본 연구에서는 동물유래 시료들로부터 양돈 사료첨가용 유산균을 개발하기 위하여 enterotoxigenic E. coli, Salmonella Typhimurium, Clostridium perfringens 등 양돈산업에서 심각한 문제를 일으키는 인수공통 병원성 세균들과 Clostridium jejuni, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus와 같은 식중독균을 강하게 저해하는 Bifidobacterium 유산균을 분리하고자 하였다. 이를 위하여 소의 반추위 내용물, 닭 창자 내용물, 돼지 분변 등의 시료들로부터 총 65주의 혐기성미생물을 분리하였다. 이 중에서 항병원세균활성이 가장 높은 4주를 선별하였는데, 이들은 16S rDNA 염기서열 분석방법에 의하여 3주의 B. boum과 1주의 B. thermophilum으로 동정되었다. 특히 B. thermophilum는 분리주들 중에서 가장 높은 돼지 장 상피세포에 대한 부착성을 보였고, 여러 인수공통병원세균들과 식중독균들에 대한 높은 항균력, 산과 담즙내성을 보여 양돈용 생균제 후보균주로서 우수한 특성을 나타내었다.

본 연구에서는 우리나라 전통발효식품에서 분리한 효모들을 이용하여 새로운 항당뇨성 ${\alpha}$-glucosidase 저해물질을 개발하기 위하여, 먼저 48종의 효모들의 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성을 측정한 결과, Pichia burtonii Y257-7의 무세포 추출물이 가장 높은 저해활성을 보여 시험균주로 최종 선발하였다. ${\alpha}$-glucosidase 저해제 최적 생산 조건을 검토한 결과, Pichia burtonii Y257-7를 $28^{\circ}C$에서 24시간 LB 배지(pH 6.0)에 배양하여 얻은 무세포 추출물에서 가장 높은 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성을 보였다. 최적 생산조건에서 얻은 ${\alpha}$-glucosidase 저해물질을 $0.45{\mu}m$와 $0.2{\mu}m$ syringe filter unit로 여과한 후 Sephadex G-50 column chromatography와 연속 용매 추출을 실시하여 부분정제한 후 일반 쥐와 당뇨유발 쥐를 이용하여 항당뇨 효과를 조사하였다. 정상 쥐와 streptozotocin으로 당뇨를 유발시킨 당뇨유발 쥐에 Pichia burtonii Y257-7이 생산하는 ${\alpha}$-glucosidase 저해제의 부분정제물을 전분과 함께 500 mg/kg, 1000 mg/kg 농도로 경구 투여한 결과, 시판 혈당강하제인 acarbose보다는 효과가 낮았지만 농도 의존적으로 정상 쥐와 당뇨유발 쥐 모두에서 혈당 상승 억제 효과를 확인할 수 있었다.

마늘낙엽버섯(Marasmius scorodonius)에 대하여 리그닌 분해 여부를 조사한 결과, 본 균주는 laccase를 생산하는 백색부후균으로 확인되었다. 마늘낙엽버섯 균사체로부터 laccase를 생산하기 위한 최적배지조건을 조사한 결과, 다양한 합성 배지 중에서 YM (1% dextrose, 0.5% malt extract, 0.3% yeast extract) 배지가 가장 높은 laccase 활성을 나타내었다. 또한 YM 배지의 조성 중에서 탄소원과 질소원을 각각 1% galactose와 0.4% yeast extract로 대체하였을 때 가장 높은 효소활성을 나타내었다. 본 균주는 최적배지조건에서 $25^{\circ}C$로 15일 동안 배양하였을 때 효소의 활성이 최대치에 도달함을 확인하였다. 균사체 배양 상등액을 Native-PAGE로 전기영동한 후 활성염색을 수행한 결과, 분자량 약 60-70 kDa 사이에서 laccase 활성을 가지는 2개의 밴드를 확인하였으며, 효소의 최적 pH와 온도는 각각 pH 3.4과 $75^{\circ}C$이었다.

본 연구에서는 반응액 부피당 표면적(surface area per volume of reaction solution)이 증가된 반코마이신 결정화 공정에서 표면적 증가물질인 실리카겔의 영향을 조사하였다. 표면적 증가물질로 실리카겔을 사용한 경우, 반코마이신 결정화 시간 단축 측면에서 표면적 증가물질인 실리카겔의 기공지름은 $40-60{\AA}$, 입자크기 230-400 mesh 범위가 적절함을 알 수 있었다. 또한 실리카겔의 첨가량이 증가 할수록 반코마이신의 결정 크기가 감소함을 확인할 수 있었다. 실리카겔을 표면적 증가물질로 사용함으로써 표면적 증가물질이 없을 때 보다 결정화에 소요되는 시간을 4배 정도 단축시킬 수 있었다. 이러한 개선된 결정화 방법은 반코마이신 정제 효율 향상에 상당히 기여할 것으로 판단된다.

