• 제목/요약/키워드: Solid State Fermentation

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Statistical Optimization for Monacolin K and Yellow Pigment Production and Citrinin Reduction by Monascus purpureus in Solid-State Fermentation

  • Jirasatid, Sani;Nopharatana, Montira;Kitsubun, Panit;Vichitsoonthonkul, Taweerat;Tongta, Anan
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제23권3호
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    • pp.364-374
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    • 2013
  • Monacolin K and yellow pigment, produced by Monascus sp., have each been proven to be beneficial compounds as antihypercholesterolemic and anti-inflammation agents, respectively. However, citrinin, a human toxic substance, was also synthesized in this fungus. In this research, solidstate fermentation of M. purpureus TISTR 3541 was optimized by statistical methodology to obtain a high production of monacolin K and yellow pigment along with a low level of citrinin. Fractional factorial design was applied in this study to identify the significant factors. Among the 13 variables, five parameters (i.e., glycerol, methionine, sodium nitrate, cultivation time, and temperature) influencing monacolin K, yellow pigment, and citrinin production were identified. A central composite design was further employed to investigate the optimum level of these five factors. The maximum production of monacolin K and yellow pigment of 5,900 mg/kg and 1,700 units/g, respectively, and the minimum citrinin concentration of 0.26 mg/kg were achieved in the medium containing 2% glycerol, 0.14% methionine, and 0.01% sodium nitrate at $25^{\circ}C$ for 16 days of cultivation. The yields of monacolin K and yellow pigment were about 3 and 1.5 times higher than the basal medium, respectively, whereas citrinin was dramatically reduced by 36 times.

A Newly Isolated Rhizopus microsporus var. chinensis Capable of Secreting Amyloytic Enzymes with Raw-Starch-Digesting Activity

  • Li, Yu-Na;Shi, Gui-Yang;Wang, Wu;Wang, Zheng-Xiang
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제20권2호
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    • pp.383-390
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    • 2010
  • A newly isolated active producer of raw-starch-digesting amyloytic enzymes, Rhizopus microsporus var. chinensis CICIM-CU F0088, was screened and identified by morphological characteristics and molecular phylogenetic analyses. This fungus was isolated from the soil of Chinese glue pudding mill, and produced high levels of amylolytic activity under solid-state fermentation with supplementation of starch and wheat bran. Results of thin-layer chromatography showed there are two kinds of amyloytic enzymes formed by this strain, including one $\alpha$-amylase and two glucoamylases. It was found in the electron microscope experiments that the two glucoamylases can digest raw corn starch and have an optimal temperature of $70^{\circ}C$. These results signified that amyloytic enzymes secreted by strain Rhizopus microsporus var. chinensis CICIM-CU F0088 were types of thermostable amyloytic enzymes and able to digest raw corn starch.

Applications of Yeast Flocculation in Biotechnological Processes

  • Domingues, Lucilia;Vicente, Antonio A.;Lima, Nelson;Teixeira, Jose A.
    • Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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    • 제5권4호
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    • pp.288-305
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    • 2000
  • A review on the main aspects associated with yeast flocculation and its application in biotechnological processes is presented. This subject is addressed following three main aspects-the basics of yeast flocculation, the development of "new" flocculating yeast strains and bioreactor development. In what concerns the basics of yeast flocculation, the state of the art on the most relevant aspects of mechanism, physiology and genetics of yeast flocculation is reported. The construction of flocculating yeast strains includes not only the recombinant constitutive flocculent brewer's yeast, but also recombinant flocculent yeast for lactose metabolisation and ethanol production. Furthermore, recent work on the heterologous $\beta$-galactosidase production using a recombinant flocculent Saccharomyces cerevisiae is considered. As bioreactors using flocculating yeast cells have particular properties, mainly associated with a high solid phase hold-up, a section dedicated to its operation is presented. Aspects such as bioreactor productivity and culture stability as well as bioreactor hydrodynamics and mass transfer properties of flocculating cell cultures are considered. Finally, the paper concludes describing some of the applications of high cell density flocculating bioreactors and discussing potential new uses of these systems.e systems.

