Cellulose를 효과적으로 분해하는 효소를 생산하는 미생물인 strain No. 33 균주를 토양으로부터 분리하였다. 본 균주의 배양상등액을 2.0%의 CMC가 함유된 agar 평판배지에 paper disc법을 이용하여 loading 후 cellulose 분해활성을 검토하였을 때, disc 주위로 노란색의 환이 형성되는 것을 확인할 수 있었다. 본 균주를 동정하기 위하여 전자현미경으로 그 형태를 관찰한 결과 본 균주는 간균의 형태였으며, 생리학적 특성을 검토한 결과 Bacillus속으로 동정되었다. 이에 본 균주를 Bacillus sp. No. 33으로 명명하였다. 본 균주는 1.0% glucose, 3.0% yeast extract, 0.5% $KH_2PO_4$, 0.02% $MgSO_4{\cdot}7H_2O$가 함유된 pH 7.0의 배지에서 $30^{\circ}C$로 39시간 동안 진탕배양하였을 때 최대 균체생육을 나타내었다. 효소생산은 4.0% CMC, 2.0% yeast extract, 0.5% $KH_2PO_4$, 0.04% $MgSO_4{\cdot}7H_2O$, pH 7.0의 조건에서 $30^{\circ}C$, 42시간 동안 진탕배양하였을 때 최대 효소생산을 나타내었다.
단백질 분해효소는 단백질 내 아미노산의 펩티드 결합을 가수분해하며, 산업분야에서 가장 많이 사용되는 효소이다. 이전의 논문에서 부패한 나무로부터 Pseudoxanthomonas sp. WD12와 WD32를 분리하였다. 분비된 단백질 분해효소의 특성을 조사한 결과 WD12는 pH 9.0, $50^{\circ}C$, WD32의 경우 pH 8.0, $45^{\circ}C$에서 최적 활성을 나타내었다. 최적조건하에서 최고의 활성은 WD12는 768 unit/mL로 WD12의 활성이 WD32보다 2.6배 높았다. 금속 이온에 대한 분비효소 영향을 조사한 결과 두 균주 모두 KCl, NaCl, $CaCl_2$, $MnSO_4$를 첨가했을 때 활성이 증가하였으며, $AgNO_3$, $CuSO_4$, $FeCl_3$, $AlCl_3$를 첨가했을 때는 감소하였고, 최고의 활성은 $MnSO_4$의 첨가했을 때 두 균주 모두 활성 증가를 보인 반면 $FeCl_3$, $CuSO_4$는 활성저해를 보였다. 신종으로 생각되는 WD12 균주의 효소는 알칼리성 조건의 산업 환경에서 이용가능 하다고 생각된다.
Endoglucanase gene egIV was cloned from Trichoderma viride AS 3.3711, an important cellulose-producing fungus, by using an RT-PCR protocol. The egIV cDNA is 1,297 bp in length and contains a 1,035 bp open reading frame encoding a 344 amino acid protein with an estimated molecular mass of 35.5 kDa and isoelectronic point (pI) of 5.29. The expression of gene egIV in T. viride AS 3.3711 could be induced by sucrose, corn straw, carboxymethylcellulose (CMC), or microcrystalline cellulose, but especially by CMC. The transcripts of egIV were regulated under these substrates, but the expression level of the egIV gene could be inhibited by glucose and fructose. Three recombinant vectors, pYES2-xegIV, $pYES2M{\alpha}$-egIV, and $pYES2M{\alpha}$-xegIV, were constructed to express the egIV gene in Saccharomyces cerevisiae H158. The CMCase activity of yeast transformants $IpYES2M{\alpha}$-xegIV was higher than that of transformant IpYES2-xegIV or $IpYES2M{\alpha}$-egIV, with the highest activity of 0.13 U/ml at induction for 48 h, illustrating that the modified egIV gene could enhance CMCase activity and that $MF{\alpha}$ signal peptide from S. cerevisiae could regulate exogenous gene expression more effectively in S. cerevisiae. The recombinant EGIV enzyme was stable at pH 3.5 to 7.5 and temperature of $35^{\circ}C$ to $65^{\circ}C$. The optimal reaction condition for EGIV enzyme activity was at the temperature of $55^{\circ}C$, pH of 5.0, 0.75 mM $Ba^{2+}$, and using CMC as substrate. Under these conditions, the highest activity of EGIV enzyme in transformant $IpYES2M{\alpha}$-xegIV was 0.18 U/ml. These properties would provide technical parameters for utilizing cellulose in industrial bioethanol production.
