식물성 기름을 포수제로 사용하였을 때 바텀애쉬 부유선별의 특성에 대해 알아보고자 본 연구를 실시하였다. 석탄회 부유선별에서 유상 포수제로 사용되는 Kerosene의 첨가량 변화에 따른 실험에서 Kerosene을 9 kg/ton의 비율로 첨가하였을 때, 미연탄소 회수율이 80%, 부유 산물의 미연탄소 함량이 63%인 것으로 나타났다. 부유선별 효율을 향상시키기 위해 식물성 기름인 콩유를 포수제로 사용한 실험에서는 콩유를 9 kg/ton의 비율로 첨가하였을 때, 미연탄소 회수율과 부유 산물의 미연탄소 함량이 각각 95%, 68%로 증가하였다. 콩유보다 이중결합이 있는 폴리 형태의 불포화 지방산이 많이 함유된 홍화씨유를 9 kg/ton의 비율로 첨가하였을 때, 미연탄소 회수율 99%, 부유 산물의 미연탄소 함량은 78%로 나타났다. 부유 산물의 미연탄소 발열량은 5,803 cal/g으로 나타나 화력발전소 에너지 연료로 활용이 가능함을 확인하였다. 최종적으로 식물성 기름을 포수제로 사용하였을 때 광물성 기름인 Kerosene보다 미연탄소 회수율과 부유 산물의 미연탄소 함량이 높은 것으로 나타났다. 또한, 식물성 기름 중 이중 결합이 2개 이상인 폴리형태의 불포화 지방산이 많이 함유된 기름일수록 부유 산물의 미연탄소 함량이 높아 미연탄소에 대한 흡착성이 우수한 것을 알 수 있었다.
국내산 식물성(植物性) 기름 중 유기염소계 살초제(殺楚劑)의 잔류량(殘留量)을 평가하기 위하여 국내 주요도시에서 판매되는 1976년산 평지씨기름, 쌀겨기름, 참기름, 들기름 및 옥수수기름 43개 시료를 수집하여 기체크로마토그래피에 의하여 분석한 결과는 다음과 같다. 잔류수준(殘留水準)은 농약의 성분, 기름의 종류 및 생산지역에 따라 달리 나타났다. 각 잔류성분(殘留成分)의 전체기름에 대한 평균치는 total BHC 0.010 ppm, heptachlor 0.008 ppm, heptachlor epoxide 0.004ppm, aldrin <0.001 ppm, dieldrin 0.006 ppm, endrin 0.008 ppm, DDT 0.028 ppm이었다.
본 연구에서는 현재 우리나라에서 식용으로 많이 쓰이는 식물성 유지인 콩기름, 올리브유, 고추씨기름을 Gas Chromatography를 이용해 각 유지별 지방산의 정성, 정량하였으며 이들 유지의 산화 안정성 평가를 위하여 산화적 반응의 기작의 생성물인 휘발성 분해 산물인 Pentanal 생성을 비교하여 분석하였다. 1. Soybean oil의 지방산 조성은 불포화 지방산은 87.79%, 포화지방산은 12.21%를 차지했으며 Olive oil의 지방산 조성은 불포화 지방산은 82.77%, 포화지방산은 17.23%를 차지했다. Hot pepper oil의 지방산 조성은 불포화 지방산은 85.42%, 포화지방산은 14.58%를 차지했다. 2. 콩기름, 올리브기름, 고추씨기름의 pentane의 함량은 43.4, 30.4, 19.7nL로 측정되었다. 따라서 고추씨기름이 다른 유지에 비해 산화에 대하여 안정함을 알 수 있다. 이상의 결과로부터 실험에 선택된 콩기름, 올리브유, 고추씨기름에는 포화 지방산보다 불포화 지방산의 함량이 많은 것을 알 수 있었고, 특히 체내에서 합성이 불가능해 식품으로 섭취해야만 하는 필수 지방산의 함량이 높아 체내 생체 활동에 유용한 것으로 판단되었다. 산패도 비교 평가에서는 hot pepper seed oil이 olive oil이나 soybean oil보다 낮은 산패도를 나타내어 다른 유지보다 산화 안정성이 뛰어난 것으로 나타났다.
