• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권1호
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• pp.97-105
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• 2014

Quorum quenching (QQ) with a microbial vessel has recently been reported as an economically feasible biofouling control platform in a membrane bioreactor (MBR) for wastewater treatment. In this study, a quorum quenching MBR with a ceramic microbial vessel (CMV) was designed to overcome the extremely low F/M ratio inside a microbial vessel. The CMV was prepared with a monolithic ceramic microporous membrane and AHL-degrading QQ bacteria, Pseudomonas sp. 1A1. The "inner flow feeding mode" was introduced, under which fresh feed was supplied to the MBR only through the center lumen in the CMV. The inner flow feeding mode facilitated nutrient transport to QQ bacteria in the CMV and thus enabled relatively long-term maintenance of cell viability. The quorum quenching effect of the CMV on controlling membrane biofouling in the MBR was more pronounced with the inner flow feeding mode, which was identified by the slower increase in the transmembrane pressure as well as by the visual observation of a biocake that formed on the used membrane surface. In the QQ MBR with the CMV, the concentrations of extracellular polymeric substances were substantially decreased in the biocake on the membrane surface compared with those in the conventional MBR. The CMV also showed its potential with effective biofouling control over long-term operation of the QQ MBR.

• Advances in nano research
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• 제8권2호
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• pp.183-190
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• 2020

The objectives of this research were the reduction of membrane fouling and improvement of sludge properties by using synthesized H-ZSM-5 and NH₄-ZSM-5 zeolites. These two nano zeolites were synthesized and added to the membrane bioreactor (MBR). Three similar MBRs with the same operational condition were used in order to evaluate their effect on the mentioned matters. The evaluated parameters were trans-membrane pressure (TMP), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), particle size distribution (PSD), soluble microbial product (SMP), extracellular polymeric substances (EPS) and, excitation-emission matrix (EEM). The MBR₀ was without any additional zeolite while 0.4 g/L of H-ZSM-5 and NH₄-ZSM-5 were added to MBR_HZSM-5 and MBR_NH4ZSM-5, respectively. The COD removal of the MBR₀, MBR_H-ZSM-5 and MBR_NH4-ZSM-5 were 87.5%, 93.3% and 94.6%, respectively. The TMP of the MBR_H-ZSM-5 was 45% less than MBR₀ whereas the reduction for MBR_NH4-ZSM-5 was 65.5%. Also results showed that both H-ZSM-5 and NH₄-ZSM-5 caused reduction in protein and polysaccharide related EPS but the NH₄-ZSM-5 had better performance toward the elimination of organic compounds.

• 미생물학회지
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• 제52권2호
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• pp.183-191
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• 2016

유기산을 생산하는 발효미생물을 획득하기 위해 갯벌, 심해, 염전 등의 퇴적토와 해초시료 등의 시료에 대해 methanogen 배지, acetogen 배지, Clostridium용 배지 등을 이용하여 농후 배양을 실시하였다. 총 8개 시료로부터 65주의 혐기성 미생물을 분리하였으며 이 중 신규성이 높거나 활용성이 높다고 알려진 11종에 대해 계통분석, 성장 양식(growth pattern), 유기산 생산 평가 등을 시도하였다. 분석이 수행된 균주 중 Bacteroidia 강에 속하는 1주 외에는 모두 Clostridia 강에 속하였으며 성장속도는 $1.2h^{-1}$ 이상이었다. 분석이 수행된 7종 중 6종은 아세트산을 생성하였으며, 부가적으로 2균주는 부틸산을, 4균주는 개미산을 생산하였다. 또한 MCWD5 균주는 제공된 포도당의 약 40%를 세포외 고분자물질로 전환시키는 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 국내 연안해역에서 분리된 신규 혐기성 미생물들은 유기산, 고분자 다당류를 생산하는 등 높은 응용성을 지님을 확인할 수 있었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권8호
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• pp.1428-1438
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• 2016

In the present work, Arthrobacter sp. 25, a lead-tolerant bacterium, was assayed to remove lead(II) from aqueous solution. The biosorption process was optimized by response surface methodology (RSM) based on the Box-Behnken design. The relationships between dependent and independent variables were quantitatively determined by second-order polynomial equation and 3D response surface plots. The biosorption mechanism was explored by characterization of the biosorbent before and after biosorption using atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction, and Fourier transform infrared spectroscopy. The results showed that the maximum adsorption capacity of 9.6 mg/g was obtained at the initial lead ion concentration of 108.79 mg/l, pH value of 5.75, and biosorbent dosage of 9.9 g/l (fresh weight), which was close to the theoretically expected value of 9.88 mg/g. Arthrobacter sp. 25 is an ellipsoidal-shaped bacterium covered with extracellular polymeric substances. The biosorption mechanism involved physical adsorption and microprecipitation as well as ion exchange, and functional groups such as phosphoryl, hydroxyl, amino, amide, carbonyl, and phosphate groups played vital roles in adsorption. The results indicate that Arthrobacter sp. 25 may be potentially used as a biosorbent for low-concentration lead(II) removal from wastewater.

