• 제목/요약/키워드: Low temperature oxidation

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느릅나무와 시무나무의 항산화 활성 (Antioxidant Activity of Ulmus davidiana var. japonica N. and Hemipteleae davidii P.)

  • 이승은;김윤상;김지은;방진기;성낙술
    • 한국약용작물학회지
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    • 제12권4호
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    • pp.321-327
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    • 2004
  • 한약재로서 혼용되고 있는 느릅나무 및 시무나무의 수피와 근피의 항산화활성 및 총페놀 함량의 차이를 구명하고자 본 연구를 수행하였으며 그 결과는 다음과 같다. DPPH 라디칼에 대해 느릅나무 근피와 수피의 80% 에탄올 추출물은 $10\;{\mu}g/ml$의 농도에서도 각각 41.4% 및 35.6%의 활성을 보여 다른 추출물의 활성 $(2.3{\sim}24.0%)$에 비해 우수한 효과를 가지는 것을 알 수 있었고, superoxide 라디칼에 대해서는 $200{\sim}5\;{\mu}g/ml$의 농도에서 느릅나무 및 시무나무의 수피와 근피로부터 얻어진 모든 추출물이 항산화제인 ascorbic acid보다 우수한 활성을 나타내었으며 특히 느릅나무 근피의 80% 에탄올 추출물과 물 추출물이 좀 더 높은 활성을 나타내었다. 사람의 저밀도지단백 (LDL) 산화에 대한 실험 결과 느릅나무 수피 및 근피의 80% 에탄올 추출물이 $10\;{\mu}g/ml$의 농도에서 84.3% 및 81.7%로 다른 추출물들의 활성 $(31.3%{\sim}78.2%)$보다 비교적 높은 것을 확인할 수 있었다. 실험된 모든 추출물은 linoleic acid 과산화에 대해서 ${\alpha}-tocopherol$보다 낮은 저해활성을 나타내었다. 한편, 총페놀 함량은 느릅나무 근피의 80% 에탄올 추출물이 50.8%로 가장 높았으며 시무나무 근피의 물 추출물이 5.6%로 가장 낮았다. 이상의 실험결과, 느릅나무의 근피와 수피가 시무나무의 근피와 수피보다 더 효과적인 항산화 활성을 보유하며 특히, 느릅나무 근피의 80% 에탄올 추출물은 가장 항산화 활성이 우수한 것으로 확인되었다.

정수처리에서 염소 처리시 요오드계 트리할로메탄류 생성에 영향을 미치는 인자들 (Factors Affecting the Formation of Iodo-Trihalomethanes during Chlorination in Drinking Water Treatment)

  • 손희종;염훈식;김경아;송미정;최진택
    • 대한환경공학회지
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    • 제36권8호
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    • pp.542-548
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    • 2014
  • 본 연구에서는 염소처리시 요오드계 트리할로메탄(iodo-trihalomethanes, I-THMs)의 생성에 영향을 미치는 인자들을 조사하였다. 염소를 소독제로 사용하여 염소 투입농도, 수온, pH, 브롬이온과 요오드이온 농도, 염소 접촉시간, 암모니아성 질소농도 및 용존 유기물질의 특성 변화에 따른 I-THMs 6종에 대한 생성특성을 조사하였다. 수중의 요오드이온과 브롬이온의 농도가 증가할수록 I-THMs의 생성농도가 증가하였으며, 염소 투입농도 및 수온에 따른 I-THMs 생성에서는 염소 투입농도 및 수온 상승에 비례하여 I-THMs 생성농도도 증가하다가 염소 투입농도 3 mg/L 및 수온 $30^{\circ}C$ 이상의 조건에서는 오히려 I-THMs 생성농도가 감소하였다. 또한, 시료수의 pH가 상승할수록 I-THMs의 생성농도가 증가하였다. 수중의 $NH{_4}{^+}-N$ 농도가 증가할수록 염소와 반응하여 생성된 클로라민에 의해 I-THMs 생성농도가 증가하였다. 하수처리장 방류수, 휴믹산 조제수, 조류유래 유기물질 함유수 및 4개의 낙동강 시료수(고령, 매리, 하구 및 진천천)와 같은 7개의 시료수의 유기물질과 I-THMs와의 반응성을 조사한 결과, 하수처리장 최종방류수가 I-THMs와의 반응성($12.31{\mu}g/mg$)이 가장 높았고, 다음으로 휴믹산 시료수($4.96{\mu}g/mg$)로 나타났고, 조류유래 유기물질이 가장 낮은 결과($0.99{\mu}g/mg$)를 나타내었다. 또한, $SUVA_{254}$값과 I-THMs 반응성과의 상관성을 평가한 결과에서 상관계수($r^2$)가 0.002로 매우 낮게 나타나 $SUVA_{254}$값과 I-THMs 생성과는 연관성을 찾기가 어려웠다.

