• 한국식품과학회지
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• 제30권2호
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• pp.425-433
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• 1998

Bifidobacteria의 고농도 배양을 위한 배양액내 완충제로써 $CaCO_3$ 비드를 효율적으로 이용하기 위하여 유기산에 대한 비드의 반응특성과 유기산과 반응한 비드의 재사용 방안을 수학적 모델을 적용하여 검토하였다. 각각 다른 크기의 $CaCO_3$ 비드를 0.1 M의 혼합 유기산 용액과 Bifidobacterium longum ATCC 15707이 접종된 배양액에 각각 첨가하여 반응시킨 후, 비드 표면으로부터 감소한 $CaCO_3$ 양을 수학적 모델에 의하여 산출한 비드의 직경값과 micrometer를 이용하여 반응한 비드의 직경을 직접 측정한 값을 비교한 결과 서로 일치하였다. 그러므로, 수학적 모델이 유기산과 반응하는 $CaCO_3$ 비드의 반응특성을 설명하는데 유용하게 이용되어 질 수 있음을 확인하였다. 각각 다른 크기의 $CaCO_3$ 비드를 완충제로 사용한 배양액에 Bifidobacterium longum을 접종하여 $37^{\circ}C$로 20시간 배양한 후, $CaCO_3$ 비드의 완충효과와 직경의 변화 및 Bifidobacterium longum에 대한 증식도를 측정한 결과 비드의 직경이 작을수록 더높은 완충효과와 균증식도를 나타내었으며, 또한 비드의 직경이 크게 감소하였다. 균배양액으로부터 회수한 비드의 직경을 조사하여 반응된 비드의 전체표면적을 산출한 후 초기 사용한 비드의 전체표면적과 같도록 새로운 비드를 첨가하여 bifidobacteria를 배양한 결과 초기 사용한 비드의 완충효과와 유사한 결과를 나타내었으며, 또한 배양액내 균증식도도 같은 수준으로 증식되었음을 알 수 있었다. 따라서 bifidobacteria 배양에 완충제로 이용된 비드를 균배양에 완충제로 재차 이용할 경우 비드가 일정한 크기를 갖고, 감소한 표면적과 같은 양의 새로운 비드를 첨가한다면 사용된 비드의 재활용 가능성도 있다고 사료되었다.

• 산업식품공학
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• 제14권3호
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• pp.208-216
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• 2010

유산균을 고농도로 배양하기 위하여 $CaCO_3$를 각각 15% 와 20%씩 첨가하여 직경이 서로 다른 $CaCO_3$-alginate beads를 제조한 후, lactic acid에 대한 $CaCO_3$-alginate beads의 반응 특성과 완충효과를 관찰하였으며, lactic acid에 대하여 완충작용이 있는 $CaCO_3$-alginate beads를 이용하여 S. thermophilus ST-Body 1과 L. amylovorus DU-21을 고농도 배양하여 직접투입식 starter를 제조하였다. 본 연구에서 제조된 $CaCO_3$-alginate beads는 $CaCO_3$, alginate 함량 및 수분 함유율이 beads에 일정하게 고루 분포되어 있으며, 일정한 밀도를 갖는 입자임을 알 수 있었다. 또한 lactic acid에 대한 beads의 반응은 표면으로부터 일어나기 시작하여 내부로 진행됨을 확인하였으며, $CaCO_3$-alginate beads 양의 증가는 결국 lactic acid와 반응할 수 있는 $CaCO_3$ 표면적의 증가를 가져오게 되며, 단위시간당 lactic acid와 반응하는 $CaCO_3$의 상대적 증가를 가져오기 때문에 $CaCO_3$-alginate beads 양의 증가는 lactic acid 용액 내부의 중화작용의 증가를 가져온다는 것을 확인하였다. 즉, $CaCO_3$-alginate beads의 직경이 작을수록, 내부의 $CaCO_3$ 함량이 높을수록, 단위 부피당 넓은 표면적과 높은 중화작용을 가지므로 $CaCO_3$-alginate beads를 pH neutralizer로 이용하여 유산균을 배양할 경우에는 $CaCO_3$ 함량이 높고 직경이 작은 $CaCO_3$-alginate beads의 이용이 유산균 배양에 효과적임을 알 수 있었다. $CaCO_3$-alginate beads를 이용한 유산균의 고농도 배양시, pH와 생균수와의 상관성과 선형관계를 단순회귀분석법(simple regression)을 이용하여 최소자승추정량(least square estimator; LSE)을 구하여 검증한 결과, 각 X의 회귀계수의 값은 통계적으로 유의한 결과(p<0.05, p<0.01)를 보였다. 또한 $R^2$ 값은 S. thermophilus ST-Body 1와 L. amylovorus DU-21의 경우, $CaCO_3$-alginate beads 무첨가구와 첨가구에서 각각 0.6310, 0.7505, 0.7452, 0.7609이였다. 이는 pH가 균 증식에 다소나마 영향을 주는 것을 나타낸다. 고농도로 배양된 S. thermophilus ST-Body 1과 L. amylovorus DU-21 균주를 이용하여 직접투입식 starter를 제조한 결과, 동결건조 보호제로 15% glycerol을 이용하였을 때 각각 91.96${\pm}$1.35%와 89.09${\pm}$4.49%의 생존율을 보였다. 본 연구에서 확립된 기법은 probiotics 조제나 정장제 조제방법에 있어서도 공히 적용 가능하므로 미생물 세포의 이용기법으로 그 생존율과 발효에 연관되는 기능보존과 수반되는 여러 분야에 적용한다는 면에서 산업적으로 중요하다고 사료된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제12권3호
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• pp.444-448
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• 2002

