동해 연안역의 부영양화 상태 및 종속영양세균에 의한 유기물질 분해능을 조사하기 위해서 대진, 갈남, 포항, 울산의 4개 지역의 연안역을 대상으로 1994년 7월부터 1995년 4월까지 4회에 걸쳐 종속영양세균군집, 오염의 신호화합물, 세균의 생산력, 종속영양활성도 및 세포외 효소활성도 등을 분석하였다. 중금속내성균의 수는 포항에서 가장 높게 나타났으며, 각종 유기인을 이용하는 세균군집을 조사한 결과 유기인(C-P)화합물이 많이 포함될 것으로 예상되는 산업폐수, 가정하수 및 농업폐수 등이 많이 유입되는 정점에서 이들 유기인 화합물을 분해하고 산화 환원시키는 세균군집이 높게 나타났다. 이들 세균의 출현빈도는 산업폐수, 가정하수 그리고 농업용수의 유입예측지표로 활용될 수 있으리라 생각된다. 세포외 효소활성도는 울산 처용암에서 가장 높았으며 대진에서 가장 낮게 나타났다. 이러한 결과는 종속영양 세균수와 세균의 생산성 등과 정의 상관관계를 나타내었다. Poly-P와 DNA의 경우, 정점별로는 포항이 가장 높았고, 울산, 갈남, 대진 순으로 나타났다. 이는 종속영양세균의 분포양상과 매우 일치하는 것으로 조사되었다. 종속영양 활성도는 정점별, 계절별 변화가 매우 심하였다. 세균의 생산력은 하계에 가장 높고 추계와 동계에 낮았다가 춘계에 다시 높아지는 경향을 나타나 종속영양세균의 계절적 변화양상과 유사한 경향을 보였다. 결과적으로 세균의 군집, poly-P함량, 세균의 생산력, 종속영양활성도 및 세포외 효소활성도 등의 분석자료는 부영양화 상태 및 유기물질의 순환과정을 파악할 수 있는 지표로 이용될 수 있다.
천연물에 존재하는 셀레늄(Se)은 생체의 산화환원작용을 주관하는 중요한 단백질의 하나인 셀레늄함유단백질(selenoprotein)의 중요한 요소로 알려져 있다. 셀레늄(Se)을 Rat에 경구 투여하여 10 Gy의 방사선을 조사 시킨 후 갑상선을 표적 장기로 삼고 1일, 7일, 21일 기간에 따른 혈구성분의 변화, 갑상선호르몬(T3, T4)의 변화, 항산화효소((Glutathione Peroxidase, GPx)의 활성 변화, 갑상선 조직 변화 관찰을 통하여 셀레늄(Se)의 방사선 방호 작용을 알아보고자 하였다. 실험결과 조혈 면역계(혈색소농도, 호중구, 혈소판)에서 회복을 보이는 유의한 방호 효과가 있었다(p<0.05). 항산화효소인 Glutathione Peroxidase(GPx) 활성과 표적 장기인 갑상선 호르몬(T3, T4)의 활성 변화 결과에서도 유의성 있는 활성 변화를 보였으며(p<0.05), 조직 변화 관찰에서는 방사선 처리에 의한 세포 괴사를 일으킨 갑상선 세포 손상 보호 효과가 있음을 확인하였다. 따라서, 셀레늄(Se)은 떨어진 생체의 면역 활성 효과를 유도함으로써 방사선 방어제로 활용될 수 있을 것이라 판단된다.