저온진공건조 참치추출물의 in vitro 항암 및 항산화 효과 (In Vitro Anticancer and Antioxidant Effect of Solvent Extracts from Tuna Dried at Low Temperature Vacuum.)

  • 장주리;김경근;문수범;임선영
    • 생명과학회지
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    • 제19권5호
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    • pp.633-638
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    • 2009
  • 저온 진공 공정으로 건조된 참치를 유기용매로 추출하여 이들 참치 추출물 및 분획물들에 의한 인체 결장암 및 섬유육종세포에 대한 증식 및 세포 내 활성산소종 억제 효과에 대해 검토하였다. 건조 참치의 A+M 추출물과 MeOH 추출물을 0.5, 1, 및 5 mg/ml의 농도로 인체 섬유육종세포(HT1080)에 처리했을 때 농도 의존적으로 인체 암세포 증식을 억제시켰으며(p<0.05), 특히 A+M 추출물이 MeOH 추출물에 비하여 그 억제효과가 우수하였다. 건조 참치 추출물로부터 얻어진 분획물들의 경우 특히 hexane과 85% aq. MeOH 분획물들에 의한 암세포 증식 억제효과가 높았다. 인체 결장암세포(HT-29)에 대한 결과로 A+M 추출물은 인체 섬유육종세포(HT1080)의 결과와 비교했을 때 다소 암세포 증식 억제 효과가 낮았으나 5 mg/ml의 첨가농도에서 95%로 암세포 증식 억제효과를 보였고(p<0.05), MeOH 추출물도 앞서 A+M 추출물 결과와 유사하게 인체 섬유육종세포(HT1080)에 비해 낮은 암세포 성장 억제효과를 보였지만, 첨가농도 5 mg/ml에서는 93%로 높은 암세포 증식 억제효과를 나타내었다(p<0.05). 건조 참치 분획물들의 경우도 앞서의 인체 섬유육종세포(HT1080)와 유사하게 모든 분획물들에서 농도 의존적으로 억제효과가 높은 것을 살펴 볼 수가 있었고, 인체 결장암세포(HT-29)에서도 hexane과 85% aq. MeOH 분획물에 의한 항암효과가 우수하였다. In vitro 항산화실험에서 건조 참치 A+M 추출물 및 MeOH 추출물을 농도별로 인체 섬유육종세포(HT1080)에 처리하였을 때 A+M 추출물(10 mg/ml 농도)를 제외하고 측정기간 120분 동안 모든 추출물들이 blank군과 control군에 비해 세포 내 활성산소종을 크게 감소시켰다. 건조 참치 분획물들 중 BuOH 및 85% aq. MeOH 분획물들은 세포내 활성산소종을 크게 감소시키는 우수한 항산화 효과를 나타내었다.

초음파를 조사(照射)한 유기화합물 수용액 속에서의 과산화수소 생성량의 측정 (Measurement of the Quantity of Hydrogen Peroxide Produced in the Ultrasound-irradiated Aqueous Solution of Organic Compounds)

  • 모세영;장홍기;이경재;장건익;손종렬
    • 대한환경공학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.61-71
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    • 2000
  • 수용액 속에 강력초음파를 조사(照射)하면 공동화기포 (cavitation bubble) 속의 매우 높은 온도의 열에 의해 수증기가 해리되어 OH (hydroxyl radical) 과 H (hydrogen radical) 이 생성되고 그것들이 수용액 속에 함유되어 있는 물질들을 산화 또는 환원시켜 분해시키며, 한편으로는 과산화수소를 생성한다. 따라서 생성된 과산화수소의 양과 유기물질의 초음파 분해반응메카니즘과는 상관관계가 있을 것임을 예측할 수 있으며, 이러한 예측을 확인하기 위해 공기로 포화시킨 증류수와 그 증류수에 각각 TCE, Benzene, 그리고 2,4-DCP 등 세 가지 유기물질들을 용해시킨 수용액으로부터 생성된 과산화수소의 양을 측정하고 그 결과를 분석하였다. 그 결과, 생성된 과산화수소의 양은 증류수>TCE수용액>2,4-DCP수용액 >benzene수용액의 순으로 많고 유기물질의 농도가 낮을수록 적어 TCE는 높은 온도의 수용액에서는 고온과 고압인 공동화기포내와 그 공동화기포가 파열될 때 그 주위에서 직접 열분해되고 저농도의 수용액에서는 라디칼반응에 의해 분해되며, 벤젠과 2,4-DCP는 열분해 및 라디칼반응에 의해 분해된다고 제안된 초음파 분해반응메카니즘과 일치함을 나타내었다. 사용한 실험변수인 초음파의 주파수와 음향출력, 그리고 시료물질의 농도 등의 영향은 주파수가 높고 음향출력이 낮을수록 과산화수소의 생성량이 적어 수중에 강력초음파를 조사(照射)하였을 때의 에너지원인 공동화와 이들 변수와의 관계에 대한 초음파이론과 일치하였다.

