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호알카리성 Cephalosporium sp. RYM-202의 회분 및 유가배양에 의한 Alkaline Carboxymethyl Cellulase와 Xylanase의 생산 (Production of Alkaline Carboxymethyl Cellulase and Xylanase by Batch and Fed-batch Cultures of Alkalophilic Cephalosporium sp. RYM-202)

  • 강명규;김도영;이영하
    • 한국균학회지
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    • 제25권2호통권81호
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    • pp.91-100
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    • 1997
  • 회분배양과 유가배양을 이용하여 호알칼리성 Cephalosporium sp. RYM-202로부터 alkaline carboxymethyl cellulase (CMCase)와 Xylanase의 생산을 위한 배양조건에 대하여 조사하였다. 조사한 탄소기질 중에서 밀기울이 두 효소의 생산에 가장 효율적이었다. 또한 CMCase는 carboxymethyl cellulose (CMC)를 탄소기질로 첨가한 배양액에서, 반면에 xylanase의 경우에는 xylan을 기질로 하였을 때 높은 생산량을 나타냄으로서 유도기질 특이성을 보였는 바, 이 결과는 Cephalosporium sp. RYM-202에서의 CMCaee와 xylanase의 생합성이 효소 유도 수준에서 독립적으로 조절됨을 시사해 준다. 조사된 질소원 중에서는 무기질소원인 $NaNO_3$가 효소생산에 효과적이었으며, 이들 효소의 최대 생산을 위한 배양온도와 pH는 각각 $20^{\circ}C$와 9.0인 것으로 나타났다. 한편, 발효조에서의 회분배양을 통한 효소생산의 경우, 밀기울의 농도를 5%까지 증가시킴에 따라 효소생산량은 증가되었으나 catabolite repression에 의해 효소생산의 지연과 생산력의 감소를 초래하였다. 이러한 문제점은 탄소원의 간헐적 공급에 의한 유가배양을 통해서 어느 정도 해결될 수 있는 것으로 나타났으며, 밀기울의 최종농도가 5% 되게 공급된 유가배양 시 CMCase와 xylanase의 최대 효소생산량은 각각 0.39 및 9.2 units/ml 이었으며, 이는 같은 농도의 밀기울을 함유하는 회분배양 시 획득된 효소활성에 비해 각각 1.22배와 1.36배 증가된 것이다.

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Cerulenin 저항성 Aspergillus terreus 변이주로부터 lovastatin 생산을 위한 회분식과 유가식 배양 (Batch and Fed-batch Fermentation for the Lovastatin Production by Cerulenin-resistant Aspergillus terreus Mutant)

  • 문미경;전계택;정용섭
    • KSBB Journal
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    • 제16권1호
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    • pp.87-94
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    • 2001
  • 곰팡이 균인 Aspergillus terreus로서 고지혈증인 치료제인 lovastatin을 생산하기 위해 탄소원 조절에 의한 유가식 배양을 통해 lovastatin 생산 발효 조건을 확립하고자 하였다. 또한 발효시 곰팡이의 형태구조가 이차대사산물 생산에 중요함으로 유가식 배양에서의 공급배지농도와 공급속도에 따른 형태 구조의 변화가 생산성과 관련이 있는지를 구명하였다. Glucose 용액을 일정하게 또는 증가시켜 공급하는 방법을 실험하였으며 이 때 펠 의 분포를 비교하였다. Glucose 용액을 일정하게 공급한 경우가 1 mm 이하의 펠 이 더 많이 분포하였으며, lovastatin 생산량도 높았다. Lovastatin 생산에 적절한 펠 의 크기가 1 mm이었다는 연구 결과와 일치하였다. 또한 배양 방법 중 3일간 회분 배양 후 4일째부터 glucose를 일정하게 공급한 경우에서 높은 lovastatin 생산량을 나타내었다. 회분식 발효에서 lovastatin 생산을 위한 물리적 조건 중 교반 속도는 400 rpm으로 조절하였고 pH에 대한 영향을 조사하였다. 그 결과 pH 5.8로 유지하였을 때 lovastatin 생산량은 pH 7.4의 7배 이상인 384 mg/L로서 발효 기간 중 pH 조절이 중요하다는 것을 알 수 있었다. 플라스크에서의 유가식 배양과 회분식 배양결과를 토대로 하여 발효조에서 유가식 배양시 pH 5.8, 400 rpm, 초기 glucose 농도를 30 g/L 로 하여 3일간 회분 배양 후 4일째부터 180 g/L의 glucose 용액을 공급한 결과, 회분식 배양의 lovastatin 생산량보다 1.5배 많은 547 mg/L를 얻었으며, 생산성은 3.25 mg/L $\cdot$ hr였다.

