• 제목/요약/키워드: anaerobic acid fermentation

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UASB 공정에 의한 당밀폐수의 최적처리 방안 (Optimal Treatment of Molasses Wastewater Using UASB Process)

  • 허관용;정의근;정윤진;유상근
    • 상하수도학회지
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    • 제11권2호
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    • pp.112-127
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    • 1997
  • The purpose of this study is to get optimum operating factors of Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor by introducing methods that make it to reduce inhibition possible in each process wastewater treatment. The used substrates, concentrated corn starch liquid (CSL) wastewater, modified starch, filtering and decoloring wastewater, ion refining wastewater, and mixed wastewater including modified starch and not including modified starch, are generated from molasses process. The seeding sludge is the digested sludge that had been applied to molasses wastewater. Batch test to reduce the inhibition factors that might be existed in each wastewater was examined. Based on the this test, the optimum operating factors according to alkalinity and pH variation was studied through the continuous test using three 5.5 L UASB reactor. The first reactor added $NaHCO_3$ to control alkalinity. The hydraulic retention time (HRT) reduced to 8 hours and the organic loading rate increased gradually. The second reactor changed the pH of influent from 7.0 to 6.0 using NaOH. The third reactor was operated without changes to compare the above two reactors. As the result, the inhibition in concentrated CSL wastewater was removed by adding iron (II). When trace metals were added to mixed wastewater not including modified starch, the digestability by gas production rate increased to more fifty percentage than mixed wastewater that was not adding the trace metals. The reason that the inhibition did not decreased in spite of adding trace metals and nutrients was influenced by high concentration generated during the acid fermentation. The UASB reactors using the mixed wastewater with the most effective performance were operated as 500 mg/L as $CaCO_3$ alkalinity and 6.0 pH at steady state, and at this time, the gas production rates were 283 and 311mL gas/g $COD_{added}$. The COD removal rates were 84.7 and 86.3%, respectively.

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Sodium butyrate inhibits high glucose-induced inflammation by controlling the acetylation of NF-κB p65 in human monocytes

  • Ha-Rin Moon;Jung-Mi Yun
    • Nutrition Research and Practice
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    • 제17권1호
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    • pp.164-173
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    • 2023
  • BACKGROUND/OBJECTIVES: Hyperglycemia is a major cause of diabetes and diabetesrelated diseases. Sodium butyrate (NaB) is a short-chain fatty acid derivative that produces dietary fiber by anaerobic bacterial fermentation in the large intestine and occurs in foods, such as Parmesan cheese and butter. Butyrate has been shown to prevent obesity, improve insulin sensitivity, and ameliorate dyslipidemia in diet-induced obese mice. Therefore, this study examined the effects and mechanism of NaB on the secretion of inflammatory cytokines induced by high glucose (HG) in THP-1 cells. MATERIALS/METHODS: THP-1 cells were used as an in vitro model for HG-induced inflammation. The cells were cultured under normal glycemic or hyperglycemic conditions with or without NaB (0-25 μM). Western blotting and quantitative polymerase chain reaction were used to evaluate the protein and mRNA levels of nuclear factor-κB (NF-κB), interleukin-6, tumor necrosis factor-α, acetylated p65, acetyl CREB-binding protein/p300 (CBP/p300), and p300 using THP-1 cells. Histone acetyltransferase (HAT), histone deacetylase (HDAC), and pro-inflammatory cytokine secretion activity were analyzed using an enzyme-linked immunosorbent assay. RESULTS: HG significantly upregulated histone acetylation, acetylation levels of p300, NF-κB activation, and inflammatory cytokine release in THP-1 cells. Conversely, the NaB treatment reduced cytokine release and NF-κB activation in HG-treated cells. It also significantly reduced p65 acetylation, CBP/p300 HAT activity, and CBP/p300 gene expression. In addition, NaB decreased the interaction of p300 in acetylated NF-κB and TNF-α. CONCLUSIONS: These results suggest that NaB suppresses HG-induced inflammatory cytokine production through HAT/HDAC regulation in monocytes. NaB has the potential for preventing and treating diabetes and its related complications.

