I. 알코올제조 포도당 에탄올 (92g, 이론적생산 ) + 이산화탄소발효성당 : 글루코스, 프락토스, 말토스, 슈크로스공업적원료 : 고구마, 폐당밀, 쌀, 타피오카, 쌀보리, 겉보리 1. 폐당밀에서알코올제조 - 발효배지조건 : 당농도 (15~20%), 황산암모늄, 과인

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인호 호
6 years ago
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1 Chapter 14. 응용미생물공업 l 알코올제조 l 유기산제조 l 정미성뉴클레오타이드제조 l 비타민, 호르몬, 의약품제조 l 항생물질제조 l 백신제조 l 효소제제 l 미생물단백질생산 l 폐수처리 l 기타

2 I. 알코올제조 포도당 에탄올 (92g, 이론적생산 ) + 이산화탄소발효성당 : 글루코스, 프락토스, 말토스, 슈크로스공업적원료 : 고구마, 폐당밀, 쌀, 타피오카, 쌀보리, 겉보리 1. 폐당밀에서알코올제조 - 발효배지조건 : 당농도 (15~20%), 황산암모늄, 과인산석회, ph 5~6 - 살균 (110, 60 분 ), 발효온도 (30~33, 2~3 일간 ) - 발효효모 : Saccharomyces formosencis - 발효후의알코올 : 8~10%, 알코올정류탑에서분리, 정제 2. 녹말질원료에서알코올제조 ü 녹말 산당화법, 효소법 발효성당조제 - 산당화법 : 묽은염산 (0.3~0.5%, 3~4 기압, 40~60 분가열분해 1) Amylo 법 - Mucor delemar ( 곡류 ), Rhizopus japonicus ( 고구마 ) 속의곰팡이를사용하는알코올발효법

3 I. 알코올제조 2) 코오지법 - 당화효소로써밀기울에흑국균등의곰팡이를번식시켜코오지를만든후익힌녹말원료에 5~10% 첨가하여당화시키는방법 3) Amylo 액체국절충법 - 아밀로법은당화력은강하나녹말을액화하는 α-amylase 가약하고, 코오지법은당화력은조금약한것이결점으로두가지방법을병용하는 절충법이많이이용 3. 최근의기술개발 1) 전분의무증자당화 : 생전분분해효소이용 - Aspergillus sp., Bacillus circulans, Streptococcus bovis 등 2) 고정화효모에의한연속발효 3) 세균에의한알코올발효 : Zymomonas mobilis - 효모에비히여비증식률, 당대사속도, 에탄올생성속도등이높으나, 균체생성률은낮고, 주정수율이우수, Z. mobilis 혐기적으로증식 4) Cellulose 에서의직접발효 5) 유전공학의응용

4 II. 유기산발효 1. 초산 (acetic acid) 발효 1) 초산균 - 생육및산의생성속도가빠르며수율이높고내산성 - 초산외의방향성물질을생성하고, 초산을산화하지않아야한다 - Acetobacter aceti, Acet. Acetosum, Aceti. oxydans, Aceti. rancens 2) 초산발효기작 - 호기적조건 : 에탄올 아세트알데히드 초산 - 혐기적조건 : 2 에탄올 2 아세트알데히드 초산 + 알코올 - 초산산화 : CO 2 + H 2 O 3) 생산방법 1 정치법 (orleans process) : 발효통을사용 - 대패밥, 목편, 콜크등을채워공기접촉면적을넓혀준다 - 수율이낮고기간도길다 2 속양법 (generator process) : 발효탑을사용 - Frings 속초법, 대패밥을상부까지채운다 3 심부배양법 (submerged aeration process) - 원료와초산균혼합물에공기를주입교반하여급속히발효덧을초산화

