토하젓에서 분리한 박테리오신 생산 균주 중 상대적으로 넓은 항균스펙트럼을 나타내는 1균주를 선발하였고 16S rRNA 유전자 염기서열 분석 결과 B. subtilis E9-1와 거의 일치하는 것으로 동정되었다. B. subtilis E9-1가 생산하는 박테리오신의 물리화학적 특성을 조사하였고, 박테리오신을 정제하였다. 이 박테리오신은 B. cereus KCCM 11204, M. luteus IAM 1056, L. monocytogenes KCCM 40307, E. faecium KCCM 12118 및 S. aureus subsp. aureus KCCM 40050 등에 대해서 항균활성을 나타내었다. pH 2.0~8.0 범위에서는 안정하였으나 8.0 이상에서는 항균활성이 감소하였다. Isopropanol, ethanol 및 methanol 등의 유기용매에서 100%까지, acetone과 acetonitrile에서는 80%까지 항균활성을 유지하였다. 내열성의 경우 $40{\sim}100^{\circ}C$에서 60분까지는 안정하게 항균활성을 보였다. 박테리오신 농도를 증가시키면서 B. cereus, L. monocytogenes, E. faecium 및 S. aureus subsp. aureus 등 시험균 4주의 감수성을 조사한 결과 농도 의존적으로 시험균의 생육이 감소하였고 이중 L. monocytogenes 의 감수성이 가장 높게 나타났다. 박테리오신의 작용양상을 알아본 결과 B. cereus와 L. monocytogenes 배양액에 박테리오신 용액을 첨가한 후 흡광도와 CFU값이 감소하여 bactericidal임을 확인하였다. 식품에 적용 가능성을 알아보기 위해 실험한 결과 3일째부터 박테리오신을 처리하지 않은 대조구에 비해 실험구에서 생균수(CFU/ml)가 감소하였다. 아세톤을 이용한 배양상등액의 농축, superdex peptide HR 10/300 column 이용한 겔여과크로마토그래피, 역상 HPLC로써 박테리오신을 정제하였다. 역상 HPLC를 통해서 정제한 박테리오신의 분자량을 tricine SDS- PAGE로 분석한 결과 약 4 kDa이었고 질량분석법으로 측정한 정확한 분자량은 3347.6 Da로 나타났다.
토끼 구강점막 상피 세포의 분리 및 일차배양 방법, 세포성장에 미치는 환경인자의 영향에 대한 연구를 T75-플라스크를 사용하여 수행하였다. 토끼의 구강점막조직을 채취(biopsy)한 후 트립신(trypsin) 효소처리방법을 이용하여 $0.25cm^2$ 점막 조직으로부터 $1.92{\pm}0.59{\times}10^6$개의 점막 상피세포를 회수할 수 있었다. 회수한 점막 상피세포를 50 mg/L BPE(bovine pituitary extract), $5.0{\mu}g/L$ EGF(human recombinant epidermal growth factor), 0.15 mM $Ca^{2+}$을 함유한 K-SFM(keratinocyte serum free medium)을 10 mL씩 사용하여 일차 배양한 결과 8일 만에 배양용기표면에 세포가 포화(confluent)하게 성장하였고 배가시간은 2.45일이었다. 일차 배양한 세포를 회수한 후 배지종류, 배지부피, 첨가물 종류가 상피세포성장에 미치는 영향을 조사하였다. 혈청첨가배지는 세포성장에 부정적인 효과를 나타냈고, 혈청농도가 증가함에 따라 세포성장은 큰 변화가 없었다. 배지부피가 증가함에 따라 세포성장은 감소하였고, 칼슘농도가 증가할수록 세포성장은 증가하였으며 2.0 mM에서 최적치를 나타내었다. 이상으로 토끼 구강점막 상피세포를 T75-플라스크를 사용하여 배양하는 경우 50 mg/L BPE, $5.0{\mu}g/L$ EGF, 2.0 mM $Ca^{2+}$을 함유한 K-SFM을 10 mL씩 사용하는 조건이 가장 적합하였고 배가시간은 1.32일이었다. 이러한 연구결과는 향후 점막뿐만 아니라 피부, 각막 등 인체에 존재하는 상피세포배양을 위한 공정개발이나 생물반응기 설계에 유용한 정보를 제공할 것으로 사료된다.
