미생물로부터 고분자 물질을 생산하여 기능성 식품보조제로 사용하기 위한 일환으로 고점성의 biopolymer를 생산하는 균주를 분리하고 이 분리균에 대한 분류학적 성질 및 생성 biopolymer의 이화학적 성질을 조사하였다. 분리 균주는 Bacillus coagulans로 동정되었으며 Bacillus cuagulans CE-74라 명명하었다. Acetone과 ethanol 처리를 하여 crude biopolymer를 얻었으며, crude biopolymer를 DEAE-cellulose ion exchange cromatography, Sephadex G-100 및 Sepharose CL-2B를 사용하여 fraction I과 fraction II 두 분획을 분리 정제하였다. 분리된 분획의 구성 성분을 분석한 결과 당 성분은 검출되지 않았고, 아미노산 분석을 실시한 결과 fraction I은 lysine만으로 구성되어 있었으며, fraction II는 glutamic acid만이 검출되었다. 분자량은 fraction I은 약 42kD, fraction II는 약 $1.6{\times}10^3\;KD$로 추정되었다.

대두 단백질의 효소적 가수분해에 의한 분해물의 맛과 향을 개선시킬 수 있는 효소적 가수분해 system을 확립하기 위하여, 전통메주로부터 대두단백질 분해능이 우수한 균주를 분리하여, 분해 양상이 상이한 효소를 생산하는 곰팡이와 세균 3균주를 선별하여 동정을 실시하였다. 단백질 분해능이 우수한 균주 중 곰팡이 M4는 leucine 활성이, 곰팡이 M5는 azodye 활성이 높았으며, 세균은 leucine활성이 가장 낮은 B16을 선별하여 효소의 작용에 의한 대두 단백의 분해 양상이 상이한 균주로 분리하였다. 분리한 곰팡이 M4는 배양배지에서 균사는 백색이었으며 균핵은 흰색에서 검은 색으로 변화하였다. Slide배양 결과, 분생자두는 방사형이었고, 정낭은 곤봉형이었다. 분생자는 반구형으로 기경자와 단경자가 존재하였다. 분생자병은 무색으로 매끈한 표면이었다. 분류학상 Aspergillus oryzae(ahlburg)종의 특징과 유사하여 이 종으로 분류 동정하고 Aspergillus oryzae M4로 명명하였다. 곰팡이 M5는 MEA배지에서 흰색과 검은색의 균사가 혼재되어 있었다. Slide배양 결과, 회녹색의 균총과 긴(7 mm) 포자낭병이 존재하였다. 포자낭은 회갈색이었고, 큰 포자낭과 기저막에서 작은 포자낭들이 떨어져 나오는 형태를 보였다. 중축은 구형으로 절단된 유리질의 형태이었고, 포자낭 포자는 직경이 작은$(80\;{\mu}m)$ 타원형이었다. 따라서 분류학상 접합균의 Mucor circinelloides의 종과 유사하여 이 종으로 분류 동정하고 Mucor circinelloides M5라 명명하였다. 세균 B16은 백색의 불투명한 colony로서 circular, lobate한 형태였고, 간상형으로 내생포자를 함유하였다. 또한, gram염색, catalase, oxidase, ${\beta}-glucosidase$, V-P test 등에서 양성이었고, D-fructose, ${\alpha}-D-glucose$, maltose, D-mannose, D-raffinose, stachyose, sucrose등의 이용성이 있었다. B16의 형태학적, 생리학적인 특징의 결과, Bacillus megaterium의 특징과 일치하였다. 그러나, 균체 지방산은 Paenibacillus marcerans의 균종과 유사하여 B16은 더 자세한 동정방법과 분류체계를 통해 명확한 동정이 필요하리라 사료되었다. 따라서 B16은 잠정적으로 Bacillus megaterium B16이라 명명하였다.

