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분화된 3T3-L1 세포에서 수세미오이 메탄올 추출물의 지방분해 효과 (Lipolytic Effect of Methanol Extracts from Luffa cylindrica in Mature 3T3-L1 Adipocytes)

  • 차승윤;장자영;이유현;이규옥;이호준;황권택;김용재;전우진;이정민
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제39권6호
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    • pp.813-819
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    • 2010
  • 분화된 3T3-L1 지방세포에서 수세미오이의 메탄올 추출물이 지방의 축적 및 분해에 미치는 영향을 확인하였다. 수세미오이의 메탄올 추출물 안전범위(0~1000 ${\mu}g$/mL)에서 지방대사 관련한 여러 과정을 확인한 결과 $600\;{\mu}g$/mL 이상의 농도에서 세포 내 지방축적이 억제되었고 특히 지방구내의 triglyceride 함량이 억제되는 것으로 나타났다. 이러한 결과에 대한 기전을 위해 포도당의 유입 억제로 인한 세포내 triglyceride의 합성감소와 지방분해효소의 활성화로 인한 세포 내 triglyceride의 분해 증가의 두 가지로 확인하였다. 우선적으로 수세미오이의 메탄올 추출물의 포도당 유입 억제 효과를 실험하였지만 아무런 영향이 나타나지 않았다. 하지만 지방분해효소 중 LPL을 제외한 HSL과 ATGL의 유전자 발현이 증가됨에 따라 세포 내 triglyceride이 지방산과 glycerol로 분해되었을 것으로 생각되며 이러한 결과는 세포외로 유리된 glycerol의 함량이 수세미오이의 메탄올 추출물 $1000\;{\mu}g$/mL의 농도에서 증가한 것을 통해 재확인할 수 있었다. 하지만 $600\;{\mu}g$/mL의 농도에서 triglyceride 분해는 촉진되었으나 glycerol의 유리가 유의적으로 나타나지 않은 것은 세포 내에서 분해된 glycerol의 일부가 세포 내 생합성에 재사용되었을 것으로 생각되며 실제 세포 외로 유리된 양을 확인하기 위해서는 보다 높은 농도가 필요한 것으로 여겨진다. 전반적으로 본 실험에서는 수세미오이의 메탄올 추출물이 분화된 3T3-L1 지방세포에서 지방구의 생성을 억제하였으나 효과 농도가 다른 많은 천연물에 비해 다소 높게 나타남으로써 제약으로서의 생산으로는 제한점이 있을 것으로 생각되는 반면 식품으로서 꾸준히 사용될 경우 항비만 소재로서의 가능성이 있을 것으로 생각된다.

콜라겐 트리펩타이드를 고함량으로 함유하는 콜라겐 가수분해물의 피부 보습 효과 (Cutaneous hydration effect of collagen hydrolysate containing collagen tripeptides)

