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암모니아 재순환 침출공정을 이용한 볏짚의 전처리 (Pretreatment of Rice Straw by Using Ammonia Recycled Percolation Process)

  • 강춘형
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제47권1호
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    • pp.89-95
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    • 2009
  • 볏짚은 섬유소와 헤미셀루로우스의 함유량이 높아, 바이오에탄올 생산을 위한 잠재적 가치가 매우 높은 목질계 바이오매스 원료이다. 본 연구에서는 볏짚으로부터 바이오 에탄올 생산하기 위한 전처리 공정으로써 암모니아 재순환 침출 공정을 적용하였다. 특히 생성된 고형물의 조성과 효소 가수분해도에 전처리 공정의 온도와 반응시간 그리고 암모니아의 농도가 미치는 영향을 조사하였다. 실험을 행한 전처리 공정의 온도, 반응시간, 그리고 암모니아의 범위는 차례로 $150{\sim}190^{\circ}C$, 10~90 min 그리고 0~20 wt%이다. 전처리 공정을 통하여 약 84%의 리그닌과 20~80%의 헤미셀루로우스가 용해되었다. 또, 15 wt%의 암모니아 수용액을 이용하여 $170^{\circ}C$에서 90 min 동안 전처리한 고형 잔재물의 경우 15 FPU/g of glucan의 셀루라제 효소를 첨가하여 약 90%의 효소 가수분해도를 얻을 수 있었다. 셀루라제와 자일란나아제를 함께 사용하면 가수분해도가 현저하게 향상되였으며, 이는 헤미셀루로우스가 가수분해 과정에서 중요한 방해제 역할을 하고 있음을 보여주는 것이다. $150^{\circ}C$에서 20 min 동안 15%의 암모니아수로 전처리된 시료를 이용한 동시당화발효 실험과 동시당화공동발효 실험에서는 각각 13.8 g/L(초기 glucan을 기준으로 81%)와 15.2 g/L(초기 glucan과 xylan의 합을 기준으로 89%)의 에탄올이 생성되었다.

${\gamma}-Ray$ 조사에 따른 사람의 정상임파구와 마우스 정상임파구의 DNA Double Strand Break 발생율에 대한 비교분석 (Evaluation of DNA Double Strand Breaks in Human and Mouse Lymphocyte Following ${\gamma}-Irradiation$)

  • 김태환;김성호;정인용;조철구;고경환;류성렬
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제11권2호
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    • pp.219-225
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    • 1993
  • 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.

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방사선 조사에 의한 DNA Double Strand Breaks의 생성 및 회복에 미치는 인삼 알칼로이드 분획의 효과 (The Effects of Alkaloid Fraction of Korean Ginseng on the Radiation-Induced DNA Strand Breaks)

  • 조철구;김태환;류성렬;고경환;김미숙;김정희;김성호;윤형근;지영훈
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제13권2호
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    • pp.113-120
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    • 1995
  • Purpose : To investigate the effect of alkaloid fraction from Korean ginseng on radiation-induced DNA double strand breaks (dsb) formation and repair in murine lymphocytes Materials and Methods : We used the neutral filter elution technique to assay $^{60}Co\;{\gamma}$ ray-induced DNA double strand breaks formation and repair in C57BL/6 mouse spleen lymphocytes for evaluating the dose-response relationship in the presence of alkaloid fraction as a radioprotective agent. The lymphocytes were stimulated with Phytohemagglutinin (PHA, 2 u g/ml) to label $^3[H]-thymidine.$ Isotope-labelled lymphocytes in suspension were exposed to 100 Gy at $0^{\cdot}C$ in the alkaloid fraction-treated group and elution procedure was performed at PH 9.6. The extents of formation of radiation-induced DNA double strand breaks and repair were compared respectively via strand scission factor (SSF) and relative strand scission factor (RSSF). Results: Alkaloid fraction reduced the formation of double strand breaks with dose modification factor of 2 15, compared to control group Rejoining of DNA dsb appeared to take place via two components. The first fast component was completed within 20.4 minutes, but the second slow component was not completed until 220.2 minutes after irradiation. About $30\%$ of dsb formed by irradiation was ultimately unrejoined despite the administration of alkaloid fraction. The administration of alkaloid fraction had a great effect on the second slow component of repair; the half-time of fast component repair was not changed, but that of slow component was 621.8 minutes. Conclusion: Neutral filter elution assay Proved to be a very effective method to quantitate the extents of DNA dsb formation and its repair. By using this technique, we were able to evaluate the efficiency of alkaloid fraction from Korean ginseng as a valuable radioprotector. Alkaloid fraction can be used prophylactically to prevent or ameliorate the severe radiation damages in workers and neighbors around the atomic power plants. For more refined study, however, more advanced purification of alkaloid fraction wil be needed in the near future.

