본 연구의 목적은 포도당을 자연의 저질기반 미생물연료전지에 주입할 경우 전기생산을 최적화하기 위한 것이며, 이 때 관련된 미생물의 군집을 분석하고 관련미생물의 역할을 검토하고자 하였다. 1,000 mg/L의 포도당이 주입되었을 때 생성되는 전류가 약 3배 가량 증가하였다. 이러한 증가는 주로 발효세균과 전기생성세균의 상호작용에 기인하는 것으로서, 이는 발효미생물에 의해 생성된 유기산이 전기생성 미생물에 의해서 분해되므로 유기산의 축적을 방지하여 되먹임저해(feedback inhibition) 현상을 감소 시키는데 그 원인이 있는 것으로 보인다. 반면, 더 높은 농도의 포도당이 주입되었을 시에는 전류가 떨어지거나 큰 증가가 일어나지 않았다. 만약 적절한 농도의 포도당이 주입될 시, 전기생성 미생물과 발효미생물이 동시에 포도당을 분해하면서 피드백을 제거하며 전류생성이 증가함을 알 수 있었다. 포도당을 토양에 주입하였을 시에 Clostridium sp.과 같은 발효미생물이 많이 나타났다. 포도당의 발효는 전기생성에 있어서 긍정적 영향과 부정적 영향을 미칠 수 있음이 밝혀졌다. 즉 발효산물이 전기생성미생물에 의해서 분해되어서 사용된다면 전기생성이 증가한다. 하지만, 발효산물이 전기생성미생물에 의해서 분해되지 못한다면 여러 전기생성을 억제하는 화학적반응(pH 저하, 메탄생성, 유기산 축적 등)이 일어나고 미생물연료전지와 관계없는 미생물들이 주입된 유기물을 대부분 분해하여 전기생성이 저하될 수 있음이 밝혀졌다. 적절한 농도의 포도당 주입을 통한 발효세균(Clostridium sp. 등)과 전기발생균(Geobacter sp. 등)의 적절한 조합은 자연상태에서의 혼합미생물존재 환경에서의 전기생산을 증가시킬 수 있을 것으로 기대된다.
셀룰로오즈는 포도당 단위체가 $\beta$-1,4-glucoside결합을 이뤄 긴 사슬형태를 띈다. 또한 리그노셀룰오로직 물질에서의 셀룰로오즈 중 $50{\sim}90%$는 수소결합에 의해 결정형으로 존재하고 나머지 부분은 무정형으로 존재한다. 본 연구에서는 셀룰로오즈를 구성하는 포도당의 분해 생성물을 화인하기 위해 셀룰로오직 바이오매스 (유채대)와 1.5 g/l의 순수한 포도당을 반응온도 $164^{\circ}C$, 산 농도 0.77% (w/w) $H_2SO_4$, $0{\sim}20$ min동안 묽은 산 가수분해 시켜 분해물의 생성량 변화를 관찰하였다. 포도당을 묽은 산에 의해 분해시키면 탈수반응에 의해 1,6-anhydroglucose가 생성되며, 또한 포도당의 이성질체인 과당으로 전환되고 이 과당은 HMF와 포름산으로 전환된다. 또한 산 농도, 반응온도가 포도당 분해에 영향을 미치는 주요 변수임을 확인할 수 있었다. 그리고 분해생성물 중 하나인 HMF 1.308 g/l를 반응온도 $164^{\circ}C$, 산 농도 0.77% (w/w) $H_2SO_4$, $0{\sim}20$ min동안 산 가수분해 시켜 HMF와 HMF 분해물의 변화를 확인하였다.
상대습도 65%, 온도 $35^{\circ}C$의 저장 조건하에서 지방질의 가수분해를 촉진 시킨 미강과 상대습도 70-90% 온도 $25-30^{\circ}C$의 공기중에 방치하여 가수분해와 산화를 동시에 촉진시킨 미강을 시료로 지방질의 산화에 따라 생성된 산화 생성물이 단백질의 변패에 미치는 영향을 유리아미노산 함량의 경시적인 변화로써 살펴 보았다. 산소농도를 제한한 system에서는 자장초기에 유리아미노산의 함량이 증가하다가 지방질의 산화가 진행되면서 감소하기 시작하였고, 이러한 감소현상은 공기중에 방치한 실험군에서는 저장 초기부터 일어나기 시작하여 산화가 급격하게 진행된 저장 말기에는 그 감소 현상이 현저하였다. 이들 아미노산의 감소와 지방질의 산패정도를 통계처리한 결과, 유리아미노산 중 serine, glutamic acid, proline, methionine, lysine, histidine, 그리고 arginine 등의 함량 감소는 지방질의 산패에 의한 현저한 영향을 받았다(p<0.05).
