• KSBB Journal
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• 제22권5호
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• pp.297-304
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• 2007

Lovastatin은 근사형성 균류인 Aspergillus terreus가 생합성하는 이차대사산물로 강력한 고지혈증 치료제로 널리 이용되는 물질이다. 본 연구에서는 lovastatin 고생산변이주를 이용하여 포자배지 최적화를 통한 miniature 배양 방법을 확립하고자 하였다. 우선 miniature 배양에 필수적인 효과적인 포자 형성 방법을 개발하고자 포자 형성 배지의 통계학적 배지 최적화를 수행하였다. Miniature 배양의 inoculum으로 이용되는 대량의 포자를 획득하기 위해 Plackett-Burman 실험법을 이용하여 포자 형성을 향상시키는 성분을 조사한 결과, glucose, sucrose, yeast extract 그리고 $KH_2PO_4$가 주목할 만한 효과를 보였다. 상기 성분의 최적 농도를 확인하기 위해 반응표면분석법 (RSM)을 이용한 결과, PDA 포자 형성 배지와 비교하여 볼 때, 최적 성분 농도에서 포자 형성이 약 190배 증가하였다. 최적화된 포자형성 배지를 이용하여 lovastatin 고생산성 변이주의 대량 선별을 위한 miniature 배양 방법을 확립하기 위해 기존의 실험 과정에 'PaB (adaptation)'라는 한 번의 계대배양을 더 추가한 결과 생산균주의 안정성과 재현성이 큰 폭으로 증가하는 주목할 만한 결과를 얻을 수 있었다. 단기간에 가능한 한 다량의 균주를 스크리닝하기 위해 성장배양과 생산배양 모두 조업부피가 7 ml인 tube를 이용해 miniature 배양을 반복 수행하여, lovastatin 생산성과 배양형태가 훌륭한 변이주를 선별할 수 있었는데, 이 균주는 7 ml tube배양과 250 ml flask배양 (조업부피 50 ml) 모두에서 생산성이 높은 것으로 보아 산소 의존도가 비교적 낮고 생산 안정성이 높은 균주인 것으로 판단되었다. 한편 miniature 배양을 이용해서 lovastatin 고생산성을 보이는 균주를 신속 선별하기 위해서는 균주의 적절한 배양형태 유도가 매우 중요한 것으로 관찰되었다. 즉 생산배양으로의 고활성 균주의 접종을 위해서, 또한 생산배양에서 pellet의 배양형태 유도를 위해서 성장배양 시에는 반드시 고농도의 균사모양을, 생산배양 시에는 직경 1 mm 이하의 pellet모양의 배양 형태를 유지해야만, 생산균주가 lovastatin을 안정적으로 고생산할 수 있는 것으로 관찰되었다. 초기에 선별된 균주를 이용하여 miniature 배양에 의해 고속 균주선별 실험을 반복함으로써 고생산성 균주들을 다량 선별할 수 있었는데, 이들의 lovastatin 생산성을 조사한 결과, 기존의 flask 배양대비 오차범위가 $\pm$20% 이내의 생산성을 보이는 균주가 초기 선별시의 32%에 비해 81%로 크게 증가함을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과는 lovastatin 고생산성, 고안정성 균주의 고속 스크리닝을 위해서 본 연구에서 개발한 tube를 이용한 miniature 배양이 기존의 flask 배양을 대체할 수 있는 훌륭한 배양방법임을 제시해 준다.

• 한국토양비료학회지
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• 제37권3호
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• pp.177-183
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• 2004