5 2. 글루콘산 ( gluconic acid) 발효 유기산발효 포도당을산소 (1/2 mol) 로산화하여생성글루콘산은구연산과젖산의대용으로산미제및피혁공업에사용 1) 생산균 - 곰팡이 : Aspergillus niger, Asp. Oryzae, Penicillium chrysogenum Pen. perpurogenum. - Aceto. gluconicum, Aceto. Oxydans, Gluconobacter, Pseudomonas 2) 발효기작 - D-glucose D-glucono-δ-lactone D-gluconic acid Glucose oxidase 비효적인 3. Lactic acid 발효 1) 젖산균 1 Lactobacillus, Streptococcus, Pedicoccus, Leuconostoc 2 젖산은 L- 형이인체에이용된다.

6 2) 젖산생성 : 5 탄당과 6 탄당이이용 1 정상젖산발효 (homo lactic acid fermentation) : 당으로부터젖산만생성 - 생성균 : Lac. delbruckii, L. bulgaricus, L. casei, streptococcus lactis 2 이상젖산발효 (hetero lactic acid fermentation) : 당으로부터젖산 + 부산물 - 생성균 : L. fermentum, L. heterohiochii, Leuconostoc mensentroides 3) 젖산생성조건 - 10% 당농도, ph , 온도 : 소비당의 80-90% 의젖산생성 4. Citric acid 발효 구연산은식품과의약품에사용, 산미료, 특히탄산음료에사용 1) 생산균 - Aspergillus niger, Asp saitoi, Asp awamori 2) 구연산생성기작 - Acetyl-CoA + Oxaloactic acid citrate 3) 구연산생산조건 1 강한호기적조건, 강한교반, 수율 (106.7%) 2 당농도 : 10-20%, 무기영양원 : N, P. K. Mg, 황산염 3 최적온도 : 26-35, ph : 유기산발효

7 5. 호박산 (succinic acid) 발효 유기산발효 호박산은식품조미료, 향료및염료공업에사용 1) 생산균 : Mucor rouxii, E. coli, Aerobacter aerogenes, Brevi. flavum 2) 호박산 ( 숙신산 ) : TCA 회로의역방향, 수율 (30%) 6. Fumaric acid 발효 합성수지의원료, aspartic acid의제조에사용 1) 생산균 - Rhizopzus nigricans, Asp. Fumaricus, 수율 (60%) 7. Propionic acid 발효 향료, 곰팡이억제제, 치즈숙성에관여 1) 생산균 1 Propionibacterium freudenreichii, Prop. shermanii 2 succinic acid propionic acid. 8. 사과산 (malic aicd) 발효 1) 생산균 - Asp. flavus, Lac. brevis - fumaric acid malic aicd - 산미성분, 독특한향미를가지고있으며, 천연에존재하는것은 L- 형

8 III. 아미노산발효 아미노산은단백질을구성하는기본화합물이다 1. 아미노산발효형식 1) 직접법 - 야생균주에의한방법 ü ex) glutamate, valine, alanine, glutamine - 돌연변이주 ( 영양요구변이주 ) 에의한방법 ü 미생물돌연변이원 : UV, Co 60 2) 전구체의첨가법 - 전구체를첨가하여대사의방향을조절하여목적하는아미노산발효 ü ex) isoleucine, threonine, tryptophan, aspartic acid 3) 효소적방법 - 특정기질에효소를작용시켜아미노산발효 ü ex) aspartic acid, tyrosine, phenylalanine

9 2. Glutamic acid 발효 아미노산발효 1) 생산균 - Corynebacterium glutamicum, Brev. flavum, Brev. Lactofermentum Microb. ammoniaphilum, Brev. thiogentalis 2) 생산 - Glutamic acid 의축적은통기량, ph, NH 3 의양, acetic acid 양에영향 - biotin 의양에큰영향을받음 3. Lysine 발효 1) 생산균 - Corynebacterium glutamicum, 으로부터 UV, Co60 에의하여 homo serine 영양요구변이주를만들어사용 2) 발효 - One stage process : 변이주를직접발효시켜 lysine 생산 ( 탄소원 : 폐당밀, 질소원 : 암모늄염 - Two stage process : E. coli 의 lysine 영양요구변이주로다량의 diamino pimelic acid 를생산 (1 단계 ) - 탄소원 : glycerol, 질소원 : ammonium phosphate - Aerbacter aerogenes 균체의 diaminopimelate decarboxylase 에의하여 diamino pimelate 를탈탄산시켜 lysine 생산 (2 단계 )

