• ALGAE
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• 제39권2호
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• pp.109-127
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• 2024

High production and efficient harvesting of microalgae containing high omega-3 levels are critical concerns for industrial use. Aeration can elevate production of some microalgae by providing CO₂ and O₂. However, it may lower the production of others by generating shear stress, causing severe cell damage. The mixotrophic dinoflagellate Gymnodinium smaydae is a new, promising microalga for omega-3 fatty acid production owing to its high docosahexaenoic acid content, and determining optimal conditions and methods for high omega-3 fatty acid production and efficient harvest using G. smaydae is crucial for its commercial utilization. Therefore, to determine whether continuous aeration is required, we measured densities of G. smaydae and the dinoflagellate prey Heterocapsa rotundata in a 100-L semi-continuous cultivation system under no aeration and continuous aeration conditions daily for 9 days. Furthermore, to determine the optimal conditions for harvesting through centrifugation, different rotational speeds of the continuous centrifuge and different flow rates of the pump injecting G. smaydae + H. rotundata cells into the centrifuge were tested. Under continuous aeration, G. smaydae production gradually decreased; however, without aeration, the production remained stable. Harvesting efficiency and the dry weights of omega-3 fatty acids of G. smaydae + H. rotundata cells at a rotational speed of 16,000 rpm were significantly higher than those at 2,000-8,000 rpm. However, these parameters did not significantly differ at injection pump flow rates of 1.0-4.0 L min^-1. The results of the present study provide a basis for optimized production and harvest conditions for G. smaydae and other microalgae.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제37권3호
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• pp.231-237
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• 2009

재조합 대장균으로부터 고순도 베타-카로틴을 효율적으로 회수하기 위한 추출정제 방법을 개발하기 위하여 세포파쇄의 유무, 추출온도, 추출용매의 종류, 세포 대 추출용매의 비율 및 결정세척 용매의 선정이 베타-카로틴 추출수율과 순도에 미치는 영향을 조사하였다. 세포파쇄의 유무는 베타-카로틴 추출수율에 영향을 미치지 않았으므로 별도의 물리적 세포파쇄 단계가 생략되었다. 테스트된 용매 종류에 관계없이 $50^{\circ}C$에서 베타-카로틴의 추출수율은 $30^{\circ}C$에서보다 월등히 높았다. 아이소부틸 아세테이트에 의해 추출되는 베타-카로틴의 양은 추출성능이 제일 낮은 아세톤을 사용한 경우에 비해 7.6배 높았다. 0.4g의 동결건조세포로부터 베타-카로틴을 최대로 추출하기 위해 필요한 아이소부틸 아세테이트의 최적양은 10mL였고, 이는 단위 건조 세포(g-dry cells)당 25mL의 아이소부틸 아세테이트가 필요함을 의미하였다. 아세톤과 올리브오일을 동일비율로 혼합한 용액에 의한 추출양은 아세톤만을 사용한 경우보다 훨씬 높았고 가장 높은 값을 나타낸 아이소부틸 아세테이트에 의한 값과 비슷한 수치를 나타내었다. 추출액에 용해되어 있는 베타-카로틴의 결정 생성을 촉진시켜 베타-카로틴을 추출용액으로 분리하여 얻어진 베타-카로틴 결정의 순도는 89%으나 이를 에탄올로 세척 시 순도가 98.5%로 향상되었다. HPLC, 분광광도계 분석외에 추가적으로 질량분석을 수행함으로써 회수된 결정이 베타-카로틴임을 확인하였다. 이와 같은 결과는 본 연구팀에서 개발한 방법으로 식품의약 안전청에서 고시한 화장품 및 식품의 첨가물 기준을 만족시키는 고순도 베타-카로틴을 효율적으로 생산할 수 있음을 시사한다.

• 생명과학회지
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• 제27권10호
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• pp.1137-1144
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• 2017