반건시의 활용성 증대를 위하여 당액침지형 반건시를 제조하였으며 당 조성에 따른 반건시의 이화학적 특성 및 갈변 저해 효과를 검토하였다. 명도와 채도는 S5(sugar 5%), S10(sugar 10%)에서 높았고 그 이상의 농도에서는 감소하는 경향을 나타내었다. 총당, 환원당 및 유리당 함량은 당의 농도가 증대될수록 증가하였으며, S5는 대조구에 비해 감소하는 경향을 나타내었으나 S10은 유사한 함량을 보였으며 S15 및 S20의 경우 과실에 함유하는 당의 농도가 증가하는 것으로 나타났다. 당액침지형 반건시와 갈변효소간의 관계를 알아보기 위해 폴리페놀 산화효소와 과산화효소를 측정하였으며, 당액 농도가 증대됨에 따라 활성이 저해하는 경향을 나타냈고 S10 이후부터는 유사한 활성을 보였다. 폴리페놀, 플라보노이드, 프로안토시아니딘 및 비타민 C 함량은 다른 처리구와 비교하면 S10이 가장 높은 함량을 보여 식품과 당액 사이에 삼투압 때문에 당액으로 용출되는 함량이 감소하는 것으로 나타났다. DPPH 라디칼 소거활성은 S10에서 65.34%로 가장 높은 활성을 나타내었다. 이상의 결과 당액침지 시 삼투작용으로 적정 농도의 확립이 요구되며 갈변억제 및 영양적인 가치 등의 품질특성을 고려하였을 때 10% 설탕을 첨가한 당액 침지법이 반건시 가공품을 제조하는 데 있어 효과적인 방안이 될 것으로 생각된다.
열풍 건조된 흰점박이꽃무지 유충, 장수풍뎅이 유충, 쌍별귀뚜라미 성충 및 갈색거저리 유충의 분말을 4% (w/v)의 기질용액으로 제조한 후, 단백질 분해효소인 alcalase를 기질 대비 1% (v/w) 첨가하여 8시간 가수분해 시킨 단백가수분해물을 제조하였다. 각 식용곤충별 단백가수분해물의 특성과 실제 생산된 펩타이드의 양을 알아보기 위해 SDS-PAGE와 TNBS법을 실시하였다. 그 결과, 모든 식용곤충 가수분해물의 가수분해가 우수하게 진행되었음을 확인하였으며, 8시간 가수분해 시 펩타이드 생산량은 갈색거저리유충이 2.45 mg/mL로 가장 높았고, 쌍별귀뚜라미 성충 1.48 mg/mL, 흰점박이꽃무지 유충 1.20 mg/mL, 장수풍뎅이 유충 0.74 mg/mL 순으로 나타났다. 각 식용곤충별 단백가수분해물(${\leq}3kDa$)의 DPPH 라디칼 소거 활성은 쌍별귀뚜라미 성충, 흰점박이꽃무지유충, 갈색거저리 유충, 장수풍뎅이 유충 순으로 나타나 쌍별귀뚜라미 성충 단백가수분해물의 항산화 활성이 가장 우수하였다(p<0.05). ABTS 라디칼 소거 활성은 갈색거저리 유충, 쌍별귀뚜라미 성충, 장수풍뎅이 유충, 흰점박이꽃무지 유충 순으로 나타났으며(p<0.05), $H_2O_2$ 소거 활성은 네 가지 식용곤충 모두 유사한 활성을 보였다. FRAP법에 의한 환원력을 TEAC값으로 나타낸 결과, 쌍별귀뚜라미 성충이 다른 식용곤충들에 비해 월등히 우수한 환원력을 보였다(p<0.05). Linoleic acid에 대한 산화 억제활성 $100{\mu}g/mL$의 농도에서 비교 측정한 결과, 3일 째 음성대조군 대비 쌍별귀뚜라미 성충이 60.26%의 저해율을 보여 가장 우수한 항산화력을 보였다(p<0.05). 최종적으로 본 연구에서는 식용곤충 간의 항산화 활성을 비교하기 위해 다양한 활성산소종을 대상으로 한 항산화 활성 측정 및 지질 산화 억제 활성 측정을 통해 종합적인 항산화 활성을 비교하였다. 그 결과, 쌍별귀뚜라미 성충 단백가수분해물의 DPPH 라디칼 소거 활성, FRAP법에 의한 환원력 및 linoleic acid에 대한 산화 억제 활성 실험에서 항산화 활성이 월등히 우수함을 확인하였으며, 추후 쌍별귀뚜라미 성충 유래 항산화 펩타이드 분리 및 분석에 대한 연구를 통해 새로운 기능성 식품 및 소재 개발에 기여할 수 있을 것이라 예상된다.