10 IV. 핵산발효 1. 핵산과정미성분 핵산관련물질 : 5 -IMP, 5 -GMP, 6-hydroxy-5 purine nucleotide 가정미성을가짐 Msg(mono sodium glutamate) 에소량첨가함으로써감칠맛이더욱상승 1 Nucleoside, 염기에는정미성을가진것이없고, nucleotide만이정미성분을가진다 2 purine계염기만이정미성이있고, pyrimidine계의것은정미성이없다. 3 당은 ribose나 deoxyribose에관계없이정미성을가진다. 4 인산은당의 5 의위치에있지않으면정미성이없다 5 purine 염기의 6 의위치탄소에 OH 가있어야정미성이있다 2. 정미성핵산물질의생산방법 RNA 를미생물효소로분해하는법 / 발효와합성을결합하는법 / 직접발효법 (de novo) (1) RNA 를미생물효소로분해하는법 1) 제조공정 1 Candida 속효모를배양시키면 RNA 를함유한효모균체가된다 2 효모 RNA 를 5 -phosphodiesterase 로 RNA 를분해하면 AMP, GMP, UMP, CMP 가생성 3 GMP 는직접조미료로사용, AMP 는 adenilate deaminase 로 deamination 시켜 IMP 를얻어조미료로사용 (2) RNA 분해효소생산균 : Penicillium citrinium, Streptomyces aureus

11 IV. 핵산발효 (2) 발효와합성을결합하여조제 1) 제조공정 - de novo 합성 / Salvage 합성 ( 신합성 ) ( 재합성회로 ) 2) 사용균주 : Bacillus subtilis (3) 직접발효법 1) Feedback 저해효과를제거 2) 생성된 nucleotide 분해효소활성을약화 (phosphatase, nucleotidase) 3) 균체내에서생성된 nucleotide 를균체외로분비촉진 ex) 사용균주 : Corynrbacterium glutamicum, Brevibacterium ammoniagenes

12 V. 미생물에의한효소생산 효소생산 효소생산미생물 : 세균, 방선균, 곰팡이, 효모, 조균류, 자낭균류 1. 효소의생산방식 : 고체배양과액체배양 1) 액체배양법 - 통기배양과정치배양 ü 통기배양은잡균의오염이적고, 배양조건조절이용이, 생산량이높다 2) 고체배양법 - Tray method, 회전드럼식 - 온도관리중요, 고농도효소회수 2. 효소의분리정제 : 1) 코지에서의효소추출 : 코오지분쇄, 연속추출장치이용 2) 균체에서효소의추출 1 자가소화법 : 균체에 ethyl acetate, toluene 첨가 자가소화 (20 30 ) 2 동결용해법 : Dry ice 동결건조후, 용해, 원심분리 ( 세포조각제거 ) 3 초음파처리법 : 초음파로균체파괴 (10 60KHz) 4 기계적파괴법 : homogenizer 이용 5 건조균체의조제 : 아세톤을가한후건조, 동결균체를동결건조

