국내 울릉도 연안에서 자생하는 대황에서 라미나란을 분리, 정제 분획하여 구조적 특성을 비교하였다. 분쇄한 대황을 0.09 N HCl로 추출한 조 라미나란과 이를 CPC로 정제한 부분 정제 라미나란의 수율은 각각 $14.5\%,\;6.5\%$였으며, 그 화학적 조성을 비교해 보면, 총당의 함량이 $68.2\%$에서 $74.7\%$로 증가하였고, 단백질의 함량$(8.4\%\rightarrow3.8\%)$및 황산기의 함량$(7.6\%\rightarrow3.2\%)$로 감소하였으며, 주요 구성당인 glucose의 함량이 $55.0\%$에서 $83.3\%$로 증가하여 CPC를 사용하여 라미나란을 간단히 정제할 수 있었다. 라미나란의 분자량 및 당구조 분석을 위하여 부분정제 라미나란을 Sephacryl S-300 HR 칼럼으로 정제하였으며, 이 정제물의 평균 분자량은 12,500 dalton이었다. 그리고 총당의 함량이 $89.9\%$, 단백질 함량은 $1.1\%$, 그리고 황산기 함량 $0.8\%$ 이었으며, 주요 구성당인 glucose의 함량이 $98.3\%$였다. 그리고 FT-IR 분석 결과 glucose는 대부분 $\beta$-결합$(888\;cm^{-1})$의 형태로 존재하는 것을 확인하였다. 그리고 $^{13}C$ NMR 분석 및 methylation 분석을 해본 결과 라미나란은 주로 $\beta-1,3$ 결합에 $\beta-1,6$ 분지를 갖는 glucan임 을 확인하였다.
본 연구는 국내산 갈조류에 대하여 laminaran의 함량을 조사한 결과 대황에서 다량의 laminaran을 함유하고 있는 것으로 나타나 부분정제 laminaran의 생리활성 규명의 일환으로 대황에서 laminaran을 추출한 다음 고지방 식이로 사육한 흰쥐에게 음용수로 급여하였을 때 장기능과 혈청내 지질대사에 미치는 영향을 검토하기 위하여 실시하였다. 식이성 고지혈증이 유발된 실험동물은 대조군(control)., laminaran 0.25% 음용군(low dose, LL), laminaran 0.5% 음용군(high dose, LH)으로 나누었으며, 정상식이를 하는 정상군(normal)은 일반 음용수를 섭취시켰다. LL군 및 LH군은 대조군에 비해 체중증가량은 낮았고, 식이섭취량은 실험군 간 유의적인 차이는 없었다. 체중 100g당 간장, 신장, 부고환 지방조직 무게는 고지혈증 유발 실험군(control, LL 및 LH군)이 정상군(normal)에 비해 높았으나, 실험대조군(control)에 비해서는 LL군과 LH군이 낮게 나타난 반면, 맹장의 무게는 LL군과 LH군이 대조군에 비해 무거웠으며, 소장과 대장의 길이는 정산군과 대조군에 비하여 길은 것으로 나타났다. 혈중 총지질 함량은 LL군과 LH군이 대조군에 비해 각각 36.7 및 36.4%, 중성지질은 23.3 및 31.2%, 인지질 농도는 31.2 및 41.2%로 감소하였다. 또한 총콜레스테롤 함량은 대조군에 비해 34.0 및 26.2%, LDL-콜레스테롤은 69.6 및 68.2% 감소하였고, HDL-콜레스테롤 함량은 각각 40.4 및 44.6% 증가하였다. 동맥경화지수(AI)는 대조군 1.8, LL군 0.5, LH군 0.6으로 대조군에 비해 AI가 각각 72.2 및 66.6% 감소하였다. 이상의 결과 laminaran은 식이성 고지혈증 흰쥐에 대한 혈청 지질성분의 개선효과가 있는 것으로 사료된다.없었으며, activated partial thromboplastin time 또한 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 기대되며, 이에 대한 지속적인 연구가 사료 된다. 수크랄로스 1.27 mg/person/day로 각 인공감미료의 ADI를 국민평균체중 55 kg으로 환산한 $825{\sim}2,200\;mg/person/day$와 비교하였을 때 매우 낮은 수치를 나타내었다. 따라서 본 연구의 결과, 각 인공감미료의 총 일일추정섭취량은 ADI 대비 0.2% 수준이었고 사용가능 대상 식품의 이론적 최대섭취량(TMDI)의 $1.0{\sim}21.4%$의 수준으로 사용대상식품을 통한 인공감미료의 섭취는 안전하다고 판단된다.더 불량할 것으로 예측된다. 24시간회상법과 식품섭취빈도조사법을 이용하여 농촌지역 노인들의 영양소섭취량을 측정하여 비교한 본 연구결과를 종합해보면, 비록 두 식이섭취조사방법 간에 높은 상관성은 보여주지 못하였지만, 영양소섭취량은 두 방법 간에 비슷한 수준을 보여주어, 본 연구대상 특정 농촌지역 노인들의 영양소섭취량 조사에 24시간회상법 및 식품섭취빈도조사법 모두가 사용될 수 있음을 예견하였다. 노인인구 대상으로 보다 정확한 영양소 섭취량 측정을 할 수 있는 식품섭취빈도조사지 개발이 시급한 요구로 제시된다.었다. 즉 음식요인에 대해 높게 인식할수록 재방문의도 및 추천의도가 커지는 것을 알 수 있었다. 대학교 급식소 운영주체에 대한 소비자 인지도 조사결과 향후 대학교 급식소를 운영하는 위탁급식 전문업체의 경우 그들의 브랜드를 알리기 위한 홍보전략이 절실히 필요함을 알 수 있었으며, 최근고객감소로 인하여 다양한 급식운영 마케팅전략을 수립하고 있는 단체급식 운영자들은 재방문 및 추천의도의 선행요건이 급식서비스 품질에 대한 소비자의 인식임을 명심하여 가장 기본이 되는 급식서비스 품질수준을 향상시키기 위하여 노력하여야 할 것이다.
