• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권3호
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• pp.382-389
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• 2013

Propionate is an important intermediate product during the methane fermentation of organic matter, and its degradation is crucial for maintaining the performance of an anaerobic digester. In order to understand the effect of temperature on propionate degradation, an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor with synthetic wastewater containing propionate as a sole carbon source was introduced. Under the hydraulic retention time (HRT) of 10 h and influent propionate of 2,000 mg/l condition, propionate removal was above 94% at 30-$35^{\circ}C$, whereas propionate conversion was inhibited when temperature was suddenly decreased stepwise from $30^{\circ}C$ to $25^{\circ}C$, to $20^{\circ}C$, and then to $18^{\circ}C$. After a long-term operation, the propionate removal at $25^{\circ}C$ resumed to the value at 30- $35^{\circ}C$, whereas that at $20^{\circ}C$ and $18^{\circ}C$ was still lower than the value at $35^{\circ}C$ by 8.1% and 20.7%, respectively. Microbial community composition analysis showed that Syntrophobacter and Pelotomaculum were the major propionate-oxidizing bacteria (POB), and most POB had not changed with temperature decrease in the UASB. However, two POB were enriched at $18^{\circ}C$, indicating they were low temperature tolerant. Methanosaeta and Methanospirillum were the dominant methanogens in this UASB and remained constant during temperature decrease. Although the POB and methanogenic composition hardly changed with temperature decrease, the specific $COD_{Pro}$ removal rate of anaerobic sludge (SCRR) was reduced by 21.4%-46.4% compared with the control ($35^{\circ}C$) in this system.

• 대한환경공학회지
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• 제22권10호
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• pp.1869-1879
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• 2000

혐기성 소화공정 중 생성되는 주요 중간대사산물인 프로피온산의 분해대사에 대한 연구중 에탄올과의 산화 환원 반응인 coupling 반응으로써 혐기성 소화공정에서 프로피온산 축적을 저감시킬 수 있는 연구를 수행하였다. 따라서, 본 연구는 혐기성 공정에서 프로피온산의 전환에 따른 동력학적 반응과 에탄올과의 상호 반응에 따른 특정기질 선호영향을 모델에 적용하여 살펴보았다. 본 연구는 4단계의 실험으로 수행되었다. 1, 2, 3단계는 각기 다른 기질에 순화된 미생물들을 이용하여 프로피온산 1 g COD/L와 에탄올의 농도를 각각 0, 100, 200, 400과 1,000 mg/L로 주입하여 프로피온산과 에탄올의 혐기성 분해과정을 비교 연구하였으며, 4단계에서는 Glu-MCR과 HPr-MCR의 순화미생물의 혼합비를 조절하여 프로피온산 1 g COD/L를 주입하였을 때의 혐기성 분해를 연구하였다. 본 연구에서는 수정된 경쟁적 모델을 이용하여 특정기질 선호현상을 규명하였고, 에탄올 농도의 증가에 따라 아세트산 형성반응의 $K_{s2}$값의 증가와 메탄화 과정에서의 아세트산 생성 및 분해과정에 해당되는 $K_3$값이 일부 증가하는 결과를 얻을 수 있었다. 또한 순화미생물들에 따라 프로피온산과 에탄올의 분해에 미치는 영향이 다른 결과를 얻을 수 있었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권8호
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• pp.1409-1419
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• 2016

The effect of pH on propionate degradation in an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor containing propionate as a sole carbon source was studied. Under influent propionate of 2,000 mg/l and 35℃, propionate removal at pH 7.5-6.8 was above 93.6%. Propionate conversion was significantly inhibited with stepwise pH decrease from pH 6.8 to 6.5, 6.0, 5.5, 5.0, 4.5, and then to 4.0. After long-term operation, the propionate removal at pH 6.5-4.5 maintained an efficiency of 88.5%-70.1%, whereas propionate was hardly decomposed at pH 4.0. Microbial composition analysis showed that propionate-oxidizing bacteria from the genera Pelotomaculum and Smithella likely existed in this system. They were significantly reduced at pH ≤5.5. The methanogens in this UASB reactor belonged to four genera: Methanobacterium, Methanospirillum, Methanofollis, and Methanosaeta. Most detectable hydrogenotrophic methanogens were able to grow at low pH conditions (pH 6.0-4.0), but the acetotrophic methanogens were reduced as pH decreased. These results indicated that propionate-oxidizing bacteria and acetotrophic methanogens were more sensitive to low pH (5.5-4.0) than hydrogenotrophic methanogens.