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Metabolite Chemical Composition of the Bletilla striata (Thunb.) Reichb. f. Endophyte Penicillium oxalicum

  • Ran Liu;Xuehua Han;Jing Gao;Min Luo;Dale Guo;Guangzhi Wang
    • Mycobiology
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    • 제51권3호
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    • pp.148-156
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    • 2023
  • Penicillium oxalicum strain can be isolated from the Bletilla striata (Thunb.) Reichb. f. tubers. Its solid-state fermentation products are concentrated by percolation extraction. Separation and purification have been conducted to the ethyl acetate extracts by preparative HPLC. Based on the use of spectrometry, we have determined 17 known compounds, 12,13-dihydroxy-fumitremorgin C (1), pseurotin A (2), tyrosol (3), cyclo-(L-Pro-L-Val) (4), cis-4-hydroxy-8-O-methylmellein (5), uracil (6), cyclo-(L-Pro-L-Ala) (7), 1,2,3,4-tetrahydro-4-hydroxy-4-quinolin carboxylic acid (8), cyclo-(Gly-L-Pro) (9), 2'-deoxyuridine (10), 1-(b-D-ribofuranosyl)thymine (11), cyclo-(L-Val-Gly) (12), 2'-deoxythymidine (13), cyclo-(Gly-D-Phe) (14), cyclo-L-(4-hydroxyprolinyl)-D-leucine (15), cyclo-(L)-4-hydroxy-Pro-(L)-Phe (16), uridine (17). Here, we report compounds 1-3, 5, 7-8, 11-12, 14-17 are first found and isolated from this endophyte.

담자균이 배양된 곡물의 유리당 조성 변화 (Comparison of Free Sugar Content in Grains Fermented with Mycelia of the Basidiomycetes)

  • 정인창;하효철;곽희진
    • 한국관광식음료학회지:관광식음료경영연구
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    • 제13권1호
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    • pp.69-80
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    • 2002
  • 약용버섯의 균사체(Ganoderma lucidum 7094, Fomitella fraxinea 81003, Phellinus igniarius 26005)를 곡류와 같은 고체재료에 배양하고 발효된 곡류의 유리당 조성 변화를 관찰함으로써 기능성식품 개발의 가능성을 검토하였다. 담자균사체의 대량배양 조건 실험을 실시한 결과, 냉침에 의해 최대수화에 도달한 곡물을 배양용기에 담고, 액체배양 후 균질화한 담자균사체를 곡물에 접종함으로써 접종초기 짧은 시간에 균사가 완전히 활착되도록 할 수 있었다. 또한 균사 배양중기에 멸균 증류수를 첨가함으로써 균사의 활력을 유지시킬수 있었다. 담자균사체는 종류에 따라 유리당 총량 및 구성비에 있어서 큰 차이를 나타내었다. 또한 담자균사체가 배양된 곡물의 유리당 함량을 측정한 결과, 유리당 총량 및 대부분의 유리당 함량이 곡물 자체에서 보다 증가하였으며, 담자균과 곡물배지의 종류에 따라 당의 이용성에 큰 차이를 나타내었다.

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말분변 미생물을 이용한 주스박 사료의 발효 특성 (Fermentation Characteristics of Juice Pomace Feed by Horse Feces Microbes)