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Flavonoid 배당체 생산을 위한 Scutellaria baicalensis G. 식물 세포 배양에서 생물반응기 운전전략 (Bioreactor Operating Strategy in Scultellaria baicalensis G. Plant Cell Culture for the Production of Flavone Glycosides)

  • 최정우;조진만;이정건;이원홍;김익환;박영훈
    • KSBB Journal
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    • 제13권3호
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    • pp.259-267
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    • 1998
  • Optimal feeding strategies in bioreactor operation of Scutellaria baicalensis G. plant cell culture were investigated to maximize the production of flavone glycosides by using a structured kinetic model which can predict culture growth and flavone glycosides synthesis in a rigorous, quantitative manner. For the production of baicalin and wogonin-7-0-GA, the strategies for glucose feeding into Scutellaria baicalensis G. plant cell culture were proposed based on the model, which are a periodic fed-batch operation with maintenance of cell viability and of specific production rate respectively, and a perfusion operation with maintenance of specific production rate for baicalin and wogonin-7-0-GA. Simulation results showed that the highest volumetric concentration of flavone glycosides was obtained in a periodic fed-batch operation with maintenance of cell viability among all the suggested strategies. In the periodic fed-batch operations, the higher volumetric production of flavone glycosides was achieved compared with that in the perfusion operation. It can be concluded that a periodic fed-batch operation with maintenance of cell viability would be the optimal and practical operating strategy of Scutellaris baicalensis G. plant cell culture for the production of flavone glycosides.

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L[+]-Lactic Acid 생산을 위한 Enterococcus faecalis RKY1의 유가식 배양 (Fed-batch Culture of Enterococcus faecalis RKY1 for L[+]-Lactic Acid Production)

  • 위영중;김진남;윤종선;박돈희;김도만;류화원
    • KSBB Journal
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    • 제19권5호
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    • pp.410-414
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    • 2004
  • Fed-batch cultures of Enterococcus faecalis RKY1 were performed to maximize the L(+)-Iactic acid concentration in the bioreactor. The highest lactic acid concentration was obtained at around 225 g/L by intermittent feeding the concentrated glucose media containing 500 g/L of glucose and 15 g/L (or 75 g/L) of yeast extract. However, in all fed-batch cultures, volumetric productivities of lactic acid gradually decreased due to the inhibitory effect of lactic acid produced during the fermentation. The highest value of lactic acid concentration obtained in this work corresponded to around 1.5-fold increase compared with conventional batch fermentation.

폐지의 유가식 동시당화발효에 의한 에탄올 생산 (Fed-Batch Simultaneous Saccharification and Fermentation of Waste Paper to Ethanol)

  • 권정기;문현수;김준석;김승욱;홍석인
    • KSBB Journal
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    • 제14권1호
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    • pp.24-30
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    • 1999
  • Brettanomyces custersli를 이용하여 신문지의 유가식 동시 당화발효에 의한 에탄올 생산에 대한 연구를 수행하였다. 유가식 동시당화발효에 의한 에탄올 생산을 효과적으로 수행하기 위한 초기 기질 투입 농도는 8%(w/v)이었고 효소의 비용을 감안한 최적 효소 농도는 cellulase의 경우 30EPU/g cellulase, $\beta$-glucosidase와 cellulase의 부피가 0.1(활성비 1.05)이었다. 앞에서 결정된 초기 조건들을 가지고 교반식 반응기에서 수행된 유가식 동시당화발효는 26.8g/L의 에탄올을 생산성에서 회분식 동시당화발효보다 약 2배의 값을 나타내었다.