  • 김애향;김이수;박철;신용철;하민우
    • 한국식품과학회지
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    • 제50권4호
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    • pp.420-429
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    • 2018
  • 본 연구에서는 식용 어류로부터 얻은 콜라겐을 효소 처리하여 글라이신-프롤린-하이드록시프롤린(Gly-Pro-Hyp, GPH)과 같은 트리펩타이드의 함량이 높은 콜라겐 가수분해물을 얻었고, 이 저분자 콜라겐 가수분해물(이하 콜라겐 트리펩타이드)의 피부 보습효과를 생체 외 실험(in vitro)과 생체 내 실험(in vivo)을 설계하여 증명하고자 하였다. 사람의 피부 섬유아세포 HDF 세포를 자외선 조사를 통해 인위적으로 손상된 세포를 만든 후, 콜라겐 트리펩타이드가 이를 회복시키는 정도를 몇 가지 보습인자의 활성과 발현량으로 확인하였다. Ceramide kinase의 효소활성은 콜라겐 트리펩타이드의 농도에 의존적으로 증가하였고, hyaluronic acid의 농도 역시 유의적으로 증가하였다. 더불어 히알루론산을 합성하는 유전자인 HAS2의 mRNA와 단백질 발현량이 시료의 처리양에 비례하여 증가하였고, 히알루론산을 분해하는 효소인 HYAL1의 수준은 콜라겐 트리펩다이드의 농도에 의존적으로 감소하였다. 상기의 효과는 1형 콜라겐을 합성하는 Collagen 1A 유전자의 단백질 발현량과 피부염증과 종양발생 시 증가한다고 알려진 CD44의 발현량의 확인으로 증명되었다. 유기용매의 도포로 피부건조를 유도한 동물모델을 사용하여 콜라겐 트리펩타이드의 피부에의 유효성을 평가하기 위해 경피수분손실량(TEWL)와 수분함유량을 직접적으로 측정한 바, 콜라겐 트리펩타이드 34 mg/kg bw의 고용량 처리군에서 가장 긍정적인 변화가 확인되었으나 17 mg/kg bw의 콜라겐 트리펩타이드 처리군에서도 수분함량에서 유의적인 변화가 관찰되었다. 이는 피부 건조로 유도된 가려움증에 대하여 동물이 자신의 몸을 긁는 행위를 계수한 결과와 같은 양상을 보였다. 또한 피부가 건조할 시 유도될 수 있는 염증인자인 $TNF-{\alpha}$와 IL-6의 단백질 발현량을 동물 피부 조직을 적출하여 확인하였고, 염색법을 통하여 피부 진피 내 탄력섬유의 변화를 가시적으로 제시하였다. 이 피부 조직에서의 Collagen 1A와 AQP3의 단백질 발현량 및 세라마이드 키나이제, HAS2, 그리고 HYAL1 효소활성 결과는 상기의 누적된 콜라겐 트리펩타이드의 보습 효과를 더불어 증명하여 주었다. 이상의 결과로부터 본 연구의 저자는 콜라겐 트리펩타이드가 피부 보습에 효능을 갖는 소재로서 활용가치가 높음을 알 수 있었으며, 현재 시장에서 유통되고 있는 분자량 1000 Da 이상의 콜라겐 가수분해물보다도 저분자화 되며 트리펩타이드를 다량 함유하는 상기의 소재가 증명된 유효성과 증가된 체내 흡수도에 근거하여 보다 확장된 가능성을 보여줄 수 있을 것이라 판단된다.

생물활성탄 공정에서 활성탄 재질에 따른 부착미생물 군집특성 (The Characteristics of Microbial Community for Biological Activated Carbon in Water Treatment Plant)

  • 손희종;박홍기;이수애;정은영;정철우
    • 대한환경공학회지
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    • 제27권12호
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    • pp.1311-1320
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    • 2005
  • 본 연구에서는 pilot 규모의 활성탄 공정을 운전하면서 입상활성탄(granular activated carbon: GAC) 단계에서부터 생물활성탄(biological activated carbon: BAC) 단계로 전환되고 난 후 까지 활성탄 재질별로 유기물 제거능과 미생물 군집특성을 함께 조사하였다. 활성탄 재질별 유기물 흡착능은 석탄계 재질의 활성탄이 가장 우수하였고, bed volume 20,000 이후부터는 3가지 활성탄들이 정성상태에 도달하였다. 부착세균의 생체량과 생산력 또한 석탄계 재질 활성탄에서 가장 높은 것으로 나타났으며, heterotrophic plate count(HPC), eubacteria(EUB), 4,6-diamidino-2-phenylindole(DAPI) 및 생산력은 각각 $0.95{\times}10^7{\sim}52.4{\times}10^7$ CFU/g, $3.8{\times}10^8{\sim}134.2{\times}10^8$ cell/g, $7.0{\times}10^8{\sim}250.2{\times}10^8$ cell/g 및 $1.2{\sim}3.4\;mg{\cdot}C/m^3{\cdot}h$의 범위로 나타났다. 그리고 부착세균의 생체량과 생산력은 모두 bed volume 20,000 이후부터 증가하는 경향을 보였다. 활성탄 재질별 부착세균 생체량과 세균 생산력에 대한 동화가능한 유기탄소(assimilable organic carbon: AOC) 제거율과의 상관성 평가에서는 석탄계 재질 활성탄이 가장 양호한 상관성을 보였으며, 항목별로는 세균 생산력에 대한 상관성이 상대적으로 높은 것으로 나타났다. Fluorescent in situ hybridization(FISH)에 의한 세균군집 구조 조사결과, bed volume 20,000까지는 모든 활성탄에서 $\alpha$ 그룹($\alpha$-proteobacteria)과 other bacteria가 우점하였고, bed volume 20,000 이상에서는 석탄계 재질 환성탄에서는 $\beta$ 그룹($\beta$-proteobacteria)과 $\gamma$ 그룹($\gamma$-proteobacteria)의 우점비율이 상승하였으나, 야자계와 목탄계에서는 $\alpha,\;\beta$$\gamma$ 그룹의 우점비율이 상승하는 것으로 조사되었다.