13 V. 미생물에의한효소생산 효소생산 3) 효소의정제 - 유기용매에의한침전, 염석에의한침전, 이온교환 chromatography, 특수침전 ( 등전점침전, 특수시약에의한침전 ), gel 여과, 전기영동, 초원심분리기등 3. 고정화효소 ( 효소의고체촉매화 ) 담체에효소를물리, 화학적방법으로부착시켜만든고정화효소를이용 1) 담체결합법 : 불용성의담체에효소를결합시키는법 1 공유결합법 : Diazo 법 / peptide 법 / Alkyl 화법 2 이온결합법 : 이온교환담체 (DEAE-, CM-, TEAE-cellulose, Sephadex, Dowex 50 등 ) + 효소 이온결합 3 물리적흡착법 : 담체 ( 활성탄, 산성백토, kaolinite) + 효소단백질 물리적흡착 2) 가교법 (cross linking method) - 2 개의관능기를가진시약에의하여효소단백질자체를가교화시켜고체촉매화 3) 포괄법 (entrapping method) - 효소자체는결합반응을일으키지않는다 - 격자형 : gel 의가는격자중에효소를삽입하는격자형 - microcapsule 형 : 반투막성의 polymer 의피막으로효소를피복시키는

14 4. 효소생산 1) 균주선별 : 효소의활성이높은균주 screening 2) 효소의특징 : 최적온도, ph, 열안정성 3) 배지조성과배양조건 4) 구성효소와유도효소 5) 배양법 - 액체배양법 : 통기배양법과정치배양법 - 고체배양법 : 국상자법, 퇴적배양법, 회전 drum 식배양법 효소생산 5. 미생물효소제제생산 1) Amylase * 종류 : α-amylase, β-amylase, glucoamylase, pullulanase * 기질 : Starch (amylose + amylopectin), glycogen * 기능 : α-1,4-glucoside, α-1,6-glucoside 결합을가수분해 1 α-amylase (endoamylase) - α-1,4-glycosidic bond 를 randomly( 임의적으로 ) 가수분해 - 전분의점도는급격히저하 - 분해산물 : dextrin, maltose, 소량의 glucose - 타액, 췌액, 맥아등에존재 - Bacillus subtilis, Aspergillus 에많이존재

15 V. 미생물효소제제생산 효소생산 세균 amylase - Ca2+ 의첨가에의해서효소의내열성은증가된다. 곰팡이 amylase - 내산성 amylase 를생산 (ph 2.0) 한다. 2 β-amylase ( 당화형 amylase) - 전분의 α-1,4-glycosidic bond를비환원성말단부터 β-형의맥아당을생산한다. - α-1,6 결합의분기점에이르러작용이정지된다. - 환원당은증가, 점도는잘저하되지않고, 요오드반응은적갈색 세균의 β-amylase 는식물 β-amylase 보다내열성이높고최적 ph 는 7.0이다. 3 Glucoamylase ( 당화형 amylase) - 전분의비환원성말단에서포도당단위로 α-1, 4 bond 및 α-1, 6 결합을분해하는 exo- 형의효소다. - 생산균 : Aspergillus niger( 전분을 70-80% 분해 ) Rhizopus delemar( 전분을 100% 분해 )

16 V. 미생물효소제제생산효소생산 4 Isoamylase (pullulanase, R효소 ) - Amylopectin, glycogen의 α-1, 6 결합을특이적으로분해하여직쇄의 dextrin을생산한다. - 요오드반응에서적자색에서청색으로변한다. - isoamylase 는효모에서처음발견, - 식물의 isoamylase를 R-enzyme 이라고한다 - Aerobacter aerogenes 효소는 pullulan에작용하여 pullulanase라고불린다 5 Cyclodextrin glycosyltransferase (CGTase) - Bacillus marcerans 에서처음발견 - 전분에작용하여 α-1,4 결합을분해 (Cyclization) Cyclodextrin 생성 ( 포도당 6-8 개로구성 ) α-cd, β-cd, γ-cd 2) Cellulase Cellulose 의 β-1,4 glucoside 결합을가수분해 β-1,4 glucanase (cellulase) Cellobiose + glucose 생성

