본 연구는 효모의 세포벽에 존재하는 본 연구는 효모의 세포벽에 존재하는 ${\beta}-Glucan$을 대량생산하기 위해 Saccharomyces cerevisiae JUL3의 균체량을 증가시키기 위한 연구를 수행하였다. S. cerevisiae JUL3의 배양학적 특성을 알아보기 위해 kinetic parameter를 조사하였을 때 specific growth rate (${\mu}$)는 $0.145\;h^{-1}$, yield ($Y_{x/s}$)는 0.332 g/g, glucose 소모속도($q_{s}$)는 $0.437\;h^{-1}$이며 productivity (P)는 $0.4827\;g/{\ell}{\cdot}h$을 나타내었다. 균체량이 가장 높게 나타난 탄소원과 질소원은 고과당 (high fructose syrup)과 yeast extract이었다. 효모균체 대량생산 및 scale up을 위하여 반응표면 분석법을 통하여 고과당과 yeast extract에 대한 최적농도를 조사하였다. 균체량이 가장 많이 생산되어질 수 있는 조건으로 제시된 고과당과 yeast extract의 최적 농도는 각각 8.0 %와 5.2 %였으며, 이 때 예측되는 균체량은 $16.95\;g/{\ell}$ 이었다.
시간-온도이력 지시계(TTI)는 시간-온도 이력에 따라 색이 변하는 작은 라벨로서 온도 의존성이 매우 중요한 성능 요소이다. TTI 색변화와 식품의 Arrhenius 활성화 에너지의 차이(${\Delta}Ea$)에 따른 shelf life 예측 오차를 수리적으로 분석하였다. 수리적 분석을 위하여 TTI의 kinetics는 0차반응, 식품은 1차반응에 해당하며 모두 Arrhenius 온도의존성을 따르는 것으로 가정하였다. TTI의 Ea가 식품보다 크거나 작은 경우 그리고 그 차이의 크기에 의한 효과를 분석하였다. 식품의 Ea가 TTI보다 작은 경우 온도변화에 따른 shelf life를 연산한 결과, TTI의 shelf life(색 변화의 종료 시점)가 식품의 shelf life(부패 시점)에 먼저 도달하였고, 식품이 TTI보다 큰 경우에는 식품이 shelf life에 먼저 도달하는 반대의 결과를 나타내었다. 또한 ${\Delta}Ea$의 크기가 클수록 shelf life의 차이도 크게 증가하였다. 결론적으로 TTI의 Ea가 식품보다 크거나 그 차이가 작을수록 TTI에 의하여 식품의 부패 시점이 안전하거나(shelf $life_{Food}$ > shelf $life_{TTI}$) 정확하게(shelf $life_{Food}{\fallingdotseq}$ shelf $life_{TTI}$) 예측됨을 알 수 있었다.
본 연구는 사막이나 우주 등 극한 환경에서도 취식이 가능한 즉석 양념 돼지 갈비 구이의 저장 안정성 확보를 위한 고선량 조사 적용을 평가하기 위해 실시하였다. 이를 위해 즉석 양념 돼지 갈비 구이를 제조하여 진공 포장한 후 10, 20, 30, 40 및 50 kGy로 조사하고 $35^{\circ}C$에서 가속 저장하면서 미생물 생육과 지질 산패도를 평가하였다. 가열처리에 의해 약 3 Log CFU/g의 미생물 감소 효과를 얻을 수 있었으나, 완전 사멸시키지는 못했다. 감마선 조사에 의해 저장 초기 미생물 생육은 관찰되지 않았으나, 저장 기간이 경과함에 따라 10, 20, 30 kGy조사구에서 저장4일, 7일, 14일에 미생물 생육이 관찰되었다. 오염 미생물의 최대성장률 예측 결과에서 비조사구, 10, 20, 30 kGy 감마선 조사구의 최대 성장률이 1.13, 0.60, 0.52, 0.18 Log CFU/g/day로 나타나, 감마선 조사에 의한 초기 미생물 감소가 저장성 증진에 크게 효과적인 것으로 판단되었다. 그러나 가속 저장 중 malondialdehyde 함량은 저장 기간이 경과함에 따라 모든 처리구에서 증가하였고, 특히 감마선 조사에 의해 심한 지질 산화가 발생되는 것으로 나타났다. 따라서, 고선량 조사 적용시 품질 변화 없이도 육가공품의 완전멸균을 위해서는 다양한 식품 가공 방법과의 병용 처리 연구가 수행되어야 할 것이다.