골막기원세포에서 strontium에 의한 조골세포 표현형의 활성 (STIMULATION OF OSTEOBLASTIC PHENOTYPES BY STRONTIUM IN PERIOSTEAL-DERIVED CELLS)

  • 김신원;김욱규;박봉욱;하영술;조희영;김정환;김덕룡;김종렬;주현호;변준호
    • Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery
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    • 제32권3호
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    • pp.199-206
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    • 2010
  • This study investigated the effects of strontium on osteoblastic phenotypes of cultured human periostealderived cells. Periosteal tissues were harvested from mandible during surgical extraction of lower impacted third molar. Periosteal-derived cells were introduced into cell culture. After passage 3, the periostealderived cells were further cultured for 28 days in an osteogenic induction DMEM medium supplemented with fetal bovine serum, ascorbic acid 2-phosphate, dexamethasone and at a density of $3{\times}10^4$ cells/well in a 6-well plate. In this culture medium, strontium at different concentrations (1, 5, 10, and 100 ${\mu}g$/mL) was added. The medium was changed every 3 days during the incubation period. We examined the cellular proliferation, histochemical detection and biochemical measurements of alkaline phosphatase (ALP), the RT-PCR analysis for ALP and osteocalcin, and von Kossa staining and calcium contents in the periostealderived cells. Cell proliferation was not associated with the addition of strontium in periosteal-derived cells. The ALP activity in the periosteal-derived cells was higher in 5, 10, and 100 ${\mu}g$/ml strontium-treated cells than in untreated cells at day 14 of culture. Among the strontium-treated cells, the ALP activity was appreciably higher in 100 ${\mu}g$/ml strontium-treated cells than in 5 and 10 ${\mu}g$/ml strontium-treated cells. The levels of ALP and osteocalcin mRNA in the periosteal-derived cells was also higher in strontium-treated cells than in untreated cells at day 14 of culture. Their levels were increased in a dose-dependent manner. Von Kossa-positive mineralization nodules were strongly observed in the 1 ${\mu}g$/ml strontium-treated cells at day 21 and 28 of culture. The calcium content in the periosteal-derived cells was also higher in 1 ${\mu}g$/ml strontium-treated cells at day 28 of culture. These results suggest that low concentration of strontium stimulates the osteoblastic phenotypes of more differentiated periosteal-derived cells, whereas high concentration of strontium stimulates the osteoblastic phenotypes of less differentiated periosteal-derived cells. The effects of strontium on osteoblastic phenotypes of periosteal-derived cells appear to be associated with differentiation-extent.

난백(Egg White)에서 추출한 리소좀 추출물(LOE)의 미백 효능 및 피부장벽에 관한 연구 (Study on the Whitening Efficacy and Skin Barrier by Lysosome-related Organelle Extract (LOE) from Egg White)

