• 한국식품과학회지
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• 제51권4호
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• pp.336-342
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• 2019

참당귀 유래 면역활성 다당의 활성과 구조의 상관관계를 규명하고자 조다당 AGE-0로부터 두 차례의 연속적인 컬럼 크로마토그래피를 실행하여 단일 정제 다당 AGE-2c-I을 얻었다. AGE-2c-I은 농도의존적으로 우수한 항보체 활성을 보여주었으며, 일반화학적 특성을 분석한 결과, 분자량 약 140 kDa의 고분자 다당으로 4종의 구성당과 13종의 당쇄 결합양식으로 구성되어 있음을 확인할 수 있었다. 이 다당은 ${\beta}$-glucosyl Yariv reagent와의 높은 반응성을 보임으로써 arabino-3,6-galactan의 구조를 가진 rhamnogalacturonan-I 구조임을 추정할 수 있었다. 한편, AGE-2c-I의 미세구조의 해명과 항보체 활성에 관여하는 다당 중의 활성부위 검토를 위해 ${\alpha}$-L-arabinofuranosidase와 endo-1,4-${\beta}$-galactanase를 이용한 연속적 가수분해를 행하고 얻은 단편획분들을 이용, 구성당 및 당쇄결합 양식 분석, ${\beta}$-glucosyl Yariv reagent와의 반응성 검토 및 항보체 활성 결과를 분석한 결과, 참당귀 유래 항보체활성 다당 AGE-2c-I은 rhamnogalacturonan-I과 유사한 구조를 소유하고 있음이 확인되었으며, AGE-2c-I의 측쇄 구조인 arabino-${\beta}$-3,6-galactan 사슬이 항보체 활성 발현에 주요 역할을 수행하며, 5-linked Araf와 3,5-branched Araf로 구성된 ${\alpha}$-arabinan 측쇄가 활성에 부분적으로 관여하고 있음을 최종 확인할 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제29권10호
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• pp.1136-1143
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• 2019

본 연구는 Saccharomyces cerevisiae를 이용하여 발효한 참당귀 분말을 수용성 용매에 추출하여 이화학적 특성 및 생리활성을 비교 검토하였다. 당도 및 pH를 확인한 결과, NF군 $1^{\circ}Brix$에 비해 F/3군 $0.9^{\circ}Brix$로 발효가 됨에 따라 당도가 감소하는 경향을 보였다. 한편, F/3군의 pH는 NF군 및 F/0군에 비해서 높은 수치를 나타냈다. Thin-layer chromatography 실험결과, F/3군이 NF군에 비해 대부분 저분자의 당 형태로 분해된 것을 확인하였다. 총 폴리페놀 함량 및 플라보노이드 함량은 참당귀 분말 추출물에 비해 발효 참당귀 분말 추출물에서 전반적으로 함량이 증가하였다. 미네랄 중 K 및 Ca 함량은 F/3군, F/0군 및 NF군 순으로 증가하는 경향을 보였다. Decursin 및 decursinol angelate 함량은 NF군보다 F/3군에서 더 높은 함량을 나타냈다. 참당귀 및 발효 참당귀 수용성 추출물의 항산화 활성은 NF군 41.89%, F/0군 39.51%, F/3군에서 60.26%으로 활성이 증가하는 것을 확인하였다. 미백 및 항염증 효능 실험결과, 참당귀 분말 추출물에 비해 발효 참당귀 분말 추출물에서 효능이 증가하는 경향을 나타내었다. 따라서 한방 생약재 중 참당귀를 유용 미생물로 발효시켜 사용함으로써 항산화능, 생리활성물질, 미백효능 및 항염증 효과에서 긍정적인 결과를 나타내어 향후 화장품 개발을 위한 소재로써 기대할 수 있을 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제29권2호
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• pp.198-201
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• 2019

Bacillus mojavensis를 이용한 항진균성 및 식물 생장 촉진 활성이 최근 보고되었다. 이런 활성은 사이드로포어의 일반적 특성과 일치하여, 본 연구에서는 Bacillus mojavensis가 생산하는 사이드로포어를 고체상추출 카트리지와 액체크로마토그래피-사중극 비행시간형 탠덤 질량분석기를 이용하여 규명하였다. Bacillus mojavensis를 페놀 배지에서 16시간 동안 배양하고 동결 건조 시킨 후, 물에 용해시켜 고상추출 카트리지에 로딩하였다. 카트리지는 5% 메탄올로 세척하고 2% 포름산을 이용해 용출 시켰다. 용출액은 메탄올에 재용해 후 분석을 하였다. Bacillus mojavensis의 사이드로포어는 질량 스펙트럼의 결과를 바탕으로 882.2556의 분자량을 갖는 카테콜타입의 사이드로포어 중 하나인 bacillibactin으로 확인되었다. 이 사이드로포어 분석은 Bacillus 연구 및 기능성 식품 그리고 Bacillus mojavensis의 약학 응용 분야에 큰 기여를 할 것으로 예상된다.

