• 한국미생물·생명공학회지
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• 제21권4호
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• pp.373-380
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• 1993

When the cells of yeast K35 were immobilized in Ca-alginate gel, cell concentration and viability decreased as alginate concentration increased. Considering the results, 2% (w/v) Ca-alginate concentration would be suitable. Among various concentrations of additives and cross-lin-king agent, the addition of 1.67% (w/v) of bentonite together with 0.33% (v/v) of glutaraldehyde (ABG bead) resulted in the highest ethanol production of 1.8%(w/v), using YPD medium containing 2% glucose. ABG bead seemed to be more resistant to phosphate ion than Ca-alginate bead. 0.33%(w/v) of phosphate was a proper concentration for the ethanol production by ABG bead. Scanning electron microscopic observation depicted that the immobilized cells on the bead surface were coated by alginate gel and that the cells in the internal bead were cross-linked with alginate matrix. When repeated-batch culture was performed with ABG bead for 40 days in a packed-bed reactor, ethanol concentration of about 90~110 g/l-gel was maintained. Cell viability was maintained around 70%, and outgrowing cell concentration was below 6.3% of total cell concentration. Consequently, the results showed that ABG head was a potential carrier for continuous production of ethanol compared to conventional Ca-alginate bead.

• 산업식품공학
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• 제14권3호
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• pp.208-216
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• 2010

유산균을 고농도로 배양하기 위하여 $CaCO_3$를 각각 15% 와 20%씩 첨가하여 직경이 서로 다른 $CaCO_3$-alginate beads를 제조한 후, lactic acid에 대한 $CaCO_3$-alginate beads의 반응 특성과 완충효과를 관찰하였으며, lactic acid에 대하여 완충작용이 있는 $CaCO_3$-alginate beads를 이용하여 S. thermophilus ST-Body 1과 L. amylovorus DU-21을 고농도 배양하여 직접투입식 starter를 제조하였다. 본 연구에서 제조된 $CaCO_3$-alginate beads는 $CaCO_3$, alginate 함량 및 수분 함유율이 beads에 일정하게 고루 분포되어 있으며, 일정한 밀도를 갖는 입자임을 알 수 있었다. 또한 lactic acid에 대한 beads의 반응은 표면으로부터 일어나기 시작하여 내부로 진행됨을 확인하였으며, $CaCO_3$-alginate beads 양의 증가는 결국 lactic acid와 반응할 수 있는 $CaCO_3$ 표면적의 증가를 가져오게 되며, 단위시간당 lactic acid와 반응하는 $CaCO_3$의 상대적 증가를 가져오기 때문에 $CaCO_3$-alginate beads 양의 증가는 lactic acid 용액 내부의 중화작용의 증가를 가져온다는 것을 확인하였다. 즉, $CaCO_3$-alginate beads의 직경이 작을수록, 내부의 $CaCO_3$ 함량이 높을수록, 단위 부피당 넓은 표면적과 높은 중화작용을 가지므로 $CaCO_3$-alginate beads를 pH neutralizer로 이용하여 유산균을 배양할 경우에는 $CaCO_3$ 함량이 높고 직경이 작은 $CaCO_3$-alginate beads의 이용이 유산균 배양에 효과적임을 알 수 있었다. $CaCO_3$-alginate beads를 이용한 유산균의 고농도 배양시, pH와 생균수와의 상관성과 선형관계를 단순회귀분석법(simple regression)을 이용하여 최소자승추정량(least square estimator; LSE)을 구하여 검증한 결과, 각 X의 회귀계수의 값은 통계적으로 유의한 결과(p<0.05, p<0.01)를 보였다. 또한 $R^2$ 값은 S. thermophilus ST-Body 1와 L. amylovorus DU-21의 경우, $CaCO_3$-alginate beads 무첨가구와 첨가구에서 각각 0.6310, 0.7505, 0.7452, 0.7609이였다. 이는 pH가 균 증식에 다소나마 영향을 주는 것을 나타낸다. 고농도로 배양된 S. thermophilus ST-Body 1과 L. amylovorus DU-21 균주를 이용하여 직접투입식 starter를 제조한 결과, 동결건조 보호제로 15% glycerol을 이용하였을 때 각각 91.96${\pm}$1.35%와 89.09${\pm}$4.49%의 생존율을 보였다. 본 연구에서 확립된 기법은 probiotics 조제나 정장제 조제방법에 있어서도 공히 적용 가능하므로 미생물 세포의 이용기법으로 그 생존율과 발효에 연관되는 기능보존과 수반되는 여러 분야에 적용한다는 면에서 산업적으로 중요하다고 사료된다.

