• 한국미생물·생명공학회지
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• 제51권1호
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• pp.18-25
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• 2023

After random mutagenesis, the mutant Lactobacillus plantarum GNS300 showed improved exopolysaccharide production as determined by the quantification of total sugar. The mutant L. plantarum GNS300 produced 2.82 g/l of exopolysaccharide which showed 79.62% improved exopolysaccharide production compared with the parental strain. When exopolysaccharide of L. plantarum GNS300 was analyzed, the exopolysaccharide is composed of galactose (93.35%) and glucose (6.65%). Through the optimization of fermentation conditions using a bioreactor, 2.93 g/l of exopolysaccharide was produced from 20 g/l of glucose at 35℃, 500 rpm, and 0.1 vvm for 12 h. The mutant L. plantarum GNS300 exhibited 69.18% higher antioxidant activity than that from the parental strain, which might be caused by higher exopolysaccharide production. The concentrated supernatant of the mutant L. plantarum GNS300 inhibited the growth of gram-positive bacteria (Bacillus cereus and Staphylococcus aureus) and gram-negative bacteria (Escherichia coli, Vibrio parahaemolyticus, and Salmonella typhimurium).

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제34권4호
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• pp.978-984
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• 2024

Genome-scale metabolic model (GEM) can be used to simulate cellular metabolic phenotypes under various environmental or genetic conditions. This study utilized the GEM to observe the internal metabolic fluxes of recombinant Escherichia coli producing gamma-aminobutyric acid (GABA). Recombinant E. coli was cultivated in a fermenter under three conditions: pH 7, pH 5, and additional succinic acids. External fluxes were calculated from cultivation results, and internal fluxes were calculated through flux optimization. Based on the internal flux analysis, glycolysis and pentose phosphate pathways were repressed under cultivation at pH 5, even though glutamate dehydrogenase increased GABA production. Notably, this repression was halted by adding succinic acid. Furthermore, proper sucA repression is a promising target for developing strains more capable of producing GABA.

• 한국버섯학회지
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• 제22권3호
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• pp.73-80
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• 2024

We studied the effects of initial pH, different nitrogen sources, and cultivation methods (shake flask and static culture) on biomass production, exopolysaccharides (EPS), and adenosine by Paecilomyces tenuipes. Relatively low pH levels were optimal for mycelial growth and EPS production. Yeast extract was the most effective organic nitrogen source for EPS production, whereas soybean extract was the best for adenosine production. A high C/N ratio was beneficial for adenosine production; however, excessively high C/N ratios reduced adenosine production. Static fermentation significantly increased adenosine production. A Box-Behnken design was used to optimize adenosine production; the optimal conditions for adenosine production by P. tenuipes were pH 7.0, soybean concentration of 3%, and a static culture period of 20 days, with the maximum adenosine production of 141.10 mg/L (predicted value: 128.05 mg/L).

• 한국식품영양과학회지
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• 제36권3호
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• pp.366-370
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• 2007

산머루를 이용한 와인 발효를 위하여 거봉, 머스컷베리에이, 산머루의 과피와 과육에서 20종의 야생 효모를 분리하여 알코올 내성과 발효능이 우수한 4종의 균주를 산머루 와인 발효용 우량 종균으로 선별하였다. 산머루 와인 발효를 위한 최적 초기당도와 최적발효온도를 검토한 결과, 산머루액의 초기당도를 $24^{\circ}Brix$로 조절하고 $24^{\circ}C$에서 발효했을 때 최종 알코올 함량이 12%로 가장 높게 나타났으며 단맛, 신맛 및 색깔이 우수하고 기호도가 우수하여 산머루 와인 발효를 위해 산머루액의 초기당도를 $24^{\circ}Brix$로 조절하여 $24^{\circ}C$에서 발효하는 것이 가장 적합할 것이라 생각된다. 최적발효조건으로 제조된 산머루 와인의 품질특성을 분석한 결과, 산머루 와인의 pH는 3.59, 산도는 0.95%, 알코올 함량은 12.0%이었으며, 아미노산도는 1.80 mg/mL로 시판 포도 와인과 유사하게 나타났다. 산머루 와인의 총당 함량은 50 mg/mL로 시판 포도 와인에 비해 높으나 산머루의 신맛을 감화시켜주므로 와인의 맛을 더욱 부드럽게 해 줄 것으로 사료된다. 항산화, 항당뇨 등의 기능성을 가지는 polyphenol 함량은 산머루 와인에서 25.30 mg/mL, tannin 함량은 1.88 mg/mL로 나타났다. 본 연구에서 검색된 조건으로 산머루 와인을 제조함으로써 발효 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, polyphenol이 다량 함유되어 있으며 신맛과 단맛이 적절히 조화되어 품질이 향상된 산머루 와인을 제조할 수 있을 것으로 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권6호
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• pp.768-774
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• 2009