• 유기물자원화
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• 제7권2호
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• pp.25-34
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• 1999

프로피온산의 혐기성 분해시 구리의 잠재적인 저해효과를 평가하기 위하여 회분식 실험을 수행하였다 프로피온산의 혐기성 분해시 구리의 저해효과는 중간 생성물, 최종 메탄 수율 및 비메탄 활성도를 이용하여 평가하였다. 구리의 농도 $2.5mg\;Cu^{2+}/1$에서는 저해 현상이 거의 발생하지 않았으나. 농도 증가에 따라 저해효과가 점차 증가하는 경향을 보였다. 최종 메탄 발생량 및 비메탄 활성도를 이용하여 산정한 50% 저해농도는 각각 33.8 및 $24.1mg\;Cu^{2+}/gVSS$로 나타났다. 최종 메탄 수율을 이용하여 산정한 저해효과는 운전기간이 지속됨에 따라 미생물 적응 및 첨가한 구리의 용존성 리간드와 체외효소와 결합으로 인하여 점차 저감되는 현상이 나타났다. 초기 메탄 발생속도를 근거로 산정한 비메탄 활성도는 이와 같은 영향을 상대적으로 제외할 수 있으므로 중금속에 의한 저해효과를 보다 정확하게 산정할 수 있을 것으로 판단된다. 황산염을 첨가한 경우 황산염 환원 미생물의 길항작용으로 인하여 첨가한 구리가 환원된 황화물과 결합하여 구리에 의한 저해효과는 거의 없는 것으로 나타났다. 구리를 첨가한 경우 초기 프로피온산의 분해가 지연되었으나, 점차 분해되는 경향을 보였으며. 프로피온산의 초산으로의 전환을 고려서 프로피온산의 분해가 초산의 분해 보다 구리의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과를 고려시 구리에 의한 저해효과는 수소이용 메탄균이 초산 이용 메탄균에 비해 보다 민감한 것으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.192-195
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• 2003

As a part of our research project for in-situ bioremediation of nitrate contaminated. groundwater, screening studies to determine an effective electron donor (EO) and/or carbon source (CS) such as acetate, ethanol, formate, fumarate, lactate, and propionate were conducted. To evaluate the feasibility for the biological degradation of nitrate, soil microcosm studies using nitrate-contaminated soil and groundwater were performed. The nitrate removal percentage in the order from the highest to the lowest was: formate, fumarate, and ethanol > lactate > propionate. Essentially no nitrate consumption was observed In acetate-fed microcosms. The order of nitrate removal rate from the highest to lowest was fumarate, formate, lactate, ethanol, and propionate. These results suggest that fumarate and formate are promising EDs/CSs for in-situ bioremediation of nitrate - contaminated oxygenated groundwater.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제27권2호
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• pp.107-112
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• 1999

A bacterium, which can utilize cyclohexanol as a sole source of carbon and energy, was isolated from sludge in sewage of Ulsan Industrial Complex for Petrochemicals, Korea and identified as Rhodococcus sp. TK6. The growth conditions of the bacteria were investigated in cyclohexanol containing media. The bacteria utilized cyclohexanol, cyclohexanone, cyclohexane-1,2=diol, cyclopentanol, cyclopentanone, and $\varepsilon$-caprolactone but not cyclohexane, cyclohexane-1,2-dione, and cyclooctanone. The bacteria were able to utilize alcohols such as ethanol, 1-propanol, 1-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, 2-methyl-1-propanol, 3-methyl-1-butanol, 2-propanol, and 2-butanol as well as cyclohexanol, organic acids such as adipate, propionate, butyrate, valerate, n-caproate, and 6-hydroxycaproate, and aromatic compounds such as phenol, salicylate, p-hydroxbenzoate, and benzoate as a sole source of carbon and energy. Cyclohexanone as a degradation product of cyclohexanol by Rhodococcus sp. TK6 was determined with gas chromatography.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제26권5호
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• pp.668-674
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• 2013

