• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제45권1호
• /
• pp.57-62
• /
• 2017

최근 모균주인 K. marxianus ATCC 36907 보다 xylose reductase의 활성이 증대된 돌연변이 K. marxianus 36907-FMEL1 균주를 개발하였다. 본 연구에서는 효율적인 xylitol의 생산을 위해 발효기를 이용하여 교반속도에 따른 효과를 확인하였다. $30^{\circ}C$ 조건에서 발효를 진행한 결과 K. marxianus 36907-FMEL1 균주는 400 rpm의 교반속도에서 가장 높은 수율 (0.57 g/g)과 생산성($0.64g{\cdot}l^{-1}{\cdot}h^{-1}$)을 확인할 수 있었다. 흥미롭게도 온도 조건을 $40^{\circ}C$로 증가하여 발효를 진행한 결과 agitation 조건 최적화를 통해 수율과 생산성이 각각 21% (0.64 g/g)와 58% ($0.90g{\cdot}l^{-1}{\cdot}h^{-1}$) 증가하였다.

• 생명과학회지
• /
• 제13권2호
• /
• pp.214-222
• /
• 2003

고분자 중합체를 생산 능력이 있는 균주를 토양에서부터 분리하여 형태학적 및 생화학적인 특성을 확인하고 Bacillus 속 균주를 동정하는 API-50CH/B kit를 사용하여 동정한 결과, Bacillus coagulans로 확인되어 B. coagulans DL-1으로 명명하였며 고분자 중합체를 생산하여 체외로 분비하는 균주임을 확인하였다. 플라스크 실험을 통하여 고분자 중합체 생산을 위한 B. coagulans DL-1의 최적 탄소원과 질소원 및 각각의 최적 농도는 2% (w/v) 포도당과 0.25%(w/v) yeast extract임을 확인하였다. 플라스크 실험에서 확립한 최적 배지조건과 1.0 vvm의 통기량 및 500 rpm의 교반속도로 $7\ell$ 생물배양기를 사용하여 수행한 회분식 배양에서의 최대 고분자 중합체 생산량은 5.00$\pm$0.15 g/$\ell$이었다. 가스 크로마토그라피를 사용하여 B. coagulans DL-1이 생산한 고분자 중합체의 구성 성분을 분석한 결과, 포도당과 람노오스로 구성되어 있으며 포도당과 람노오스의 구성 비율은 약 9 : 1 이었다. 또한 평균 분자량을 gel permeation chromatography로 측정한 결과, 2.80$\times$$10^5$이었다.

• KSBB Journal
• /
• 제20권1호
• /
• pp.34-39
• /
• 2005

목련과 수종인 함박꽃나무의 현탁배양세포로부터 생리활성을 갖는 리그난화합물인 (+)-eudesmin을 효율적으로 생산하기 위한 연구로써 플라스크배양 단계에서의 다양한 배양조건들 즉, 배지, 초기 당농도, 교반속도, 초기 접종농도, 그리고 elicitation 효과를 확인하고자 하였다. MS배지를 포함한 4종의 배지에서는 물질의 생산성과 생중량 모두에서 MS배지가 적합한 것으로 나타났다. 130 rpm으로 교반되는 항온배양기에서 $3\%$ sucrose와 0.5 mg/L 2,4-D가 첨가된 MS배지에 0.5 mg (DCW)의 농도로 세포를 접종한 실험구에서 8주 후 플라스크 당 3.71 g (DCW)의 생중량을 얻었으며, 지표물질인 (+)-eudesmin의 함량은 $5\%$ sucrose와 200 mg/L chitosan 처리구에서 $3.2{\mu}g/g$ (DCW)으로 대조구에 비해 1.7배의 증가를 나타내었다. 이와 같은 연구결과는 생물반응기를 이용한 목련과 수종에서의 유용물질 생산 연구에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• KSBB Journal
• /
• 제15권5호
• /
• pp.507-513
• /
• 2000