지금까지 (-)-epigallocatechin-3-gallate(EGCG)는 인간의 피부에 유용한 녹차 카테킨 중에서 가장 강력한 항산화 성분으로 알려져 왔다. 본 연구팀은 용매, 온도, 압력 등 다양한 조건을 변화시키며, 멸균과정(autoclaving) 중에 발생하는 이성질체화(epimerization) 과정을 연구하여, gallocatechin-3-gallate(GCG) 함량이 크게 증가된 열전환-EGCG-복합체(heat-epimerzied-EGCG-mixture, HE-EGCG-mix)를 순수한 EGCG로부터 조제 하였다. 이러한 열전환-EGCG-복합체는 무모쥐 SKH-1을 이용한 실험에서, 손상된 피부 장벽의 회복 시에 인보루크린 7(involucrin 7) 단백질의 발현량을 EGCG 처리 시보다 증가시킴을 확인하였다. 또한, in vitro 실험을 통하여 GCG는 $PPAR-{\alpha}$에 대한 전이활성(transactivation) 효과가 EGCG보다 뛰어남을 확인하였다. 이러한 결과는 열전환-EGCG-복합체에 함유된 고함량의 GCG 성분에 의해서, 피부 장벽 손상 회복 시 PPAR에 의해 매개된 각질형성세포(keratinocyte)의 분화가 더욱 촉진될 수 있음을 암시한다. 따라서, EGCG의 C-2 에피머(epimer)인 GCG는 녹차 카테킨을 이용한 피부 장벽 개선 용도의 화장품과 건강식품 개발 시 주요 소재로 활용될 수 있다.
본 연구는 주요 조림수종인 백합나무와 느티나무 용기묘를 대상으로 수분 조건에 가장 큰 영향을 미치는 관수 주기 처리 별 생장 특성 및 광합성 능력, 수분이용효율, 기공전도도 등 광합성 기구의 변화를 조사 분석하여, 용기묘 양묘 시 최적의 수분 환경을 구명하고자 실시하였다. 백합나무와 느티나무의 근원경과 간장 생장 및 상대 생장량은 1회/1일 관수 처리구에서 가장 높았으며, 관수 주기가 짧을수록 생장이 우수한 경향을 보였다. 물질생산량과 묘목품질지수 또한 두 수종 모두 처리간 차이를 보이면서 관수 주기가 짧아질수록 높은 값을 나타냈다. 또한, 관수 주기가 길어질수록 수분 조건이 불량해짐에 따라 T/R율과 H/D율은 낮아지는 경향을 보였다. 광합성 능력은 두 수종 모두 1회/1일 관수 처리구에서 다른 두 처리구에 비해 1.5~3배 이상의 높은 값을 보였다. 수분이용효율은 두 수종 모두 1회/1일 관수 처리구에서 가장 낮았으며, 관수 주기가 길어질수록 수분 조건이 불량해짐에 따라 수분이용효율이 높아지는 경향을 보였다. 그러나 기공전도도는 관수 주기가 길어질수록 처리간 차이를 보이면서 값이 낮아지는 상반된 경향을 나타냈다. 본 연구 결과를 종합해 보면 수분 부족 시 증산량 감소와 동시에 수분이용효율이 증가되지만, 이에 따라 광합성 능력과 기공전도도의 감소 및 생장 저하와 불량한 묘목 품질이 초래되는 것을 알 수 있었다. 즉, 양묘과정에서 수종별 수분 요구도에 맞는 생육환경조절은 시설양묘시업에 의한 건전한 묘목을 대량 생산함과 동시에 조림과정에서도 높은 활착 및 생장으로 우수한 조림성과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 일률적인 관수를 실시하는 것이 아니라, 기간별 상대생장량을 조사하여 수종별 생장패턴에 따라 기간별 수분 요구량에 맞는 집중 효율적인 관수를 실시할 수 있을 것으로 기대된다.