A $CaCO_3$-alginate beads system was developed for high cell density cultivation of Bifidobacterium longum and the cost-effective media were also screened. In batch process with $CaCO_3$, beads, two strains of B. longum showed both the highest viable cells and optical density in TPY medium, resulting in maximum optical density and viable cell counts of 12.40, $2.22{\times}10^10$ cfu/ml for B. longum ATCC 15707 and 13.71, $3.93{\times}10^10$ cfu/ml for B. longum HLC 3742. Released size distribution, according to $CaCO_3$-alginate bead size preparation, was smaller than others. These results were also examined by observing their morphology. The skim milk-based medium was most adequate to cultivate B. longum as the cheapest medium, and $10\%$ skim milk supplemented with $2\%$ glucose and $1\%$ yeast extract was a suitable medium, supporting the growth to $5.57{\times}10^10$ cfu/ml for ATCC 15707 and $6.82{\times}10^9$ cfu/ml for HLC 3742. During the long-term storage at $4^{\circ}C\;and\;-20{\circ}C$, B. longum cultivated with $CaCO_3$ beads had the highest stability. Consequently, $CaCO_3$-alginate beads buffer was found to be useful not only to cultivate B. longum but also to preserve cultures.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.203-206
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• 2000

Bifidobacteria의 배양효율을 증대하기 위하여 완충제로써 $CaCO_3$를 Ca-alginate에 고정화한 비드를 제조하여 사용하였다. B. longum KCTC 3218과 한국인 분변에서 분리한 B. longum HLC 3742 균주를 $CaCO_3$ 비드, NaOH, $Na_2CO_3$, $NH_4OH$ 등을 완충제로 각각 사용한 2.5-liter 발효기에서 각각 배양하여 균 증식과 저장에 따른 생존력을 조사한 결과 $CaCO_3$ 비드를 완충제로 사용한 경우가 다른 완충제를 사용한 경우보다 균 증식과 저장 안정성에서 효과적임을 알 수 있었다. 따라서 완충제로써 $CaCO_3$ 비드는 bifidobacteria의 고농도 배양과 생존력 증대에 유용할 것으로 사료되었다.

• 한국식품과학회지
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• 제29권1호
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• pp.126-132
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• 1997