• 생명과학회지
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• 제29권1호
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• pp.90-96
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• 2019

본 연구에서는 천연물 유래 구강 건강소재로써 인도감나무 줄기 추출물의 이용 가능성을 평가하기 위해 TLC, TLC-bioautography, HPLC, ESI-MS 등을 이용하여 인도감나무 줄기 추출물로부터 S. mutans KCTC3065에 대해 항균활성이 있는 항균물질을 분리하고 주사전자현미경과 real-time PCR을 이용하여 추출물이 S. mutans의 생물막에 미치는 영향을 조사하였다. S. mutans에 대한 인도감나무 줄기 추출물의 항균활성은 극성이 낮은 n-hexane 분획물에서 확인되었고 TLC, TLC-bioautography, HPLC에 의해 분리된 항균물질의 분자량은 ESI-MS분석 결과 188로 추정되었다. 인도감나무 줄기 추출물(1 mg/ml) 처리에 따른 S. mutans의 바이오필름 바이오매스 변화는 주사전자현미경으로 관찰하였으며 추출물을 처리하지 않은 대조구는 추출물 처리구에 비해 세포가 군집을 이루고 모여 있었으며 세포 주변에서 바이오필름이 관찰되었지만 추출물을 처리한 처리구의 세포 주변에서는 바이오필름을 관찰할 수 없었다. Real-time PCR을 이용하여 바이오필름 생성 과정에서 치면 부착에 필수적인 GTFs의 발현 양상을 조사한 결과, 인도감나무 추출물이 0.2-1.0 mg/ml의 농도로 처리된 배양액에서 gtfB 유전자 발현은 추출물의 농도에 따라 큰 변화가 없었지만 gtfC 유전자 발현은 추출물의 농도가 높아질수록 감소하는 경향을 나타내었다. 이상의 결과를 종합하면 인도감나무 줄기 추출물은 바이오필름 형성 단계에서 치아우식증 원인균인 S. mutans의 초기 치면 부착을 저해함으로서 바이오필름 생성을 억제할 수 있는 천연물 유래 구강 건강소재로써 이용 가능성이 높을 것으로 판단된다.

• 청정기술
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• 제27권2호
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• pp.190-197
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• 2021

펄프 및 제지산업에서 목재의 셀룰로오스 성분 활용 후 남는 부산물인 크라프트 리그닌(kraft lignin)은 촉매적 저분자화 공정을 통해 바이오연료나 고부가가치 페놀 단량체로 전환될 수 있다. 본 연구에서는 크라프트 리그닌의 효율적인 저분자화를 위한 촉매로 수소화 금속 및 산-염기점을 동시에 지니는 Ru-Mg-Al-oxide 복합 촉매를 제조하고, 리그닌 분해 성능을 평가하고자 하였다. 촉매 내 다양한 활성점들(산점, 염기점, 수소화 금속)이 리그닌 분해 반응에 미치는 영향을 파악하기 위해 MgO, Mg-Al-oxide, Ru-Mg-Al-oxide의 세 가지 촉매를 제조하여 초임계 에탄올 용매 상에서 리그닌 분해 반응을 수행하였고, 리그닌 분해 성능은 바이오오일(bio-oil) 수율 및 분자량, 그리고 페놀계 단량체 수율을 통해 평가하였다. 그 결과, Ru-Mg-Al-oxide 촉매가 다양한 활성점들의 시너지 효과로 인해 가장 높은 수율의 바이오오일 및 페놀 단량체들을 생산한다는 것을 확인하였다. Ru-Mg-Al-oxide 촉매 상에서 분해 효율을 최적화하기 위해 다양한 반응 조건(온도, 시간, 촉매양)에 따른 분해 효율을 평가하였고, 최종적으로 반응온도 350 ℃, 리그닌 대비 촉매 비율 10%, 4 h 반응을 통해 72%의 높은 바이오오일 수율과 무촉매 대비 3.5배 이상 증가한 페놀 단량체를 생산할 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제30권12호
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• pp.1128-1139
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• 2020

