Rhizopus oryzae KSD-815를 밀에 접종하여 만든 누룩(Rhizopus oryzae KSD-815)에서 4종의 지질 화합물을 분리하여 화학구조를 동종하였다. 건조된 누룩을 실온에서 80% MeOH 수용액으로 추출하고 이추출물을 EtOAc 분획, n-BuOH 분획, $H_2O$ 분획으로 나누었다. EtOAc분획은 다시 80% MeOH 과 n-hexane 으로 분획하였다. n-Hexane 분획에 대해 silica gel 및 ODS column chromatography를 반복 실시하여 4종의 지질 화합물을 분리, 정제하였다. NMR, IR, GC/MS 등을 통하여 화합물 1(linolenic acid methyl ester), 화합물 2(palmitic acid methyl ester), 화합물 3(linoleic acid), 화합물 4(palmitic acid)의 구조를 결정하였다. 이 지방산 화합물의 세포독성을 평가하기 위해 인체 유래 유방암(MDA-MB-231)과 간암(SK-HEP-1)세포주에 대해 MTT assay를 수행하였다. 두 암 세포주에서 화합물 1(linolenic acid methyl ester)과 화합물 3(linoleic acid)은 농도의존적인 세포독성을 확인하였다. 또 염증반응 매개체의 일종인 nitric oxice(NO)의 생성 억제 활성을 Griess 방법으로 평가한 결과, 화합물 3(linoleic acid)은 LPS와 IFN-${\gamma}$에 의해 유도 된 NO 생성도 저해하는 것을 RAW264.7 세포에서 확인하였다.
돈분뇨 슬러리와 음식물쓰레기 자원화 과정에서 발생하는 액상물의 혼합 액비화를 통한 액비의 비료적 특성 및 액비의 악취 저감 특성을 검토하였다. 발효가 진행됨에 따라 음식물쓰레기 액상물 혼합비율이 높은 처리구에서 pH가 높아졌고 돈분뇨 슬러리 혼합비율이 높은 처리구에서는 낮아졌고, EC는 180일째에 모든 처리구에서 $21{\sim}23dS\;m^{-1}$로 안정되었다. 180일간 발효시키고 난 후에 질소성분은 최초 성분량의 20%까지 저하되었는데, 음식물쓰레기 액상물 50% 이상 혼합한 구에서는 비료공정규격에 미달되었다. 발효가 진행되면서 유기물, 인산, 석회, 고토성분은 감소되었고 칼리, 염분의 함량은 증가하였는데, 염분의 증가는 액비 발효과정 중 수분 증발에 따른 농축효과에 기인하였다. 악취 성분으로서 $NH_3$는 발효 초기 30일째까지 많이 발생하다 점차 감소하였고 돈분뇨 슬러리 혼합비율이 높을수록 오래까지 지속적으로 발생되었고, $R-NH_2$의 경우는 $NH_3$에 비해 발효기간이 길어져도 지속적으로 발생하였다. $C_2H_5SH$는 돈분뇨슬러리와 혼합처리구에서만 발생하였는데, 발효기간 180일이 지나도 지속적으로 발생되었다. 관능검사 결과 역시 돈분뇨슬러리 혼합처리구에서는 발효기간 180 일이 지나도 악취도가 1 이하로 저하되지 않았다. 현행 비료 공정규격상 악취강도 기준이 2 이하인 점과 질소성분의 휘산으로 인한 액비 중 T-N 성분 저하 등을 고려했을 때 이의 제어연구가 수행될 필요가 있었다.
이 연구는 피부 각질층의 구조와 동일한 구조를 형성하는 혼합계면활성제 (MimicLipidMSM1000)로써 수크로오스다이스테아레이트, 폴리글리세릴-2다이올리에이트, 발효스쿠알란, 에르고스테롤, 10-하이드록시스테아릭애씨드로 이루어진 혼합물을 합성하였다. 이 혼합 계면활성제를 2~5wt%를 사용할 경우, 5~30층의 다중층 라멜라구조를 형성하는 인공 피부 모사체를 만들 수 있었다. 이 혼합계면활성제를 사용하여 에멀젼을 만들고, 다중층의 라멜라 상이 형성되는 것을 메커니즘 적으로 해석하였다. 이 계면활성제의 외관은 연한 갈색의 단단한 왁스이었고, HLB(hydrophilic lipophilic balance)는 12.53이었으며, 임계파라미터 값(critical parameter value)은 0.987, 산가는 0.13이었다. pH변화에 따른 안정성은 산성(3.8), 중성(7.2), 알칼리성(10.8)에서도 안정하였다. 액정의 입경은 5~25mm에서 가장 안정한 십자형 모양 (maltese cross) 라멜라액정 드롭플렛(lamellar crystalline droplet)이 형성됨을 알 수 있었다. 호모믹서의 교반속도 변화에 따른 유화입자의 크기는 2500rpm (17.9mm±2.6mm), 3500rpm (12.5mm±2.1mm), 4500rpm (6.2mm±1.8mm) 속도가 높아 질수록 작은 입자가 형성되었다. 편광현미경을 통하여 액정형성 입자를 관찰하였으며, 주사전자현미경(cryo-SEM)으로 액정의 형성 구조를 정밀하게 분석하였다. 응용분야로써, 각질층의 다중 라멜라 동일한 구조를 형성하는 피부모사체 형성 계면활성제를 사용하여 다양한 스킨케어화장료, 메이크업 케어 화장료, 두피보호용 화장료 등 다양한 처방개발에 폭 넓게 응용이 가능할 것으로 기대한다.
