에탄올 발효에서의 주요 환경 인자인 온도, pH, 통 기속도, 초기 포도당 농도, 효모추출물 농도 등이 세 포성장과 에탄올 및 부산물 생성에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 통기속도가 증가함에 따라 최대 세포농도는 거의 션형적으로 증가하는 반면 최대 에 탄올 및 부산물 농도는 감소하였다. 배양온도가 높아질수록 세포의 성장속도와 에탄올 빛 부산물 생성 속도는 증가하는 반면 최종 세포농도와 최종 에탄올 및 부산물 농도는 오히려 낮게 나타난다. 배지내의 pH 벙위가 4.0 이하냐 6.0 이상으로 되연 세포성장, 에탄올 및 부산물 생성이 급격히 감소하였고 pH 4.5 에서 세포농도와 에탄올 및 부산물 농도가 최대치를 나타내었다. 초기 포도당 농도의 증가에 따라 세포 농도와 에탄올 및 발효 부산물 농도는 증가하였으나 수율은 오히려 감소하였다. 효모추출물 농도가 증가 하면 세포성장은 증가하나 에탄올 및 부산물의 생성 은 오히려 감소하였다.
알콜섭취에 의한 닭의 장기중 무기질농도에 미치는 영향을 살펴보고자, 숫병아리를 사용하여 대조군, 음수에 1, 2 및 3% 알콜첨가군 등 4군으로 나누어 7주간 사육하였다. 실험동물을 해당식이로 7주간 사육후 각 장기중 무기질농도를 측정한 결과 체중은 1% 알콜군이 가장 증가되었으며, 간중량은 3% 알콜군이 유의하게 증가되었다. 대퇴골중 Zn 및 Fe 농도는 1% 알콜군이, Mn 농도는 2 및 3% 알콜군이 증가되었으나 그의 무기질농도는 각 실험군간에 차이를 보이지 않았다. 그리고 대퇴골의 중량, 길이 및 회분함량은 알콜섭취에 따라서 변화를 보이지 않았다. 대퇴근육중 Mg 농도는 각 농도별 알콜섭취군이 대조군에 비하여 증가되었으나 Na농도는 오히려 감소되었다. 총 간중 Ca, P, Na 및 Fe의 농도는 알콜섭취에 의한 영향이 없었으나 Mg, K, Mn 및 Zn 농도는 대조군에 비하여 알콜섭취군이 유의하게 증가되었다. 혈청중 Ca, Mg, 및 Na 농도는 3% 알콜섭취군이 유의하게 증가되었으나 그의 무기질 농도는 각 실험군간에 차이가 없었다.
발효액중에 생성된 에탄올의 농도가 균의 성장 및 에탄올 앵성속도에 미치는 영향을 연속발효법으로 연구하였다. 그 결과 생성된 에탄올의 농도 $20g^{-1}$에부터 균의 비성장속도가 급속히 저하되나 에탄올의 생성속도는 에탄올 농도가 $60g^{-1}$ 이상이 되어야 저해되는 것을 알았다. 이러한 현상은 Zymomas mobilis 균에서 특이하게 보고되었던 균성장(Anabolism)과 당대사(catabolism)사이에의 연결에 분리가 일어나는 소위 uncoupling현상이 에탄올 농도에 크게 영향을 받는 것으로 판단되었다.
여러 가지 조성의 PEG 20000jDx로 구성한 수성 이상계를 사용한 에탄올 추출발효실험을 통하여 K. fragilis에 의한 돼지감자 주스의 발효 특성을 초기 당농도 및 생성 알코올 농도의 함수로 규명하여 다음의 결과를 얻었다. 균체의 비증식속도 빛 에탄올 비생성속도는 PEG 및 Dx 농도가 낮을수록 증가하였다. 비증식속도는 조성에 무관하게 초기 당농도 $80g/\ell$에서 최대치를 보였고, 에탄올 비생성속도는 $120g/\ell$최대치를 보였다. 생성 알코올 농도에 의한 저해 영향은 비증식속도에 대하여 지수함수형 을, 에탄올 비생성속도에 대하여 쌍곡선함수형을 나타냈다. Dx 농도가 2.5~5% 범위에셔 PEG 농도 가 낮을수록 에탄올 저해 영향은 감소하였다. 총괄 에탄올 생산성은 초기 당농도가 증가할수록 높았으 며 생산성이 최대치에 도랄하는 소요시간도 당농도가 증가함에 따라 증가하였다. 시간별 에탄올 생산 속도는 초기 당농도 $160g/\ell$ 에서 가장 높은 값을 보 였다. 총괄 에탄올 생산성은 대조실험에 비하여 수 성이상계 추출발효를 통하여 1.2배 이상 증가하였고 초기 당농도가 높을수록 이상계 추출발효가 더욱 유리한 것으로 나타났다.
