• KSBB Journal
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• 제29권4호
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• pp.303-306
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• 2014

Antifreeze proteins (AFP) inhibit ice growth to permit the survival of polar organisms in the cold environments. The recombinant AFP from an Antarctic bacterium, Flavobacterium frigoris PS1, FfIBP (Flavobacterium frigoris ice-binding protein), was produced using Pichia pastoris expression system. The optimum fermentation temperature ($30^{\circ}C$) and pH (5) for FfIBP production were determined using a fed-batch culture system. The maximal cell density and purified FfIBP were 112 g/L and 70 mg/L, respectively. The thermal hysteresis (TH) activity (0.85) of FfIBP obtained using a glycerol-methanol fed-batch culture system was 2-fold higher than that of the LeIBP (Leucosporidium ice-binding protein). This work allows for large-scale production of FfIBP, which could be extended to further application studies using recombinant AFPs.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제32권1호
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• pp.52-59
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• 2004

Fructose와 galactose를 배지에 동시에 사용하였을 때 catabolite repression에 의한 PAFS생산성 저해 현상을 극복하기 위해서 본 연구에서는 두 가지 탄소원의 공급량과 유속을 달리하는 유가식 배양으로 PAFS 생산성을 향상시키고자 하였다. 또한 통계적으로 성공률이 매우 높다고 밝혀진 실험방법에 의해 모균주로부터 고생산변이주를 선별하여 생산성이 가장 우수한 것으로 판명된 AP-20 균주를 생물반응기를 이용한 회분식 배양 및 유가식 배양 실험에 이용하였다. 생물반응기에서의 유가식 배양이 회분식 배양에서보다 PAFS생산성이 약 4배 이상 향상되었음을 확인할 수 있었다. 또한 생산균주의 배양생리학적 특성으로서 Pseudomonas aeruginosa는 galactose를 이용해서 세포성장과 이차대사산물 생합성과 관련된 유전자의 발현을 하고 fructose를 이용하여 PAFS를 생합성하는 것으로 추론되며, 너무 느린 탄소원의 공급은 세포성장에 제한요소로 작용하여 이차대사산물의 생합성을 저해하는 것으로 판단되었다. 한편 유가식 배양일지라도 배양 조건에 따라 그 생산성이 뚜렷이 차이가 나는 것으로 관찰되었다 즉 galactos의 초기량이 20g/L이고 fructose 30g/L를 0.032 mL/min의 속도로 공급했을 경우의 PAFS생산량을 100%로 정의했을 때, 초기부터 40 g/L의 galactose가 존재하고 20 g/L의 fructose를 0.032 mL/min의 속도로 공급한 경우에 PAFS생산성이 약 580%향상된 것으로 나타났다.

• 산업식품공학
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• 제14권3호
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• pp.217-221
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• 2010

플라스크 실험과 fermentor 발효실험으로 분리균주인 Acetobacter aceti B20 균주의 초산발효를 위한 몇가지 조건을 최적화하였다. 통기교반 조건이 제한된 flask 실험에서 B20 균주의 생육은 에탄올 농도에 민감하게 반응하여 4%의 에탄올 농도에서는 거의 생육이 되지 않았으며, 초산 생성량도 미미하였다. Flask 배양에서 B20 균주의 생육은 포도당 농도가 3%일 때 가장 좋았으나 농도가 증가할 수록 생육이 저해되었다. ${27^{\circ}C}$와 ${30^{\circ}C}$의 온도에서 A. aceti B20 균주의 생육과 초산생성은 유사하였으며, 이보다 낮거나 높은 온도에서는 생육과 초산 생성이 모두 저하되었다. B20 균주의 최적 발효온도는 $27{\pm}3^{\circ}C$ 범위로 생각된다. Fermentor의 교반속도가 높아질수록 B20 균주의 생육도와 초산생성량이 증가하여 500 rpm일 때 초산농도 5.34%, 발효수율은 57.2%이었다. Batch식 발효에서 초기 에탄올 농도가 7%일 때 발효 120시간째 산도가 5.34%로 가장 높았으며, 이 때의 발효수율은 56.1%로 가장 양호하였다. Fedbatch식 발효에서 초산농도는 2회 feeding할 때 144시간째 8.76%로 최고에 도달하였으며, 이 때 발효수율은 50.6%로 feeding 횟수가 증가할수록 낮게 나타났다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제35권3호
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• pp.226-230
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• 2007