최근 시설 재배지에서는 사용된 배양액을 그냥 방출하고 있어서 지표수의 부영양화와 지하수의 오염을 유발시키는 것으로 알려져 있으며, 이와 같은 폐양액 처리 기술이 요구된다. 따라서 본 연구는 국내토양에서 분리된 광합성 독립영양 세균인 cyanobactria 중 우수한 균주를 선발하고 이의 생장에 필요한 다량의 N, P와 미량 필수원소 등 각종영양 물질이 충분히 함유된 폐양액을 이용하여 광합성 세균을 대량배양 하고자 하였다. 4종 (Anabaena HA101, HA701과 Nostoc HN601, HN701)의 미세조류 중 BG-II ($NO_3{^-}$) 액체배지에서 생장과 양분흡수능이 우수한 균체는 Nostoc HN601이었고, 이 균체는 질소 고정능 뿐만 아니라 균체 내 양분 보유능이 우수하여 본 실험을 위하여 최종 선발하였다. 선발된 Nostoc HN601의 최적 배양 조건는 통기처리 시 배양액 부피의 1/2수준의 조건과 초기 폐양액의 pH를 8.0으로만 조절 해주는 non-buffering 시스템이 효과적이었다. 최적 배양 조건하에서 Nostoc HN601을 15 L의 광배양기에 토마토를 수경 재배한 10 L의 폐양액을 이용하여 배양한 결과 균체의 생장은 $16mg\;Chl-a\;L^{-1}$로 실험실조건에서 배양된 균체 ($8.3mg\;Chl-a\;L^{-1}$)보다 약 2배정도 빠르게 증가되었으며, 폐양액 내 인산도 1주일 이내에 100% 제거시킴으로서 인산 제거효율이 매우 우수하였다. 또한 선발된 Nostoc HN601의 질소 고정능은 $22.4nmol\;C_2H_4\;mg^{-1}\;Chl-a\;h^{-1}$로 매우 우수하였고, 균체 내 총 인산과 총 질소함량은 각각 19.1 mg P와 63.3 mg N으로 높게 나타났다. 이러한 결과로 광반응기에서 폐양액을 이용한 cyanobacteria의 대량배양은 부영양화와 지하수 오염을 일으키는 폐양액 내 인산제거에 큰 효과가 있고. 배양된 균체는 높은 질소와 인산을 함유하고 있어서 생물비료로도 이용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제32권5호
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• pp.630-637
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• 2022

The objective of this study was to optimize industrial-grade media for improving the biomass production of Weissella cibaria JW15 (JW15) using a statistical approach. Eleven variables comprising three carbon sources (glucose, fructose, and sucrose), three nitrogen sources (protease peptone, yeast extract, and soy peptone), and five mineral sources (K₂HPO₄, potassium citrate, ⳑ-cysteine phosphate, MgSO₄, and MnSO₄) were screened by using the Plackett-Burman design. Consequently, glucose, sucrose, and soy peptone were used as significant variables in response surface methodology (RSM). The composition of the optimal medium (OM) was 22.35 g/l glucose, 15.57 g/l sucrose, and 10.05 g/l soy peptone, 2.0 g/l K₂HPO₄, 5.0 g/l sodium acetate, 0.1 g/l MgSO₄·7H₂O, 0.05 g/l MnSO₄·H₂O, and 1.0 g/l Tween 80. The OM significantly improved the biomass production of JW15 over an established commercial medium (MRS). After fermenting OM, the dry cell weight of JW15 was 4.89 g/l, which was comparable to the predicted value (4.77 g/l), and 1.67 times higher than that of the MRS medium (3.02 g/l). Correspondingly, JW15 showed a rapid and increased production of lactic and acetic acid in the OM. To perform a scale-up validation, batch fermentation was executed in a 5-l bioreactor at 37℃ with or without a pH control at 6.0 ± 0.1. The biomass production of JW15 significantly improved (1.98 times higher) under the pH control, and the cost of OM was reduced by two-thirds compared to that in the MRS medium. In conclusion, OM may be utilized for mass producing JW15 for industrial use.