미세조류 Chlorella vulgaris는 바이오 디젤 생산을 위한 중요한 대체원료 중 하나로 간주되어 왔으나, 이러한 미생물의 산업적 적용은 낮은 바이오 매스와 지질 생산성에 의해 제약을 받아왔다. 따라서 이러한 문제를 극복하기 위해 본 연구는 자외선을 이용한 무작위 돌연변이 유발 기술을 통해 높은 지질 및 바이오 매스 생산성을 가지는 C. vulgaris 균주를 분리하고 그 특성을 규명하였으며, 두 가지 유형의 대량 생산 시스템을 이용하여 바이오 매스 및 지질 함량의 산출량을 비교하였다. 분리된 돌연변이 균주 중, 특히 실험실 조건에서 UBM1-10으로 명명된 돌연변이 균주는 야생형 균주에 비해 약 1.5배 높은 세포 수율 및 지질 함량을 보였다. 이러한 결과를 바탕으로 UBM1-10을 선택하여 TBPR (tubular photobioreactor)과 OPR (open pond type reactor)의 두 가지 유형의 반응기를 사용하여 실외 배양 조건에서 배양하였다. 그 결과 TBPR에서 재배된 돌연변이 균주의 세포 수율은($2.6g\;l^{-1}$) OPR에서 배양된 균주의 세포 수율($0.5g\;l^{-1}$)과 비교하였을 때 약 5배 이상의 높은 세포 수율을 나타내었으며, 대량 배양 후, UBM1-10 및 모 균주의 조 지방 함량 및 조성 등에 대해 추가로 조사를 실시하였다. 그 결과 C. vulagris UBM1-10균주의 지질함량(0.3% w/w)이 모 균주의 지질함량(0.1%)에 비해 약 3배 이상의 조 지방 함량을 보유함을 확인하였다. 따라서 이 연구는 바이오 디젤 생산 자원으로서 C. vulgaris의 경제적 잠재성이 photoreactor type의 선택 및 전략적 돌연변이 분리 기술을 통해 증가 될 수 있음을 보여 주었다.

• 한국습지학회지
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• 제26권1호
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• pp.41-50
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• 2024

식물 미생물 연료전지(P-MFC)는 식물과 근계의 미생물 군집에서 전기를 생성하는 바이오매스 활용 에너지 기술로 지속가능한 환경을 고려하는 자연기반해법의 적정기술이다. 국내 수변공간에 적합한 P-MFC 기술 개발을 위해서는 국제적인 연구 동향에 대한 분석이 선행되어야 할 필요가 있다. 이에 따라 본 연구에서는 Web of Science에서 조회되는 P-MFC 관련 연구논문 총 700편을 대상으로 동시 출현단어 분석 프로그램인 VOSviewer을 사용해 핵심 키워드를 도출하고 연구 동향을 분석하였다. 분석 결과, 첫째, P-MFC 관련 연구는 1998년부터 지속적으로 증가하고 있으며 특히 2010년대 중후반부터 크게 증가 추세에 있다. 국가별 논문 투고 수는 '중국'-'미국'-'인도' 순으로 가장 많았으며 2010년대 이후 P-MFC에 관해 관심이 커지기 시작해 수변공간과 습지 환경이 풍부한 필리핀, 우크라이나, 멕시코 등의 나라에서도 게재 수가 늘어나고 있는 것으로 나타났다. 둘째, 기간별 연구 경향의 경우, 1998년~2015년에는 다양한 환경에서 미생물 연료전지의 성능 검증에 대한 연구가 주를 이루었다. 2016년~2020년에는 미생물 연료전지 사용의 구체적인 조건, P-MFC의 구조 및 발전 방식과 관련된 연구가 주를 이루었다. 2021년~2023년에는 P-MFC 발전 과정의 제약 요소와 효율성 향상을 위한 구체적인 연구가 주로 진행되었다. 본 연구를 통해 파악된 P-MFC 관련 국제적 연구 동향은 향후 국내 수변공간에 적합한 기술 개발 시 유용한 자료로 사용될 수 있을 것이다. 향후 본 연구 외에 세부 분야별 연구 동향 및 수준에 대해서도 추가적인 연구가 필요하며 국내에서 P-MFC 기술의 발전과 활성화를 위해서는 현장 적용성에 대한 연구 확대와 정책, 제도적 개선도 병행되어야 할 것이다.

• 한국식품과학회지
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• 제15권1호
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• pp.56-61
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• 1983

전분질로부터 효모균체를 직접 생산하기 위하여 분리 동정된 전분이용성 효모, Sp, holsaticus FRI Y-5에 대한 배지의 탄소원과 질소원, P원, S원간의 영양균형에 대하여 실험하였다. C/P비와 C/S비가 각각 33.33과 100으로 일정할 때 비성장속도는 전분농도 67.5g/l, 그때의 C/N비가 100일 때 $0.178hr^{-1}$로 가장 빨랐으며, 최대균체량은 전분농도 90g/l C/N비가 50일 때 14g/l로 최대였다. 또한 균체수율은 전분농도 67.5g/l, C/N비가 50일 때 0.344로 가장 좋았고 균체생산속도는 전분농도 45g/l C/N비가 50일 때 0.113g/l h로 가장 빨랐다. 한편 C/P 비의 영향은, 전분농도 67.5g/l, C/N비 50, C/S비 100으로 일정할 때 균체수율과는 무관하나 비성장속도와 최대균체량은 C/P가 50일 때 각각 $0.165hi^{-1}$, 11.88g/l로 최대였다. 또한 C/S의 영향은, 전분농도 67.5g/l, C/N비 50, C/P비 33.33으로 일정할 때, 균체수율과 최대균체량은 거의 무관하나 비성장속도는 C/S비가 77.57일때 $0.157hr^{-1}$로 최대였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제17권5호
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• pp.504-509
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• 1989