  • 최다희;전경찬;윤지희;민지호;박시준;김정수;황이택;황형서
    • 대한화장품학회지
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    • 제45권4호
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    • pp.389-397
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    • 2019
  • 리소좀(lysosome)은 진핵세포에서 에너지 대사 및 세포 내 소화 작용에 관여하는 세포 소기관으로 protease, nuclease, glycosidase, lipase, phosphatase 들이 다수 존재한다. 우리는 선행 연구결과들을 통해 난백 리소좀의 멜라닌 색소 탈색능을 보고하였다[8]. 그러나 B16F10 melanocyte 세포주에서 난백 리소좀에 의한 멜라닌 함량 변화 및 피부장벽 조절 연구는 거의 보고되지 않았다. 따라서 우리는 계란 난백(egg white)으로부터 추출한 lysosome-related organelle extract (LOE)에 의한 세포 내 멜라닌 함량 변화 및 피부장벽 강화 효과를 규명하고자 하였다. 먼저 LOE의 미백 효능을 확인하기 위해 B16F10 세포주를 이용하여 세포독성 평가를 진행하였다. B16F10 세포주에서 LOE에 의한 세포독성은 0에서 20 mg/mL 농도에서 관찰되지 않았으나, 40 mg/mL 부터 세포독성이 관찰되어 이후 모든 실험에서 최대 농도값을 20 mg/mL로 설정하였다. 먼저 LOE를 이용한 melanin contents assay 결과, 음성 대조군인 α-MSH 처리군 대비 LOE 처리군 5, 10, 20 mg/mL 농도에서 61.5 ± 4.0%, 61.4 ± 7.3%, 58.3 ± 8.3%로 세포 내 멜라닌 함량이 감소되는 것을 확인하였고, 20 mg/mL 농도 조건에서 MITF 발현 억제도 관찰하였다. LOE의 피부 장벽에 미치는 영향을 관찰하기 위해 각질형성세포주(HaCaT)를 이용하여 TEER (trans-epithelial electrical resistance) assay를 수행한 결과, LOE에 의해 농도 의존적으로 TEER 저항값이 증가하여 LOE가 피부장벽 강화에도 효과가 있음을 알 수 있었다. 또한 피부 염증 유발을 위한 TNF-α 처리조건에서도 LOE는 TEER 저항값을 증가시켜 염증 유발 조건에서도 LOE에 의해 피부장벽이 정상적으로 회복되었음을 알 수 있었다. 마지막으로 cell migration assay를 통해 LOE에 의한 세포이동 촉진 효과를 관찰한 결과, LOE는 세포분열 및 세포이동을 촉진시켰다. 위 결과들을 통해 LOE는 미백 기능 뿐 아니라 피부재생 및 피부장벽 강화에도 효과를 나타내는 소재이며, 효소안정화 및 제형화 기술이 접목된다면 향후 새로운 미백 기능성 화장품 소재로도 개발될 수 있을 것이다.

인삼 모상근의 생장과 Ginsenoside 생합성에 미치는 석결명의 영향 (The Effect of Haliotidis Concha on the Growth and Ginsenoside Biosynthesis of Korean Ginseng Hairy Root)

  • 정대영;김유진;심주선;이정혜;정석규;김세영;인준교;이범수;양덕춘
    • Journal of Ginseng Research
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    • 제33권3호
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    • pp.206-211
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    • 2009
  • 인삼 모상근의 생장과 ginsenosides의 함량을 증가시키기 위하여 생장조절제가 첨가되지 않은 1/2 MS 배지에 석결명의 농도와 처리시기를 달리하여 인삼 모상근 KGHR-8 세포주를 30일간 배양하였다. 실험 결과, 고체배양에서 10 mg/L 석결명을 첨가하였을 때 생장량이 가장 높으며, 300 mg/L 이상 처리구는 대조군에 비해 생장이 낮았다. 액체배양시 10, 15 mg/L 석결명을 첨가하였을 때 생장량이 증가하였고 ginsenoside 함량은 10, 15 mg/L 처리구에서 각각 8.8%, 11.8% 증가를 보였다. 석결명의 최적 처리시점을 구명하고자 첨가시점을 달리하여 인삼 모상근의 생장량을 조사한 결과, 대조군보다 14일 후 10 mg/L 석결명을 접종한 처리구에서 생체중량 22.9%, 건조중량 20.7%으로 가장 높은 인삼 모상근의 생장 증가를 보였다. 또한, 광조사 효과를 조사하기 위해 암실과 광조사 처리구로 나누어 30일간 배양한 결과, 대조군과 비교하여 광조사 처리구에서는 18% 정도 생장량이 증가하였고 암실 처리구에서 거의 차이가 없었다. RT-PCR 결과에서는 10, 20 mg/L 석결명 처리구가 대조군에 비해 사포닌 생합성 관련 유전자인 squalene synthase, squalene epoxidase, dammarenediol synthase, cycloartenol synthase 및 $\beta$-amyrin synthase의 전사량이 증가하였다. Bioreactor (2L)를 이용하여 인삼 모상근을 배양한 결과 처리구가 대조군에 비해 5% 증가를 보였으며, ginsenosides 함량도 2.63 g으로 대조군에 비해 증가하였다. 따라서 석결명은 이차 대사산물인 사포닌의 생산에 영향을 미치는 elicitor로써 역할을 하는 것으로 판단된다.

