• Applied Biological Chemistry
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• 제46권4호
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• pp.348-352
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• 2003

본 연구에서는 $glutathione({\gamma}$-L-glutamyl-cysteinyl-glycine)을 다량으로 함유하는 효모 균주를 전통 발효주로부터 분리하여 glutathione 생산 조건을 검토하였다. 분리된 균주는 형태학적, 생리학적 및 생화학적 특성을 검토한 결과 Saccharomyces cerevisiae로 동정되어 FF-8로 명명하였다. Saccharomyces cerevisiae FF-8의 glutathione 생산 조건은 YM(glucose 1.0%, acid peptone 0.5%, yeast extract 0.3%, malt extract 0.3%) 배지를 기본으로 하여 최적 온도, 교반속도 및 초기 pH의 조건을 검토하였다. Glutathione 생산은 온도 $30^{\circ}C$, 교반속도 100 rpm 및 pH 6.0에서 72시간 동안 진탕 배양하였을 때 가장 높았으며, 이때 glutathione 생산량은 72.0 mg/l이였으며, 건조 균체량은 5.2 g/l이였다.

• KSBB Journal
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• 제5권1호
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• pp.75-80
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• 1990

돼지감자 착즙의 당농도를 50,80,110,190,250g/l로 하고 K.marxianus의 비증식속도,균체수율,알콜수율등을 발효액주으이 생성알콜농도및 당 소모량의 함수로 구명한 결과 다음의 결론을 얻었다. 생성알콜농도에 대한 비증식속도 및 알콜의 비생성속도의 함수관계는 알콜생성량이 낮을때 선형 함수관계를, 알콜생성량이 높을때는 지수 함수관계를 나타내었다. 균체의 증식은 생성알콜농도가 50g/l이상에서, 그리고 당의 소모량이 100g/l이상에서 잔여 당농도에 무관하게 정지되는 경향을 나타내었다. 비증식속도와 당 소모량사이에는 선형 함수관계를 나타내었으며,알콜 비생성속도와 당소모량사이의 함수관계는 초기당농도가 낮을때 선형 함수관계를 나타내었으나 초기당농도가 높아질수록 지수함수관계로 천이되었다. 균체수율및 알콜수율은 초기당농도에 무관하게 생성알콜농도 25g/l 부근에서 최대치를 나타내었으며, 알콜생성량이 증가함에 따라 초기 당농도가 증가할수록 완만하게 감소하였다. 이상의 함수관계로부터 K.marxianus의 알콜발효에 있어 한계 당농도는 110g/l근방으로, 한계 알콜농도는 50g/l근방인 것으로 추정되었다.

• 한국식품과학회지
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• 제53권5호
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• pp.648-656
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• 2021