• 한국식품영양학회지
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• 제15권2호
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• pp.89-96
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• 2002

Ca-alginate bead로 소금의 흡착에 미치는 영향조건을 검토한 결과는 다음과 같다. Ca-alginate beads에 의한 소금 흡착은 시간이 경과함에 따라 증가하였으며, 10분 후4.0g으로 최고의 흡착량을 나타내었다. 0.2M CaCl$_2$, 0.2M BaCl$_2$, 0.2M FeCl$_3$및 0.2M MgCl$_2$등의 경화용액으로 조제한 bead에 의한 소금 흡착량은 Fe-alginate beads가 5.6g으로 제일 높았으나 bead가 쉽게 부서지는 단점이 있었고, MgCl$_2$용액으로는 bead가 만들어지지 않았다. 그리고 0.2M CaCl$_2$, 0.2M BaCl$_2$및 0.2M SrCl$_2$용액으로 만든 bead는 각각 4.2g 정도의 대등한 흡착량을 나타내었다. CaCl$_2$경화 용액이 0.1M, 0.2M 및 1M 일때 소금 흡착량은 각각 4.8g, 4.2g 및 4.1g으로 나타났다. Alginate의 농도를0.6%, 1% 그리고 2%로 하여 제조한 비드로 소금 흡착량은 2.8g, 4.0g, 4.4g으로 각각 나타났으며, 그리고 bead의 크기를 각각 2.5mm, 3.5mm 그리고 4.5mm로 제조하여 소금의 흡착량을 살펴본 결과 각 크기별 모두 4.0~4.2g로 차이가 없었다. 초기 소금의 농도 4%, 8%, 12%그리고 16%에서, 각각 소금의 흡착율은 30%, 28%, 27% 그리고 25%이었으며, pH에 따른 염분의 흡탁율은 산성(pH 4.0) 및 중성(pH 6.8) 영역에서 보다는 염기성(pH 10.0)에서 더 높았다. 된장으로부터 내염성 세균을 분리한 후 alginate로 고정화한 beads와 비고정화한 bead와의 염분 흡착량은 고정화한 bead에 의한 염분 초기흡착속도가 보다 낮았으며, Ca-alginate bead 제조시 경화용액에 머무는 시간이 길수록 염분 흡착율은 감소하는 것으로 나타났다. 또한 1회 사용한 bead를 증류수에 하루 동안 방치 후 이 bead를 재이용 함에 따라 염분 흡착량은 점점 감소하였다. 시료를 된장으로 하여 0시간, 3시간, 6시간, 12시간 및 24시간 후 소금 흡착율은 시간의 경과에 따라 더불어 증가하였다. 또한 소금이 감소된 된장의 pH를 측정한 결과, 4.90, 5.00, 5.01, 5.02, 그리고 5.03이였으며, 적정산도는 0.1N-NaOH 소모량이 4ml, 3.4ml, 3.2ml, 3.0ml 그리고 3.0 ml이었다. 저염 된장의 아미노태 질소를 적정 한 결과, 원료 된장이 840mg/된장 100g, 740mg/된장 100g, 630mg/된장 100g, 그리고 530mg/된장 100g으로 줄어들었다. 각 시료별 염분 흡착율은 된장이 다른 시료(Doengjang 100%, Kochujang 86%, Soy-sauce 78% and Jeotkal 71%) 보다 가장 높게 나타났다.