일련의 헤테로 고리 치환(X) chalcone 유도체들에 의한 farnesyl protein transferase(FPTase) 저해활성을 측정하여 분자내 styryl group의 치환기(Y) 변화에 따른 정량적인 구조와 FPTase 저해 활성과의 관계(QSARs)를 modified Free-Wilson(F-W)방법 및 Hansch 방법으로 분석 검토하였다. F-W 분석에 따르면 (X)-치환기는 FPTase 저해 활성에 기여하지 않았다 그러나 (Y)-치환기들은 ortho>meta>para 치환체의 순서로 ortho-치환체와 ${\alpha}$탄소의 알짜 전하$(C_{\alpha})$가 활성에 기여하였다. 모든 헤테로 고리 치환체에 대한 Hansch 분석에 의하면 전자 밀게(R<0)의 폭$(B_1)$이 작은 ortho-치환체로서 적정값, $(R)_{opt.}=-0.35$를 갖는 공명상수가 저해활성에 영향을 미친다는 사실을 알 수 있었다. 그리고 헤테로 치환체들 사이의 FPTase 저해활성은 모두 비례관계를 보임으로써 같은 경향으로 저해활성이 발현되었으며 비(H)치환체 45가 제일 높은 FPTase 저해활성$(pI_{50}=4.30)$을 보였다.

한국산 무(Raphanus sativus L.)로부터 황산암모늄 분별침전과 CM-cellulose ion exchange chromatography를 사용하여 anionic peroxidase(POD)를 분리하였다. 분리된 한국산 무 anionic POD를 비색효소로, o-tolidine 혹은 4-aminoantipyrine/diethylaniline(4AA/DEA)을 비색기질로 사용하여 630nm에서의 흡광도를 측정함으로써 당 정량반응을 실시하였다. 한국산 무 anionic POD는 비색기질로 4AA/DEA을 사용한 경우 o-tolidine을 사용했을 때 보다 더 높은 비색 반응성을 나타내었다. Glutosr의 농도증가에 따른 검정곡선을 작성하였을 때 o-tolidine과 4AA/DEA을 사용한 경우 상관계수가 각각 r=0.9983과 r=0.9963로서 두 가지 방법의 검정곡선이 모두 좋은 직선성을 보여 주었다. 한국산 무 anionic POD와 horseradish POD의 기질산화에 대한 반응성을 비교하기 위하여 o-dianisidine과 guaiacol Km값을 조사한 결과, 한국산 무 anionic POD가 horseradish POD보다 o-dianisidine에 대해 약 40배, guaiacol 대하여 약 2배의 높은 기질 반응성을 나타내었다. 이러한 결과들은 한국산 무 anionic POD를 비색효소로 사용하여 검출감도가 높은 당 정량용 진단시약을 개발할 수 없음을 보여준다.

섬오갈피(Acanthopanax koreanum Nakai)을 이용하기 위한 알맞은 수확시기를 구명하고자 수확시기와 부위에 따른 유용 성분 함량의 변화를 분석하였다. 4년생 섬오갈피 나무의 성분 조성은 부위에 따라 회분, 조지방, 조단백질이 각각 $2.98%{\sim}3.90%,\;1.93%{\sim}2.34%,\;3.52%{\sim}4.23%$이었다. 수확시기 및 부위별 무기성분 함량은 평균적으로 K가 835.9 mg/100g, Ca 971.3 mg/100g, Mg 168.7 mg/100g, Na 38.8 mg/100g, Fe 18.6 mg/100g, Cu 8.5 mg/100g이었다. Ca는 수확시기가 늦어질수록 크게 증가하였고, 특히 줄기와 뿌리에서 무기성분 중에서 가장 많았다. 줄기에서의 당 함량은 glucose, fructose. sucrose가 각각 $0.71{\sim}0.75%,\;0.31{\sim}0.03%,\;0.16{\sim}0.21%$이었다. 총 유기산 함량은 $381.0\;mg/100g{\sim}504.9\;mg/100g$으로 수확시기에 따라 다소 차이가 있었으며, 주요 유기산은 succinic acid, citric acid, malic acid이었다. 아미노산은 12종을 동정할 수 있었으며, 총 아미노산 함량은 수확시기에 따라 $33.56\;mg/100g{\sim}48.60\;mg/100g$으로 9월에 수확한 것이 가장 높았다. 줄기에 함유된 주요 아미노산은 arginine, phenylalanine, glutamic acid이었다.

