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한국미생물·생명공학회지검색

Microbiology and Biotechnology Letters


  • - 주제 : 자연과학분야 > 생물
  • - 성격 : 학술지
  • - 간기: 계간
  • - 국내 등재 : KCI 등재
  • - 해외 등재 : - / SCOPUS
  • - ISSN : 1598-642x
  • - 간행물명 변경 사항 : 산업미생물학회지(~2001)→한국미생물·생명공학회지(2002~)
논문제목
수록 범위 : 38권 4호 (2010)

김치발효에서 Weissella 속의 중요성과 앞으로의 연구 과제

김정환 ( Jeong Hwan Kim ) , 이강욱 ( Kang Wook Lee ) , 한남수 ( Nam Soo Han ) , 박지영 ( Ji Yeong Park ) , 천지연 ( Ji Yeon Chun )
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Weissella 종들은 김치발효중 가장 흔히 검출되는 유산균들이지만 이들에 대한 연구는 매우 부족하다. 새로운 속으로 비교적 최근에 정립된 점이 연구가 미흡한 한 이유이고 생화학적 특성들에 기초한 동정법의 부정확성도 다른 이유가 된다. 현재 14종이 등록되어 있으나 새로운 종들이 계속 보고되고 있다. Weissella들의 특성과 김치발효중 역할을 상세히 이해하는 것이 중요하며 특히 맛과 기능성이 우수한 김치 제조를 위해 Weissella 균주들의 장점을 충분히 이용하려 할 경우 중요하다.
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본 총설에서는 아미노산의 공업적 생산균인 Corynebacterium glutamicum의 탄소 대사 및 이와 관련된 총체적 조절 메커니즘에 대한 최근의 연구를 정리하였다. C. glutamicum의 산업적 발효을 위한 기질로서 사용되는 당밀은 주로 sucrose, glucose, fructose로 이루어져 있으며, 이들 당은 phosphotransferase system을 통해서 수송된다. C. glutamicum의 탄소 대사 특징은 glucose가 다른 당이나 유기산 등과 함께 존재할 때, glucose와 이러한 탄소원 들을 동시에 대사한다. 그러나 glucose/glutamate 혹은 glucose/ethanol 등의 혼합물에서는 탄소원의 순차적 이용으로 인해 나타나는 diauxic growth 현상을 나타내며, 이러한 carbon catabolite repression(CCR) 현상은 E. coli나 B. subtilis 등에서 알려진 것과는 다른 독특한 분자적 메커니즘과 조절 circuits을 가지고 있음이 밝혀지고 있다. C. glutamicum의 CRP homologue인 GlxR은 acetate 대사를 포함하여 glycolysis, gluconeogenesis 및 TCA cycle 등을 포함하는 중심탄소대사 조절 뿐만 아니라, 다양한 세포 기능의 조절에 관여하는 총체적 조절 단백질로서의 역할이 제시되고 있다. C. glutamicum의 adenylate cyclase(AC)는 막과 결합된 class IIIAC 로서, 막 단백질의 특성상 아직 규명되어 있지 않은 세포 외부의 환경 변화에 대응하여 세포 내의 cAMP합성 수준을 조절할 수 있는 sensor로 추정할 수 있다. 특히 C. glutamicum의 경우 배지내 glucose 를 비롯한 탄소원과 cAMP 농도와의 관련성이 E. coli에서 알려진 교과서적 지식과는 상반되게 변화하는 경향을 보이고 있어, cAMP signaling에 의한 세포 내 regulatory network 등은 향후 풀어야 할 의문으로 남아있다. 탄소대사 조절의 최상위에 존재하며 global 조절자인 GlxRcAMP 복합체 이외에도 차상위 전사조절 단백질로서 RamB, RamA, SugR 등이 존재하여 다양한 탄소대사를 조절한다. 최근 들어서는 새로운 탄소원으로서 대두되고 있는 biomass 관련 기질들을 이용할 수 있는 C. glutamucum 균주 구축을 통하여 이용 기질의 범위를 확대시키고자 하는 연구 및 탄소 대사와 관련하여 L-lysine의 발효 수율 혹은 생산성을 향상시키고자 하는 다양한 분자적 균주 육종 연구 등이 수행되고 있다.