교정치료을 위해 발거된 소구치를 사용하며 레진에 고정한 후 직경 4mm이상의 법랑질 평면을 얻었다. 직경 4mm의 아크릴릭 봉을 길이 5mm로 해서 Ni-Cr 비귀금속 합금으로 주조한 후, 사용될 표면을 전기화학적 식각처리 하였다. 각 실험군당 시편 42개를 I군은 Panavia 21, II군은 Superbond, III군은 All-Bond로 세멘트 한 후 1일, 15일, 그리고 30일에 각 군당 14개의 시편을 임의로 취득하여 인스트론 만능시험기에 특별히 만든 Jig를 사용하여 거상하고 cross-head speed 1mm/min으로 전달결합강도를 측정하였다. 세멘팅한 후 1일에 측정한 전달결합강도는 Panavia-21의 I군에서 $32.7{\pm}9.9kg$중, Super-bond의 II군에서 $25.9{\pm}5.9kg$중, 그리고 All-Bond의 III군에서 $23.5{\pm}7.2kg$중의 순으로 나타났으며, I군이 II군과 III군에 대하여 통계학적인 유의성이 있었다(P<0.01). 세멘팅후 15일에 측정한 전단결합강도는 II군이 $34.6{\pm}10.4kg$중, I군에서 $23.1{\pm}8.7kg$중, 그리고 III군에서 $10.9{\pm}7.2kg$중으로 II군이 I과 III군에 대해, I군은 III군에 대해 통계학적 유의성이 있었다(P<0.01) 세민팅후 30일에 측정한 전달결합강도는 II군에서 $33.0{\pm}12.9kg$중, I군에서 $31.0{\pm}8.6kg$중, 그리고 III군에서 $13.6{\pm}6.6kg$중으로 II군과 I군이 III군에 대해 통계학적인 유의성이 있었다(p<0.01). 저장기간에 따른 전달결합강도 비교에서 III군에서 1일에서의 전단결합강도가 15일과 30일에서의 전단결합강도보다 통계학적으로 유의성 있게 높았다(P<0.01).
팥꽃나무과 방향성 수지질의 상록성 교목인 침향을 80% MeOH로 침지 추출하여 얻어진 추출물에 대해 $CH_2Cl_2$, EtOAc 및 n-BuOH로 순차 용매 분획하였고, 얻어진 결과물에 대하여 녹차의 항산화 성분으로서도 잘 알려져 있는 천연 항산화제인 (+)-catechin을 대조군으로 하여 DPPH, $ABTS^+$ 라디칼 소거법에 의한 항산화활성 평가를 실시한 결과, 항산화 활성은 시료의 처리농도에 비례하게 효능을 나타내는 것으로 확인되었으며 그중에서도 DPPH 라디칼 소거활성은 페놀성 화합물의 함량이 상대적으로 높은 $CH_2Cl_2$ 가용부에서 $26.1{\pm}4.4{\mu}g/mL$, EtOAc 가용부에서 $24.8{\pm}3.9{\mu}g/mL$의 우수한 $IC_{50}$값을 나타내었다. 또한 $ABTS^+$ 라디칼 소거능은 $CH_2Cl_2$, EtOAc 및 n-BuOH 가용부에서 각각 $5.3{\pm}0.4{\mu}g/mL$, $5.5{\pm}0.4{\mu}g/mL$ 활성이 확인 되었으며, 총 페놀함량과의 강한 상관관계가 시사되었고 페놀성의 활성물질의 존재가 시사되었다. 또한, 항비만 활성과 관련된 pancreatic lipase 저해활성을 측정한 결과, 오일의 형태로 얻어진 $CH_2Cl_2$ 가용부의 $IC_{50}$값은 $1.1{\pm}0.3{\mu}g/mL$의 저해율을 나타내었으며 이는 대조군인 orlistat에 비해 약하나 추출물 상태임을 고려할 때 단일물질로 정제할 경우 더욱 우수한 효능의 화합물이 존재할 가능성을 시사하였다. 향후 이들 식의약품 소재개발을 위한 구체적인 자료 수립을 위하여 효소활성을 나타내는 성분들에 대해 활성추적탐색법(activity-guided isolation)에 따라 활성물질을 추적, 분리하는 연구를 통한 효능물질의 동정 및 활성 기작에 대한 연구가 필요하며, 침향의 식물 화학적 성분연구에 대한 기초자료로 활용가능하리라 사료된다.