갈화(Puerariae flos)추출물이 rat의 혈액, 뇌 및 간의 ethanol농도를 유의차있게 감소시켰다. 혈중 ethanol의 감소 효과는 ethanol을 투여한지 1시간 경과한 때에 대조군과 가장 많은 차이를 보였으며 열수 추출물이 80% ethanol 추출물보다 혈중 ethanol 농도를 더 크게 감소시킴이 관찰되었다. Ethanol 투여 10분 전에 갈화추출물 투여가 1시간 전 혹은 10분 후에 투여한 군에 비해서 ethanol 농도 저하에 더 효과적이었으며, 간과 뇌 조직에서도 ethanol의 농도가 저하되는 현상이 관찰되었다. 그러나 이 때 acetaldehyde는 검출되지 않았다. 혈중 ethanol 농도를 가장 효율적으로 감소시키는 갈화 추출물의 적정량은 55.7 mg/kg body weight이었다. 이번 실험을 위해 새로이 시도된 dichloromethane에 의한 시료 추출과 GC를 이용한 분석법은 간단, 신속 하면서도 좋은 분석결과를 보였다.
제주산 감귤류를 리큐르 소재로 활용하기 위하여 금귤은 3kg/6L, 병귤은 1kg/3L의 비율로 주정농도 $30{\sim}95%$에서 금귤은 $1{\sim}70$일, 병귤은 $1{\sim}50$일간 침출하여 유용성분인 flavonoid의 이행을 HPLC로 분석하였으며 pH, 색도, 고형물 함량의 변화 등을 측정하였다. 주정농도에 따라 pH의 변화는 차이가 많았으며, 색깔의 변화도 컸다. 일반적으로 주정농도 30%와 95%에서 glucose와 fructose는 높은 주정농도에서, sucrose는 낮은 주정농도에서 침출하는 경우에 높은 함량을 나타냈다. 유기산은 malic acid와 citric acid로서 침출하는 주정농도가 낮을수록 높게 나타났으며, 병귤보다 금귤에서 $10{\sim}15$배 정도 높았다. 비타민 C의 함량은 병귤보다 금귤에서 높게 나타났으며 금귤은 주정농도 60%, 병귤은 주정농도 95%에서 침출하는 경우에 높게 나타났다. 금귤은 침출하는 주정농도 60%에서 $3.19{\sim}41.91{\mu}g/mL$, 병귤은 주정농도 95%에서 $21.90{\sim}30.12{\mu}g/mL$로 나타났다. 금귤에서의 flavonoid는 rutin과 neohesperidin 함량이 많았으며, 주정농도 95%에서 rutin은 $312.82{\sim}688.12{\mu}g/mL$, 주정농도 60%에서 neohesperidin은 $9.32{\sim}74.49{\mu}g/mL$로 높은 함량을 나타냈다. 병귤의 경우 주정농도 30%에서 rutin, neohesperidin 함량이 높게 나타났으나, 주정농도가 높을수록 hesperidin 함량이 높았고, rutin, neshesperidin 함량이 낮게 나타났다. 주정농도95%에서 침출된 hesperidin함량은 $38.93{\sim}136.86{\mu}g/mL$로 나타났다.
본 연구에서는 프로폴리스의 다양한 효능을 이용한 식품 소재 개발을 위해 반응표면분석을 이용하여 프로폴리스의 에탄올 추출농도(50, 60, 70, 80, 90%)와 추출시간에 따른 항산화능, 플라보노이드 등의 품질특성을 조사하였다. 총 페놀성 화합물 함량은 에탄올 농도가 높을수록 증가하다가 80% 이상에서는 감소하는 것으로 나타났으며, 추출시간보다는 에탄올 농도에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 추출물의 전자공여능은 에탄올 농도가 높을수록, 추출시간이 짧을수록 전자공여능이 증가하였으며, 추출시간보다는 에탄올농도에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 항산화능이 가장 높은 범위는 에탄올 농도 65~75%, 추출시간 2.2~3.6시간이었다. 추출물의 아질산염소거능은 에탄올농도가 높을수록 증가하였고, 추출시간이 짧을수록 증가하는 경향을 나타내었다. 총 플라보노이드 함량은 에탄올 농도 68~82% 및 추출시간 2.4~3.7시간 범위에서 최대 함량을 나타내었으며, 에탄올 농도 및 추출시간 모두에 영향을 받는 것으로 나타났다. 에탄올 농도, 추출시간에 따른 반응표면을 superimposing하여 얻은 프로폴리스의 최적 추출조건의 범위는 에탄올 농도 72-82%, 추출시간 2.2-3.3시간 범위인 것으로 나타났다.