Chrysoeriol은 alfalfa에서 주로 발견되는, 식물계에 많이 분포하고 있는 flavone으로 전통의학에서 소화불량, 천식, 비뇨기계 이상의 치료에 사용되어 왔다. 최근의 연구에서는 항염증 효과가 있는 것으로 밝혀졌으나 항산화 효과에 대한 분석은 없었다. 본 연구에서는 chrysoeriol의 항산화 효과와 그 분자적 기전을 RAW 264.7 cell에서 세포생존율, reactive oxygen species (ROS)와 Western blot분석을 통해 알아보고자 하였다. Chrysoeriol은 lipopolysaccharide(LPS)에 의해 발생한 ROS를 세포독성없이 농도의존적으로 제거하였다. 그리고 항산화효과를 보이는 2상 효소 중 하나인 heme oxygenase (HO)-1의 발현을 강하게 유도하였고, 그와 동시에 전사인자인 Nrf2의 핵내 이동도 촉진하는 것으로 밝혀졌다. 특히, 산화스트레스에 대한 세포내 산화환원항상성 유지에 중요한 역할을 하고 있는 것으로 알려진 mitogen activated protein kinase (MAPK)와 phosphoinositide 3-kinase (PI3K)의 분석결과, chrysoeriol은 extracellular signal regulated kinase (ERK), c-Jun NH2-terminal kinase (JNK)와 p38의 인산화를 통해 HO-1의 발현을 유도하는 것으로 나타났다. HO-1에 의한 항산화 효과를 확인하기 위하여 chrysoeriol을 전처리한 후 t-BHP에 의한 산화 스트레스에 세포를 노출시킨 결과, chrysoeriol 처리에 의해 세포사멸이 줄어드는 것을 확인하였고, HO-1의 유도제와 억제제의 처리에 따라 세포생존율 또한 조절되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, chrysoeriol은 HO-1의 발현을 유도하여 항산화 효과를 높이고 이것은 Nrf2/MAPK 신호전달 체계에 의한다는 것을 알 수 있었다.
본 연구는 수중에서 광분해 반응시 발생되는 페록시라디칼을 검출하고 정량화하는 방법에 관한 것으로 비교적 간단한 방법으로 높은 감응도를 나타낼 수 있어 수처리를 위한 고도산화공정에서 유기물 분해를 위해 주요 역할을 하는 페록시라디칼의 정량화에 효과적으로 이용될 수 있다. 이 방법은 페록시라디칼이 $Fe^{3+}$-EDTA와 반응하여 $Fe^{2+}$-EDTA로 환원되는 반응에 기초를 둔 것으로 경제적이며 검출 및 정량을 위해서 손쉽게 사용할 수 있는 비효소계의 시약을 사용한다는 이점과 수계에서 흔히 발생하는 반응의 방해에 민감하지 않은 장점을 지니고 있다.
아세토인(acetoin)은 식품과 화학산업에서 플랫폼 물질로 이용되며 산업적으로 다양한 응용이 가능한 물질이다. 본 연구에서는 대사공학(metabolic engineering)을 이용하여 아세토인의 생산량이 증가한 재조합 Klebsiella pneumoniae를 구축하였다. 우선 2,3-부탄디올(2,3-butanediol)생산을 위해 제작되었던 재조합 K. pneumoniae (KMK-05)에서 두 가지 2,3-butanediol dehydrogenase (budC, dhaD)를 유전체에서 제거하여 아세토인 생산량을 늘리고, 전사인자 중 하나인 AcoK를 제거하여 아세토인을 분해하는 효소의 발현량을 줄였다. 그리고 NADH oxidase를 발현시켜 세포 내 산화 환원 균형(redox balance)을 맞춰 대사흐름을 개선하였다. 이렇게 대사공학을 통해 구축된 재조합 Klebsiella pneumoniae(KJW-03-nox)로 아세토인 생산량과 수율을 높였고, 36시간 동안의 유가식 배양을 진행하여 51 g/L의 아세토인 농도와 최대 생산성 2.6 g/L/h을 달성하였다.
