• 한국미생물·생명공학회지
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• 제48권3호
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• pp.344-357
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• 2020

Streptococcus zooepidemicus 유래의 세포외 고분자물질인 히알루론산(hyaluronic acid) (HA)을 대량 생산하기 위해, 균주 개량, 생산배지 및 배양공정 개발에 관한 연구를 수행하였다. HA 고생산성 변이주를 선별하기 위해 약 99%의 사멸률을 보이는 ethylmethane sulfonate (EMS) 처리조건을 적용해서, 지속적인 random screening 방법으로 고생산성, 고안정성의 변이주들을 선별할 수 있었다. HA를 고농도로 생산하기 위해서는, 이 균주의 생화학 및 배양생리적 특성에 기반한 최적 배지개발이 필수적이라고 판단하여, one-factor-at-a-time (OFAT), full factorial design (FFD), steepest ascent method (SAM) 및 response surface method (RSM) (반응표면분석법)을 순차적으로 적용하여 통계적 배지 최적화 실험을 수행하였다. 최적 배지조성에서 플라스크 배양에 의한 HA 생산성은 5.38 g/l로서, 이전 배지(3.54 g/l)에 비해 약 52% 향상된 생산량을 얻을 수 있었다. 또한 선별된 우량균주와 최적화된 생산배지를 이용하여 5 L 발효조에서 배양공정 최적화 연구를 수행하였다. 이 균주의 생리학적 특성을 고려할 때, HA 생산성을 높이기 위해서는 (배양 중 HA 축적으로 인해 고점도를 띠는) 배양액으로의 충분한 용존산소 공급이 매우 중요한 요인인 것으로 판단되었다. 따라서 용존산소 공급과 밀접하게 관련있는 발효조의 교반시스템(교반 날개 종류, 크기 및 배치 등) 및 교반속도에 대한 최적화 연구를 수행하였다. 그 결과, 교반축 하부에는 Rushton turbine-type, 상부에는 marine-type의 확장된 교반날개(기존 대비 직경 1.3배 확장)가 설치된 경우, 450 rpm에서 강화된 혼합력과 충분한 용존산소 공급으로 인해 HA 생산성이 기존 플라스크 배양 대비 약 1.8배(9.79 vs. 5.38 g/l) 더 높은 것으로 확인되었다. 최종적으로 HA 배양공정의 scale-up 가능성을 확인하기 위해, pilot 규모의 50 L 발효조 배양을 최대 300 rpm의 교반속도에서 수행하였다. 처음으로 시도한 50 L 배양임에도 불구하고, HA 최대 생산성 면에서 볼 때, 5 L 발효조 결과와 거의 동일한 수준(98.5%) (9.11 vs 9.25 g/l)의 생산량을 얻을 수 있었다. 반면 지수기 성장단계인 배양 15시간까지의 50 L 배양의 HA 평균생산속도(r_p)는 0.46 g/l/hr로서 0.62 g/l/hr인 5 L 배양 대비 약 74% 정도에 머무는 것으로 나타났다. 따라서 생산 발효조의 scale-up 시, 생산균주의 전단응력 민감성(shear damage)을 함께 고려하면서, 산소전달계수(k_La)를 기반으로 하는 교반시스템에 대한 체계적인 연구가 진행된다면, HA 생산속도도 증가될 수 있는 긍정적인 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

• KSBB Journal
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• 제22권5호
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• pp.297-304
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• 2007