마늘 추출물의 아질산염 소거능과 항산화 효과 및 nitrosamine 생성 억제 작용에 대해 조사한 결과는 다음과 같다. 아질산염 소거작용은 마늘의 물 추출물과 에탄올 추출물에서 모두 pH가 낮을수록 높게 나타났고, pH가 높을수록 소거작용이 떨어졌으며, 특히 에탄올 추출물 첨가시 pH 1.2에서 89.6%의 뛰어난 소거효과를 나타냈다. 이들 마늘 추출물은 전자공여작용에도 높은 호과를 나타내었는데, 에탄올 추출물이 물 추출물 보다 높았으며, linoleic acid의 항산화 효과도 에탄을 추출물이 우수한 것으로 나타났다. Nitrosation 반응에서는 에탄올 추출물 첨가시 pH 1.2 및 3.0에서 80% 이상, 그리고 pH 6에서는 29.9%의 억제 효과가 있는 것으로 나타나 반응 pH에 따라 억제효과의 차이가 컸다.

작물이 자라는 토양에서 점적 관개에 의해 일어나는 토양 수분의 분포와 이동을 3차원 직교 좌표계로 예측할 수 있는 수학적 모델을 개발하였다. 모델은 지면 증발과 증산을 고려하였으며, 이들의 계절적 현화와 하루 중의 시간변화 뿐 아니라 작물 뿌리의 성장 및 뿌리의 토양 중 분포형태도 고려하였다. 모델의 해는 block centered grid system등을 적용하여 Crank-Nicolson법과 Gauss-Seidel 반복법을 사용하여 구하였다. 모델은 실험을 통해 검증하였으며, 점적 관개의 특성을 알기 위하여 모델을 이용한 컴퓨터 모사를 실시하였고, 본 연구의 조건으로부터 다음의 결과를 얻었다. (1) 관수된 물은 점적기에서 멀어짐에 따라 그 유속이 크게 감소하였고, 관수 시간이 증가함에 따라 습윤구역의 크기가 증가하는 속도도 급격히 감소하였다. (2) 1점 관수의 경우 습윤구역은 수평 방향보다는 수직 방향으로 더 깊이까지 도달하였다. (3) 본 연구조건에서 물이용 효율은 지하 25cm지점의 4점 관수가 가장 좋았으며, 지표면 1점 관수보다 증산량은 10% 증가, 지면 증발량은 20% 감소하였다. (4) disk tension infiltrometer에 의한 토양의 수분보유도 함수는 토양수분 압출에 의한 젖음 곡선과는 상당한 차이를 나타내는 것도 알 수 있었다.

농업유역에서 영양원소들은 시비 후 강우에 의해 지표 유출이 생기면 용해되거나 토사에 흡착된 상태로 하천에 유입되어 부영양화의 주요한 요인이 되고 있다. 농경지로부터의 영양염류 유실 정도를 평가하기 위해 경북 영천군 임고천 유역의 대표적 영농형태인 과수원 토양에 $14.3{\times}24.8\;m$면적의 유출 시험포를 설치하고 1999년 3월부터 11월 사이에 발생한 26개의 강우 사상에 대하여 지표 유출수량과 토양 유실량을 측정하였으며 이들과 함께 발생하는 질소와 인의 유실량을 조사하였다. 시험 포장에는 화학비료와 혼합유박비료로 질소와 인이 각각 112, 46kg/ha씩 처리되었다 조사 기간 동안 발생한 총 표면 유출수량은 $421.5\;m^3/ha$이었고 토양 유실량은 1,989kg/ha이었다. 유출수중의 T-N, $NO_3-N$, $NH_4-N$, T-P 및 $PO_4-P$의 농도는 각각 $4.7{\sim}171.0,\;0.1{\sim}188.0,\;0.13{\sim}3.36,\;0.58{\sim}4.99$ 및 $0.05{\sim}3.71\;mg/l$ 범위였다 강우에 의해 지표면으로 유실된 총 질소량은 16.39 kg/ha였으며 이중 질산태 질소와 암모늄태 질소가 각각 75%와 3%를 차지하였다. 인의 유실량은 총 16.39 kg/ha였으며 이 중에서 이온형태의 인이 47%였으며 토사와 함께 유실되는 인은 27% 정도였다. 질소와 인의 총 유실량은 각각 총 시비량의 9.5% 및 2.3%였다.