Streptococcus lactis IFO 12007의 nisin 생산을 위한 발효조건을 검토하였다. Nisin 생성을 위한 포도당의 농도는 60g/ι이며 pH와 온도는 각각 6.5와 3$0^{\circ}C$이었다. 이 조건에서 최대 2,000IU/$m\ell$의 생산량을 보이며 이 때 specific glucose uptake rate: 0.59g/g/h, specific nisin productivity는 34924iu/g/h, growth yield는 0.24, 7시간 후 균체 생산량은 4.81g/ι이었다. 비성장속도는 온도와 pH에 의하여 영향을 많이 받으며 증식활성화 에너지는 1.35kca1/ mole이었다. 유가배양에 의하여 1420IU/$m\ell$의 nisin을 생산하며 연속배양은 0.38h$^{-1}$까지 가능하고 이때 nisin 농도는 740IU/m1, specific nisin productivity는 45000IU/g/h, true growth yield 는 0.144, maintenance energy는 207mg glucose/g-cell/h 이었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제11권3호
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• pp.435-442
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• 2001

Poly(3-hydroxy-5-phenylvalerate) [P(3HPV)] was efficiently accumulated from 5-phenylvalerate (5PV) in Pseudomonas putida BM01 in a mineral salts medium containing butyric acid (BA) as the cosubstrate. A nove aromatic copolyester, poly(5 mol% 3-hydroxy-4-phenylbutyrate-co- 95 mol% 3-hydroxy-6-phenylhexanoate) [P(3HPB-co-3HPC)] was also synthesized from 6-phenylhexanoate (6PC) plus Ba. The two aromatic polymers, P(3HPV) and P(3HPB-co-3HPC), were found to be amorphous and showed different glass-transition temperatures at $15^{\circ}C$ and $10^{\circ}C$, respectively. When the bacterium was grown ina medium containing 20 mM 5PV as the sole carbon source for 140 h, 0.4 g/l of dry cells was obtained in a flask cultivation and 20 wt% of P(3HPV) homopolymer was accumulated in the cells. However, when it was grown with a mixture of 2 mM 5PV and 50 mM BA for 40 h, the yield of dry biomass was increased up to 2.5 g/l and the content of P(3HPV) in the dry cells was optimally 56 wt%. This efficient production of P(3HPV) homopolymer from the mixed substrate was feasible because BA only supported cell growth and did not induce any aliphatic PHA accumulation. The metabolites released into the PHA synthesis medium were analyzed using GC or GC/MS. Two $\beta$-oxidation derivatives, 3-phenylpropionic acid and trans-cinnamic acid, were found in the 5V-grown cell medium and these comprised 55-88 mol% of the 5PV consumed. In the 6PC-grown medium containing Ba, seven ${\beta}$-oxidation and related intermediates were found, which included phenylacetic acid, 4-phenylbutyric acid, cis-4-phenyl-2-butenoic acid, trans-4-phenyl-3-butenoic acid, trans-4-phenyl-2-butenoic acid, 3-hydroxy-4-phenylbutyric acid, and 3-hydroxy-6-phenylhexanoic acid. Accordingly, based on the metabolite analysis, PHA synthesis pathways from the two aromatic carbon sources are suggested.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.93-93
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• 2017

