Transcript Living in a Microbial World

Bruce V. Hofkin
Living in a
Microbial World
Chapter 16
Better Living with Microorganisms:
Industrial and Applied Microbiology
Copyright © Garland Science 2011
Industrial and applied microbiology
-air pollution- acid rain – 부식, dust
-Carlos Rodriguez-Navarro in Univ. of Granada
Myxococcus xanthus- crystal 분비, 부식 방지
- 공극 폐쇄 없음, 현재 이용 수지는 물 포집 부식 가속화
Commercial applications
Metabolites with commercial potencial
metabolite(대사물, 대사물질, 대사산물)- 대사 활성으로 만들어지는 중간 또는 최종 산물
antibiotics penicillin by Penicillium notatum
citric acid by Aspergillus niger
Strain improvement
-tight regulation of metabolite production
-overproduction of enzyme or metabolite 필요
-방법 – random mutation- UV, 처리 반복, penicillin 수율 12000배 증가, vitamin B2 2만배 증가
환경조건 최적화- 온도, pH, 산소,
nutrient regulation- 종류
genetic engineering
산업용 미생물의 조건
대규모 산업적 시설에서 생장 가능해야 함
Symbiotic interaction 에서 생산 경우의 어려움
높은 생장률
저비용
산업용 미생물의 인간과 환경에 대한 안전성
실제 적용능
Commercial production
-mass production
aeration 등의 문제
-industrial fermentor- 온도 유지, pH, DO 조절, 혼합, 배지 유출입, sampling, 멸균
-scale up process- flask, laboratory fermentor, pilot plant fermentor, industrial fermentor
Medical products
Antibiotics
screening, in vitro test, in vivo test, clinical test
현재 약 160 종의 항생물질 상업적 생산
Steroid hormones
cortisone
progesterone
Bioconversion- minor chemical alteration
estrogen –이전 임신한 말 오줌에서 추출 -> cholesterol을 세균 전환
Other medical products
Nonmedical products
Enzymes
streptokinase-혈전용해
세제- protease, cellulase, lipase
산업적 용도- rennin, amylase 등
extremozyme – Taq polymerase
Biopesticide
Bacillus thuringiensis – Bt toxin (Bt toxin gene, cry 도입 형질전환작물)
Microorganisms as materials
nanotechnology에 이용- bacteria에 금 입자 코팅하여 습도 검출기로 이용
surface protein as ice nucleating agent
cellulose 생성
Big problems, little solutions
-environmental problems, resources shortages
Environmental pollution
waste and wastewater treatment
odor problem
suspended growth/attached growth
aerobic process/anaerobic process
Bioremediation
-removal of risk by contaminants by living organisms- degradation, detoxication, immobilization
-in situ, on site, ex situ
-nonfastidious organisms 다양한 물질 분해능 Pseudomonas
-strategy
biostimulation
bioaugmentation
-PCB, vinyl chloride, Uranium, explosives
Solid waste treatment
-landfill, incineration, ocean dumping
-composting- 고온 호기성 공정에 의한 유기성 폐기물의 분해 및 안정화
최종산물 compost- soil conditioner
호기성 조건 유지, 온도 변화
-process
simple composting
aerated pile
continuous process
Plastics
-recalcitrant compounds
-biodegradable plastics- starch-based plastics
-biopolymer –poly-ß-hydroxyalkanoate (PHA) – bioplastics
Production of resources
Alternative fuels - biofuel
-ethanol –substrate 문제
cellulosic ethanol
-methane – landfill, anaerobic digester
-hydrocarbon- green alga Botryococcus braunii
-microbial fuel cell – Shewanella 혐기성 조건에서 전자를 세포 밖으로 내보내 전기 생산
포도당 이용 시 60-80% 에너지 효율 (내연기관 -30%)
Microbial mining
-low grade ore- acid mine drainage, 황 산화세균, 철 산화세균을 이용하여 산화, 용출
Stabilization of soil
-Flavobacterium johnsoniae가 탄수화물 분비하여 모래 입자 결합 2배 이상- 지반 안정화