• 한국미생물·생명공학회지
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• 제26권2호
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• pp.89-95
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• 1998

R. sphaereides K7 및 E15-1은 혐기적 광합성조건에서 glucose를 탄소원으로 하여 배양초기 24시간 동안은 수소가스를 계속 생산하였으나, 그 이후에는 배양액에 축적된 acetic acid및 formic acid가 배양액의 pH를 4.2-4.8로 저하시켜 수소를 거의 생산하지 못하였다. 또한 배양 6일 후에도 R. sphaeroides K7 및 E15-1의 glucose의 이용율은 각각 43% 및 74%에 불과하였다. 그러나 배양액의 pH를 6.8-7.0으로 유지하면서 배양한 결과 R. sphaeroides K7및 E15-1 두 균주 모두의 수소생산율과 glucose의 이용율이 증가되어, 수소생산은 배양 10일까지도 계속 증가되었으며, glucose도 두 균주 각각 배양후 2.5일 및 4.5일 후에 완전 소비하였다. 뿐만 아니라 균체 배양액의 pH를 중성으로 유지하면서 R. sphaeroides K7 및 E15-1을 배양할 경우 균체의 표백현상이 제거되어 배양 7일 후에는 각각 균체의 bacteriochlorophyll 함량이 약 44배 및 9배 증가되었으며, 이때 균체의 농도는 각각 약 10배 및 2.4배 증가되었다. R. sphaeroides K7 및 E15-1은 혐기적 광합성조건에서 acetic, lactic, butyric 및 malic acid로 부터도, 비록 그 양이 glucose로 부터보다는 적으나, 수소를 생산하였다. 본 실험 결과로 미루어 혐기적 광합성 조건에서 R. sphaeroides K7 및 E15-1은 glucose로부터 수소를 생성할 때 NADH 산화 및 hydrogenase가 관여한 대사가 우선적으로 일어나고, 2차적으로는 이때 생성된 유기산을 전자 공여체로 광합성 작용에 의해 질소원이 존재하지 않을 때 nirogenase에 의해서 양성자(H$^{+}$)가 환원되어 수소(H$_2$)가 생성되는 것으로 생각된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제27권1호
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• pp.62-69
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• 1999

Clostridium butyricum NCIB 9576 evolved hydrogen gas and produced various organic acids from glucose, lactose, starch, and glycerol. Total amount of hydrogen gas produced from 1 and 2% glucose were 630 and 950ml $H_2$/l-broth, respectively, for the first 24 hrs of incubation and the maximum hydrogen production rates were 42 and 94ml $H_2$/hr/1-broth, respectively. Teh initial pH 6.8 decreased to 4.2~4.5 during the first 12~16 hrs of fermentation when the pH was not controlled, resulting in ceasing the cell growth and hydrogen evolution and in degradation of 82 and 40% glucose after 24hrs of incubation from 1 and 2% glucose, respectively. When pH was controlled to 5.5, glucose was consumed completely and resulted in increasing hydrogen production approximately 38~50% compared to the experiments without the pH control. C. butyricum NCIB 9576 produced hydrogen gas approximately 644, 1,700 and 3,080 ml $H_2$/l-broth with 0.5, 1 and 2% lactose, respectively and the maximum hydrogen production rates were 41, 141 and 179ml $H_2$/hr/l-broth, respectively. All of the lactose added was degraded completely during fermentation even though pH was not controlled. C. butyricum NCIB 9576 produced 183 and 709ml $H_2$/l-broth with 0.1 and 0.5% starch for 48 hrs, respectively, when pH was not controlled. The maximum rates of hydrogen gas production were 43 and 186ml $H_2$/l-broth, respectively and 80~100% of starch added was fermented. Approximately 107ml $H_2$/l-broth was produced using 1% glycerol by C. butyricum NCIB 9576 and the pH was maintained higher than 6.1 during fermentation without pH control. The degradation of glucose, lactose, starch and glycerol by C. butyricum NCIB 9576 were affected by the pH of fermentation broth and the organic acids released during fermentation. The pH of feremtntation broth dropped to 4.2~4.6 after 12~14 hrs incubation when glucose was used as a substrate while pHs were maintained above pH 5 under the same experimental conditions when lactose, starch and glycerol were used. The organic solvents and acids produced during glucose fermentation were mainly ethanol, butyrate, acetate and a little of propionate, while butyrate was the main organic acids during the lactose, starch, and glycerol fermentation by C. butyricum NCIB 9576.