고지혈증 치료제인 lovastatin을 Aspergillus terreus로부터 생산하기 위해 발효조 배양설험에서 교반속도와 pH에 대한 영향올 조사하였다. 최적 교반속도는 400 rpm이었고 pH는 5.8로 유지하였을 때 lovastatin 생산이 최대였으며, 교반속도 보다 pH가 lovastatin 생산에 더 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다 L-tryptop뼈n과 L-histi빼le의 첨가시기에 따른 lovastatin 생산량을 실험한 결과, 둘다 발효초기부터 첨가하여 배양하 는 것이 효과적이었다 L-tryptophan을 발효초기에 첨가한 최 적배지와 최적 환경조건인 교반속도 400 rpm, pH 5.8에서 회 분식 배양을 수행한 결과 기본배지를 이용하여 실험한 배양 결과보다 약 10배 정도 많은 836 mg/L이었고, 생산성은 3.5 mg/L.hr였다

• 생명과학회지
• /
• 제23권4호
• /
• pp.542-553
• /
• 2013

본 연구의 목적은 통계학적 방법을 사용하여 해양미생물 Cellulophaga lytica LBH-14가 생산하는 cellobiase의 생산조건을 확립하는 것이었다. 이 균주의 생육에 최적인 미강, ammonium chloride 및 배지의 초기 pH는 100.0 g/l, 5.00 g/l 및 7.0이었으나, 이 균주가 생산하는 cellobiase의 생산에 최적인 조건은 각각 91.1 g/l, 9.02 g/l 및 6.6이었다. 이 균주의 생육에 최적인 $K_2HPO_4$, NaCl, $MgSO_4{\cdot}7H_2O$ 및 $(NH_4)_2SO_4$ 등과 같은 배지의 염농도는 각각 6.25, 0.62, 0.28 및 0.73 g/l이었으나, cellobiase 생산에 최적인 염들의 농도는 각각 4.46, 0.36, 0.27 및 0.73 g/l이었다. 또한, 균체의 생육 및 cellobiase의 생산에 최적인 온도는 각각 35 및 $25^{\circ}C$이었다. 플라스크 규모에서 최적화한 조건으로 파이롯트 규모의 생물배양기에서 cellobiase를 생산한 결과, 이 균주가 생산하는 cellobiase의 생산성은 92.3 U/ml이었으며, 이는 최적화하기 전에 비하여 5.4배 향상된 것 이었다. 본 연구를 통하여 쌀 도정공정의 부산물인 미강 및 ammonium chloride를 cellobiase를 생산하는 기질로 개발하였으며 해양 미생물을 사용하여 cellobiase의 생산기간을 7일에서 3일로 단축시켰다. 또한, 본 연구를 통하여 C. lytica LBH-14가 생산하는 cellobiase의 최적 생산조건은 이 균주가 생산하는 CMCase의 최적 생산조건과 다르다는 사실을 확인하였다.

• 생명과학회지
• /
• 제21권8호
• /
• pp.1083-1093
• /
• 2011

왕겨를 기질로 사용하여 carboxymethylcellualse (CMCase)를 생산하는 미생물을 해수에서 분리하였으며 16S rDNA의 염기서열을 분석하여 동정한 결과, Bacillus lichemiformis로 확인되었다. CMCase를 생산하기 위한 최적의 탄소원과 질소원은 왕겨와 암모니움 나이트레이트이었다. 통계학적인 방법인 response surface method (RSM)을 사용하여 CMCase를 생산하기 위한 조건을 최적화하였다. 통계학적인 분석 결과, 왕겨가 균체의 생육에 미치는 영향이 가장 높았으며, 왕겨와 배지의 초기 pH가 CMCase 생산에 미치는 영향이 높았다. Design Expert Software를 사용하여 결과를 분석한 결과, 균체의 생장에 최적인 조건은 48.7 g/l 왕겨, 1.8 g/l 암모니움 나이트레이트, 배지의 초기 pH 6.8 및 배양온도 35.7$^{\circ}C$이었으나, CMCase의 생산에 최적인 조건은 43.2 g/l 왕겨, 1.1 g/l 암모니움 나이트레이트, 배지의 초기 pH 6.8 및 배양온도 35.7$^{\circ}C$이었다. 최적화된 조건에서 왕겨를 기질로 사용하여 B. lincheniformis LBH-52가 생산하는 CMCase는 79.6 U/ml이었다. 본 연구를 통하여 왕겨와 암모니움 나이트레이트를 CMCase를 생산하는 기질로 개발하였으며, 해수에서 분리한 미생물을 사용하여 생산기간을 3일로 단축하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제32권5호
• /
• pp.630-637
• /
• 2022

