• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제48권1호
• /
• pp.12-23
• /
• 2020

Edible films containing antimicrobial agents can be used as safe alternatives to preserve food products. Essential oils are well-recognized antimicrobials. However, their low water solubility, volatility and high sensitivity to oxygen and light limit their application in food preservation. These limitations could be overcome by embedding these essential oils in complexed product matrices exploiting the encapsulation efficiency of β-cyclodextrin. This study focused on the maximization of β-cyclodextrin production using cyclodextrin glucanotransferase (CGTase) and the evaluation of its encapsulation efficacy to fabricate edible antimicrobial films. Response surface methodology (RSM) was used to optimize CGTase production by Brevibacillus brevis AMI-2 isolated from mangrove sediments. This enzyme was partially purified using a starch adsorption method and entrapped in calcium alginate. Cyclodextrin produced by the immobilized enzyme was then confirmed using high performance thin layer chromatography, and its encapsulation efficiency was investigated. The clove oil/β-cyclodextrin inclusion complexes were prepared using the coprecipitation method, and incorporated into chitosan films, and subjected to antimicrobial testing. Results revealed that β-cyclodextrin was produced as a major product of the enzymatic reaction. In addition, the incorporation of clove oil/β-cyclodextrin inclusion complexes significantly increased the antimicrobial activity of chitosan films against Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Salmonella Typhimurium, Escherichia coli, and Candida albicans. In conclusion, B. brevis AMI-2 is a promising source for CGTase to synthesize β-cyclodextrin with considerable encapsulation efficiency. Further, the obtained results suggest that chitosan films containing clove oils encapsulated in β-cyclodextrin could serve as edible antimicrobial food-packaging materials to combat microbial contamination.

• 한국환경농학회지
• /
• 제28권4호
• /
• pp.378-385
• /
• 2009

Arsenic (As) is known to be very toxic and carcinogenic to human beings. Arsenic contaminated soil was collected from a timber mill site at Busan Metropolitan City, Korea, where chromated copper arsenate (CCA) had been used to protect wood from rotting caused by insects and microbial agents. The soil was stabilized using both natural oyster shells (NOS) and calcinated oyster shells (POS). The calcination of natural oyster shells was accomplished at a high temperature in order to activate quicklime from calcite. Two different oyster shell particle sizes (-#10 mesh and -#20 mesh) and curing periods of up to 28 days were investigated. The stabilization effectiveness was evaluated based on the Korean Standard Test (KST) method (1N HCl extraction). The stabilization results showed that the POS treatment was more effective than the NOS treatment at immobilizing the As in the contaminated soils. A significant As reduction (96%) was attained upon a POS treatment at 20 wt% and passed the Korean warning standard of 20 mg/kg ('Na' area). However, an As reduction of only 47% (169 mg/kg) was achieved upon a NOS treatment at 20 wt%. The -#20 mesh oyster shells seem to perform better than the -#10 materials. The scanning electron microscopy (SEM)-energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) results showed that As immobilization was strongly associated with Ca and O in the presence of Al and Si.

• The Korean Journal of Ecology
• /
• 제19권2호
• /
• pp.179-189
• /
• 1996

Growth and nitrogen retention of Persicaria thunbergii were investigated in the wetland microcosms which contained the plants growing on soil bed. Nitrogen solution was supplied to the microcosms with the same amount of $NH_4^{+}-N\; and\; NO_3^{-}-N$ at the rates of 0.00, 0.78, 1.57, 3.14g $N{\cdot}m^{-2}{\cdor}wk^{-1}$ from May 1 to August 31, 1995. The solution was detained for 5 days to react with soil and plant and then allowed to leach. The contents of NH_4^{+}-N\;and\; NO_3^{-}-N$ in the leachate, total Kjeldahl nitrogen, plant biomass, and soil characteristics were determined. Nitrogen retained by plant was estimated as the increment of TKN in plant biomass. The addition of 0.78 and 1.57g $N{\cdot}m^{-2}{\cdot}wk^{-1}$ resulted in significant increase of plant biomass. However, plant growth was inhibited when nitrogen was added at the rate of 3.14g $N{\cdot}m^{-2}{\cdot}wk^{-1}$. Overall, the plant biomass was positively correlated with the amount of nitrogen retained by plant and soil system. The amounts of $NO_3^{-}-N$ leached from the microcosms were 5~10 times higher than those of $NH_4^{+}-N$. While total nitrogen added ranged from 143.2 to 576.5g $N/m^2$, total leaching loss of inorganic nitrogen and nitrogen retained by plant was as little as 1.04~22.71g $N/m^2$, and 5.46~12.91g $N/m^2$, respectively. Then, the plant seemed to contribute to KDICical and microbial immobilization of nitrogen in the soil. Finally, it is suggested that a large portion of nitrogen added was lost into the air by denitrification and volatilizaton, and / or leached in organic forms.