메탄발효 효율향상을 위한 하,폐수 슬러지의 전처리 기술

전체옥 ( Che Ok Jeon ) , 남궁규철 ( Kyu Cheol Nam Kung )
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다양한 하·폐수 처리공정 중 혐기성 소화공정은 이산화탄소 배출을 감소시키고 생성되는 메탄을 에너지로서 사용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 혐기성 소화공정의문제점과 보완점에 대해 살펴보았다. 가수분해과정은 혐기성 소화과정 중 율속단계에 해당하여 소화공정과정을 촉진시키고 바이오가스의 생산을 증가시키기 위하여 다양한 전처리 방법이 개발되어왔다. 현재 혐기성 소화 공정을 위한 전처리 방법 중 열처리 방법, 초음파 처리, 기계적 처리방법, 화학적 처리방법 등이 상업적으로 이용되고 있으며, 이들 공정은 슬러지 플록 또는 세포의 파괴를 통해 세포분획물이 생물학적으로 분해될 수 있는 형태로 전환시키는 것을 목적으로 한다. 이러한 과정들 모두는 특정 상황에 따른 장점과 단점을 모두 지니고 있으므로 각 공정과정에 대한 이해와 이를 통한 적용을 통해 특정 슬러지에 적합한 최적의 전처리 공정을 도출해 낼 필요가 있다. 또한 혐기성 소화공정의 효율증대와 경제성 확대를 위한 혐기성 소화공정 개발이 필요하다고 할 수 있다.

충청지역 누룩에서 양조용 우수 곰팡이의 탐색 및 특성

구본성 ( Bon Sung Koo ) , 홍승범 ( Seung Beom Hong ) , 여수환 ( Soo Hwan Yeo ) , 백성열 ( Seong Yeol Baek ) , 윤혜주 ( Hye Ju Yun ) , 최혀선 ( Hye Sun Choi )
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우리술의 주질개선 및 현장 실용화기술을 개발하기 위해 술 담금의 기본재료인 누룩의 규격화 및 품질향상 연구가 필요하다. 이와 같은 요구에 부응하기 위해, 누룩에 생육하는 우수 양조미생물의 분리·발굴, 균주개량 및 보존관리 등 우리 고유의 양조미생물 자원을 확보하고 활용함으로써 다양한 종류의 누룩 제조가 가능할 것으로 여겨진다. 따라서, 본 연구는 충청지역에서 시판되고 있는 누룩을 수집하여 희석 평판배양법으로 174개 균주를 분리하여 효소활성 검정을 통하여 효소 활성이 높은 균주를 다수 분리하였다. 분리된 곰팡이를 대상으로 액화력 및 당화력 등의 효소학적 특성을 조사하였고, 선발된 활성균주의 동정을 위해 genomic DNA상의 ITS(Internal Transcribed Spacer) 부위의 염기서 열을 분석한 결과 Aspergillus sp.(4균주), Rhizopus sp.(4균주), Rhizomucor sp.(2균주), Mycocladus sp.(2균주)으로 동정되었다. 밀기울을 사용한 고체배양에서 액화력, 당화력 및 산 생성능을 검토한 결과, Rhizopus sp. CN084, CN174, Aspergillus sp. CN161와 Mycocladus sp. CN042 균주가 효소활성이 높은 것으로 나타났으며 Aspergillus sp. CN010, CN161, Rhizopus sp. CN105, CN168 균주와 Rhizomucor sp. CN088 균주는 산 생성능이 우수한 것으로 나타났다. 따라서 이들 균주가 양조를 위한 누룩의 원료 균주로서 사용될 경우 단일 누룩제조가 가능할 것으로 판단되었다.

전통 장류에서 세포외효소 분비능이 우수한 미생물의 분리 및 생리활성 특성

구본성 ( Bon Sung Koo ) , 여수환 ( Soo Hwan Yeo ) , 최혜선 ( Hye Sun Choi ) , 윤혜주 ( Hye Ju Yun ) , 백성열 ( Seong Yeon Baek )
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수집한 전통 장류에서 세포외효소(amylase, protease, cellulase, lipase and fibrinolytic enzyme) 분비능이 우수한 미생물을 분리한 후, 16S rRNA 유전자분석과 생리활성 특성을 조사하였다. amylase와 cellulase 분비능은 모든 선발균주에서 표준균주인 Bacillus subtilis KACC 10114보다 높게 나타났다. Protease 분비능은 D2-14균주를 제외한 모든 선발균주에서 활성이 있었으며, lipase 분비능은 D8-8과 K4-1을 제외한 균주에서 활성이 나타났다. 혈전용해 활성은 D8-2를 제외한 모든 선발균주에서 활성이 나타났으며, D8-8과 K4-1이 가장 높은 활성을 나타냈다. 선발균주인 K3-2, K4-1, K11-1-4, K11-1-6, K11-7, K12-3와 K14-9은 그람 양성 세균과 그람 음성세균 그리고 효모에서도 높은 항균활성을 나타내었다. 간장 및 된장에서 분리한 균주들을 동정하기 위해 분자수준에서 16S rRNA 유전자 염기서열을 분석한 결과, 거의 Bacillius sp.로 나타났다. 발효과정에서 세포외효소 분비능과 생리활성이 우수한 미생물을 분리, 확보함으로써 전통 장류의 고급화 및 품질향상과 제조공정의 표준화가 가능할 것으로 여겨진다.