본 연구는 초음파를 이용한 해동기의 이용 가능성을 확인 하고자 수행되었다. 초음파 해동기는 132, 580 및 1,000 kHz의 공진주파수를 가지는 진동자를 이용하여 각 주파수로 제작하고 돈육을 일정한 크기로 정형하여 $-80^{\circ}C$에서 냉동한 후 제작된 해동기를 이용하여 해동 성능을 분석하였다. 해동속도 비교에서는 초음파를 가하지 않은 접촉식해동의 경우 일반적으로 가정에서 행해지는 유수식 해동과 유사하게 20분가량이 소요되었으나, 초음파를 가했을 경우 주파수가 증가할수록 해동시간이 단축되어 1,000 kHz에서는 6분 만에 해동이 완료되었다. 초음파를 이용한 해동 후 품질변화에 대한 분석에서는 재작된 초음파 해동기를 이용하였을 경우 유수해동에 비하여 드립으로 인한 해동감량이 0.5%가량 증가하였지만 pH, VBN 및 TBA 값과 같은 화학적 특성에서는 차이를 나타내지 않았다. 총 호기성 미생물에 또한 냉 해동에 따라 큰 차이를 나타내지 않았다. 초음파 해동기를 이용한 해동에서 냉동 전후의 육색을 비교 분석한 결과 명도는 변화는 거의 나타나지 않았지만 유수해동에 비하여 580 kHz를 이용한 초음파 해동에서 적색도 및 전체 색변화가 유의적의로 개선되었다. 해동육의 조직감 분석에서는 초음파 해동에서 경도가 감소하고 저작성이 증가하는 경향을 나타내었다. 이러한 결과를 종합해볼 때 접촉식 초음파 해동기는 해동시간 단축에 매우 효율적이나 해동육의 품질개선에는 뚜렷한 효과를 나타내지 못하여 경제성을 고려했을 때 성능 개선 및 연육 효과가 나타나는 580 kHz 해동기의 개선 및 이용방안에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
본 시험은 육미지황탕박의 사료가치를 측정하기 위한 기초 자료를 제공하기 위하여 두가지 실험을 실시하었다. 실험 1에서는 육미지황탕 단미재료의 열탕 추출 전후의 화학적 조성을 조사하고, 소실률을 알아보기 위하여 육미지황탕박으로 TMR의 0, 10 및 20%를 대체하여 in vitro 실험을 수행하였다. 실험 2에서는 당밀의 첨가가 육미지황탕박 사일리지의 기호성과 반추위내 발효성상을 조사하기 위하여 육미지황탕박에 당밀 첨가수준을 0, 0.5 및 1.0%로 하여 사일리지를 제조하고, 우리나라 재래산양에 대한 기호성과 반추위내 발효성상을 조사하였다. 실험 1의 결과로서, 단백질의 조성에 있어 택사는 열탕침출 후 12.5%로서 높은 편이며 복령은 0.7%로서 매우 적은 편이었다. 조지방은 산수유의 경우 추출 전 후가 각각 7.6 및 8.9%로 높은 편이지만, 나머지 재료는 1.4~4.3%의 범위였다. NDF 함량은 추출 후 기준으로 목단피, 복령, 택사 순으로 높고 숙지황이 가장 낮았다. 그리고 추출 후의 ADF 함량은 산수유, 복령, 목단피의 순으로 많고 산약이 가장 낮았다. 