• 한국환경복원기술학회지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.63-71
• /
• 2015

Recently the roof gardening has become very popular and even on the apartment-veranda and on the roofs in high buildings many kinds of vegetables and berries are cultivated. And the demand of the nutritional supplement for the effective plant growth is also increasing. The general urban conditions are to be adapted for plant growth. A different hygroscopic and temperature-conditions after regions, sunshine and wind have strong influences on the plant growth and usually it is not optimal enough. It is because why a nutritional condition in soil for plant growth so important and essential. The usual compound-soil or -fertilizer cannot offer enough quantities of nutrients for plant growth and additional soil conditioner becomes more necessary. There are many kinds of soil conditioners like hydrogel in the market and we studied on Geohumus, Montigel and Geko, which are widely used in Europe and other countries. Water absorption and microbial immobilization with effective microorganisms were tested and compared. The EM solution was identified as bacteria, fungi and azotobacter etc. and they were immobilized at the soil conditioners at first. And the cultivated and immobilized at the soil conditioners EM-solution was added to the plant soil. 1 g of the soil conditioners absorbed ca. 20 g of water. The plant grew 10 cm more, got 3 times more branches and 2 times more fruits in the soil with soil conditioners immobilized with microorganisms. With water addition the plant with both conditions in the soil could stay fresh in comparison to without soil conditioners.

• 한국식품과학회지
• /
• 제37권2호
• /
• pp.318-320
• /
• 2005

Lactobacillus reuteri는 사람과 동물의 장관 내에 존재하는 유산균의 일종으로서 혐기적 조건에서 glycerol을 대사하여 항균 물질인 루테린을 생산한다. 본 연구의 목적은 고정화된 L. reuteri를 이용하여 회분식 또는 연속식 생산 공정을 이용하여 루테린 생산의 반응 조건을 조사하는데 있었다. Agarose를 사용하여 고정화된 L. reuteri는 250mM glycerol과 반응시켜 루테린을 생산하였다. Agarose 농도를 0.5%로 조정한 회분식 생산 공정에서는 약 36시간 동안 루테린 생산이 지속되었고 시간 경과에 따라 루테린의 생산이 점차 감소하였다. 연속식 공정에서는 고정화 균이 현탁세포에 비하여 루테린 생산 시간이 약 2배 정도 연장되었으며 총 루테린의 생산 또한 502mM로 현탁 세포에 비하여 약 1.5배 증가하였다. 본 연구의 결과는 고정화 세포를 이용한 루테린 생산의 증가 가능성을 제시하였다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제28권1호
• /
• pp.20-24
• /
• 2009

