동시당화발효공정을 위한 바이오캡슐 형성

신경연 ( Gyeong Yeon Shin ),최혜정 ( Hye Jung Choi ),강양래 ( Yang-rae Kang ),남기두 ( Ki-du Nam ),송주영 ( Ju Yeong Song ),주우홍 ( Woo Hong Joo ) 한국미생물생명공학회(구 한국산업미생물학회) 2017 한국미생물·생명공학회지 Vol.45 No.2

본 연구에서는 동시당화발효공정으로 바이오에탄올을 생산하기 위하여 바이오캡슐 형성을 시도하였다. 다수의 당화곰팡이 균주들과 발효 효모 균주들이 먼저 탐색되었다. Aspergillus sp. BCNU 6200, Penicillium sp. BCNU 6201및 P. chrysogenum KACC 44363이 α-amylase와 glucoamylase와 같은 당화 효소를 우수하게 생산하는 균주이었으며, Saccharomyces cerevisiae IFO-M-07이 조사된 균주 중에서 가장 에탄올 생산능이 높았다. 다음으로 pellet 형성 및 바이오 캡슐 형성을 위한 최적 조건을 평가하였다. 모든 조사된 곰팡이 모두 pellet을 형성하였으며, 바이오캡슐의 최적조건은 28℃, 120 rpm이었다. 최종적으로 형성된 바이오캡슐을 이용하여 동시당화발효를 수행하여, Aspergillus sp. BCNU 6200의 바이오캡슐(Aspergillus sp. BCNU 6200 +S. cerevisiae IFO-M-07)이 10일간 발효시 30℃, 120 rpm에서3.9%의 에탄올을 생산함을 확인하였다. 본 실험 결과는 동시 당화발효 공정으로 바이오에탄올을 생산하는데 있어서 바이오캡슐을 활용함에 관한 유용한 정보를 제공하고 있다. For the production of bioethanol by the synchronous saccharification and fermentation (SSF) process, bio-capsule formation was attempted. Many saccharifying fungal strains and fermentative yeast strains were first screened. Aspergillus sp. BCNU 6200, Penicillium sp. BCNU 6201, and P. chrysogenum KACC 44363 were found to be excellent producers of saccharifying enzymes such as α-amylase and glucoamylase. Saccharomyces cerevisiae IFO-M-07 showed the highest ethanol productivity among the tested strains. Secondly, we determined the optimal conditions for pellet formation, and those for bio-capsule formation. All the tested fungal strains formed pellets, and the optimal conditions for bio-capsule formation were 28℃ and 120 rpm. Lastly, SSF process was performed using a bio-capsule. An ethanol yield of 3.9% was achieved by using the Aspergillus sp. BCNU 6200 bio-capsule (Aspergillus sp. BCNU 6200 + S. cerevisiae IFO-M-07) at 30℃ with shaking at 120 rpm during the 10 days of incubation. The results provide useful information on the application of a bio-capsule in bioethanol production under the SSF process.

한우 반추위내 바이오캡슐 생체정보와 도체성적간 연관분석

하재정,이윤미,김병기,정대진,이준구,김대현,권우성,이윤석,양가영,김유삼,김나경,하쿠에엠디아지줄,김종주 경상대학교 농업생명과학연구원 2021 농업생명과학연구 Vol.55 No.1