다기능성 농업용 미생물 제제를 개발하기 위하여 항진균능을 가진 불용성 인산 가용화 세균을 식물의 근권 토양으로부터 분리하였다. 분리균주의 분류학적 위치를 검토한 결과, Pseudomonas fluorescens RAF15로 동정되었다. P. fluorescens RAF15는 농작물의 잿빛곰팡이병균 Botrytis cinerea와 줄기썩음병균 Rhizoctonia solani의 생육을 억제할 수 있었다. 불용성 인산인 $Ca_3(PO_4){_2}$로부터 가용성 인산을 생성하기 위한 최적 배지 및 배양조건은 glucose 1.5%, urea 0.005%, $MgCl_2{\cdot}6H_2\;0.3%,\;MgSO_4{\cdot}7H_2O\;0.01%,\;CaCl_2{\cdot}2H_2O$ 0.01%, NaCl 0.05%, 배양온도 $30^{\circ}C$ 및 초기 pH 7.0이었으며, 최적조건에서 배양 5일 후 863 mg/L의 가용성 인산이 생성되었다. 불용성 인산 가용화는 유기산 생성에 의한 배양액의 pH 감소와 밀접한 관계가 있었다. P. fluorescens RAF15는 $10-35^{\circ}C$, 1-4% 염 농도 및 pH 2.0-11.0의 범위에서도 가용성 인산을 생성할 수 있었다. 본 균주는 $CaHPO_4,\;Ca_3(PO_4){_2}$ 및 hydroxyapatite에서 각각 971-1121 mg/L, 791-908 mg/L 및 844 mg/L의 가용성 인산을 생성하였다. 그러나 $FePO_2$ 및 $AlPO_4$의 경우, 생성된 가용성 인산의 농도는 각각 18 mg/L, 5 mg/L이었다.
본 연구는 실시간으로 변동하는 유통조건하에서 온도데이터를 이용하여 우유의 품질을 예측하고 모니터링할 수 있는 적정 품질지표를 규명하고자 실시하였다. LTLT 살균우유와 UHT 살균우유를 0, 10, 20, 30 및 $40^{\circ}C$에서 저장하면서 pH, 산도, 색도, 미생물 및 관능특성 변화를 조사한 후 각 품질특성과 관능적 기호도와의 상관관계를 분석하였다. 우유의 저장온도에 따른 pH, 산도와 기호도와의 상관관계를 분석한 결과, 10, 20, 30 및 $40^{\circ}C$에서 유의적인 상관관계를 나타내었으며, 온도가 높을수록 높은 상관계수를 나타내었다(p<0.01). 미생물변화에서 일반세균수와 기호도와의 상관관계는 저온살균우유의 경우 0, 10, 20, 30 및 $40^{\circ}C$에서 각각 R=-0.81, R=-0.91, R=-0.96, R=-0.90 및 R=-0.99로 모든 온도조건에서 높은 상관계수를 보였으며, 초고온 살균우유에서도 $0^{\circ}C$를 제외한 모든 온도에서 유의적인 상관관계를 나타내었다(p<0.01). 색도는 고온저장에서만 유의성이 인정되었고, 그 외 온도에서는 기호도와 낮은 상관계수를 보이며 상관관계의 유의성이 인정되지 않았다. 따라서 모든 저장온도에서 관능적 기호도와 높은 상관관계를 나타낸 일반세균수의 변화를 우유의 유통 중 품질예측에 적용되는 품질지표로 선정하여 적용 하는 것이 적절한 것으로 판단되었다.