• 생명과학회지
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• 제18권1호
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• pp.52-57
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• 2008

식물체 구성성분의 하나인 hemicellulose의 대부분을 차지하는 xylan은 농산 폐기물 또는 목재 성분의 약 30%를 차지하는 풍부한 자원물질이다. 이러한 xylan을 효과적으로 분해하기 위해 Bacillus에서 발현시킨 재조합 endoxylanase를 이용하여 기능성 식품소채인 xylooligosaccharide의 최적 생산 조건을 조사하였다. B. subtilis 재조합 균주 DB431/pJHKJ4를 이용한 발효조 회분배양 결과, endoxylanse의 총 활성은 857 unit/ml이며, 대부분이 세포밖으로 분비됨을 알 수 있었고, 분비효율은 92%로 나타났다. 재조합 endoxylanase를 이용하여 xylan으로부터 xylooligosaccharide 생성을 위한 최적 반응조건을 검토한 결과, xylooligosaccharide 생산을 위한 기질로는 birchwood xylan이 적합함을 알 수 있었고, 4%의 xylan 농도에서 가장 많은 xylooligosaccharide 을 생산하며, xylobiose와 xylotriose가 주생성물임을 알았다. 효소의 농토와 반응시간의 영향은 10 unit의 endoxylanase를 첨가하여 1시간 반응시켰을 때 가장 많은 양의 xylooligosaccharide을 생산할 수 있었고, 반응온도는 $40^{\circ}C{\sim}50^{\circ}C$가 적합함을 알았다. 결론적으로 재조합 endoxylanase을 이용한 xylooligosaccharide생성에는 10 unit endoxylanase과 4% birchwood xylan을 기질로 이용하여 $50^{\circ}C$에서 1시간 반응시키는 것이 최적반응 조건임을 알았다.

• 한국연초학회지
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• 제2권2호
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• pp.20-37
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• 1980

앞의 실험에서 선별된 34菌株의 니코틴 분해세균 중에서 Pseudomonas putida로 동정된 Strain NCT 27과 Arthrobacter oxydans biotype xanthum으로 동정된 strain NCT30에 대해서 이들의 니코틴 분해를 위한 최적 배지조건 및 그 밖의 생장특성을 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 니코틴 분해를 위한 최적배지조성은, $KH_2PO_4 2.Ogr$, KCI 5.Ogr, $MgSO_4\cdot7H_2O$ 20mg, $MnSO_46H_2O$ 0.2mg, $FeSO_4\cdot7H_2O$ 1.0mg, Co (Cobalt Acetate) 2.0$r$Ni (NiSO4.6H2O) 0.5${\gamma}$, yeast extract 80mg/1iter 이고 최적 초기 니코틴 농도는 Pseudomonas가 0.4%, Arthrobacter는 0.1%이었다. 그리고 최적생장온도는 두 경우 모두 3$0^{\circ}C$, pH는 7.0이며 배 양중의 pH변화는, Pseudomonas는 대수생장기에서 산성으로 기울었다가 24~40시간 후에 염기성으로 변화하는데 비해 Arthrobacter는 전 기간 중 pH가 거의 일정하게 유지되었다. 니코틴에 대한 저항성은 Arthrobacter가 0. 7%이상의 농도에서 생장이 완전히 저해됨에 비해 Pseudomonas는 1.0%까지 생장 가능하며 또한 담배추출물에서나, Nicotine 외의 다른 탄소, 질소 영양원이 포함되어 있는 배지에서도 니코틴을 효과적으로 분해할 수 있다. 그리고 최적배지조건에 서 최대 니코틴 분해도는 각각 1.22g/hr/1iter 및 0.186g/hr/1iter이었다.

• 한국해양바이오학회지
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• 제15권2호
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• pp.41-48
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• 2023

The objective of the present study was to improve the biomass productivity of newly isolated freshwater green microalga Parachlorella sp. This was accomplished by culture conditions optimization, including CO₂ concentration, superficial gas velocity, and light intensity, in 0.5 L bubble column photobioreactors. The supplied CO₂ concentration and gas velocity varied from 0.032% (air) to 10% and 0.02 m/s - 0.11 m/s, respectively, to evaluate their effects on growth kinetics. Next, to maximize the production rate of Parachlorella sp., a lumostatic operation based on a specific light uptake rate (q_e) was applied. From these results, the optimal CO₂ concentration in the supplied gas and the gas velocity were determined to be 5% and 0.064 m/s, respectively. For the lumostatic operation at 10.2 µmol/g/s, biomass productivity and photon yield showed significant increases of 83% and 66%, respectively, relative to cultures under constant light intensity. These results indicate that the biomass productivity of Parachlorella sp. can be improved by optimizing gas properties and light control as cell concentrations vary over time.