산소를 많이 소비하는 발효공정일수록 배양액중의 용존산소의 농도가 목적생산물의 생산성에 많은 영향을 주는 경우가 많다. 때문에 고농도 발효에 앞서, 발효조의 sparging hole로부터 임펠러 높이에 따른 산소전달 능력을 알아본 결과 공기공급이 1 vvm, 교반속도가 600 rpm에서 산소전달계수($K_La$)는 2.67($min^{-1}$)으로 가장 높았다. 배양 시 용존산소 농도를 20% 이상 유지시켰을 때 온도에 따른 k6ub/IFN-${\alpha}1$ 생성은 $30^{\circ}C$에서 세포증식을 하고 $25^{\circ}C$에서 IPTG로 Induction 하였을 때 발현율이 6.43mg/ml로 total protein의 37%로 가장 많은 양이 발현되는 것을 알 수 있었다. 용존산소 농도에 따른 k6ub/IFN-${\alpha}1$의 발현양은 용존산소 농도가 35%일 때 가장 높은 수율을 나타냈다. 용존산소량은 산소소비 속도를 측정함으로써 정확한 임계점을 찾을 수 있었는데 용존산소량이 35% 유지될 때 산소 전달 속도와 비교하여 가장 적당한 산소공급량임을 확인할 수 있었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제17권3호
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• pp.263-268
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• 1989

유전자의 재조합 균주의 생산성을 향상시키기 위한 발효시스템 개발을 목적으로 regulated promoter 인 SUC2 gene 갖는 유전자 재조합 S. cerebisiae를 모델로하여 유전자 산물인 Invertase 발현에 미치는 글루코오스 농도의 영향, 발효 중 플라스미드의 불안정성, 생육특성 및 continuous fed batch system을 연구하였다. 유전자 재조합 균주는 biphasic growth 현상을 보였으며 글루코오스 농도가 0.9g/$\ell$에서 2.2g/L로 증가함에 따라 비증식 속도는 0.224 h$^{-1}$에서 0.226 h$^{-1}$로 증가했으며 숙주효모보다 낮은 값을 나타내었다. 유전자 재조합 균주의 invertase 생산은 발효조내의 글루코오스 농도에 크게 영향을 받아 글루코오스 농도가 0.25~0.4g/L로 감소될 때 invertase 생산이 시작되었으며 회분발효중 플라스미드의 분리는 글루코오스 자화기간 동안에 빈번히 일어났으나 에탄을 자화기간에는 완만해지는 경향을 보였다. 또한 통기를 해주지 않고 배지의 용존산소만으로 배양시킨 결과 통기를 한 경우에 비하여 invertase의 비활성과 총활성이 각각 1.5 및 1.3 배 증가되었다. 균체의 증식단계와 유전자의 발현단계로 구분하여 발효시키기 위하여 영양분을 함유한 글루코오스 용액을 48m1/h(0.096g 글루코오스/48L의 유량으로 12시간 연속적으로 공급하여 fed batch 배양한 결과 invertase의 비활성과 총활성이 비통기적 회분배양 보다 각각 1.74, 2.74배 증가되었다.