An in vitro fermentation was conducted to determine the effects of hainanmycin on protein degradation and populations of ammonia-producing bacteria. The substrates (DM basis) for in vitro fermentation consisted of alfalfa hay (31.7%), Chinese wild rye grass hay (28.3%), ground corn grain (24.5%), soybean meal (15.5%) with a forage: concentrate of 60:40. Treatments were the control (no additive) and hainanmycin supplemented at 0.1 (H0.1), 1 (H1), 10 (H10), and 100 mg/kg (H100) of the substrates. After 24 h of fermentation, the highest addition level of hainanmycin decreased total VFA concentration and increased the final pH. The high addition level of hainanmycin (H1, H10, and H100) reduced (p<0.05) branched-chain VFA concentration, the molar proportion of acetate and butyrate, and ratio of acetate to propionate; and increased the molar proportion of propionate, except that for H1 the in molar proportion of acetate and isobutyrate was not changed (p>0.05). After 24 h of fermentation, H10 and H100 increased (p<0.05) concentrations of peptide nitrogen and AA nitrogen and proteinase activity, and decreased (p<0.05) $NH_3$-N concentration and deaminase activity compared with control. Peptidase activitives were not affected by hainanmycin. Hainanmycin supplementation only inhibited the growth of Butyrivibrio fibrisolvens, which is one of the species of low deaminative activity. Hainanmycin supplementation also decreased (p<0.05) relative population sizes of hyper-ammonia-producing species, except for H0.1 on Clostridium aminophilum. It was concluded that dietary supplementation with hainanmycin could improve ruminal fermentation and modify protein degradation by changing population size of ammonia-producing bacteria in vitro; and the addition level of 10 mg/kg appeared to achieve the best results.

• 농업과학연구
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• 제26권2호
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• pp.25-32
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• 1999

본 시험음 활성탄의 첨가가 사료의 반추위내 발효성상 건물 및 영양소 소실율 반추위내 가스 생산량에 미치는 영향을 조사하기 위하여 in vitro 조건에서 실시되었다. 활성탄의 첨가수준은 0.00 0.25 0.50 %의 3수준이었으며, 사료의 조농비율은 볏짚과 농후사료 비율을 8:2 6:4 4:6 및 2:8로 하였다. 그리고 처리간 유의성은 5% 수준에서 검정하였다. 시험 결과를 요약하면, 위액의 pH는 활성탄의 첨가 비율이 높아질수록 높아지는 경향을 나타냈으나 유의성은 인정되지 않았으며, 사료의 조농비율에 따른 영향은 8:2구가 다른 처리구보다 유의하게 높았다. 그리고 VFA molar %는 활성탄 첨가에 의하여 유의한 결과는 아니지만 $C_2$는 감소되고 $C_3$는 증가되는 경향을 나타냈다. 또한 조사료비율이 증가될 수록 전술의 결과와는 상반된 현상을 보였다. $C_2/C_3$ 비율도 활성탄의 첨가와 농후사료 비율의 증가에 의하여 감소되는 경향을 나타냈다. 건물 및 영양소 소실율에 있어서는 활성탄 첨가에 의하여 건물 조단백질 NDF ADF hemicellulose의 소실율이 증가하는 경향을 보였다. 그러나 조지방의 소실율은 일정한 경향을 나타내지 않았다. 조농비율에 의한 영향에 있어서는 농후사료의 비율이 증가할 수록 건물 및 영양소의 소실율이 유의하게 증가하였다. 그리고 반추위내 가스 생산량에 있어서는 활성탄 0.5% 첨가구가 0.25% 및 0.00%구에 비하여 감소하는 경향이었고, 조사료의 비율이 높을수록 많아지는 경향이었다. 위 결과에서 보듯이 활성탄은 가축의 생산성 향상에 유리한 조건을 제공하는 경향이 있지만, 이것을 좀 더 명확히 밝히기 위해서는 활성탄의 흡착능력 위내의 세균총에 대한 연구 및 많은 생체실험도 병행되어야 할 것으로 생각된다.

