• 한국식품영양과학회지
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• 제45권3호
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• pp.352-359
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• 2016

헤미셀룰라아제를 0.005, 0.010, 0.015, 0.020%로 첨가하여 제조한 현미 식이섬유 식빵 반죽의 pH 및 발효 팽창력, 현미 식이섬유 식빵의 품질 특성인 pH, 비용적, 굽기 손실률, 수분 함량, 색도, 조직감 및 관능검사의 결과는 다음과 같았다. 1차 발효 전 반죽의 pH는 대조군과 헤미셀룰라아제 첨가군 간에 유의적인 차이가 없었으며, 1차 발효 후 반죽의 pH는 헤미셀룰라아제 첨가군들이 대조군보다 유의적으로 높았고, 식빵의 pH는 대조군보다 헤미셀룰라아제 첨가군들이 유의적으로 낮았다. 발효 시간에 따른 반죽의 발효 팽창력은 대조군과 헤미셀룰라아제 첨가군들 모두 발효 시간이 길어질수록 유의적으로 증가하였다. 식빵의 비용적과 굽기 손실률은 헤미셀룰라아제 첨가군들이 대조군보다 유의적으로 높았다. 식빵의 수분 함량은 헤미셀룰라아제 0.020% 첨가군이 40.19%로 가장 낮았고, 대조군과 헤미셀룰라아제 0.005%, 0.010%, 0.015% 첨가군 간에는 유의적인 차이가 없었으며, 수분활성도는 헤미셀룰라아제 첨가군들이 대조군보다 유의적으로 높았다. 식빵의 명도는 대조군보다 헤미셀룰라아제 첨가군들이 다소 낮았다. 녹색도는 헤미셀룰라아제 0.015% 첨가군이 -0.62로 가장 낮았고, 대조군과 헤미셀룰라아제 0.005% 첨가군과 대조군은 각각 -0.81, -0.80으로 유의적으로 높았으며, 두 시료 간에는 유의적인 차이가 없었다. 황색도는 헤미셀룰라아제 0.005% 첨가군이 13.65로 가장 높았고, 헤미셀룰라아제 0.020% 첨가군이 12.86으로 가장 낮았다. 식빵의 견고성, 점착성과 씹힘성은 대조군보다 헤미셀룰라아제 첨가군들이 유의적으로 낮았다. 응집성과 탄력성은 대조군과 헤미셀룰라아제 첨가군 간에 유의적인 차이가 없었다. 복원성은 헤미셀룰라아제 0.020% 첨가군이 0.49로 가장 낮았고, 대조군과 헤미셀룰라아제 0.005% 첨가군은 각각 0.51, 0.51로 유의적으로 높았으며, 두 시료 간에는 유의적인 차이가 없었다. 식빵의 소비자 기호도 검사 결과 색상과 향미는 대조군과 헤미셀룰라아제 첨가군 간에 유의적인 차이가 없었다. 부드러움은 헤미셀룰라아제 0.020% 첨가군이 6.78로 가장 높았고, 헤미셀룰라아제 0.010% 첨가군이 5.45로 가장 낮았다. 종합적인 기호도는 헤미셀룰라아제 0.020% 첨가군이 6.30으로 가장 높았고, 헤미셀룰라아제 0.010% 첨가군이 5.60으로 가장 낮았다. 식빵의 특성 강도 검사 결과 쌀겨향, 쓴맛, 떫은맛 및 거친 정도는 대조군과 헤미셀룰라아제 첨가군 간에 유의적인 차이가 없었다. 이상의 결과를 종합해 보면 헤미셀룰라아제 0.020% 첨가는 반죽의 발효 팽창력, 식빵의 비용적, 조직감 및 소비자 기호도 등의 품질 특성을 고려할 때 현미 식이섬유 식빵의 품질 특성에 좋은 영향을 미칠 수 있을 것으로 생각하였다.

• KSBB Journal
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• 제24권3호
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• pp.267-272
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• 2009