본 연구는 통성 혐기성 미생물인 K. pneumoniae DSM4799을 이용하여 순수 글리세롤과 국내 바이오디젤 생산공정에서 발생된 폐글리세롤로부터 1,3-PD을 생산하기 위한 연구로서, 혐기 및 호기 조건, 배양온도, 글리세롤 농도, pH에 따른 1,3-PD 생산성 비교를 통해 최적 배양조건을 찾고자 하였다. K. pneumoniae DSM4799를 혐기조건과 호기/혐기 2단계 배양을 한 결과, 혐기조건에서 더 효율적인 1,3-PD 생산이 이루어졌다. 배양 온도를 $26{\sim}37^{\circ}C$로 변화시키면서 배양한 결과, $30{\sim}33^{\circ}C$에서 높은 1,3-PD 생산성을 나타내었고, 글리세롤 농도는 글리세롤의 종류에 상관없이 60 g/L 이상에서 균주의 성장 및 1,3-PD 생산이 저해되는 현상을 관찰할 수 있었다. 폐글리세롤 사용시 순수 글리세롤에 비해 초기 1,3-PD 생산은 감소하였으나, 48시간 후에는 오히려 더 높은 농도의 1,3-PD를 생산하였다. 유가식 배양으로 글리세롤 농도를 40 g/L 이하로 조절하면서 pH 조절유무에 따른 1,3-PD 및 부산물의 변화를 살펴본 결과, pH를 7.0으로 유지시켰을 때 pH 조절을 하지 않은 경우보다 25% 향상된 1,3-PD 수율을 나타내었다(0.56 g/g vs. 0.45 g/g). 본 연구를 통해 K. pneumoniae DSM4799를 이용하여 1,3-PD 생산시 혐기조건, 온도 $30^{\circ}C$, 순수 또는 폐글리세롤 40 g/L 이하, pH 조절 등의 배양조건이 적합함을 알 수 있었으며, 최적화된 배양조건을 통해 보다 가격경쟁력이 있는 생물학적 1,3-PD 생산이 가능할 것으로 기대된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권2호
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• pp.211-217
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• 2013

Corynebacterium glutamicum is one of the well-studied industrial strain that is used for the production of nucleotides and amino acids. Recently, it has also been studied as a possible producer of organic acids such as succinic acid, based on its ability to produce organic acids under an oxygen deprivation condition. In this study, we conducted the optimization of medium components for improved succinate production from C. glutamicum under an oxygen deprivation condition by Plackett-Burman design and applied a response surface methodology. A Plackett-Burman design for ten factors such as glucose, ammonium sulfate, magnesium sulfate, potassium phosphate ($K_2HPO_4$ and $KH_2PO_4$), iron sulfate, manganese sulfate, biotin, thiamine, and sodium bicarbonate was applied to evaluate the effects on succinate production. Glucose, ammonium sulfate, magnesium sulfate, and dipotassium phosphate were found to have significant influence on succinate production, and the optimal concentrations of these four factors were sequentially investigated by the response surface methodology using a Box-Behnken design. The optimal medium components obtained for achieving maximum concentration of succinic acid were as follows: glucose 10 g/l, magnesium sulfate 0.5 g/l, dipotassium phosphate ($K_2HPO_4$) 0.75 g/l, potassium dihydrogen phosphate ($KH_2PO_4$) 0.5 g/l, iron sulfate 6 mg/l, manganese sulfate 4.2 mg/l, biotin 0.2 mg/l, thiamine 0.2 mg/l, and sodium bicarbonate 100 mM. The parameters that differed from a normal BT medium were glucose changed from 40 g/l to 10 g/l, dipotassium phosphate ($K_2HPO_4$) 0.5 g/l changed to 0.75 g/l, and ammonium sulfate ($(NH_4)_2SO_4$) 7 g/l changed to 0 g/l. Under these conditions, the final succinic acid concentration was 16.3 mM, which is about 1.46 fold higher than the original medium (11.1 mM) at 24 h. This work showed the improvement of succinate production by a simple change of media components deduced from sequential optimization.

