지질 생산 효모인 Rhodotorula glutinis K -501이 생산하는 세포외지질(extracellular lipid)의 물리화학적 성질을 조사하여 생체 계면활성제로서의 응용 가능성을 검토하였다. 분석실험 결과 생산된 세포외지질은 당지질계 물질임을 알 수 있었다. 세포외지질의 임계미셀농도와 표면장력은 각각 89mg/L와 31dyne/cm로서 계면활성제로서 매우 우수한 표면활성을 가지고 있었으며 넓은 범위의 pH에서 표면장력의 값은 일정하였다. 상용 계면활성제인 Tween 80과 Triton X-100에 비하여 세포외지질은 각각2-3배 높은 유화도와 1.3배 높은 분산력을 가지고 있었다.
방향족 에폭사이드 기질에 대한 입체선택적 가수분해능이 우수한 Rhodotorula glutinis의 epoxide hydrolase (EH)를 codon usage를 고려한 Escherichia coli 균주에서 고효율로 발현할 수 있었다. 효모인 R. glutinis와 박테리아인 E. coli에서의 codon usage 선호도를 분석하고 그 차이를 고려하여 E. coli 에서 잘 사용되지 않는 rare codon에 대한 tRNA유전자정보가 들어 있는 pRARE plasmid를 함유한 E. coli 균주인 Rosetta(DE3)pLysS를 숙주세포로 사용하였다. R. glutinis EH를 발현시킨 재조합 E. coli를 생촉매로 사용하여 라세믹 styrene oxide 혼합물과 반응시켰을 때, (R)-styrene oxide에 대한 입체선택적 가수분해활성이 wild type R. glutinis 대비 매우 향상됨을 관찰할 수 있었다. 또한 라세믹 기질로부터 입체적으로 고순도인 99% ee 값을 갖는 광학적으로 순수한 (S)-styrene oxide를 얻을 수 있었다.
This work was aimed at utilizing rice bran as a substrate for $\beta$-carotene production by Rhodotorula glutinis DM 28 under optimized conditions of solid-state fermentation. The biomass and $\beta$-carotene content of Rhodotorula glutinis DM 28 grown on rice bran as a sole substrate under solid-state fermentation were 54 g/kg rice bran and 1.65 mg/kg rice bran, respectively. Its biomass and $\beta$-carotene content, however, could be improved by 60% and 30%, respectively, using the Central Composite Design for the optimization of its cultivation conditions. The optimized conditions obtained were a pH of 5, a moisture content of 70% (w/w), and a carbon-to-nitrogen ratio of 4. Under these conditions, rice bran containing R. glutinis DM 28 had nutritional values of $\beta$-carotene, protein, and fat higher than those of rice bran alone. Yeast-grown rice bran could be suitable, therefore, to use as a $\beta$-carotene-enriched supplement in animal feeds.
227 red yeast strains were isolated from air (60 isolates), plant flowers (45 isolates), soil (40 isolates), water (37 isolates) and dairy products (45 isolates). On the basis of 33 different physiological and morphological properties, the isolated strains were assigned to 6 species belonging to 4 genera. Rhodotorula mucilaginosa and Cryptococcus albidus were the most dominant species among red yeasts of the air, plant flowers, water and dairy products, whereas Cryptococcus albidus and Rhodotorula glutinis were prevailed in soil. Cryptococcus laurentii was represented by considerable number of strains, whereas the other spesies were of low occurrence. Noteworthy was the isolation of 2 different groups of isolates belonging to Rhodotorula glutinis. These groups were differentiated from each other on the basis of rhamnose, cellobiose and arabinitol assimilation and growth at $37^{\circ}C$. Systematic position of Rhodotorula glutinis was discussed.
세포외지질을 생합성하는 균주 Rhodotorula glutinis K-501을 토양으로부터 분리하였는데 이들에 의해 생산된 지질은 우수 하고 안정적인 유화특성을 나타내었다 세포외지질의 생합성을 극대화하기 위하여 지질의 생산에 영향을 주는 인자들을 검토하여 배양 조건을 최적화하였다. Sucrose와 ammonium sulfate를 각각 탄소원과 질소원으로 사용하였을 때 세포외지질의 생합성 농도가 높았으므로 최적의 성분으로 결정되었으며, 최적의 C/N비는 50이었다. $KH_2PO_4,\;Na_2HPO_4,\;MgSO_4,\;CaCl_2$는 각각 3.5, 1.0, 0.75, O.1g/L일 때가 최적의 농도이었으며 최적의 온도와 pH는 $22^{\circ}C$,7.0이었다. 최적의 조건하에서 sucrose 60g/L을 사용하여 교반식 발효조에서 회분배양을 한 결과 세포외지질이 8.1g/L의 농도로 생합성되어 단위세포 질량당 51.9%의 높은 수율을 얻을 수 있었다.
