목차
1.산업미생물학의 탄생
2.경제성
3.양조기술
4.김치
5.유제품
6.폐수처리기술
7.광물자원회수기술
8.물질생산(항생물질,아미노산,핵산조미료,유기산,알코올,효소,비타민,살
충제,다당류)
9.미생물에 의한 유용산물생산에 있어서 재조합DNA기술의 의의
2.경제성
3.양조기술
4.김치
5.유제품
6.폐수처리기술
7.광물자원회수기술
8.물질생산(항생물질,아미노산,핵산조미료,유기산,알코올,효소,비타민,살
충제,다당류)
9.미생물에 의한 유용산물생산에 있어서 재조합DNA기술의 의의
본문내용
터 맥아를 효소 원으로 사용해왔는데 이것을 미생물이 만들어내는 아밀라아제,프로테아제,글루코시다아제로 대치하면 맥아에 따른 질적 변동을 막고 경제적으로 유리하다고 한다. 감미료로서 글루코오스보다 더 단맛이 강한 프룩토오스로 전환시키는 공정이 1970년에 개발되었고, 의료용으로는 페니실린 아실라아제가 산업적으로 각광을 받았으며 소화제로서 단백질과 다당류의 가수분해효소가 많이 쓰이고 있다.
-단백질분해효소: 세린단백질 분해효소, 티올 단백질 분해효소, 산성단백질 분해효소, 금속 요구성 단백질 분해효소,
-전분 분해효소: 알파 아밀라아제, 베타 아밀라아제, 글루코아밀라아제, 절지효소,
-섬유소가수분해효소: 엔도-베타1,4-글루카나아제, 엑소-베타1.4-글루카나아제, 베타-글루코시다아제
-포도당이성화효소
<비타민 생산>
사람은 자체 내에서 비타민을 만들지 못하므로 주로 식품을 통해 섭취하며 선구비타민은 체내에서 효소 등의 영향을 받아가며 비타민으로 변한다. 장내 세균이 여러 가지 비타민을 합성하여 분비하지만 인체의 요구량에 부족하거나 합성된 비타민이 소화관의 벽을 통과하여 혈액 속으로 들어가지 못하는 경우도 있다. 비타민의 생산은 제약과 식품 산업으로서의 중요한 위치를 차지하게 되었고 식품첨가제로 흔히 쓰이고 있다. 모든 비타민은 천연물에서 추출할 수 있지만 경제적인 관점에서는 화학합성이나 생합성을 통해 생산하는 것이 있다.
대부분이 B12나 리보플라빈이며 베타 카로틴도 생산한다.
<살충제 생산>
Bacillus thuringiensis 및 관련균종은 모든 종류의 곤충의 유충에 대해 병원성이다 포자형성균으로부터 결정성 봉입체가 분리된 데 이어서 곤충의 자연적 질병의 특징인 모든 일차적 증상들이 이 정제 결정을 바른 잎을 유충의 먹이로 하면 재현할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이 결정을 구성하는 단백질은 묽은 알칼리성에서 용해된다. 유충의 장내용물은 일반적으로 알칼리성이며 섭취된 결정이 장에 도달하면 용해되어 부분적으로 물에 녹는다. 이 변형단백질은 장벽의 세포를 연결하는 시멘트물질에 작용하여 장내액체는 곤충의 혈액으로 자유로이 확산된다. 곤충의 혈액은 고도의 알칼리성이 되며 이는 유충의 전신마비를 일으킨다. 이 단백질 결정은 유충에 대하여 극히 특이적인 독성을 갖지만 다른 동물과 식물에 대해서는 거의 독성이 없다. 따라서 이 물질은 작물에 손상을 입히는 많은 유해곤충을 구제하는데 이상적인 수단을 제공할 수 있다. 화학적 살충제가 인류의 건강뿐 만 아니라 환경에 매우 해롭다는 공중인식이 증가함에 따라 새롭고 더욱 효과적인 곤충구제의 미생물학적 방법의 개발에 대한 연구가 심화되었다.
<단세포 단백질생산>
1,식량의 부족문제를 해결하기 위해 농수산물의증산을 위한 온갖 방법이 강구되고, 새로운 식량원으로 미생물 단백질의 생산이 세계적인 과제로 대두되었다.
단세포단백질이란 말은 박테리아,효모,곰팡이,조류,악티노미세스트,고등균류들의 미생물을 식품이나 사료의 목적으로 대량 배양하여 말린 것을 뜻한다. 미생물세포는 단백질 이외에도 여러 가지 영양분을 포함하고 있으므로 바이오매스로 부르는 것이 적당할 수도 있다. 미생물이 식량의 일부로 이용된 것은 오래된 일이지만 SCP의 산업적인 생산은 제1차 세계 대전 당시 독일에서 단백질 식량으로 당밀에 배양한 것으로부터 시작되었다. 제2차대전후 많은 공정이 개발되었고, 이 생산은 지금도 계속되고 있다. 1960년대부터 범세계적 활기를 띠기 시작했고 그 가운데서 가축의 사료를 목표로 한 Candida효모의 생산이 가장 획기적인 성과이다.