• 미생물학회지
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• 제54권4호
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• pp.428-435
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• 2018

본 연구는 담수환경에서 항균활성을 보유한 미생물을 발굴하고, 활성 증진을 위해 배양조건을 최적화하는 것이다. 상주시 중동면 오상저수지에서 시료를 채취하여 38종의 미생물을 순수분리하였다. 16S rRNA 염기서열 분석에 근거하여 Proteobacteria강(22종), Actinobacteria강(7종), Bacteroidetes강(6종), Firmicutes강(3종)으로 구성되어있는 것을 확인하였다. 메티실린내성 황색포도상구군 등 10종의 유해미생물에 대한 항균활성을 보유한 Burkholderia sp. OS17 균주를 선발하였다. 항균활성 증진을 위한 상용배지, 온도, 초기 pH별 생육 및 항균활성 비교실험을 수행하였다. OS17 균주는 YPD 배지, $35^{\circ}C$, pH 6.5로 배양했을 때 가장 활성이 높았다. LB, NB, TSB, R2A 배지와 $20^{\circ}C$, $25^{\circ}C$ 배양했을 때는 생장은 가능하나 항균활성이 전혀 없었다. 이전결과를 바탕으로 YPD 배지, $35^{\circ}C$에서 배양하면서 5 L fermenter를 이용하여 생육, 항균활성, pH 확인을 통해 배양 48시간을 최적 배양시간으로 선정하였다. 항균활성을 보유한 미생물의 배양 최적화는 항균물질 생산에 영향을 미치고, 이는 상업적 응용에 이점으로 작용할 수 있다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제31권6호
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• pp.458-464
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• 2016

오디를 포함한 베리류의 건강 기능성이 알려지면서 생산량 증가 및 가공식품 개발이 활발해지고 있지만 베리류 과실의 특성상 상처 입거나 무르기 쉬워 생과로 유통되기 보다는 다양한 형태의 가공품으로 유통되고 있다. 베리류를 원료로 식물발효액을 제조하기도 하는데 대부분 소규모 이루어져 원료의 안전성 및 제조과정에 대한 위생관리가 시급하다. 본 연구는 오디 발효액 제조에 사용되는 원물이 유해 세균에 오염되었을 경우와 발효액으로 소량 포장되는 단계에서 유해 세균에 오염되었을 경우에 오디 발효액 발효과정 중 그리고 오염 발효액 보관과정 중 오염세균의 세균수 변화를 조사하기 위해 수행되었다. 오디 발효액이 발효되는 동안 원물에 접종된 E. coli는 시간이 지나면서 감소하는 양상이었다. 특히 오디 원물의 무게 대비 100%로 설탕을 혼합한 처리구 보다는 80%로 혼합한 처리구에서 E. coli의 세균수 감소가 급격하였는데, 설탕을 원물 무게의 80%로 혼합하였을 때 발효과정 중 생기는 총 산도가 100% 혼합처리구보다 높음으로써 결과적으로 발효액의 pH가 낮아지게 되어 발생한 결과인 것으로 판단된다. 발효가 완료되어 발효액으로 제품화되는 과정에서 식중독세균에 오염되었을 경우에는 접종 균주별로 조금씩 다른 세균수 감소 양상을 보였지만 대체적으로 보관시간이 지남에 따라 감소하는 양상이었고, 특히 $30^{\circ}C$에서 보관하였을 때에는 실험균주 모두 4일 이내에 사멸하였다. 따라서 오디 발효액 제품화시 소량 포장 후 $30^{\circ}C$의 온도에서 일주일 정도 보관하는 것이 오디 발효액의 미생물학적 안전성을 높이는데 도움이 될 것으로 판단된다.

• KSBB Journal
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• 제22권5호
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• pp.288-296
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• 2007