• 한국축산식품학회지
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• 제42권1호
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• pp.84-97
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• 2022

We evaluated the anti-biofilm formation and anti-inflammatory activity of Hovenia monofloral honey (HMH) against Enterococcus faecalis. Co-culture of HMH with E. faecalis attenuated the biofilm formation of E. faecalis on a polystyrene surface. In addition, HMH effectively eradicated the established E. faecalis biofilm. HMH significantly attenuated E. faecalis growth but did not affect the production of extracellular polymeric substances on E. faecalis, indicating that reduction of E. faecalis biofilm is a result of HMH-mediated killing of E. faecalis. Furthermore, we found that HMH can effectively attenuate E. faecalis-induced expression of a proinflammatory interleukin-8 (IL- 8) in HT-29 cells. Interestingly, treatment of HMH significantly attenuated the E. faecalis-mediated expression of Toll-like receptor-2 (TLR-2) and its adaptor molecules, myeloid differentiation primary response 88 (MyD88), in HT-29 cells. In addition, E. faecalis-induced mitogen-activated protein kinases (MAPKs) phosphorylation was significantly attenuated by HMH administration. Furthermore, HMH-mediated antiinflammatory efficacy (0.2 mg/mL of HMHs) had an equal extent of inhibitory efficacy as 5 μM of MyD88 inhibitor to attenuate E. faecalis-mediated IL-8 expression in HT-29 cells. These results suggest that HMH could effectively inhibit E. faecalis-mediated gastrointestinal inflammation through regulating the TLR-2/MyD88/MAPKs signaling pathways. Collectively, our data suggest that HMH could be developed as a potential natural agent to control E. faecalis-mediated biofilm formation and inflammation.

• 한국물환경학회지
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• 제39권2호
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• pp.175-180
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• 2023

The aim of this study was to compare the fouling characteristics of Extracellular polymeric substances (EPS) secreted by Chlorella vulgaris with the case of Bacterial-MBR (BMBR), Microalgal-MBR (MMBR) for advanced wastewater treatment using the Laboratory scale, in order to suggest a method to minimize fouling in MMBR by identifying the effects of amounts and compositions of EPS secreted by C. vulgaris and bacteria in the activated sludge on fouling. Contrary to expectations, fouling occurred relatively severely in the MMBR from the beginning of the operation than in the BMBR. Reasons for such a fouling pattern were considered to be the effect of C-EPS, which accumulates on the membrane surface of MMBR 30 times more than that on the membrane surface of activated sludge (BMBR). In this respect, according to the results of this experiment and a comparative review of several previous studies, it was confirmed that unlike activated sludge, in which the ratio of P-EPS was relatively higher than that of C-EPS, in case of C. vulgaris, the ratio of C-EPS to P-EPS was relatively higher than that in case of activated sludge. This was presumed to be the main cause of the significant fouling phenomenon in MMBR. However, an increase in TMP with increasing C-EPS concentration was not observed.

• 대한환경공학회지
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• 제30권8호
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• pp.789-797
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• 2008

본 연구에서는 파쇄된 타이어칩을 담체로 충진한 biofilter를 이용하여 악취의 원인 물질인 trimethylamine(TMA)의 제거특성을 실험하였다. 실험에서 사용된 미생물은 S 수탁폐수 처리업체에서 채취한 활성슬러지를 순응 배양 하였으며, peristatic pump를 이용하여 20일간 바이오필터의 담체에 순환시키면서 접종 하였다. Biofilter의 안정화를 확인한 후 유입 농도와 공간속도를 변화시켜 처리효율을 측정하였으며, 침출수중의 액상 TMA, COD$_{Cr}$, NO$_3{^-}$-N, NO$_2{^-}$-N, NH$_4{^+}$-N, EPS(Extracellular Polymeric Substances)를 측정하여 생물학적인 영향과 처리효율에 대해 평가하였다. TMA의 유입농도를 약 10 ppm의 범위로 고정하고 SV(space velocity)를 120 hr$^{-1}$에서 240 hr$^{-1}$까지 증가시켜 TMA의 제거효율을 검토한 결과 120, 180 hr$^{-1}$에서는 95% 이상, SV 240 hr$^{-1}$에서는 최대 90%, 최소 80%의 제거효율을 얻어 최적 제거 공간 속도는 180 hr$^{-1}$임을 확인 할 수 있었다. 또한, SV를 180 hr$^{-1}$, 유입농도를 5$\sim$55 ppm까지 단계적으로 증가시켜 TMA의 제거효율을 검토한 결과 유입농도 10 ppm까지는 95%, 유입농도 10$\sim$30 ppm에서는 80%의 제거율을 보임을 알 수 있었고, 유입농도 40 ppm 이상에서는 제거효율이 급격히 감소하는 경향을 보여 TMA에 대한 임계 최대 제거 농도는 40 ppm임을 확인 할 수 있었다. Kinetic analysis를 통해 얻은 TMA의 최대 제거 속도($V_m$)와 기질친화상수($K_s$)는 각각 14.3 g$\cdot$m$^{-3}$$\cdot$h$^{-1}$과 0.043 g$\cdot$m$^{-3}$로 나타났으며, 충격부하에 대한 미생물의 순응 기간은 100$\sim$150 hr 정도로 나타났다. 또한, 침출수중의 EPS 농도가 100$\sim$200 ppm의 범위에서 지속적으로 측정되어 반응기내에서 생물막이 지속적으로 생성되어짐을 확인 할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1415-1419
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• 2006