최근 기후의 급속한 변화에 따라서 식품과 농산물에 Aspergillus, Fusarium 및 Penicillium속에 해당하는 곰팡이에 의한 오염이 빈번하고 이들에 의해 생성되는 aflatoxins, fumonisins, ochratoxins, patulin, trichothecenes, zearalenone등의 곰팡이 독소로 인해서 인간의 건강에 위해를 끼치고 또한 경제적인 손실을 가져오게 하고 있다. 최근 건강에 대한 소비자의 관심으로 인하여 기존에 사용되고 있는 프로피온산 및 소브산과 같은 보존료에 대한 거부감이 증가하고 있어 천연의 소재로부터 이를 대체할 만한 항진균제의 개발이 필요한 상황이다. 본 총설에서는 곰팡이의 생육 및 독소 생성을 제어하기 위한 생물학적 방법으로 유산균의 역할에 대하여 살펴보고자 하였다. 최근의 연구에 의하면 유산균은 저분자 화합물인 유기산, reuterin, 단백질 유래 화합물, 하이드록시 지방산, 페놀 화합물과 같은 다양한 대사산물을 통하여 곰팡이의 생육을 효과적으로 억제시키고 있으며, 또한 유산균의 세포벽 구성성분과의 흡착, 곰팡이 독소의 분해 및 곰팡이 독소의 생산 저해 등을 통하여 곰팡이 독소의 생산을 감소시키고 있는 사실이 제시되고 있다. 유산균은 다양한 종류를 포함하고 있으며 다양한 대사산물을 생산하고 있으므로 이를 바탕으로 효과적으로 곰팡이의 생육 및 독소 생산을 제어할 수 있는 잠재력 갖추고 있으므로, 유산균은 식품에 있어서 곰팡이의 생육을 조절하는 소재로서 주목 받을 것으로 기대된다.

• 식품과학과 산업
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• 제53권1호
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• pp.69-83
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• 2020

게나 새우 갑각류의 껍질로부터 추출되는 키토산은 천연고분자로서 다양한 응용분야로 폐수처리용 응집제와 중금속흡착제, 기능성 식품 및 식품첨가제, 토양개량 및 생육촉진제, 생체재료분야의 의약 및 의료용, 섬유, 화장품, 제지 등 수많은 분야에서 연구 및 상용화가 진행되고 있다. 키토산 제조의 원료인 붉은 대게 어획량이 급격히 감소하여 원료의 부족 현상을 겪고 있어, 키토산 제조에 대체 원료의 발굴이 시급히 요구되고 있는 시점에 이르고 있다. 새우와 곤충류의 껍질을 활용하기 위하여는 새우 껍질은 동남아시아 등에서 수입, 곤충류의 껍질은 국내 사육 농가의 증가로 충분한 양의 확보가 예상되어 키토산 제조의 원료로 대체하는 방법도 고려해 볼 수 있을 것이다. 키토산은 생산단계에서 강산과 강염기를 사용해서 화학반응을 시키므로 해서 많은 양의 폐수가 발생하여 환경오염은 물론 폐수처리 비용이 키토산의 원가에 큰 비중을 차지하고 있어, 키토산의 제조방법의 혁신적인 개선되지 않고서는 키토산 산업의 발전에 영향을 미칠 것으로 생각되며, 화학적 추출방법이 아닌 생물학적 추출방법(효소적 추출, 미생물 발효)에 대한 꾸준한 연구와 기술개발로 화학적 추출방법 못지 안는 생산효율을 높이고 단가를 낮출 수 있을 것으로 생각된다. 고순도 키토산의 생산과 분자량을 조절, 분리할 수 있는 기술, 고기능성 키토산 유도체의 연구개발을 위한 산·학·연의 공동연구가 절실히 요구되며 관련 기업들의 성장을 위한 제품의 혁신과 역량확대가 필연적인 과제라 할 수 있다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제64권2호
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• pp.159-164
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• 2021