셀룰로오즈는 포도당 단위체가 $\beta$-1,4-glucoside결합을 이뤄 긴 사슬형태를 띈다. 또한 리그노셀룰오로직 물질에서의 셀룰로오즈 중 $50{\sim}90%$는 수소결합에 의해 결정형으로 존재하고 나머지 부분은 무정형으로 존재한다. 본 연구에서는 셀룰로오즈를 구성하는 포도당의 분해 생성물을 화인하기 위해 셀룰로오직 바이오매스 (유채대)와 1.5 g/l의 순수한 포도당을 반응온도 $164^{\circ}C$, 산 농도 0.77% (w/w) $H_2SO_4$, $0{\sim}20$ min동안 묽은 산 가수분해 시켜 분해물의 생성량 변화를 관찰하였다. 포도당을 묽은 산에 의해 분해시키면 탈수반응에 의해 1,6-anhydroglucose가 생성되며, 또한 포도당의 이성질체인 과당으로 전환되고 이 과당은 HMF와 포름산으로 전환된다. 또한 산 농도, 반응온도가 포도당 분해에 영향을 미치는 주요 변수임을 확인할 수 있었다. 그리고 분해생성물 중 하나인 HMF 1.308 g/l를 반응온도 $164^{\circ}C$, 산 농도 0.77% (w/w) $H_2SO_4$, $0{\sim}20$ min동안 산 가수분해 시켜 HMF와 HMF 분해물의 변화를 확인하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제26권3호
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• pp.250-256
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• 1998

D-Tagatose의 생산 가능성이 있는 미국 종균협회(ATCC)와 한국 유전자은행(KCTC)에서 구입한 균주 35 종류를 사용하여 D-galactose로부터 D-tagatose의 생산을 조사하였다. 여러 균주 중에 발효시간이 짧고 D-tagatose의 생산량이 높은 Enterobactor agglomerans ATCC 27987을 D-tagatose 생산 균주로 선정하였다. 선정된 균을 사용하여 D-tagatose의 생산에 영향을 주는 배양 조건을 최적화 하였다. 여러 가지 탄소원 중에서 D-galactose가 D-tagatose의 생산량이 가장 높게 나타났고 그 농도를 달리하였을 때 D-galactose의 농도가 증가할수록 D-tagatose의 생산량과 균체농도가 증가하였다. 20 g/l의 D-galactose 배지에서 여러 가지 질소원이 D-tagatose의 생산에 미치는 영향을 살펴본 결과 D-tagatose의 생산량은 유기 질소원의 경우 yeast extract가 가장 높았고 무기 질소원의 경우 (NH$_4$)$_2$SO$_4$가 높게 나타났다. D-Tagatose의 생산량이 가장 높게 나타난 질소원인 yeast extract를 선택하여 농도별 실험을 수행하여 최적 yeast extract의 농도를 5.0 g/l로 결정하였다. (NH$_4$)$_2$SO$_4$를 yeast extract 5.0 g/l가 함유된 배지에 농도별로 첨가하여 2.0 g/l에서 최대 D-tagatose의 생산량을 얻었다. 또한, 무기염의 영향을 조사하여 KH$_2$PO$_4$ 5.0 g/l, $K_2$HPO 5.0 g/l, MgSO$_4$.7$H_2O$ 5.0 mg/l의 최적 D-tagatose 생산 조건을 결정하였다. 배지최적화를 통하여 최적 배지로 D-galactose 20 g/l, yeast extract 5.0 g/l, (NH$_4$)$_2$SO$_4$ 2.0 g/l, KH$_2$PO$_4$ 5.0 g/l, $K_2$HPO$_4$ 5.0 g/l, MgSO$_4$.7$H_2O$ 5 mg/l를 선정하였다. 최적 배지에서 배양 환경이 D-tagatose의 생산에 미치는 영향을 조사하여 초기 pH 6.0, 배양 온도 3$0^{\circ}C$, 교반속도 150 rpm의 최적 배양 조건을 결정하였고 이 조건에서 배양시간 24시간에 D-galactose 20 g/l로부터 D-tagatose의 0.41 g/l를 얻을 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제20권1호
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• pp.78-86
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• 2012

본 연구에서는 제 3세대 바이오매스 미세조류를 이용한 혐기성 암발효 수소 생산 과정에서 산 전처리의 최적화를 통계학적 실험방법인 반응표면법을 적용하여 도출 하였다. 1~3% (v/w)의 산 농도와 10~60 min 전처리 시간을 최적화 실험 범위로 설정하였으며 기질농도 76 g dcw/L와 초기 pH는 7.4로 고정하였고 수소발효 운전 중에 pH는 조절하지 않았다. 최적화 결과 HCl 1.2%와 반응시간 48 min에서 가장 높은 수소전환율인 36.8 mL $H_{2}/g$ dcw을 얻었으며 이때 가용화율은 18.9%로 나타났다. 정확도는 $R^{2}$=0.95로 매우 정확한 상관계수를 보였고 ANOVA test를 통해 예측된 수소전환율에 관련한 경험식은 a quadratic polynomial equation 으로 나타났으며 반응시간보다 산주입농도가 수소 생산에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국식품과학회지
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• 제32권3호
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• pp.681-690
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• 2000