The metalloid arsenic (Z = 33) is considered to be a significant potential threat to human health due to its ubiquity and toxicity, even in rural regions. In this study a rural region contaminated with arsenic, located at longitude $85^{\circ}$ 32'E and latitude $25^{\circ}$ 11'N, was initially examined. Arsenic tolerant bacteria from the rhizosphere of Amaranthas viridis were found and identified as Bacillus licheniformis through 16S rRNA gene sequencing. The potential for the uptake and removal of arsenic at 3, 6 and 9 mM [As(V)], and 2, 4 and 6 mM [As(III)], and for the reduction of the above concentrations of As(V) to As(III) by the Bacillus licheniformis were then assessed. The minimal inhibitory concentrations (MIC) for As(V) and As(III) was determined to be 10 and 7 mM, respectively. At 3 mM 100% As(V) was uptaken by the bacteria with the liberation of 42% As(III) into the medium, whereas at 6 mM As(V), 76% AS(V) was removed from the media and 56% was reduced to As(III). At 2 mM As(III), the bacteria consumed 100%, whereas at 6 mM, the As(III) consumption was only 40%. The role of pH was significant for the speciation, availability and toxicity of the arsenic, which was measured as the variation in growth, uptake and content of cell protein. Both As(V) and As(III) were most toxic at around a neutral pH, whereas both acidic and basic pH favored growth, but at variable levels. Contrary to many reports, the total cell protein content in the bacteria was enhanced by both As(V) and As(III) stress.

본 연구에서는 백두구(A. cardamomum L.) 메탄올 추출물(ACME)의 항산화 및 항비만 활성을 DPPH radical 소거능과 췌장 lipase 효소 활성 억제능, 그리고 세포실험계를 이용하여 분석하였다. 그 결과 ACME는 DPPH radical을 농도 의존적으로 소거하였으며 DPPH radical 소거능의 50% 저해농도($IC_{50}$)는 $25.15{\mu}g/ml$로 나타났다. 또한 ACME는 농도 의존적으로 lipase 효소 활성을 유의적으로 억제시켰으며, 3T3-L1 preadipocyte를 이용하여 지방세포 분화 및 지방생성, 생성된 지방의 분해에 미치는 영향을 분석한 결과 ACME는 지방세포 분화, 세포 내 지방 축적, TG 함량 등을 독성 없이 농도의존적으로 억제하였으며 지방세포 내 중성지방을 유의적으로 분해시키는 것으로 나타났다. 이러한 백두구의 지방세포 분화 억제능은 핵심 작용 인자인 $C/EBP{\alpha}$, $C/EBP{\beta}$, 그리고 $PPAR{\gamma}$의 유전자 및 단백질 발현조절에서 기인함을 확인하였다. 이러한 결과는 백두구가 보유한 항산화능과 췌장 lipase 활성 저해능, 지방세포 분화 억제능, 지방세포 내 지방 분해능을 통한 항비만 활성을 처음으로 밝혀낸 것이며 추후 계속적인 연구를 통해 활성 물질의 규명이 필요할 것으로 판단된다.

고구마 소주는 전분과 섬유질이 많은 고구마를 발효시킨 후 상압증류하여 제조되어 특유의 부드러운 맛과 향미를 가진다. 본 연구에서는 별도의 용도가 없어 폐기되고 있는 고구마 소주 주박의 효율적인 이용을 위해, 주박의 ethanol 및 열수 추출물을 조제하고 이들을 순차적 유기용매 분획하여 각각의 hexane, ethylacetate (EA), butanol 분획물과 물 잔류물을 조제하여 각 시료의 항균 및 항혈전 활성을 평가하였다. 그 결과, 주박의 ethanol 추출 효율이 열수 추출 효율보다 1.36배 높았으며, 분획물 중에서는 EA 분획물이 가장 높은 total polyphenol 함량을 나타냄을 확인하였다. 고구마 소주 주박의 추출물 및 분획물(0.5 mg/ml)은 인간 적혈구에 대한 용혈활성을 나타내지 않았으며, 열수 및 ethanol 추출물의 EA 분획물에서만 광범위 항세균 활성과 강력한 혈액응고 저해 활성이 나타났다. 또한 혈소판 응집저해 활성의 경우 열수 추출물의 EA 분획에서만 아스피린과 유사한 응집저해를 나타내었다. 본 연구결과는 폐기되고 있는 고구마 소주 주박의 열수 추출물의 EA 분획이 신규의 항세균 및 항혈전제로 개발될 수 있음을 제시하고 있다.