토양 중 중금속은 자유이온, 유기산-중금속 복합체를 포함한 다양한 화학종으로 존재한다. 이 중 중금속 자유이온 비율은 식물체의 중금속 흡수와 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 중금속 자유이온과 유기산-중금속 복합체 존재 비율이 식물의 납, 카드뮴 흡수에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위하여 수행되었다. 이를 위해 순환식 양액재배 장치에서 28일간 키운 상추를 48시간 동안 납과 카드뮴 용액에 침지시키는 실험을 진행하였다. 침지 전 시트르산, 옥살산, 아세트산, 휴믹산을 이용해 납과 카드뮴 용액의 중금속 자유이온과 유기산-중금속 복합체의 비율이 100:0, 90:10, 70:30, 60:40이 되도록 조절하였다. 침지 후 상추 뿌리와 잎의 납, 카드뮴 농도를 분석한 결과, 용액 중 중금속 자유이온의 비율과 식물이 흡수한 납, 카드뮴 농도는 상관관계를 보이지 않았다. 반면에 처리한 유기산의 종류와 중금속 종류에 따른 차이가 더 큰 것으로 나타났다. 시트르산은 납 흡수는 증가시켰지만 카드뮴 흡수는 감소시켰다. 시트르산은 다른 유기산보다 상추의 납 흡수율을 높였는데 이는 시트르산이 분자량이 크기 때문에 중금속 이온과 복합체를 형성할 수 있는 용량이 더 크기 때문인 것으로 보인다. 그러므로 본 연구 결과는 식물에 의한 중금속 흡수가 단순히 자유이온의 양에 따라 달라지기 보다는 존재하는 유기산의 분자량에 의한 결합용량 차이가 중금속 종류에 따라 달리 작용하여 결정된다는 것을 보여준다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.23-32
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• 2020

본 연구는 PTT에 vat 염료의 염색성을 살펴보고, vat 염료로 염색된 PTT의 취화거동 및 퇴색거동을 연구하였다. PTT 소재에 vat 염료의 염착을 개선하기 위하여 pad-steam 법을 응용하였으며, 염색 중에 산 처리 효과를 살펴보았다. 염색 과정에서 산 처리는 vat 염료의 입자 크기를 작게 만들어 소재 내부 침투를 용이하게 하고 염료의 과환원을 방지하여 염색성을 향상시켰다. 여기에 pad-steam 염색법은 일반적인 침염법보다 염료의낯 고착성을 증가시켜 균염을 개선하였다. Vat 염료로 염색된 PTT의 취화와 퇴색거동은 열과 자외선에 일정시간 동안 노출시킨 후 인장강도와 K/S 값으로 분석하였다. 열과 자외선의 온도가 올라갈수록, 또 노출 시간이 증가할수록 시료의 인장강도 저하되었으나, 이러한 취화 속도는 산화방지제와 함께 분산염료로 염색된 시료보다 더 느리게 나타나서 향상된 거동을 보였다. 퇴색거동 역시 vat 염료로 염색된 시료가 자외선흡수제가 포함되고 분산염료로 염색된 시료보다 훨씬 뛰어난 특징을 나타냈다. 결과적으로 vat 염료는 pad-steam 법으로 PTT 소재에 효과적으로 적용시킬 수 있으며, 이때의 내열성과 내광성은 우수하게 나타났다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제48권4호
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• pp.463-470
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• 2020

삼림지역의 고목에서 분리한 JS18 균주는 합성 멜라닌을 탈색하는 세포 외 분비효소를 생산했다. JS18 균주의 internal transcribed spacer (ITS) 염기서열을 분석하고 계통학적으로 확인한 결과 본 균주는 Trametes velutina로 동정되었다. JS18 균주는 laccase 활성을 나타냈지만 manganese peroxidase 및 lignin peroxidase 활성은 나타내지 않았다. 본 균주를 회분배양한 결과 멜라닌 탈색 활성은 laccase 활성으로부터 유래하는 것으로 확인되었다. Laccase 유도인자로써 Syringic acid 및 CuSO4를 첨가하고 25℃에서 7일간 배양한 결과 배양상등액에서 98 U/ml의 laccase 활성을 나타내었다. GYP 배지에서 배양한 T. velutina의 배양상등액에서 ammonium sulfate 침전, Hi-trap Q Sepharose 컬럼 및 gel filtration을 이용하여 효소를 정제하였고, SDS-PAGE에서 약 67 kDa의 분자량을 나타내었다. 정제된 효소의 멜라닌 탈색율은 효소 단독으로는 24 시간 만에 단지 4% 만을 나타내는 반면, HBT의 존재 하에서는 80%로 향상되었다. 또한 1.5 mM HBT의 농도에서는 최대 81%의 멜라닌 탈색율을 나타내었다. 본 효소의 멜라닌 탈색에 대한 최적 pH 및 온도는 각각 5.0와 37℃를 나타내었다. 본 연구에서는 T. velutina JS18 유래 laccase가 촉매하는 멜라닌 탈색 반응에서 redox mediator로써 HBT의 적용 가능성을 확인하였다.