전통발효식품(간장 및 된장, 고추장, 감식초 등)중에 재래식과 개량식 제품의 맛과 향에 기인하는 유기산의 분포정도를 확인하고자 하였고, 아울러 식품공전에 보존료로 고시되어 있는 propionic acid가 발효과정 중에 생성됨에 따라 그 분포정도를 알고자 하였다 재래식 간장에서는 citric acid, formic acid, oxalic acid, propionic acid가, 개량식에서는 acetic acid와 lactic acid가 상대적으로 많이 검출되었으며, propionic acid는 검출되지 않았다. 재래식 및 개량식 된장 모두 유사한 분포양상을 보였으며, 재래식에서는 개량식 보다 citric acid와 succinic acid를 제외하고 약간 높은 함량을 보였다. 고추장의 경우 재래식이 개량식보다 citric acid, formic acid, acetic acid, lactic acid가 다소 높은 함량을 보였고, 그 외 다른 유기산들은 비슷한 양상을 보였다. 그러나 재래식에서는 Propionic acid가 검출된 반면 개량식에서는 전혀 검출되지 않았다. 일반 양조식초에서는 acetic acid가 주요 유기산이었고 미량의 formic acid가 검출되었으며, 감식초의 경우 acetic acid, lactic acid, propionic acid가 검 출되었다. 감식초중 flavonoid계 인 tannic acid 함량은 다소 제품별로 차이는 있었으나 그 범위는 366.9 ∼ 909.8 mg%를 보였다. 결론적으로 재래식 발효식품과 개량식 발효식품의 유기산 분포는 그 함량이 서로 달랐으며, 특히 보존료로 사용되고 있는 propionic acid는 된장을 제외한 재래식 발효식품에서 생성되었고, 개량식 발효식품에서는 생성되지 않았다. 또한 식초의 경우 감식초에서만 검출되었다.
본 연구에서는 고분자 수화젤 비드 내부에 아세트산을 탑재시킨 후, 분무와 함께 수화젤로부터 방출된 아세트산이 아염소산나트륨과 반응하여, 저농도의 이산화염소 기체를 장시간 지속적으로 발생시킬 수 있는 장치를 개발하였다. 폴리아크릴아미드 수화젤 비드에 탑재시킨 아세트산의 함량과 부직포에 코팅한 아염소산나트륨의 함량을 변화시키면서 발생하는 이산화염소 기체의 생성량을 측정한 결과, 수화젤로부터 아세트산이 방출된 후 반응을 하기 때문에 직접반응에 의한 것보다 반응시간이 지연되어 저농도의 이산화염소 기체가 지속적으로 생성되도록 제어하는 것이 가능하였다. 이러한 결과는 본 연구가 목적으로 하는 저농도의 이산화염소를 장시간에 걸쳐서 지속적으로 생성할 수 있는 장치를 고분자 수화젤을 이용하여 구현할 수 있음을 보여준다.
아밀로오스 함량이 다른 옥수수 전분을 1 N HCl로 산처리하여 약산처리 전분의 특성과 효소저항전분의 수율 및 특성을 비교한 결과 아밀로오스 함량이 증가할수록 산가수분해율은 감소하였고 산처리가 진행됨에 따라 최대흡수파장$({\lambda}_{max})$와 요드친화력이 각각 감소하였다. 산처리 기간에 따른 효소저항전분 수율은 12시간 산처리했을 때까지 모든 시료에서 증가하였으나, 24시간 처리시켰을 때는 오히려 감소하였으며, 찰전분의 수율 증가정도는 12시간 처리시 8배로 다른 전분에 비해 높은 증가를 나타내었다. 약산처리된 효소저항전분 생성전분의 형태는 그물망과 같은 형태를 보였으며, 분리된 효소저항전분은 작은 알갱이와 막대모양의 입자를 관찰할 수 있었다. 효소저항전분 생성전분의 X-선 회절도는 Amioca의 경우 무정형이었으며, 다른 전분은 $20{\theta}=17^{\circ}$, $20^{\circ}$, $23^{\circ}$, 근처의 피크가 나타났고, 분리된 효소저항전분은 형성전분과는 다른 경향을 보여 완전한 결정구조를 나타내었다.