청국장에서 분리된 Bacillus Licheniformis의 Protease 생산을 위한 배지 최적화

윤기홍 ( Ki Hong Yoon ) , 신혜영 ( Hye Yong Shin )
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청국장의 기호도를 개선하는 발효균으로 분리된 protease 생산균은 Bacillus licheniformis로 확인되었다. Protease 생산을 위한 배지를 최적화하기 위한 탄소원, 질소원, 인, 금속이온의 성분을 변화시키면서 균의 성장과 효소 생산성을 비교하였다. Glucose를 탄소원으로 사용하였을 때는 균의 성장은 정상적으로 일어나지만, protease 생산이 심하게 억제되는 것으로 나타났으며, Potato starch를 탄소원으로 사용하였을 때 효소 생산성이 가장 높았다. 질소원으로는 yeast extact가 효소 생산에 가장 적합하였다. 한편 2가 금속이온중 Zn2+, Cu2+, Co2+을 배지에 첨가하였을 때는 균의 성장이 심하게 저해되었으며, 효소 생산도 되지 않았다. CaCl2를 첨가한 배지에서는 균이 성장과 효소 생산성이 증가되었다. Potato starch(1.5%), yeast extract(1.5%), CaCl2(0.7%), K2HPO4(0.03%)와 KH2PO4(0.03%)를 포함하는 것으로 구성된 최적화 배지에서 최대효소 생산성은 800 U/mL로 나타났으며 28시간 이후에는 배양액내 효소활성이 서서히 감소하였다.

박테리오신 OR-7을 생산하는 항균 효모의 양계에서의 사양시험 효과

김남영 ( Nam Young Kim ) , 이재화 ( Jae Hwa Lee ) , 이상현 ( Sang Hyeon Lee ) , 김기석 ( Ki Seuk Kim ) , 조동인 ( Dong In Cho ) , 가상모 ( Sang Mo Kang )
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산란계에서 본 연구의 목적은 생균제(PY0.3%, PY0.5%)를 산란계에 급여하였을 때 산란율, 산란수, 난중, 등외란, 파란율 등을 조사하기 위하여 실시하였다. 산란계에서의 사양시험은 36주령 ISA brown 산란계 300수를 공시하였으며, 처리구로는 옥수수-대두박 기초 사료구(Con; basal diet), 기초 사료구에 일반 효모 0.3%(basal diet+0.3% 일반효모), 일반 효모 0.5%(basal diet+0.5% 일반효모), 활성 효모 0.3% (basal diet+0.3% 유전자 변형 효모), 활성 효모 0.5%(basal diet+0.5% 유전자 변형 효모)를 첨가한 것으로 구성되었다. 총 13주간의 사양시험 기간 동안, 산란율, 산란수, 난중, 등 외란, 파란율 등을 연구했다. 사양시험에 이용한 닭은 각각 20수씩 3반복을 하였으며, 총 300수를 사용했다. 시험결과 시험군인 활성 효모 첨가군이 대조군에 비해서 산란율, 산란수, 난중에서 우수한 효과를 보였으며, 일반효모 첨가군에 비해서는 산란율, 산란수에 대해서는 우수하였으나 난중에서는 유의성이 없었다(p<0.05). 등외란과 파란율에서는 첨가 군에서 큰 란이 생산되는 비율이 크다 보니까 상대적으로 등 외란과 파란율이 높아진 면도 있다. 이러한 우수한 결과는 PY를 첨가함으로써 면역 기능강화와 bacteriocin의 기능과 효모에서 분비된 여러 가지 유용물질의 상호작용에서 기인된 결과로 보여 지며 이런 이유로 사료효율 개선과 병원성 미생물의 억제효과 등이 복합적으로 작용하여 상승효과로 작용했기 때문이라고 추정된다.