분화중인 흰쥐 유선내 Luteinizing Hormone (LH) 유전자 발현의 생리적인 조절 (Physiological Regulation of Luteinizing Hormone(LH) Expression in Rat Mammary Gland during Differentiation)

  • 이성호
    • 한국발생생물학회지:발생과생식
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    • 제5권2호
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    • pp.175-180
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    • 2001
  • 태반이나 생식소 등 시상하부 이외의 조직에서도 gonadotropin releasing hormone(GnRH)과 그 수용체가 발현되어 조직 특이적인 기능을 담당함은 잘 알려진 사실이다. 최근 GnRH와 그 수용체 유전자가 흰쥐 유선에서도 발현됨이 증명되었고, LH $\alpha$-와 $\beta$-subunit와 LH 수용체에 대한 전사체 역시 흰쥐 유선에 존재함이 확인되었다 본 연구는 흰쥐 유선 LH의 발현과 유선의 분화과정 간의 상관관계를 조사하기 위해서 생식주기, 임신, 수유, 이유기에 걸쳐 얻은 유선을 재료로 LH 함량 변화를 방사면역측정법으로 측정하였다. 또한 동일한 실험동물에서 얻은 RNA를 사용한 reverse transcription-polymerase chain reaction(RT-PCR)과 Southern blot analysis를 통해 전사수준에서의 변화를 측정하였다. 난소 steroid에 의한 유선 LH의 발현조절 가능성을 조사하기 위해서 난소 제거(ovariectomy, OVX)후 steroid 처리 실험동물 모델을 사용하였다. 생식주기중인 흰쥐의 혈중 LH수준과 유선 내 LH 함량의 변화는 공히 proestrus 시기에 가장 높고 diestrus I 시기에 최저 수준을 보였다. 임신 17일 경으로부터 이유기까지 혈중 LH 수준은 등락을 보였으나, 유선 LH 함량은 수유기 중 현저히 감소한 후 이유기에 상승하였다. Southern blot analysis에서 흰쥐 유선 내 GnRH와 LH의 발현은 대체로 diestrus I 시기에 가장 낮고 이후 diestrus II, proestrus, estrus 시기를 거치며 증가하였고 임신 이후 수유기와 이유기까지 높은 수준으로 유지됨이 확인되었다. 한편 OVX 실험 동물모델에서 혈중 LH 수준은 예상한 바처럼 estrogen에 의한 negative feedback의 작용으로 OVX+OIL 실험군(418.6$\pm$73.4 ng/ml)에 비해 OVX+E$_2$ 실험군(125.9$\pm$45.4 ng/ml)에서 감소하였으며, 유선 내 LH 함량 역시 OVX+OIL 실험군(1.48$\pm$0.20 na/mg)에 비해 OVX+E$_2$ 실험군(1.07$\pm$0.13 ng/mg)에서 유의성 있게 감소하였다. 본 연구결과는 유선 LH가 생식주기, 임신, 수유, 이유 등의 생리적인 변화에 맞물려 조절되고, 특히 estrogen에 의해 유선 LH 합성이 조절될 수 있음을 시사하였다. 유선 LH의 기능으로는 모유의 생산ㆍ분비와 유선 상피세포의 분화와 같은 유선의 기능과 생리조절에 관여하는 것으로 추정된다.