초고압 공정(HPP)은 비가열 공정 중 하나로 식품 중의 세균 증식을 억제하는 방법으로 근래 들어 산업적으로 각광받고 있다. 현재 우유의 살균은 대부분 가열살균법에 의존하고 있으나, 가열살균은 우유의 영양소 및 이화학적 특성을 변화시키는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 초고압 처리가 우유의 미생물학적 및 이화학적 특성에 미치는 영향을 알아보았다. 우유를 $15^{\circ}C$에서 600 MPa의 압력조건으로 3분간 처리했을 시 일반세균 및 유산균의 수는 2-3 Log CFU/ml 수준으로 감소하였으며, 대장균군은 HPP 처리 후 $4^{\circ}C$에서 15일 저장 기간 중에 검출되지 않았다. HPP 처리에 따른 유단백의 변성을 알아보고자 유단백의 전기영동 패턴을 분석한 결과, HPP 처리 우유가 가열살균 우유에 비하여 단백질 변성도가 낮게 나타났다. 또한 HPP 처리 우유의 경우 비타민 및 무기질의 함량 변화는 상대적으로 낮았으나, protease, lipase 및 alkaline phsophatase와 같은 우유 효소는 불활성화 시키는 특징을 나타내었다. 이러한 결과는 HPP가 우유의 영양소 파괴 및 이화학적 특성을 변화시키지 않으면서 우유의 미생물 제어에 사용될 수 있음을 제시한다.

본 연구에서는 식물자원으로부터 생리활성을 보유한 새로운 기능성 소재를 찾고자 하였다. 이를 위해 수종의 중국 자생 식물을 분석하여 강한 항산화능을 보유한 3종(Malus hupehensis, Ophiorrhiza cantonensis, 그리고 Psychotria rubra)을 선별하고, 각 추출물의 항산화능과 항염증 생리활성을 분석하였다. 먼저 각 추출물의 항산화능을 DPPH radical 소거능을 통해 분석한 결과 모두 양성 대조군으로 사용한 ascorbic acid와 유사한 정도의 높은 활성을 보여 각 소재가 매우 강한 항산화능을 보유함을 확인하였다. 또한 RAW 264.7 세포주에서 $H_2O_2$ 및 LPS에 의해 유도된 ROS에 대한 각 추출물의 소거능을 분석한 결과에서도 농도의존적인 강한 소거능을 보였다. 뿐만 아니라 대표적인 항산화효소 중 하나로 항산화능 보유 천연물에 의해 발현이 유도되는 HO-1 및 그 전사 인자인 Nrf-2의 단백질 발현이 각 추출물의 처리에 의해 증가됨을 보였다. 한편 각 소재가 LPS에 의해 유도된 NO 생성에 미치는 영향을 분석한 결과 모두 농도의존적인 NO 생성 저해능을 보였으며 이는 NO 생성 단백질인 iNOS의 발현 저해에서 기인함을 확인하였다. 이와 같은 각 소재의 NO 생성 및 iNOS 발현 억제 효과는 염증 상위신호 전달계인 NF-${\kappa}B$ 및 AP-1의 조절을 통해 일어날 가능성을 보였다. 이러한 결과를 통해 중국 자생 식물 3종의 높은 항산화능과 항염증 활성을 처음으로 확인하였으며 향후 기능성 소재로서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

흑마늘을 이용한 식의약품 기능성 소재 개발 연구의 일환으로, 생마늘과 흑마늘 추출물을 조제하여 항산화, 항균, 항혈전 활성을 비교하였으며, 이후 흑마늘 추출물의 순차적 용매 분획물을 조제하여 활성분획을 확인하고자 하였다. 흑마늘의 열수 추출효율은 40.6%로 생마늘의 4배의 효율을 나타내었으며, 고온 숙성과정을 통해 생마늘보다 총 폴리페놀은 4배, 총 플라보노이드 함량은 1.56배, 총 당 및 환원당은 각각 3.36배 및 6.75배 증가되었다. 항산화 활성 평가 결과, 흑마늘 추출물은 DPPH 음이온에 대한 소거능은 생마늘 추출물보다 미약하였으나, ABTS 양이온 소거능 및 nitrite 소거능은 생마늘 추출물보다 우수하였다. 특히 흑마늘 추출물의 ethylacetate 분획은 매우 강력한 항산화 활성을 나타내었다. 흑마늘 추출물은 생마늘 추출물에 비해 항균 및 항혈전 활성을 상실한 반면, 흑마늘 추출물의 ethylacetate 분획은 Staphylococcus aureus 및 Bacillus subtilis에 대한 항세균 활성과 프로트롬빈, 혈액응고인자 저해, 인간 혈소판 응집저해를 나타내어 강력한 항혈전 활성을 확인하였다. 흑마늘 열수 추출물 및 분획물은 적혈구 용혈활성은 나타나지 않았다. 본 연구결과는 흑마늘 추출물의 ethylacetate 분획이 향후 항혈전 활성을 위한 기능성 식의약품 소재로 개발 가능함을 제시하고 있다.