  • 황원욱;김겸헌;우개민;임정호;우제훈;채현석;박남건;김수기
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제37권4호
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    • pp.290-300
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    • 2017
  • 본 연구에서는 주스박에 토착하고 있는 미생물을 분리하고 이를 발효에 이용하여 사료적 가치를 평가하고자 하였다. 주스박과 대두박을 원료로 하여 바실러스, 효모 그리고 유산균을 혼합 접종하여 수분 60%에서 고체발효 후의 pH변화, 총 균수의 변화와 같은 발효특성과 원료의 시간대별 일반성분의 변화를 확인하고자 하였다. 사과박, 당근박, 포도박, 감귤박에서 발효에 이용하기 위한 토착균주들을 분리, 동정하였으며 분리균 중 Lactobacillus plantarum, Weissella cibaria 및 Bacillus subtilis를 선택하여 농산부산물 고체발효에 이용하였다. 발효 주스박의 원료로는 사과박, 당근박, 포도박, 감귤박과 각 박을 동일비율로 혼합한 혼합박을 이용하여 5개의 시험구를 구성하였다. 위의 박들을 대두박과 2:3의 비율로 혼합하였으며 수분은 60%로 하여 발효 출발점에 바실러스, 12시간대에 효모 그리고 24시간에 유산균을 단계적으로 접종하여 $35^{\circ}C$에서 총 48시간 동안 발효하였다. 발효에 의한 pH변화는 발효 전후에서 사과박, 당근박, 포도박, 감귤박 그리고 혼합박에서 각각 $6.25{\rightarrow}4.47$, $6.23{\rightarrow}4.41$, $6.12{\rightarrow}4.66$, $5.49{\rightarrow}4.56$ 그리고 $5.45{\rightarrow}4.40$로 낮아지는 변화를 보였다. 발효 시간에 따른 생균수를 조사한 결과 발효 최초 접종시 초기 균수인 $10^7$에 비해 12, 24 그리고 48시간 발효 후에 모든 처리구에서 $10^8{\sim}10^9$로 증식되면서 발효가 지속적으로 진행되어 선별한 균주와 단계별 균주의 접종조건이 주스박을 발효함에 있어 적합한 것으로 판단되었다. 발효 초기인 12시간까지 젖산의 생성이 급격히 진행되었으며 사과박, 당근박, 포도박, 감귤박 그리고 혼합박에서 각각 632.40, 726.74, 674.29, 647.39 그리고 748.77 mMol/g으로 생성되었다. 발효 시간에 따른 건물함량은 초기 건물함량인 60%에서 12, 24시간 발효 후 당근박의 건물함량이 각각 54.84%, 56.66%로 다른 처리구들보다 유의적으로 높은 값을 보였으며(p<0.05), 포도박은 45.3%, 44.15%로 낮은 건물량을 보였다(p<0.05). 전반적으로 건물함량은 원물의 20%정도가 감소되었으며, 발효 시간에 따라서는 크게 변하지 않았다. 발효 시간대별 NDF는 발효 12시간째 모든 주스박에서 많은 감소를 보였으며 24시간부터 서서히 감소 또는 유지를 하였으며, 24시간대에는 포도박과 사과박이 가장 높은 경향을 보였다(p<0.10). ADF는 전반적으로 발효 시간에 따라 큰 변화를 보이지 않았으나, 사과박은 발효초기에 비해 12시간 때부터 급격히 감소하는 경향을 보였다 (p<0.10). 발효 시간에 따른 조회분은 쥬스박 별로 차이를 보이지 않았으나 (p<0.05), 전체적으로 감소되는 경향을 보였다. 주스박을 이용한 말용 사료를 개발하기 위해 사과박, 당근박, 포도박 그리고 말분변을 접종하였을 때 이들을 이용하는 우점 균주를 분리할 수 있었다. 이들 균주 중에서 발효에 유용하게 사용할 수 있는 바실러스와 유산균을 선별하였다. 바실러스, 효모 그리고 유산균을 3단계로 12시간 간격으로 각각 순서에 따라 접종하였다. 각 균주의 접종이후 12시간부터는 총 균수가 각각 $10^8$ 이상으로 유지하였다. 48시간 배양 후는 바실러스, 효모 그리고 유산균이 거의 균등하게 성장하였으며 이러한 주스박 발효물을 이용하여 말 사료로 이용하면 식품부산물을 사료자원으로 이용할 수 있을 뿐만 아니라 말을 위한 생균제의 급여로 말의 장내에서 유익한 균총의 유지에 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다.

주정박을 이용한 고체발효 조건의 최적화 (Optimization of Solid-State Fermentation Condition Using Distiller's Dried Grain)

  • 최기욱;문세권;김율;장병욱;김영란;정봉우
    • KSBB Journal
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    • 제23권4호
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    • pp.345-349
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    • 2008
  • 본 연구는 에탄올 생산 부산물인 주정박의 사료로서의 가치를 향상시키고 효소 활성을 유지하면서 아미노산이 다량 함유된 발효 사료를 개발하기 위한 고체 발효 조건을 최적화하는데 목적을 두었다. 사용된 균주의 pH에 대한 영향을 살펴본 결과, pH 4에서 효소 활성이 우수하였으며 또한 이 조건은 낮은 pH 조건이므로 잡균에 대한 오염도 예방 할 수 있어 본 실험의 최적 액체배양 조건임을 확인할 수 있었다. 고체 배양을 위한 배양 조건 탐색에서는 60%의 수분을 함유한 고체 배양에서 가장 좋은 효소 활성의 결과를 나타내었으며 적정 배지 조성을 위한 혼합 비율 탐색의 경우 밀기울 함량이 높고 DDG 함량이 낮을수록 효소 활성은 좋았으나 아미노산 함량은 낮은 반면, DDG 함량이 높고 밀기울 함량이 낮을수록 효소 활성은 낮았지만 아미노산 함량은 높은 결과를 나타내었다. 따라서 효소활성 ($\geqq$ 1,000 U/g) 및 아미노산 함량 ($\geqq$ 28%)이 적당한 고체 발효 배지 조성의 비율은 DDG와 밀기울이 1 : 4였다. 이렇게 해서 얻어진 결과로 약 1 ton 정도의 발효 사료 시제품을 생산하였으며 시제품의 효소활성과 조단백질 함량은 각각 1,024 U/g과 33.6%였다.