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가뭄 조건 하에서 바이오폴리머 혼합 토양이 Camelina sativa L.의 생장에 미치는 긍정적 영향 (Amended Soil with Biopolymer Positively Affects the Growth of Camelina sativa L. Under Drought Stress)

  • 임현규;김현성;이현숙;신정호;김은석;우효섭;안성주
    • Ecology and Resilient Infrastructure
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    • 제5권3호
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    • pp.163-173
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    • 2018
  • 본 연구에서 사용된 바이오폴리머는 미생물로부터 추출한 ${\beta}$-glucan 및 xanthan gum 이 주성분인 친환경 신소재이며, 토양에 처리하면 강도 증진을 통한 제방의 침식 및 유실 감소뿐만 아니라 토양 내 수분보유력을 증가시키는 것으로 보고되어 있다. 그러나 바이오폴리머가 제방에 적용되었을 때 주변 식생에 미치는 영향에 대한 연구는 미흡한 상황이다. 본 연구는 가뭄 조건에서 토양 내 바이오폴리머 혼합 유무에 따라 Camelina sativa L. (Camelina)의 생육에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 각각 0, 0.25, 0.5, 1%의 바이오폴리머가 혼합된 토양에서 발아로부터 25일간 가뭄 처리 후 표현형을 관찰한 결과, 혼합된 바이오폴리머 농도가 높을수록 가뭄 피해가 감소하였다. 특히 25일 동안의 가뭄 처리된 0.5% 바이오폴리머 혼합구에서 신장, 엽장, 엽폭이 대조구 보다 각각 약 30, 70, 170% 증가하였다. 이후 재급수를 통한 바이오폴리머 혼합구의 회복률 또한 약 80% 높게 나타났다. 식물의 근권 발달을 보기 위해 20일 동안 가뭄을 처리하였으며, 대조구에 비해 바이오폴리머 혼합구에서 측근 형성 및 발달이 약 40% 감소한 것을 확인하였다. Camelina에 가뭄 처리하여 기공전도도, 전해질 유출도, 상대적 수분함량 등 생리적 반응을 조사한 결과, 바이오폴리머의 혼합이 가뭄으로 인한 피해를 각각 약 50, 70, 50% 감소시켰다. 바이오폴리머가 가뭄 조건 하에서 식물의 생장에 미치는 영향을 분자수준에서 알아보기 위해 Reverse Transcription- Polymerase Chain Reaction (RT-PCR)을 통한 유전자 발현양상을 분석하였다. 수분수송 관련 유전자 (aquaporin)인 PIP1;4, 2;1, 2;6 및 TIP1;2, 2;1 발현이 바이오폴리머 혼합구 및 가뭄 처리된 Camelina 잎에서 더 높게 나타났다. 이러한 결과를 종합하였을 때, 바이오폴리머는 가뭄 조건에서 토양 내 수분보유력을 유지시킴으로써 Camelina의 양 수분의 흡수 및 생육에 긍정적인 영향을 주는 것으로 보인다.

유기태 철과 효모 철의 첨가가 산란계의 생산성 및 난 성분에 미치는 영향 (Effects of Dietary Fe Sources on Productivity and Egg Composition in Laying Hens)