• KSBB Journal
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• 제11권1호
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• pp.77-85
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• 1996

에탄올 생산 효모균주인 Saccharomyces K35의 에탄올 생산을 위한 최적의 초기 pH는 5.0으로 나 타났으며, 기질로 200g/$\ell$ 의 glucose를 이 용했을때 약 80%의 수율을 나타내어 내당성도 좋은 것으로 나타났다. 첨가제와 가교제로서 Celite R-634 1.67 %(v/v) 와 glutaraldehyde 1.67% (v/v) 를 함께 첨가했을때(ACG bead) Ca-alginate bead에 비해 안정성, 에탄올 생산성 빛 세포생존률이 좋게 나타 났다. 또한 배지밖에서 자란 효모 농도도 감소하여 A A CG bead가 Ca-alginate bead보다 phosphate이 온에 더 안정한 것으로 보인다. SEM (Scanning E Electron Microscopy)을 통해 ACG gel bead의 구조를 관찰하였는데 , ACG bead가 Ca~alginate bead에 비해 훨씬 온전한 모습을 유지하며, 효모의 농도가 상당히 밀집되어 있음을 보여준다. 반복회분 식 배양을 시도했을때 Ca-alginate bead의 경우는 7회분(약 40일)까지는 에탄올 놓도와 효모농도가 각각 138g/$\ell$-gel와 29~30g/$\ell$-gel을 유지하다가 급격히 감소하는 경향을 보였으나, ACG bead의 경 우에는 130~150g/$\ell$-gel와 32~35g/$\ell$-gel의 수준을 유지하였으며, 세포생존률도 약 70% 이상을 유지하였다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.378-381
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• 2000

The optimal conditions and properties for the immobilization of marine bacterium Pseudomonas aeruginosa BYK-2 have been determined. For the high productioon of biosurfactant, Na-alginate, PVA, modified PVA were used as a carrier. The optimal emulsifying activity on immobilized Pseudomonas aeruginosa BYK-2 showed 1036Unit (about 2.2g/L biosurfactant) in Basal salt medium(B.S.M.) at $25^{\circ}C$, 100rpm. Ca-alginate was selected the optimal bead among PVA, modified PVA and Ca-alginate. The optimal cell load in alginate bead was 10 gCWW/100g carrier. As the results of incubation of immobilized 5g Ca-alginate bead (conditions; 3% alginate, bead diameter: 2.3mm, 10% cell load) in 50m1 production medium, The emulsifying activity of 1407Unit, about 3.0g/L biosurfactant was obtained from immobilized cell after cultivation of 92hr at $25^{\circ}C$, 100rpm.

• Applied Biological Chemistry
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• 제24권2호
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• pp.149-152
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• 1981

Lactobacillus bulgaricus 균체(菌體)의 고정화방법(圖定化方法)으로서 polyacrylamide gel과 Al- Ca-, Fe- 및 Mg-alginate bead에 대하여 고찰하고 이중 가장 활성이 좋은 것은 Ca-alginate bead 이었으며 입경(粒經) 2m/m로 형성시킨 Ca-alginate bead로 고정화(圖定化)시킨 균류(菌類)의 경우, 4.5% lactose 용액 및 whey에서의 lactose 분해실험 결과, 생균(生菌)에 대비(對比)한 상대적 활성은 각각 최고 28% 및 18% 이었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제11권3호
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• pp.412-417
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• 2001