Rice Straw-Decomposing Fungi and Their Cellulolytic and Xylanolytic Enzymes

  • Lee, Sang-Joon;Jang, Yeong-Seon;Lee, Young-Min;Lee, Jae-Jung;Lee, Han-Byul;Kim, Gyu-Hyeok;Kim, Jae-Jin
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제21권12호
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    • pp.1322-1329
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    • 2011
  • Filamentous fungi colonizing rice straw were collected from 11 different sites in Korea and were identified based on characterization of their morphology and molecular properties. The fungi were divided into 25 species belonging to 16 genera, including 14 ascomycetes, one zygomycete, and one basidiomycete. Fungal cellulolytic and xylanolytic enzymes were assessed through a two-step process, wherein highly active cellulase- and/or hemicellulase-producing fungi were selected in a first screening step followed by a second step to isolate the best enzyme-producer. Twenty-five fungal species were first screened for the production of total cellulase (TC), endo-${\beta}$-1,4 glucanase (EG), and endo-${\beta}$-1,4 xylanase (XYL) using solid-state fermentation with rice straw as substrate. From this screening, six species, namely, Aspergillus niger KUC5183, A. ochraceus KUC5204, A. versicolor KUC5201, Mucor circinelloides KUC6014, Trichoderma harzianum 1 KUC5182, and an unknown basidiomycete species, KUC8721, were selected. These six species were then incubated in liquid Mandels' media containing cellulose, glucose, rice straw, or xylan as the sole carbon source and the activities of six different enzymes were measured. Enzyme production was highly influenced by media conditions and in some cases significantly increased. Through this screening process, Trichoderma harzianum 1 KUC5182 was selected as the best enzyme producer. Rice straw and xylan were good carbon sources for the screening of cellulolytic and xylanolytic enzymes.

대두단백질 분해균주 Bacillks subtilis EB464의 선발 및 분해 특성 (Isolation and Characteristics of Soy protein-degrading Strain, Bacillus subtilis EB464)

  • 박찬수;민대규;안용선;이지훈;홍순광;김정환;강대경
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제30권3호
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    • pp.210-215
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    • 2002
  • 동물사료로 주로 이용되고 있는 대두박의 이용성을 높히기 위한 방안으로서, 전통발효식품에서 대두단백질 분해능력이 우수한 균주를 분리하여 동정하였으며 Bacillus subtilis EB464로 명명하였다. 분리된 B. subtilis EB464를 대두박에 접종하여 고체배양할 경우, 단백질 분해효소의 최고활성은 배양 24시간 후에 300 PC/g에 달하였으며, 72시간 배양후의 수용성 단백질 함량은 20.6%,유리아미노산의 함량은 22.0%에 달하였다. B. subtilis EB464 균주가 분비하는 단백질분해효소의 최적 pH는 9.0,최적 온도는 $50^{\circ}C$E.확인되었다. 본 효소는 $40^{\circ}C$에서는 안정하였으나 $50^{\circ}C$ 이상에서는 효소활성이 급격히 실활되었으며, pH 6.0에서 10.0가지의 광범위한 pH에서 상당히 안정한 것으로 나타났다.

Parametric Optimization of Feruloyl Esterase Production from Aspergillus terreus Strain GA2 Isolated from Tropical Agro-Ecosystems Cultivating Sweet Sorghum

  • Kumar, C. Ganesh;Kamle, Avijeet;Mongolla, Poornima;Joseph, Joveeta
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제21권9호
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    • pp.947-953
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    • 2011
  • A fungal strain, Aspergillus terreus strain GA2, isolated from an agricultural field cultivating sweet sorghum, produced feruloyl esterase using maize bran. In order to obtain maximum yields of feruloyl esterase, the solid state fermentation (SSF) conditions for enzyme production were standardized. Effective feruloyl esterase production was observed with maize bran as substrate followed by wheat bran, coconut husk, and rice husk among the tested agro-waste crop residues. Optimum particle size of 0.71-0.3 mm and moisture content of 80% favored enzyme production. Moreover, optimum feruloyl esterase production was observed at pH 6.0 and a temperature of $30^{\circ}C$. Supplementation of potato starch (0.6%) as the carbon source and casein (1%) as the nitrogen source favored enzyme production. Furthermore, the culture produced the enzyme after 7 days of incubation when the C:N ratio was 5. Optimization of the SSF conditions revealed that maximum enzyme activity (1,162 U/gds) was observed after 7 days in a production medium of 80% moisture content and pH 6.0 containing 16 g maize bran [25% (w/v)] of particle size of 0.71-0.3 mm, 0.6% potato starch, 3.0% casein, and 64 ml of formulated basal salt solution. Overall, the enzyme production was enhanced by 3.2-fold as compared with un-optimized conditions.