들깨는 아직 식물학적으로 분류는 되어 잇지 않으나 일반 식물분류학상 꿀풀과(진형과(唇形科); Labiatae)에 속하는 1년생 초본으로 동부 아시아지역이 원산지로 한국, 일본, 중국 동북부 등의 저위도 지역에서 광지역성 작물로 생육온도가 $10{\sim}15^{\circ}C$ 사이에서는 광합성 속도가 거의 변화가 없고 $20^{\circ}C$에서 최대에 이르며 $25^{\circ}C$ 이상의 온도에서는 급격히 떨어지는 것으로 보고되어 있다. 들깨의 생육 적온은 $20^{\circ}C$ 전후로 벼, 옥수수 등 다른 여름작물에 비해 낮으며, 온도에 대한 반응은 매우 둔감한 반면, 광량에는 아주 민감하게 반응하는 기름작물이다. 우리나라의 농서에는 이조시대인 1429년 정초(鄭招)의 농사직설(農事直說)에서 들깨를 유마(油麻), 수임자(水荏子)로 기록한 이래 여러 문헌에 임(荏), 임자(荏子), 수임(水荏), 수소마(水蘇麻), 유마(油麻), 지마(脂麻) 등으로 불리워져 왔다. 예로부터 들깨는 쓰임새도 다양하여 식용기름, 등화용 이외에도 잎에서 나는 독특한 냄새를 가축들이 싫어하여 농작물을 보호하기 위한 목적으로 밭 둘레에 심거나 기상재해로 소득 작물 재배가 어려울 때 대파작물(代播作物)로 이용되어 왔다. 세계적으로 한국인만 식용으로 즐겨 사용하는 들깨가 근래에는 경제성장으로 국민 소비형태가 다양화되는 추세로 들깨를 종실뿐 아니라 신선 잎채소로 이용하는 양이 크게 증가하고 있으며 들깨기름에 들어있는 ${\alpha}$-리놀렌산이 오메가-3 지방산으로서 고혈압 등의 성인병 예방과 학습능력향상에 효과적이라는 사실이 밝혀짐에 따라 들깨를 이용한 오메가3 계란, 오메가3 두유 등 다양하게 건강식품으로 응용되고 최근 동물성 어류에서 추출하던 오메가-3 해양 오염. 프랑크톤의 먹이사슬 등의 환경문제로 들깨기름의 식물성 오메가-3로 대체하는 영향이 세계적으로 인식되기 시작하여 우리 한국 들깨의 우수성을 세계인들에게 널리 알리는데 노력하여야 하고 국내에서 농촌에 들깨 심기을 보다 확대하여 소득작물로 육성하여야 한다고 본다. 들깨는 식물 유지류 작물중 오메가-3가 가장 많은 60%이상의 함유량으로 기능성 건강 보조식품의 원료 및 사료로 이용되는 등 새로운 소득 작물로 자리 잡아가고 있다.
식품으로 사용된 미강유는 1994년 이래로 미국에서 상업적으로 생산되어 왔다. 다른 식물성 기름과 비슷한데도 불구하고 미강유가 niche 시장에서 특별한 기름으로 부각된 것은 몇 가지의 독특한 성질 때문이다. 미강유는 견과류와도 같은 향기가 매우 좋고 추출될 때는 튀김유로서 매우 안정적이다. 그러나 미강유의 가장 주목할만한 특징은 $ \gamma-oryzanol과 tocotrienols같은 nutraceutical value가 매우 높은 수준으로 함유되어 있다. 1997년 식물성유의 연간 세계 총생산은 약 8천4백만 톤으로 추정된다(USDA, 1998). 전세계 쌀 수확량으로부터 약 7백만 톤의 쌀겨기름을 생산할 수 있다. 이 양은 연간 총생산 식물성유의 약8%에 해당된다. 그러나 현재 연간 세계 미강유 생산이 80만 톤 미만으로서 모든 식물성유의 약1%로 추정된다 대규모 정미기가 갖추어져야만 실용적인 규모로 미강으로부터 기름을 추출하고 미강의 안정화 시스템 설비를 구비할 수 있다. 그러나 세계 미곡 생산량의 대부분이 소규모 정미기로 가공된다. 이러한 이유 때문에 가까운 장래에 전체 미강 생산의 50%이상으로부터 미강유를 생산할수 있을 것 같지는 않다.
본 연구는 식물성 지방급원이 당뇨모델의 지질대사에 미치는 영향을 검토하고자 수행하였다. 실험 모델은 STZ의 투여로 유발된 인슐린의존형 당뇨 마우스를 이용하였고, 4종류(라아드 10%에 각각 대두유, 쌀눈기름, 쌀겨 기름, 참기름 10% 첨가)의 실험식이를 7주간 급여하여 체내 지질 함량 및 대변으로의 배설량을 조사하였다. 그 결과 실험동물의 식이섭취량과 체중 및 장기 무게는 실험군 사이에 큰 차이가 없었으나, 혈청 중성지방은 쌀눈기름 및 쌀겨기름 첨가군에서 다른 실험군들보다 낮은 경향을 보였고, 간의 총콜레스테롤 함량은 쌀눈기름 첨가군에서 대조군보다 낮은 경향을 보였으며, 간의 총지질 함량도 쌀눈기름 첨가군에서 대조군보다 낮은 경향을 보였다. 그리고 대변으로의 총지질 및 총콜레스테롤 배설량은 쌀눈기름 첨가군과 쌀겨기름 첨가군에서 대조군인 대두유군보다 유의하게 많은 것으로 나타났다. 이상의 결과로부터 쌀눈기름과 쌀겨기름 급여군에서 체내 지질 함량이 낮았고 쌀눈기름군에서 쌀겨기름군보다 낮은 경향을 보였다. 그러므로 쌀눈기름은 인슐린의존형 당뇨마우스에서 체내 지질 함량 저하 효과가 있는 것으로 밝혀졌으며, 이는 쌀눈기름의 대변중 총지질 및 총콜레스테롤 배설량 증가와 관련된 것으로 평가되었다. 따라서 쌀눈기름은 대두유나 참기름보다 당뇨병 모델의 체내 지질대사에 개선 효과가 있는 것으로 보인다.