The objective of this study was to optimize industrial-grade media for improving the biomass production of Weissella cibaria JW15 (JW15) using a statistical approach. Eleven variables comprising three carbon sources (glucose, fructose, and sucrose), three nitrogen sources (protease peptone, yeast extract, and soy peptone), and five mineral sources (K₂HPO₄, potassium citrate, ⳑ-cysteine phosphate, MgSO₄, and MnSO₄) were screened by using the Plackett-Burman design. Consequently, glucose, sucrose, and soy peptone were used as significant variables in response surface methodology (RSM). The composition of the optimal medium (OM) was 22.35 g/l glucose, 15.57 g/l sucrose, and 10.05 g/l soy peptone, 2.0 g/l K₂HPO₄, 5.0 g/l sodium acetate, 0.1 g/l MgSO₄·7H₂O, 0.05 g/l MnSO₄·H₂O, and 1.0 g/l Tween 80. The OM significantly improved the biomass production of JW15 over an established commercial medium (MRS). After fermenting OM, the dry cell weight of JW15 was 4.89 g/l, which was comparable to the predicted value (4.77 g/l), and 1.67 times higher than that of the MRS medium (3.02 g/l). Correspondingly, JW15 showed a rapid and increased production of lactic and acetic acid in the OM. To perform a scale-up validation, batch fermentation was executed in a 5-l bioreactor at 37℃ with or without a pH control at 6.0 ± 0.1. The biomass production of JW15 significantly improved (1.98 times higher) under the pH control, and the cost of OM was reduced by two-thirds compared to that in the MRS medium. In conclusion, OM may be utilized for mass producing JW15 for industrial use.

• 한국식품영양학회지
• /
• 제25권3호
• /
• pp.570-578
• /
• 2012

인삼 조사포닌 추출물 내의 ginsenoside를 CK로 전환을 하기 위하여 T. reesei 유래 cellulolytic 복합 효소를 사용하였다. 온도, pH, 인삼 조사포닌 추출물 농도, 효소 농도와 반응시간별 T. reesei 효소의 인삼 조사포닌 추출물로부터 CK 전환에 대한 적정조건을 살펴본 결과, 온도는 $50^{\circ}C$에서 691.51 mg/100 g으로, pH는 조건별 큰 차이는 보이지 않았지만 pH 5.0일때 701.88 mg/100 g으로 가장 높은 함량을 나타내었다. 인삼 조사포닌 추출물과 효소 농도에 있어서는 각각 2%(w/v) 농도(678.82 mg/100 g)와 9%(v/v) 농도(691.51 mg/100 g)일 때 가장 높은 CK 농도를 보였다. 온도 $50^{\circ}C$, pH 5.0, 인삼 조사포닌 추출물 농도 2%(w/v)와 효소농도 9%(v/v)에서 반응시간에 따른 CK 생산을 분석한 결과, 반응 48시간까지 급격히 증가하다가 그 이후에는 반응속도가 현저하게 느려지는 경향을 보였지만, 반응 96시간에 784.97 mg/100 g으로 가장 높은 CK 농도를 나타내었다. 이러한 결과를 토대로 인삼 조사포닌 추출물의 농도 2%(w/v), 효소 농도 7%(v/v)와 반응 시간 48 hr를 CK 생산에 중요 요인변수로 선정하여 pH 5.0와 온도 $50^{\circ}C$에서 반응표면분석법 실험을 진행하였다. 그 결과, 인삼 조사포닌 추출물 농도 2.38%, 효소농도 6.07%와 효소반응 시간 64.04 hr를 최적조건으로 설정하였으며, CK 생산 예측 값은 840.77 mg/100 g이었다. 반응표면분석법으로 선정한 최적조건에서 플라스크와 생물반응기를 이용하여 효소반응을 수행한 결과 플라스크에서는 CK 생산 예측 값 보다 약 1.2배 높은 1,017.93 mg/100 g이 생성되었고, 생물반응기에서는 예측 값과 비슷한 862.31 mg/100 g의 CK가 생성되었다.