Lovastatin은 근사형성 균류인 Aspergillus terreus가 생합성하는 이차대사산물로 강력한 고지혈증 치료제로 널리 이용되는 물질이다. 본 연구에서는 lovastatin 고생산변이주를 이용하여 포자배지 최적화를 통한 miniature 배양 방법을 확립하고자 하였다. 우선 miniature 배양에 필수적인 효과적인 포자 형성 방법을 개발하고자 포자 형성 배지의 통계학적 배지 최적화를 수행하였다. Miniature 배양의 inoculum으로 이용되는 대량의 포자를 획득하기 위해 Plackett-Burman 실험법을 이용하여 포자 형성을 향상시키는 성분을 조사한 결과, glucose, sucrose, yeast extract 그리고 $KH_2PO_4$가 주목할 만한 효과를 보였다. 상기 성분의 최적 농도를 확인하기 위해 반응표면분석법 (RSM)을 이용한 결과, PDA 포자 형성 배지와 비교하여 볼 때, 최적 성분 농도에서 포자 형성이 약 190배 증가하였다. 최적화된 포자형성 배지를 이용하여 lovastatin 고생산성 변이주의 대량 선별을 위한 miniature 배양 방법을 확립하기 위해 기존의 실험 과정에 'PaB (adaptation)'라는 한 번의 계대배양을 더 추가한 결과 생산균주의 안정성과 재현성이 큰 폭으로 증가하는 주목할 만한 결과를 얻을 수 있었다. 단기간에 가능한 한 다량의 균주를 스크리닝하기 위해 성장배양과 생산배양 모두 조업부피가 7 ml인 tube를 이용해 miniature 배양을 반복 수행하여, lovastatin 생산성과 배양형태가 훌륭한 변이주를 선별할 수 있었는데, 이 균주는 7 ml tube배양과 250 ml flask배양 (조업부피 50 ml) 모두에서 생산성이 높은 것으로 보아 산소 의존도가 비교적 낮고 생산 안정성이 높은 균주인 것으로 판단되었다. 한편 miniature 배양을 이용해서 lovastatin 고생산성을 보이는 균주를 신속 선별하기 위해서는 균주의 적절한 배양형태 유도가 매우 중요한 것으로 관찰되었다. 즉 생산배양으로의 고활성 균주의 접종을 위해서, 또한 생산배양에서 pellet의 배양형태 유도를 위해서 성장배양 시에는 반드시 고농도의 균사모양을, 생산배양 시에는 직경 1 mm 이하의 pellet모양의 배양 형태를 유지해야만, 생산균주가 lovastatin을 안정적으로 고생산할 수 있는 것으로 관찰되었다. 초기에 선별된 균주를 이용하여 miniature 배양에 의해 고속 균주선별 실험을 반복함으로써 고생산성 균주들을 다량 선별할 수 있었는데, 이들의 lovastatin 생산성을 조사한 결과, 기존의 flask 배양대비 오차범위가 $\pm$20% 이내의 생산성을 보이는 균주가 초기 선별시의 32%에 비해 81%로 크게 증가함을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과는 lovastatin 고생산성, 고안정성 균주의 고속 스크리닝을 위해서 본 연구에서 개발한 tube를 이용한 miniature 배양이 기존의 flask 배양을 대체할 수 있는 훌륭한 배양방법임을 제시해 준다.

• 한국식품과학회지
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• 제34권2호
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• pp.249-254
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• 2002