17 V. 미생물효소제제생산 효소생상 - endo-β-1,4 glucanase : Cx - exo-β-1,4 glucanase C (cellobiohydrolase) : C1 - β-glucosidase (cellobiase) * Carboxy methyl cellulose (CMC) : 수용성 cellulose 가수분해효소 : CMC ase (Cx 효소 ) * 불용성 cellulose 분해효소 : C1 효소 * Cx + C1 complex 는상승적으로불용성 cellulose 를분해 3) Hemicellulase * Hemicelluase 는식물의세포벽에존재하며, 알칼리로추출되는다당류의총칭 * Xylanase, galactanase, mannase, arabinase 의 4 종류로분류한다. 4) Invertase (sucrase, saccharase) * Sucrose glucose + fructose Invertase 1) β-fructosidase : fructose 측에서부터절단 2) α-glucosidase : glucose 로부터절단

18 V. 미생물효소제제생산 효소생산 5) Lactase (β-galactosidase) * Lactose glucose + galactose β-galactosidase 6) Melibiase (α-galactosidase) * Mellibiose, raffinose, stachyose 같은당류의 α-galactoside 를가수분해효소 7) Naringinase * Naringin : 감귤류의쓴맛의주성분 naringinase Rhamnose + naringenin-7-glucoside(prunin) β-glucosidase Glucose + naringenin 8) Hesperidinase Hesperidin : 밀감류에존재, 비타민 P, 의약용으로사용, 통조림조제시백탁의원인 Hesperidinase : Hesperidin 의 Rhamnose-glucose(α-1,6 결합을가수분해 )

19 V. 미생물효소제제생산효소생산 9) Protease 1 최적 ph 또는작용 ph 에의한분류 - 산성, 중성, 알칼리성 protease 로분류 2 작용위치에의한분류 - Endopeptidase (proteinase) - exopeptidase : 말단의 α-amino 기, α-carboxyl 기에작용 ex) aminopeptidase, carboxylpeptidase, dipeptidase 3 활성화양식에따른분류 - Serine protease : serine 잔기가효소활성에관여 - Thio protease : thio 기가관여 - 금속 protease : 효소활성에금속이관여 미생물 protease 1 곰팡이 protease : 산성 (ph3) 중성 (ph6-7), 알칼리성 (ph8-10) 2 세균 protease : 중성, 알칼리성 protease 가존재 - Subtilisin : Bacillus subtilis 의 protease 3 방사선균 protease - Streptomyces griseus : 배지중에 protease 를대량으로생산 - 최적 ph 7-8, Ca 2+ 에의해안정화

20 5. 미생물효소제제생산효소생산 10) 미생물응유효소 * Rennet : 송아지에서얻어진 protease - 우유단백질을응고시키는데사용 * 최근미생물응유효소개발 : Endothia parasitica 11) Pectinase * Protopectinase : 불용성의천연 pectin을가용성 pectin * Pectin esterase : pectin 의 methyl ester 를분해 pectic acid 생산 * Polygalacturonase : pectin의 α-1, 4결합을분해 end-과 exo-형생산 12) Lipase : Lipid fatty acid + glycerol * 용도 : 소화제, 세제, 지방산제조, 유제품에작용 13) Glucose oxidase : Glucose 산화 glucolactone + H 2 O 2 생산 14) Glucose isomerase : D-Glucose D-Fructose * 용도 : 제과, 제빵, 통조림 15) Catalase : 과산화수소를분해 16) Tannase : Tannin의 ester 결합을분해, 홍차, 맥주의혼탁방지 17) Penicillinase : penicillin의 β-lactam 환의 peptide 결합을분해

