하이테크 산업은 이른바 스마트 농업의 융합에 장벽을 극복하기 위해 농업의 경관을 바꾸고있다. 정밀 농업의 핵심인 온도, 습도, 위치 정보 및 실시간 요약 정보 등의 중요한 ICT제어기술을 적용하여 버섯재배온도, 습도, 조명, 이산화탄소 등의 제어가 가능한 컨테이너형 버섯재배 시스템을 설계제작하였으며, 버섯 재배에 활용가능성을 표고버섯을 대상으로 시험을 수행하였다. 표고버섯의 초발이소요일수는 청색 LED광에서 5~6일, 적색 LED광, 청색-적색-흰색 혼합 LED광, 형광등에서 6~7일로 유사하였고 생체중은 청색 LED광에서 39.82 g으로 타처리구에 비해 우수하였다.
Aspergillus niger KCTC 6144 포자를 alginate bead로 고정화하여 호박배지(포도당 9%, 호박가루 1%, pH 6)를 이용하여 구연산 발효를 수행하였다. 고정화된 A. niger 포자가 bead 내에서 발아하여 균사가 bead를 뚫고 자라났으며 3$0^{\circ}C$에서 4일간 배양 후 그 크기는 2.0~2.5mm에서 6~8mm로 커졌다. 3$0^{\circ}C$에서 5일간 진탕배양(150rpm)으로, 50ml 호박 배지가 든 250ml 삼각 flask를 사용하여, 구연산 생성의 최적 발효 조건을 검토한 결과는 다음과 같다. 탄소원으로 포도당을 12%로 올렸을 때 구연산의 생성이 최고에 달하였고, 질소 및 무기질원으로 1%의 호박가루가 구연산 생성에 가장 알맞는 농도였다. 초기 pH는 6.0, bead의 수가 100개로 하였을 때 구연산 생성이 가장 좋았으며, 포도당 12%, 호박가루 1%로 한 최적 배양 조건에서, 5일만에 구연산이 23.5g/ι로 최고로 생성되었다.
폴리 젖산의 원료가 되는 젖산은 D-, L의 광학이성질체로 존재하는데 L젖산 폴리머와 라세미 폴리머는 결정성과 녹는점이 다르므로 플라스틱으로서의 만족할 만한 물성을 기대하기 위하여 원료로서 광학적으로 순수한 L-lactic acid가 요구된다. 이를 위하여 한 종류의 이성질체만을 선택적으로 생산하는 젖산균주를 탐색하여 분리함으로써 광학적으로 순수한 산물을 얻을 뿐만 아니라 이러한 발효법에 의한 젖산생산은 자연계에 풍부한 starch나 cellulose, 음식물쓰레기와 같은 재생 가능한 자원을 기질로 사용하여 젖산발효에서 전분의 당화 공정에 필요한 시간과 노력을 최소화하며 젖산 생산에 드는 전체적인 비용을 절감할 수 있다. 전분을 직접 이용하는 것은 젖산균의 일반적인 성질이 아니므로 전분이 풍부한 누룩을 수집하여 직접적으로 전분을 분해하여 젖산발효를 수행하는 균주를 누룩에서 분리하였다. 분리균주는 형태학적, 배양학적,생화학적 특성 및 16s rDNA 분석을 통하여 Enterococcus sp.으로 동정되어 Enterococcus sp. JA-27로 명명하였다. 생육에 따른 L-lactic acid의 최적 생산 조건을 검토한 결과, 최적 배지조건은 탄소원으로 1.5% soluble starch, 질소원으로 3.5% tryptone, 그 외의 다른 조성들은 0.1% $K_2$$HPO_4$, 0.04% $MgSO_4$$.$$7H_2$O, 0.014% $MnSO_4$$.$$4H_2$O, 0.04% $MgSO_4$$.$$7H_2$O이었고 최적 배양조건은 $30^{\circ}C$, pH 8이었다. 대량생산을 위한 기초자료를 제공하기 위하여 회분배양과 유가배양을 실시하였고, 회분배양이 L-lactic acid의 생산수율(0.134 g, L-lactic acid/g, soluble starch)이 더 높게 나타나 효과적이었다. 7 L 발효조 배양시 pH를 control한 결과, L-lactic acid 생산이 삼각플라스크에 비해 1.5배 더 증가하였다. 배지 중의 젖산을 정제하기 위한 방법으로 이온교환 칼럼크로마토그라피(ion-exchange column chromatography)를 사용하였고 일련의 정제 과정을 통하여 배양액 중의 L-lactic acid 정제 수율은 약 85% 정도로 나타났으며 HPLC로 분석한 결과 99.7%의 순도를 확인할 수 있었다.