• 한국식품영양학회지
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• 제18권1호
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• pp.39-47
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• 2005

청국장으로부터 분리한 균을 이용하여 fibrin을 분해 효소활성이 우수한 균주 Bacillus subtilis MG410을 분리한 균주를 이용하여 fibrinolytic enzyme의 생성을 위한 최적 배지 조건을 확립하고자 하였다. 최적 배지 조성은 탄소원 cellobiose 0.5% 첨가시 control보다 균의 성장은 0.5배, 효소 활성은 9배 정도 높은 효과를 보였고, 단당류인 glucose를 첨가시에는 균의 성장은 다소 높았으나 효소활성은 높지 않은 수치를 나타냈다. 질소원으로 soybean meal, soybean peptone을 각각 첨가시 기본배지에서 보다 균의 성장과 효소활성이 높게 나타났고, bacto peptone은 균의 성장은 낮았지만 효소 활성은 높게 나타났다. 그 중 soybean meal을 첨가시에 가장 높은 균의 성장과 효소활성이 나타났다. 질소원 soybean meal 2%를 첨가시 control보다 균의 성장은 6배, 효소 활성은 0.5배 높은 효과를 보였다. 무기질원으로는 Na₂HPO₄·12H₂O을 첨가시 효소생산이 가장 높게 나타났으며, CaCl₂, K₂HPO₄, KH₂PO₄ 첨가시에는 효소 생산에 높은 효과를 보였으나 CuSO₄·5H₂O, CoCl₂·6H₂O 첨가시에는 효소생산 및 균체 생육이 강력히 억제되었다. pH에서는 pH 5가 control보다는 균의 성장은 5배, 효소 활성은 10배 이상 높은 효과를 보였다. 따라서 최적 배지 조성은 탄소원 cellobiose 0.5%, 질소원 soybean meal 2%, 무기질원 Na₂HPO₄·12H₂O 0.02%, pH 5로 조성되었다. 이 조건하에서 배양 37℃, 48시간, 150 rpm에서 효소 생성이 가장 높은 것으로 나타났다.

• KSBB Journal
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• 제20권6호
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• pp.401-407
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• 2005

본 연구는 C. beijerinckii KCTC 1785의 배양배지(RCM)에서 수소생산을 위한 최적화 조건을 탐색하고 수소생산을 위한 배지성분을 최적화하였다. 수소생산을 위한 최적 초기 pH와 발효온도는 각각 7.0과 $35^{\circ}C$이었고, 교반은 수소생산을 가속화 시켰다. C. beijerinckii KCTC 1785는 6%(w/v)의 glucose 농도까지 성장할 수 있지만 4%의 glucose 농도에서 가장 많은 수소를 생산하였으며, 이 때 바이오가스 중 수소 함량은 37%(v/v)이었다. 그러나 배지내 잔여 glucose 양을 고려할 때 수소생산을 위한 최적 glucose 농도는 1%이었다. 발효가 진행되는 동안 수소가 생산됨과 동시에 acetic acid와 butyric acid가 동시에 생성되었으며, acetic acid와 butyric acid가 각각 5,000 mg/L과 3,000 mg/L 이상의 농도에서 수소생산을 저해하였다. 또한 발효조의 pH를 5.5로 계속 유지하였을 경우 15시간 동안 0.5% glucose로부터 1,728 mL의 수소를 생산하였으며 이 때 수소의 생산수율은 1.23 mol $H_2/mol$ glucose이었다. C. beijerinckii KCTC 1785의 성장에 있어서 yeast extract 또는 tryptose는 반드시 필요한 배지의 성분이었다.