21 VI. 미생물의균체생산 1. 식 사료효모 1) 원료 - 탄소원 : 폐당밀, 아황산펄프폐액, 목재당화액, 낙농폐액, n-paraffin 2) 균류 - Endomyces, Hansenula, Saccharomyces, Candida, Torulopsis, Oidium 속 - Candida utilis, Torulopsis utilis, Torulopsis utilis Var. major 3) 배양 - 질소원 : 암모니아수, 요소, 과인산석회, KCl, MgSO 4 등의무기염첨가 - 산소요구량이크다, Waldhof 형발효조에서배양 4) 영양적가치 - 아황산펄프폐액원료 : 단백질, 비타민, 당류, 무기물이풍부 - 단백질함량 : Saccharomyces (42-53%), Torulopsis utilis(50%) - lysine 함량이높다, 소화율 80% 5) 미생물균체성분 - 성분 : 단백질, 지질, 탄수화물, 핵산, 회분, 비타민 ( 수분, 70-80%) - 핵산성분 : 정미성 nucleotide 생산에이용 - 균체성분 : 미생물의배지조성, 배양조건, 생육시기등에따라변한다.

22 6) 단백자원으로서의미생물균체 - 미생물단백질이용 : 아미노산의강화에의한단백질영양효율의개선 - 장점 : 증식속도빠르고, 생산효율이높고공업적생산가능, 기후조건의영향을받지않는다. - 원료가경제적이어야하고, 원료에따른적합한균주선정 - 적당한배지조성, 배양장치, 배양방법및회수공정등이확립 1 아황산펄프폐액 - 약 3% 의발효성당함유 - 효모제조원료로활용, 폐액처리 (BOD의저하 ) 의목적달성 2 석유계탄화수소 - 단백질함량이많고균체의분리가용이한효모가공업적으로유리 3 Methane - 천연가스의주성분, 순수한상태로균체생산가능 4 Methanol - naphtha, methane, 천연가스등을원료로합성 - 현재 SCP 생산을위한가장중요한기질의하나 5 Ethanol - 균체이용의안정성을고려 6 셀룰로오스 - 천연자원, 목재폐기물, 폐신문지로부터 cellulose가 SCP 및에탄올의생산에이용

23 VI. 미생물균체생산 2. 빵효모생산 1) 원료 - 폐당밀 : 사탕수수당밀 > 사탕무우당밀 - 보리 : 종효모배양에사용 ( 폐당밀 : 보리 = 9 : 1) - 맥아근 : asparagine 함유 술덧의여과를도와주는원료 - 무기질 ( 부원료 ) : 황산암모늄, 암모니아수, 요소등을첨가 2) 균주 - Saccharomyces cerevisiae 3) 배양 - 충분한공기공급 - 배양온도 : 25 26, 30 이상증식저해 - 잡균오염방지 : ph 4 5 로일정하게유지 4) 효모의분리 - 배양액원심분리 : 3000 rpm, 10 min - 균체 압착, 탈수 성형 ( 물, 레시틴, 식물성기름, 지방산에스테르 ) - 빵효모의수분함량 : 66 68%, 0 4 냉장고에저장

24 VI. 미생물균체생산 빵효모제조공정

25 3. 미생물유지 유지미생물 1) 유지미생물 2) 유지생산조건 1 질소원의농도와 C/N 비 - 질소화합물이많으면단백질함량이높고, 탄수화물농도가높으면유지축적증가 2 충분한산소공급 3 온도 : 미생물의생육최적온도와일치 4 ph : 미생물의종류에따라다르다 ex) 효모류 : 등의이온비조절 유지함량증대 5 염류 : Na, K, Mg, SO 4, PO 4 6 기타 : ethanol, acetic acid 유지의함량을증대, 비타민 B 그룹요구주도있음

26 4. 단세포녹조류균체생산 ü 태양에너지이용하여 CO 2 를고정하고질소, 무기질등을동화하여증식하는독립영양군 ü 우주항공식품으로연구, 배기가스등에의한공해오염방지에이용 Chlorella 배양 : 옥외에서배양, 실내의탱크에서배양 - ph 5-7( 하루 1 회조절 ), 25 - CO2 공급과동시에교반이나순환에의해서조류의침강방지 - 배양지의깊이 10~15cm, 농도 0.1~0.5% - 클로렐라가배양되면일정시간마다원심분리하고다시배양기로보낸다 - 식 사료의강화용으로유용 ( 단백질, 지방, 비타민함유량이높다 )

