• 대한토목학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.173-184
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• 1990

본 연구는 회전원판법에 의한 페놀성폐수의 처리시 최적유지물부하율과 적정유입페놀농도의 범위를 구하기 위하여, 유입페놀농도와 유기물부하율이 페놀과 유기물의 제거 및 미생물에 미치는 영향을 비교분석한 것으로, 페놀농도의 단계적 변화후 정상상태에서 SCOD와 페놀의 농도 및 미생물량을 측정하였다. 그 결과, 유업페놀농도 50.0~314.5 mg/L에서는 페놀의 제거효율이 98% 이상이었으나 401.5 mg/L에서는 그 효율이 71.5%로 감소하였다. 유기물제거율은 유입페놀농도가 증가함에 따라 감소하는 경향 보였으며, 페놀의 기질저해작용이 확인된 유입페놀농도 186.6 mg/L 이상의 범위에서 SCOD의 제거는 1차반응으로 나타났다. 또한 부착 미생물의 특성은 유입페놀농도에 따라 변화하였으며, 유입페놀농도 98.8 mg/L 이하에서는 filamentous growth 구조의 두꺼운 생물막이 발달하였고 314.5 mg/L 이상에서는 nonfilamentous growth 구조의 얇은 생물막이 발달되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제31권8호
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• pp.1045-1059
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• 2021

Various abiotic stressors like drought, salinity, temperature, and heavy metals are major environmental stresses that affect agricultural productivity and crop yields all over the world. Continuous changes in climatic conditions put selective pressure on the microbial ecosystem to produce exopolysaccharides. Apart from soil aggregation, exopolysaccharide (EPS) production also helps in increasing water permeability, nutrient uptake by roots, soil stability, soil fertility, plant biomass, chlorophyll content, root and shoot length, and surface area of leaves while also helping maintain metabolic and physiological activities during drought stress. EPS-producing microbes can impart salt tolerance to plants by binding to sodium ions in the soil and preventing these ions from reaching the stem, thereby decreasing sodium absorption from the soil and increasing nutrient uptake by the roots. Biofilm formation in high-salinity soils increases cell viability, enhances soil fertility, and promotes plant growth and development. The third environmental stressor is presence of heavy metals in the soil due to improper industrial waste disposal practices that are toxic for plants. EPS production by soil bacteria can result in the biomineralization of metal ions, thereby imparting metal stress tolerance to plants. Finally, high temperatures can also affect agricultural productivity by decreasing plant metabolism, seedling growth, and seed germination. The present review discusses the role of exopolysaccharide-producing plant growth-promoting bacteria in modulating plant growth and development in plants and alleviating extreme abiotic stress condition. The review suggests exploring the potential of EPS-producing bacteria for multiple abiotic stress management strategies.

• 한국축산식품학회지
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• 제26권3호
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• pp.402-409
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• 2006

Although microorganisms are, in fact, the most diverse and abundant type of organism on Earth, the ecological functions of microbial populations remains poorly understood. A variety of bacteria including marine Vibrios encounter numerous ecological challenges, such as UV light, predation, competition, and seasonal variations in seawater including pH, salinity, nutrient levels, temperature and so forth. In order to survive and proliferate under variable conditions, they have to develop elaborate means of communication to meet the challenges to which they are exposed. In bacteria, a range of biological functions have recently been found to be regulated by a population density-dependent cell-cell signaling mechanism known as quorum-sensing (QS). In other words, bacterial cells sense population density by monitoring the presence of self-produced extracellular autoinducers (AI). N-acylhomoserine lactone (AHL)-dependent quorum-sensing was first discovered in two luminescent marine bacteria, Vibrio fischeri and Vibrio harveyi. The LuxI/R system of V. fischeriis the paradigm of Gram-negative quorum-sensing systems. At high population density, the accumulated signalstrigger the expression of target genes and thereby initiate a new set of biological activities. Several QS systems have been identified so far. Among them, an AHL-dependent QS system has been found to control biofilm formation in several bacterial species, including Pseudomonas aeruginosa, Aeromonas hydrophila, Burkholderia cepacia, and Serratia liquefaciens. Bacterial biofilm is a structured community of bacterial cells enclosed in a self-produced polymeric matrix that adheres to an inert or living surface. Extracellular signal molecules have been implicated in biofilm formation. Agrobacterium tumefaciens strain NT1(traR, tra::lacZ749) and Chromobacterium violaceum strain CV026 are used as biosensors to detect AHL signals. Quorum sensing in lactic acid bacteria involves peptides that are directly sensed by membrane-located histidine kinases, after which the signal is transmitted to an intracellular regulator. In the nisin autoregulation process in Lactococcus lactis, the NisK protein acts as the sensor for nisin, and NisR protein as the response regulator activatingthe transcription of target genes. For control over growth and survival in bacterial communities, various strategies need to be developed by which receptors of the signal molecules are interfered with or the synthesis and release of the molecules is controlled. However, much is still unknown about the metabolic processes involved in such signal transduction and whether or not various foods and food ingredients may affect communication between spoilage or pathogenic bacteria. In five to ten years, we will be able to discover new signal molecules, some of which may have applications in food preservation to inhibit the growth of pathogens on foods.