세 종류의 누룩으로 분국(밀가루), 상황버섯국, 생강국을 제조하였고, 이들 누룩으로 탁주, 약주, 증류주 등을 빚어 품질 특성을 비교하였다. 누룩의 당화력, 발효액의 pH, 당도, 산도, 알코올 함량, 효모수 등을 분석하였고, GC를 이용하여 탁주, 약주, 증류주의 향기성분, HPLC를 이용하여 유기산을 분석하였으며, 관능검사를 실시하였다. 누룩의 발효 후 당화력은 상황버섯국이 가장 좋았고, 건조 후에는 상황버섯국과 생강국이 좋았다. 발효 시간에 따른 술덧의 pH와 당도는 발효가 진행됨에 따라 낮아졌고, 산도는 증가하였다. 효모수는 발효 1일에 상황버섯국으로 빚은 술덧에서 가장 많았고, 발효가 진행됨에 따라 증가하다 감소하였다. 술덧의 알코올 함량은 발효 초기에 비하여 발효가 진행됨에 따라 증가하였고, 발효 8~10일에 세 시료 간 유의적 차이가 없었다(p<0.05). 술의 향기성분 분석에서 탁주, 약주, 증류주 모두 acetone과 n-amyl alcohol은 검출되지 않았고, 알코올 성분 중 탁주와 약주에서 n-butanol이 가장 많이 검출되었고, 다음이 i-amyl alcohol 이었다. 그러나 증류주에서는 i-amyl alcohol이 가장 많이 검출되었다. Fusel oil은 분국으로 빚은 증류주에서 가장 많이 검출되었다. 술의 유기산은 탁주와 약주에서 lactic acid가 가장 많이 검출되었고, 다음이 acetic acid이었다. 증류주에서는 acetic acid 소량 검출되었고, 다른 유기산들은 검출되지 않았다. 관능검사에서 상황버섯으로 빚은 탁주, 약주, 증류주에서 가장 높은 점수를 얻었다. 본 연구에서 상황버섯국으로 빚은 탁주, 약주, 증류주가 가장 바람직한 것으로 나타났다.
국내산 산머루 와인의 품질을 향상시키기 위하여 와인의 맛을 결정하는 중요한 기능성 인자인 tannin 성분을 강화시키기 위한 조건을 확립하고 tannin이 강화된 산머루 와인의 품질 특성을 조사하였다. 산머루 와인용 tannin을 강화하기 위한 최적 tannin 추출 조건은 녹차를 $40^{\circ}C$에서 주정으로 추출하는 것이 가장 높은 추출율을 나타내었다. 고품질 tannin 강화 산머루 와인 제조를 위한 tannin 첨가 최적 농도는 6.5 mg/mL이며 산머루 와인 발효 전에 첨가하는 것이 효율적으로 생각되어 산머루 와인 제조 시 발효 전 최종 tannin 농도를 6.5 mg/mL로 조절하여 발효하였다. 최적 발효 조건으로 제조된 tannin 강화 산머루 와인의 pH, 산도, 알코올 함량, 총당, polyphenol, tannin 및 resveratrol 함량을 측정하고 수입 와인 3종과 품질 특성을 비교한 결과, tannin 강화 산머루 와인은 pH $3.69{\pm}0.01$, 산도 $0.96{\pm}0.01%$, 알코올 함량 $12.20{\pm}0.01%$, 총당 $60.00{\pm}1.15\;mg/mL$, polyphenol 함량 $79.50{\pm}0.55\;mg/mL$, tannin 함량 $7.40{\pm}0.05\;mg/mL$ 및 resveratrol 함량 $5.00{\pm}0.11\;mg/mL$로 기능성 물질 함량이 매우 높아 품질이 우수하고 단맛, 떫은맛과 산머루 자체의 강한 신맛이 균형을 이룬 산머루 와인으로 평가되었다. 