• Journal of Biosystems Engineering
• /
• 제35권2호
• /
• pp.124-131
• /
• 2010

Chlorophyll fluorescence has been researched for assessing fruit post-harvest quality and condition. The objective of this preliminary research was to investigate the potential of fluorescence spectroscopy for measuring apple fruit quality. Ultraviolet (UV) and blue light was used as an excitation source for inducing fluorescence in apples. Fluorescence spectra were measured from 'Golden Delicious' (GD) and 'Red Delicious' (RD) apples using a visible/near-infrared spectrometer after one, three, and five minutes of continuous UV/blue light illumination. Standard destructive tests were performed to measure fruit firmness, skin and flesh color, soluble solids and acid content from the apples. Calibration models for each of the three illumination time periods were developed to predict fruit quality indexes. The results showed that fluorescence emission decreased steadily during the first three minutes of UV/blue light illumination and was stable within five minutes. The differences were minimal in the model prediction results based on fluorescence data at one, three or five minutes of illumination. Overall, better predictions were obtained for apple skin chroma and hue and flesh hue with values for the correlation coefficient of validation between 0.80 and 0.90 for both GD and RD. Relatively poor predictions were obtained for fruit firmness, soluble solids content, titrational acid, and flesh chroma. This research has demonstrated that fluorescence spectroscopy is potentially useful for assessing selected quality attributes of apple fruit and further research is needed to improve fluorescence measurements so that better predictions of fruit quality can be achieved.

• 한국수산과학회지
• /
• 제24권6호
• /
• pp.397-404
• /
• 1991

남조류와 crytomonads를 포함한 식물플랑크톤의 일차적 형광특성을 in vivo 상태에서 조사하였다. 형광과 exciatation 스펙트럼을 측정한 견과, 약 580-640 nm 영역에 걸친 형광 스펙트럼이, 조사된 모든 식물플랑크톤으로부터 얻어졌다. 관찰된 형광 스펙트럼의 $\lambda_{max}$ 값은, Synechofoccus sp.(SYN)을 제외하고 모두 유사한 것으로 나타났다 $(\pm3nm)$. 관찰된 형광 스펙트럼의 형광소(fluorophore)를 밝히기 위하여, 식물플랑크톤의 형광 스펙트럼의 세기와 모양, $\lambda_{max}$를 식물플랑크톤에 존재하는 유기화합물의 표준용액의 것과 비교하였다. 식물플랑크톤의 fluorescence $lifetime(\lambda)$과 fluorescence decay curve를 식물플랑크톤에 존재하는 유기화합물의 표준용액의 $\lambda$값과 비교하였다. 580 nm의 형광 파장을 사용하여 얻은 식물플랑크톤의 fluorescence decay는 menoex-ponential과 biexponential decay를 보였으며, 식물플랑크톤의 $\lambda(1.39-1.95ns)$ b-phycoerythrin의 표준용액의 $\lambda(3.23ns)$값보다 현저히 작게 나타났다. 이는 이미 알려진 광합성 능력을 가진 intact cell 내부에서 엽록소 a와 biliprotein간의 효율적인 에너지 전달 체계에 의한 $\lambda$값의 단축으로 여겨지며, 580nm의 형광특성이 biliprotein에 의한 것임을 보여준다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.304-309
• /
• 2015