• KSBB Journal
• /
• 제17권1호
• /
• pp.73-79
• /
• 2002

본 연구에서는 C. ljungdahlii를 이용하여 일산화탄소로부터 에탄올 생성 방법을 최적화하였다. 먼저 Clostridium ljungdahlii ATCC 55383을 이용하여 일산화탄소 소비속도에 대한 kinetic model과 그에 따른 여러 가지 상수값을 계산하기 위한 실험을 수행하였다. 이 결과 일 산화탄소 소비속도 data에 Michaelis Menten식이 잘 적용됨을 알수 있었고 기울기 값 $K_m/V_{max}$ max 및 y-절편값 $1/V_{max}$로부터 구한 $V_{max}$는 37.14 mmol/L-hr-O.D. 그리고 $K_{m}$은 0.9516 atm임을 알 수 있었다. C. ljungdahlii에서의 ethanol의 생성에 미치는 pH와 질소원의 영향을 실험한 결과 세포성장에는 pH 5.5와 YE첨가가 에탄올 생성에는 pH 4~4.5, ammonium solution $(NH_4Cl+(NH_4)_2SO_4$)첨가가 필요한 것으로 확인되었다. 따라서 pH 5.5와 YE 0.5%에서 C. ljungdahlii를 배양한 후 pH 4.5로 shift하고 ammonium solution을 계속 첨가한 경우 세포농도 0.D. 0.25에서 약 3.6 g/L의 에탄올 생성을 얻었으며 이것은 pH 및 질소원 shift가 없는 경우에 비하여 약 20배 이상 에탄을 생성양이 증가된 수치이다. 이를 바탕으로 pH shift 후 N source로서 ammonium solution을 지속적으로 공급하여 주면서 fermenter를 이용한 일산화탄소로부터 에탄을 최적화를 수행하였고 이 결과 최대 specific ethanol production rate 0.49 g ethanol/L.hr.O.D.를 얻을 수 있었으며 생성된 최종 에탄을 농도는 25 g ethanol/L에 달하였다. 이 결과를 이용하여 높은 세포농도를 얻기 위하여 세포성장에 도움을 주는 탄소원 실험을 수행하였고 이 결과 glucose를 이용한 세포성장후 일산화탄소로 전환하는 방법을 fermenter에 적용하여 pH 5.5, 400 rpm 조건에서 glucose를 feeding하여 O.D. 3.4가지 자라게 한 후 ammonium solution을 첨가하여 주면서 일산화탄소를 소비하는 시점가지 약 10시간 동안 CO adaptation을 실시하여 일산화탄소의 소비속도가 충분한 속도에 달했을 때 pH를 5.5에서 4.5로 낮추어 주었고 그 후 간헐적으로 ammonium solution을 feeding한 결과 얻어진 최종 에탄을 생성량은 45 g/L 이었다. 특히 약60시간 이내에 45 g/L 정도의 ethanol을 생성 함으로써 0.75 g ethanol/L.hr의 ethanol 생산성을 확보 할 수 있었다. 또한 C. ljungdahlii이 에탄을 내성을 실험한 결과 약 50 g/L 정도의 에탄올에는 큰 성장 장애를 받지 않는 것으로 나타나 이 균주를 이용한 산업체 부생가스로부터의 에탄을 생산 가능성을 더하여 주고 있다. 현재 본 연구진에 의하여 C. ljungdahlii를 이용하여 long term operation시의 cell viability 유지를 위한 세포성장과 에탄을 생성을 완전히 분리시킨 2 bioreactor system의 연구 및 일산화탄소로부터 높은 농도의 에탄올을 생성하는 독창적인 새로운 균주가 분리되어 현재 실험 진행 중이다.