본 연구에서 검색된 조건으로 tannin을 추출하여 산머루 와인의 tannin을 강화함으로써 기존의 산머루 와인에 비해 단맛과 떫은맛이 강화되었으며, 머루 자체의 강한 신맛과 잘 어우러 져 고급 와인의 평가 기준이 되는 단맛, 떫은맛, 신맛이 적절하게 균형을 이룬 고품질의 산머루 와인을 제조할 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구는 발효 김치 액으로부터 덱스트란 생산 균주를 분리하고 생산 최적 생산 조건을 정하기 위하여 반응표면 분석법을 이용하였다. 발효 조건의 독립변수들은 배양 온도,pH, 효모 추출물의 농도, 온도, 기질의 농도로 정하고 Box- Benken 디자인를 이용하여 실험을 설계하였다. 최종 분리된 균주는 Leuconostoc sp. strain SKY로 잠정적으로 명하였다. 연구 결과 덱스트란 생산은 3.90 - 22.40 g/l이고, 균체량 생산은 0.69-2.85 g/l, 수율은 0.10-0.64, 생산 속도 0.16-0.85 g/l-hr의 범위에서 분석이 되었다. 표면반응분석 결과 덱스트란 생산에 가장 영향을 미치는 것은 배양 pH이고 다음에 효모 추출물의 농도 그리고 온도의 순으로 나타났다. 균체량 생산에 가장 영향을 미치는 것은 배양 pH이고 다음에 효모 추출물의 농도 그리고 온도의 순으로 나타났다. 생산 수율에 가장 영향을 미치는 것은 배양 pH 이고 다음에 효모 추출물의 농도 그리고 온도의 순으로 나타났다. 덱스트란 생산 속도에 가장 영향을 미치는 것은 배양 pH이고 다음에 효모 추출물의 농도 그리고 온도의 순으로 나타났다. 결론적으로 최적 생산 조건은 온도는 $27-28^{\circ}C$이고, pH는 7.0이며, 효묘 추출물은 6-7%의 범위에서 결정이 되었다. 이러한 조건에서 생산된 덱스트란 양은 22g/l이고, 생산 수율은 약 60%정도이며, 생산 속도는 0.8g/l/hr이었다.
본 연구에서는 3T3-L1 지방전구세포에서 생마늘 및 흑마늘 열수추출물이 insulin, dexamethasone 및 IBMX 등과 같은 분화유도인자에 의하여 유발되는 lipid droplet 및 triglyceride 생성 등과 같은 지방세포로의 분화와 함께 이러한 분화과정에 중요한 역할을 하는 adipogenic transcription factor인 PPAR${\gamma}$, C/EBP${\alpha}$ 및 C/EBP${\beta}$의 발현에 어떠한 영향을 미치는지를 조사하였다. 이를 위하여 성숙한 지방세포에서 나타나는 lipid droplet의 생성에 어떠한 영향을 미치는 지를 확인한 결과, WEABG 처리군에서 lipid droplet의 생성이 현저하게 억제되는 것으로 나타났다. Lipid droplet과 함께 성숙한 지방세포에서 나타나는 특징 중 하나로서 비만의 원인으로 작용하는 지방세포 내의 저장 지방인 triglyceride 생성 정도를 확인한 결과에서도 WEABG 처리군에서 triglyceride 억제효과가 강하게 나타났다. 또한 WERG 및 WEABG-A는 분화유도인자에 의하여 유발된 PPAR${\gamma}$, C/EBP${\alpha}$ 및 C/EBP${\beta}$의 발현 억제에는 큰 영향을 미치지 못하였지만 WEABG는 그들의 발현을 전사 및 번역 수준에서 현저하게 억제시켰다. 이는 WEABG가 adipogenic transcription factor의 발현을 효과적으로 억제함으로서 lipid droplet 및 triglyceride 생성을 억제하여 지방세포로의 분화를 막는 항비만 효능을 가질 수 있음을 의미하는 결과이다. 본 연구 결과는 흑마늘의 비만억제 가능성을 제시하는 것으로서 항비만 기전에 대한 생화학적 해석 및 이를 활용한 향후 지속적인 연구를 위한 귀중한 자료로서 그 가치가 매우 높을 것으로 생각된다.