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환경장애(環境障碍)에 대(對)한 수도(水稻)의 생리반응(生理反應) -I. 농가포장(農家圃場)의 토양환원(土壤還元)에 의(依)한 영향장해(營養障害) (Physiological Response of Rice Plant under Environmental Stress -I. Nutritional disorder under soil reduction in paddy fields)

  • 박훈;목성균;권항광;박천서
    • 한국토양비료학회지
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    • 제6권2호
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    • pp.115-127
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    • 1973
  • IR667을 중심(中心)으로 포장(圃場)에서 관찰되는 엽신(葉身)의 변색(變色)을 원인(原因)에 따라 분류(分類)하고 1972년도(年度)의 토양환원(土壤還元)에 의(依)한 영양장해(營養障害)를 조사(調査)한 결과(結果), 1. IR677의 엽신변색(葉身變色)은 저온변색(低溫變色), 토양환원변색(土壤還元變色)(삭음병), 종실기인변색(種實基因變色), 충해변색, 비절변색(肥切變色), 약해변색(藥害變色), 풍해변색(風害變色), 조로변색(早老變色)의 것과 원인불명(原因不明)의 것등(等) 아홉가지로 분류(分類)되었다. 2. 토양환원변색(土壤還元變色)(삭음병)은 소석회(消石灰)와 퇴비의 다량투여 및 배수불량(排水不良)이 주인(主因)하고 급격히 상승한 기온(氣溫)의 영향을 받은 때문이었다. 3. 이앙후(移秧後) 약(約)30일경(日頃) 엽신(葉身)에서 K가 2.0% 이하(以下) Zn이 20ppm 이하(以下)면 결핍이고 Fe가 200ppm 이상(以上) Ca 1.0% 이상(以上)이면 해독(害毒) 또는 과잉(過剩)이며 K/Ca는 2 이상(以上)이어야 할것같다. 식물체(植物體) 지상부(地上部)에서는 K가 2.4% 이하(以下) Zn이 30ppm 이하(以下)면 결핍이고 Fe는 800ppm 이상(以上)을 해독(害毒)으로 볼수있다. 4. 토양환원(土壤還元) 장애(障碍)를 받는경우 식물체 지상부(地上部)의 N, P, Mg, Fe, Mn, Na의 농도는 증가하고 K, Zn, Si의 농도는 감소한다. 5. IR667은 장려품종에 비(比)하여 N, P, Ca, Mg, Si, Na의 농도가 높은반면 K, Zn, Fe, Mn 농도가 낮고 근활력이 약하므로 이것이 토양환원 피해에 더 약한 원인으로 보였다. 6. 건전토양은 pH가 6. 5이하이고 Eh가 -50mV 이상(以上) 인반면 피해를준 환원토양은 pH 6.7 이상 7.4의 범위이고 Eh는 -100 이하(以下) -190mV의 범위였다. 7. 근활력(根活力)(${\alpha}$-naphthylamine 酸化力)은 환원피해가 시작되면서 감소하고 다시 증가(增加)하였다가 극담(極湛)한 경우에 다시 감소하나 언제나 IR667이 장려품종보다 근활력(根活力)이 적었다.

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노화에 따른 Zr-Ni계 지연관의 열 특성 및 화학적 구조 변화에 관한 연구 (A Study on change in thermal properties and chemical structure of Zr-Ni delay system by aging)