• KSBB Journal
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• 제21권5호
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• pp.353-359
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• 2006

본 연구에서는 폐기물로써 버려지고 있는 하수슬러지를 자원화할 수 있는 방안의 일환으로써 하수슬러지를 생물학적으로 수소를 생산하는 데 유일 기질로 사용하고자 하였다. 하수슬러지를 혐기성 소화용 기질로 사용할 때 그 자체로는 양호한 기질이 되지 못하여 다양한 가용화 기술을 적용하여 하수슬러지에 포함되어 있는 유기물을 용출시킨 후 사용하여야 한다. 이에 본 연구에서 다양한 가용화 기술을 적용하여 가용화 효과를 알아본 결과 최적 가용화 기술로 판정된 알칼리와 초음파를 혼합하여 적용하는 경우에 있어서 약 0.9의 가장 높은 가용화 효과와 0.076 $min^{-1}$의 유기물 용출속도를 얻을 수 있었다. 또한, 최적 가용화 기술을 적용한 하수슬러지만을 기질로 사용하였을 때 4.4 $H_2ml/g$ VSS의 수소를 생산할 수 있었으며, pH 조건을 최적화한 결과 약 3배 증가한 13.4 $H_2ml/g$ VSS의 수소를 생산할 수 있었다. 본 연구 결과 최적 가용화 기술로 선정된 알칼리와 초음파를 혼합 적용하는 기술은 본 연구와 같은 혐기성 소화 과정에도 이용될 수 있지만 하수슬러지의 감량화에도 적용될 수 있을 것으로 판단되어 향후 적용범위가 매우 넓은 기술이라 하겠다.

• 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.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권10호
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• pp.1877-1884
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• 2017

Mesenchymal stem cells (MSCs) have been suggested as a primary candidate for cell therapy applications because they have self-renewal and differentiation capabilities. Although they can be expanded in ex vivo system, clinical application of these cells is still limited because they survive poorly and undergo senescence or apoptosis when transplanted and exposed to environmental factors such as oxidative stress. Thus, reducing oxidative stress is expected to improve the efficacy of MSC therapy. The milk protein lactoferrin is a multifunctional iron-binding glycoprotein that plays various roles, including reduction of oxidative stress. Thus, we explored the effect of lactoferrin on oxidative stress-induced senescence and apoptosis of human MSCs (hMSCs). Measurement of reactive oxygen species (ROS) revealed that lactoferrin inhibited the production of hydrogen peroxide-induced intracellular ROS, suggesting lactoferrin as a good candidate as an antioxidant in hMSCs. Pretreatment of lactoferrin suppressed hydrogen peroxide-induced senescence of hMSCs. In addition, lactoferrin reduced hydrogen peroxide-induced apoptosis via inhibition of caspase-3 and Akt activation. These results demonstrate that lactoferrin can be a promising factor to protect hMSCs from oxidative stress-induced senescence and apoptosis, thus increasing the efficacy of MSC therapy.