The biosorption of methylene blue (MB) from aqueous solution was investigated using dried Rhodotorula glutinis as the biosorbent. The effects of pH, initial dye concentration, biosorbent dosage, and kinetic studies were determined to obtain valuable information for biosorption. Results indicated that most of the adsorbed MB bound within 30 minutes of contact and the MB adsorption capacity increased from 21.1 to 101.8 mg/g with the initial MB concentration increased from 50 to 300 mg/L. Additionally, the MB adsorption capacity gradually increased from pH 4.0 to 9.0, reaching its peak at an initial pH of 9.0. As the biomass load was increased from 0.25 to 4.0 g/L, the MB removal efficiency increased from 14.1 to 84.5%. The Langmuir model provided the best fit throughout the concentration range, and the maximum adsorption capacity (qmax) and Langmuir constant (b) were determined to be 135.14 mg/g and 0.026 l/mg, respectively. Furthermore, the biosorbent process of R. glutinis was found to follow pseudo-second-order kinetics and the calculated qeq,cal value showed good agreement with the experimental qeq value. Overall, the biosorption of MB by R. glutinis can be characterized as a monolayer, single site type phenomenon, and the rate-limiting step was determined to be the chemical reaction between the adsorbent and the adsorbate.
Rhdotorula glutinis epoxide hydrolase 유전자를 pColdI 벡터 와 pET-21b(+) 벡터에 재조합하여 제작한 E. coli를 생촉매로 사용하여 라세믹 styrene oxide에 대하여 회분식 가수분해 반응을 실시하였다. pET-21b(+)/RgEH 재조합 플라스미드 DNA를 가진 E. coli를 $15^{\circ}C$에서 저온 배양할 때 수용성 단백질 형태로 가장 많이 발현되었고, 입체선택적 가수분해 활성과 촉매 안정성이 가장 좋았다. 라세믹 styrene oxide 20 mM에 대하여 반응온도 $30^{\circ}C$에서는 반응시간 20분 동안에 수율 24.0%로 (S)-styrene oxide를 얻은 반면에, 반응온도를 $10^{\circ}C$로 낮추고 0.5% (w/v) Tween 20을 첨가하고 반응시키면 광학순도 99.0% ee 이상의 (S)-styrene oxide을 46.0%의 수율로 얻을 수 있었다. 최적조건에서 E 값은 6.68이었으며, 100 mM의 라세믹 styrene oxide에 대해서는 반응시간 50분에 이론 수율 50% 대비 40%의 높은 수율로 (S)-styrene oxide를 얻을 수 있었다.
영지(Ganoderma lucidum) 열수추출물이 지질생성효모(Rhodotorula glutinis)의 증식과 지질함량 및 지방산 조성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 영지추출물을 각각 0 ($S_0$), 0.1 ($S_1$), 0.01 ($S_2$) 및 1.0% ($S_3$)되게 첨가한 기본배지에 R. glutinis를 접종하여 $30^{\circ}C$에서 8일간 진탕배양하면서 그 효모의 생육도, 당 소비량의 변화, 지질함량 및 지방산 조성을 조사하였다. 영지추출물의 첨가량이 증가할수록 균체증식은 증가하였으며, 배양 8일에는 $S_1,\;S_2$ 및 $S_3$구가 $S_0$구보다 각각 1.5배, 1.6배, 및 2.1배로 증가하였으며 8일 후 당 소비율은 감소하는 경향이 있었다. 균체지질함량은 영지추출물의 농도가 증가함에 따라 40% ($S_0$)에서 41.5% ($S_1$), 43.7%($S_2$) 및 46.7% ($S_3$)로 증가하였고 균체 지방산은 myristic, palmitic, stearic, oleic, linoleic acid 등이였으며 불포화지방산의 함량(38.6 mg/g)이 포화지방산의 함량(22.3 mg/g)보다 많았다. 영지추출물의 농도가 증가함에 따라 각 처리구의 균체 지방산함량은 myristic acid를 제외한 모든 산이 증가하였는데, 그 중 $S_2$에서 가장 많았으며, $S_3$구에서는 $S_1$구보다도 감소한 반면, myristic acid는 $S_3$에서 가장 높게 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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