퇴비화 과정 중 암모니아 휘산과 관련된 난분해성 및 이분해성 유기물의 역할을 재조명하기 위해 분뇨와 톱밥(난분해성) 또는 쌀겨(이분해성)를 혼합한 후 4주간 $CO_2$ 발생량과 $NH_3$ 휘산량을 조사하였다. 이산화탄소 발생량은 톱밥처리구에 비해 쌀겨처리구에서 43$\sim$122% 정도 높았으며, 이에 상응하게 최종 건물중 손실률도 쌀겨처리구가 35.1$\sim$41.5%로 톱밥처리구의 18.7$\sim$22.6%에 비해 유의하게(P$\sim$0.05) 높았다. 톱밥처리구에서는 시험기간인 4주간 암모니아 휘산이 발생하지 않았는데, 이는 톱밥의 C/N 비가 높아 질소무기화가 지체되었고 톱밥 자체가 $NH_4^+$를 흡착할 수 있는 능력이 있기 때문으로 판단되었다. 반면, 이분해성인 쌀겨 처리구에서는 퇴비화 초기에는 질소부동화에 의해 암모니아 휘산이 나타나지 않았지만, 8일 이후부터는 쌀겨처리량이 낮은 순서대로 이분해성 유기물의 고갈에 의한 질소재무기화에 의해 암모니아 휘산이 관측되었다. 따라서, 이분해성 유기물은 초기 암모니아 부동화를 통해 암모니아 휘산을 감소시킬 수 있지만, 부동화된 질소의 재무기화에 의해 퇴비화 중반기에 오히려 암모니아 휘산이 증가할 수 있는 것으로 나타났다. 반면, 난분해성 유기물인 톱밥은 암모니아 고정능이 있어 물리화학적 흡착에 의해 암모니아 휘산을 저감시킬 수 있는 것으로 판단되었다.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제36권6호
• /
• pp.376-383
• /
• 2003

퇴비를 효율적으로 이용하면서 작물의 요구를 충족시키기 위해 화학비료를 혼합 시비하는 것은 하나의 효율적인 방법이 될 수 있다. 본 연구에서는 퇴비를 혼합 시비할 경우 화학비료 중 질소의 이용율과 손실에 미치는 영향을 구명하기 위해 포트실험을 하였다. 중질소로 표지된 요소 ($5.24\;^{15}N\;atom\;%$)를 $450mg\;N\;kg^{-1}$ 으로 모든 포트에 처리하였고 퇴비($0.37\;^{15}N\;atom\;%$)는 각각의 포트에 0, 200, 400, $600mg\;N\;kg^{-1}$으로 시비량을 달리하여 처리한 후에 배추 (Brassica campestirs L. cv. Samjin)를 30, 60일 동안 재배하였다. $200mg\;N\;kg^{-1}$의 퇴비를 처리했을 경우에, 배추가 흡수한 질소 중에서 처리한 요소로부터 유래한 양은 차이가 없었으나, 400과 $600mg\;N\;kg^{-1}$ 의 퇴비를 시비한 경우에는 그 양이 유의적으로 (P<0.05) 증가하였다. 퇴비의 시용으로 토양의 물리화학성이 향상되어 배추의 질소 이용이 증가하였기 때문이라고 판단하였다. 토양에서 부동화된 질소의 양 또한 퇴비의 시용율에 따라 증가하였는데, 이것은 퇴비의 유기탄소를 이용하는 미생물의 활성이 증가했기 때문이다. 배추와 토양에서 요소로부터 유래한 질소의 회수율은 퇴비 시용량에 따라 증가하였는데, 30일에는 71.5%에서 95.6%로 증가하였고, 60일에는 67.0%에서 88.2%로 증가하였다. 이 결과는 퇴비의 혼합 시비율이 증가함에 따라 식물 및 미생물에 의한 화학비료의 이용이 증가한다는 것을 보여주었다. 그러나 다음 작물을 재배하는 동안에 부동화된 질소가 어떻게 되는가에 대한 연구 또한 혼용 시용한 퇴비가 화학비료에 장기간 미치는 영향을 구명하기 위해서 필요하다.

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제44권3호
• /
• pp.185-190
• /
• 2001

알긴산은 일반적으로 미생물의 고정화에 널리 사용되는 biopolymer이다. 본 연구는 구연산 생산균인 Aspergillus niger를 calcium alginate로 고정화한 beads로 납의 흡착 특성을 조사하였다. A. niger beads는 $CaCl_2$를 사용하여 주사기로 제조하였으며 이 beads를 납제거에 이용하였다. 그 결과는 다음과 같다. 즉, A. niger를 구연산 생성배지에서 1일에서 7일까지 배양한 후 제조한 beads로 납흡착량을 측정한 결과는 3일간 배양된 곰팡이 beads에서 가장 높았다. 발아되지 않은 beads와 3일간 배양된 beads로 시간에 따른 납흡착량을 정량한 결과 30분까지는 그 흡착량이 동일하게 급격히 증가하였으며 그 후 발아되지 않은 beads는 더 이상 흡착이 일어나지 않았으나 3일간 배양된 곰팡이 beads는 시간이 지남에 따라 천천히 계속 흡착하여 1시간 후에는 480 ppm까지 흡착하였다. 납흡착시 최적 pH와 온도는 각각 6과 $35^{\circ}C$로 나타났다. 납용액 50 ml (500 ppm)이 든 250 ml 삼각플라스크에 beads $50{\sim}100$개가 최적이었으며 그 이상에서는 납흡착율이 감소하였다. 중금속에 대한 흡착율은 납> 구리> 카드뮴 순이었으며 0.1 M $CaCl_2$, 0.1 M NaOH 및 0.1 M KOH의 전처리의 효과는 없었으며 0.1 HCI로 곰팡이 bead의 납탈착하여 beads를 재사용이 가능하였다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제31권8호
• /
• pp.603-610
• /
• 2009

