In the present work, it was attempted to produce $H_2$ from food waste by the two-stage fermentation system. Food waste was acidified to lactate by using indigenous lactic acid bacteria under mesophilic condition, and the lactate fermentation effluent (LFE) was subsequently converted to $H_2$ by photo-fermentation. $Rhodobacter$$sphaeroides$ KD131 was used as the photo-fermenting bacteria. The optimal conditions for lactate fermentation were found to be pH of 5.5 and substrate concentration of 30 g Carbo. COD/L, under which yielded 1.6 mol lactate/mol glucose. By filtering the LFE and adding trace metal, $H_2$ production increased by more than three times compared to using raw LFE, and finally reached the $H_2$ yield of 3.6 mol $H_2$/mol lactate. Via the developed two-stage fermentation system $H_2$ yield of 5.8 mol $H_2$/mol glucose was achieved from food waste, whose value was the highest that ever recorded.
In order to establish the processing conditions for salt-fermented liquefaction of anchovy(Engrulis japonica), changes in the amino acid composition from oligopeptides during fermentation periods were analyzed. Experimental sample A: chopped whole anchovy, adding 20% water, heating at $50^{\circ}C$ for 9 hrs and then adding 10% NaCl. Sample B: chopped whole anchovy, adding 20% water, heating at $50^{\circ}C$ for 9 hrs and then adding 13% NaCl. Sample C: chopped whole anchovy adding 13% NaCl. Sample D: whole anchovy adding 17% NaCl. The total amino acids from oligopeptides in fermented liquefaction of anchovy increased in early fermentation period and reached highest level, and then they declined irregularly during fermentation. Their maximum amounts were just after heating at $50^{\circ}C$ for 9 hrs in sample A, after 15 days in sample B, and after 60 days in samples C and D. The fermented liquefaction of anchovy extracts were rich in glutamic acid, aspartic acid, proline, glycine, alanine, lysine and valine. However, the contents of most amino acids fluctuated by the experimental specimens and fermenting periods. Among them glutamic acid was the most abundant amino acid which was occupied $0.6{\sim}27.7%$(average 24.0%) in the content of total amino acids from oligopeptides. The contribution of the amino acid composition from oligopeptides to extractive nitrogen was occupying average 20.8 and 17.5% in rapid- and low salt-fermented liquefaction(sample A, B and C) and traditional fermented liquefaction(sample D), respectively.
전국에서 수집한 누룩으로부터 50점의 S. cerevisiae 균주를 분리하고 18S rRNA 유전자 영역 중 ITS 단편의 염기서열 분석을 통하여 동정하였다. 누룩에서 분리한 S. cerevisiae 균주 중 MBYK45로 명명된 균주는 대조구 균주 및 누룩에서 분리한 다른 균주들에 비해 맥아당을 이용한 균체성장 및 에탄올 생산성이 우수하였다. MBYK45 균주는 맥아당 농도 20%, 배지 pH 6.0, 배양온도 $35^{\circ}C$ 조건에서 에탄올 생산성이 $3.79{\pm}0.14g^{-1}l^{-1}h^{-1}$로 가장 우수하였고 $110.80{\pm}0.81g/l$ 에탄올을 생산하였다. 본 연구를 통하여 맥아를 원료로 하는 전통주 제조에 적합한 것으로 사료되는 S. cerevisiae MBYK45 균주를 누룩으로부터 분리하였으며 균체성장 및 에탄올 생산을 위한 최적 배양조건을 설정하였다.
