Attri, Pankaj;Park, Ji Hoon;Kumar, Naresh;Ali, Anser;Kim, In Tae;Lee, Weontae;Choi, Eun Ha
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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pp.66.1-66.1
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2015
Plasma medicine is an upcoming research area that has attracted the scientists to explore more deeply the utility of plasma. So, apart from the treating biomaterials and tissues with plasma, we have studied the effect of plasma with different feeding gases on modification of biomolecules. Additionally, we have checked the action of nanosecond pulsed plasma on the biomolecules. We have checked the plasma action on proteins ((Hemoglobin (Hb) Myoglobin (Mb) and lysoenzyme), calf thymus DNA and amino acids. The structural changes or structural modification of proteins and DNA have been studied using circular dichroism (CD), dynamic light scattering (DLS), gel electrophoresis, protein oxidation test, UV-vis spectroscopy and 1D NMR, while Liquid Chromatograph/Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometer(LC/CE-MS) based qualitative bio-analysis have been used to study the modification of amino acids. We have also shown the effect of NaCl and ionic liquid on the formation of OH radicals using electron spin resonance and fluorescence techinques.
Hizikia fusiformis is well known edible brown seaweed both in Korea and Japan. It has been intensively studied due to its pronounced health benefits. In this study, the radical scavenging (antioxidative) activities of its hydrophilic phlorotannin constituents were studied. An aqueous extract/original extract (OE) of H. fusiformis was initially prepared with heat, enzymes and pH control treatments. Then the original extract was further fractionated (with methylene chloride and methanol) and crude hydrophilic phlorotannin extract (CHPE) was prepared. The radical scavenging activities of both OE and CHPE were determined by using electron spin resonance (ESR) spectrophotometric assays such as 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH), hydroxyl and alkyl radical assays. The CHPE reported significantly (p < 0.05) higher total phenolic (phlorotannins) content (1.23 mg ${\cdot}ml^{-1}$) than that of the OE (0.21 mg ${\cdot}ml^{-1}$). Both OE and CHPE have reported good radical scavenging activities and those activities were dose-dependent. The CHPE have demonstrated significantly higher radical scavenging activities than that of the OE. In comparison, the DPPH radical (6 $\times$ 10$^{-5}$ M) scavenging activities of all the CHPE concentrations (0.25, 0.5 and 1 mg ${\cdot}ml^{-1}$) tested were significantly higher (37.3, 78.2 and 91.6%, respectively) than that of the OE counterparts (11.4, 34.6 and 61.7%, respectively). Alkyl radical scavenging percentages of CHPE at 0.0625, 0.125, 0.25 and 0.5 mg${\cdot}ml^{-1}$ were significantly higher (34.3, 69.2, 80.4 and 88.7%, respectively) than that of the OE (16.6, 41.4, 62.3 and 77.4%, respectively). The percentages of hydroxyl radical scavenging activities of CHPE at the concentrations of 0.25, 0.5 and 1 mg ${\cdot}ml^{-1}$ were 32.5, 59.4 and 84.2 % respectively. Moreover, the hydroxyl radical scavenging activity of OE was quite lower than that of the CHPE. Therefore, these results suggest that the hydrophilic phlorotannins of H. fusiformis are potential radical scavengers thus, a great source of antioxidative nutraceuticles.
The detection properties of gamma-irradiated (0~10 kGy) dried seaweed, dried shrimp, and seasoned dried filefish were investigated by photo-stimulated luminescence (PSL) and electron spin resonance (ESR). PSL could be used as a detection method on irradiated dried seaweed and dried shrimp as they showed photon counts greater than 5,000 counts/60 s (positive) in the irradiated samples with doses above l kGy. However, PSL could not be applied to detect irradiated seasoned dried filefish, because gamma-irradiated sample at 10 kGy even yielded photon counts less than 700 counts/60 s (negative). The ESR spectroscopy for only dried shrimp revealed specific signals derived from free radicals captured in the shell of shrimp. As a result, it is considered that PSL or ESR methods for detection of gamma-irradiated dried shrimp and only PSL can be used to detect gamma-irradiated seaweed. Furthermore, it is considered that hydrocarbon analysis of seasoned dried filefish containing fat by GC/MS and Thermo Luminance (TL) analysis of dried seaweed should be studied for detection of irradiation.