본 연구는 휘발성유기화합물질의 분해능력을 가진 yeast인 Candida tropicalis를 이용하여, 대표적인 휘발성 유기화합물질인 톨루엔과 MEK의 제거효율을 향상시키기 위하여 수행되었다. 반응기는 가스상으로 유입되는 톨루엔과 MEK의 물질전달 능력을 향상시키기 위하여 airlift loop 형태로 선택하였고, yeast 미생물의 효과적인 포괄고정화를 위해 분말활성탄(PAC)과 알지네이트(Alginate), PEG로 고분자 담체를 형성하였다. Airlift loop bioreactor의 물질전달성능을 평가하기 위한 실험을 수행하였으며, 기체체류시간 15초에서 담체를 첨가하지 않은 액상의 톨루엔 물질전달계수($K_La$) 값이 1.29 $min^{-1}$이었으나, 고분자 담체를 첨가한 경우 톨루엔의 $K_La$는 4.07 $min^{-1}$로 증가하였다. 따라서 고분자담체를 적용하는 것이 기상으로 유입되는 휘발성유기화합물의 물질전달을 향상시키는 것으로 확인되었다. 이러한 airlift loop bioreactor와 yeast 포괄고정 담체를 적용하여 체류시간을 60초, 30초, 15초에서 유입부하에 변화를 주며 실험을 진행한 결과, 톨루엔 5, 10, 19, 37 g/$m^3$/hr, MEK 4.5, 8.9, 17.8, 35.1 g/$m^3$/hr의 유입부하 변화에도 전체 80% 이상의 안정적인 처리효율을 나타내었다. 또한 airlift loop bioreactor의 분해능을 확인하기 위하여 유입부하를 단기간 변화시켜 주며 실험한 결과, 톨루엔과 MEK의 최대분해능은 각각 70.4 g/$m^3$/hr, 56.4 g/$m^3$/hr로 확인되었다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제9권4호
• /
• pp.197-205
• /
• 1981

Bacillus megaterium의 발효액으로 부터 페니실린 아미다제를 셀라이트에 흡착시켜 분리한 후 이 흡착효소를 아크릴아마이드에 포괄시켜 고정화하였다. 관형식 반응조에서의 이 고정화효소의 안정도는 포괄시키지 않은 흡착효소에 비해 크게 증가하였으며 최적 반응 pH는 8.7, 그리고 최적 안정도는 7.5~8.0이었고 최적온도는 5$0^{\circ}C$ 였다. Km과 6-APA, 페닐초산에 의한 저해상수는 각각 4.55mM, 36.5mM, 그리고 10.5mM이었다. Effectiveness factor값은 0.95로 내부확산 효과는 무시할 수 있었다. pH8.0의 조건에서 관형식 반응조 내에서의 효소역가의 반감기는 4$0^{\circ}C$에서 6.8일 그리고 3$0^{\circ}C$ 에서는 47일로 포괄하지 않은 흡착효소에 비해 안정도가 각각 6.8배와 12배로 증가하였다. 이 고정화 효소에 의한 회분식 및 연녹식반응조에서의 6-APA의 생산성을 논의하였다. 실험결과로 미루어 보아 특히 흡착효소를 고정화효소로 사용하는 경우에 포괄방법을 이용함으로써 효소반응조의 안정도를 크게 증가시킬 수 있음을 시사하였다.