• 대한소아치과학회지
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• 제36권3호
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• pp.358-366
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• 2009

유산균이 위장관과 구강건강에 probiotics로서 긍정적인 영향을 미치고 있음이 보고되고 있다. 이에 시판되는 유산균 발효유 5종과 우유를 선택하여 우식유발 원인균인 S. mutans에 대한 증식억제 및 biofilm 형성에 미치는 영향을 평가하고, 발효유의 산도, 완충능, 산생성능, 칼슘과 인의 함량을 측정하였다. 유산균 발효유에 S. mutans를 주입한 후 생균수를 측정한 결과 모든 발효유의 %가 증가함에 따라 S. mutans 수가 감소했으나 우유에서는 변화가 없었다. 10% 유산균 발효유에 S. mutans를 주입한 후 biofilm 형성 정도를 측정한 결과 액티브 GG, 불가리스는 biofilm 형성이 감소하였고, 이오는 유의한 변화가 없었으며, 투티, 에이스, 우유는 증가하였다(P<0.05). 유산균 발효유 및 우유의 산도를 측정한 결과 이오(3.48${\pm}$0.01), 투티(3.67${\pm}$0.02), 에이스(3.71${\pm}$0.02), 액티브 GG(4.04${\pm}$0.02), 불가리스(4.19${\pm}$0.02) 순으로 나타났다. 유산균 발효유의 산생성능을 평가한 결과 불가리스가 가장 높은 산생성능을 보였으며 액티브 GG, 에이스, 투티, 이오, 우유 순으로 산도 하강 경향을 나타냈다. 이상의 결과는 유산균 발효유가 초기산도 및 산생성능 측정 결과 우식유발 가능성이 있음을 나타냈다. 그러나 유산균 발효유 중에서 농후발효유가 우식유발균인 S. mutans를 억제하였고 biofilm 형성을 감소시켜 긍정적인 효과를 가지고 있음을 알 수 있었다.

• 한국축산식품학회지
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• 제37권4호
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• pp.502-510
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• 2017

This study investigated bacterial growth-inhibitory effect of 69 therapeutic herbal plants extracts on 9 bacterial strains using a disc diffusion assay. Especially, the antimicrobial activity of Psoraleae semen, which showed different activity on pathogenic Gram-positive and Gram-negative bacteria, was evaluated by MIC (minimal inhibition concentration) and biofilm formation assay. The effect of Psoraleae semen extract on bacterial cell membranes was examined by measurement of protein leakage (optical density at 280 nm) and scanning electron microscope (SEM). No clear zone was formed on discs containing Gram-negative bacteria, but Gram-positive bacteria exhibited clear zones. The MICs of Psoraleae semen extract were $8{\mu}g/mL$ for Streptococcus mutans, and $16{\mu}g/mL$ for Enterococci and Staphylococcus aureus. In addition, biofilm formation was inhibited at concentration $8-16{\mu}g/mL$. Protein leakage values and SEM images revealed that cell membranes of Gram-positive bacteria were impaired following exposure to the extract. Further, the extract inhibited the growth of Listeria monocytogenes in sausages. These results indicate that Psoraleae semen extract could be utilized as a natural antimicrobial agent against Gram-positive bacteria.