수소생산균 Enterobacter sp. ES392의 분리 및 배양조건

전숭종 ( Sung Jong Jeon ) , 이언석 ( Eon Seok Lee )
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수소 생산 균주 ES392는 부산 소재 동의대학교에 위치한 연못 담수에서 분리하였다. 세포는 직경 0.6μm, 길이 1.4μm의 간균이고 편모와 포자를 형성하지 않았다. 분리된 균주의 16s rRNA 염기서열과 생화학적 특성을 바탕으로 계통 학적으로 분류한 결과, ES392 균주는 Enterobacter sp.에 속하는 것으로 동정되었다. 수소생산을 위한 생육최적 pH와 온도는 각각 7.5와 35oC이었다. 분리한 Enterobacter sp. ES392 균주의 수소생산을 최대화 하기 위해 배지성분을 최적화하였다. 그 결과 4%(w/v) sucrose, 0.5%(w/v) yeast extract, 50mM potassium phosphate를 첨가한 배지 조건에서 최대수소생산량을 나타내었다. 회분식 배양 조건에서 최대 수소 생산량은 3481mL/L이었고, 수소생산수율은 1.33mol/mol sucrose를 나타내었다.
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무화과는 뽕나무 과에 속하며 세계에서 가장 오래된 과일 중 하나이고, 국내에서는 주로 소화장애, 염증성궤양 그리고 가려움증 등에 사용되어 왔다. 본 연구에서는 무화과 잎을 메탄올로 추출한 후 임상진료실에서 분리된 메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA)에 대한 항균활성을 보았다. 그 결과 분리된 MRSA 1-20에서 최소억제농도 (MIC)는 2.5 mg/mL에서 20 mg/mL 농도로 측정되었으며, 최소살균농도(MBC)는 5 mg/mL에서 20 mg/mL 농도로 관찰되었다. Oxacillin이나 ampicillin과 병용투여 시 4-8배 이상의 MIC/MBC농도가 감소되었으며, FICI 값도 0.0375-0.5 이하로 병용효과를 나타내었다. 더불어 메탄올추출물 단독 사용시 보다 항생제와 병용투여 시 빠른 사멸효과를 보였다. 결론적으로 무화과 잎이 메티실린 내성 황색포도상구균에 항균활성을 나타냄을 확인하였으며, 메티실린 내성 황색포도상구균 감염에 천연 치료제로서의 가능성을 확인하였다.

수종의 식물수출물의 항산화 및 Melanin 합성 억제효과

김재영 ( Jae Young Kim ) , 이진영 ( Jin Young Lee ) , 이위영 ( Wi Young Lee ) , 이용섭 ( Yong Sub Yi ) , 임융호 ( Yoong Ho Lim )
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본 연구에서는 식물 추출물을 이용하여 항산화 활성 및 tyrosinase 활성 억제 효과를 측정하였다. 식물 추출물의 폴리페놀물질의 총 함량은 Acer psedo-siebolianum의 추출물이 16.4 mg/g로 가장 높은 추출량을 나타내었다. 항산화활성 측정에서는 Acer ginnala 에서 IC50값으로 21.3 μg/mL으로 가장 좋은 활성을 나타내었다. 반면에 L-DOPA를 기질로 하여 mushroom tyrosinase의 활성 억제측정에서는 Distylum racemosum 1,000 mg에서 49.1%로 다른 추출물에 비하여 상대적으로 높은 활성을 나타내었다. Tyrosinase 활성 억제력이 가장 높은 D. racemosum의 추출물을 이용하여 ethanol 분획과 ethyl acetate 분획으로 분리하여, 이중 D. racemosum의 ethanol 분획에서 항산화 활성 IC50 값은 0.9 μg/mL, tyrosinase 활성억제는 IC50값이 118.1 μg/mL로 ethyl actate 분획보다 높은 활성을 나타내었다. 또한 ethanol 분획을 이용하여 B16/F1 melanoma cell에서는 60 μg/mL까지는 세포독성을 나타내지 않았으며 80 μg/mL의 농도에서 약간의 세포독성을 나타내었다. 에탄올 분획을 이용한 세포내 melanin 색소의 생산억제 IC50값은 75.4μg/mL로 분석되었다. 이러한 결과로 D. racemosum의 에탄올 추출물이 B16/F1 melanoma cell세포의 melanin색소합성대사에 관여하여 색소합성을 저해하는 것으로 보인다.
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