Sodium alginate was used to immobilize Bifidobacterium breve ATCC 15700 cells. The ability of the Ca-alginate beads to protect the B. breve ATCC 15700 was evaluated under different conditions including alginate concentration, bead size, pH, hydrogen peroxide, and storage period. The survival of the B. Breve ATCC 15700 was estimated in pasteurized yogurt, containing either the immobilized or free cells, throughout the storage period. The survival cells in bead after exposure to acidic solution (pH 3.0) increased with increase of both the alginate gel concentration and bead size. Also, immobilized cells in alginate bead were more resistant than the free cells to hydrogen peroxide, storage period, and the environment inside yogur. When retreated beads with skim milk and nonretreated beads were tested in acidified pH 3.0 TPY media including acetic and lactic acid, the number of viable cells in the retreated bead was approximately 10-fold higher than that of nonretreated beads. This suggests that the skim milk operated as a material decreasing the diffusion of acid and hydrogen perosicde into alginate gels. From this research, it was found that yogurt itself supported immobilized cells with an improved protection from the extreme acidity in yogurt.

• 청정기술
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• 제8권4호
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• pp.217-222
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• 2002

본 연구에서는 수직 원통형 충전반응기(packed-bed column reactor)내에 균체가 고정화된 Ca-alginate bead를 넣어 카드뮴이온을 제거하는데 있어 반응기내로 유입되는 유속, 초기농도 등에서 카드뮴 이온($Cd^{2+}$) 제거하는데 최적 조건을 찾고자 하였다. 사용된 균주(Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853)는 한국과학기술원 유전공학센터 유전자은행(KCTC)으로부터 구입하였고, Bead로 사용된 Ca-alginate bead는 Sodium Alginate에 균체와 $CaCl_2$를 섞어 제조한 것을 사용하였다. 실험 결과 동일조건일 때 유속이 30 mL/hr > 45 mL/hr > 60 mL/hr의 순서로 제거율이 좋았고 유입속도의 변화에도 불구하고 각 유속에서 50 ppm > 100 ppm > 200 ppm > 300 ppm의 순으로 좋은 제거율을 보였다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.203-206
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• 2000

Bifidobacteria의 배양효율을 증대하기 위하여 완충제로써 $CaCO_3$를 Ca-alginate에 고정화한 비드를 제조하여 사용하였다. B. longum KCTC 3218과 한국인 분변에서 분리한 B. longum HLC 3742 균주를 $CaCO_3$ 비드, NaOH, $Na_2CO_3$, $NH_4OH$ 등을 완충제로 각각 사용한 2.5-liter 발효기에서 각각 배양하여 균 증식과 저장에 따른 생존력을 조사한 결과 $CaCO_3$ 비드를 완충제로 사용한 경우가 다른 완충제를 사용한 경우보다 균 증식과 저장 안정성에서 효과적임을 알 수 있었다. 따라서 완충제로써 $CaCO_3$ 비드는 bifidobacteria의 고농도 배양과 생존력 증대에 유용할 것으로 사료되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제19권6호
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• pp.582-587
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• 2009

Immobilized cells of Arthrohacter nitroguajacolicus ZJUTB06-99 capable of producing nitrilase were used for biotransformation of acrylonitrile to acrylic acid. Six different entrapment matrixes were chosen to search for a suitable support in terms of nitrilase activity. Ca-alginate proved to be more advantageous over other counterparts in improvement of the biocatalyst activity and bead mechanical strength. The effects of sodium alginate concentration, $CaCl_2$ concentration, bead diameter, and ratio by weight of cells to alginate, on biosynthesis of acrylic acid by immobilized cells were investigated. Maximum activity was obtained under the conditions of 1.5% sodium alginate concentration, 3.0% $CaCl_2$ concentration, and 2-mm bead size. The beads coated with 0.10% polyethylenimine (PEI) and 0.75% glutaraldehyde (GA) could tolerate more phosphate and decrease leakage amounts of cells from the gel. The beads treated with PEI/GA could be reused up to 20 batches without obvious decrease in activities, which increased about 100% compared with the untreated beads with a longevity of 11 batches.