To develop rice cultivars with increased biomass and grain yield, superior lodging resistance is an essential trait. The new breeding approach can be adopted for the improvement of stem lodging resistance by enhancing culm strength. The resistance to breaking type lodging is attributed to bending moment of basal culm (M), which is composed of the section modulus (SM) and bending stress (BS). The resistance to the bending type lodging is attributed to flexural rigidity (FR) of stem, which is composed of the secondary moment of inertia (SMI) and Young's modulus (YM). Starch and cell wall components such as cellulose, hemicellulose and lignin also play a significant role in physical strength of culm, and thus affect lodging. Leaf Star has a superior lodging resistance due to its thick and stiff culm because of its high M and FR compared with Koshihikari. Furthermore, Leaf Star contains high densities of hemicellulose, cellulose and low lignin density in culm compared with Koshihikari. In this study, we performed QTL analysis for these traits associated with culm strength, using 94 recombinant inbred lines (RILs, $F_8$), derived from a cross between Leaf Star and Koshihikari. The SM in the RILs showed a continuous distribution. QTLs for SM were detected on chrs.2, 3 and 10. Leaf Star alleles increased SM on chrs. 2 and 3, but Koshihikari allele increased on chr.10. These QTLs overlapped with those QTLs identified using backcrossed inbred line derived from a cross between Chugoku 117 and Koshihikari, the parents of Leaf Star. The FR in Leaf Star was higher than that in Koshihikari due to the larger SMI and YM. 3 QTLs for SMI were detected on chrs.2, 3 and 10. Leaf Star alleles increased SMI on chrs.2 and 3, and Koshihikari alleles increased on chr.10. One QTL on chr.3 and two QTLs on chr.5 for hollocelulose content were detected with Leaf Star alleles contribution. Moreover, two QTLs were detected for hemicellulose density on chrs.3 and 5. Leaf Star allele increased hemicellulose density on chr.5, and Koshihikari allele increased on chr.3. Furthermore, two QTLs for cellulose density were detected on chr.5, and one QTL on chr.2. For starch content, one QTL on chr.3 and two QTLs on chr.5 with Leaf Star alleles contribution were detected. TULK-6 carrying a chromosome segment of Leaf Star on chr.5 in the Koshihikari genetic background showed higher densities of starch and hemicellulose than those in Koshihikari. These results suggest that the detected QTLs for culm strength could be utilized for the improvement of lodging resistance in rice by marker-assisted selection.

• 한국해양학회지
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• 제30권5호
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• pp.426-435
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• 1995

탄소순환에서 섬모충류에 의한 직접적인 박테리아 섭식의 중요성을 알아보기 위하 여 만경 동진강 염하구에서 1993년 10월부터 1995년 3월까지 4회에 걸쳐 섬모충류의 수도(abundance)와 생물량 그리고 40um 이하의 작은 섬모충류의 박테리아 섭식률을 조 사하였다. 40 um이하의 작은 크기 섬모충류 수도는 전체 섬모충류 수도의 평균49.5%이 상을 차지하였다. 이러한 작은 크기 섬모충류의 박테리아 섭식률은 시간당 18.0106.3 nl cell/SUP -1/로 박테리아의 수도가 증가할수록 여과율은 감소하는 반면, 섭식률은 증가하는 경향을 보여 박테리아의 농도가 섭식률에 영향을 미치는 것으로 보인다. 섬 모충류의 섭식이 박테리아 생산력중 차지하는 비율은 0.1-12.2%로 박테리아 수도가 증 가함에 따라 박테리아 생산력중 섬모충류에 섭식되는 비가 지수적으로 증가하는 경향 ($r^2$=0.62,p$\leq$0.001)을 보였다. 즉, 섬모충류의 섭식이 박테리아에 미치는 영향을 전 형적인 연안에서는 작으나 박테리아의 농도가 높은 부영양화 지역에서는 더 클 것으로 추측된다. 탄소순환에서 작은 섬모충류가 박테리아를 섭식하여 얻는 탄소량은 섬모충 류가 최대생산력 을 나타낼 때 필요탄소량의 평균3.1%에 불과하여 미소순환고리에서 섬모충류는 박테리아의 직접적인 섭식자보다는 최종적인 섭식자로서의 역할이 큰 것으 로 생각된다.

• 미생물학회지
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• 제30권4호
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• pp.310-315
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• 1992

수용액으로부터 $Pb^{2+}$ 의 흡수와 분리를 Staphylococcus epidermidis 를 이용하여 조사하였다. 흡수된 $Pb^{2+}$의 양을 초기 $Pb^{2+}$ 의 양에 대한 비율로 나타낸 것을 흡수율이라고 정의할 경우, 세균체의 농도가 높을수록 흡수율은 증가하였으며 세균체 단위 중량당 흡수율은 감소하였다. $Pb^{2+}$ 의 흡수율은 수용액의 pH 가 상승함에 따라 점차 증가하다가 최고치를 나타낸 후 감소하는 경향을 보였으며 $Pb^{2+}$ 의 농도가 증가할수록 흡수율의 최고치는 더 낮은 pH 에서 나타났다. HCI 과 EDTA 는 효과적인 탈락체로 작용하였으며 흡수와 탈착 cycle 의 횟수에 따른 세균체의 $Pb^{2+}$에 대한 흡수 능력에는 거의 변화가 없었다.$Pb^{2+}$ 이 다른 중금속 이온과 함께 혼재할 경우 세균내의 결합위치에 대한 경쟁적인 흡수로 인하여 $Pb^{2+}$ 의 흡수율이 변화하였으며, 공존하는 중금속 이온의 이온 반경이 작을수록$Pb^{2+}$ 의 흡수율이 더 크게 감소하였다.