국제적으로 최근의 세계적인 축산 ICT 개발 추세는 음성, 맥박, 저작수, 호흡수, CCTV 영상인식 등 보다 다양하고 다중적ㆍ통합적인 센서기술을 접목하여 분만, 상해, 질병 감염, 발정, 반추 및 저작 등 가축의 중요한 생명ㆍ생산 활동을 판단하고 조기에 발견하는 연구들이 시도되고 있다. 이에 본 연구는 ICT 기술을 활용하여 농가 생산성 향상 방안의 일환으로 체류형 바이오캡슐 내 pH, 반추위 체온 및 활동성 센서를 활용한 생체정보를 수집하였고 도축등급과의 상관관계 여부를 파악하고자 수행하였다. 시험방법으로는 26개월령의 한우 거세우 10두를 공시하여 5개월간 바이오캡슐 자료들을 수집하였고 이후 도축하여 등급판정성적과의 연관성 여부를 분석하였다. 연구 결과 육량 등급과 관련이 있는 등심단면적, 등지방두께, 도체중과 생체형질인 반추위 pH, 체온 그리고 활동성과는 모두 정(+)의 상관을 보였다. 육질등급과 관련 있는 근내지방도 및 성숙도는 생체형질인 체온에서는 정(+)의 상관을, pH 및 활동성과는 부(-)의 상관을 나타낸 반면에, 조직감에 대하여 체온은 부(-)의 상관을, pH 및 활동성과 는 정(+)의 상관을 보였다. 특히, 활동성과 근내지방도간의 상관계수가 –0.65로 통계적 유의성을 보였는데 (p<0.05), 이러한 결과는 소의 활동성이 낮으면 근내지방도는 높아진다는 것을 제시하여 준다. 반면에 pH와 도체중 간의 상관계수는 0.50으로 나타나 정(+)의 상관을 보였다. 이는 반추위의 pH가 낮아지면 체중도 작아진다는 것으로 분석된다. 본 연구 결과를 확대하여 계절 및 시간대별 생체정보가 도축성적에 미치는 요인에 대하여 추가적인 분석이 필요하며, 이를 근거로 한우 생산성 향상을 위한 생체정보를 활용할 수 있는 정보를 제공해 줄 것으로 판단된다. Recent trends in livestock production system via ICT technology include multiple and integrated sensor technologies such as voice, pulse, number of mastication and respiration, CCTV image recognition, etc. in order to study delivery labor, injury, disease infection, estrus, rumen, and authoring, so as to better evaluate and detect major life-producing activities of livestock at early stage. Therefore, this study was conducted to estimate correlation between carcass quality traits and biometric information in ruminant stomach such as pH, rumen body temperature, and activity sensors using a residence-type bio-capsule, which is a kind of ICT technology to improve farm productivity. Ten Korean native steers were chosen at 26 months of age and the bio-capsule data were collected for five months. The steers were slaughtered to obtain carcass quality records and statistical tests were performed to find any association of the carcass traits with those of bio-capsule traits. There were positive correlations between eye muscle area, back-fat thickness, and carcass weight with rumen pH, body temperature and activity. Intramuscular fat and maturity showed positive correlations with body temperature and negative correlations with pH and activity. Conversely, texture had a negative (positive) correlation with body temperature (pH and activity). In particular, the correlation coefficient between activity and intramuscular fat was –0.65, with statistical significanse (p <0.05), suggesting that intramuscular fat increases as cow activity becomes low. The correlation coefficient between rumen pH and carcass weight was 0.50, a positive (+) correlation, suggesting that the lower the pH of the rumen, the smaller the body weight becomes. However, further study is needed to determine other factors affecting the carcass quality, or season and times on day and night to better characterize the relationships between carcass quality and bio-capsule traits in ruminant stomach, which may be helpful to improve carcass quality in Korean native steers.

Synchronous Saccharification and Fermentation by Using the Monascus purpureus Bio-capsule

Gyeong Yeon SHIN,Woo Hong JOO 한국생물공학회 2017 한국생물공학회 학술대회 Vol.2017 No.10

Bio-capsule Formation and Simultaneous Saccharification and Bioethanol Fermentation of Using It

Gyeongyeon SHIN,Woo Hong JOO 한국생물공학회 2018 한국생물공학회 학술대회 Vol.2018 No.10

Bio-capsule for Synchronous Saccharification and Fermentation process

Gyeong Yeon SHIN,Woo Hong JOO 한국생물공학회 2017 한국생물공학회 학술대회 Vol.2017 No.10

한우 거세비육우에 반추위 강화 사료첨가제 급여가 바이오캡슐 생체정보 및 비육능력에 미치는 영향

양가영,김한솔,김대현,이준구,오동엽,박진연,하재정 한국산학기술학회 2022 한국산학기술학회논문지 Vol.23 No.8

The objective of this study was to determine the effects of dietary probiotics and pH modifier supplementation on growth (GP) performance, carcass traits (CT), and ruminal biometric sensors in Hanwoo steers. A total of 32 Hanwoo steers equipped with a bio-capsule in the rumen were recruited (18.5 months). A total of 4 dietary treatments including control C (without supplementation), T1 (probiotics; 150 g/d), T2 (pH modifier; 100 g/d), and T3 (pH modifier; 200 g/d) were tested. The GP, CT, ruminal biometrics (pH, temperature, and activity), and economic analysis were obtained during a 10-month study period. The average daily gain and feed-conversion-ratio were greater (P < 0.05) with the T2 and T3 supplementation than that in C and T1. The hierarchy for the ruminal pH and activity was: C < T3 < T2 < T1 (P < 0.05). Carcass grades, including carcass weight, longissimus muscle area, marbling score, and firmness in the steers fed T2 and T3 diets were greater (P < 0.05) than those fed C and T1 diets. The net profit based on the economic analyses was 0.5, 1.3, 2.0, and 2.5 million won/head for the C, T1, T2, and T3 diets, respectively. The supplementation of additives could thus partially prevent a decrease in pH and provide relatively healthy activities. 본 연구는 한우 비육우 전용 반추위 강화 사료첨가제 개발의 일환으로 체류형 바이오캡슙내 pH, 반추위 체온 및 활동성 센서를 활용한 생체정보 수집으로 개체별 건강성을 고려한 비육능력 개선의 효과를 확인하고자 수행하였다. 시험방법으로는 18.5개월령의 한우 거세우 32두를 공시하여 대조구(무첨가), 처리1구(생균제 150g/일), 처리2구(반추위 강화 첨가제 100g/일), 처리3구(반추위강화첨가제 200g/일) 총 4처리로 10개월간 급여하면서 사양성적, 생체정보, 도축성적을 수집하고 경제성 분석을 실시하였다. 수집된 데이터의 통계처리는 SAS의 MIXED procedure를 활용하였다. 연구결과 일당증체량에서는 무첨가구와 생균제 처리구 0.7kg 대비 반추위 강화 첨가제 급여구에서 0.8kg으로 증가하였고, 사료요구율에서도 유의적(p<0.05)으로 동일한 결과를 나타냈다. 생체정보 관련으로 모든 항목(반추위 pH, 체온, 활동성)은 C < T3 < T2 < T1 순으로 낮은 결과를 보였다(p<0.05). 도축성적으로는 무첨가구 대비 반추위 강화 첨가제 급여구에서 도체중(CW), 등심단면적(LMA), 근내지방도(MS), 조직감(FI) 항목에서 유의적(p<0.05)으로 우수한 품질로 판정되었다. 추가적으로 경제성 분석에 따른 순이익으로는 두당 무첨가 대조구 50여만원, 생균제 급여구 130여만원, 반추위 강화 첨가제 급여구 200~250여만원 순으로 분석되었다. 따라서, 본 연구결과를 바탕으로 한우 비육우의 반추위 강화 첨가제 제공은 pH 급격한 감소 방지와 함께 비교적 건강한 활동을 제공할 수 있으며, 농가소득 증대를 위한 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.