• 생명과학회지
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• 제28권1호
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• pp.110-115
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• 2018

본 연구는 천연물유래 구강건강소재로써 약용작물의 이용 가능성을 알아보기 위해 수행되었으며 네팔, 라오스, 몽골, 방글라데시, 베트남, 중국 등지에 자생하는 200여 종의 약용작물로부터 추출한 메탄올 추출물 중 인도감나무 줄기 추출물(1 mg/disc)이 P. gingivalis ATCC33277와 S. mutans ATCC25175에 대해 가장 우수한 항균활성을 나타내었으며 양성대조구로 사용한 chlorhexidine, sodium lauryl sulfate, triclosan과 유사한 항균활성을 나타내었다. 인도감나무 줄기 추출물은 P. gingivalis ATCC33277에 비해 S. mutans ATCC25175에 대해 높은 항균활성을 나타내었으며 P. gingivalis ATCC33277에 대해서는 살균작용(MBC, 0.4 mg/ml)을, S. mutans ATCC25175에 대해서는 정균작용을 하는 것으로 확인되었다. 인도감나무 줄기 추출물이 0.2-1.0 mg/ml 농도로 처리된 배양액에서 S. mutans ATCC25175의 바이오필름 생성율과 바이오필름 생성관련 유전자 comX의 발현은 추출물의 농도가 높아질수록 억제되는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과를 종합하면 인도감나무 줄기 추출물은 치아우식증 원인균인 S. mutans ATCC25175에 대한 정균작용과 바이오필름 생성 억제능이 우수하기 때문에 천연물유래 구강건강소재로써 이용 가능성이 높을 것으로 판단된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제41권1호
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• pp.105-111
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• 2013

다기능 식물생장촉진근권세균(PGPR)인 P. fluorescens 2112 균주가 고추의 생물방제와 성장촉진에 긍정적인 영향을 주기 위해서는 생물막을 형성하여 근권에 정착하는 colonization이 필수조건이다. 따라서 근권정착능에 주요한 생물막 형성에 필요한 quorum sensing의 신호분자인 AHLs의 생산 유무를 조사한 결과, petri dish bioassay에서 AHLs를 생산하여 푸른색환을 형성하는 것을 확인할 수 있었으며 아울러 P. fluorescens 2112 균주의 생장곡선에서 대수증식기 중반에서 정체기 초반에 가장 많은 AHLs를 생산함을 확인하였다. 또한 탄소길이가 6개인 AHLs를 생산한다는 사실을 TLC bioassay를 통해 확인하였다. 그리고 고추의 뿌리 및 근권토양에서의 정착밀도를 Double layer filter paper와 Ahmad와 Baker 법으로 분석하여 확인하였다. 그 결과, 뿌리 상단과 말단에서 각각 $3{\times}10^5$ CFU/g root와 $8{\times}10^3$ CFU/g root로 확인되었으며, 근권토양에서 균주는 표면으로부터 가까운 1 cm 깊이에서는 $3.5{\times}10^6$ CFU/g soil의 높은 밀도로 존재하였으나, 먼 5 cm 깊이의 근권토양에서는 $1.1{\times}10$ CFU/g soil의 낮은 밀도로 존재하였다. 그리고 주사전자현미경을 통해 고추 뿌리의 표피 및 말단에서 처리한 균주가 생물막 형태의 군집을 형성하는 것을 확인하였다. 결과적으로 P. fluorescens 2112 균주가 AHLs를 생산하여 quorum sensing이 이루어졌으며, 이로 인해 고추의 뿌리에 생물막과 유사한 군집을 형성하여 고밀도로 colonization이 일어났을 것으로 생각된다. 따라서 P. fluorescens 2112 균주의 특징인 다양한 항진균 물질과 auxin을 생산함과 동시에 colonization을 통해 고추의 생육촉진이나 생물방제에 긍정적인 효과를 줄 수 있을 것이다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권10호
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• pp.1021-1027
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• 2008