  • 나상준;우간바야르;오종일;신인수;정대균;김해영;양철주
    • 한국가금학회지
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    • 제32권3호
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    • pp.211-217
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    • 2005
  • 본 연구는 유기태 철과 효모 철의 첨가가 산란계의 생산성 및 난 성분에 미치는 영향을 알아보기 위하여 시험을 실시하였다. 공시동물은 갈색 테트라 산란계를 이용하였으며, 35주령 245수를 총 7처리 5반복 반복당 7수씩 임의배치 하여 9주간 사양시험을 실시하였다. 처리구는 1) 대조구, 2) YM03 $0.1\%$, 3) YM03 $1.0\%$, 4) YF04 $0.1\%$, 5) YF04 $1.0\%$, 6) chelated Fe $0.01\%$ 및 7) chelated Fe $0.1\%$로 나누었다. 산란율은 YF04 $1.0\%$ 처리구가 $97.09\%$으로 가장 높았으며, 대조구에 비해 통계적인 유의차를 보였다(P<0.05). 난중은 chelated Fe $0.1\%$가 가장 낮게 나타났다(P<0.05). 난황내 Fe 함량은 YF04 $1.0\%$ 처리구와 chelated Fe$0.1\%$처리구가 증가하여 통계적인 차이를 보였다(P<0.05). 난형태, 난백색, 난황지수는 철 처리구들이 대조구에 비해 감소하는 경향을 보였으나 통계적인 유의차는 보이지 않았다 (P>0.05). 그러나 호유닛은 YM03 처리구, YF04 처 리구 및 chelated Fe 처리구에서 증가하여 유의차를 보였다(P<0.05). 산패도(TBA)은 YM03 $1.0\%$ 처리구가 3.98로 가장 높았으며 대조구가 2.85으로 가장 낮았다(P<0.05). 관능검사 결과 외형은 YF04 $1.0\%$ 처리구가 3.64으로 높게 나타났으며 YM03 $0.1\%$ 처리구가 3.00으로 가장 낮았다(P>0.05). 색은 YF04 $1.0\%$ 처리구가 4.00으로 높았으며 YF04 $0.1\%$ 처리구는 2.93으로 가장 낮았다(P<0.05). 다즙성은 YF04 $1.0\%$ 처리구가 3.50으로 가장 높게 나타났으며 YM03 $0.1\%$와 YM03 $1.0\%$ 처리구가 각각 3.07로 낮았다 (P>0.05).

Bacillus megaterium J-65에 의한 xylose로부터 poly-3-hydroxybutyrate 생산 (Production of Poly-3-hydroxybutyrate from Xylose by Bacillus megaterium J-65)

  • 전홍기;진영희;김해남;김윤태;김삼웅;백형석
    • 생명과학회지
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    • 제18권12호
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    • pp.1625-1630
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    • 2008
  • 본 연구는 생분해성 플라스틱인 poly-${\beta}$-hydroxybutyrate (PHB)의 생산단가를 낮추기 위한 노력으로 저가의 기질로부터 PHB 대량생산을 위한 기초자료를 얻는데 그 목적을 두었다. Hemicellulose hydrolysate는 지구상에 풍부하게 존재하는 저가의 waste by-product로서 xylose가 많이 포함되어 있다. 본 연구에서는 xylose로부터 PHB를 생산할 수 있는 균주를 토양에서 분리하여, 분류학적 위치를 밝히고, 균체 생육 최적 조건, PHB 생산을 위한 최적 발효 배양 조건, PHB의 구조 확인 등을 검토 하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 토양으로부터 분리한 균주 J-65는 형태학적, 배양적, 생화학적 및 partial 16S rRNA sequence에 근거하여 Bacillus megaterium로 동정하였다. B. megaterium J-65의 균체 생육 최적 조건은 온도 $37^{\circ}C$, 초발 pH 8.0이었으며 2% xylose, 0.25% $(NH_4)_2SO_4$, 0.3% $Na_2HPO_4{\cdot}12H_2O$, 0.1% $KH_2PO_4$였다. PHB 축적에 영향을 미치는 요인을 검토하기 위해 균체생육 최적배지에서 $37^{\circ}C$, 24시간 1차 배양한 후, 균체를 회수하여 각종 영양분이 결핍된 배지에 2차 배양을 실시한 결과 B. megaterium J-65는 균형생육조건(balanced-growth condition)에서 PHB를 합성하는 균주로 나타났다. PHB보다 물성이 향상된 PHB/HV 공중 합체를 생산하기 위하여 보조기질로 propionic acid를 첨가하였을 때, 0.1% propionic acid 농도에서 HV mol%가 14%인 PHB/HV 공중합체가 합성되었다. 5 l 용량의 발효조에 B. megaterium J-65를 회분배양하였을 때 배양 21시간에 건조균체량 10 g/l, PHB 3.5 g/l를 얻을 수 있었고, 유가배양을 실시한 결과 배양 48시간에 건조균체량 26.52g/l, PHB 9.28 g/l를 얻을 수 있었다. 생산된 PHB를 alkaline solution 처리와 chloroform을 이용한 유기용매 추출법을 이용하여 추출.정제한 후 Gas Chromatography로 정제를 확인하고 300MHz 1H-NMR을 실시한 결과 3-hydroxybutyrate의 homopolymer임을 확인하였다.