해조류 첨가를 통한 하수슬러지 산발효 효율 증대 (Enhanced Acidification Efficiency of Sewage Sludge by Seaweed Addition)

  • 신상룡;이모권;김민균;홍성민;김동훈
    • 유기물자원화
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    • 제25권1호
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    • pp.15-21
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    • 2017
  • 본 연구에서는 하수슬러지의 유기산 생산에 있어 해조류 첨가를 통한 상승효과를 확인하고자 새로운 접근을 시도하였다. 기질농도를 동일하게 20 g COD/L로 하고 하수슬러지와 해조류의 혼합비율을 COD 기준, 100:0, 75:25, 50:50, 25:75, 0:100으로 조절하여 실험하였다. 실험 온도는 $35^{\circ}C$, 중온에서 이루어졌고 메탄 생산균의 활성을 억제하기 위해서 $90^{\circ}C$, 20분간 열처리된 혐기성소화슬러지를 식종균으로 이용하였다. 실험결과를 살펴보면, 해조류의 첨가량이 증가할수록 유기산의 농도도 증가하는 경향을 나타내었으며 혼합비율별 100:0, 75:25, 50:50, 25:75, 0:100 (하수슬러지:해조류) 유기산 생산량은 각각 1.45, 3.22, 4.28, 5.24, 4.82 g COD/L이었다. 하수슬러지와 해조류만의 유기산 생산량을 기반으로 하여 상승효과를 계산한 결과, 혼합비율 75:25, 50:50, 25:75 에서 각각 0.92, 1.14, 1.26 g COD/L로 나타났다. 이는 해조류가 25% 비율로 첨가 시 전체 생산된 유기산의 40%가 상승효과에 의해 생산되었음을 의미하며, 해조류의 상대적인 높은 C/N비와 생분해도에 기인한다.

시판 전통 시금장 메주의 품질특성조사 (Characteristics of Commercial Sigumjang meju)

  • 정영건;손동화;지원대;최웅규;김영주
    • 한국식품과학회지
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    • 제31권1호
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    • pp.231-237
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    • 1999
  • 시금장 메주는 보리등겨를 도우넛형태로 반든 후 훈연하여 제조하는 것이 특징적이었으며 평균 발효기간은 약 60일에서 90일 정도였다. 호기성 세균수는 $6.8{\times}10^7\;cfu/g$으로 $3.2{\times}10^6\;cfu/g$인 혐기성 세균수에 비해 20배 가량 많았다. 효모와 곰팡이의 수는 각각 $1.0{\times}10^6\;cfu/g$$4.0{\times}10^5\;cfu/g$였다. 수분함량은 $10.5{\pm}2.6%$, 지방함량은 $2.9{\pm}1.1%$, 단백질과 회분은 각각 $8.3{\pm}0.7%$$3.8{\pm}0.7%$가 함유되어 있었다. pH는 $6.0{\pm}0.5$를 보였다. 색도는 명도가 $54.5{\pm}4.7$, 적색도는$+3.3{\pm}0.7$, 황색도는 $+10.7{\pm}2.0$으로 나타났다. 무기질 함량은 K가 $910.8{\pm}207.3\;mg%$로 가장 많이 함유되어 있었으며, P > Mg> Ca > Na > Fe > Zn > Mn > Cu의 순으로 많은 함량을 나타내었다. Ca과 P의 비는 0.1로 조사되었다. 유리당은 maltose를 포함하여 5종류가 검출되었다. 유리아미노산의 총 함량은 $1524.9{\pm}1295.3\;mg%$이었고 proline>valine>alanine>tyrosine>glutamic acid의 순이었다. 총 필수아미노산의 함량은 총 아미노산에 대해 $30.0{\pm}12.9%$로 비교적 많이 포함되어 있는 것으로 나타났다. 주요 구성 지방산은 18 : 2, 18 : 1, 16 : 0이 전체의 93.7%를 차지하고 있었으며, 포화지방산은 $23.2{\pm}1.9%$, 단일 불포화 지방산은 $23.5{\pm}5.2%$ 정도를 차지하고 있는 것으로 나타났다. PUFA/SFA는 $2.3{\pm,}0.3$으로 1보다 더 높게 나타났다.