  • 박병찬;장일호;김선태;황택성;이승호
    • 분석과학
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    • 제22권4호
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    • pp.285-292
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    • 2009
  • 장기 저장된 탄약은 화공품의 노화에 따른 절심현상(연소 중단)으로 인해 불발 등의 악작용이 발생하게 된다. 탄약에 주로 사용되는 화공품은 초기 에너지를 부여하는 뇌관 화약과 뇌관 화약의 에너지를 받아 지연제를 점화시켜주는 점화제, 일정 시간 동안 연소를 지연시켜주는 지연제 등을 사용한다. 이러한 형태의 탄약에는 뇌관화약, 점화제, 지연제의 순으로 충전되는데 충전된 순서대로 에너지가 전달되어 기능을 발휘하게 된다. 탄약의 절심 현상은 점화제의 연소중단, 점화제로부터 지연제로의 불충분한 에너지 전달, 지연제의 연소 중단 등에 의해 발생하는데, 이러한 현상이 나타나는 요인으로는 각 구성 성분의 낮은 순도,부적절한 혼합비, 입자성 성분의 입자 크기 및 분포, 바인더의 종류, 각 구성 성분의 혼합방법, 장기저장시 흡입된 수분에 의한 구성성분의 가수분해 및 고온에 의한 구성 성분의 화학적 변화 등이 의심된다. 본 연구의 목적은 Zr-Ni계 지연관 결합체를 장기 보관했을 때 점화제 및 지연제에서 나타나는 연소중단현상의 원인을 규명하는 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 현장에서 일어나는 절심현상과 일치하는 시험법을 개발하였고, 장-흐름 분획법(field-flow fractionation, FFF)을 이용하여 입자성 성분의 입자 크기와 분포를 조사하였으며, 장기보관에 의한 점화제와 지연제의 화학적인 변화 메커니즘을 조사하기 위하여 열분석(differential scanning calorimetry) 및 XRD, XPS (X-ray diffractometry, X-ray photoelectron Spectroscopy)분석을 수행하였다. XPS 와 XRD data 에 의하면, 점화제의 경우 산소의 1s 결합에너지 위치에서 M-O,M-OH 피크들이 관찰되었다. 이는 산화에 의한 새로운 생성물이 생성되었음을 의미한다. 즉 점화제의 산화에 의해 방출 열량이 감소하여 절심(연소 중단) 현상이 야기된다는 사실을 확인할 수 있었다.

