• Environmental Engineering Research
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• 제15권3호
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• pp.149-156
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• 2010

The objective of this study was to investigate microbial removal using layered double hydroxides (LDHs) and iron (hydr)oxides (IHs) immobilized onto granular media. Column experiments were performed using calcium alginate beads (CA beads), LDHs entrapped in CA beads (LDH beads), quartz sand (QS), iron hydroxide-coated sand (IHCS) and hematite-coated sand (HCS). Microbial breakthrough curves were obtained by monitoring the effluent, with the percentage of microbial removal and collector efficiency then quantified from these curves. The results showed that the LDH beads were ineffective for the removal of the negatively-charged microbes (27.7% at 1 mM solution), even though the positively-charged LDHs were contained on the beads. The above could be related to the immobilization method, where LDH powders were immobilized inside CA beads with nano-sized pores (about 10 nm); therefore, micro-sized microbes (E. coli = 1.21 ${\mu}m$) could not diffuse through the pores to come into contact with the LDHs in the beads, but adhere only to the exterior surface of the beads via polymeric interaction. IHCS was the most effective in the microbial removal (86.0% at 1 mM solution), which could be attributed to the iron hydroxide coated onto the exterior surface of QS had a positive surface charge and, therefore, effectively attracted the negatively-charged microbes via electrostatic interactions. Meanwhile, HCS was far less effective (35.6% at 1 mM solution) than IHCS because the hematite coated onto the external surface of QS is a crystallized iron oxide with a negative surface charge. This study has helped to improve our knowledge on the potential application of functional granular media for microbial removal.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제6권2호
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• pp.221-227
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• 1999

고정화 배양계를 이용하여 감 즙으로부터 식초생산을 효율적으로 행하기 위하여 Saccharomyces cerevisiae의 고정화 형성조건을 검토하였다. 고정화를 위한 최적 Na-alginate의 농도는 2%이었다. 담체의 농도를 1-4%로 변화시키면서 gel beads로부터 누출되는 효모 균수를 검토한 결과, 1%의 농도에서는 배양 8시간째부터 배양액의 탁도가 흐려지는 것이 관찰되어 배양 20시간째에 0.82의 흡광도를 나타내었다. 그러나 2-4%에서는 거의 변화가 없었다. 배양이 끝난 후, 전자현미경으로 gel beads내부의 균주 생육상태를 관찰한 결과 고정화한 효모는 Na-alginate의 농도에 관계없이 왕성하게 생육하였다. Gel beads의 크기는 2-3mm정도가 최적이었고, 효모의 최적 접종량은 약 33mg이었다. 효율적인 에탄을 생산을 위한 산소공급 시간을 검토한 결과, 배양초기부터 12시간까지는 면전으로 호기적 배양을 행하고, 그 이후부터는 check valve가 부착된 실리콘 plug를 사용하여 혐기적 배양을 행하는 것이 효과적이었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제37권1호
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• pp.36-40
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• 2004

최근에는 친환경 농업을 위하여 사용되는 미생물 비료의 안정성 유지와 효능, 저장 및 운송 등에 대한 어려움 및 불편함을 극복하기 위해서 미생물을 담체에 고정화하여 생물비료로 사용하고 있다. 본 실험에서는 인산가용화 미생물인 Pantoea agglomerans를 alginate, agar 및 gelatin에 고정화시킨 후 tricalcium phosphate가 첨가된 액체 배지에서 배양하여 인산가용화능을 비교하였으며, 또한 alginate에 고정화된 균에 의한 인산가용화능을 경시적으로 조사하였다. 고정화를 위한 담체로 alginate나 agar를 사용하였을 때, 고정화된 P. agglomerans의 인산가용화능이 gelatin을 담체로 사용하였을 때보다 우수하였다. Alginate에 고정된 P. agglomerans가 접종된 처리구에는 배양 후 5일까지 유효인산의 농도가 크게 증가하였고 모든 처리 구에서 배지 안의 pH가 감소하였다.