현재 본 연구에서 기름, 물 그리고 기름과 물의 혼합형태로 식물성 고기에 혼합하였을 때의 식물성 고기의 물성 및 관능 특성을 비교하고 각각의 결과값과 시료와의 관련성을 비교하였다. 식물성 고기의 단면은 물을 혼합한 물만 넣은 시료와 물과 polysorbate 80가 첨가된 시료보다 기름을 혼합한 MCT oil만 넣은 시료와 MCT oil과 lecithin이 첨가된 시료의 밀도가 높아 보였다. 가열감량은 기름을 넣은 시료가 낮게 물을 넣은 시료가 높게 확인되었으며, LHC는 반대로 물을 넣은 시료가 높게 기름을 넣은 시료가 낮은 값을 가지는 것을 확인 할 수 있었다. 물성검사는 부착성를 제외한 모든 항목에서 MCT oil만을 넣은 시료가 가장 높게 나타났으며, lecithin이 혼합될 경우 경도, 응집성, 점착성, 씹힘성 값이 크게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 관능검사 결과에 대한 PCA 분석에서 시료의 다즙성과 부드러움이 증가할수록 전반적 기호도가 증가하였으며, 유화액을 첨가한 시료가 다른 시료들에 비해 다즙성, 부드러움, 전반적 기호도 모두에서 높은 값을 가지는 것을 확인 할 수 있었다. 관능검사와 이화학적 특성에 대한 시료 간의 관련성을 본 PLSR 분석에서 실험에 사용한 시료들은 가열감량이 증가할수록 다즙성과 부드러움이 증가하는 특성을 가지고 있었으며, 부착성를 제외한 경도, 응집성 탄력성, 점착성, 씹힘성와 LHC와 양의 상관관계를 가지며, 시료의 다즙성과 부드러움과는 반대 경향을 보이는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 전체적인 결과값을 확인하였을 때 유화액을 첨가한 시료가 가장 적합한 것을 확인하였다. 하지만 균질화 과정에서 생성된 어떠한 요인 때문에 MCT oil과 물에 lecithin과 polysorbate 80을 첨가한 시료와 유화액을 첨가한 시료의 결과가 차이를 보이는 가에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
제2보 (2)에서는 식물유를 연료로 사용할 경우 문제점인 시동성, 내구성 및 카본생성을 억제하기 위하여 물리적인 방법으로 해결책을 모색하였다. 그러나, 본 연구는 기관자체는 전혀 변형시키지 않고, 점도저감을 위하여 화학적인 방법 즉, 식물유를 알콜과 반응시켜 에스테르변 환을 하여 해결하려는 방법으로, 에스테르화한 연료를 사용하였을 때의 기관성능 및 카본 퇴적 문제를 비교, 시험한 것이다. 또, 기름이 식물유와 같이 지방산으로 이루어져 있다면, 어느 기름도 에스테르 변환이 가능하기 때문에, 생선기름인 정어리기름의 에스테르연료도 사용하여 그 이용 가능성을 확실히 하였다. 또한, 각종 연료의 연소성에 관하여 보다 상세한 검토를 하기 위하여, 이들의 연소율 파형을 2개의 Wiebe의 연소함수의 조합으로 표현함과 동시에 연소율 파형을 구성하는 각 변수를 해석함으로써, 기관성능치와 연소성과의 정량적인 관계에 대해서도 조사한 것이다.
지반이 산업용 기름으로 오염될 때 지반의 강도변화 특성을 연구하기 위하여 모래와 실트질 모래 및 카오리나이트를 대상으로 함수비아 함유비를 변화시키며 다짐실험, 투수실험, 비배수상태에서 삼축압축실험을 실시하였다. 실험결과에 의하면 밀도가 같은 모래의 경우는 기름을 혼합하였을 경우가 물을 혼합하였을 경우에 비해 약 7%정도 전단 강도가 떨어지고 실트질 모래와 카오리나이트 경우는 기름을 혼합하였을 경우가 물을 혼합하였을 경우에 비해 점토입자와 기름의 화학적, 물리학적인 상호 작용으로 5~15%정도 강도가 증가하는 현상을 보였다. 일반적으로 산업용 기름 유출에 따라 토양오염 및 수질오염으로 동.식물에 큰 영향을 주고 있으나 토질역학적 거동은 초기 상태 및 모래에서는 전단 강도가 감소하였으나 점성토의 경우는 기름 유출 또는 유입에 따라 응집성, 부착성이 생겨 강도증가 현상을 가져와 큰 문제점이 없는 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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