In this study, we investigated changes in some physico-chemical and biochemical properties of Kimchi during fermentation and storage. After fermenting Kimchi at $15^{\circ}C$ for 23, 36, 40, 44, and 60 hrs during the first week, we stored it at $-1^{\circ}C$ in a Kimchi refrigerator until the end of 8th week. The pH of samples fermented for 36 hr, 40 hr, 44 hr and 60 hr sharply decreased during the first seven days and then slowly decreased. Acidities of samples fermented for 36 hr, 40 hr and 44 hr sharply increased for the first seven days. According to measured changes of lactic acid bacteria number, samples fermented for 60 hr revealed the largest augmentation in the number of lactobacilli for the first seven days. The $\gamma$-aminobutyric acid (GABA) content of the sample fermented for 40 hr was the most superior, with an early increase and maintenance of GABA content, which maintained a maximum 20 mg per 100 g of Kimchi sample on the seventh, fourteenth, and twenty eighth days. These results suggest that relatively enhanced levels of GABA in Kimchi samples can be produced and maintained by controlling the fermentation and storage processes, as with the 40 hr fermented sample conditions.
콩과 옥수수 가루의 천연발효과정에서 분리한 균주들중 phytase 생산성이 우수한 균주는 Bacillus licheniformis와 Enterobacter cloacae로 동정되었으며 그들의 최적배양조건과 최적 phytase 생산조건을 검토한 결과는 다음과 같다. B. licheniformis는 초기 pH 6.0, 온도 3$0^{\circ}C$에서 5일간 배양하였을 때 phytase 생산성이 최대에 달하였고 탄소원은 3%의 glucose를, 질소원으로는 0.5%의 peptone을 첨가하였을 때 최대에 달하였다. E. cloacae의 경우는 pH 7.0, 온도 35$^{\circ}C$에서 5일간 배양하였을 때 최대의 phytase 생산성을 보였으며 탄소원의 첨가는 이당류인 lactose, maltose 및 sucrose를 각각 0.1%, 질소원은 (NH$_4$)$_2$SO$_4$를 0.1% 첨가했을 때 최대의 생산성을 보였다.
해양으로부터 polysaccharide를 생산하는 세균을 분리하여 동정한 결과 Zoogloea sp.(KCCM 10036) 로 밝혀졌으며, 이 해양유래 Zoogloea sp.는 셔로 다 른 두종류의 다당류인 수용성다당류(WSP)와 세포 결합다당류(CBP)를 통시에 생산하여 지금까지 보 고된 관련 미생물과는 다른 특이성을 보였다. 이들 중 WSP는 원심분리 시킨 배양액의 상등액으로부터 acetone 침전법에 의해 분리하였고, CBP는 침전물 로부터 acetone 빛 cetylpyridinium chloride 처 리 에 의 해 분리하였다. WSP와 CBP는 모두 단백 질을 함유하였으나, 이 중 CBP가 보다 높은 단백질 함유 율을 나타내었다. WSP를 다량 생산하기 위한 최척 탄소원은 fructose였고, CBP의 경우는 glucose였 다. Polysaccharide 생산촉진인자로 biotin, ampicillin, 그리고 surf actant를 각각 배지에 첨가하였을 경우, 각각의 농도가 $0.2mg/\ell, 0.4mg/\ell,0.6mg/\ell,$에서 생산량이 가장 높은 값을 보였다. 1%의 glucose를 탄소원으로 하여 fermentor 배양하였을 때, $9.1g/\ell$ 의 WSP와 $2.5g/\ell$ 의 CBP가 생산되었다.
맥주는 가장 대중적인 알코올 발효주이지만 퓨린(purine) 함량이 높아 고요산혈증 및 통풍 발생과 연관이 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 맥주 발효 온도를 달리함으로써 맥주의 퓨린 함량을 낮출 수 있는지 알아보았다. 맥주 제조의 주된 발효법인 상면 발효와 하면 발효에서 주로 사용되는 $20^{\circ}C$와 $10^{\circ}C$ 온도에서 맥주를 발효한 후, 각각에서 대표적 퓨린 화합물인 adenine, guanine 그리고 xanthine들의 함량을 high performance liquid chromatography 방법으로 측정하였다. 그 결과, $10^{\circ}C$ 발효 맥주가 $20^{\circ}C$ 발효 맥주에 비해 총 퓨린 함량이 낮았으며, 특히 adenine의 함량이 의미있게 낮아져 있음을 확인하였다.