• 한국조리학회지
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• 제18권4호
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• pp.209-221
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• 2012

본 연구는 분자요리 기법인 spherification 기법을 이용하여 감(Diospyros kaki)을 구형화시켜 염화칼슘의 농도와 반응시간에 따른 감 칼슘 알지네이트 비드의 물리적 및 관능적 특성을 연구하였다. 염화칼슘의 농도(0.5, 0.75, 1.0 %)와 겔화 반응시간(2, 4, 6, 8, 10 min)에 따른 감 칼슘 알지네이트 비드의 색도 측정결과, 염화칼슘의 농도와 반응시간이 증가될수록 명도와 황색도는 감소하고 적색도는 증가하였다. 부착성을 제외한 경도, 탄력성, 씸힙성, 응집성, 복원성은 염화칼슘의 농도와 반응시간이 증가될수록 증가하는 경향을 보였다. 비드의 막 두께와 형태의 분석결과 염화칼슘의 농도와 반응시간이 증가할수록 비드의 감퓨레 속에 있는 염화칼슘과 소디움 알지네이트의 반응이 활발해져 막 두께가 두꺼워지는 경향을 나타냈다. 정량적 묘사분석 결과 염화칼슘의 농도와 반응시간이 증가할수록 입체감, 탄력성, 단단함, 씹힘성, 잔여감은 모두 증가하였으며, 노란정도, 투명성은 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 기호도 검사 결과 색상, 향, 맛에서는 염화칼슘의 농도와 반응시간에 따른 유의적 차이를 보이지 않았으나 질감과 전반적인 기호도에서는 염화칼슘 0.5%의 Control 시료가 가장 높은 평가를 받았다. 칼슘 알지네이트 비드의 물리적 관능적 특성에 염화칼슘의 농도와 반응시간이 영향을 끼침을 알 수 있다.

• Molecules and Cells
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• 제41권12호
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• pp.1016-1023
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• 2018

Regenerative orthopedics needs significant devices to transplant human stem cells into damaged tissue and encourage automatic growth into replacements suitable for the human skeleton. Soft biomaterials have similarities in mechanical, structural and architectural properties to natural extracellular matrix (ECM), but often lack essential ECM molecules and signals. Here we engineer mineralized polysaccharide beads to transform MSCs into osteogenic cells and osteoid tissue for transplantation. Bone morphogenic proteins (BMP-2) and indispensable ECM proteins both directed differentiation inside alginate beads. Laminin and collagen IV basement membrane matrix proteins fixed and organized MSCs onto the alginate matrix, and BMP-2 drove differentiation, osteoid tissue self-assembly, and small-scale mineralization. Augmentation of alginate is necessary, and we showed that a few rationally selected small proteins from the basement membrane (BM) compartment of the ECM were sufficient to up-regulate cell expression of Runx-2 and osteocalcin for osteoid formation, resulting in Alizarin red-positive mineral nodules. More significantly, nested BMP-2 and BM beads added to a non-union skull defect, self-generated osteoid expressing osteopontin (OPN) and osteocalcin (OCN) in a chain along the defect, at only four weeks, establishing a framework for complete regeneration expected in 6 and 12 weeks. Alginate beads are beneficial surgical devices for transplanting therapeutic cells in programmed (by the ECM components and alginate-chitosan properties) reaction environments ideal for promoting bone tissue.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제19권4호
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• pp.390-397
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• 1991

효모를 Ca-alginate에 고정화하여 회분발효에서 glucose로부터 에탄올을 생산하여 다음의 결과를 얻었다. 100g wet weight/l($4.3 \times 10^9$ cell/l)의 효모를 pH 7.0, 2% 농도의 Ca-alginate에 고정화하였다. 10 beads volume이 에탄올 생산에 최적이었고 30일 (720 시간) 동안 bead의 수명이 지속되었다. 회분식 발효에서 온도안정성은 고정화 효모의 경우 30~$40^{\circ}C$였으며 free cell의 경우 30~$37^{\circ}C$였다. pH 안정성은 pH 4.0~9.0였으며, 에탄올생산 최적 당농도는 15%였다. 최적조건에서 에탄올수율은 0.45, 생산된 에탄올 농도는 67.6g/l 그리고 에탄올 생산성은 1.99g/l.h로 각각 나타났다.