• 한국환경농학회지
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• 제26권2호
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• pp.179-185
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• 2007

미생물연료전지는 유기성 폐기물을 처리하면서 동시에 전기에너지를 얻을 수 있다는 측면에서 커다란 장점을 가지고 있다. 대부분의 유기성폐기물들이 발효과정을 거치면서 고농도의 VFAs가 생성되므로 미생물연료전지가 이들 VFAs로부터 전기를 얻을 수 있는지 알아보는 것은 아주 중요하다. 따라서 본 연구에서는 acetate, propionate, butyrate 및 실제 폐수인 식품가공폐수로부터 미생물 연료전지를 이용하여 전기발생 여부를 알아보았으며 다음과 같은 결론을 얻었다. 미생물연료전지를 이용하여 VFAs(acetate, propionate, butyrate)와 식품가공폐수로부터 전기를 얻을 수 있었고 투여한 acetate 농도에 비례하여 cathode로 전달되는 전자(Coulomb)는 비례하였다. 낮은 농도의 acetate에서 발생파워와 acetate 농도 사이에는 비례관계를 보였다. 이는 미생물연료전지가 낮은 농도의 유기물을 측정하는 센서로서의 가능성을 보여준다. acetate에 순화된 산화전극에 butyrate를 넣었을 때 순화의 시간이 필요하였으며 일정 순화시간 후 voltage가 증가하였다. 그러나 propionate를 넣었을 때는 순화시간 없이 급격하게 voltage가 상승하였다. 따라서 미생물연료전지의 생성파워가 향상된다면 유기성 폐기물을 처리하면서 실생활에 이용할 수 있는 전기로 변환하는 장치로서 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제22권1호
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• pp.82-89
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• 2009

Two in vitro experiments were conducted to examine the effects of propionate precursors in the dicarboxylic acid pathway on ruminal fermentatation characteristics, $CH_4$ production and degradation of feed by rumen microbes. Fumarate or malate as sodium salts (Exp. 1) or acid type (Exp. 2) were added to the culture solution (150 ml, 50% strained rumen fluid and 50% artificial saliva) to achieve final concentrations of 0, 8, 16 and 24 mM, and incubated anaerobically for 0, 1, 3, 6, 9 and 12 h at $39^{\circ}C$. For both experiments, two grams of feed consisting of 70% concentrate and 30% ground alfalfa (DM basis) were prepared in a nylon bag, and were placed in a bottle containing the culture solution. Addition of fumarate or malate in both sodium salt and acid form increased (p<0.0001) pH of culture solution at 3, 6, 9 and 12 h incubations. The pH (p<0.0001) and total volatile fatty acids (VFA, p<0.05) were enhanced by these precursors as sodium salt at 3, 6 and 9 h incubations, and pH (p<0.001) and total VFA (p<0.01) from fumarate or malate in acid form were enhanced at a late stage of fermentation (9 h and 12 h) as the addition level increased. pH was higher (p<0.001) for fumarate than for malate as sodium salt at 3 h and 6 h incubations. Propionate ($C_3$) proportion was increased (p<0.0001) but those of $C_2$ (p<0.05) and $C_4$ (p<0.01 - p<0.001) were reduced by the addition of sodium salt precursors from 3 h to 12 incubation times while both precursors in acid form enhanced (p<0.011 - p<0.0001) proportion of $C_3$ from 6h but reduced (p<0.018 - p<0.0005) $C_4$ proportion at incubation times of 1, 3, 9 and 12 h. Proportion of $C_3$ was increased (p<0.05 - p<0.0001) at all incubation times by both precursors as sodium salt while that of $C_3$ was increased (p<0.001) from 6h but $C_4$ proportion was decreased by both precursors in acid form as the addition level increased. Proportion of $C_3$ was higher (p<0.01 - p<0.001) for fumarate than malate as sodium salt from 6 h incubation but was higher for malate than fumarate in acid form at 9 h (p<0.05) and 12 h (p<0.01) incubation times. Increased levels (16 and 24 mM) of fumarate or malate as sodium salt (p<0.017) and both precursors in acid form (p<0.028) increased the total gas production, but no differences were found between precursors in both chemical types. Propionate precursors in both chemical types clearly reduced (p<0.0001 - p<0.0002) $CH_4$ production, and the reduction (p<0.001 - p<0.0001) was dose dependent as the addition level of precursors increased. The $CH_4$ generated was smaller (p<0.01 - p<0.0001) for fumarate than for malate in both chemical types. Addition of fumarate or malate as sodium type reduced (p<0.004) dry matter degradation while both precursors in both chemical types slightly increased neutral detergent fiber degradability of feed in the nylon bag.