낮은 pH 환경에서 생장이 억제되는 혐기성 유산균인 bifidobacteria의 배양효율 증대를 위한 완충제로서 alginate로 고정화된 평균 지름 2.5 mm의 $CaCO_3$ 비드를 제조하였다. 고정화된 $CaCO_3$ 비드의 완충 효과를 조사하기 위하여 초산, 유산 및 초산과 유산을 3:2 몰농도 비율로 혼합한 산용액을 이용하여 pH 4.0으로 조정된 m-TPY 배지에 첨가되는 $CaCO_3$ 비드의 양을 달리하여 20분간 반응시킨 결과 첨가되는 $CaCO_3$ 비드의 양에 따라 다양한 pH 상승 효과가 나타남을 관찰하였고, 배양액에 첨가되는 $CaCO_3$ 비드의 양을 달리하여 bifidobacteria의 배양 특성을 조사한 결과 배양액에 첨가되는 $CaCO_3$ 비드의 양이 증가할수록 배양액내 완충능력과 균증식도가 크게 증가하였다. 또한, $CaCO_3$ 비드가 30%로 도입된 배양액에 포도당 농도를 0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0%, 2.5% 그리고 5.0%로 각각 첨가하여 당농도에 따른 bifidobacteria의 배양 특성을 조사한 결과 배양액내 당농도가 증가함에 따라 배양액내 균증식도와 대수기의 지속 시간이 크게 증가되었다. 따라서 bifidobacteria의 배양효율 증대를 위하여 완충제로서 고정화된 $CaCO_3$ 비드의 이용은 매우 효과적인 것으로 생각되었다.

• 박물관보존과학
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• 제30권
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• pp.71-88
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• 2023

조선시대 유리구슬의 가시적 특성과 화학 조성을 알아보고 그에 따른 연관성을 알아보았다. 또한 권역에 따른 특성에 대하여 고찰하였다. 연구 대상은 경기, 충청, 경상권역 25개소에서 출토된 1,819점으로 이 중에서 화학 조성 분석은 537점을 실시하였다. 조선시대 유리구슬은 크게 둥근형, 코일형, 꽃잎형, 연주형, 납작형, 대추형과 표주박형 구슬 등의 형태가 나타난다. 색상은 크게 갈색계(갈색, 담황색), 청색계(청록색, 벽색, 감청색), 백색계(무색, 백색), 녹색계(녹색, 녹청색, 녹갈색) 등이 나타난다. 갈색이 가장 많은 수량을 차지하고 다음으로 청록색과 벽색이 주로 확인된다. 조선시대 유리구슬 제작기법은 대표적으로 말은 기법이 확인된다. 유리구슬의 융제는 주로 K₂O가 사용되었고, 포타쉬유리군, 알칼리혼합유리군 등이 가장 많은 수량을 차지한다. 안정제는 융제의 종류에 따라 다르긴 하나 주로 CaO와 Al₂O₃가 사용되었다. 포타쉬유리군과 포타쉬납유리군은 HCLA계, 알칼리혼합유리군은 HCA계. 이와 반대로 납유리군은 LCA계에 속한다. 색상과 형태의 연관성으로 갈색계와 청색계는 둥근형이 가장 많으며 청색계는 코일형이 두드러지게 나타난다. 녹색계와 무색계도 코일의 비중이 높고 백색은 꽃잎형의 비중이 높다. 형태와 화학 조성에 대한 연관성으로 둥근형, 꽃잎형, 연주형은 포타쉬유리군이, 코일형과 납작형은 알칼리혼합유리군의 수량이 많다. 색상과 화학조성의 연관성으로 각 색상의 착색제에 대하여 알아보았다. 갈색과 백색은 Fe, 담황색은 Ti, Fe가 착색제로 작용하였다. 감청색은 Co가, 벽색과 청록색, 녹색, 녹청색은 Fe와 Cu가 작용하였으며, 무색은 착색제의 성분함량이 대체적으로 낮은 편이다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제24권5호
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• pp.803-810
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• 1995

Gel bead의 효율적인 이용을 목적으로 산소요구성이 전혀 다른 두 균주로 구성된 혼합고정화 배양계의 개발을 시도하였다. 호기성 균으로서 A. awamori, 혐기성균으로서 Z. mobilis를 사용하여 생전분으로 부터 에탄올 생산을 행한 결과는 다음과 같다. 두 균주의 최적 혼합비율은 A. awamori $1.25{\times}10^{9}\;spore/L-gel$, Z. mobilis 0.5g cell/L-gel이었다. 배양이 완료된 후의 gel bead 내의 균주 분포는 각각 혐기부와 호기부, 즉 gel bead의 표면부와 중심부로 생육장소가 구분되어 있었다. A-Z계의 배양에서는 에탄올의 수율이 낮았고, 균사가 gel bead로 부터 누출되었다. 배양 개시 후 36시간째에 배양기의 면전을 특수 제조한 check valve가 부착된 실리콘 plug로 교환하여 혐기적 배양을 행한 A-Z 36계에서는 gel bead로 부터 균사의 누출이 상당히 억제되었고, pH가 4.3을 유지하면서, 에탄올의 수율이 대조구 보다 약2배 높게 나타났다.