발효식품의 제조에 유용한 starter 개발 및 probiotics로서 이용 가능성을 타진하기 위하여 항균성 물질을 생산하는 Lactobacillus amylovorus IMC-1 균주를 이용한 skim milk medium에서의 산생성, 단백질 분해활성, lactose 분해활성 및 유사구균과 혼합발효 그리고 병원성 세균에 대한 살균력 등을 검토하였다. L. amylovorus IMC-1은 10% skim milk에 yeast extract를 첨가하여 12시간 배양하였을 때 산도 0.8%이었고, 72시간째에는 2.7%로 우수한 산 생성력을 보였다. IMC-1 균주의 ${\beta}-galactosidase$ 활성은 균체 1 mg당 약 $39{\mu}M/minute$로 매우 강한 반면, $phospho-{\beta}-galactosidase$의 활성은 매우 낮았다. 또한 이 균주는 10% skim milk에서 배양 12시간째 $6\;{\mu}g/mL$, 72시간째에 $69\;{\mu}g/mL$의 유리 tyrosine을 생산하여 단백질 분해활성이 낮았다. 전기영동상의 band pattern으로부터 casein중 ${\alpha}-casein$을 주로 이용하며, ${\beta}-casein$은 거의 이용하지 못함을 알 수 있었다. 10% skim milk에서 IMC-1 균주 및 St. thermophilus NIAI 510의 단독 또는 혼합배양을 실시한 결과, 혼합배양, IMC-1 균주 및 St. thermophilus 순으로 산 생성력이 높았으며, 유산구균 단독배양 및 혼합배양에서는 시간이 경과함에 따라 치즈 향기가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 10% skim milk medium에서 혼합배양에 의한 최적의 유산발효 시간은 산 생성력 및 공존 균수 등을 고려할 때, yeast extract 0.1% 첨가시에는 16시간, 0.5% 첨가시에는 12시간 배양하는 것이었다. IMC-1이 생산한 항균성 물질은 Escherichia coli O157을 배양 24시간째 2 log정도 감소시켰고, 48시간 배양 후에는 피검균이 검출되지 않았다. 또한 Shigella flexneri는 배양 4시간째 2 log이상 감소하였고, 6시간 배양 후에는 검출되지 않아 항균성 물질은 강한 살균작용을 나타냄을 알 수 있었다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제19권4호
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• pp.219-226
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• 1976

옥수수 전분박을 이용하여 식사료 효모를 생산하기 위하여 전분박의 산당화법을 검토하고 이 산당화액을 이용하여 liquid culture에서 식용효모, semisolid culture에서 사료효모를 생산하기 위한 배양조건을 검토한 바 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 옥수수 전분박의 신당화시 가수분해제로는 염산이 황산보다 효과적이었으며, 염산 농도 1%, 압력 $2.0kg/cm^2$에서 30분간 가수분해 시켰을 때 당화율이 57.2%로서 가장 좋았다. 2) 산분해시 원료와 전분박의 비가 1:10 이상에서는 분해가 증가되지 않았으며 semisolid substrate를 만들기 위해서는 1:3의 비율이 적당하였다. 3) 6종류의 효모를 전분박 당화액에 배양시켰을 때 Candida tropicalis가 가장 좋았으며, 최적 초기 pH는 6이었으며, 최적온도는 $30^{\circ}C$였다. 4) Liquid culture에서 Candida tropicalis의 무기 영양 요구도를 조사한 결과 $(NH_2)_2CO$ 0.3%, $KH_2PO_4$, 0.15%, $MgSO_4{\cdot}7H_2O$ 0.04%였으며, semisolid culture시에는 $NH_4CI$ 0.4%, $KH_2PO_4\;0.1%\;MgSO_4{\cdot}7H_2O\;0.04%$를 가했을 때가 좋았다. 5) 식용 효모생산을 위한 액체배양에서는 초기당 4%에서 88.75%를 소비하였으며, 원료에 대한 건조효모로써 19.13%의 수율을 보였다. 6) 사료효모를 생산하기 위해 semisolid한 상태에서 배양하였을 때 처리하지 않은 전분박에 비해cellulose는 14.7%에서 3.76%로 감소하였으며, 건조효모는 13.89%가 생성되었다.

• KSBB Journal
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• 제15권5호
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• pp.489-496
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• 2000