본 논문에서는 극지미생물의 저온 활성 protease 생산에 관한 연구를 수행하였다. 먼저 protease를 생산하는 극지미생물인 PAMC 25641, 25614, 25719, 25617을 16s rDNA 염기서열 분석을 이용하여 동정하였다. 그 후, 다양한 온도($5^{\circ}C$, $10^{\circ}C$, $15^{\circ}C$, $20^{\circ}C$)에서의 성장률 및 protease activity, specific activity를 확인하였다. 각 미생물의 온도별 성장률은 대체로 비슷한 경향을 보였으나 25617은 $20^{\circ}C$에서 급격한 성장률 증가를 확인할 수 있었다. 또한, specific activity는 25641이 5, 15, $20^{\circ}C$에서 가장 높은 specific activity를 갖는 것을 확인하였다.

본 연구에서는 실리카겔을 이용한 반응액 부피당 표면적(surface area per volume of reaction solution)이 증가된 반코마이신 결정화 공정에서 이온성 액체의 영향을 조사하였다. 실리카겔로 표면적을 증가시킨 경우에 이온성 액체([BMIm][$BF_4$])를 접목하면 결정화 효율을 더욱 향상시킬 수 있었다. 실리카겔을 이용한 표면적이 증가된 결정화에서 이온성 액체(20%, v/v)를 첨가한 경우 결정화 4시간에 반코마이신 결정이 생성되었으며 실리카겔과 이온성 액체를 사용하지 않은 경우보다 결정화에 소요되는 시간을 6배 정도 단축시킬 수 있었다. 또한 이온성 액체 첨가량이 증가함에 따라 반코마이신 결정 입자크기가 감소할 뿐만 아니라 결정이 균일하고 일정해짐을 알 수 있었다.

이화누룩은 증자하지 않은 쌀을 물에 불린 후 분쇄하고, 이를 솔잎으로 띄워 발효시킨 한국 전통누룩이다. 이화누룩의 기능성을 평가하기 위해 이화누룩의 에탄올 추출물과 이의 순차적 유기용매 분획물을 조제하고 항혈전 활성을 평가하였다. 그 결과, ethylacetate 분획물은 강력한 thrombin time, prothrombin time, aPTT 연장효과를 나타내었으며, 유기용매 분획후의 물 잔류물에서는 강력한 혈소판 응집저해능이 확인되었다. 본 연구결과는 이화누룩의 ethylacetate 분획이 신규의 항혈전제로 사용 가능함을 나타내며, 이는 이화누룩의 항혈전 활성에 대한 최초의 보고이다.

폴리우레탄 담체가 혼합폐기물을 이용한 연속식수소생산에 미치는 영향을 조사하였다. 당밀폐수와 하수슬러지를 혼합하여 연속 회분식 공정에서 발효시켰다. 담체를 넣지 않고 12 h의 수리학적 체류시간으로 운전하였을 때, 대부분의 바이오매스가 외부로 유실된 반면, 담체를 반응조에 투입하였을 때에는 미생물 유실이 현저히 저감하였다. 또한, 담체를 이용한 경우, 수소생산속도 $0.4L-H_2L^{-1}d^{-1}$로 높게 나타났다. 반응조 내 부유 바이오매스에 의한 비수소생산속도가 $241{\pm}4ml-H_2g-VSS^{-1}d^{-1}$로서 담체 표면 부착바이오매스($133{\pm}10ml-H_2g-VSS^{-1}d^{-1}$) 및 담체 내부 부착 바이오매스에 의한 값($95{\pm}14ml-H_2g-VSS^{-1}d^{-1}$)보다 높게 나타났다.

인체 면역증강제로 활용 가능성을 조사하기 위해 R. aquatilis AY2000 균이 생산하는 당단백질인 AYS의 면역세포에 대한 독성과 면역증강 효과를 조사하였다. 그 결과 AYS는 적혈구에 대한 용혈작용과 hPBMC에 대한 증식 또는 사멸효과는 나타내지 않았으나, 배양 중인 hPBMC를 응집시키는 효과를 나타내었다. 또한 AYS는 in vitro에서 hPBMC에 작용하여 염증성 cytokine인 IL-6, IFN-${\gamma}$, TNF-${\alpha}$와 IL-5 생성을 유도하였고, 생쥐에서 AYS는 alum에 비해 항-BSA의 생산력을 더욱 증가시켰다.