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국내 시판 액상요구르트의 품질특성 (Quality characteristics of commercial liquid type yogurt in Korea)

  • 이지현;박혜영;원주인;박혜인;최인덕;이석기;박지영;조동화;전용희;오세관;한상익;최혜선
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제24권6호
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    • pp.865-870
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    • 2017
  • 요구르트는 유산균을 이용하여 제조한 대표적인 유발효식품이다. 국내 유통되고 있는 요구르트는 약 30개의 업체에서 생산되고 있으며, 최근 당 저감화 정책 실시로 저당제품이 출시되고 있다. 본 연구는 국내 시판되고 있는 액상타입의 요구르트를 수집하여 제품의 일반적인 특성을 조사하였고, pH, 산도, 당도, 점도, 호기성 혐기성 유산균수를 측정하여 기초자료로 사용하고자 하였다. 탈지분유(97%) 및 원유(57%)가 주된 원료로 높은 빈도로 사용되고 있으며, 발효스타터는 요구르트에 100% 이용되고 있으며 주로 수입균주가 이용되고 있다. 당은 sucrose, oligosaccharide, xylitol이 첨가되었고, 그 외 구연산, vitamin C, gum류 등이 요구르트의 기능성과 물성 등을 개선하고자 하는 부원료로 사용되고 있는 것을 확인하였다. 30종의 요구르트의 품질특성을 분석한 결과 pH는 3.6-4.6, 당도는 7.4-21.2%, 총산도는 0.4-0.9%, 호기성 유산균수 7.2-11.3 log CFU/mL, 혐기성 유산균수는 8.0-11.5 log CFU/mL로 분석되었다. 본 연구에서 도출된 시판 액상타입 요구르트의 품질분석 결과는 다양한 소재를 접목한 요구르트 개발의 품질규격설정의 기초자료로 유용 할 것으로 사료된다.

싸이클론 재순환, 냉각공정을 이용한 공정가스 정제 연구 (Process gas purification using cyclone recirculation and cooling process)

  • 김주회;조우진;최영태;조영민;김상범
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제19권1호
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    • pp.25-33
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    • 2018
  • 화석 연료의 고갈과 온난화 현상으로 인해 새로운 에너지원에 대한 관심이 급증하고 있다. 그 중에서 바이오가스는 유기성 폐기물 및 바이오매스를 혐기성 소화과정인 가수분해(hydrolysis), 산발효(acidogenesis), 유기산발효(acetogenesis), 메탄발효(methanogenesis)의 단계를 거쳐 발생되기 때문에 친환경적인 에너지자원으로 각광받고 있다. 그러나 바이오가스는 기존의 정제설비로는 제거할 수 없는 높은 미세분진 및 수분 함량으로 인해, 직접연소, 도시가스, 자동차용 연료 등 효율적인 이용을 위해서 정제시스템이 필요하다. 따라서 본 연구는 미세분진과 수분을 동시에 제거할 수 있는 정제과정의 전처리 방법으로써 원심력을 이용하는 냉각공정을 설계하였다. 원심력을 이용하여 분진을 제거하는 Cyclone 내 외부에 열교환기와 ID fan을 구성하여 주입되는 가스를 어는점 이하로 냉각시킴으로써 물안개를 형성시켜 분진입자를 제거하고, 일부 가스를 ID fan을 이용하여 재순환시켜 제거하는 고효율 냉각제어공정을 개발하였다. 수분제거는 유량(25~150L/min) 및 상대습도(60~95%)의 조건에서 시험하였다. 수분제거율은 상대습도 $95{\pm}5%$일 때 평균 80.8%, 입자제거율은 입자크기 $2.5{\mu}m$에서 평균 99.78%의 제거효율을 보였고, 수분과 입자의 동시제거효율은 수분 70.86%, 입자 99.67%의 평균값을 보여주었다.