본 연구는 표준화된 밀 메주를 제조하기 위해 원료밀의 도정에 따른 수침 및 증숙조건과 품질특성을 조사하였다. 수침시간에 따른 2분도 밀, 5분도 밀, 통밀, 밀가루의 물리적 특성변화를 조사하기 위해 무게, 부피, 수분 함량, 수분 흡수량을 살펴 본 결과, 대부분의 밀에서 수침 4시간 이후에는 평형상태에 도달하였다. 원료밀 종류에 따른 증숙시간을 조사한 결과, 통밀을 제외한 밀원료의 증숙시간은 $100^{\circ}C$에서 10분이 적합하였다. 최적 수침 및 증숙조건으로, 가공한 2분도 밀과 5분도 밀을 각각 A. oryzae와 B. subtilis M1으로 발효하여 우리밀 메주를 제조한 후 일반 성분 및 효소역가를 비교한 결과, 황국균을 사용한 경우 발효 효율이 더 우수하게 나타났다. 또한 2분도 밀보다 5분도 밀에서 총당, 환원 당 및 ${\alpha}$-amylase 역가가 높게 나타나, 우수한 밀 메주의 제조를 위해 5분도 밀을 A. oryzae로 발효하는 것이 효율적이라 사료된다.
본 연구는 기능성 물질인 GABA를 생성하는 젖산세균을 분리하고 다래 수액을 이용하여 GABA 생산을 위한 배지의 최적화를 목표로 하였다. 다래 수액 발효에 이용할 고효율의 GABA 생성 균주 분리를 위해 젖산세균이 많다고 알려진 시료들에서 균주들을 채취하여 MRS broth에 접종 후 $37^{\circ}C$에서 24시간동안 배양 후, 효소적 방법을 이용해 균주가 생산하는 GABA양($605.67{\mu}g/mL$)을 측정하여 분리 선별하였다. 그리고 선별한 균주를 생리, 생화학적인 시험과 API 50 CHL을 이용한 당 발효 시험, 그리고 16s rDNA 분석을 통한 결과, L. brevis CFM11로 명명하였다. 선발된 젖산세균주의 생육특성을 알아보기 위해 다양한 온도(25, 32, 37, $45^{\circ}C$)와 시간(0, 24, 48, 72 h)에 따른 특성을 측정한 결과 $32^{\circ}C$, 48시간 배양했을 때 가장 높은 GABA 생성량과 생육조건을 가지는 것을 확인하였다. L. brevis CFM11를 이용한 발효 시 다래 수액에 부족할 수 있는 발효 영양원을 보충하고 기능성을 높이기 위해 미강추출물을 첨가하여 발효에 이용하였고, 또한 높은 농도의 GABA 생성을 위해 다양한 영양원과 젖산세균의 GABA 생성을 증가시킨다고 알려진 MSG를 첨가하여 최적 발효 조건을 찾은 결과, 미강추출물 40%, sucrose 1.0%, soytone 3.0%, magnesium sulfate 0.2%, MSG 0.2% 첨가하는 것이 다래 수액 발효를 위한 최적 조건이라는 것을 확인할 수 있었다. 최적화된 다래 수액에 L. brevis CFM11를 이용하여 발효를 한 결과, 균주의 최적 생육 조건인 $32^{\circ}C$ 48시간 배양 시 가장 높은 GABA 생성량인 $1366.13{\mu}g/mL$을 보였다. 결론적으로 본 연구를 통해 분리 균주인 L. brevis CFM11를 이용하여 발효 시 다래 수액 내에서 높은 효율의 GABA를 생성 가능하다고 판단되며, 이로 인해 GABA의 기능성이 더해진 젖산세균 발효음료의 상업적 생산에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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