콜레스테롤 저하제이자 고지혈증 치료제의 하나인 모나콜린-K (lovastatin)의 생산을 높이기 위하여 플라스크 배양에서 생산배지 최적화를 위한 실험을 수행하였다. 기본생산배지에 탄소원, 무기인산염, 아미노산원과 무기원에 대한 영향을 조사하였다. 각각의 원소에 대해 모나콜린-K를 가장 많이 생산한 순서대로 3가지를 선별하여 Graeco-Latin square design에 의해 생산배지의 종류와 농도를 결정하였다. 하지만 상기 실험은 각 배지간의 교호작용을 검출할 수 없어서 모나콜린-K 생산에 대한 재현성이 떨어졌다. 따라서 탄소원, 질소원과 질소원의 농도에 대한 실험을 보완하였다. 통계학적 실험계획법인 Plackett-Burman design에 의해 배지 중 beef extract, $(NH_4)_2HSO_4$와 $KHSO_4$가 모나콜린-K 생산에 가장 영향력 있는 인자로 분석되었으며, 영향력이 있는 3가지 배지에 대해 배지 사이의 교호작용까지 분석할 수 있는 실험계획법인 중심합성계획법과 반응표면 분석법을 이용하여 생산배지를 최적화 하였다. 모나콜린-K 고생산을 위한 배지와 최적화된 농도 (g/L)는 soluble starch 96, malt extract 44.5, beef extract 30.23, yeast extract 15, $(NH_4)_2SO_4$ 4.03, $Na_2HPO_4{\cdot}12H_2O$ 0.5, L-Histidine 3.0과 $KHSO_4$ 1.0이며, 기본생산배지에서의 생산량보다 약 3배 증가한 558.96 mg/L의 생산을 보였다. 생물반응기에서 교반속도가 모나콜린-K 생산에 미치는 영향을 조사하기 위하여 기본생산배지를 이용하여 300, 350, 400과 500 rpm에서 실험을 수행하였다. 교반속도 500 rpm에서 68 mg/L으로 가장 높은 생산을 보였으며, 이 때 균의 형태구조는 300, 350과 400 rpm에서 펠��과 균사체가 공존하는 것과는 다르게 펠�� 형태로만 자라는 것이 확인 되었으며, 생물반응기를 이용하여 발효 시 펠�� 형태가 모나콜린-K 생산에 가장 좋은 형태구조임을 알 수 있었다. 확립된 최적생산배지를 이용하여 400 rpm, 1 vvm과 3% 초기 접종량에서 pH를 6.5로 조절한 경우 185 mg/L의 가장 높은 모나콜린-K가 생산 되었으며, 이때 균체량은 32 g/L를 나타내었다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제42권7호
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• pp.1125-1132
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• 2013

종균용 김치를 제조를 하기 위해서는 김치 공장에서 저가로 종균이 대량배양 되어야 한다. 그러나 현재의 유산균배지는 종균 생산용으로 사용하기에는 비용이 많이 든다. 이를 해결하기 위해서는 새로운 배지를 개발해야 하는데 새로운 배지를 개발하기 위한 기본적인 요소에는 배추 추출액, 탄소원, 질소원, 무기염류가 있다. 선정된 최적배지 조성은 배추 추출액 잎 30%, maltose 2%, yeast extract 0.25%, $2{\times}$ salt stock(2% sodium acetate trihydrate, 0.8% disodium hydrogen phosphate, 0.8% sodium citrate, 0.8% ammonium sulfate, 0.04% magnesium sulfate, 0.02% manganese sulfate)으로 나타났다. 그리고 새롭게 개발된 배지의 이름은 MFL로 명명하였다. Leuconostoc(Leuc.) citreum GR1을 $30^{\circ}C$에서 24시간 배양하면 MRS 배지에서는 $3.41{\times}10^9$ CFU/mL, MFL 배지에서는 $7.49{\times}10^9$ CFU/mL의 생균수로 MFL 배지에서 배양하면 MRS 배지에서 배양했을 때보다 2.2배 더 높은 성장을 보였다. 또한 최적화 배지의 scale-up을 위해 5 L 발효조를 이용하여 2 L의 working volume으로 Leuc. citreum GR1을 배양하였다. 교반속도는 50 rpm에서 생균수 $8.60{\times}10^9$ CFU/mL를 얻었다. 발효조의 pH 조절은 pH-stat mode로 하였으며, 균체 성장의 최적 pH는 수산화나트륨 수용액을 이용한 pH 6.8이었고, 이 조건으로 20시간 배양 후 $11.42{\times}10^9(1.14{\times}10^{10})$ CFU/mL의 균체를 얻을 수 있었다. 이는 MRS 배지로 사용하여 얻은 생균수의 3.34배에 해당하는 높은 값으로, 본 연구에서 개발된 MFL 배지는 김치 종균용 Leuc. citreum GR1 배양을 위한 배지로 배지 단가 절감, 높은 균체 수율 등 충분한 경제적 장점을 기대할 수 있다.