가정식 된장에서 mannanase 생산균으로 분리된 Bacillus sp. YB-1401와 B. amyloliquefaciens YB-1402로부터 2개의 xylanase 유전자가 대장균으로 클로닝 되었으며 그 염기서열이 결정되었다. 두 xylanase 유전자는 213개 아미노산 잔기의 단백질을 코드하는 642 nucleotides로 동일하게 구성되었다. Xyn1401과 Xyn1402로 명명된 YB-1401과 YB-1402 xylanase의 아미노산 배열은 127번째 잔기인 Asn과 Lys을 제외하고는 모두 동일하였고, glycosyl hydrolase family 11에 속하는 xylanase의 아미노산 배열과 상동성이 높았다. 두 효소의 signal peptide는 SignalP4.1 프로그램에 의해 아미노 말단의 28 잔기 배열로 동일하게 예측되었다. 두 효소는 91−94%가 재조합 대장균의 배양상등액에 존재하였으므로 대장균에서 효과적으로 분비되는 것으로 판단되었다. Xyn1401과 Xyn1402의 최적 반응조건은 50℃와 pH 6.0, 55℃와 pH 6.5로 각각 달랐으며 이로 보아 오직 한 개의 아미노 잔기의 차이가 온도와 pH에 따른 효소 활성에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 또한 두 효소는 열안정성도 서로 약간 차이가 있었다.
복분자 과육의 농축액을 유산균을 이용하여 발효시킨 후 발효액의 생리활성을 평가하였다. 발효에는 Lactobacillus acidophilus KCCM 32820, L. casei KCCM 12452, Lactococcus lactis subsp. lactis KCCM 40104, Streptococcus thermophilus KCCM 40430을 단독 또는 혼합하여 사용하였으며 접종량은 대수증식기 말기의 배양액을 2%(v/v)가 되도록 첨가하였다. 단독발효의 경우 L. casei의 발효능이 가장 우수하였으며 혼합 starter를 사용하였을 경우에는 L. casei와 L. lactis를 1:1로 혼합하였을 때 가장 우수한 발효능을 나타내었으나 관능검사에 있어서 L. acidophilus와 S. thermophilus를 이용하였을 때 종합적 기호도가 가장 높았다. 발효는 올리고당을 1%(w/v) 첨가하고 pH를 4.0, 발효온도를 $35{\sim}37^{\circ}C$로 하였을 때 $72{\sim}96$시간에서 가장 잘 이루어졌다. 발효액에는 glucose와 fructose가 주요 유리당으로 존재하였고 lactic acid 함량은 698.2 mg/100 g으로 발효전보다 9배 이상 증가하였다. 발효액의 생리활성을 측정한 결과 69%의 전자공여효과를 나타내었으며 아질산염 소거기능은 pH 1.2에서 38.3%, SOD 유사활성과 xanthine oxidase 저해활성은 각각 60.3%와 41.8%의 활성을 나타내었다. 발효액은 Escherichia coli 0-157:H7에 대해서는 17.3%의 생육저해율을 나타내 사용한 검정균 중에서 가장 높은 항균력을 보였으며 Salmonella typhimurium과 Bacillus cereus에 대해서는 각각 8.9%, 9.7%의 생육저해효과를 나타내었고 Staphylococcus aureus에 대해서는 7.2%의 생육저해효과를 나타내었다.
농촌진흥청 원예특작과학원에서는 2006년에 분홍색과 황색 조합형의 수출용 중 대형품종을 육성할 목적으로 1995년에 분홍색계열의 Lucky Rainbow 'Randevous' 와 황색계 중 형종 'Eastern Star' 품종을 교배하여 오렌지색톤의 심비디움 '오렌지볼'(Cymbidium 'Orange Bowl') 신품종을 개발하였다. 1996년부터 2006년까지 종자기내파종, 온실양성, 선발 그리고 특성검정으로 균일성, 안정성, 화색, 화수, 엽형등이 우수하여 2006년 12월 농작물 직무육성 심의회를 거쳐 'Orange Bowl'로 명명하였다. 'Orange Bowl' 품종은 화색이 노랑색 꽃잎 바탕색(RHS, YO21D)에 주황색의 굵은선(OR30B)이 있어 두가지 화색으로 독특하며, 1개 꽃대에 10.9개의 소화가 착생하며 화폭이 약 7.4cm로 크다. 꽃모양은 꽃받침과 꽃잎이 안쪽으로 약간 오므라드는 둥근 모양이고 꽃대는 반직립성이며 식물체 크기는 중형이다. 꽃은 보통재배시 한겨울인 1월 하순경부터 개화하는 중 생종이며 잎 형태는 꼬임이 적은 반직립성이고 꽃대의 길이는 71.8cm로 강건하여 수출용 재배에 적합하다.