메탄을 탄소원 및 에너지원으로 이용하는 메탄산화균은 물질대사과정 중에 다량의 세포외 고분자물질인 Extracellular polymeric substances(EPS)를 생성하는데, EPS는 카르복실기와 같은 표면흡착 기능을 가지고 있어 생체흡착제로 사용이 가능하다. 따라서 본 연구에서는 메탄산화세균을 이용하여 중금속인 Cd의 흡착성능을 파악하여 활성슬러지의 흡착능과 비교하고, EPS 농도별, pH별 흡착량의 변화를 실험한 후 Freundlich 흡착모델식에 적용하여 흡착공정의 기본적인 설계인자를 도출하고자 하였다. 실험에 사용한 메탄산화세균은 매립지 복토층 상부 토양에서 분리하여 실험실에서 대량으로 배양하였으며, EPS 생성을 위해 메탄을 Head space의 20%를 주입하고 $30^{\circ}C$, 150rpm에서 질소원이 부족한 조건으로 48hr 동안 배양하였다. Cd의 흡착실험은 용액의 pH를 3에서 8까지 변화를 주면서 활성슬러지와 메탄산화세균의 시간별 흡착능을 측정하였다. 또한 중금속의 농도별 흡착능을 측정하여 흡착평형 상수를 파악하였으며, 중금속 흡착 전, 후 미생물의 SEM 촬영, FT-IR 분석, 전자현미분석(EPMA)을 통하여 무기성분 분석 및 표면관찰을 수행하였다. 실험결과 메탄산화세균에 의해 생성된 EPS 물질은 중금속에 대한 강한 결합능력이 있으며, Cd에 대한 최고 흡착능은 26mg Cd(Ⅱ)/g VSS의 값을 보였다. 이러한 미생물의 EPS의 흡착능은 pH와 칼슘이온의 영향을 많이 받았으며, 메탄산화세균의 FT-IR 분석결과 EPS에는 sulfate ester, pyruvate 등과 같은 작용기와 amino sugar, carboxyl 작용기들이 많이 존재하여 활성슬러지에 비해 중금속의 흡착능이 높은 것으로 사료되었다.X>${\mu}_{max,A}$는 최대암모니아 섭취률을 이용하여 구한 결과 $0.65d^{-1}$로 나타났다.EX>$60%{\sim}87%$가 수심 10m 이내에 분포하였고, 녹조강과 남조강이 우점하는 하절기에는 5m 이내에 주로 분포하였다. 취수탑 지점의 수심이 연중 $25{\sim}35m$를 유지하는 H호의 경우 간헐식 폭기장치를 가동하는 기간은 물론 그 외 기간에도 취수구의 심도를 표층 10m 이하로 유지 할 경우 전체 조류 유입량을 60% 이상 저감할 수 있을 것으로 조사되었다.심볼 및 색채 디자인 등의 작업이 수반되어야 하며, 이들을 고려한 인터넷용 GIS기본도를 신규 제작한다. 상습침수지구와 관련된 각종 GIS데이타와 각 기관이 보유하고 있는 공공정보 가운데 공간정보와 연계되어야 하는 자료를 인터넷 GIS를 이용하여 효율적으로 관리하기 위해서는 단계별 구축전략이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 인터넷 GIS를 이용하여 상습침수구역관련 정보를 검색, 처리 및 분석할 수 있는 상습침수 구역 종합정보화 시스템을 구축토록 하였다.N, 항목에서 보 상류가 높게 나타났으나, 철거되지 않은 검전보나 안양대교보에 비해 그 차이가 크지 않은 것으로 나타났다.의 기상변화가 자발성 기흉 발생에 영향을 미친다고 추론할 수 있었다. 향후 본 연구에서 추론된 기상변화와 기흉 발생과의 인과관계를 확인하고 좀 더 구체화하기 위한 연구가 필요할 것이다.게 이루어질 수 있을 것으로 기대된다.는 초과수익률이 상승하지만, 이후로는 감소하므로, 반전거래전략을 활용하는 경우 주식투자기간은 24개월이하의 중단기가 적합함을 발견하였다. 이상의 행태적 측면과 투자성과측면의 실증결과를 통하여 한국주식시장에 있어서 시장수익률을 평균적으로 초과할 수 있는 거래전