대규모로 SCP를 생산하기 위한 기술은 개발되었으나 경제성 때문에 실제 생산하는 양은 극히 제한되어 있다. 실용화를 위해서는 기존의 단백질과 경쟁을 할 수 있어야하지만 불행히도 이 가격경쟁에 이겨내지 못했다.
2.단세포단백질 생산용 탄소원: 탄수화물(당밀, 목재아황산 폐액,유장),
탄화수소(가스오일, 파라핀, 천연가스,)메탄올, 에탄올, 탄산가스,
<다당류생산>
자연계에서 쉽게 분리되는 여러 종류의 미생물들이, 여러 가지 특성을 가진 다당류를 생산하여 세포 밖으로 분비한다. 이들 세포 외 다당류는 화학적 구조가 다르고 물리적 성질도 다양하여, 유화제,안정제,결속제,겔화제응고제,윤화제,필름형성제,증점제,부유화제 등으로 그 용도는 점점 확대되어 가고 있다. 미생물 다당류가 처음으로 상업적 생산에 들어간 것은 덱스트란이며, 이것은 혈장 확장제로 쓰였다. 이밖에 커들란, 비오알긴, 풀루란 등의 산업화도 시도되는데, 그 규모는 크지 않다. 현재 크산탄 검만이 산업적으로 생산된다.
:균주->종균배양->종균조>발효조->멸균기->용매에 의한 검의 회수->건조기->분쇄기->포장
***미생물에 의한 유용산물생산에 있어서 재조합DNA기술의 의의***
1970년대 중반에 재조합DNA기술이 등장함으로써 미생물에 의해 유용산물을 생산하는 데 새로운 가능성이 열리게 되었다. 그때까지만 해도 하나의 미생물은 그 세포자체가 지닌 게놈에 암호화되어 있는 물질을 생산할 수 있었을 뿐이다. 유전적 선택에 의해서 생산수율이나 산물의 화학적 성질을 약간 변화시킬 수는 있었으나 완전히 새로운 단백질을 생산한다는 것은 전혀 불가능했다. 재조합DNA기술이 등장하면서 특정 유전자산물이나 그들의 촉매작용으로 합성되는 산물을 생산한다는 것이 가능하게되었다.
이러한 새로운 가능성의 개발과 관련해서 초기에 역점을 두게 된 과제는 의약 면에서 유용한 단백질을 생산하는 것이었다. 플라스미드에 사람의 유전자를 지닌 E.coli 균주에 의해 생산되는 사람의 인슐린이 이미 시판되고 있고 그 외 의약용으로 중요한 단백질들이 곧 시판될 것으로 기대되고 있다. 이러한 새로운 기술이 내포하고 있는 가능성은 실로 위대한 것이다.
<참고문헌>
1.산업미생물학, 배무 지음, 민음사, 1992, 서울 p15~22, 533~538, 541~551
2.응용미생물학, 박무영 지음, 민음사, 1995, 서울 p11~356
3.미생물학, Stanier, Roger Y, 아카데미 서적, 1996,서울 p671~688
4.산업과 미생물,민태익 편저,한림원, 1998, 서울 p3~26, 454~480,
-단백질분해효소: 세린단백질 분해효소, 티올 단백질 분해효소, 산성단백질 분해효소, 금속 요구성 단백질 분해효소,
-전분 분해효소: 알파 아밀라아제, 베타 아밀라아제, 글루코아밀라아제, 절지효소,
-섬유소가수분해효소: 엔도-베타1,4-글루카나아제, 엑소-베타1.4-글루카나아제, 베타-글루코시다아제
-포도당이성화효소
<비타민 생산>
사람은 자체 내에서 비타민을 만들지 못하므로 주로 식품을 통해 섭취하며 선구비타민은 체내에서 효소 등의 영향을 받아가며 비타민으로 변한다. 장내 세균이 여러 가지 비타민을 합성하여 분비하지만 인체의 요구량에 부족하거나 합성된 비타민이 소화관의 벽을 통과하여 혈액 속으로 들어가지 못하는 경우도 있다. 비타민의 생산은 제약과 식품 산업으로서의 중요한 위치를 차지하게 되었고 식품첨가제로 흔히 쓰이고 있다. 모든 비타민은 천연물에서 추출할 수 있지만 경제적인 관점에서는 화학합성이나 생합성을 통해 생산하는 것이 있다.
대부분이 B12나 리보플라빈이며 베타 카로틴도 생산한다.
