• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제32권11호
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• pp.1485-1495
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• 2022

The development of a yeast strain capable of fermenting mixed sugars efficiently is crucial for producing biofuels and value-added materials from cellulosic biomass. Previously, a mutant Pichia stipitis YN14 strain capable of co-fermenting xylose and cellobiose was developed through evolutionary engineering of the wild-type P. stipitis CBS6054 strain, which was incapable of co-fermenting xylose and cellobiose. In this study, through genomic and transcriptomic analyses, we sought to investigate the reasons for the improved sugar metabolic performance of the mutant YN14 strain in comparison with the parental CBS6054 strain. Unfortunately, comparative whole-genome sequencing (WGS) showed no mutation in any of the genes involved in the cellobiose metabolism between the two strains. However, comparative RNA sequencing (RNA-seq) revealed that the YN14 strain had 101.2 times and 5.9 times higher expression levels of HXT2.3 and BGL2 genes involved in cellobiose metabolism, and 6.9 times and 75.9 times lower expression levels of COX17 and SOD2.2 genes involved in respiration, respectively, compared with the CBS6054 strain. This may explain how the YN14 strain enhanced cellobiose metabolic performance and shifted the direction of cellobiose metabolic flux from respiration to fermentation in the presence of cellobiose compared with the CBS6054 strain.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제38권6호
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• pp.547-560
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• 2010

본 연구에서는 Schizophyllum commune의 당 분해효소 생산을 위한 최적 배양 조건과 목질바이오매스에 대한 당화 특성에 대하여 연구하였다. S. commune 균체 외 효소에는 endo-${\beta}$-1,4-glucanase (EG), cellobiohydrolase (CBH), ${\beta}$-glucosidase (BGL)와 같은 cellulase와 ${\beta}$-1,4-xylosidase (BXL)이 함유되어 있고 그 중에서 EG 및 BGL활성이 비교적 높은 활성을 나타낸 것으로 밝혀졌다. S. commune에서 생산된 EG, BGL, 및 CBH의 최적 온도는 $50^{\circ}C$이었으나, 열안정성을 가지는 온도범위는 $30{\sim}40^{\circ}C$였다. 그리고 최적 pH는 5.5이었으며 열 안정성을 나타내는 온도범위에서의 적정 pH는 동일한 pH 5.5이었다. Cellulase 생산을 위한 S. commune의 최적배양 조건은, 탄소원으로 천연 cellulose, 질소원으로는 corn steep, 또는 peptone/yeast extract 혼합물, 비타민은 첨가하지 않는 것이 cellulase 효소활성 증가에 적절한 것으로 밝혀졌다. 또한 탄소원의 최적 첨가 농도는 2% (w/w), 적정 배양 pH 및 온도는 5.5~6.0과 $25{\sim}30^{\circ}C$로 밝혀졌다. 본 연구에서 도출된 최적 배양 조건으로 S. commune를 배양시키고 40배로 농축한 결과, EG가 3670.5 U/$m{\ell}$, BGL과 CBH가 각각 631.9 U/$m{\ell}$, 398.5 U/$m{\ell}$, BXL이 15.2 U/$m{\ell}$로 매우 높은 효소 활성을 나타냈다. 동일한 효소의 Filter Paper Unit도 11 FPU/$m{\ell}$로 상당히 높았다. 최적배양조건에서 얻어진 S. commune 효소로 다양한 기질에 대해 당화 시험을 실행한 결과, 전처리를 하지 않은 공시 활엽수에 대하여 낮은 당화율을 나타냈으나 천연 cellulose (Aldrich, ~20 micron) 및 볏짚의 경우에는 각각 50.5% 및 33.1%의 높은 당화성능을 나타냈다. 이 같은 당화 수준은 동일 효소농도 (30 FPU/g, glucan)로 비교했을 때 Trichoderma reesei 유래 상용화 효소인 Celluclast 1.5L의 약 110% 수준을 나타냄으로써, 대량생산기술 개발과정을 통해 목질계 당화 효소로의 상용화 가능성이 높은 균주로 평가되었다.