27 5. 식용버섯 1) 성분 : - 수분 70~95%, 5~30% 가고형물, 단백질, 조지방, 탄수화물존재버섯의맛과자실체형성에중요한역할 2) 생리상태 - 다른생물로부터영양분섭취 - 활물기생균 : 송이버섯 - 사물기생균 : 표고, 느타리, 목이, 팽이등의버섯 3) 버섯의배지 : 원목, 톱밥, 볏짚, 퇴비 4) 자실체의발생과환경조건 - 버섯의포자발아 1 차균사와다른 1 차균사와융합 2 차균사형성 생육, 적당한온도, - 수분, 광선등의환경조건에두면자실체형성 5) 식용버섯의생산 : 봄과가을 2 번발생하여수확, 수년간생산이가능

28 VII. 미생물의특수한이용 1. 폐수처리 폐수의오염도 - BOD (biochemical oxygen demand, 생화학적산소요구량 ) : ppm : 미생물에의해서폐수중의유기물이분해될때소비되는산소량 20 에서 5일간배양분해하여측정 - COD (chemical oxygen demand, 화학적산소요구량 폐수처리법 - 물리적처리법, 화학적처리법 - 생물학적처리법 : 호기적처리법, 혐기적처리법 호기적처리법 1 활성오니법 - 응집상태의호기적미생물군 ( 활성오니 ) 을이용하여유기물분해, 처리 오니를침전 상등액을방류 - 대도시하수처리장, 제약 식품공장, 처리가어려운폐수 2 살수여상법 - 폐수중의유기물이흡착되어정화 3 혐기적처리법 - 유기물농도가높은폐수 (BOD ,000) 처리에이용 - 먼저혐기적처리법으로전처리후활성오니법으로처리

29 VII. 미생물의특수한이용 2. 미생물정련 (Bacterial leaching) 미생물을이용하여품위가낮은광석으로부터유용한금속을용출시켜효과적으로회수하는것 3. 미생물분해유기합성, 석유화학등으로부터합성된신규물질을미생물에의해분해 1) 중성세제 - 직쇄형구조를가진 alkyl benzene sulfornate(las) 사용 2) 농약 3) 기타의물질 - 유해물질 (phenol, cyan), 합성고분자물질 (PVC, PVA), 발암성원인물질 ( 아민류 ) 4. 미생물살충제 (Microbial insecticide) 나무나농작물에자라는해충을선택적으로죽이는미생물 5. 바이오센서 (Biosensor) 각종의생체물질이가지는분자식별기능을이용해서화학물질을예측하는기구와장치 ex) 효소센서, 면역센서, organelle sensor 등 6. 미생물화학전지 (Microbial fuel cell) 간단한유기, 무기화합물을영양원으로하고미생물의작용에의하여기질의화학에너지를얻어이것을전기에너지로변환하도록한것

30 VIII. 비타민, 호르몬, 의약품제조 1. 비타민및호르몬제조 1) 비타민 B2( 리보플라빈, riboflavin) 1 기능 : 전자전달계에작용 2 생산방법 - 화학합성법 (20%) - 반합성법 : glucose D-ribose(Bacillus pumilus) D-ribose에서리보플라빈합성 - 직접발효법 : 자낭균류 (Eremothecium ashbyii, Ashbya gossypii) 플라빈을균체내에축적 2) 비타민 B12 1 기능 : 동물의성장에필요하며악성빈혈의인자 2 생산방법 : 고등식물이나동물에서합성되지않음 - 생산균주 : Pseudomonas denitrificans (60mg/L) Propionibacterium shermanii (30-40mg/L)