본 연구에서는 발아현미를 이용해 단양주와 이양주를 제조하고 이화학적 특성을 비교 분석하였다. 미생물 생균수인 단양주 세균수는 발효 1일차에 2.6×10⁸ CFU/mL로 최대치를 나타낸 후 계속 감소하여 7일차에는 4.5×10⁶ CFU/mL로 최소치를 나타내었다. 이양주의 세균수는 발효 1일차에 5.0×10⁸ CFU/mL로 증가하였으며 이후 발효가 진행됨에 따라 감소하여 7일차에는 9.4×10⁶ CFU/mL 가장 낮은 값을 나타내었다. 단양주 효모수는 발효 1일차에 2.5×10⁸ CFU/mL로 증가하였으며 발효가 진행됨에 따라 7일차에 2.2×10⁶ CFU/mL로 감소하였다. 이양주 효모수는 발효 1일차에 2.7×10⁸ CFU/mL으로 최대치를 나타내었으며 발효가 진행됨에 따라 감소하여 7일차에는 1.1×10⁴ CFU/mL로 가장 낮은 값을 나타내었다. 색도에서 단양주와 이양주 모두 발효 기간이 경과될수록 백색도(L)가 감소하였고, 이양주의 경우 적색도(a)와 황색도(b)의 값이 단양주에 비해 조금 더 빨리 증가하는 경향을 보였다. 당도는 단양주와 이양주 모두 발효 3일차까지 급속도로 증가 후 지속적으로 증가하는 경향을 보였다. 환원당은 단양주와 이양주 모두 발효 1일차에 감소하는 경향을 보였으며 이후 증가하였다. 단양주와 이양주 7일차에는 0일차보다 단양주는 5.17배 이양주는 13.08배 증가하였다. 고형분 함량은 발효가 진행됨에 따라 단양주는 6.44배 이양주는 5.50배로 모두 증가하는 것으로 나타났다. pH는 단양주의 경우 발효 3일차까지 감소하였으며 발효 후반부에는 완만하게 증가하여 유지되는 경향을 보였다. 이양주의 경우 발효 초기 감소하였다가 발효 후반부에서 완만하게 증가하였다. 산도는 단양주의 경우 발효 3일차까지 증가하였으며 이양주의 경우 발효 1일차까지 급격히 증가하다 유지되는 경향을 보였다. 알코올 함량의 경우 단양주와 이양주 모두 3일차까지 급격히 증가하는 추세를 보였으며 단양주보다 이양주가 알코올 함량이 높았다. DPPH는 단양주와 이양주에서 모두 5일차까지 증가하다가 7일차에는 더 이상의 증가는 없었다. 총 폴리페놀 함량은 발효 전과 비교하여 7일차에 단양주는 3.83배 이양주는 3.03배로 모두 증가하는 경향을 보였으며 이양주의 7일차가 단양주보다 높은 경향을 보였다. GABA 함량은 발효가 진행됨에 따라 증가하였으며 단양주의 경우 GABA의 증가하는 폭이 미비한 반면 이양주의 GABA 함량은 발효 전에 비해 약 10배 이상 큰 폭으로 증가하였다.

• 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.

• 한국식품조리과학회지
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• 제17권6호
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• pp.625-633
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• 2001

염장 토하젓 부산물인 토하액즙으로 제조한 토하액젓 배추김치와 다른 젓갈(무첨가, 멸치액젓, 새우젓)을 첨가해서 제조한 김치의 맛과 숙성에 관여하는 발효 미생물의 생육 및 김치의 보존성에 미치는 영향을 조사하였다. 김치의 발효 숙성 중 pH 변화는 발효가 진행됨에 따라 계속 감소되다가 pH 4.0부근에서 변화속도가 둔화되었으며, 총산도는 pH와는 반대로 증가하는 경향을 나타내었고, 모든 시료에서 숙성 7일동안 빠르게 증가하다가 그 이후로 28일 동안 거의 완만한 변화를 보였다. 산화환원전위는 전체적으로 대조구에서 전위값의 변화가 적었으며, 각 시료간에 큰 차이는 없었지만 토하액젓을 첨가한 김치가 가장 느리게 변하였고 휘발성 산도는 모든 시료에서 발효 숙성됨에 따라 증가하다가 35일 이후에는 감소하였다. 환원당은 발효숙성 4일까지 서서히 감소하다가 숙성적기 7일째에는 빠르게 감소하였으나 그 이후에는 대체로 완만히 감소하였다. 비타민 C는 발효숙성 4일에는 모든 김치가 약간 증가했으며, 7일 이후부터는 감소하는 경향이었는데 토하액젓을 첨가한 김치가 다른 군들에 비해 다소 높게 나타났다. 김치의 발효숙성 중 경도는 숙성 전 기간동안 감소하는 경향이었으며, 토하액젓을 첨가한 김치가 다른 시료에 비해 조직이 덜 물러지는 것으로 나타났다. 김치 발효숙성 중 총균수는 숙성 7일까지는 모든 시료가 비슷하게 증가하였으며, 숙성 28일에 모든 시료에서 감소하는 경향이었다. 총 젖산균수는 대조구에 비해 젓갈첨가 김치가 발효 전 기간 중 많은 것으로 나타났다. 총 효모의 수는 토하액젓을 첨가한 김치에서 가장 적은 변화를 관찰할 수 있었는데, 이것은 토하액젓에 함유되어 있는 chitin oligosaccharide에 의한 산막효모의 증식이 억제되는 것으로 사료된다. 관능검사 결과 김치 담금 초기에는 멸치액젓을 첨가한 김치가 전체적인 기호도에 있어서 가장 높게 나타났지만 김치의 숙성기간이 길어질수록 토하액젓을 첨가한 김치가 유의적으로 좋은 점수를 얻었다.