무의 품종별 이화학적 특성과 가공적성을 측정한 결과는 다음과 같다. 무 품종간 봄무가 가을무에 비하여 길이는 길고 직경은 좁았으며 여름무는 중간정도였다. 무게는 봄무, 여름무, 가을무가 $680{\sim}1,000\;g$이었다. 품종별 이화학적 특성은 가을무, 소형무가 봄무에 비하여 수분, 회분함량은 낮았고 당도와 당함량은 높았다. 부위별로는 상 부위가 다른 부위에 비하여 가을무와 같은 특성을 나타내었다. 물리적 특성인 경도는 품종간 차이가 상이하였는데 가을무가 다른 품종에 비하여 높았고 특히 태백이 가장 높았다. 부위별로는 상부위가 다른 부위에 비하여 높게 나타났다. 소금절임시 경도의 변화는 품종별로는 가을무 특히 태백이 높았고 봄무인 백광이 가장 낮았으며 부위별로는 상 부위가 다른 부위에 비하여 높았다. 깍두기 가공 저장시 경도의 변화는 가을무와 소형무가 봄무에 비하여 높았고 가을무 중에서는 태백이 가장 높았다. 깍두기를 $4^{\circ}C$에서 저장시 pH 4.2, 산도 0.6% 인 때는 24일경으로 이때 관능검사 결과는 가을무가 봄무에 비하여 firmness와 chewiness가 높았고 전체적인 텍스쳐 기호도가 좋았다. 이상의 결과들은 종합해 볼 때 깍두기 가공 저장의 적당한 품종은 외형적으로 기계적 처리와 수율이 좋고, 화학적으로는 수분함량은 적고 당도와 당함량은 높으며, 물리적으로는 경도가 높고 가공 저장시 경도가 높아 어느정도 질김성이 있는 것으로서, 본 실험에서는 태백이 이 조건을 만족하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권5호
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• pp.519-524
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• 2005

국내 하수의 낮은 C/N비를 나타내는 특성으로 인하여 질소와 인의 효과적인 제거를 위해서는 추가적인 보조 탄소원의 주입이 필요한 실정이다. 여러 가지 적용 가능한 외부 탄소원 중, 음식폐기물은 다량의 유기물을 함유하고 있어 다양한 전처리를 통하여 하 폐수 고도처리 공정의 외부탄소원으로 이용가치가 높다고 할 수 있다. 본 연구에서는 음식폐기물 고속발효건조 과정에서 발생하는 음식폐기물 응축수를 A/O 공정으로 구성된 막 결합 생물반응조의 외부탄소원으로 적용 가능성에 대해 평가하고 다양한 운전 조건에서의 질소 인 성분의 제거 효율을 살펴보았으며, 막 오염에 영향을 미칠 수 있는 다양한 인자들에 대한 평가를 실시하였다. 실험 결과 무산소 조건에서 0.19 g $NO_3-N/g$ VSS/day의 탈질율을 얻을 수 있었으며 연속운전에서는 음식폐기물 응축수 주입을 통하여 총질소와 인 성분의 제거율을 각각 최대 64%, 41% 향상 시킬 수 있었다. 또한 유입수 유량의 0.5% (vol/vol)의 외부탄소원 주입 조건에서도 효과적인 처리효율을 얻을 수 있었으며, 전체 공정의 수리학적 체류시간 8시간 이상, 무산소조와 호기조의 체류시간은 각각 3시간, 5시간에서 최적의 처리효율을 나타내었다. 실제 생환하수 처리 시, 질소와 인의 제거효율은 증진되었으나 막 결합 생물 반응조 내의 전체 입자의 크기 증가 및 미생물 체외고분자 물질 중 단백질 성분의 증가로 인하여 전체 막 저항 값이 증가하는 경향을 보였으며, 유입수의 고형물질의 조절을 통하여 막 오염을 줄일 수 있었다.