본 연구의 목적은 동양이 원산지이고 세계적으로 증류주 제조에 활용된 사례가 드문 오미자를 활용하여 오미자 과실 증류주를 개발하고 최적조건 확립을 하는데 있다. 이를 위해 오미자 원료분석 및 발효주의 주요 성분과 증류주를 증류 방식별로 제조한 후 증류주의 품질특성을 분석하였다. 연구기간은 6개월 소요되었고 그 분석 결과는 다음과 같다. 오미자는 당도와 pH가 낮고, 유기산 함량이 높아 효모의 알코올 발효에 적합하지 않아 생오미자 : 물 : 설탕 중량비율을 1 : 1.5 : 0.25 로 혼합한 후 과즙 총량 대비 $(NH_4)_2HPO_4$을 0.06 w/w%를 첨가하여 효모(SIHA Aktivhefe6 Brennereihefe)를 사용 발효시켰다. 주요 발효부산물로서 이소부탄올과 이소아밀알코올이 검출되었다. 한편 증류 방식별(다단식 증류, 단식 증류, 감압식 증류)로 제조한 과실증류주의 품질특성 분석을 위해 발효 과정, 에틸알코올 생산수율, 유기산과 향기성분 함량, 향기 패턴 및 관능을 평가한 결과 생 오미자를 사용한 경우 감압식 증류기로 제조한 과실증류주가 품질이 가장 우수한 것으로 나타났고, 다만 증류방식 중 원료 투입량 대비 과실증류주 수율이 가장 높은 것은 다단식 증류방식으로 나타났다.
전통 배 약주용 우수 효모를 선발하고 기호도와 생리기능성이 우수한 전통 배 약주를 개발하기 위하여 배즙에 증자 멥쌀과 누룩, 다양한 종류의 Saccharomyces cerevisiae를 첨가하여 발효 시킨 후 에탄올 함량과 항고혈압 활성을 측정하여 전통 배 약주용 우수 효모로 S. cerevisiae K-7과 시판 S. cerevisiae C-2를 최종 선발하였다. 또한 최적 발효조건을 검토한 결과 증자 멥쌀 100 g을 배즙 600 ml에 첨가하고 발효제 g당 30 sp와 S. cerevisiae K-7를 5% 첨가하여 $25^{\circ}C$에서 7일간 발효시켰을 때 10.4%의 에탄올 함량과 항고혈압성 엔지오텐신 전환효소 저해 활성이 57.2%인, 기호도가 우수한 전통 배 약주를 제조 하였다. 항고혈압성 전분질 부원료의 첨가는 이들의 기호도와 생리기능성에 영향을 주지 않았다.
본 연구는 다진 생강에 다량 함유된 6-gingerol을 뇌질환 개선 등의 기능성이 보고된 6-shogaol로 변환시키기 위하여 $CO_2$를 이용한 6.4MPa의 가압조건에서 가열 온도와 시간을 변수로 두고 중심합성설계법을 이용한 최적반응표면분석법을 적용하였다. 적용 온도 $70-130^{\circ}C$ ($X_1$)와 적용 시간 95-265분($X_2$)을 독립변수로, 6-gingerol함량($Y_1$, mg/g dried ginger)와 6-shogaol함량($Y_2$, mg/g dried ginger)을 종속변수로 설정하였다. 그 결과 온도와 시간이 대체적으로 증가할수록 6-gingerol은 감소하였으며 반대로 6-shogaol은 증가하였다. 도출된 반응표면 설계를 분석한 결과 압력이 6.4 MPa일 경우 적용 온도($X_1$)는 $130^{\circ}C$, 적용 시간($X_2$)는 204분이었다. 최적반응표면분석 결과 예측된 6-gingerol과 6-shogaol 함량은 각각 건조시킨 생강을 기준으로 0.13, 3.85 mg/g이며, 이때 만족도는 0.991이었다. 본 실험 결과를 통하여 도출된 가압조건에서의 열처리 방법은 스팀 등을 이용한 물리적 열처리 기술에 비해 소요 시간과 소모되는 에너지를 줄일 수 있었고, 6-gingerol에서 6-shogaol로의 변환율이 탁월하기 때문에 친환경적이고 효율적인 6-shogaol을 얻을 수 있는 기술임을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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