• Korean Journal of Chemical Engineering
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• 제35권12호
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• pp.2384-2393
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• 2018

Porous alginate-based hydrogel beads (porous ABH) have been prepared through a facile and sustainable template-assisted method using nano-calcium carbonate and nano-$CaCO_3$ as pore-directing agent for the efficient capture of methylene blue (MB). The materials were characterized by various techniques. The sorption capacities of ABH towards MB were compared with pure sodium alginate (ABH-1:0) in batch and fixed-bed column adsorption studies. The obtained adsorbent (ABH-1:3) has a higher BET surface area and a smaller average pore diameter. The maximum adsorption capacity of ABH-1:3 obtained from Langmuir model was as high as $1,426.0mg\;g^{-1}$. The kinetics strictly followed pseudo-second order rate equation and the adsorption reaction was effectively facilitated, approximately 50 minutes to achieve adsorption equilibrium, which was significantly shorter than that of ABH-1:0. The thermodynamic parameters revealed that the adsorption was spontaneous and exothermic. Thomas model fitted well with the breakthrough curves and could describe the dynamic behavior of the column. More significantly, the uptake capacity of ABH-1:3 was still higher than 75% of the maximum adsorption capacity even after ten cycles, indicating that this novel adsorbent can be a promising adsorptive material for removal of MB from aqueous solution under batch and continuous systems.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제44권4호
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• pp.504-511
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• 2016

락툴로오스는 기존에 화학적인 이성화법을 통해 생산해왔던 기능성 당으로서 프로바이오틱스나 장내균총 개선을 위한 의약품으로 활용되어 왔다. 최근 락툴로오스 화학전환법의 단점인 촉매제거와 부산물제거 에너지손실등의 문제를 해결할 수 있는 생물촉매를 이용한 락툴로오스 전환법이 대두되었다. 본연구에서는 유당의 낮은 용해도와 락툴로오스의 효율적전환을 위해 최적의 효소를 선별하여 무작위 돌연변이법으로 유전자를 개량하여 열내성이 $75^{\circ}C$까지 증진되고 활성이 1.3배 향상된 효소를 선별하였다. 이 효소를 정제하여 사용하는 대신 본 연구에서는 과량 발현시킨 대장균을 Ca-alginate로 고정화하여 $70^{\circ}C$에서 200 g/l의 유당과 회분식으로 반응시켜 43%의 전환 수율을 확인하였다. 반복회분식 실험에서 고정화된 담체는 비교적 안정적이었으며 4회 반복반응 후에도 80% 이상의 활성을 유지하고 있었다. 산업적인 방법을 개발하기 위해 고정화 담체를 이용한 반응기의 운전 최적화와 담체의 안정화를 증진시키는 추가적인 연구가 필요하지만, 본 연구에서는 열내성 특성을 이용하여 정제된 효소가 아닌 효소를 발현하는 세포자체를 고정화 시킴으로써 경제성있는 생산에 대한 방법론을 제시하였다.

• 한국수산과학회지
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• 제32권2호
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• pp.186-191
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• 1999

본 연구에서는 미세조류의 고밀도 배양을 위한 경제적인 공정을 개발하는 차원에서 3종의 미세조류 즉, Chlorella vulgaris, Dunaliella salina 및 Porphyridium purpureum를 Ca-alginate 로 microencapsulation 한 후 air-bubble column형 배양조에서 고밀도 배양을 시도하였다. $2\%\;CaCl_2$ 농도로 capsule을 제조할 때 capsule의 안정성이 가장 좋았으며, capsule 막의 두께 및 $CO_2$ 공급유무에 따른 미세조류 (Chlorella vulgaris)의 생산성은 거의 차이가 없었다. 한편, 3종의 미세조류 모두 capsule로 고정화시킨 것이 bead로 고정화한 미세조류나 free cell 보다 농도가 높았으며, 특히Dunaliella salina가 microencapsulation에 의한 고밀도 배양 효과가 가장 뛰어나 free cell 보다 약 5배 정도의 생산성을 나타내었다.