• 산업식품공학
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• 제14권1호
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• pp.65-74
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• 2010

파김치에서 분리한 마늘 내성 유산균인 Lactobacillus plantarum TJ-LP-002 균주의 균체생육과 항균활성에 영향을 미치는 배양조건 및 배지조건을 조사하였다. 선정 유산균의 배양 상등액 내에는 acetic acid, citric acid, lactic acid, tartaric acid와 같은 유기산이 존재하였고, 배양 중에 lactic acid와 acetic acid의 생성이 크게 증가하는 것으로 확인되었다. 단백질분해효소를 비롯한 각종 효소 처리에 의해 항균활성이 소실되지 않아, 선정 유산균이 생산하는 항균활성은 단백질성 물질이 아닌 산 생성에 의한 작용일 것으로 판단되었다. 항생제와 생균제의 병용 가능성을 확인하기 위하여 선정 유산균의 항생제 감수성을 조사한 결과, neomycin sulfate, spectinomycin dihydrochloride, lincomycin hydrochloride에 내성을 나타내었고, streptomycin sulfate에는 감수성을 나타내었으며, ampicillin trihydrate, chloramphenicol, erythromycin, tetracycline hydrochloride, kanamycin sulfate에는 중간 내성을 나타내었다. L. plantarum TJ-LP-002는 배양온도 30${^{\circ}C}$, 초기 pH 7.0, 24시간의 배양조건에서 최적의 균체생육과 항균활성을 나타내었으며, 탄소원은 glucose 3%(w/v), 질소원은 yeast extract 3%(w/v) 첨가 시에 균체생육과 항균활성이 높게 나타났다. 무기염류는 manganese sulfate와 ammonium citrate가 항균활성에 많은 영향을 주는 것으로 나타났으며, 각 성분을 단독 첨가하는 것보다 혼합 첨가하는 것이 더 우수한 영향을 나타내는 것으로 확인되었다.

• KSBB Journal
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• 제24권1호
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• pp.30-40
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• 2009

Aspergillus terreus에 의한 이타콘산 생산 발효공정에서 생산균주의 성장을 어느 정도 제한시킴으로써 배양생리적 특성이 이타콘산 생합성 쪽으로 치우치도록 통계적 방법을 적용하여 itaconic acid의 생산배지 조성을 최적화하는 연구를 수행하였다. 이타콘산은 TCA회로를 거쳐 합성된 cis-aconitic acid의 디카르복실화 반응에 의해 생합성되는 고부가 화학원료물질이다. 우선 One factor at a time (OFAT) 방법을 이용하여 이타콘산의 생산성 증가에 크게 영향을 미치는 중요한 탄소원들로 sucrose, glucose, fructose와 soluble starch를 확인할 수 있었고, 질소원들로는 cottonseed flour와 soybean meal을 찾을 수 있었다. Fractional factorial design을 통하여 이들 6가지 요인들 간의 상호작용의 정도를 확인한 결과 sucrose와 cottonseed flour간의 상호작용의 정도가 가장 컸고, 나머지 요인들 간의 상호작용의 정도는 작거나 혹은 이타콘산 생산에 오히려 부정적인 결과를 나타냈다. 또한 full factorial design (FFD) 실험을 통해 생산배지에 $KH_2PO_4$와 $MgSO_4$가 과량 첨가되면 이타콘산의 생산성이 심각하게 저해됨을 알 수 있었다. FFD의 1차모델식을 근간으로 하여 최급상승법 (steepest ascent method, SAM)을 적용하여 sucrose, cottonseed flour, $KH_2PO_4$ 및 $MgSO_4$의 최적 농도로 향하는 가장 가파른 기울기를 구함으로써, 신속하고 효율적으로 최적 농도지점에 대한 정보를 얻을 수 있었다. SAM이 제시해주는 농도 부근에서 반응표면분석 (response surface method, RSM)을 적용하여 각 배지성분의 농도를 최적화시키기 위해, 2개의 중요한 요인인 sucrose와 cottonseed flour를 이용하여 중심합성계획 (central composite design, CCD) 실험을 수행하였다. 그 결과 이타콘산의 최적 배지 조건은 sucrose 90.4 g/L, cottonseed flour 53.8 g/L인 것으로 관찰되었고, 이 농도에서 이타콘산의 생산성은 초기 사용된 배지에서의 생산성에 비해 약 7배 증가한 4360 mg/l로 나타났다. 이로부터 탄소원 (C)으로 사용한 sucrose와 질소원 (N)으로 사용한 cottonseed flour 간의 C/N 비율이 이타콘산의 생산성에 큰 영향을 미친다는 것을 확인할수 있었다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제39권3호
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• pp.172-176
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• 1996

