본 실험은 효소들을 이용하여 볏짚으로부터 수용성 탄수화물을 생산할 때 각 효소들의 상호작용을 탐색하기 위하여 수행되었다. 볏짚의 수준에 따른 각 효소들의 수용성 탄수화물 생산 활성을 조사한 결과, 볏짚의 수준이 높을 경우(100 g/l)에는 cellulase와 hemicellulase가 서로 유사한 활성을 나타낸 반면, 볏짚의 수준이 50 g/l로 낮아질 경우, hemicellulase의 활성은 낮아지지만 cellulase는 높은 활성으로 유지되었다. 효소반응액에 포함된 볏짚의 수준, hemicellulase 및 xylanase의 상호작용을 Box Behnken design과 반응표면모형을 이용하여 분석한 결과 hemicellulase과 xylanase 간의 상호작용이 발견되었으며, 각각의 효소들을 0.55 mg/ml와 0.65 mg/ml로 혼합하는 것이 볏짚의 수준과는 상관없이 가장 많은 수용성 탄수화물을 생산하는 결과를 나타내었다. 따라서, 결과적으로 볏짚의 효소처리를 통한 수용성 탄수화물의 생산에 있어 cellulase가 가장 큰 효과를 나타내며, hemicellulase과 xylanase는 서로 상호작용을 통하여 수용성 탄수화물 생성량을 향상시킨다는 알 수 있었다.
한국산 동백나무겨우살이(Pseudixus japonicus Hayata)에 존재하는 수용성 리그닌-탄수화물 복합체를 구성하는 다당류의 구조를 밝히고 리그닌 성분과 다당류의 결합양식을 구명하고자, 냉 온수 추출한 수용성 리그닌-탄수화물 복합체(M-LCC-WE)를 DEAE Sephadex A-50로 중성분획(M-LCC-N)과 산성분획(M-LCC-A), 나머지분획(M-LCC-R)으로 세분화한 후 M-LCC-N과 M-LCC-A에 대하여 메틸화, 아세틸화, 그리고 DDQ 산화반응을 실시하였다. M-LCC-N을 구성하는 다당류는 ($1{\rightarrow}4$) 글리코시드결합의 arabinan과 ($1{\rightarrow}4$)나 ($1{\rightarrow}6$) 글리코시드결합의 galactan과 glucan으로 M-LCC-A의 다당류는 ($1{\rightarrow}4$) 글리코시드결합의 arabinan과 ($1{\rightarrow}6$) 글리코시드결합의 galactan이 다당류 주성분으로 밝혀졌으며 galacturonic acid가 결합되어 있기 때문에 산성적 성질을 나타내고 있었다. 또한 M-LCC-A에서는 galacturonic acid 의 carboxyl 그룹이 리그닌의 ${\alpha}$-와 ${\gamma}$-위치에서 ester결합이 존재함이 확인되었다.
등숙기간중 벼의 탄소동화율과 기공전도도 그리고 수용성 탄수화물농도의 내생리듬을 알아보기 위하여 자연상태의 광주기 조건에서 재배된 벼를 일정한 환경조건으로 옮긴 다음 지엽을 대상으로 이들의 반응을 관찰하였다. 자연상태의 광조건에서 성장한 벼의 탄소동화율은 약 24시간을 1주기로 하여 일정한 진폭으로 변화되었으며, 정오에 최고에 달하고 한밤중에 최저에 이르나 72시간이 경화할 때 쯤 변화의 폭은 점차적으로 줄어 들어 120시에는 최고, 최저에 도달하는 시각이 바뀌어 정오에 최저에 달하고 한밤중에 최고에 이르는 현상을 나타내었다. 이와 같은 반응은 기공전도도에서도 찾아볼 수 있어 이들 관계는 매우 밀접함을 보였다. 반면, 개화 후 14일 동안 낮과 밤 모두 일정한 광조건에서 성장한 벼의 탄소동화도율과 기공전도도의 반응은 전자와 같이 주기적인 폭의 변화를 찾아볼 수 없었다. 잎내의 수용성 탄수화물 농도의 변화 또한 탄소동화율과 기공전도도의 변화에서 나타나는 현상과 일치하는 경향을 보였다. 이상에서 탄소동화율과 기공전도도 그리고 수용성 탄수화물의 내생림듬은 작물에 부분적으로 중요한 역할을 하고 있음을 시사하며, 또한 이들은 광주기(photoperiod)에 의존적이기 때문에 광주기가 탄소동화작용 및 수용성 탄수화물 형성에 중요한 조절 요인으로 작용하고 있음을 시사한다.