Sewage Sludge 를 시용하지 않은 토양(W), 6년간 시용한 토양($WS_6$), Sludge와 토양의 혼합물을 1주일동안 incubation한 토양($WS_1$), 그리고 Sewage Sludge(SS)로 부터 추출한 수용성 유기물(WSOF)이 구리(II) 이온과 어떻게 착화합물을 형성하는지를 전자스핀공명분광법(ESR)과 전위차적정법을 이용하여 규명하였다. Cu(II)-WSOF 착화합물은 ESR spectra 상에서 $g_{\perp}$ 값보다 큰 $g_{\amalg}$ 값을 가짐으로서 늘어난 팔면체(elongated octahedron) 배위결합을 하고 있음을 나타내었다. $77^{\circ}K$에서 Cu(II)-SS착물은 anisotropic ESR spectrum을 보인 반면 Cu(II)-W착물은 anisotropic spectrum을 나타내었다. 이러한 결과는 결국 W의 산소공여 리간드가 Cu(II)와 강한 착화합물을 이루는 반면에 SS의 리간드는 Cu(II)와 거의 Chelate를 이루지 않고 있음을 의미한다. 또한 Cu(II)-SS 착화합물의 ESR spectra는 평면상의 네개의 모서리 리간드(예, $COO^-$, $H_2O$, $Cl^-$ 등등)의 각각이 한자리 리간드로서 독립적으로 행동하고 있음을 암시한다. W에서는 방향족 카복실기 같은 산소공여 리간드가 주로 Cu(II)와 결합하고 있는것 같고 SS에서는 Sulfonate, 지방족 카복실기 그리고 질소를 함유하는 리간드가 주요한 결합 site인 것 같다. Cu(II)-SS착화합물과 비교할때 Cu(II)-W로 부터 Cu(II)를 치환하는데 6배정도의 Pyridine 농도가 요구되었다.
섬유소 식품 중 바질과 정향의 방사선 조사처리 여부 확인을 위한 전자스핀공명분석법(ESR)의 개선을 위해 동결건조(FD), 상압건조(OD), 알코올건조(AE), 알코올세척건조(WAE) 처리하여 cellulose radical을 확인하였다. 비 조사 시료는 모두 singlet signal($g_0$=2.006)을 나타내었고, 조사된 시료의 경우는 모두 singlet signal을 중심으로 두 개의 side peak($g_1$=2.023 and $g_2$=1.986)가 6 mT 간격으로 나타나 cellulose 유래의 signal을 확인할 수 있었다. AE, WAE 처리한 정향의 경우, 조사유래의 cellulose radical의 ESR intensity가 증가하였으며, central peak와 side peak의 비율도 판별에 매우 적합하였다. 그러나 FD 처리한 바질의 경우 ESR intensity는 가장 크게 나타났으나, signal ratio는 AE, WAE 처리하였을 때 더 이상적이었다. 또한 $Mn^{2+}$ signal 유래의 radical은 AE, WAE 처리한 시료에서 크게 감소하여, FD 및 OD에 비해 매우 명확한 조사여부 판별이 가능하였다. 따라서 AE, WAE 처리는 바질과 정향의 조사여부 판별방법을 크게 개선시키는 것으로 확인되었으며, 기타 향신료에 대해서도 ESR spectra 분석에 적용 가능할 것으로 판단되었다.