고농도 유전자 재조합 대장균을 이용하여 pyruvate dehy-drogenase complex-E2 특이성 인간 모노클론 항체의 Fab 부분을 효율적으로 생산하기 위해 회분식, 이단 연속식, 반 유 가식, two-stage cyclic fed-batch 동 여러 가지 배양 방법이 조사되었다. 먼저 플라스미드 안정성 문제를 극복하기 위해 growth stage와 production stage를 분리하는 two-phase 회분식 배양과 이단 연속식 시스템을 시도하였다 그 결과 two-phase 회분식 배양보다는 이단 연속식 배양에서의 세포농도와 항체 생산성이 우수하였다 또한 이단 연속식 배양에서의 세포 성 장과 항처l 생산성은 용존산소를 제어한 경우가 그렇지 않은 경우보다 월등하게 높았다. 그리고 plasmid 안정성에 있어서 는 실험기간 내에 거의 100%를 유지하여 높은 안정도를 보 여주었다. 유가식 공정에 적합한 공급 배지로 변형된 M9 배 지가 최적배지로 선정되었고 이 배지 중 최적의 CjN 비율을 조사한 결파 2:3으로 결정되었다. 반 유가식 시스템에서 constant feeding 전략을 사용할 경우 최적 공급속도는 $0.6g/\ell/hr$이었다. 또한 pulse에 의해 공급배지를 공급할 경우에는 총 공급 량이 같을 경우 소량으로 자주 공급해 주는 것이 공급배지를 한꺼번에 많은 양을 공급해주는 것 보다 바람직하였다. 여러 가지 feeding 전략을 조사해 본 결과 linear feeding 방법이 가장 효과적이었다. 하지만 linear feeding 방법마저도 고농도 세포배양에 한계가 있었기 때문에 pH-stat 방법을 이용한 two-stage cyclic fed-batch 시스템을 시도하여 $54 g/\ell$의 세포 를 얻을 수 있었다. 따라서 이 방법이 일단 생산성 향상을 위한 세포의 고농도 배양에는 조사한 여러 배양 시스템 중에 가장 효율적인 시스템임올 알 수 있었다 하지만 이 시스템 에서 포도당을 낮은 level로 유지할 수 있었으나, 초산의 과도한 축적으로 항체 생산성의 향상은 예상에 비해 크지 않았다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제35권5호
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• pp.438-446
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• 2020

메주와 누룩은 한국 전통 발효 식품에 사용되는 스타터로, Aspergillus속 곰팡이나 aflatoxin에 노출되기 쉽다. 본 연구에서는 우리나라에서 시판되는 57개의 메주 시료와 18개의 누룩 시료로부터 Aspergillus 속 곰팡이를 분리하고 동정하였다. 분리주의 aflatoxin 생성 가능성을 평가하기 위하여 multiplex PCR을 통해 aflatoxin 생합성 유전자(aflO, aflP, aflR)를 확인하고, 이들 분리주에 의해 생성되는 aflatoxin 함량을 HPLC로 조사하였다. 뿐만 아니라 시판 메주와 누룩 시료 중 aflatoxin 함량을 분석하였다. 그 결과, 메주 시료로부터 130개, 누룩 시료로부터 47개 균주가 분리되어 총 177개의 분리주를 확인 및 동정하였다. 각각 메주와 누룩으로부터 분리된 19.2% (25/130), 10.6% (5/47)의 분리주가 3 종류의 aflatoxin 생합성 유전자를 모두 보유하였으며, 그 중 메주로부터 분리된 5개의 분리주가 실제로 aflatoxin을 생성하였다. 시판 메주와 누룩 시료 중 aflatoxin 함량을 분석한 결과, 88% (51/58)의 메주 시료의 aflatoxin 오염 수준은 모두 검출한계 미만으로 나타났고, 누룩 또한 시료의 39% (7/18)가 검출한계 미만으로 확인되었다. 메주와 누룩에서 분리된 분리주 중 aflatoxin 생합성 유전자를 모두 보유하거나 배지 상에서 aflatoxin 생성을 보여준 aflatoxigenic 균주는 존재하였으나 유통되고 있는 시료에서 aflatoxin 오염 빈도는 낮은 수준임을 확인할 수 있었다.