수용성 비타민은 지용성비타민과는 달리 체내에 축적이 많이 되지 않기 때문에 자주 계속적으로 공급해 주어야 한다. 수용성비타민은 주로 탄수화물, 지방, 단백질의 대사작용에 작용하며 조효소의 구성성분이다. 수용성 비타민에는 비타민 B군(群)과 비타민 C가 있다. 비타민 B군에 속하는 비타민에는 비타민$B_1$(thiamin), 비타민 $B{_2}$(riboflavin), 나이아신(niacin), 비타민$B{_6}$(pyridoxine), 판토텐산(pantothenicaicd), 바이오틴(biotin), 콜린(choline), 엽산(folacin), 비타민$B_{12}$ 등이 있다. 이들 B군에 속하는 비타민들은 대체로 자연에 함께 존재한다. 즉, 어느 한가지가 풍부한 곳에는 B군에 속하는 다른 비타민들도 풍부하게 존재하고 있다. 따라서 인간이나 동물이 순수한 어느 한가지 비타민 B의 결핍증에 걸리기는 매우 어렵다.
콩 함유 수용성 탄수화물의 동시분석 시 증기화광산란검출법(HPLC/ELSD) 및 굴절율검출법(HPLC/RID)의 분석 효율성, 정밀성 및 재현성을 상호 비교, 평가하여 콩 함유 수용성 탄수화물의 효율적 분석방법을 제공하고자 하였다. HPLC/ELSD 분석법 적용 시 콩 함유 수용성 탄수화물의 정량한계(LOQ)를 확인한 결과 5.6~7.6 mg/kg 범위를 나타낸 반면, RID는 16.2~33.9 mg/kg 범위를 나타내어 HPLC/ELSD 분석법이 RID 분석법 대비 감도가 향상된 양상을 확인하였고, intra-day(n=10) 및 inter-day(n=5) 분석재현성 평가에서도 피크의 머무름 시간(Rt.) 및 면적(peak area) 모두 최대 2.5% 미만의 변이계수를 나타내어 높은 분석 재현성을 확인할 수 있었다. 또한 농도별 표준시약을 이용하여 검량식의 직선성을 확인한 결과 모든 성분이 고도의 직선성($R^2$ >0.999)이 유지되어 정량적 분석이 가능함을 확인하였다. 콩 함유 수용성 탄수화물의 함량을 HPLC/ELSD 및 RID 방법으로 상호 비교한 결과 HPLC/ELSD 분석법을 적용하였을 경우 RID 분석법 대비 각 수용성 탄수화물의 함량이 더 높게 평가됨을 확인할 수 있었다.
우리나라 양돈 농장 내 돈사의 대부분은 고밀도 사육에 적합한 피트형 구조를 가지고 있다. 피트형 돈사는 돼지의 배설물이 바닥의 공간에 장기간 저장되는 구조로서 기존의 돈사에 비해 분뇨 처리를 위한 노동비용이 크게 절감되는 장점이 있다. 그러나 피트에 저장된 분뇨슬러리는 암모니아를 비롯하여 다양한 냄새물질을 지속적으로 배출하여 돼지와 근로자의 건강을 위협하게 된다. 축산업의 역사가 오래된 축산 선진국에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 슬러리 첨가제, 스크러버, 바이오필터 등을 개발하였으며 우리나라 역시, 점차 고밀도 사육 방식이 확산됨에 따라 냄새저감 수단에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있다. 특히 최근에는 돈사 피트에 직접 투여하는 미생물제의 보급이 빠르게 확대되고 있다. 미생물제는 구매 비용이 높다는 단점에도 불구하고 운반, 저장, 사용이 편리하고 상대적으로 유지비가 저렴하여 소규모 양돈 농가에서 많이 선택되고 있다. 이러한 미생물제와 비교하여 유사한 효과를 발휘하면서도 비용이 훨씬 저렴한 냄새저감 수단으로서 수용성 탄수화물이 있다. 수용성탄수화물이란 설탕, 포도당, 당밀과 같이 분자량이 적은 단당류 또는 이당류 등을 포함하며 분뇨슬러리에 용해된 이후 빠르게 미생물에 의해 이용될 수 있는 탄소화합물을 의미한다. 분뇨 내 미생물은 투여된 수용성 탄수화물을 분해하여 이산화탄소 및 각종 유기산을 생산함으로 슬러리를 산화시키는 효과를 발휘한다. 산화된 슬러리 내에서 비이온성인 암모니아는 이온성인 암모늄 이온으로 전환되어 휘발성을 잃게 된다. 본 연구에서 대표적인 수용성 탄수화물인 설탕을 돈분뇨 슬러리(120kg)에 0.1%(w/w) 투여함으로서 슬러리의 pH를 8.2 수준으로 유지하였고 암모니아의 휘발은 10일 평균 33% 저감하는 효과를 얻었다. 결론적으로 본 연구의 결과를 돈사 현장에서 활용한다면 미생물제에 비해 보다 저렴한 비용으로 피트 슬러리의 암모니아 휘발을 저감할 수 있을 것으로 예상된다.
