수 있고 바이오가스 중 이산화탄소 농도를 낮추어 발열량을 개선할 수 있을 것으로 판단된다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제32권12호
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• pp.1907-1913
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• 2019

Objective: Homoacetogens play important roles in the production of acetate in the large intestine of monogastric mammals. However, their diversity in the porcine large intestine is still unknown. Marker gene analysis was performed to assess the effects of energy level on the diversity and population densities of homoacetogens in porcine feces. Methods: Crossbred pigs were fed high or low energy-level diets. The high-intake (HI) diet was sufficient to allow a daily gain of 1.2 kg. The low-intake (LI) diet provided 0.6 times the amount of energy as the HI diet. Genetic diversity was analyzed using formyltetrahydrofolate synthetase gene (FHS) clone libraries derived from fecal DNA samples. FHS DNA copy numbers were quantified using real-time polymerase chain reaction. Results: A wide variety of FHS sequences was recovered from animals in both treatments. No differences in FHS clone libraries between the HI and LI groups were found. During the experimental period, no significant differences in the proportion of FHS copy numbers were observed between the two treatment groups. Conclusion: This is the first reported molecular diversity analysis using specific homoacetogen marker genes from the large intestines of pigs. There was no observable effect of feed intake on acetogen diversity.

• 미생물학회지
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• 제52권2호
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• pp.183-191
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• 2016

유기산을 생산하는 발효미생물을 획득하기 위해 갯벌, 심해, 염전 등의 퇴적토와 해초시료 등의 시료에 대해 methanogen 배지, acetogen 배지, Clostridium용 배지 등을 이용하여 농후 배양을 실시하였다. 총 8개 시료로부터 65주의 혐기성 미생물을 분리하였으며 이 중 신규성이 높거나 활용성이 높다고 알려진 11종에 대해 계통분석, 성장 양식(growth pattern), 유기산 생산 평가 등을 시도하였다. 분석이 수행된 균주 중 Bacteroidia 강에 속하는 1주 외에는 모두 Clostridia 강에 속하였으며 성장속도는 $1.2h^{-1}$ 이상이었다. 분석이 수행된 7종 중 6종은 아세트산을 생성하였으며, 부가적으로 2균주는 부틸산을, 4균주는 개미산을 생산하였다. 또한 MCWD5 균주는 제공된 포도당의 약 40%를 세포외 고분자물질로 전환시키는 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 국내 연안해역에서 분리된 신규 혐기성 미생물들은 유기산, 고분자 다당류를 생산하는 등 높은 응용성을 지님을 확인할 수 있었다.

• 신재생에너지
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• 제19권4호
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• pp.35-45
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• 2023

Global efforts are focused on achieving carbon neutrality due to the increases in the levels of greenhouse gases. Moreover, the greenhouse gases generated from the disposal of municipal solid waste (MSW) are the primary sources of emissions in South Korea. In this study, we conducted the biological conversion of syngas (CO, H₂, and CO₂) generated from MSW gasification. The MSW-derived syngas was used as a feed source for cultivating Eubacterium limosum KIST612, and pressurization was employed to enhance gas solubility in culture broth. However, the pH of the medium decreased owing to the pressurization because of the CO₂ in the syngas and the cultivation-associated organic acid production. The replacement of conventional HEPES buffer with a phosphate buffer led to an approximately 2.5-fold increase in acetic acid concentration. Furthermore, compared with the control group, the pressurized reactor exhibited a maximum 8.28-fold increase in the CO consumption rate and a 3.8-fold increase in the H2 consumption rate.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.679-688
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• 1994

본 연구에서는 UASB 반응조의 형상변화에 따른 입상슬러지의 물리 화학적 및 형태학적인 특성이 조사되었다. 또한 반응조내의 수소분압의 크기에 따른 반응조운전의 안정성이 조사되었다. 수소분압이 높게 유지된 수정개발된 UASB 반응조의 경우가 상대적으로 수소분압이 낮게 유지된 일반적인 UASB 반응조의 경우에 비해 입상슬러지의 침전성 및 미생물보유능이 더 우수하게 나타났다. 입상슬러지의 형성과 그 안정성에 수소분압이 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 입상슬러지의 화학적 조성식은 일반적인 UASB 반응조와 수정개발된 UASB 반응조가 각각 $C_7H_{12}O_{4.6}N$과 $C_5H_9O_3N$으로, 일반적인 미생물의 경험식인 $C_5H_7O_2N$과는 상이하게 나타났다. 특히 수정개발된 UASB 반응조의 경우 입상슬러지내에 질소성분이 일반적인 혐기성 미생물보다 높게 나타나, 입상슬러지의 발생기작으로서 polypeptide계 체외폴리머의 존재가능성을 보여주고 있다. 전자현미경을 이용한 형태화적 특성조사결과, 일반적인 반응조의 경우와는 달리 수소분압이 높게 유지된 수정개발된 UASB 반응조의 경우 입상슬러지의 표면에서는 Methanobrevibactor arboriphilus와 같은 크기와 형태를 한 수소이용메탄균의 성장이 다발을 이루며 관찰되었는데, 이러한 현상은 입상슬러지의 형성 메커니즘을 뒷받침해주고 있다. 우수한 입상슬러지의 형성을 위해서는 상대적인 수소분압의 크기에 따른 효과적인 상분리가 이루어져, acetogens과 수소이용메탄균들간의 공생관계가 잘 유지되도록 해주어야 할 것으로 사료된다. 수정개발된 UASB 반응조가 일반적인 UASB 반응조에 비하여 수소이용메탄균의 성장에 더욱 효과적인 환경을 제공하는 것으로 판단되며, 입상슬러지의 경영성과 반응조 전체의 유기물질 제거효율 뿐만 아니라, 운전의 안정성 측면에서도 더 우수한 것으로 사료된다.