• 한국작물학회지
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• 제38권3호
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• pp.264-274
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• 1993

본 연구는 화청벼와 IR24의 돌연변이 계통인 분상질 및 심백 변이체의 작물학적 및 이화학적특성과 제병 및 알콜발효특성을 조사하여 그 가공적 이용성을 검토하고 분상질배유 유전자의 유전분리와 표지인자들과의 연관 관계를 밝히고자 수행하였으며 그 결과는 다음과 같다. 1. 돌연변이체의 종실은 원품종에 비해 작았으며, 천입중과 1$\ell$중도 전반적으로 가벼운 것으로 나타났다. 2. 변이체들의 출수기는 원품종과 같았으며, 정조수량은 원품종에 비해 낮았다. 3. 분상질 배유의 전분립은 느슨한 결정구조를 갖고 있었고, 전분립의 크기는 원품종과 변이체들간에 동일경향이 아니었으며, 원품종에 비해 변이체들은 밀도와 경도가 낮았다. 4. 변이체들의 아밀로스 함량은 16.9～28.5%로 변이복이 크게 나타났다. 현미의 조단백 함량에서 화청벼의 분상질변이체들은 원품종과 같았으나 IR24의 심백변이체인 47106은 원품종(8.30%)에 비해 11.32%로 높게 나타났다. 5. Gel consistency는 원품종들이 soft의 특성을 보였으나 분질 및 심백의 변이체에서는 모도 medium의 특성을 보였고, 백미의 알칼리 붕괴도는 원품종에 비해 분수질 변이체들에서 높게 나타났다. 6. Amylogram에 의한 호화개시 온도는 IR24의 분상질변이체(47160)를 제외하고 모도 원품종과 비슷하였으나, 최고점도와 최저점도 및 굳음성은 원품종 화청벼와 IR24에 비해 변이체에서 월등히 낮게 나타났다. 7. Instron으로 측정된 증편의 경도와 gumminess로 볼 때 화청벼 분상질 및 심백변이체로 조제된 증편은 다소 부드러운 특성을 나타냈으나, IR24의 경우는 일정 경향이 없었다. 분상질미와 심백미의 증편부피는 원품종에 비해 대체로 크게 나타났다. 8. 알콜발효 과정 중 당도 저하는 변이체들 특히 분상질에서 빨리 일어났고, 발효 10일 후의 알콜생성량도 원품종에 비해 변이체들에서 높게 나타나서 분상질미는 양조용으로서의 이용성이 크게 기대되었다. 9. 화청벼와 IR24에서 유래한 분상질 배유유전자들의 대립성 검정결과 서로 다른 3개의 유전자좌를 탐색하였으며, 그 유전자들을 각각 flo-a, flo-b, flo-c로 표시하였다. 10. flo-a 유전자는 IV번 연관군의 lg(liguleless ; 무엽설) 유전자와 5.76$\pm$1.72%(상반)로 연관되어 있었다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제20권2호
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• pp.220-228
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• 2007

The nutritive value and the effect of tannins on the utilization of foliage from three commonly used legumes, Acacia nilotica, Albizia procera, and Sesbania acculeata, were determined. Three mature rumen-fistulated bullocks were used to study in sacco degradability and twelve adult sheep were randomly allocated on the basis of live weight to 4 groups of 3 in each to study the in vivo digestibility of the foliages. In all foliages, the contents of crude protein (17 to 24% of DM) were high. Fibre was especially high in Albizia (NDF 58.8% of DM vs. 21% in Sesbania and 15.4% in Acacia). Contents of both hydrolysable (4.4 to 0.05%) and condensed tannins (1.2 to 0.04%) varied from medium to low in the foliages. Acacia contained the highest level of total phenolics (20.1%), protein precipitable phenolics (13.2%) and had the highest capacity to precipitate protein (14.7%). Drying in shade reduced the tannin content in Acacia and Albizia by 48.6 and 69.3% respectively. The foliages ranked similarly for each of the different methods used to estimate tannin content and activity. Acacia and Sesbania foliage was highly degradable (85-87% potential degradability of DM in sacco), compared to Albizia (52%), indicating a minimal effect of tannins in Acacia and Sesbania. Yet, in vitro, the tannins in the Acacia inhibited microbial activity more than those in Albizia and Sesbania. Following the addition of polyethylene glycol to neutralise the tannins, gas production and microbial growth increased by 59% and 0.09 mg RNA equiv./dg microbial yield respectively in the Acacia, compared to 16-17% and 0.06 mg RNA equiv./dg microbial yield in the other foliages. There was a trend for low in vivo apparent digestibility of N in the Acacia (43.2%) and Albizia (44.2%) compared to the Sesbania (54.5%) supplemented groups. This was likely to be due to presence of tannins. Consistent with this was the low N retention (0.22 and 0.19 g N/g NI) in sheep supplemented with Acacia and Albizia compared to that for the Sesbania (0.32). Similarly, a trend for poor microbial N yield was observed in sheep fed these foliages. Across the foliages tested, an increase in tannin content was associated with a reduction in ruminal fermentation, N digestibility and N retention. For overall nutritive value, Sesbania proved to be the superior forage of the three tested.