• KSBB Journal
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• 제4권2호
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• pp.110-117
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• 1989

Ca-alginate에 의하여 포괄된 고정화 Zymomonas mobilios의 담체내부에 있어서 균체자체활성을 물질이동 현상으로 규명하고자 하였다. 또한 균체활성을 장기간 유지할 수 있을때 기질의 유효확산에 다른 반응속도를 고찰하여 균일상계로의 균체량농도를 결정할 수 있는 고정화 최적화를 구하고 그 활성의 변화에 대한 경향을 비교검토하였다. 반응속도와 균체량의 관계가 이론치에 잘 일치되므로써 기질의 유효확산계수, $D_e$와 고정화균체량, $C_c$의 상관관계를 결정할 수 있었고 이로부터 고정화 균체량 250g-dry cell/ l에서 공극율 0로 될 수 있음을 알 수 있었다. 실험치의 결과는 Michaelis-Menten형반응의 0차와 1차사이를 만족하였다.

• 한국물환경학회지
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• 제38권4호
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• pp.171-176
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• 2022

Recently, an autotrophic single-stage nitrogen removal (ASSNR) process based on the anaerobic ammonium oxidation (ANAMMOX) reaction has been proven as an economical ammonia treatment. It is highly evident that double-layered gel beads are a promising alternative to the natural biofilm for ASSNR because of the high mechanical strength of poly(vinyl alcohol) (PVA)/alginate structure and efficient protection of ANAMMOX bacteria from dissolved oxygen (DO) due to the thick outer layer. However, the thick outer layer results in severe mass transport limitation and consequent lowered bacterial activity. Therefore, the effects of the thickness of the outer layer on the overall reaction rate were tested in the biofilm model using AQUASIM for ammonia-oxidizing bacteria (AOB), nitrite-oxidizing bacteria (NOB) and ANAMMOX bacteria. A thickness of 0.5~1.0 mm is preferred for the maximum total nitrogen (TN) removal. In addition, a DO of 0.5 mg/L resulted in the best total nitrogen removal. A higher DO induces NOB activity and consequent lower TN removal efficiency. The optimal density of AO B and NO B density was 1~10% for a 10% ANAMMOX bacterial in the double-layered PVA/alginate gel beads. The real effects of operating parameters of the thickness of the outer layer, DO and concentrations of biomass balance should be intensively investigated in the controlled experiments in batch and continuous modes.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제9권2호
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• pp.132-139
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• 1999

A cell-entrapment technique using compressed air was applied to Bifidobacterium longum KCTC 3128 for the improvement of bifidobacteria viability. The main cell-entrapment matrix used was alginate, and viability improvement of the B. longum entrapped in alginate lattices was monitored along with the effects of other additional biopolymers. A prerequisite for acquiring consistent results was the uniformity of bead size and cell distribution which was achieved by using compressed air and mixing the cell suspension with sterilized alginate powder, respectively. The viability losses of the B. longum entrapped in alginate beads in the presence of three different substances logarithmically increased in relation to the reaction time, and proportionately decreased with an increased alginate concentration and bead diameter. The strongest improvement in B. longum viability was exhibited with a bead containing 3％ alginate and 0.15％ xanthan gum.

• Carbon letters
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• 제11권2호
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• pp.117-121
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• 2010

The composites of alginate, carbon nanotube, and iron(III) oxide were prepared for the removal of heavy metal in aqueous pollutant. Both alginate and carbon nanotube were used as an adsorbent material and iron oxide was introduced for the easy recovery after removal of heavy metal to eliminate the secondary pollution. The morphology of composites was investigated by FE-SEM showing the carbon nanotubes coated with alginate and the iron oxide dispersed in the alginate matrix. The ferromagnetic properties of composites were shown by including iron(III) oxide additive. The copper ion removal was investigated with ICP AES. The copper ion removal efficiency increased greatly over 60% by using alginate-carbon nanotube composites.