동결속도를 달리하여 제조한 2종의 동결건조 분말고추장 재수화 현탁액의 리올리지 특성을 원료고추장을 대조구로 온도 $25{\sim}60^{\circ}C$, 고형물 함량 $47{\sim}56^{\circ}C$, 전단속도 $0.1965{\sim}1.9650\;sec^{-1}$의 범위에서 Brookfield 단 원통 회전점도계로 측정하였다. 급속동결 분말고추장 및 완만동결 분말고추장의 재수화 현탁액과 원료고추장은 모두 항복치를 지닌 의가소성을 나타내고. 전단초기 20분까지 Tiu의 모델에 따라 2차 반응속도식으로 붕괴되는 thixotropic거동을 보여주였으며. 분말고추장 현탁액의 구조붕괴 속도가 원료고추장 보다 빨랐다. 평형구조변수는 전단속도에 크게 영향받지 않았으며 그 값은 세가지 시료 모두 비슷하였다. 급속동결분말고추장 및 완만동결 분말고추장의 재수화 현탁액과 원료고추장의 곁보기점도의 온도 의존성은 Arrhenius식과 일치하였으며. 활성화 에너지의 값은 가각 2.21, 2.18, $2.32\;Kcal/g{\cdot}mole $이었다. 세가지 시료의 점조도지수는 온도의 증가에 따라 감소하었으며, 고형물 함량의 증가에 따라 증가하였으나, 유동거동지수는 온두 및 고형물 함량에 거의 영향을 받지 않았다. 급속동결 분말고추장과 완만동결 분말고추장의 러올로지 성질은 큰 차이가 없었다.
공기분사공정법은 포화대수층에 존재하는 유기화합오염물질들을 대기로부터 주입된 공기에 의해 불포화층으로 휘발시켜 제거하는 기술을 말한다. 이 연구의 목적은 TPH 10,000 mg/kg(액상 TPH 1,001 mg/L)으로 오염시킨 사질 포화대수층에 공기를 주입 하였을 때 불포화 토양층, 대기층에서 발생되는 이산화탄소, 휘발성유기화합물의 농도와 포화대수층(TPH) 농도 변화에 관한 특성 연구이다. 36일 동안 공기를 주입한 결과, 실험 반응조의 평형온도는 $24.9{\pm}1.5^{\circ}C$이었다. 포화대수층(공기 확산기 근처 C10 지점)에 녹아있는 TPH 농도는 초기주입 농도의 66.0%가 제거되었다. 대기중(C70 지점)에서 측정된 $CO_2$ 질량은 3,800 mg이였고 불포화 토양층(C50 지점)에서 측정된 $CO_2$의 질량은 3,200 mg이였다. 대기중(C70 지점) 및 불포화 토양층(C50 지점)에서 생성된 VOCs 속도상수는 각각 0.164/day, 0.187/day이였다.
각 방사선량의 조사에 따른 사람 정상임파구, 마우스 정상임파구, 그리고 EL-4마우스 백혈병 세포의 DNA double strand breaks 발생율에 대하여 비교분석 하였던 바 다음과 같은 결과를 얻었다. LPS와 PHA를 첨가하여 각각 배양한 마우스 정상임파구의 DNA double strand breaks의발생율을 strand scission factor의 기울기로 비교평가해 본 바 LPS를 첨가배양한 군이 DNA DSB가 더 많이 형성되었다(P<0.005). 이것으로 볼 때 DNA double strand breaks발생에 있어서는 B cells이 T cells보다 더 민감하였다. 또한 EL-4 백혈병 세포는 정상 임파구보다 유의하게 DNA DSB가 더 많이 형성된 것이 관찰되었다(p<0.005). 한편 사람 정상임파구와 마우스 정상임파구 사이의 intrinsic radiosensitivity는 시험관내 실험에서 비교적 유사한 kinetics를 나타냈으나, 마우스 정상임파구가 사람 정상임파구보다 DNA DSB수율이 더 낮았다. 그래서 방사선을 조사하고 3.5시간이 지난후에 $10\%$ DNA DSB발생에 필요한 선량을 두 군간에 비교평가해 본 바 마우스 정상임파구의 선량이 더 높게 나타났다. 이상의 실험결과를 정확하게 설명하기는 어 렵지만 아마도 환경적인 요인과 유전적인 요인 때문인 것으로 사료되었다. 그리고 본 연구결과는 방사선조사에 따른 임상반응의 이해와 cytometric assessment의 방사선 생물학적 parameter로 이용될 수 있을 것으로 판단되었다.