• 아시안잔디학회지
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• 제22권1호
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• pp.49-56
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• 2008

본 연구는 효모균과 유산균의 발효액을 함유한 비료가 크리핑벤트그래스 잔디의 생육에 미치는 영향을 시험하고자 2007년 8월부터 11월까지 SKY72 골프클럽 증식포장에서 수행하였다. 시험처리는 무처리구, 대조구, 처리구1, 처리구2, 처리구3로 3반복 난괴법으로 수행하였다. 시험기간 동안에는 토양화학성, 엽색지수, 엽록소함량 및 예초물량, 잔디분석 등을 조사하였으며, 그 결과는 아래와 같다. 토양화학성은 공시비료의 시비가 토양에는 별다른 영향이 미치지 않음을 알 수 있었다. 엽색지수는 무처리구보다 비료처리구(대조구, 처리구)에서 7.6% 증가하였으나 대조구와 처리구간차이는 나타나지 않았으며, 처리구 2에서 가장 높은 엽색지수 값을 나타내었다. 엽록소 함량은 무처리구보다 비료처리구(대조구, 처리구)에서 48.3% 증가하였고, 대조구와 처리구간 차이는 처리구 2과 처리구 3에서 각각 4.4%와 2.7% 높게 나타났으며, 시험기간 중 가장 좋은 잔디생육을 나타내는 처리구는 처리구 2로 조사되었다. 예초건물중은 무처리구 보다 비료처리구(대조구, 처리구)에서 83.6% 증가하였고, 대조구와 처리구간 차이는 처리구 2와 처리구 3에서 각각 13.8%와 13.9% 증가한 것으로 조사되었다. 시험 종료 후 채취한 잎의 무기성분은 시비구(CF, T-1, T-2, T-3)가 무처리구보다 질소는 82%, 인은 19%, 칼리는 42% 정도 증가하였고, 대조구(CF)와 처리구(T-1, T-2, T-3)사이에서는 비슷하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제37권2호
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• pp.153-159
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• 2009

Rhodobacter capsulatus 유래의 hemA 유전자를 항시발현 벡터(pHCEIIB vector)에 클로닝한 후 과발현시킨 Escherichia coli BLR(DE3) 균주를 사용하여, 5-aminolevulinic acid (ALA) 생산을 위한 적정 배양조건을 조사하였다. ALA 생산을 위한 배양온도는 $37^{\circ}C$보다는 $30^{\circ}C$에서 더 나은 결과를 나타내었다. Glycine 농도가 세포생장에 미치는 영향이 컸으며, 세포생장을 저해하지 않고ALA를 고농도로 생산하기 위한 적정 glycine 농도는 5-10 g/L 수준이었다. Succinic acid의 적정 첨가수준은 10-20 g/L이었으며, succinic acid의 일부를 glutamate로 대체할 경우에 ALA의 생산량을 향상시키는 효과가 있었다. 한편, 배지 중의 glucose 첨가는 ALA 생산성을 저하시키는 결과를 초래하였다. 이상과 같은 배양 조건 최적화를 통한 jar-fermentor 발효실험을 통하여, 고가의 유도제(IPTG)나 ALA dehydratase inhibitor를 첨가하지 않고도 8.2 g/L 수준의 고농도 ALA를 얻을 수 있었다.