• 유기물자원화
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• 제20권3호
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• pp.83-88
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• 2012

부영양화로 인한 조류의 과도한 번식은 하천과 호수의 수질에 심각한 문제를 야기하고 있다. 따라서 하천과 호수의 수질 오염 방지를 위해서는 물리화학적 또는 생물학적 처리를 통해 효과적인 조류 제거가 필요하다. 본 연구에서는 전기부상과 혐기성 수소 발효 공정의 연계를 통해 효과적인 조류 제거와 에너지를 생산하고자 하였다. Chlorophyll a를 기준으로 전기부상에 의한 조류 제거효율은 전류 증가에 따라 증가하였으며 최대 95.9%로 나타났다. 제거된 조류로부터 에너지를 회수하기 위하여 혐기성 수소 발효 타당성을 조사하였다. 조류와 초음파로 전처리를 수행한 조류의 최종 수소 수율은 각각 17.3및 61.1ml $H_2/g$ dcw(dry cell weight)로 나타났다. 조류의 초음파 전처리는 가수분해 속도를 증가시켜 최대 수소 수율을 3.4배 향상시키는 것으로 나타났다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2005년도 생물공학의 동향(XVI)
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• pp.164-165
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• 2005

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.98-108
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• 2006

본 연구에서는 이 단계 연속 바이오 수소/메탄 생산공정의 경제성을 조사하였다. 경제적 관점에서 다양한 수소 및 메탄 발효용 생물반응기를 비교 평가하였다. 이를 바탕으로 포도당으로부터 일 단계 수소발효를 위해 고온 trickling biofilter 반응기 (TBR, $100\;m^3$ 규모)를, 일 단계 반응의 부산물로 생성된 유기산과 알콜류의 이 단계 메탄전환을 위해 고온 upflow anaerobic sludge 반응기 (UASB; $700\;m^3$ 규모)를 선정하였다. 본 이 단계 공정의 수소생산 비용은 $$\;0.26/Nm^3$으로 계산되었고, 이는 고온 TBR 반응기만을 이용한 경우보다 약 30 % 낮았다. 이 단계 공정의 낮은 수소생산 비용은 높은 에너지 회수율과 낮은 슬러지 처리비용에 의한 것이었다. 생물학적 수소 생산공정의 경제성은 탄소원의 종류, 생물반응기의 형태 등 여러 인자에 의해 변경될 수 있으나, 본 연구결과는 향후 연구를 위한 유용한 기준으로 고려될 수 있다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제30권12호
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• pp.1876-1884
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• 2020

Ethanol often accumulates during the process of wine fermentation, and mitophagy has critical role in ethanol output. However, the relationship between mitophagy and ethanol stress is still unclear. In this study, the expression of ATG11 and ATG32 genes exposed to ethanol stress was accessed by real-time quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (qRT-PCR). The result indicated that ethanol stress induced expression of the ATG11 and ATG32 genes. The colony sizes and the alcohol yield of atg11 and atg32 were also smaller and lower than those of wild type strain under ethanol whereas the mortality of mutants is higher. Furthermore, compared with wild type, the membrane integrity and the mitochondrial membrane potential of atg11 and atg32 exhibited greater damage following ethanol stress. In addition, a greater proportion of mutant cells were arrested at the G1/G0 cell cycle. There was more aggregation of peroxide hydrogen (H2O2) and superoxide anion (O2•-) in mutants. These changes in H2O2 and O2•- in yeasts were altered by reductants or inhibitors of scavenging enzyme by means of regulating the expression of ATG11 and ATG32 genes. Inhibitors of the mitochondrial electron transport chain (mtETC) also increased production of H2O2 and O2•- by enhancing expression of the ATG11 and ATG32 genes. Further results showed that activator or inhibitor of autophagy also activated or inhibited mitophagy by altering production of H2O2 and O2•. Therefore, ethanol stress induces mitophagy which improves yeast the tolerance to ethanol and the level of mitophagy during ethanol stress is regulated by ROS derived from mtETC.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XII)
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• pp.162-163
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• 2003

수소를 생산하는 암반응에서는 pH와 dry cell weight, 세포내의 starch 함유량이 시간에 따라 줄어들었다. 유기물은 시간에 따라 증가하였지만, 수소는 3일째에 생산이 최대치에 도달하였다.