• 한국수산과학회지
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• 제32권6호
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• pp.753-757
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• 1999

본 연구는 여러 수온 (24, 28 및 $32^{\circ}C$)에서 공기 및 산소공급과 $32^{\circ}C$에서 pH를 7로 조절된 배양에서 rotifer의 성장을 평가하였다. Rotifer는 농축 Chlorella를 먹이로 공급하였다. 또한 농축 Chlorella와 산소 및 pH를 조절한 rotifer 배양 (고밀도 배양)방법과 빵 효모와 경유 보일러를 이용한 rotifer 배양 (batch 배양) 방법간의 생산성 을 조사하였다. 공기와 산소를 공급한 배양방법에 있어서 수온이 증가할수록 rotifer의 성장률은 증가하였다. 공기를 공급한 배양에 있어서 rotifer의 최고밀도는 수온 $24^{\circ}C$에서 16,300$\~$17,000 개체/ml였고 산소를 공급한 배양에 있어서 rotifer의 최고밀도는 수온 $28^{\circ}C$에서 26,300$\~$30,500 개체/ml였다. 공기를 공급한 배양에 있어서 용존산소가 1 ppm이하로 감소하거나 산소를 공급하는 배양에서 이온화되지 않은 암모니아의 농도가 16.6$\~$22.6 ppm이상으로 증가할 때 rotifer의 성장은 감소된다. 산소공급 및 pH를 7로 조정할 때 rotifer의 최고밀도는 43,000개체/ml까지 도달한다. 고밀도 배양과 batch 배양방법에 따른 rotifer 100억개체당 생산비는 각각 693천원, 961천원이였다. 그러므로 고밀도 배양에서의 rotifer 생산성은 batch 배양한 것 보다 더 효율적이다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2001년도 추계학술발표대회
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• pp.81-84
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• 2001

A real time optimization algorithm for fed-batch cultures of recombinant yeast to determine the optimal substrate feed rate profile has been developed. Its development involved four key steps: (1) development of reliable adaptive model. (2) development of optimization algorithm. (3) design of on-line model update algorithm to be incorporated into the optimization algorithm and (4) experimental validation. A recombinant Saccharomyces cerevisiae producing human parathyroid hormone (hPTH) was chosen as the model strain. It was found to be very successful in maintaining cell growth and galactose consumption at leigh levels, thus resulting in significant improvements in the productivity (up to 2.1 times) and intact hPTH concentration (up to 1.5 times) compared with the case of an intermittent glucose and galactose, or galactose feeding.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제18권8호
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• pp.1439-1444
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• 2008

The recombinant E. coli $\Delta$6 mutant (galR, glpK, gldA, IdhA, lacI, tpiA) was used to produce 1,3-propanediol (PD) from glucose. The 1,3-PD production increased with feedback control of the glucose concentration using fed-batch fermentation. The maximum 1,3-PD concentration produced was 43 g/l after 60 h of fermentation. Glycerol production was minimized when controlling the glucose concentration at less than 1 g/l. The expression levels of seven enzymes related to the 1,3-PD production metabolism were compared during the cell growth phase and 1,3-PD production phase, and their expression levels all increased during 1,3-PD production, with the exception of alcohol dehydrogenase.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제9권6호
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• pp.789-793
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• 1999

The effect of acetic acid formation deficiency on recombinant E. coli fermentation was investigated using a mutant strain deficient in acetic acid formation. A mutant strain which does not grow under anaerobic conditions was isolated. The acetic acid production in this strain was negligible in aerobic batch fermentation. The cloned-gene expression in the mutant strain was higher than the wild-type strain. Fed-batch fermentations with controlled specific growth rates were carried out in order to compare the cloned-gene expression between the wild-type and the mutant strains. The expression decreased along with the specific growth rate in both strains. The cloned-gene expression in the mutant strain was 60% higher than in the wild-type strain at the same specific growth rate.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제5권4호
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• pp.275-287
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• 2000

Fermentation strategies for recombinant protein production in Pichia pastoris have been investigated and are reviewed here. Characteristics of the expression system, such as phenotypes and carbon utilization, are summarized. Recently reported results such as growth model establishment, app58lication of a methanol sensor, optimization of substrate feeding strategy, DOstat controller design, mixed feed technology, and perfusion and continuous culture are discussed in detail.