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난수를 사용한 효율적인 일괄 rekeying 기법 (Efficient Batch Rekeying Scheme using Random Number)

  • 정종인
    • 한국컴퓨터산업학회논문지
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    • 제5권9호
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    • pp.891-902
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    • 2004
  • 멤버쉽의 변화는 그룹키 관리의 확장성 문제와 밀접한 관계가 있다. 그룹의 멤버가 가입하거나 탈퇴하면 새로운 그룹키를 생성하여 그룹의 나머지 모든 멤버들에게 전달되어야 한다. 그룹키의 변경은 그룹 제어기의 주도로 수행된다. 새로운 키를 생성하여 분배하는 멀티캐스트 그룹키 관리에서 제어기와 멤버가 저장하는 키의 수, rekeying할 때마다 제어기가 전달하는 메시지의 수 초기단계에서 제어기에 의해 전달되는 키의 수, 일괄 rekeying시 전달하는 메시지의 수는 그룹 키관리기법을 핑가하는 중요한 기준들이다. 일괄 rekeying은 순차적으로 개별 rekeying하는 것보다 rekeying에 대한 메시지의 수와 연산비용을 줄일 수 있다. 본 논문에서는 난수를 사용하는 Pegueroles의 그룹키 관리기법에 적용할 수 있는 일괄 rekeying 방법을 제안하고, 그 방법이 적용된 Pegueroles기법은 효율적인 그룹키 관리 기법임을 보인다.

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Flocculation of an Isolated Flocculent Yeast, Candida tropicalis HY200, and its Application for Efficient Xylitol Production Using Repeated-Batch Cultivation

  • Kang, Heui-Yun;Kim, Yong-Sung;Seo, Jin-Ho;Ryu, Yeon-Woo
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제16권12호
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    • pp.1874-1881
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    • 2006
  • Flocculation of Candida tropicalis HY200 was systemically investigated to elucidate its mechanism, and used for cell cycles in repeated-batch cultivations for the production of xylitol from xylose. Flocculation occurred only after the late exponential phase of growth in the culture media and buffer within the narrow pH range of 3.0-5.0. The flocculation was completely inhibited by treatments of cells with proteases and partially reduced by treatments with carbohydrate-hydrolyzing enzymes and by the presence of mannose and glucose. The addition of calcium ions significantly enhanced the flocculation during cultivation, which was completely abolished by the addition of EDTA. The flocculent yeast HY200 provided repeated-batch cultivations employing cell recycles by flocculation over 6 rounds of cultivation for the production of xylitol from xylose, resulting in a relatively high productivity of averaged 4.6 g xylitol/l h over six batches and maximal 6.3 g xylitol/l h in the final sixth batch. Cell recycle by flocculation was fast and convenient, which could be applicable for the industrial scale of xylitol production.

Butyric Acid Fermentation of Sodium Hydroxide Pretreated Rice Straw with Undefined Mixed Culture

  • Ai, Binling;Li, Jianzheng;Chi, Xue;Meng, Jia;Liu, Chong;Shi, En
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제24권5호
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    • pp.629-638
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    • 2014
  • This study describes an alternative mixed culture fermentation technology to anaerobically convert lignocellulosic biomass into butyric acid, a valuable product with wide application, without supplementary cellulolytic enzymes. Rice straw was soaked in 1% NaOH solution to increase digestibility. Among the tested pretreatment conditions, soaking rice straw at $50^{\circ}C$ for 72 h removed ~66% of the lignin, but retained ~84% of the cellulose and ~71% of the hemicellulose. By using an undefined cellulose-degrading butyrate-producing microbial community as butyric acid producer in batch fermentation, about 6 g/l of butyric acid was produced from the pretreated rice straw, which accounted for ~76% of the total volatile fatty acids. In the repeated-batch operation, the butyric acid production declined batch by batch, which was most possibly caused by the shift of microbial community structure monitored by denaturing gradient gel electrophoresis. In this study, batch operation was observed to be more suitable for butyric acid production.