아목시실린(AMOX)의 수온에 따른 약동학적 특성과 잔류량을 알아보기 위해 넙치(평균 100 g)를 $(17{\pm}2)^{\circ}C$ 및 $(22{\pm}2)^{\circ}C$에 수용하여 1회 근육투여한 후 시간에 따른 혈장, 간, 신장의 잔류농도를 HPLC-UVD로 분석하였다. 이 측정결과를 바탕으로 2-compartmental model로 PKSolver program을 이용하여 AMOX의 반감기, AUC 등의 pharmacokinetic parameter를 조사하였다. 혈장, 간, 신장의 최고농도 및 도달시간의 범위가 각각 $27.23-257.36{\mu}g/m{\ell}$ (0.05-0.91 h), $5.49-41.65{\mu}g/g$ (1.36-3.28 h), $16.75-129.31{\mu}g/g$ (1.95-4.49 h)으로 나타났다. 수온에 따른 잔류기간을 시험하기 위해 어체중 kg 당 40 및 400 mg을 투여한 후 LC-MS/MS로 분석하였다. 40 mg/kg은 5일 후, 400 mg/kg은 7일 후에 각각 최대잔류허용량인 0.05 mg/kg 이하로 검출되었다.
양파가공기술의 일환으로 양파에 포함된 풍부한 포도당을 포도당산화효소(glucose oxidase)를 이용하여 글루콘산(gluconic acid)이 함유된 건강기능성 양파음료를 개발하기 위한 기초연구를 수행하였다. $Novozym^{\circledR}$ 771의 포도당 소모속도에 대한 kinetic parameter를 알아본 결과 Mechaelis Menten equation의 특성치들은 $V_{max}=26.1{\times}10^{-2}\;g/L{\cdot}min$이고 $K_m=5.84\;g/L$이었다. 양파즙에서의 포도당 산화효소의 반응특성을 알아보기 위해 2.5L jar fermentor에서 조업부피 1L로 각 조건에서 실험 하였다. 온도의 영향을 검토한 결과 $25^{\circ}C$일 경우 초기반응속도가 $3.18{\times}10^{-2}\;g/L{\cdot}min$이며 $30^{\circ}C$일 때보다 1.1배 증가된 값을 보임으로서 온도가 $30^{\circ}C$로 증가시 반응속도는 다소 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 통기속도의 영향을 살펴본 결과 반응속도는 통기량이 증가할수록 증가하는 경향을 보였다. 0 vvm일 때는 반응이 거의 진행되지 않았으며 4 vvm일 때 초기반응속도 $9.18{\times}10^{-2}\;g/L{\cdot}min$, 91.5%로 만족할 만한 높은 값을 보였으며 용존산소농도의 값을 측정함으로서 4 vvm일 때 산소가 포함됨을 확인할 수 있었다. 교반속도는 측정되었던 반응 조건 중 반응속도에 큰 영향을 주는 중요한 조건이었다. 450rpm일 때 $16.2{\times}10^{-2}\;g/L{\cdot}min$, 99.2%으로서 최대값을 보였다. 교반속도의 증가는 산소전달과 물질전달을 용이하게 해줘 결국 반응속도가 증가되는 것으로 판단된다. 2.5 L jar fermentor에서의 결과를 바탕으로 20L bench 규모의 효소 반응기를 제작, 20L 효소 반응기에서 조업부피 10L로 $25^{\circ}C$, 2 vvm, 350rpm에서 양파즙의 포도당 산화반응을 살펴본 결과 전체적인 반응속도가 크게 변하지 않는 것으로 판단되어 본 효소 반응은 매우 용이하게 scale-up 될 수 있는 것으로 판단되었다.
본 연구에서는 (주)파인텍에서 제조한 제올라이트 4A 분리막을 이용하여 물/메탄올, 물/부탄올 혼합물의 투과증발실험을 수행하였다. 분리막을 투과한 기체분자들은 액체질소트랩을 이용하여 포집하였으며, 기체크로마토그래피(TCD)를 이용하여 혼합물의 조성을 분석하였다. 실험을 통해 물과 메탄올(분리계수 최대 250 이상), 물과 부탄올(분리계수 최대 1,500 이상)의 혼합물에서 선택적으로 물을 분리하는 것을 확인하였다. GMS (generalized Maxwell Stefan) 이론을 적용하여 2성분계의 투과증발 거동을 모사하였으며, 상수추정을 통하여 제올라이트 비지지체의 흡착상수 및 확산상수를 구하였다. 제올라이트 4A 분리막의 경우 기공의 크기가 물보다는 크고, 메탄올, 부탄올 보다는 작기 때문에, 알코올로부터 물을 분리시키는 공정에 적용시킬 수 있다. 바이오 에탄올 분리, 부탄올 분리, 막반응기, 하이브리드 반응-탈수 공정 등에 적용할 수 있을 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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