현재 중국으로부터 수입량이 증가하고 있는 땅콩을 대상으로 국산과 중국산 시료의 TL, ESR, DNA comet(single cell gel electrophoresis) 분석을 실시하여 원산지별 특성을 비교하였다. Density separation 방법으로 추출한 미네랄의 TL측정 결과, 감마선 조사되지 않은 시료는 25$0^{\circ}C$ 부근에서 intensity가 낮은 glow curve를 나타내었고, 조사 시료는 18$0^{\circ}C$ 부근에서 아주 강한 intensity의 glow curve를 보여주었다. 첫 번째 측정된 glow curve(TL$_1$)의 normalization을 위하여 재조사 방법에 의해 TL$_2$를 측정하여 TL ratio(TL$_1$/TL$_2$)를 비교해 본 결과, 비조사 시료는 0.05 이하, 조사 시료는 0.2이상으로 방사선 조사 여부의 판별이 가능하였다. 땅콩껍질을 사용한 ESR 측정에서는 조사 유래의 특이적인 signal이 나타나지 않아 적용 가능성이 낮았다. DNA comet assay 결과, 비조사 시료는 tail이 없거나 아주 짧은 전형적인 intact cell을 나타낸 반면, 조사 시료는 long tail을 가진 comet을 나타내면서 선량 의존적으로 (r=0.761/Korean, r=0.768/Chinese) tail length가 증가하여 조사 여부의 확인이 가능하였다. 모든 실험에서 원산지별 차이는 크지 않았다. 이상의 결과로 볼 때 땅콩의 방사선 조사 여부 확인에는 TL 분석 및 DNA comet assay가 적용 가능하였다.
This study examined radiation detection properties of imported perilla seeds, almonds, and soybeans. Food samples were irradiated at doses of 0.5, 1, 2, and 4 kGy and analyzed by photo-stimulated luminescence (PSL), thermoluminescence (TL), and electron spin resonance (ESR). The results of PSL showed that photon counts of irradiated perilla seeds and soybeans were $32,959counts{\cdot}60sec^{-1}$ and $7,234counts{\cdot}60sec^{-1}$, respectively, at an irradiation dose of 0.5 kGy, and the photon count of irradiated almonds was $5,581counts{\cdot}60sec^{-1}$ at an irradiation dose of 1 kGy. The results of TL showed that this technique is useful for detecting irradiated samples; the TL ratios ($TL_1/TL_2$) measured for the food samples at an irradiation dose of 0.5 kGy were 0.2301 for perilla seeds, 0.4595 for almonds, and 0.4827 for soy beans. Lastly, results of ESR spectroscopy for only soybeans revealed specific signals derived from free radicals captured in the cellulose. In conclusion, PSL, TL, and ESR methods can be used for the detection of gamma-irradiated soybean samples, whereas gamma-irradiated perilla seeds and almonds can be confirmed by a serial detection with a TL method after PSL.
한약재의 방사선 조사여부를 확인하기 위해 도라지와 오가피에 $0{\sim}10\;kGy$의 감마선을 조사하고 PSL, TL 및 ERS 특성을 비교 검토하였다. PSL을 측정한 결과 비 조사된 한약재에서 한계치($T_1$)인 700보다 낮은 photon count 값을 보이면서 negative로 판정되었고, 0.15 kGy 이상 조사구는 한계치($T_2$)인 5,000보다 높은 photon count 값을 나타내면서 positive로 표시되어 방사선 조사된 것을 확인할 수 있었다. 또한 시료로부터 mineral을 분리하여 TL의 glow curve와 TL ratio($TL_1/TL_2$)를 확인하였다. 방사선 조사가 되지 않은 도라지와 오가피는 TL ratio가 0.007 이하의 값을 나타내었으며, 조사구(1.0 kGy 이상)에서는 0.314 이상의 TL ratio를 나타내었다. 도라지와 오가피는 본 연구에서 설정한 TL ratio의 한계치 0.1보다 높은 수치를 나타내어 방사선 조사여부 확인이 가능하였다. ESR 측정을 통한 방사선 조사 한약재 검지에서는 cellulose 라디칼에서 유래된 특이한 라디칼 신호를 보여주었고, 이는 도라지 시료에서 더욱 뚜렷하게 확인할 수 있었다. 이상의 결과에서 PSL, TL 및 ESR 분석은 도라지와 오가피의 방사선 조사 여부 확인에 적합한 방법임을 확인할 수 있었다
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[게시일 2004년 10월 1일]
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