유기인계 살충제 flupyrazofos의 수중 광분해 양상을 관찰하고자 다양한 조건에서 광분해율 및 분해 반감기 등을 조사하였다. 순수한 증류수 중에서 flupyrazofos는 광에 매우 안정하여 단순한 가수분해에 의한 감소가 관찰된 반면 감광제로 알려진 acetone처리 후 자연광 하에서 광분해율의 변화를 측정한 결과, 수중에 acetone의 함량이 0.047%, 몰 비가 0.006 이상이 되는 경우 flupyrazofos에 대한 광분해 촉진 효과가 발생할 것으로 예측할 수 있었다. Acetone이 처리된 경우, flupyrazofos의 광분해 반응은 광산화제인 singlet oxygen에 의해 분해율이 크게 영향 받는 것으로 확인되었으나 hydroxyl radical의 영향은 확인되지 않았다. Actinometer실험에서 2% acetone을 처리한 0.4ppm flupyrazofos의 양자수율(quantum yield)은 $17.66{\times}10^{-5}$이었으며 이때의 분해속도 상수는 0.038/hour이며, 분해 반감기는 18.2시간이었다.

방울비짜루의 MeOH 추출물 및 수포화 BuOH추출물로부터 항균활성을 확인하고 그 원인물질을 구명하던 중 두 종의 steroid saponin을 분리하였다. 이들의 구조확인을 위해 $^1H,\;^{13}C$ NMR 및 2D NMR 등 분광학적 방법을 사용하였으며 최종 이들의 구조가 25S-spirostane계의 steroid saponin인$3-O-[{\beta}-D-glucopyranosyl-(1{\rightarrow}2)-{\beta}-D-glucopyranosyl]-(25S)-spirostan-3{\beta}-ol$ 및 $3-O-{{\beta}-D-glucopyranosyl-(1{\rightarrow}2)-[{\beta}-D-xylopyranosyl-(1{\rightarrow}4)]-{\beta}-D-glucopyranosyl}-(25S)-spirostan-3{\beta}-ol$인 것으로 동정되었다. 이 두 화합물은 방울비짜루로부터는 처음으로 분리되었다. 이들 saponin의 항균활성 및 항균 스펙트럼을 검사하기 위하여 20개 균주에 대한 MIC를 실시하였다. 이들은 그중 10개 균주에 대해 $100\;{\mu}g/ml$의 농도에서 세균의 성장을 저지하는 항균력이 있었으며 광범위한 항균 스펙트럼을 나타내었다.