해양에서 기름 유출 사고로 인한 오염도를 정량적으로 평가하기 위해서, 사고 현장에서 기름을 직접 탐지할 수 있는 센서의 적용이 필요하다. 여러 형태의 기름 탐지 센서 중에서, 기름 성분에 의한 형광 현상(fluorescence)을 탐지 원리로 하는 센서는 해수 중에 존재하는 기름의 농도를 측정할 수 있으므로 효용성이 높은 장점을 갖고 있다. 그러나 이런 종류의 센서는 기름의 형광 현상을 야기시키기 위해서, 수은 램프(mercury lamp)와 같은 자외선 광원(ultraviolet light source)이 필요하고 다양한 종류의 광학 필터와 광전증배관(photomultiplier tube, PMT)과 같은 광학 센서가 주로 사용된다. 이러한 이유로 형광 측정을 기반으로 하고 있는 센서는 측정 플랫폼의 크기가 크기 때문에 현장에서 원활히 사용하기에 한계가 있으며, 고가의 부품들이 집적되어 있어, 센서의 가격이 높은 단점을 갖고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해서, 본 논문에서는 소형의 크기와 가격 경쟁력을 갖고 있는 형광 광도계 기반의 기름 탐지 센서를 설계하는 방법에 대해서 제시하였다. 형광 광도계의 설계 인자를 파악하기 위한 방법으로, 본 연구에서는 5종의 원유 샘플과 3종의 정제유를 이용하여, 기름의 여기 스펙트럼(excitation spectrum)과 발광 스펙트럼(emission spectrum)을 측정하였다. 여기 스펙트럼과 발광 스펙트럼의 측정을 위해서는 형광 분광기(fluorescence spectrometer)를 이용하였고, 측정된 스펙트럼 자료를 분석하여 형광 광도계(fluorimeter) 설계에 필요한 유종에 따른 공통 스펙트럼 파장 대역을 도출하였다. 본 실험을 통해서 모든 종류의 기름 샘플의 경우, 여기 스펙트럼과 발광 스펙트럼의 최고 값을 갖는 파장의 차이는 약 50 nm인 것으로 파악되었다. 실험 중에서, 여기광의 파장을 365 nm와 405 nm로 고정하였을 경우, 280 nm와 325 nm로 고정하였을 경우에 비해서 최대 발광(emission)의 세기가 작아지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 형광 광도계의 광원 파장을 365 nm 또는 405 nm로 사용할 경우, 광학 센서의 민감도(sensitivity)가 발광되는 빛의 세기를 측정할 수 있도록 설계에 반영해야 할 것으로 판단된다. 본 연구의 실험에서 도출된 결과를 통해서, 기름 탐지를 위한 형광 광도계의 광원, 광학 센서 그리고 광학 필터의 유효 파장 대역을 선택하는데 필요한 설계 인자를 파악할 수 있었다.

• 한국물환경학회지
• /
• 제37권5호
• /
• pp.344-354
• /
• 2021

Optical methods such as UV and fluorescence spectrophotometers can be applied not only in the qualitative analysis of dissolved organic matter (DOM), but also in real-time quantitative DOM monitoring for wastewater and natural water. In this study, we measure the UV₂₅₄ and fluorescence excitation emission spectra for a sewage treatment plant influent and effluent, and river water before and after sewage effluent flows into the river to examine the composition and origin of DOM. In addition, a correlation analysis between quantified DOM characteristics and dissolved organic carbon (DOC) was conducted. Based on the fluorescence excitation emission spectra analysis, it was confirmed that the protein-type tryptophan-like DOM was the dominant substance in the influent, and that the organic matter exhibited relatively more humic properties after biological treatment. However, DOM in river water showed the fluorescence characteristics of terrestrial humic-like and algal tyrosine-like (protein-like) organic matter. In addition, a correlation analysis was conducted between the DOC and optical indices such as UV₂₅₄, the fluorescence intensity of protein-like and humic-like organic matter, then DOC prediction models were suggested for wastewater and river monitoring during non-rainfall and rainfall events. This study provides basic information that can improve the understanding of the contribution of DOC concentration by DOM components, and can be used for organic carbon concentration management in wastewater and natural water.

• 한국물환경학회지
• /
• 제23권5호
• /
• pp.705-711
• /
• 2007

Green quantum-dot nanocrystal (QD525) with anti-microcystin monoclonal antibody was applied for detection of microcystin, a monocyclic peptide hepatotoxin, extracted from the culture of Microcystis aeruginosa. The presence of microcystin in the cell lysate was verified by HPLC analysis with UV absorbance at 238 nm. Microcystis cell extract exhibited fluorescence emission spectra, which peak was around 460 nm because of their complex organic substances. When a spherical QD525 antibody conjugates (10~20 nm in diameter) were bound to the microcystins in the Microcystis cell lysate, the fluorescence intensity of the primary peak at 525 nm diminished while the secondary emission peak at 460 nm slightly increased intensities. It is due to energy transfer from the primary (major) to the secondary (minor) peak, resulting from physical deformation of QD525 and different environmental factors. On the other hand, other cell extracts did not show any fluorescence emission change. This study is very available for detecting and monitoring the microcystin because it is one step assay without washing step and portable spectrophotometer makes on-site measurement possible. For health risk assessment of the microcystin, the reliable and rapid system to detect and quantify microcystin is seriously required.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제11권3호
• /
• pp.155-161
• /
• 1983