반추위 섬유소분해 박테리아 배양액의 투여 수준에 따른 한우 반추위 발효에 미치는 영향 (Effects of Increasing Inclusion Levels of Rumen Cellulolytic Bacteria Culture on In vivo Ruminal Fermentation Patterns in Hanwoo Heifers)

  • 박중국;정찬성;박도연;김현철;이승철;김창현
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제51권1호
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    • pp.45-52
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    • 2009
  • 본 연구는 홀스타인 젖소의 반추위에서 순수분리 및 동정된 섬유소 분해균인 Ruminococcus flavefaciens (H-20) 및 Fibrobactor succinogenes (H-23)의 혼합 배양액(DFM)을 수준별로 반추동물에 적용하였을 때 반추위발효와 섬유소분해효소 활성에 미치는 영향을 평가하였다. 대사시험은 반추위 fistula가 장착된 12개월령 한우 암소 4두를 이용하여 $4\times4$ Latin square 방법으로 실시되었다. 모든 처리구는 기초사료로, 농후사료 2 kg에 톨페스큐와 오차드그라스의 혼합건초 3 kg을 1일 2 회로 나누어 균등 급여하였으며, DFM을 사용하지 않은 처리구(control), 기초사료를 포함하여 1% (50 ml/day, H20 + H23), 3% (150 ml/day, H20 + H23) 및 5% (250 ml/day, H20 + H23) 수준의 네 처리군으로 나누어, 사료 급여시 DFM을 반추위 cannula 안으로 직접 주입하여 실시하였다. 본 실험 결과 급여 후 모든 시간에서, 처리구는 반추위액내 pH의 유의적 차이가 나타나지 않았으나, 반추위 암모니아 질소의 농도에서 DFM투여 후 1시간에 3% 처리구(19.47 mg/dl)는 5% 처리구(17.27 mg/dl)와 차이는 없었지만, 대조구 및 1% 처리구(14.5 및 14.9 mg/dl)와 비교하여 유의적으로 높은 농도를 보였다(p<0.05). 섬유소분해효소활력은 전체적으로 유의한 효과가 나타나지 않았으나, xylanase는 0시간에 5% 처리구($119.49\;{\mu}mol$/ml/min)가 3% 처리구($72.02\;{\mu}mol$/ml/min)와 비교하여 유의적으로 높은 농도를 보였다(p<0.05). VFA 농도는 butyric acid에서 급여후 1시간에 대조구(15.71 mM)와 비교하여 3% 처리구(24.48 mM)에서 유의적으로 높은 농도를 보였다(p<0.05). 이러한 결과로 미루어 보아 혐기성 섬유소분해 박테리아 배양액의 공급은 최소 3% 이상에서 반추위발효에 개선효과가 있는 것으로 나타났다.

Sodium Butyrate 처리가 대장암 세포주인 HT29 Cell의 Sphingolipid 생합성에 미치는 영향 (Effects of Sodium Butyrate on the Biosynthesis of Sphingolipids in HT29, a Human Colon Cancer Cell Line)

  • 김희숙
    • 생명과학회지
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    • 제9권2호
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    • pp.160-168
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    • 1999
  • Butyrate는 탄소사슬이 짧은 지방산 중 하나로 소화되지 않은 식이성 섬유의 혐기적 발효결과 포유동물의 위장관내에 millimolar 농도로 유지되며 대장의 상피세포에서 흡수되어 energy원으로 사용된다. 70%정도 confluent하게 자란 사람의 대장암세포주인 HT29 cell에 5mM sodium butyrate를 시간별로 처리하고 세포의 생존율, 암세포의 분화정도의 biomarker로 알려진 alkaline phosphatase 및 PLC-rl의 발현정도를 측정하였으며 sphingolipid의 생합성 및 ceramidase 활성도 측정하였다. Sodium butyrate 처리는 성장중인 HT29 cell의 부착을 저해하여 처리 1일째부터 세포수가 감소하였고 형질막 효소인 alkaline phosphatase의 발현을 증가시켰으며 PLC-${\gamma}$의 발현을 감소시켰다. 또한, 복합 sphingolipid들의 생합성을 측정한 결과, 세포성장의 저해와 함께 sphingomyelin은 2일째부터 감소하였으며, galactosyl ceramide는 1일째부터 급속히 감소하였다. 그러나 ceramide의 경우, 1일째는 처리하기 전보다 680dpm/mg protein정도 증가하였으며 2일째에는 다시 급속히 감소하였다. 또한 butyrate처리에 의하여 HT29 cell의 acid ceramidase와 neutral ceramidase활성이 저해됨을 관찰하였는데 그 결과 ceramide함량이 초기에 증가된 것으로 생각된다. 본 실험결과들로부터 HT29 cell의 sodium butyrate처리는 세포분화 또는 세포성장저해를 가져오는데 이와 함께 초기의 ceramide함량 및 alkaline phosphatase활성의 증가와 galactosylceramide함량 및 LC-rl 발현의 감소현상이 동반됨을 알 수 있다.