130종의 식물성 한약재 열수 추출물의 항산화활성 및 세포에 대한 항변이원성과의 관련성을 조사하였다. 항산화활성은 DPPH 자유라디칼에 대한 전자공여능 및 Fenton반응에 의해서 생성되는 hydroxyl radical$({\cdot}OH)$ 소거능을 각각 측정하였다. 조사한 대다수의 한약재들이 전자공여능 및 ${\cdot}OH$ 소거능을 가지고 있었는데, DPPH 자유라디칼에 대한 전자공여능이 가장 큰 한약재는 필발(Piper longum L.)이었으며, ${\cdot}OH$ 소거능이 가장 큰 한약재는 석곡(Dendrobium moniliforme L.)이었다. 항산화활성의 측정 결과, 전자공여능 및 ${\cdot}OH$ 소거능이 대조구에 비하여 모두 50% 이상이 되는 항산화 효과가 큰 한약재는 지모(Anemarrhena asphodeloides Bunge)를 포함하여 24종 이었다. 항변이원성을 뚜렷하게 나타내는 11종의 한약재가 $Cu^{2+}$ 존재 하에서 DNA의 손상이 유도될 수 없는지 여부를 조사한 결과, 택사(Alisma canaliculatum All. Br.)와 백자인(Nitraria sibirica Pall), 오약[Lindera strychifolia (Sieb. et Zucc) Villar]을 제외한 모든 시료에 의하여 DNA의 손상이 일어난다는 사실을 알았다. 또한 택사와 백자인은 화학적 돌연변이원인 mitomycin C가 유발하는 DNA손상도 강하게 억제함을 확인하였다.

뽕나무(Morus alba) 및 꾸지뽕나무(Cudrania tricuspidata)의 잎과 줄기 껍질의 수용성 추출물에 대하여 in vitro 실험계에서 항산화 활성을 비교 검토하였다. 성장기 마우스의 간장 microsome을 이용한 생체막 지질 과산화 억제정도는 꾸지뽕나무 줄기 껍질(53%)>뽕나무 줄기 껍질(43%)>꾸지뽕나무 잎(38%)>뽕나무 및(34%) 순으로 나타났다. Linoleic acid산화 실험계에서는 꾸지뽕나무 줄기 껍질과 뽕나무 잎의 추출물이 강한 항산화 활성을 나타내었으며, 꾸지뽕나무 줄기 껍질의 추출물은 반응 8일째까지 강한 활성을 보였다. TBA method에서는 뽕나무 줄기 껍질이 다른 것에 비해 약간 강한 활성을 보였으며, 또한 DPPH에 의한 수소공여능은 각 시료첨가 0.05%에서 뽕나무 잎>꾸지뽕나무 잎>통나무 줄기 껍질>꾸지뽕나무 줄기 껍질 순으로 나타나 및 추출물에서 비교적 수소공여 작용이 강하였다. 이들 추출물의 총 폴리페놀 화합물의 함량을 측정한 결과 뽕나무 잎(1.32%), 뽕나무 줄기 껍질(1.28%), 꾸지뽕나무 잎(1.34%), 꾸지뽕나무 줄기 껍질(1.30%)로 큰 차이가 없었다.

콜레스테롤을 0.5% 수준으로 첨가하여 고콜레스테롤혈증을 유발시킨 상태에서 0.2% 클로로겐산을 병합 투여한 식이를 흰쥐에게 2주간 자유 급여시켜 혈청과 간장의 지질농도, 혈당치 및 뇨 단백질량에 미치는 영향을 검토하였다. 동물 실험군은 콜레스테롤과 클로로겐산을 무첨가한 정상 식이군, 콜레스테롤을 0.5% 수준으로 첨가한 콜레스테롤 식이군 및 콜레스테롤 식이군에 클로로겐산을 0.2% 수준으로 첨가한 클로로겐산 병합투여군으로 나누었다. 정상 식이군에 비해 콜레스레롤 식이군에서 혈청 총 콜레스테롤 농도의 유의적 증가는 클로로겐산 병합투여군에서 유의적으로 감소되었으며, 동시에 동맥경화 지수도 감소되었다. 간장의 지질 농도는 각 식이군에 의한 유의적인 차이는 없었다. 혈당치는 정상 식이군에 비해 콜레스테롤 식이군 및 클로로겐산 병합투여군에서 증가되었다. 뇨 단백질양은 정상 식이군과 콜레스테롤 식이군 간에는 유의적인 차이가 없었으나, 클로로겐산 병합 투여군에서는 유의적으로 증가하였다 이상의 결과로부터, 클로로겐산은 콜레스테롤 식이에 의한 고콜레스테롤혈증을 개선시키고 동맥경화 지수도 감소시켰다.