• 한국작물학회지
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• 제60권3호
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• pp.374-380
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• 2015

본 연구는 매립예정 유휴간척지 토양에 하수슬러지 고화물을 처리한 시험구 및 간척지 토양에서 적응성이 높은 바이오에너지작물을 선발하여 간척지 토양을 활용한 바이오 에너지 원료작물의 재배와 바이오매스 생산 가능성에 대한 기초자료를 얻고자 5년간 재배시험을 수행하였으며 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 매립예정 간척지 토양에 하수슬러지 고화물 처리는 바이오에너지작물의 생육에 있어서 토양양분 공급과 토양표면의 염류집적을 저해하며 토양복토재로서 효과적인 것으로 나타났다. 2. 3년간의 에너지작물 재배결과, 각 하수슬러지 고화물을 처리한 시험구 및 간척지 원지반토에서 가장 월등한 생육을 보이는 에너지작물은 거대 1호 이었다. 3. 각 시험구에서 가장 우수한 적응력을 나타내는 거대 1호의 생육은 재배 5년간 지속적으로 증가하는 경향을 보였다. 4. 정식 5년차에 하수슬러지 고화물을 처리한 시험구에서 거대 1호의 바이오매스 수량은 27.5~32.7 ton/ha 이었으며, 간척지 원지반토에서 바이오매스 수량은 18.9ton/ha로 나타나 바이오에너지작물 재배면적 확대측면에서 간척지 등의 유휴지에서도 약 15 ton/ha 이상의 바이오매스 생산 가능성이 있음을 시사한다. 5. 하수슬러지 고화물을 처리한 토양에서 거대 1호의 생육은 과영양상태를 보이며 바이오에너지 원료로서는 이용가치가 낮은 것으로 나타나, 향후 매립예정 유휴 간척지토양에서 하수슬러지 고화물을 에너지작물 재배를 위한 토양복토재로서 이용할 시에 적정 처리범위 및 배비관리에 대한 고려가 절실히 요구될 것으로 사료된다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제27권
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• pp.29-46
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• 1984

