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Semi-pilot plant 규모 bioreactor를 이용한 재래식 간장의 알코올발효 (Alcoholic Fermentation of Traditional Kanjang by Semi-pilot Scale Bioreactor Systems)

  • 권광일;이종구;최종동;정현채;유문균;임무혁;김기주;최용훈;김영지;최청;최광수
    • 한국식품과학회지
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    • 제35권1호
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    • pp.103-110
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    • 2003
  • 다공질 알루미나 세라믹 비드 담체에 각각 고정화시킨 고정화 Zygosaccharomyces rouxii와 Candida versatilis를 충전한 충전형 bioreactor를 이용한 전통간장의 회분식 알코올발효시험에서 4%의 포도당을 첨가한 전통간장으로부터 발효온도 $28{\pm}0.5^{\circ}C$와 0.05 vvm의 통기발효에서 체류시간 4일에 1.8%의 알코올을 함유한 간장을 안정적으로 생산할 수 있음을 볼 수 있었다. 이때 Z. rouxii와 C. versatilis의 비알코올생산속도는 각각 0.0033/day와 0.0031/day이었으며, 비기질소비속도는 두 균주 모두 똑같이 -0.0087/day이었다. 동일 조건 하에서 희석률 0.25/day(체류시간 4일)로서 회분식에서 사용한 것과 같은 bioreactor를 이용하여 간장을 반연속적으로 알코올발효 시켰을 때 Z. rouxii와 C. versatilis의 비알코올생산속도는 각각 0.0045/day와 0.0029/day이었고, 당의 비소비속도는 각각 -0.01/day와 -0.008/day로 나타났다. 이 bioreactor를 이용한 간장의 연속발효시험에서도 희석률 0.25/day(체류시간 4일)에서 회분식이나 반연속식 시험에서와 유사한 비알코올생산속도를 보여주었다. 식미검사 결과 알코올발효 전통간장인 CV간장, ZR간장 및 CZ간장의 식미특성이 모두 집간장의 식미보다 5% 수준에서 우수함을 보여주었다.

미생물 강제포획기술을 이용한 수산물 가공공장 폐수처리에서 부하율에 따른 유기물 및 질소의 제거 효율성 평가 (Evaluating the Removal Efficiency of Organic Compounds and Nitrogen Depending on Loading Rate in Wastewater Treatment from Fisheries Processing Plant Using an Entrapped Mixed Microbial Cell Technique)

  • 정병철;장수현;정병곤
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제9권1호
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    • pp.14-20
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    • 2006
  • 수산물 가공공장 폐수의 생물학적 처리를 위하여 미생물 강제포획방식인 EMMC 공정을 적용하여 유기물 및 질소의 동시제거 가능성을 평가하였다. 처리도 실험은 도시하수처리장에서 가져온 활성슬러지를 cellulose triacetate를 이용한 gel matrix에 고정시켜 실험을 수행하였다. anoxic조와 oxic조로 구성된 시스템에 유기물 및 질소부하 율을 증가시켜가며 실험한 결과 비교적 안정된 형태의 운전이 가능하였다. 적용 유기물부하는 $0.65{\sim}1.72kgCOD/m^3{\cdot}d$, 총질소 부하는 $0.119{\sim}1.317kgT-N/m^3{\cdot}d$의 범위에서 4단계로 나누어 적용시켰다. 본 연구에 사용한 수산물 가공공장폐수의 경우 공장폐수의 유출수 총질소 농도 규제치인 60 mg/l 이하를 기준으로할 때 T-N의 경우 한계 적용용적부하는 약 $0.3kgT-N/m^3{\cdot}d$인 것으로 나타났다. T-N의 경우는 부하율 증가에 따른 제거효율 저하가 뚜렷하였으나 ${NH_4}^+-N$의 경우는 각 단계별로 부하율을 증가시키면서 실험해본 결과 부하율 증가에도 불구하고 제거 효율 변화는 완만하여 본 실험에 적용한 시스템의 경우 질산화 반응은 부하변동에 관계없이 효율적으로 이루어지는 것으로 평가되었다. 실험 기간 중 Anoxic조의 질산성 질소 제거율은 각 단계별로 평균 $99.51{\sim}98.62%$로 나타났으며 oxic조의 질산화 제거율은 $94.0{\sim}96.9%$로 나타났다. 시스템 전체로는 적용 용적부하율하에서 화학적 산소요구량(COD: Chemical Oxygen Demand)의 경우 $94.2%{\sim}96.6%$, 총질소의 경우 $73.4{\sim}83.4%$ 의 제거효율을 나타내었다.