지리적으로 이격된 마산과 서부산 지역의 불국사 화강암 분포지에서 정량적인 풍화도를 판별하기 위해 화학적 풍화지수와 등급을 산정하였다. 연구를 위해 채취된 시료에 대해 풍화 생성광물 동정, 전암분석, 산침수에 의한 이온용출 시험을 실시하였으며, 풍화지수와 지형적인 요소와 풍화속도를 고려하여 풍화등급들 산정하였다. 분석 결과 동일한 물리적, 광물학적 특성을 가지고 있으나 풍화에 따라 생성되는 점토광물의 종류와 함량에서 차이를 보여주며, 풍화의 진행 경로과 범위는 매우 상이한 결과를 보여 준다. 이러한 결과는 암석의 풍화가 모암의 조건 외에 지형, 지질구조, 기온, 강수량과 같은 환경적인 요소에 밀접하게 관련되어 있는 것을 의미할 뿐만 아니라 풍화도 산정에서 환경적인 요소에 대한 해석이 반드시 요구된다.
저항전분(RS)은 건강한 사람의 소장에서 소화되지 않는 전분이나 전분질 식품의 부분이다. 저항전분은 4가지 형태로 구분하는데 RS 1은 물리적으로 효소와 만나지 않는 부분, RS 2는 생전분으로 감자, 바나나와 고아밀로오스 옥수수전분, RS 3는 노화된 전분 그리고 RS 4는 화학적으로 변성시킨 전분이다. RS 함량은 열에 안정한 $\alpha$ -아밀라아제나 pancreatin, pancreatic $\alpha$ -아밀라아제와 미생물에서 분리된 아밀라아제 등을 이용한 몇 가지 방법에 의해 분석되고 있다. RS는 대장에서 미생물에 의해 발효되어 단쇄지방산을 생성하는데 특히 부티릭산이 생성된다. 아세트산이나 프로피온산은 간의 대사에 영향을 주며 부티릭산은 항 종양(항 대장암) 특성이 있다. RS는 소화가 되지 않아 저열량원이므로 당뇨병 환자나 운동에 의한 혈당 조절이 필요할 때 조절능력을 갖는다. RS가 건강에 중요한 인자임이 알려지면, 건강을 위해 매일 섭취량의 증가를 권장해야 할 것이다.
본 연구에서는 우유에 탈지분유 또는 4종의 곡류(쌀, 보리, 밀, 옥수수)를 각각 2%(W/V) 첨가하고 Lactobacillus acidophilus(KCTC 2182)로 발효하여 커드상의 요구르트를 만든 후, 곡류 첨가 우유에서 유산균의 최적 생육온도 및 생육과 산생성의 경시직인 변화를 조사하였다. 본 실험에서 사용한 L. acidophilus(KCTC 2182)의 생육온도는 39~$41^{\circ}C$가 적합하였다. L. acidophilus를 접종하여 30시간까지 발효하면서 적정산도와 pH, 생균수를 관찰하였는데, 발효시간이 경과함에 따라 산생성이 현저히 증가하였고 pH는 저하하였으며 생균수는 18시간 또는 24시간까지 현저히 증가하였다.
Lactobacillus acidophilus KFCC12731과 Saccharomyces cerevisiae KFCC32017을 두유 배지에 접종하여 산생성 조건을 검토하였다. L. acidophilus를 단독배양하는 것보다 S. cerevisiae와 혼합배양하는 것이 산생성이 많았다. 이 두 균을 대두유 배지에 혼합배양하였을 경우 최적조건은 다음과 같았다. 두유에 sucrose를 1,5% 또는 skim milk를 2.0~3.0% 첨가하고 L. acidophilus와 S. cerevisiae의 접종비율은 OD 600 값으로 3 : 7~8 : 2가 되게 접종하여 34$^{\circ}C$에서 12시간 이상 배양할 때 산생성이 최대가 되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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