본 연구에서는 비점오염물질을 처리하기 위해 생물막 공정이 도입되었다. 반응기내의 생물막의 성장으로 위해 세라믹 담체가 사용되었으며, 담체의 충전률은 각각 5% 및 15(v/v)%였다. 이후, 반응기는 각각 0, 5, 10, 15일의 무강우기간에 따라 회분식으로 운전되었다. COD 및 NH$_4{^+}$-N의 제거효율이 담체 충전률, 온도 및 무강우기간에 따라 조사되었으며, 추가적으로 polymerase chain reaction (PCR)-denaturing gel gradient electrophoresis(DGGE)와 INT-dehydrogenase activity(DHA) test를 통하여 미생물 군집 및 활성도가 해석되었다. 운전 결과, 무강우기간이 늘어남에도 충전률에 관계없이 COD의 제거는 안정적으로 일어났다. COD는 25$^{\circ}C$에서는 6$\sim$8 hr, 10$^{\circ}C$에서는 약 15 hr의 반응시간이 필요하였다. DGGE 분석 결과, 무강우기간이 늘어남에 따라 식종 슬러지에서 발견되는 미생물에서 저니토에서 주로 발견되는 미생물로 변화됨을 확인할 수 있었다. 또한 INT-DHA법에 의한 미생물의 활성도 측정 결과, 15일의 무강우기간에도 활성도의 감소는 관찰되지 않았다.

• 한국환경과학회지
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• 제22권1호
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• pp.1-6
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• 2013

A fixed biofilm reactor system composed of anaerobic, anoxic(1), anoxic(2), aerobic(1) and aerobic(2) reactor was packed with synthetic activated ceramic (SAC) media and adopted to reduce the inhibition effect of low temperature on nitrification activities. The changes of nitrification activity at different wastewater temperature were investigated through the evaluation of temperature coefficient, volatile attached solid (VAS), specific nitrification rate and alkalinity consumption. Operating temperature was varied from 20 to $5^{\circ}C$. In this biofilm system, the specific nitrification rates of $15^{\circ}C$, $10^{\circ}C$ and $5^{\circ}C$ were 0.972, 0.859 and 0.613 when the specific nitrification rate of $20^{\circ}C$ was assumed to 1.00. Moreover the nitrification activity was also observed at $5^{\circ}C$ which is lower temperature than the critical temperature condition for the microorganism of activated sludge system. The specific amount of volatile attached solid (VAS) on media was maintained the range of 13.6-12.5 mg VAS/g media at $20{\sim}10^{\circ}C$. As the temperature was downed to $5^{\circ}C$, VAS was rapidly decreased to 10.9 mg VAS/g media and effluent suspended solids was increased from 3.2 mg/L to 12.0 mg/L due to the detachment of microorganism from SAC media. And alkalinity consumption was lower than theoretical value with 5.23 mg as $CaCO_3$/mg ${NH_4}^+$-N removal at $20^{\circ}C$. Temperature coefficient (${\Theta}$) of nitrification rate ($20^{\circ}C{\sim}5^{\circ}C$) was 1.033. Therefore, this fixed film nitrogen removal process showed superior stability for low temperature condition than conventional suspended growth process.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.207-217
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• 1992

본 연구에서는 기체 액체 고체의 직접접촉이 일어나는 3상 유동층 반응기를 이용하여 유입상승 유속에 의한 공극률의 변화와 생물막의 두께 및 밀도를 관측하였다. COD의 용적부하율은 반송비(r=0.2, 0.4, 0.6)로 조절하여 $201.12-1150.8g/m^3{\cdot}d$로 하였으며, 고체 매질로는 연탄재입자(평균유효입경 : 1.34 mm)와 유리비드(3 mm)를 사용하여, 매질의 차이에 따른 반응기의 효율에 대하여 비교하였다. 그 결과 반송비를 일정하게 고정시킨 경우, 연탄재 매질에 의한 생물막의 두께가 유리비드를 사용한 것보다 약 4.8배 두꺼우며, COD 제거 효율은 두 매질사이에는 변화가 거의 없으나, 암모니아성 질소의 제거에는 연탄재의 경우가 약간 높았다. 반응조내의 식종균으로는 합성폐수와 유사한 배지에서 동정 분리하여낸 토양미생물을 이용하였다 이 토양미생물은 기존의 활성슬러지균 보다 점착력과 침강성이 뛰어났다.