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대장균 시스템을 이용한 Arabidopsis 막 단백질 cytochrome P450 p-coumarate-3hydroxylase (C3H) 활성형의 과발현 및 분리정제 (High Yield Bacterial Expression and Purification of Active Cytochrome P450 p-coumarate-3-hydroxylase (C3H), the Arabidopsis Membrane Protein)

  • 양희정;김완연;윤영주;윤지원;권태우;윤혜숙;윤부현
    • 생명과학회지
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    • 제19권8호
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    • pp.1039-1046
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    • 2009
  • 다양한 천연물의 합성대사에 관여하는 식물 cytochrome P450 (P450s)은 그 기능적 다양성에도 불구하고, 이들 효소의 광범위한 기질 특이성을 설명해 줄 수 있는 구조분석에 대해서는 충분한 연구가 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 식물 p-coumarate 3-hydroxylase (C3H)에 의해 매개되는 효소 반응은 lignin 과 다양한 phenylpropanoid 부산물들의 생합성에 매우 중요한 것으로 여겨지지만, 막 단백질인 C3H의 발현 및 정제가 효과적으로 이루어지지 못하여, 활성을 측정하기 위한 분석방법이 체계화 되지 못하고 있다. C3H의 작용기작과 기질특이성에 대해 폭넓은 이해를 위한 구조분석의 선행단계는 활성을 갖는 C3H를 밀리그램 단위로 분리, 정제하는 실험적 방법을 확립하는 것이라 할 수 있다. 이를 위해, 본 연구에서는 다양한 돌연변이 방법을 도입하여 식물 막단백질 C3H를 대장균 시스템에서 효과적으로 발현 및 정제할 수 있는 시스템을 사용하였다. 변형된 cytochrome P450 C3H ($C3H_{mod}$)을 세포막으로부터 고농도의 염완충용액을 이용하여 계면활성제 없이 추출하였으며, 2단계 chromatography를 통해 활성을 유지한 상태로 분리할 수 있었다. 이러한 실험적 기법은 NMR 및 X-ray crystallography와 같은 구조분석을 통한 C3H의 효과적인 분석에 적용될 수 있을 것이며, 또한 다른 식물 cytochrome P450 단백질의 효과적인 분석에도 적용 될 수 있을 것이다.

회분식반응기를 이용한 미강유, 팜스테아린과 고올레인산 해바라기씨유 유래 대량 제조된 저트랜스 쇼트닝의 특성 연구 (Characterization of Scaled-up Low-Trans Shortening from Rice Bran Oil and High Oleic Sunflower Seed Oil with Batch Type Reactor)

  • 김지영;이기택
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제38권3호
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    • pp.338-345
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    • 2009
  • 미강유(RBO), 팜스테아린(PS), 고올레인산 해바라기씨유(HO)를 기질로 사용하여 24 hr, $65^{\circ}C$의 조건하에 회분식 반응기(batch type reactor)에서 TLIM을 이용한 interesterification을 통해 생성된 저트랜스 쇼트닝의 이화학적 특성을 살펴보았다. DSC 분석결과를 살펴보면, SFC 함량 변화는 commercial shortening과 low-trans shortening(LTS) 간에 거의 유사하게 측정되었고, slip melting point는 각각 35.5, $34.8^{\circ}C$로 나타났다. 지방산 조성 분석 결과, LTS는 전체 지방산 조성의 90% 이상이 C16:0(33.7 wt%), C18:1(45.7 wt%), C18:2(13.4 wt%)로 구성되어 있으며 이 중 트랜스지방산은 시중 유통 쇼트닝보다 3배 이상 적은 0.5 wt%로 미량 검출되었다. Sn-2 position에 위치한 지방산 조성은 C16:0이 36.6 wt%, C18:1이 43.5 wt%로 나타났다. LTS의 주요 TAG 조성으로는 POO, POP, PLO 등으로 나타났고, 반응 전과 반응 후의 TAG 조성을 비교해 보면, OOO와 PPP의 area%는 각각 27.65에서 6.97 area%로, 11.97에서 3.36 area%로 감소한 반면 POO는 15.94에서 29.05 area%로, PLO는 6.44에서 13.05 area%로 증가되었다. ${\alpha},\;{\gamma}\;{\delta}$-Tocopherol 분석 결과 LTS의 total tocopherol은 12.37 mg/100 g, ${\gamma}$-oryzanol 함량은 0.43 mg/100 g을 나타냈으며, total phytosterol 함량은 251.38 mg/100 g으로 나타났다. Commercial shortening과 LTS의 texture analyzer를 통한 hardness 측정 결과, commercial shortening은 157.41 g, LTS는 157.00 g으로 두 시료의 hardness가 비슷하게 측정되었다. LTS의 polymorphic form을 측정하기 위해 x-ray duffraction을 사용하였다. 일반적으로 쇼트닝이나 마가린은 ${\beta}'$형 결정일 때 바람직하다고 여겨지는데, LTS의 분석 결과 ${\beta}$형이 함께 공존하고 있지만, ${\beta}'$형이 우세하게 나타났다.