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Characterization of Homocysteine ${\gamma}$-Lyase from Submerged and Solid Cultures of Aspergillus fumigatus ASH (JX006238)

  • El-Sayed, Ashraf S.;Khalaf, Salwa A.;Aziz, Hani A.
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제23권4호
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    • pp.499-510
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    • 2013
  • Among 25 isolates, Aspergillus fumigatus ASH (JX006238) was identified as a potent producer of homocysteine ${\gamma}$-lyase. The nutritional requirements to maximize the enzyme yield were optimized under submerged (SF) and solid-state fermentation (SSF) conditions, resulting in a 5.2- and 2.3-fold increase, respectively, after the last purification step. The enzyme exhibited a single homogenous band of 50 kDa on SDS-PAGE, along with an optimum pH of 7.8 and pH stability range of 6.5 to 7.8. It also showed a pI of 5.0, as detected by pH precipitation with no glycosyl residues. The highest enzyme activity was obtained at $37-40^{\circ}C$, with a $T_m$ value of $70.1^{\circ}C$. The enzyme showed clear catalytic and thermal stability below $40^{\circ}C$, with $T_{1/2}$ values of 18.1, 9.9, 5.9, 3.3, and 1.9 h at $30^{\circ}C$, $35^{\circ}C$, $40^{\circ}C$, $50^{\circ}C$, and $60^{\circ}C$, respectively. Additionally, the enzyme $K_r$ values were 0.002, 0.054, 0.097, 0.184, and 0.341 $S^{-1}$ at $30^{\circ}C$, $35^{\circ}C$, $40^{\circ}C$, $50^{\circ}C$, and $60^{\circ}C$, respectively. The enzyme displayed a strong affinity to homocysteine, followed by methionine and cysteine when compared with non-S amino acids, confirming its potency against homocysteinuria-related diseases, and as an anti-cardiovascular agent and a specific biosensor for homocysteinuria. The enzyme showed its maximum affinity for homocysteine ($K_m$ 2.46 mM, $K_{cat}\;1.39{\times}10^{-3}\;s^{-1}$), methionine ($K_m$ 4.1 mM, $K_{cat}\;0.97{\times}10^{-3}\;s^{-1}$), and cysteine ($K_m$ 4.9 m M, $K_{cat}\;0.77{\times}10^{-3}\;s^{-1}$). The enzyme was also strongly inhibited by hydroxylamine and DDT, confirming its pyridoxal 5'-phosphate (PLP) identity, yet not inhibited by EDTA. In vivo, using Swiss Albino mice, the enzyme showed no detectable negative effects on platelet aggregation, the RBC number, aspartate aminotransferase, alanine aminotransferase, or creatinine titer when compared with negative controls.

제주도 화산회토양에서 Ni, Cu 및 Zn의 자연함유량 특성 (Characteristics of Natural Pedo-geochemical Background for Ni, Cu and Zn in Volcanic Soils of Jeju)

  • 임한철;문경환;전승종;장공만;현해남
    • 한국토양비료학회지
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    • 제41권3호
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    • pp.199-205
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    • 2008
  • 본 연구는 제주지역 토양에서 Ni 함량이 높은 원인을 밝히고 인위적인 함량증가가 우려되는 Cu와 Zn의 함량 특성을 구명하기 위해 수행되었다. 토양시료는 Alfisols 4개통, Andisols 35개통, Endisols 9개통, Inceptisols 16개통, Ultisols 1개통에서 채취하였으며, 동일한 지점에서 모암(자갈) 시료를 채취하였다. 토양색별 Ni, Cu 및 Zn의 함량은 통계적인 유의성은 보이지 않았으나 Ni 평균함량은 $79.2mg\;kg^{-1}$으로 토양색으로 분류한 토양별 평균함량이 토양오염우려기준을 초과하였다. Cu 함량은 $40mg\;kg^{-1}$ 내외, Zn은 $108mg\;kg^{-1}$ 내외로 토양오염우려기준에 비해 낮았으며, 토양색간 함량 차이가 크지 않았다. 토양목별 Ni 함량은 Entisols에서 특이하게 높았으며, 그 외의 토양목에서는 비슷한 함량을 보였다. Cu와 Zn은 토양목과 무관하게 비슷한 경향을 나타내었다. Ni 함량이 많은 암석은 성산층, 신더어콘 및 침상장석 감람석현무암에서 높았으며, 장석현무암 및 조면질 안산암에서 낮았다. Ni은 경작지에 비해 비경작지 함량이 높았으나, Cu와 Zn 함량은 비경작지에 비해 경작지에서 높은 현상이 뚜렷하였다. Ni은 총 시료 중에서 표토/심토 비가 1보다 낮은 토양이 대부분이었으나 Cu와 Zn은 전함량의 표토/심토 비는 1보다 높은 토양이 많아 인위적인 요인에 의해 표토에 Cu가 집적되는 것으로 보인다.