Sesquiterpenoids Bioconversion Analysis by Wood Rot Fungi

  • Lee, Su-Yeon;Ryu, Sun-Hwa;Choi, In-Gyu;Kim, Myungkil
    • 한국균학회소식:학술대회논문집
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    • 한국균학회 2016년도 춘계학술대회 및 임시총회
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    • pp.19-20
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    • 2016
  • Sesquiterpenoids are defined as $C_{15}$ compounds derived from farnesyl pyrophosphate (FPP), and their complex structures are found in the tissue of many diverse plants (Degenhardt et al. 2009). FPP's long chain length and additional double bond enables its conversion to a huge range of mono-, di-, and tri-cyclic structures. A number of cyclic sesquiterpenes with alcohol, aldehyde, and ketone derivatives have key biological and medicinal properties (Fraga 1999). Fungi, such as the wood-rotting Polyporus brumalis, are excellent sources of pharmaceutically interesting natural products such as sesquiterpenoids. In this study, we investigated the biosynthesis of P. brumalis sesquiterpenoids on modified medium. Fungal suspensions of 11 white rot species were inoculated in modified medium containing $C_6H_{12}O_6$, $C_4H_{12}N_2O_6$, $KH_2PO_4$, $MgSO_4$, and $CaCl_2$ for 20 days. Cultivation was stopped by solvent extraction via separation of the mycelium. The metabolites were identified as follows: propionic acid (1), mevalonic acid lactone (2), ${\beta}$-eudesmane (3), and ${\beta}$-eudesmol (4), respectively (Figure 1). The main peaks of ${\beta}$-eudesmane and ${\beta}$-eudesmol, which were indicative of sesquiterpene structures, were consistently detected for 5, 7, 12, and 15 days These results demonstrated the existence of terpene metabolism in the mycelium of P. brumalis. Polyporus spp. are known to generate flavor components such as methyl 2,4-dihydroxy-3,6-dimethyl benzoate; 2-hydroxy-4-methoxy-6-methyl benzoic acid; 3-hydroxy-5-methyl phenol; and 3-methoxy-2,5-dimethyl phenol in submerged cultures (Hoffmann and Esser 1978). Drimanes of sesquiterpenes were reported as metabolites from P. arcularius and shown to exhibit antimicrobial activity against Gram-positive bacteria such as Staphylococcus aureus (Fleck et al. 1996). The main metabolites of P. brumalis, ${\beta}$-Eudesmol and ${\beta}$-eudesmane, were categorized as eudesmane-type sesquiterpene structures. The eudesmane skeleton could be biosynthesized from FPP-derived IPP, and approximately 1,000 structures have been identified in plants as essential oils. The biosynthesis of eudesmol from P. brumalis may thus be an important tool for the production of useful natural compounds as presumed from its identified potent bioactivity in plants. Essential oils comprising eudesmane-type sesquiterpenoids have been previously and extensively researched (Wu et al. 2006). ${\beta}$-Eudesmol is a well-known and important eudesmane alcohol with an anticholinergic effect in the vascular endothelium (Tsuneki et al. 2005). Additionally, recent studies demonstrated that ${\beta}$-eudesmol acts as a channel blocker for nicotinic acetylcholine receptors at the neuromuscular junction, and it can inhibit angiogenesis in vitro and in vivo by blocking the mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathway (Seo et al. 2011). Variation of nutrients was conducted to determine an optimum condition for the biosynthesis of sesquiterpenes by P. brumalis. Genes encoding terpene synthases, which are crucial to the terpene synthesis pathway, generally respond to environmental factors such as pH, temperature, and available nutrients (Hoffmeister and Keller 2007, Yu and Keller 2005). Calvo et al. described the effect of major nutrients, carbon and nitrogen, on the synthesis of secondary metabolites (Calvo et al. 2002). P. brumalis did not prefer to synthesize sesquiterpenes under all growth conditions. Results of differences in metabolites observed in P. brumalis grown in PDB and modified medium highlighted the potential effect inorganic sources such as $C_4H_{12}N_2O_6$, $KH_2PO_4$, $MgSO_4$, and $CaCl_2$ on sesquiterpene synthesis. ${\beta}$-eudesmol was apparent during cultivation except for when P. brumalis was grown on $MgSO_4$-free medium. These results demonstrated that $MgSO_4$ can specifically control the biosynthesis of ${\beta}$-eudesmol. Magnesium has been reported as a cofactor that binds to sesquiterpene synthase (Agger et al. 2008). Specifically, the $Mg^{2+}$ ions bind to two conserved metal-binding motifs. These metal ions complex to the substrate pyrophosphate, thereby promoting the ionization of the leaving groups of FPP and resulting in the generation of a highly reactive allylic cation. Effect of magnesium source on the sesquiterpene biosynthesis was also identified via analysis of the concentration of total carbohydrates. Our current study offered further insight that fungal sesquiterpene biosynthesis can be controlled by nutrients. To profile the metabolites of P. brumalis, the cultures were extracted based on the growth curve. Despite metabolites produced during mycelia growth, there was difficulty in detecting significant changes in metabolite production, especially those at low concentrations. These compounds may be of interest in understanding their synthetic mechanisms in P. brumalis. The synthesis of terpene compounds began during the growth phase at day 9. Sesquiterpene synthesis occurred after growth was complete. At day 9, drimenol, farnesol, and mevalonic lactone (or mevalonic acid lactone) were identified. Mevalonic acid lactone is the precursor of the mevalonic pathway, and particularly, it is a precursor for a number of biologically important lipids, including cholesterol hormones (Buckley et al. 2002). Farnesol is the precursor of sesquiterpenoids. Drimenol compounds, bi-cyclic-sesquiterpene alcohols, can be synthesized from trans-trans farnesol via cyclization and rearrangement (Polovinka et al. 1994). They have also been identified in the basidiomycota Lentinus lepideus as secondary metabolites. After 12 days in the growth phase, ${\beta}$-elemene caryophyllene, ${\delta}$-cadiene, and eudesmane were detected with ${\beta}$-eudesmol. The data showed the synthesis of sesquiterpene hydrocarbons with bi-cyclic structures. These compounds can be synthesized from FPP by cyclization. Cyclic terpenoids are synthesized through the formation of a carbon skeleton from linear precursors by terpene cyclase, which is followed by chemical modification by oxidation, reduction, methylation, etc. Sesquiterpene cyclase is a key branch-point enzyme that catalyzes the complex intermolecular cyclization of the linear prenyl diphosphate into cyclic hydrocarbons (Toyomasu et al. 2007). After 20 days in stationary phase, the oxygenated structures eudesmol, elemol, and caryophyllene oxide were detected. Thus, after growth, sesquiterpenes were identified. Per these results, we showed that terpene metabolism in wood-rotting fungi occurs in the stationary phase. We also showed that such metabolism can be controlled by magnesium supplementation in the growth medium. In conclusion, we identified P. brumalis as a wood-rotting fungus that can produce sesquiterpenes. To mechanistically understand eudesmane-type sesquiterpene biosynthesis in P. brumalis, further research into the genes regulating the dynamics of such biosynthesis is warranted.

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