혐기성 Clostrium therrnocellurn의 배양액으로부터 hydroxyapatite column chromatography를 통하여 cellulase complex중의 $C_{1}$ enriched fraction을 분리하였다. 다은 호기성 미생물과 마찬가지로 분리된 $C_{x}$, fraction과 다른 $C_{x}$ 성분과의 synergism에 의해 볼용성 성유소의 분해가 현저히 촉진되였다. $C_{x}$ 성분과는 달리 $C_{1}$, fraction은 공기중에서 산화에 의해 잘 실활되었으나 환원제, 특히 $\beta$-mercaptoethanol에 의해 효소 환성이 강하게 증가되는 것으로 보아 $C_{1}$ component는 다량의 sulfhydryl grou을 가지고 있는 것으로 판단되었다. 이 fraction은 열에 매우 안정하였으며 최적 온도와 pH는 각각 $60^{\circ}C$와 6.0 이었다.
소금농도를 9%에서 6%로 줄이고 항균물질로 알코올과 겨자, 키토산을 혼합첨가 하여 제조한 저식염 고추장의 숙성중의 효소활성도와 미생물상 및 이화학적 특성을 비교하였다. 숙성 중 수분활성도의 저하는 식염 9%인 대조구에서 심하였고, 숙성 중에 효모수는 증가하였으나 알코올-겨자 혼합 첨가로 효모수를 조절할 수 있었다. 고추장 숙성 중 ${\beta}-amylase$ 활성은 항균물질 첨가시 증가하였으나 ${\alpha}-amylase$와 protease 활성은 조금 감소하였다. 고추장은 숙성이 진행되면서 L차 a-, b-값이 증가하였으며 알코올 첨가 고추장이 $({\Delta}E)$값의 변화가 적었다. 적정산도는 항균물질의 첨가로 숙성 후기에 저하되었으며, 산화환원전위의 저하는 대조구에서 심하였다. 고추장 숙성 중 총당의 감소는 알코올-겨자 혼합 첨가구(EM)에서 적어 환원당량이 많았으며, 숙성 후기의 알코올의 생성은 알코올에 키토산을 혼합 첨가한 고추장(EC)에서 높았다. 고추장 숙성 중기까지 아미노태 질소는 증가하였고, 숙성중 암모니아태 질소의 생성은 알코올-겨자-키토산 혼합 첨가구(EMC)에서 적었다. 12주 숙성된 고추장을 관능 평가한 결과 색과 향기에서 알코올(E) 또는 알코올-겨자 혼합 첨가구(EM)가 좋아 저식염 고추장 제조시 알코올 또는 알코올-겨자를 혼합 첨가하는 것이 전체적인 기호도에서 양호하였다.
이 논문은 센서 및 연료전지에 사용할 수 있는 $Pt-Ru@TiO_2-H$ 나노구조체촉매의 제조 및 전기화학적 촉매의 특성에 대한 것이다. 이 $Pt-Ru@TiO_2-H$ 나노구조체촉매는 주형제인 폴리스틸렌볼(PSB)을 제조하고, 이 주형제의 표면에 졸-겔 반응을 통해 $TiO_2$를 코팅한 후, $Pt^{4+}$와 $Ru^{3+}$의 환원에 의해 제조하였다. 제조된, $Pt-Ru@TiO_2-H$ 나노구조체촉매는 전자투과현미경(TEM), X-선 회절(XRD)와 원소분석에 의해 특성평가 하였고, $Pt-Ru@TiO_2-H$의 전기화학적 촉매특성은 에탄올, 메탄올, 도파민, 아스크로브 산, 프로말린과 글루코오즈의 산화-환원 능력에 의해 평가 하였다. 이 $Pt-Ru@TiO_2-H$ 나노구조체촉매는 바이오분자에 대해 전기화학적촉매 특성을 나타내어, 연료전지 전극 또는 비효소바이오센서에 사용 될 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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