• 유기물자원화
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• 제16권2호
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• pp.29-37
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• 2008

본 연구에서는 하수슬러지, 음식물쓰레기, 분뇨계 폐기물과 같은 고농도 유기성 폐기물의 고온 메탄 발효에 대하여 공정, 응용 현황 및 장 단점의 여러가지 측면에서 고찰이 이루어졌다. 고온 메탄 발효의 장점은 반응속도가 빠르고, 높은 부하량에서 처리가능하고, 병원성 미생물의 사멸율이 높고, 소화오니는 보다 위생적이었다. 그러나, 단점으로서는 발효시설을 가열하는데 많은 에너지를 요구하고, 저농도 유기성 폐기물에서는 잉여에너지를 얻을 수 없고, 발효처리 후 상등수 수질이 떨어지게 되며, 그 결과 배수처리에 부담이 된다. 특히, 고농도 메탄 발효의 경우 영양염 부족이나 ${NH_4}^+-N$에 의한 방해가 일어나기 쉬우므로, 이에 대하여 적절한 대안이 요구된다. 일반적으로 고온 메탄 발효는 고농도의 우분뇨와 음식물 유기성 폐기물의 좋은 처리 수단으로 고려되었다. 반대로, 폐기물 그 자체의 농도가 낮을 경우와 ${NH_4}^+-N$이 3.000mg/L 이상 높게 되는 조건에서 고온 메탄 발효는 바람직하지 않는 결과를 나타내게 된다.

• 한국식품조리과학회지
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• 제13권5호
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• pp.569-577
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• 1997

백김치 주스제조를 위한 실험의 일환으로 백김치 담금시 소금 농도와 발효 온도를 달리하였을 때의 발효중 pH, 총산도, 염도, 색도 및 관능적 성질 변화를 측정하여 최적 발효 조건을 알고자 하였다. 백김치는 파, 마늘, 생강 등의 부재료만을 첨가하고 최종 백김치액의 소금농도가 0.5, 1.0, 1.5, 3.0%가 되게 제조하여 10, 20, 3$0^{\circ}C$의 온도에서 발효시켰다. 대체적으로 백김치의 pH는 염도가 높아질수록 감소속도가 느린반면 발효온도가 높을수록 빠른 감소를 보였다. 또 총산도는 pH와 반대로 발효시간이 경과하고 발효온도가 높을수록 증가하였으나 염도의 증가에 따라 산의 생성량은 적어 염도에 영향을 받음을 알 수 있었다. 그리고 염도별 백김치의 관능적 평가에서 새콤한 맛과 신맛은 1$0^{\circ}C$에서는 소금농도 0.5%가 가장 높게 평가되었고 2$0^{\circ}C$에서는 0.5%와 1.0%가 유사하였으며 3$0^{\circ}C$에서는 0.5%가 가장 높은 반면 1.5%가 가장 낮은 강도를 나타내었고 기호도에서 가장 좋게 평가된 백김치의 소금농도는 1.0%였다. 또한 백김치의 발효온도에 따른 관능적 평가는 전체적으로 3$0^{\circ}C$가 다른 두 온도에서 보다 좋게 평가 되었으며 p>0.05의 범위에서 유의성을 보였다. 이상의 결과 백김치 주스를 제조하기 위한 가장 적절한 백김치의 담금 조건은 소금농도 1.0%의 백김치를 제조하여 3$0^{\circ}C$에서 발효시키는 것으로 나타났다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제43권8호
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• pp.1174-1180
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• 2014