${\gamma}$-Aminobutyric acid(GABA)는 자연계에 널리 분포하는 비단백질 구성 아미노산으로서, 신경전달물질, 뇌기능 촉진뿐 아니라, 혈압 저하 작용, 이뇨 작용, 항우울증 작용, 항산화 작용 등의 효과뿐만 아니라, 성장 호르몬의 분비 조절에도 관여하며, 통증 완화에도 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 토마토의 베타카로틴과 리코펜은 암 예방 기능을 하는 것으로 알려져 있으며, 비타민 C 함유량은 다른 야채보다 월등히 높고 노화를 막으며, 골다공증 및 노인성 치매를 예방하는데 특효가 있는 것으로 알려져 있다. 또한 여러 종류의 아미노산을 함유하고 있으며, 그 중에서도 글루탐산의 함유량은 매우 높다. 한국 전통식품 유래 균들인 식물성 유산균 중에서 토마토 발효에 적합한 GABA 생산 유산균을 선별하고, 이를 활용하여 GABA 함유 토마토 발효물의 최적 조건을 확립하였다. 토마토 페이스트에 50%(wet-base) 수준으로 가수를 한 후, GABA 생산 유산균을 각각 $1.5{\times}10^7\;CFU/m{\ell}$ 수준으로 조정하여 접종하여, 배양한 결과, Lb. brevis B1-31, Lb. brevis B3-20, Lb. brevis B3-39 등 3종의 유산균이 우수한 생육을 보였다. 이들 3주를 이용하여 GABA 생산량을 검토한 결과, Lb. brevis B3-20을 이용하여 배양한 군에서 최대의 GABA 생산을 보였다. 토마토 페이스와 물의 비율을 2:8(wet-base)로 하여 배양한 경우, 최대 54.7 mM 수준의 GABA가 생산되었으며, 질소원으로 yeast extract를 0.5%(w/w) 수준으로 첨가한 후, MSG를 3%(w/w) 수준으로 첨가한 배양에서 143.38 mM의 GABA가 생산되었다. GABA 함유 토마토 페이스트의 활성산소 제거능력을 검토한 결과, 활성 산소 제거능이 증가한 결과를 얻을 수 있었으며, 3%(w/w) MSG를 첨가하여 발효한 토마토 페이스가 가장 낮은 농도에서 50% 수준의 활성산소를 제거할 수 있었다. 이러한 결과로 미루어 볼 때, GABA 함유 토마토 페이스트 발효물은 원물 토마토의 ascorbic acid, lycopene, carotenoid 등과 같은 기능성 성분뿐만 아니라, 유산균 발효에 의한 GABA 등을 함유하고 있기 때문에, 우수한 기능성 소재로 그 가능성이 있다고 판단되며, 토마토 음료, 토마토 케첩 등과 같은 다양한 가공식품의 소재로서 사용될 수 있다고 판단된다.
옥수수 전분박을 이용하여 식사료 효모를 생산하기 위하여 전분박의 산당화법을 검토하고 이 산당화액을 이용하여 liquid culture에서 식용효모, semisolid culture에서 사료효모를 생산하기 위한 배양조건을 검토한 바 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 옥수수 전분박의 신당화시 가수분해제로는 염산이 황산보다 효과적이었으며, 염산 농도 1%, 압력 $2.0kg/cm^2$에서 30분간 가수분해 시켰을 때 당화율이 57.2%로서 가장 좋았다. 2) 산분해시 원료와 전분박의 비가 1:10 이상에서는 분해가 증가되지 않았으며 semisolid substrate를 만들기 위해서는 1:3의 비율이 적당하였다. 3) 6종류의 효모를 전분박 당화액에 배양시켰을 때 Candida tropicalis가 가장 좋았으며, 최적 초기 pH는 6이었으며, 최적온도는 $30^{\circ}C$였다. 4) Liquid culture에서 Candida tropicalis의 무기 영양 요구도를 조사한 결과 $(NH_2)_2CO$ 0.3%, $KH_2PO_4$, 0.15%, $MgSO_4{\cdot}7H_2O$ 0.04%였으며, semisolid culture시에는 $NH_4CI$ 0.4%, $KH_2PO_4\;0.1%\;MgSO_4{\cdot}7H_2O\;0.04%$를 가했을 때가 좋았다. 5) 식용 효모생산을 위한 액체배양에서는 초기당 4%에서 88.75%를 소비하였으며, 원료에 대한 건조효모로써 19.13%의 수율을 보였다. 6) 사료효모를 생산하기 위해 semisolid한 상태에서 배양하였을 때 처리하지 않은 전분박에 비해cellulose는 14.7%에서 3.76%로 감소하였으며, 건조효모는 13.89%가 생성되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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