속성수로서 현재까지 이용연이 그리 넓지 못한 활엽수(闊葉樹)를 이용(利用)한 당화액(糖化液)으로 단세포단백질(單細胞蛋白質) 생산(生産)에 의(依)한 사료화(飼料化) 전환(轉換)에 관(關)한 기초적(基礎的)인 몇가지 실험(實驗)을 한 결과(結果)는 아래와 같다. Aspergillus niger sm-10, Irpex lacteus, Tricoderma viride sm-6 3균주(菌株)의 셀룰라아제 역가(力價)를 비교(比較)해 본 결과(結果) Tricoderma viride sm­6 의 역가(力價)가 가장 높았으며, 이들을 combination하였을 때에는 상조에 의한 역가상승(力價上昇)(Synergistic effect)은 보이지 않았다. T. viride sm-6의 배양학적(培養學的)인 면을 살펴본 결과(結果) 밀기울배지에 질소원으로서 proteose peptone, 유도제 (inducer)로서 Tween 80, cellulose를 첨가(添加)했을때 역가증가(力價增加) 현상(現象)이 나타났으며 이와 같은 배지에서 배양시(培養時) C.M. Cellulose와 Filter paper 분해 효소역가(酵素力價)는 120hr에 최고에 도달(到澾)했다. 기질(基質)에 효소(酵素)를 반응(反應)시켜 당화액(糖化液)을 생성(生成)하는데 있어서 전처리(前處理)를 한 기질(基質)은 대조주에 비해 약 40%의 환원당 증가(增加)를 보였고, 또한 기질입자(基質粒子)가 작을수록 환원당 증가현상(增加現象)을 보였으며 글루코스 등의 당(糖)은 반응액중(反應液中) 적은 농도(濃度)에서도 커다란 feed back inhibition현상을 나타냈다. 기질(基質)을 rehydralysis시에는 약 31%의 환원당 전환율(轉換率)을 보였다. 이때 당화액(糖化液)을 정량해 본 결과(結果) glucose : xylose의 양이 1.77:1로서 glucose의 양이 많았다. 여기에 단세포(單細胞) 단백질(蛋白質)을 생산(生産)할 목적(目的)으로 부식토, 퇴비, 수액, 토양등의 42점의 시료로부터 xylose 자화성 효모(酵母) 13균주(菌株)를 선별하였으며 그때의 우수균주(優秀菌株)로서 3개균주(個菌株)를 선발(選拔)하였다. 이들 분리주의 배양학적(培養學的) 특징(特徵)을 살펴 본 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 분리주중(分離株中) CHS-2, CHS-3, ST-40, CHS -12, CHS-13 균주(菌株)가 당화액(糖化液)을 잘 자화함을 알았다. 2. 분리균주중(分離菌株中) CHS-13 균주(菌株)의 생육도(生育度)가 가장 양호하였으며 초기 최적 pH는 4.4이었으며 최적온도(最適溫度)는 $30^{\circ}C$이었다. 3. CHS-3 균주(菌株)의 specific growth rate는 $0.23\;h^{-1}$, generation time 은 3.01h이었다. 4. CHS -13균주(菌株)의 기질소비율(基質消費率)은 81%이었다. 5. CHS-13 균주(菌株)의 형태학적(形態學的) 배양학적(培養學的) 특성(特性)을 조사(調査)한 결과(結果) Candida guilliermondii var. guilliermondii 로 동정(同定)되었다. 6. CHS-13 균주(菌株)를 당화액(糖化液)에 배양(培養)시켰을 때 Lowry-protein 함량은 $0.72\;mg/m{\ell}$ 이었으며 , yeast extract 첨가(添加)하여 배양시(培養時)는 yeast extract 농도(濃度)가 증가(增加)함에 따라 단백질(蛋白質) 함량(含量)도 증가(增加)하였다. 7. CHS-13 균주(菌株)의 RNA 함량(含量)은 $4.92{\times}10^{-2 }\;mg/m{\ell}$이었으며 yeast extract 농도(濃度)가 증가(增加)함에 따라 증가(增加)하다가 농도(濃度) 0.2%에서 최대함량(最大含量)을 나타내고 그후는 감소(減少)하였다.

• 공업화학
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• 제3권4호
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• pp.730-738
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• 1992

혐기성 소화액의 한외여과에 의한 후처리에서 분리막의 재질에 따른 여과특성을 연구하였다. 상이한 분리막의 여과특성을 정량적으로 평가하기 위해 저항 모델을 이용하였다. 소화액에 대한 플럭스의 양태는 초기의 물에 대한 분리막의 투과도에 무관하게 나타났다. 플루오로 폴리머 막의 경우에 유속의 증가에 따라 큰 플럭스의 향상을 보였는데 이것은 다른 분리막에 비해 막표면에 형성된 케이크층의부착성이 약해 쉽게 제거될 수 있음을 시사해준다. 장시간 운전에서 플럭스의 감소는 오염층 저항의 증가에서 뿐만아니라 분극층 저항의 증가에서도 기인되었는데, 이와같은 계속적인 분극층 저항의 증가는 미생물의 분해 및 성장에 따른 케이크층 내의 성상변화를 반영할 수 있다. 막표면이 친수성인 셀룰로오즈 막은 소수성인 폴리술폰 막에 비해 낮은 막오염도를 보여주었다. 감압을 통해 플럭스를 $5-10L/m^2/h$회복시킬 수 있었다. 세척단계에서 여과저항을 평가함으로써 15분의 단시간내에 세척이 완료됨을 알 수 있었다.