육미지황탕박의 TMR에 대한 대체 비율에 따른 건물 소실률은 육미지황탕박의 첨가비율이 높은 시험구에서 많이 감소하였는데 10% 대체 시에는 유의차가 인정되지 않는 범위 내에서 감소하였지만 20% 대체 시에는 0 및 10% 대체 시에 비하여 유의하게 감소하였다. 실험 2의 결과에 있어, 30분 동안 및 6시간동안의 섭취량은 당밀 첨가구가 무첨가구에 비하여 섭취량이 유의하게 많았으며, 당밀 첨가수준이 높아짐에 따라 pH 및 초산의 수준에는 일정한 경향을 관찰할 수 없었고, 총산 프로피온산 발레린산의 수준은 높아지는 경향이었다. 그리고 이소-낙산 낙산 이소-발레린산의 농도는 낮아지는 경향이었다. A/P 비율은 당밀 1% 첨가구에서 가장 낮게 나타났으나 일정한 경향을 나타내지는 않았다. 이상의 결과에서 보면, 육미지황탕박은 TMR 사료 등에서 낮은 범위내에서 활용이 가능한 것으로 판단된다. 육미지황탕박은 열탕처리를 거침으로 인하여 수용성 탄수화물이 부족하므로, 당밀 등의 수용성탄수화물을 첨가하여 사일리지를 제조하는 것은 기호성을 향상시키고, 반추위내 발효성상에도 부정적인 영향이 없어 유용한 방법 이라고 생각된다. 첨가 수준에 있어서는 1.0% 수준이면 좋은 품질을 유지할 수 있을 것으로 생각된다.
$TiO_2$ 코팅매체를 이용한 humid acid의 광분해 특성을 조사하였다. $TiO_2$ 코팅은 $TiOCl_2$ 수용액을 암모니아수로 침전시킨 겔을 과산화수소로 용해한 용액 혹은 졸이나 titanium tetraisopropoxide (TTIP)의 가수분해로부터 제조한 졸을 이용하여 dip-coating법으로 제조하였다. Titanium peroxo 용액을 열처리하여 제조한 졸을 이용한 코팅층은 X-선 회절 분석으로부터 $25^{\circ}C{\sim}500^{\circ}C$ 온도 범위에서 모두 anatase형 결정구조를 가지고 있었다. 반면에 TTIP의 가수분해로 생성된 졸로부터 만든 코팅막은 $400^{\circ}C$ 이상에서 anatase의 결정형이 나타났다. 이로부터 titanium peroxo 용액을 열처리하여 제조한 졸은 내열성 및 비내열성 기판에도 결정성 $TiO_2$ 코팅층을 만들 수 있는 장점이 있다. 코팅막의 두께 및 균일성은 인출속도, 코팅졸의 농도 및 코팅 횟수에 영향을 받았으며, 코팅막의 두께에 따라 다양한 간섭색상을 나타냈다. 0.2M 졸을 이용하여 인출속도 2.5cm/min로 2회 코팅했을 경우, 약 50nm 두께의 투명하면서도 균일한 흐린 남색을 띠는 $TiO_2$ 코팅막을 얻을 수 있었다. 이상의 방법으로 직경 0.3cm의 유리구슬에 $TiO_2$ 코팅막을 제조한 후 $580cm^3$의 반응조를 사용하여 $UV/H_2O_2$ 공정으로 humic acid를 40분 동안 광반응시킨 결과, 초기 시료의 $COD_{cr}$ (40ppm) 을 약 85% 이상, 흡광물질을 약 95% 이상 제거하였다.