Candida parapsilosis ATCC 22019 돌연변이주를 이용하여 xylitol 생산에 영향을 주는 배양 조건인 pH와 온도 그리고 교반속도 및 산소전달속도등의 환경인자가 Xylitol의 생성에 미치는 영향을 살펴보았다. 발효조에서 pH가 증가 할수록 균체농도와 기질소비속도가 증가하여 발효시간이 단축되었다. 그러나, Xylitol생산은 pH 4.5와 5.5에서 큰 차이 없이 50g/l의 xylose로 부터 약 34g/l로 최대농도를 보여주었다. 온도가 증가 할수록 최대 비증식속도가 증가하였지만 최종 균체농도는 감소하였고, xylitol 생산성은 $30^{\circ}C$에서 최대값을 보여주었다. 산소전달속도의 영향을 조사하기 위하여 발효조의 교반속도를 변화시키면서 배양한 결과 균체농도는 산소 전달속도가 높을수록 증가하였지만, xylitol 생산은 크게 감소하였다. 교반속도를 150rpm(산소전달속도 $30\;hr^{-1}$에 해당)으로 배양할때 발효시간 62시간에서 50g/l의 xylose로 부터 xylitol 농도가 35.8g/l로 최대값을 나타내었다. Xylitol 생산성을 증가시키기 위하여 1차 발효가 끝난 발효조에서 균체를 회수하여 20g/l로 농축하여 최적조건인 pH 4.5, $30^{\circ}C$, 산소전달속도 $30\;hr^{-1}$에서 재배양을 하였을 때 50g/l의 xylose가 배양시간 약 18시간만에 모두 이용되었고 전환수율 80%에 해당하는 40g/l의 Xylitol이 생성되었다. 이때 Xylitol의 생산성은 2.22g/l-hr으로 일반 발효때 얻은 $0.5{\sim}g/l-hr$ 보다 약 $3{\sim}4$배 증가되었다.

• KSBB Journal
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• 제22권5호
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• pp.305-312
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• 2007

가능한 한 대량의 균주를 테스트하여 고생산성을 지닌 균주를 신속히 선별하기 위해서는 소규모 액상배양 방법의 확립이 필수적인데, 강력한 지질저하제인 monacolin-K의 생산균주인 균사형성 Monascus의 경우 포자나 균사체의 형성이 활발하지 않은 배양 생리적 특성으로 인해 소규모 (miniature) 액상배양이 매우 어려운 문제점이 있다. 본 연구에서는 monacolin-K 고생산성 균주개량의 효율성을 큰 폭으로 증가시키고자, 기존의 플라스크 액상배양 방법을 소규모화시킨 tube 배양 방법을 개발함으로써 단기간에 보다 많은 양의 균주를 테스트하고자 하였다. 이차대사산물인 monacolin-K의 생합성은 각각의 배양단계에서의 생산균주의 배양형태가 중요한데, 특별히 최종 생산배양에서 생산성 증가에 심각한 영향을 미치는 배양형태인 직경 1 mm 이하의 pellet 모양을 유도하기 위해서는 성장배양 시에 반드시 고농도의 균사모양이 유도되어야 하는 것으로 관찰되었다. 50 ml tube (7 ml의 조업부피)를 이용하는 소규모 액상 성장배양의 경우 solid seed 배양 단계에서의 포자형성배지의 조성을 통계적 방법을 통해 최적화하고, 또한 성장배지 성분에 brown rice 가루 20 g/L를 첨가할 때, 원하는 균사모양의 배양형태가 유도됨을 확인할 수 있었다. 한편 7 ml의 조업부피의 tube를 이용한 소규모 성장배양 방법의 개발로 인해, 기존의 flask 배양을 이용할 때보다 단기간에 훨씬 많은 변이주의 생산성을 조사하게 되어 균주개량 속도를 큰 폭으로 향상시킬 수는 있었으나, 선별된 개별 균주의 monacolin-K의 생산성은 오히려 전체적으로 감소하는 경향을 보여 주었다. 이러한 결과는 소규모 배양방법을 확립하기 위해 새로이 개발한 포자형성배지와 성장배지의 조성변화로 인해 기존에 확립된 생산배지에서는 생산균주의 monacolin-K 생합성 능력이 최대로 발휘되지 않았기 때문에 발생한 것으로 판단되었다. 따라서 본 연구를 통해 확립된 소규모 성장배양에 적합한 최적의 생산배지 조성을 확립하고자 통계적 방법인 Plackett-Burman design을 적용하여 monacolin-K 생산성 향상에 영향을 주는 glycerol, malt extract, yeast extract, brown rice의 4가지 성분들을 최종 선별하였고, 또한 이들의 최적농도 결정을 위해 반응표면분석 실험을 수행하였다. 이와 같이 결정된 최적 생산배지를 사용하여 생산배양을 수행한 결과, monacolin-K의 생산성이 2배 이상 증가하고, 배양 형태 또한 용존산소와 영양분의 전달이 매우 용이한 직경 1mm 이하의 pellet 모양을 유지함을 확인할 수 있었다.