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제40권2호
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• pp.83-91
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• 2012

본 총설은 N-acyl-homoserine lactone (AHL)에 기반한 quorum sensing(QS)을 비롯한 다양한 QS 시스템 및 생물막 형성과의 관련성에 대한 연구 동향을 정리하였다. 또한 anti-QS으로서 quorum quenching 전략을 이용한 생물막 억제 연구 동향에 대해 중점적으로 서술하였다. 세균의 독특한 신호전달 체계인 QS는 AHL과 같은 특정한 신호분자의 농도에 의해 세균의 집단적 행동 양식이 결정되는 세포밀도-의존성 유전자 발현 조절 메커니즘이다. QS 시스템은 미생물의 부착 및 생물막 형성에 있어 중요한 역할을 한다. AI-1이나 AI-2에 의한 QS는 생물막 형성 과정에 필요한 세포외 다당류, 단백질, 세포 외 DNA 등 주요한 구성 성분 등의 생산뿐만 아니라, 세균의 운동성 조절, 부착, 생물막 해체 과정까지도 조절하는 기능을 한다. 일부 세균의 경우 QS시스템 이외에도 second messenger로 알려진 c-di-GMP에 의한 signaling이 QS와 서로 연결되어 생물막 형성이나 병독성과 같은 타깃들을 함께 조절한다. 생물막은 병원성 세균에 의한 감염 시 여러 가지 병독성 가운데 가장 중요한 요소 중 하나이기 때문에, 생물막 형성을 조절하는 QS를 차단하기 위한 다양한 anti-quorum sensing 전략이 연구되고 있다. Anti-QS 접근 방식은 의학적 이용뿐만 아니라 물에 노출되어있는 MBR을 비롯한 많은 산업적 장치 등에서 생물막 형성으로 인한 손상 및 오염을 방지하기 위해 쓰일 수 있다. Anti-QS 전략 중 신호분자인 AHL을 무력화 시키는 quorum quenching 효소(AHL-lactonase, AHL-acylase, oxidoreductas)를 이용하여 생물막 형성을 억제할 수 있으며, 막을 이용한 수처리 공정에서 막에 발생하는 biofouling을 완화시킬 수 있는 새로운 anti-fouling 처리 기술로서 이러한 QQ 효소의적용 가능성을 보여 주고 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제8권3호
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• pp.627-631
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• 2007

슬러지의 침전성에 영향을 미치는 인자는 F/M비, 유입수의 성분과 조성, 처리수온, 포기조의 pH, 슬러지 일령, 사상성세균의 증식 등으로 알려져 있으며, 유기산의 잔류량이 EPS의 분비에 영향을 미쳐 슬러지의 침강성에 영향을 주게 된다. 바실러스를 이용한 공법에서 생물 반응조는 특히 바실러스 종의 우점화를 위한 포자화의 진행을 이루는데 중요한 것으로 알려져 있으나 이에 대한 기작 설명은 아직 미흡한 실정이다. 바실러스를 이용한 B3 공법과 RABC 공법으로 운전 중인 처리장의 생물반응조는 점감포기를 하고 있으며 침전조에서 포자를 형성한 바실러스가 생물반응조로 반송되면 1.6mg/L로 높아진 DO농도와 유기물질 유입으로 바실러스가 발아를 하고 활성도가 높아지며, 0.5mg/L로 낮아진 DO농도로 인하여 포자를 형성하면 EPS 추출물질 중 Protein의 함량이 109.95mgEPS/gSS에서 131.77 mg EPS/gSS로 증가하고 SVI는 85mL/g에서 96mL/g사이로 양호함에 따라 DO농도가 EPS 추출물질 중 Protein의 생성에 영향을 미치며 Protein의 함량이 침전에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 또한 Protein/Carbohydrate 비율에 따라 침강성은 영향을 받는 것으로 나타났다. 특히 RABC 공법에서는 Protein/Carbohydrate의 비가 침전에 영향을 미치는 것으로 나타난 반면, B3 공법에서는 Protein/carbohydrate의 비에 영향을 크게 받지 않는 것으로 나타났다.