대추와 5개의 균주로 발효시킨 발효대추의 total polyphenol 함량과 in vitro에서의 radical 소거능을 검토한 결과 대추에 비해 발효대추에서의 total polyphenol 함량이 높게 나타났고 DPPH와 OH의 소거능이 우수하였으며, 특히 Saccharomyces cerevisiae로 발효시킨 대추가 가장 우수한 효과를 보였다. 이에 대추 추출물과 Sac. cerevisiae로 발효시킨 대추 추출물을 이용하여 C57BL/6N 탈모 마우스실험 모델 하에서 발모 성장 촉진 효과 및 탈모 예방 효과를 검토하였다. 제모 후 EtOH 도포군에서는 거의 발모가 진행되지 않았으나 Zizyphus jujuba(Zj) 도포군과 Sac. cerevisiae-fermented Zj(Zj-Y) 도포군에서는 전체적으로 발모가 진행되었고, 모발의 성장 속도는 minoxidil 도포군>Zj-Y 도포군> Zj 도포군> EtOH 도포군의 순으로 나타났다. 또한 자발적인 탈모에 대한 예방 효과도 대추, 특히 발효대추 도포군에서 우수함을 관찰할 수 있었다. 본 연구 결과로 대추에 비해 발효대추, 특히 Sac. cerevisiae로 발효시킨 대추가 항산화 효능이 뛰어나며, 발모 촉진 효과 및 탈모예방 효과가 우수함을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권2호
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• pp.226-232
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• 2013

부탄올을 생산하는 발효반응기에서는 아세톤, 부탄올 그리고 에탄올을 주로 생산하는 Clostridium acetobutylicum이 사용된다. 본 연구에서는 이 미생물을 이용한 발효공정의 개발을 위하여, Clostridium acetobutylicum ATCC824의 대사망의 동적 모델이 제안되었다. 많은 효소기반의 대사반응들로 구성된 대사망의 복잡성과 대사반응속도식의 비선형적 특성 때문에, 유전 알고리듬과 Levenberg-Marquardt 알고리듬이 결합된 효율적인 최적화 기법을 이용하여 회분식 발효반응기의 실험 결과값으로 58개의 반응속도상수들을 결정하였다. 그리고 이 반응속도상수 결정의 정확도를 제고하기 위하여, 유전자 조작을 통해 특정 대사경로를 차단한 미생물을 이용했을 때의 실험과 초기 글루코스의 농도를 다르게 한 실험들을 수행하여 개발된 대사망의 동적모델을 분석하였다. 결과적으로, 본 연구를 통해서 개발된 대사망 모델의 정확도를 확인하였고, 이를 활용하여 발효반응공정의 생산성 향상을 위한 적절한 클로스트리듐의 개발과 발효반응기의 최적화를 위한 연구에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• KSBB Journal
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• 제16권1호
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• pp.87-94
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• 2001

곰팡이 균인 Aspergillus terreus로서 고지혈증인 치료제인 lovastatin을 생산하기 위해 탄소원 조절에 의한 유가식 배양을 통해 lovastatin 생산 발효 조건을 확립하고자 하였다. 또한 발효시 곰팡이의 형태구조가 이차대사산물 생산에 중요함으로 유가식 배양에서의 공급배지농도와 공급속도에 따른 형태 구조의 변화가 생산성과 관련이 있는지를 구명하였다. Glucose 용액을 일정하게 또는 증가시켜 공급하는 방법을 실험하였으며 이 때 펠 의 분포를 비교하였다. Glucose 용액을 일정하게 공급한 경우가 1 mm 이하의 펠 이 더 많이 분포하였으며, lovastatin 생산량도 높았다. Lovastatin 생산에 적절한 펠 의 크기가 1 mm이었다는 연구 결과와 일치하였다. 또한 배양 방법 중 3일간 회분 배양 후 4일째부터 glucose를 일정하게 공급한 경우에서 높은 lovastatin 생산량을 나타내었다. 회분식 발효에서 lovastatin 생산을 위한 물리적 조건 중 교반 속도는 400 rpm으로 조절하였고 pH에 대한 영향을 조사하였다. 그 결과 pH 5.8로 유지하였을 때 lovastatin 생산량은 pH 7.4의 7배 이상인 384 mg/L로서 발효 기간 중 pH 조절이 중요하다는 것을 알 수 있었다. 플라스크에서의 유가식 배양과 회분식 배양결과를 토대로 하여 발효조에서 유가식 배양시 pH 5.8, 400 rpm, 초기 glucose 농도를 30 g/L 로 하여 3일간 회분 배양 후 4일째부터 180 g/L의 glucose 용액을 공급한 결과, 회분식 배양의 lovastatin 생산량보다 1.5배 많은 547 mg/L를 얻었으며, 생산성은 3.25 mg/L $\cdot$ hr였다.