Bacteriophage f2에 대한 자외광선의 살균효과와 외투막 단백질의 구조에 미치는 영향을 Ray-onet photoreactor PPR-208을 사용하여 300nm의 광선으로 연구하였다. 처음 20분간의 조사에서는 약 4 log의 phage가 감소되고 그후 완만한 살균효과를 보이다가 90분 이상의 조사에서는 생존 바이러스가 발견되지 않았다. Tryptophan residue의 fluorescenve quenching, 자외선으로 조신한 phage에 부착시킨 ANS (8-anilino-1-napht-halene sulfonate)의 fluorescence emission의 감소, tryptophan에서 ANS로의 energy transfer 의 감소 등 spectroscopic technique에 의한 결과와 자외선 조사에 의하여 단백질 외투만이 파손되는 전자현미경 관찰의 결과에 의하여 자외광선은 phage f2의 외투막 단백질의 구조에 변화를 일으킨다는 것이 밝혀졌다.

• Journal of Photoscience
• /
• 제10권1호
• /
• pp.149-155
• /
• 2003

The absorption, fluorescence and fluorescence-excitation spectra of concentrated toluene solutions of selected para substituted trans-stilbene derivatives provide strong evidence for aggregation. A red-shifted fluorescence spectrum peaking at 420 nm gains in intensity as the stilbene concentration is increased. The excitation spectrum of this new emission is well to the red of the normal stilbene absorption spectrum, consistent with the appearance of a red shifted shoulder in the UV spectrum. Formation of a fluorescent ground state dimer (or higher aggregate) is proposed to account for these observations. The presence of polar substituents is crucial to the formation of this ground state complex.

• Journal of Photoscience
• /
• 제12권3호
• /
• pp.143-147
• /
• 2005

The simultaneous determination of harman, harmaline and norharman has been described using synchronous fluorescence technique. The method has been based on their natural fluorescence. It is difficult to analyze and determine their contents by conventional fluorescence method because of their similar molecular structures. The synchronous spectrum, maintaining a constant wavelength difference of ${\Delta}{\lambda}=185nm$ between the excitation and emission monochromators, was selected as optimum to perform the determination. The method was also performed in aqueous medium at pH 4.0 and in presence of sodium dodecyl sulfate (SDS), $1{\times}10^{-5}M$. Under the optimum conditions, each analyte has the linear determination range of $1{\times}10^{-7}M-\;1{\times}10^{-4}M$.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제34권1호
• /
• pp.211-220
• /
• 2013

The characteristic fluorescence properties of quercetin (QCT) and apigenin (API) were studied in various $CH_3OH-H_2O$ and $CH_3CN-H_2O$ mixed solvents. The structure of QCT is completely planar. API is not planar at the ground state but becomes nearly planar at the excited state. If the molecules are excited to the $S_1$ state in organic solvents, QCT exhibits no fluorescence due to excited state intramolecular proton transfer (ESIPT) between the -OH and the carbonyl oxygen, but API shows significant fluorescence because ESIPT occurs slowly. If the molecules are excited to the $S_2$ state, both QCT and API exhibit strong $S_2{\rightarrow}S_o$ emission without any dual fluorescence. As the $H_2O$ composition of both solvents increases, the fluorescence intensity decreases rapidly due to the intermolecular hydrogen bonding interaction. The theoretical calculation further supports these results. The change in fluorescence properties as a function of the solvatochromic parameters was also studied.

• KSBB Journal
• /
• 제20권4호
• /
• pp.291-298
• /
• 2005

본 연구는 재조합 대장균과 S.cerevisiae의 발효공정에서 형광스펙트럼 데이터를 수집하였으며, SOM을 이용하여 형광스펙트럼 데이터를 특정 그룹으로 분류하고 발효공정을 분석하고자 하였다. 배출가스 내 이산화탄소농도와 세포농도 같은 공정변수들은 SOM 알고리즘으로부터 얻은 분산 및 정규화된 가중치들과 좋은 연관성을 나타내었다. 전체 스펙트럼 데이터의 분류는 생물공정 모델링을 위한 매우 중요한 단계인데 그 이유는 몇몇 여기파장과 방출파장의 유의한 조합들이 전체영역의 스펙트럼 데이터로부터 추출되기 때문이다. 예를 들면, 본 연구에서 SOM을 이용하여 추출한 98개의 스펙트럼 데이터의 예제들은 부분최소자승법이나 감독신경망 (supervised neural network)을 이용한 공정의 모델링에 사용될 수 있다.