Information on the effects of different yeast species on ruminal fermentation is limited. This experiment was conducted in a $3{\times}4$ factorial arrangement to explore and compare the effects of addition of three different live yeast species (Candida utilis 1314, Saccharomyces cerevisiae 1355, and Candida tropicalis 1254) at four doses (0, $0.25{\times}10^7$, $0.50{\times}10^7$, and $0.75{\times}10^7$ colony-forming unit [cfu]) on in vitro gas production kinetics, fiber degradation, methane production and ruminal fermentation characteristics of maize stover, and rice straw by mixed rumen microorganisms in dairy cows. The maximum gas production (Vf), dry matter disappearance (IVDMD), neutral detergent fiber disappearance (IVNDFD), and methane production in C. utilis group were less (p<0.01) than other two live yeast supplemented groups. The inclusion of S. cerevisiae reduced (p<0.01) the concentrations of ammonia nitrogen ($NH_3$-N), isobutyrate, and isovalerate compared to the other two yeast groups. C. tropicalis addition generally enhanced (p<0.05) IVDMD and IVNDFD. The $NH_3$-N concentration and $CH_4$ production were increased (p<0.05) by the addition of S. cerevisiae and C. tropicalis compared with the control. Supplementation of three yeast species decreased (p<0.05) or numerically decreased the ratio of acetate to propionate. The current results indicate that C. tropicalis is more preferred as yeast culture supplements, and its optimal dose should be $0.25{\times}10^7$ cfu/500 mg substrates in vitro.
The endo-polygalacturonase gene (endo-pgaA) was cloned from DNA of Aspergillus niger SC323 using the cDNA synthesized by overlapping PCR, and successfully expressed in Saccharomyces cerevisiae EBY100 through fusing the α-factor signal peptide of yeast. The fulllength cDNA consists of 1,113 bp and encodes a protein of 370 amino acids with a calculated molecular mass of 38.8 kDa. After induction by galactose for 48 h, the activity of recombinant endo-PgaA in the culture supernatant can reach up to 1,448.48 U/mg. The recombinant protein was purified to homogeneity by ammonium sulfate precipitation and gel filtration column chromatography and subsequently characterized. The optimal pH and temperature of the purified recombinant enzyme were 5.0 and 50℃, respectively. The Michaelis-Menten constant (Km) and maximal velocity (Vmax) of the enzyme for pectin were 88.54 μmol/ml and 175.44 μmol/mg/min, respectively. The enzyme activity was enhanced by Ca2+, Cu2+, and Na+, and strongly inhibited by Pb2+ and Mn2+. The pectin hydrolysates were mainly galacturonic acid and other oligo-galacturonates. Therefore, these characteristics suggest that the recombinant endo-PgaA may be of potential use in the food and feed industries.
거미줄곰팡이인 R. oryzae N174를 이용한 액체종국 배양기술을 개발하기 위해, 밀기울 농도별(0, 5, 10, 15 및 20%)로 액체종국을 제조하여 이들의 품질 특성을 조사하였다. 배지에 밀기울 첨가량이 많을수록 균사체량이 많아졌을 뿐 아니라 산도, 아미노산도가 증가하는 특성을 보였다. 또한, 밀기울을 5% 첨가한 군에서 ${\alpha}$-amylase와 glucoamylase의 활성도가 높았으며 acidic protease의 경우에는 15% 밀기울 첨가 배지에서 활성도가 높았다. 배양시간 별(0, 24, 48, 72 및 96 hrs) 효소 활성은 48~72시간에 효소활성이 가장 높은 것으로 나타났다. R. oryzae N174 액체종국 최적조건은 5~15% 밀기울 배지에서 48~72시간 배양이 최적조건이었다. 이를 토대로 밀기울 액체종국을 제조하여 저장온도와 저장 기간을 달리하여 저장한 후, 밀누룩 제조시 종국으로서 적합한지를 구명하고자 하였다. 제조된 밀누룩의 효소 활성뿐만 아니라 pH, 산도 및 환원당 함량을 비교 분석한 결과, 저장온도와 상관없이 하루 정도 저장한 액체종국을 사용하여 만든 밀누룩에서 높은 수치를 보였다. 저장조건에 따른 형태학적 변화를 살펴본 결과, 저장된 액체종국에서 균사체의 생육과 포자의 생성유무에 따라 밀누룩의 효소 활성에 영향을 미칠 것이라는 예상과는 달리 각 효소의 활성과 균사체의 생장, 포자의 생성과는 큰 차이가 보이지 않았다.
Proteolytic 활성을 나타내는 균주 KYC 1028, 1100, 1134, 1139, 1151, 1159, 1182등 7개 균주를 선발하였고, 이중 KYC 1134와 KYC 1139이 azocazein을 이용한 proteolytic 활성 조사에서 높은 활성을 나타내었다. 선발된 7개 균주의 동정은 16S rDNA 염기서열를 조사하였으며, NCBI에서 myxobacteria의 16S rDNA와 비교분석 하여 Myxococcus속 M. macrospores와 M. Fulvus에 높은 상동성을 나타내었다. 활성이 가장 높은 KYC 1134배양액의 생화학적 특성은 배양 7일까지 활성이 10배 증가하고, 단백질 생산도 함께 증가하였다. 배양액의 적정 proteolytic활성 온도는$60^{\circ}C$이고, pH 5에서 10까지 활성이 안정적이었다. 배양액의 proteases의 종류를 확인하기 위하여 11개의 inhibitors를 조사하여 bestatin만이 억제효과를 나타내어 amino peptidases와 exopeptidases와 종류가 배양액에 존재하는 것으로 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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