다양한 발달단계에 있는 은행종자의 자성배우체, 자엽 및 유근에서 탄수화물의 함량과 여러 가수분해효소(아밀라제, 인버타제 및 인산가수분해효소)의 활성을 비교하였다. 종자의 초기발아시에 아밀라제의 활성이 크게 증가함에 따라 자성배우체의 전분이 현저한 감소를 보인 반면 수용성 당들은 증가하였다. 인버타제의 활성은 건조한 종자에서는 매우 낮았으며 바라된 자엽과 유근에서 점진적으로 증가하였다. 인산가수분해효소의 활성은 유근이 신장되는 단계에서 변화를 나타내었으며 산성-인산가수분해효소가 알카리성-인산가수분해효소보다 더 높은 활성을 보였다.
김은 우리의 주요한 식품 자원으로 단백질 함량과 탄수화물의 함량이 매우 높다. 김에는 다량의 단백질과 탄수화물이 존재한다. 특히 탄수화물에는 isofloridoside과 floridoside 등의 유리당 뿐 아니라 3,6-anhydro-L-galactose와 ester sulfate 등을 함유한 porphyran과 xylose, mannose로 이루어진 hemicellulose가 함유되어있다. 본 연구에서는 추출 방법에 따른 porphyran과 hemicellulose의 추출, 분리 조건을 검토하기 위해 열수, 묽은 산, 알칼리로 추출한 추출물의 특성을 조사하였다. 수율은 열수 추출이 가장 높았고, 총당 함량은 묽은 산 추출이, 단백질 함량은 알칼리 추출이 가장 높아 열수와 묽은 산 추출에 의해 수용성 다당인 포피란이 효율적으로 추출되었으며 묽은 산으로 추출시 단백질의 함량이 적었다. 알칼리 추출 조건에서는 포피란의 추출이 적었으나 단백질이 다량 동시에 추출되었고 mannan은 추출되나 xylan은 추출되지 않았다. 효소 가수분해(Protamex, Flavourzyme, Alcalase, Viscozyme) 후 열수 추출한 수용성 다당의 수율은 효소 처리 시료가 34.3-39.1%로 효소 처리하지 않은 대조구에 비해 증가하였고 Flavourzyme 가수분해가 단백질 제거에 가장 효과적이었다. 또한 효소 처리한 수용성 다당의 점도가 저하하였고 의가소성 유체 특성을 나타내었다. 효소 처리 후 열수 추출하고 남은 잔사를 알칼리 추출한 경우 mannan의 함량은 protease인 효소 처리 시료가 Viscozyme 처리한 시료에 비하여 높았다. 반면에 Viscozyme 처리 후 알칼리 추출한 경우는 xylose의 추출 함량이 증가하였다.
대기 이산화탄소 농도 증가가 상수리나무 잎의 생물계절현상에 미치는 영향을 알아보고자 본 연구를 수행하였다. 상부개방형온실을 이용하여 대기 이산화탄소 농도를 높여 처리하였다. 대기 이산화탄소 처리 농도의 설정은 현재 농도, 현재 농도의 1.4배, 현재 농도의 1.8배 등 3 처리구로 하였고, 온실효과에 대한 검정을 위하여 상부개방형온실 외부에 비교구를 설치하였다. 잎의 생물계절현상은 2013년에 동아 파열, 개엽, 단풍, 낙엽에 대하여 각 생물계절현상이 나타나는 일자와 적산온도를 조사하였고, 2014년에는 봄철 계절현상인 동아 파열과 개엽에 대하여 각가의 일자와 적산온도를 조사하였다. 동아 내의 탄수화물 함량 분석을 위하여 2014년 3월에 각 처리구별로 동아를 채취하여 분석하였다. 봄철의 생물계절현상이 연도간에 차이가 나타났는데, 2013년도에는 동아 파열과 개엽 시기가 이산화탄소 처리 농도가 증가함에 따라 빨라지는 것으로 나타났다. 봄철 기온이 높았던 2014년도에는 동아 파열 및 개엽 시기 모두 처리구간에 차이가 나타나지 않았다. 단풍과 낙엽 등 가을철의 생물계절현상은 이산화탄소 처리 농도가 증가함에 따라서 늦어지는 것으로 나타났다. 동아 내의 탄수화물 함량 분석 결과 이산화탄소 처리 농도가 증가함에 따라서 전분, 총 비구조 탄수화물, 총 수용성 당류의 함량이 증가하는 것으로 나타났다. 대기 이산화탄소 농도의 상승은 상수리나무의 개엽을 빠르게 하고 낙엽을 늦추어 전체적인 생육기간을 연장시키게 될 것이다. 봄철의 이른 개엽은 동해피해의 가능성을 높이나, 개엽 시기는 온도에 의한 영향을 크게 받으며, 전년도 이산화탄소 농도 증가에 의하여 동아 내의 전분, 수용성 당 등 탄수화물 함량이 증가되기 때문에 봄철의 동해피해 가능성은 낮을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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