본 연구에서는 PAHs 오염토양의 자연 풍화 및 화학적 생물학적 처리과정에서 반응부산물로 흔히 발견되는 PAH-케톤화합물인 1-indanon (1-ID)을 대상으로 페놀계 반응매개체 존재 하에서의 망간산화물에 의한 산화 변환 제거특성 및 용존 자연유기물인 휴믹산(HA)의 존재에 따른 영향을 조사하였다. 반응성 평가 실험은 수용액 상에서 회분식(10 mg/L 1-ID, 0.3 mM phenolic mediators, $1.0g/L\;{\delta}-MnO_2$, at pH 5)으로 수행 하였으며, 페놀계의 반응매개체(phenolic mediator)는 자연산 페놀화합물로서 휴믹물질의 모델 화합물로서도 널리 사용되고 있는 11종을 사용하였다. 실험결과 1-ID은 망간산화물 자체에 대하여는 비반응성을 띠었으나 페놀계 반응매개체 존재 하에서 교차-결합(cross-coupling)반응을 통해 제거됨을 HPLC 분석을 통해 확인하였으며, 1-ID의 제거율은 반응 2일 경과 후 9.2~71.2%범위에서 페놀계 반응매개체의 구조적 특성에 따라 다르게 나타났다. 각 반응매개체 존재 하에서의 1-ID의 교차결합 반응은 유사1차 반응 속도식을 따랐으며, 초기 반응속도 상수 값($K_{int}$, $hr^{-1}$)은 0.48~15.0의 넓은 범위에서 나타났다. 1-ID의 제거효율(제거율, 속도상수)은 -OH, $-OCH_3$ 등 전자주게(electron donating) 작용기를 포함하는 반응매개체에서 높았으며, -COOH, -CHO 등 전자받게(electron withdrowing) 작용기를 포함하는 반응매개체일수록 낮았다. 또한 동일 반응 조건에서 HA 존재에 따른 영향을 검토한 결과 낮은 HA 농도(< 2 mg/L) 조건에서는 1-ID 제거효율의 상승효과를 보였으나 전체적으로는 HA 주입 농도가 증가할수록 교차 결합 반응효율이 저하됨을 확인하였다.
마이크로버블-산소를 이용한 물리 화학적인 방법에 의해 가축분뇨에 포함된 유기오염물질과 질소, 인 제거에 효과를 실험실 규모의 단일 반응기를 이용하여 알아보았다. 사용한 가축분뇨의 성상은 TCOD $36,894{\pm}5,024mg/L$, SCOD $22,031{\pm}2,018mg/L$, 암모니아성질소 $4,150{\pm}35mg/L$, 그리고 인산염인 $659{\pm}113mg/L$로 고농도의 유기오염물질과 영양염류를 포함하였다. 마이크로버블과 함께 사용한 기체로 공기를 사용하였을 때 보다 산소를 사용하였을 때, 그리고 산소의 공급량이 많았을 때 유기오염물질, 질소, 인 제거량이 증가하였다. 산소를 분당 600 mL 사용하였을 때 공기를 사용했을 때와 비교하면 TCOD 제거율은 2.5배, 인은 약 5.6배 높았다. 또한 반응 시간이 길수록 영양염류의 제거율은 점진적으로 증가하여, 암모니아성질소와 인 제거는 각각 $41.03{\pm}0.20%$와 $65.49{\pm}1.39%$까지 제거되었다. 인 제거율을 증가시키기 위해 마이크로버블 적용 한 후 유출수를 응집침전을 시켰을 때, 인은 유입된 인 농도 대비 최대 92.7%까지 제거되는 것이 확인되었다. 그러나 유기오염물질(TCOD) 제거는 초기 6시간 이내에 $28.7{\pm}0.2%$까지 제거되었으나 더 이상 제거되지 않았다. 이 연구 결과 마이크로버블-산소를 가축분뇨 뿐만 아니라 다양한 하 폐수처리장의 포기조에 적용하면 연계된 단위 공정에 부하를 줄일 수 있으며 또한 고품위의 안정적인 유출수를 생산할 수 있는 방법으로 제시할 수 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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