31 3) 비타민 C (L-ascorbic acid) 1 기능 : 의약용, 산화방지제등 2 생산방법 : D-glucose D-sorbitol Acetobacter suboxydans 4) 지버렐린 (gibberellin) L-sorbose L-ascorbic acid 1 기능 : 식물호르몬의일종으로식물의성장과성숙을촉진 종자의휴면을깨는작용 2 생산균주 : Gibberella fujikuroi ( 곰팡이 ) 표 9-8 주요식물조절제 (p 423 참조 ) 5) 스테로이드호르몬 - 성호르몬, 부신피질호르몬 ( 탄수화물, 무기질대사조절에중요 ) - 관련균주 : Rhizopus, Streptomyces, Septomixa, Athrobactor 6) 덱스트란 (dextran) 1 기능 : 수혈시혈장증량제로사용, 그황산 ester 는혈액응고방지제 2 생산방법 : Leuconostoc mensentroides 를설탕이함유된배지에배양

32 2. 항생물질의제조 곰팡이, 방선균, 세균, 지의류, 동물, 식물등이만드는항생물질은 8,000 종이상이보고, 대부분이유해하여실용화되고있는것은 13 종 1) 항생물질의공업화방식 1 생산균의분리 : 분리용배지에서배양한후콜로니를분리 2 항균력시험 : 검정균에대하여 clear zone이형성되는균을선별 3 독성시험 : 실험동물을이용하여경구투여, 정맥주사, 피하주사등으로독성의유무조사 4 중간공업시험 : 배양조건및항생물질추출방법연구 5 공업생산법 : 대량생산및항생제의분리정제한다 2) 주요항생물질과그제조 1 페니실린 - 최초로공업화된항생물질 ) : Penicillium chrysogenum 2 스트렙프토마이신 - 그람음성균및결핵균에유효 : S. griseus 3 테트라사이클린 - 광법위항생물질 : S. aureofaciens, S. rimosus 4 클로람페니콜 그람음성, 양성외에리케차에유효 : S. venezuelae 5 카나마이신 streptomycin 과구조유사 : S. kanamyceticus 6 농업용항생물질 blasticidin S 도열병항균력 : S. grieseochromogenes 7 항암성항생물질 대분은인체에독성 : bleomycin( 피부암, 식도암 ) 에특효, 암화학요법의길을개척, Streptomyces verticillus

33 3. 백신제조 (vaccine) 백신은미생물의균체나그생산물을재료로하여만들어지며, 인체에접종하면특이적인면역이생기므로질병감염예방의목적으로사용 1) 백신제조에사용되는미생물의종류에따라 : - 세균백신, 리케차백신, 바이러스백신 2) 백신의형태에따라불활화백신과생백신 - 불활화백신 : 면역원으로서의성질을잃지않는조건으로미생물균체를 formalin 등의약제나저온가열등의물리적방법으로처리한제제 - 생백신 : 사람에대한병원성만잃은채면역력을가지고있는미생물이살아있는제제 Ø Toxoid 란 : 미생물이만든독소를그면역원성에변화를주지않게처리하여무독화시킨제제 3) 백신제조공정 배양준비 접종배양 균체 ( 또는독소 ) 수집 농축, 정제, 불활성화등가공 백신원액 역가조정 분주 저장 제품국가검정국가검정선발시험

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½Ç°ú¸Ó¸®¸»¸ñÂ÷ÆÇ±Ç(1-5)¿Ï 실과056-094 2013.1.9 7:22 PM 페이지67 MDPREP_RipControl 2007 개정 5학년 검정 지도서 각론 알짜 정리 67 영양소 힘을 내는 일(탄수화물/지방/단백질) 몸의 조직 구성(지방/단백질/무기질/물) 몸의 기능 조절(단백질/무기질/비타민/물) 식품 구성 자전거의 식품과 영양소 식품군 곡류 탄수화물 우리가 활동하는데 필요한 힘을