<살충제 생산>
Bacillus thuringiensis 및 관련균종은 모든 종류의 곤충의 유충에 대해 병원성이다 포자형성균으로부터 결정성 봉입체가 분리된 데 이어서 곤충의 자연적 질병의 특징인 모든 일차적 증상들이 이 정제 결정을 바른 잎을 유충의 먹이로 하면 재현할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이 결정을 구성하는 단백질은 묽은 알칼리성에서 용해된다. 유충의 장내용물은 일반적으로 알칼리성이며 섭취된 결정이 장에 도달하면 용해되어 부분적으로 물에 녹는다. 이 변형단백질은 장벽의 세포를 연결하는 시멘트물질에 작용하여 장내액체는 곤충의 혈액으로 자유로이 확산된다. 곤충의 혈액은 고도의 알칼리성이 되며 이는 유충의 전신마비를 일으킨다. 이 단백질 결정은 유충에 대하여 극히 특이적인 독성을 갖지만 다른 동물과 식물에 대해서는 거의 독성이 없다. 따라서 이 물질은 작물에 손상을 입히는 많은 유해곤충을 구제하는데 이상적인 수단을 제공할 수 있다. 화학적 살충제가 인류의 건강뿐 만 아니라 환경에 매우 해롭다는 공중인식이 증가함에 따라 새롭고 더욱 효과적인 곤충구제의 미생물학적 방법의 개발에 대한 연구가 심화되었다.
<단세포 단백질생산>
1,식량의 부족문제를 해결하기 위해 농수산물의증산을 위한 온갖 방법이 강구되고, 새로운 식량원으로 미생물 단백질의 생산이 세계적인 과제로 대두되었다.
단세포단백질이란 말은 박테리아,효모,곰팡이,조류,악티노미세스트,고등균류들의 미생물을 식품이나 사료의 목적으로 대량 배양하여 말린 것을 뜻한다. 미생물세포는 단백질 이외에도 여러 가지 영양분을 포함하고 있으므로 바이오매스로 부르는 것이 적당할 수도 있다. 미생물이 식량의 일부로 이용된 것은 오래된 일이지만 SCP의 산업적인 생산은 제1차 세계 대전 당시 독일에서 단백질 식량으로 당밀에 배양한 것으로부터 시작되었다. 제2차대전후 많은 공정이 개발되었고, 이 생산은 지금도 계속되고 있다. 1960년대부터 범세계적 활기를 띠기 시작했고 그 가운데서 가축의 사료를 목표로 한 Candida효모의 생산이 가장 획기적인 성과이다.
대규모로 SCP를 생산하기 위한 기술은 개발되었으나 경제성 때문에 실제 생산하는 양은 극히 제한되어 있다. 실용화를 위해서는 기존의 단백질과 경쟁을 할 수 있어야하지만 불행히도 이 가격경쟁에 이겨내지 못했다.
2.단세포단백질 생산용 탄소원: 탄수화물(당밀, 목재아황산 폐액,유장),
탄화수소(가스오일, 파라핀, 천연가스,)메탄올, 에탄올, 탄산가스,
<다당류생산>
자연계에서 쉽게 분리되는 여러 종류의 미생물들이, 여러 가지 특성을 가진 다당류를 생산하여 세포 밖으로 분비한다. 이들 세포 외 다당류는 화학적 구조가 다르고 물리적 성질도 다양하여, 유화제,안정제,결속제,겔화제응고제,윤화제,필름형성제,증점제,부유화제 등으로 그 용도는 점점 확대되어 가고 있다. 미생물 다당류가 처음으로 상업적 생산에 들어간 것은 덱스트란이며, 이것은 혈장 확장제로 쓰였다. 이밖에 커들란, 비오알긴, 풀루란 등의 산업화도 시도되는데, 그 규모는 크지 않다. 현재 크산탄 검만이 산업적으로 생산된다.
:균주->종균배양->종균조>발효조->멸균기->용매에 의한 검의 회수->건조기->분쇄기->포장
***미생물에 의한 유용산물생산에 있어서 재조합DNA기술의 의의***
1970년대 중반에 재조합DNA기술이 등장함으로써 미생물에 의해 유용산물을 생산하는 데 새로운 가능성이 열리게 되었다. 그때까지만 해도 하나의 미생물은 그 세포자체가 지닌 게놈에 암호화되어 있는 물질을 생산할 수 있었을 뿐이다. 유전적 선택에 의해서 생산수율이나 산물의 화학적 성질을 약간 변화시킬 수는 있었으나 완전히 새로운 단백질을 생산한다는 것은 전혀 불가능했다. 재조합DNA기술이 등장하면서 특정 유전자산물이나 그들의 촉매작용으로 합성되는 산물을 생산한다는 것이 가능하게되었다.
이러한 새로운 가능성의 개발과 관련해서 초기에 역점을 두게 된 과제는 의약 면에서 유용한 단백질을 생산하는 것이었다. 플라스미드에 사람의 유전자를 지닌 E.coli 균주에 의해 생산되는 사람의 인슐린이 이미 시판되고 있고 그 외 의약용으로 중요한 단백질들이 곧 시판될 것으로 기대되고 있다. 이러한 새로운 기술이 내포하고 있는 가능성은 실로 위대한 것이다.
<참고문헌>
1.산업미생물학, 배무 지음, 민음사, 1992, 서울 p15~22, 533~538, 541~551
2.응용미생물학, 박무영 지음, 민음사, 1995, 서울 p11~356
3.미생물학, Stanier, Roger Y, 아카데미 서적, 1996,서울 p671~688
4.산업과 미생물,민태익 편저,한림원, 1998, 서울 p3~26, 454~480,
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