• 생명과학회지
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• 제27권2호
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• pp.247-266
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• 2017

동충하초(Cordyceps)는 B.C. 2,000년 이후로부터 지금까지 중국, 한국, 일본 등 아시아 국가에서 잘 알려진 전통적인 불로장생의 비약으로 사용되어져 왔다. 곤충기생 곰팡이균으로서 원조 동충하초로 불리는 Cordyceps속에 속하는 Cordyceps sinensis는 우리나라 한반도에서는 발견되지 않고 있다. 그 이유는 해당 곰팡이균에 특정적인 기주곤충인 박쥐나방(Hepialus armonicanus)이 우리나라에는 존재하지 않기 때문으로 보인다. 따라서 차선책으로서 한국형의 동충하초, 즉 Paecilomyces tenuipes 동충하초균에 대한 곤충생체배지로서 누에(Silkworm, Bombyx mori)를 기주곤충으로 사용하는 누에동충하초의 인공적인 생산방법을 세계 최초로 개발하게 된 것이다. 따라서 본 총설은 누에동충하초를 개발하게 된 역사적 배경과 생산방법 및 약리학적 효능과, 비곤충유래 동충하초인 인공배지 배양동충하초(밀리타리스동충하초: Cordyceps militaris, 붉은자루동충하초: Cordyceps pruinosa 등)의 배양조건과 동충하초 품종육성, 배지배양조건, 동충하초의 식품에의 응용 가능성, 화학적 구성성분 및 약리적 효능 등에 대해 고찰하였다. 곤충유래의 누에동충하초 및 비곤충유래동충하초균사체 및 자실체동충하초의 주요 약리작용은 항종양, 면역증강, 항피로, 항스트레스, 항산화, 항노화, 항당뇨, 항염증, 항혈전, 항지질 및 해충방제 효능으로 요약된다. 동충하초의 주요 생리활성물질들은 단백다당체(헥소스, 헥소사민), 코디세핀, 만니톨, 산성다당체 등이다. 단백다당체와 부타놀 추출물은 매우 강한 항종양 효과를 보이나 세포독성은 나타내지 않았다. 만니톨은 종양유발쥐의 수명을 유의성 있게 연장하였다. 에르고스테롤은 항종양 활성은 보이지 않았으나 왕성한 식세포활성을 보였다. 따라서 우리가 높은 관심을 가지고 있는 누에동충하초의 항종양 활성은 세포독성효과보다는 면역력증강효과에 기인하는 것으로 사료된다[164].

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제44권4호
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• pp.484-489
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• 2017

나리는 절화용으로 대한민국에서 인기 있는 작물 중 하나로 고품질의 우수한 나리 품종이 개발되어야 한다. 이러한 우수 품종이 개발된 후에는 고효율의 번식체계가 확립되어야 한다. 본 연구는 타우린 처리에 의해서 신초 및 구근형성, 생체중 증가 및 발근율 향상 등의 생장촉진 효과와 갈변율 감소효과를 통한 나리 '레드플레임' 품종의 기내 식물체 생육 조건 체계 확립을 위해 수행되었다. 타우린이 생장촉진물질로 효능이 있는지 검증하기 위해 타우린을 0, 2.5, 5. 10, 15 및 20 mg/l을 첨가하였다. 그 결과, 타우린 20 mg/l 처리구에서 85 %의 신초형성률을 나타내었고 생체중은 5.5배 증가로 무처리구에서의 4.35배보다 더 높은 증가를 보였다. 구근형성 및 발근율 촉진 효과로는 타우린 20 mg/l에서 80%의 multiple 구근 형성률과 82%의 발근율을 나타내었다. 무처리구는 각각 50%의 multiple 구근 형성률과 60%의 발근율로 타우린을 첨가한 처리구의 효율이 더높았다. 또한 타우린 2.5 mg/l 처리구에서는 10.6%의 갈변율을 보인 반면에, 20 mg/l 처리구에서 0.8%의 갈변율을 보여 갈변율 감소에도 효과를 나타내었다. 타우린 처리구가 생체중 증가, 신초 생성률, 발근율 및 구근 형성 등의 전반적인 생장요인 들에 있어서 긍정적인 효과를 보여 줌으로써 나리를 포함하는 식물조직배양에서 타우린이 구연산 및 비타민 C와 같은 항산화제 또는 아미노산 대체제로서 사용 가능성을 보여 주었다.