Differences in ruminal temperature between pregnant and non-pregnant Korean cattle

Dae Hyun Kim,Jae Jung Ha,Jun Koo Yi,Byung Ki Kim,Woo-Sung Kwon,Bong-Hae Ye,Seung Ho Kim,Yoonseok Lee 한국동물생명공학회(구 한국동물번식학회) 2021 Journal of Animal Reproduction and Biotechnology Vol.36 No.1

In recent years, various methods of measuring body temperature have been developed using wireless biosensors to facilitate an early detection of pregnancy and parturition in cows. However, there are no studies on real-time monitoring of cattle body temperature throughout pregnancy. Therefore, we investigated the daily mean ruminal temperature in pregnant cows throughout pregnancy using a ruminal bio-capsule sensor and then evaluated the temperature variation between pregnant and non-pregnant cows. In pregnant cows, the mean and standard deviation of ruminal temperature was 38.86 ± 0.17℃. Ruminal temperature in pregnant cows slowly decreased until 180 to 190 days after artificial insemination and after that, the temperature increased dramatically until just before parturition. Furthermore, the means ruminal temperature was significantly different between pregnant and nonpregnant cows. The mean and standard deviation of ruminal temperature were as follows: 38.68 ± 0.01℃ from days 80 to 100, 38.78 ± 0.02℃ from days 145 to 165, 38.99 ± 0.45℃ from days 200 to 220, 39.14 ± 0.38℃ from days 250 to 270 before parturition. Therefore, our results could provide useful data for early detection of pregnancy and parturition in Korean cows.

Differences in ruminal temperature between pregnant and non-pregnant Korean cattle

Kim, Dae Hyun,Ha, Jae Jung,Yi, Jun Koo,Kim, Byung Ki,Kwon, Woo-Sung,Ye, Bong-Hae,Kim, Seung Ho,Lee, Yoonseok The Korean Society of Animal Reproduction and Biot 2021 한국동물생명공학회지 Vol.36 No.1

In recent years, various methods of measuring body temperature have been developed using wireless biosensors to facilitate an early detection of pregnancy and parturition in cows. However, there are no studies on real-time monitoring of cattle body temperature throughout pregnancy. Therefore, we investigated the daily mean ruminal temperature in pregnant cows throughout pregnancy using a ruminal bio-capsule sensor and then evaluated the temperature variation between pregnant and non-pregnant cows. In pregnant cows, the mean and standard deviation of ruminal temperature was 38.86 ± 0.17℃. Ruminal temperature in pregnant cows slowly decreased until 180 to 190 days after artificial insemination and after that, the temperature increased dramatically until just before parturition. Furthermore, the means ruminal temperature was significantly different between pregnant and nonpregnant cows. The mean and standard deviation of ruminal temperature were as follows: 38.68 ± 0.01℃ from days 80 to 100, 38.78 ± 0.02℃ from days 145 to 165, 38.99 ± 0.45℃ from days 200 to 220, 39.14 ± 0.38℃ from days 250 to 270 before parturition. Therefore, our results could provide useful data for early detection of pregnancy and parturition in Korean cows.

Lignocellulosic Ethanol Production by Co-immobilized Bio-capsules

DaSom KIM,Woo Hong JOO 한국생물공학회 2019 한국생물공학회 학술대회 Vol.2019 No.10

국제 환경규제 대응을 위한 천연물 유래 자동차 경량화 내장부품 개발

곽성복,이재용,하진욱,남병국,백현종,심상은,윤호규 한국자동차공학회 2013 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2013 No.11