상수리나무와 가시나무 낙엽의 분해율 및 분해과정에 따른 영양염류 함량 변화 (Decay Rate and Nutrient Dynamics during Litter Decomposition of Quercus acutissima and Quercus mysinaefolia)

  • 원호연;오경환;표재훈;문형태
    • 한국환경생태학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.74-81
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    • 2012
  • 상록활엽수인 가시나무와 낙엽활엽수인 상수리나무 낙엽의 분해율 및 분해과정에 따른 영양염류의 함량 변화를 파악하기 위해 2008년 12월 공주의 상수리나무군락에 낙엽주머니를 설치하고 2009년 3월부터 2010년 12월까지 3개월 간격으로 낙엽주머니를 수거하여 분해율, 분해상수(k), 그리고 분해과정에 따른 C/N비, C/P비의 변화와 영양염류의 동태를 조사하였다. 24개월경과 후 상수리나무 낙엽과 가시나무 낙엽의 잔존률은 각각 $46.3{\pm}5.4%$$37.8{\pm}2.5%$로 가시나무 낙엽의 분해가 상수리나무 낙엽의 분해보다 빠르게 진행되는 것으로 나타났다. 24개월경과 후 상수리나무 낙엽과 가시나무 낙엽의 분해상수(k)는 각각 0.38과 0.49로 가시나무 낙엽의 분해상수가 높게 나타났다. 상수리나무 낙엽의 분해과정에 따른 C/N. C/P 비율은 초기에 각각 46.8, 270.9 이었으나 24개월경과 후에는 각각 22.5와 104.2로 점차 감소하였으며, 가시나무 낙엽의 경우 초기 C/N, C/P 비율은 각각 22.4와 41.7로 나타났고, 24개월경과 후에는 각각 16.7와 89.9로 나타났다. 낙엽의 초기 N, P, K, Ca, Mg 함량은 상수리나무 낙엽에서 각각 8.31, 0.44, 4.18, 9.38, 1.37 mg/g, 가시나무 낙엽에서 각각 19.88, 2.73, 7.06, 8.24, 2.61 mg/g으로 가시나무 낙엽의 질소와 인의 함량이 상수리나무 낙엽에 비해 현저히 높았다. 24개월경과 후 N, P, K, Ca, Mg의 잔존률은 상수리나무 낙엽에서 각각 100.91, 114.75, 32.99, 50.63, 15.51% 이었고, 가시나무 낙엽에서 각각 43.22, 11.35, 12.98, 82.22, 44.23% 로 조사기간 동안에 상수리나무 낙엽에서는 질소와 인의 부동화가, 가시나무 낙엽에서는 질소와 인의 무기화가 진행되었다.

Tomato spotted wilt virus를 위한 간편한 식물바이러스 핵산진단법: Virion Captured/RT-PCR (VC/RT-PCR) (Convenient Nucleic Acid Detection for Tomato spotted wilt virus: Virion Captured/RT-PCR (VC/RT-PCR))

  • 조점덕;김정수;김현란;정봉남;류기현
    • 식물병연구
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    • 제12권2호
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    • pp.139-143
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    • 2006
  • VC/RT-PCR은 바이러스의 단백질과 PCR 튜브의 재질적 특성을 이용하여 바이러스 이병주의 즙액으로부터 핵산을 지니고 있는 바이러스를 polypropylene에 부착시키고 그 외 PCR 활성을 저해하는 식물 즙액은 PBST로 제거해 주므로써 정확하고 깨끗한 바이러스 진단이 가능하다. 이 방법은 바이러스에 대한 항혈청이 전혀 필요 없으며 포장 시료를 직접 이용해 30 분 이내에 바이러스 핵산을 획득할 수 있어 바이러스 진단이 빠르고 간편하며 경제적이고 감도 높은 실용적인 방법이다. TSWV 에 대한 VC/RT-PCR을 위해 다양한 마쇄 완충액을 시험한 결과 0.5%의 Sodium sulphite를 포함한 0.01M Potassium phosphate (pH 7.0)가 가장 안정적이었으며 VC/RT-PCR을 이용하여 TSWV에 대한 최적의 처리 과정을 확립하였다. TSWV에 최적인 완충액에 마쇄한 바이러스 감염 잎의 조즙액을 이용한 한계 희석 농도는 $10^{-5}$으로 높은 감도를 보여 낮은 농도의 바이러스를 보유한 기주로부터 정확하 게 바이러스를 감지해 낼 수 있게 되었다. 두가지 이상의 바이러스에 감염된 기주로부터 두 가지 이상의 프라이머를 이용해 바이러스를 감지해 내는 다중 진단을 위한 실험 중 식물체의 종류와 바이러스의 Primer의 종류가 진단결과의 정확도에 큰 영향을 미치며 이러한 결과는 식물체 즙액을 바로 이용하는 VC/RT-PCR 방법은 물론 식물체로부터 Total RNA를 따로 분리하여 RT-PCR을 이용한 결과에서도 동일하게 나타났다. 따라서 편리하고 실용 적인 VC/RT-PCR법의 정확성을 최대화시키기 위해서는 다중 진단을 저해하는 식물체적 원인과 Primer 사이의 간섭 현상에 대한 연구가 더 진행될 것이며 이러한 원인을 충분히 제거해 줄 수 있는 마쇄 완충액을 개발하고 프라이머 제작을 더욱 신중히 해야 할 것이다.