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Direct-fed Microbials for Ruminant Animals

  • Seo, Ja-Kyeom;Kim, Seon-Woo;Kim, Myung-Hoo;Upadhaya, Santi D.;Kam, Dong-Keun;Ha, Jong-K.
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제23권12호
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    • pp.1657-1667
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    • 2010
  • Direct-fed microbials (DFM) are dietary supplements that inhibit gastrointestinal infection and provide optimally regulated microbial environments in the digestive tract. As the use of antibiotics in ruminant feeds has been banned, DFM have been emphasized as antimicrobial replacements. Microorganisms that are used in DFM for ruminants may be classified as lactic acid producing bacteria (LAB), lactic acid utilizing bacteria (LUB), or other microorganisms including species of Lactobacillus, Bifidobacterium, Enterococcus, Streptococcus, Bacillus and Propionibacterium, strains of Megasphaera elsdenii and Prevotella bryantii and yeast products containing Saccharomyces and Aspergillus. LAB may have beneficial effects in the intestinal tract and rumen. Both LAB and LUB potentially moderate rumen conditions and improve feed efficiency. Yeast DFM may reduce harmful oxygen, prevent excess lactate production, increase feed digestibility, and improve fermentation in the rumen. DFM may also compete with and inhibit the growth of pathogens, stimulate immune function, and modulate microbial balance in the gastrointestinal tract. LAB may regulate the incidence of diarrhea, and improve weight gain and feed efficiency. LUB improved weight gain in calves. DFM has been reported to improve dry matter intake, milk yield, fat corrected milk yield and milk fat content in mature animals. However, contradictory reports about the effects of DFM, dosages, feeding times and frequencies, strains of DFM, and effects on different animal conditions are available. Cultivation and preparation of ready-to-use strict anaerobes as DFM may be cost-prohibitive, and dosing methods, such as drenching, that are required for anaerobic DFM are unlikely to be acceptable as general on-farm practice. Aero-tolerant rumen microorganisms are limited to only few species, although the potential isolation and utilization of aero-tolerant ruminal strains as DFM has been reported. Spore forming bacteria are characterized by convenience of preparation and effectiveness of DFM delivery to target organs and therefore have been proposed as DFM strains. Recent studies have supported the positive effects of DFM on ruminant performance.

무기물성 및 식물성 생리활성 물질이 반추위 미생물의 성장에 미치는 영향 (Effects of Biologically Active Materials Prepared for Several Minerals and Plants on the Growth of Rumen Microbes)

  • 신성환;이신자;옥지운;이상민;임정화;김경훈;문여황;이성실
    • 생명과학회지
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    • 제17권11호
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    • pp.1555-1561
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    • 2007
  • 본 연구는 무기물성 및 식물성 유래 생리활성물질로서 scoria, germanium, charcoal, 생강, stevia 및 CLA(conjugated linoleic acid)가 병원성 미생물 및 반추위 미생물에 대한 작용을 조사하기 위하여 수행되었다. 병원성 균으로서 Escherichia coli O157, Salmonella paratyphi, Listeria monocytogenes 및 Staphylococcus aureus에 적용하여 항균활성을 측정하고, in vitro 발효 시 반추위 미생물 성장률, 가스 생성량, 암모니아 농도, CMCase 활성 및 미생물의 수를 측정하였다. 병원성 미생물 배양액에 생강을 0.1% 첨가한 구에서만 항균활성이 나타났으나, paper disc법에 의한 항균활성 시험에서는 stevia 10%첨가구와 CLA 10% 첨가구에서 E. coli에 대해서 항생제 첨가구인 positive control 구와 비슷한 크기의 clear zone을 형성하였다. in vitro 반추위 미생물 발효시험에서는 생강, stevia 및 CLA가 반추위 박테리아와 프로토조아의 증식을 억제하는 것으로 나타났는데, 특히 생강 첨가구의 경우 메탄 생성균의 서식지로 알려져 있는 프로토조아를 크게 억제함으로써 메탄생성 억제제로서 개발 가능성이 있는 것으로 사료된다.