이 연구에서는 합성가스를 유일한 탄소원으로 사용하는 Clostridium autoethanogenum 배양에서 배지 성분 중 금속이온의 농도가 균주 성장과 대사산물 생산에 미치는 영향을 조사하였다. C. autoethanogenum 배양에 사용되는 기본 배지구성 성분의 금속이온 종류 중 molybdenum, nickel, cobalt를 조사 대상으로 선정하여 이 성분들의 농도를 달리하였을 때 균주 성장과 에탄올, 아세트산 생산에 미치는 영향을 확인하였다. Molybdenum은 0, 0.001, 0.01, 0.1 g/L농도를 시험하였으며 0.001 g/L에서 에탄올 생산량이 약간 증가하는 경향을 보였지만 시험한 농도 범위 내에서 뚜렷한 영향이 관찰되지 않았다. Nickel은 0, 0.001, 0.01, 0.1 g/L의 농도 범위에서 균주 성장과 에탄올 생산에 미치는 영향을 관찰하였으며, 0.01 g/L 농도에서 에탄올 생산농도가 기본 배지 농도인 0.1 g/L에서보다 26% 증가되는 것을 확인하였다. Cobalt는 0, 0.018, 0.18, 1.8 g/L 농도 범위에서 균주 성장과 에탄올 생산에 미치는 영향을 분석하였으며, 기본 배지 조건인 0.18 g/L의 이상의 농도에서는 균주 성장이 약간 저해되는 현상이 관찰되었다. 결과적으로 연구에 사용된 세 가지 금속이온 성분 중 cobalt는 배지 내 성분 농도에 따른 에탄올 생산농도 향상을 이루지 못하였으나, molybdenum, nickel은 기본 배지 내 일반적인 농도의 1/10을 사용함으로써 에탄올 생산농도 향상을 이룰 수 있었다.
사망사건 중 부패된 생체시료(혈액, 뇨 등)에서 음주여부를 판단하고자 할 때 부패된 사체의 경우 glucose를 비롯한 생체물질들이 미생물에 의하여 alcohol로 대사전환 될 수 있으므로 검출되는 ethanol의 전체 농도를 사망 전의 음주량으로 판단할 수 없다. 따라서 본 실험에서는 감정 의뢰된 사체의 혈액과 뇨를 임의로 선택하여 ethanol의 농도 및 n-propanol의 농도를 측정하여 상대적인 생성 비를 비교하여 보았으며, 5-hydroxytryptophol(5-HTOL)/5-hydroxyindole-3-acetic acid(5-HIAA)의 비를 이용한 음주여부의 판별법을 확립하기 위해서 5-HIAA 및 5-HTOL의 농도 측정법을 확립하였다. 혈액에서 검출되는 ethanol과 n-propanol의 상대적 농도비는 뇨에서 ethanol이 검출되지 않은 시료를 기준으로 할 경우, 약 11~20:1의 농도비를 나타난다. 음주를 한 것으로 판단되는 뇨의 경우 5-HTOL/5-HIAA의 비율은 1 이상으로 나타났고, 음주를 하지 않은 것으로 판단되는 뇨의 경우 5-HTOL/5-HIAA의 비율이 1 미만으로 측정되어, 혈액검사와는 달리 5-HTOL/5-HIAA의 비율이 1 이상인 경우 음주를 한 것으로 간주할 수 있었다.
본 연구는 미나리의 최적 추출 조건을 확립하기 위해 다양한 에탄올추출 농도가 미나리의 영양학적 성분 변화에 미치는 정도를 관찰함으로써 진행되었다. 본 실험에서는 열수추출물, 에탄올추출물(50%, 80%, 95%)로 추출 농도를 다르게 하여 미나리를 추출하였다. 수율을 측정한 결과 50% 에탄올 추출물에서 44.67%로 가장 높게 나타났다. 일반성분 분석 결과, 50% 에탄올추출물에서 단백질 함량이 6.76%, 탄수화물 함량이 19.60%로 가장 높게 나타났다. 지방 함량은 열수추출물과 비교하여 에탄올추출물에서 유의적으로 증가하였으며(P<0.05), 에탄올추출 농도에 따라 유의차가 있었다 (P<0.05). 식이섬유를 측정한 결과, 50% 에탄올추출물을 제외한 에탄올추출물(80%, 95%)에서 열수추출물과 유의차가 나타났으며(P<0.05), 두 실험군 간에도 유의적 차이가 있었다(P<0.05). 총당 함량을 측정한 결과, 열수추출물에 대해 에탄올추출물은 통계적 유의차가 있었고(P<0.05), 에탄올 농도에 따라서도 유의차를 나타냈으며(P<0.05), 95% 에탄올추출 시 5.35%로 가장 낮게 측정되었다. 비타민 A 함량은 열수추출물에 대해 에탄올추출물이 유의하게 증가하였으며(P<0.05), 에탄올추출 농도에 따라 유의차가 있었다(P<0.05). 무기성분 측정 결과, 나트륨, 칼슘, 철의 경우 열수추출물에 대해 에탄올추출물이 유의하게 감소하였고(P<0.05), 에탄올추출 농도가 증가함에 따라 유의적으로 감소하였다(P<0.05). 따라서 에탄올추출 방법을 사용 목적에 따라 적용함으로써 미나리를 이용한 우수한 가공식품 개발 가능성과 이용률 향상에 도움이 될 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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