E. bicyclis 열수추출물에서 얻은 crude laminaran의 암 세포독성을 증진시키기 위하여 효소 및 산 가수분해와 고온가압처리에 의한 저분자화를 시도하였으며, 분자량 수준별 위암(SNU-1), 자궁암(HeLa) 및 대장암(SW) 세포주에 대한 세포독성 효과를 알아보았다. 저분자화한 crude laminaran의 총당 및 황산기 함량은 가수분해 방법에 따라 각각 72.3 및 3.5%(효소가수분해), 68.5 및 3.0%(산가수분해), 70.2 및 3.2%(고온가압처리) 수준이었으며, 각 가수분해물의 구성당 조성은 glucose가 78.5, 75.7 및 74.7% 수준으로서 주요 성분이었으며 mannose가 각각 9.9, 10.6 및 11.5%, galactose가 각각 8.5, 9.2 및 9.6%, 그리고 fucose가 각각 3.1, 4.5 및 4.2% 수준으로 함유되어 있었다. 위암, 자궁암 및 대장암 세포주를 대상으로 한 저분자화 수식 laminaran의 세포독성을 MTT assey법으로 조사한 결과 10kDa 이상의 분획에서 높은 세포독성을 나타내었으며, 특히 분자량 50-10 kDa에서 $IC_{50}$ 값은 효소적 가수분해시 60.4, 58.6 및 53.9 ${\mu}g/mL$, 산 가수분해시 75.6, 73.5 및 77.4 ${\mu}g/mL$, 고온가압처리시 61.7, 68.2 및 60.8 ${\mu}g/mL$으로 다른 분획물에 비해 저농도에서 세포독성이 높게 나타났다. 이상의 결과로 미루어 가수분해 처리한 crude laminaran은 분자량 10,000 dalton 이상에서 세포독성이 높았으며, 가수분해 방법에 따른 laminaran의 세포독성에 미치는 영향은 효소적 가수분해가 가장 높았고 그 다음으로 고온가압처리 및 산 가수분해 순으로 높게 나타났다.
본 연구는 다양한 갈조류를 이용한 바이오 에탄올 생산을 실험하였다. 갈조류 다당류는 alginate와 laminaran으로 구성되어 있으며, 이를 단당류로 가수분해하면 바이오 에탄올을 생산 할 수 있는 가능성이 높다. 본 연구에서는 열처리와 산 처리 이용하여 갈조류를 당화하고 이를 통한 바이오 에탄올 생산을 확인고자 한다. 에탄올 발효에는 Saccharomyces cerevisiae KCCM1129와 Pachysolen tannophilus KCTC 7937를 이용하였으며, 에탄올 발효효율은 모자반이나 톳보다 다시마에서 월등히 높았다. 다시마를 이용한 최적 전처리 조건에서의 발효 결과 Saccharomyces cerevisiae KCCM1129와 Pachysolen tannophilus KCTC 7937에서 각각 1.83 g/L, 1.96 g/L의 에탄올 생산을 확인 할 수 있었다. 반면, 모자반과 톳에서의 최대 생산량은 0.22 g/L로 매우 낮았다.
본 연구는 갈조류인 다시마, 모자반, 톳을 효소적 방법으로 가수분해하여 이를 이용한 바이오 에탄올 생산 가능성을 확인하고자 하였다. 가수분해 효소 분리 및 바이오 에탄올 생산 실험 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. 효소는 해수 및 채취한 갈조류 시료에서 분리하였으며, 갈조류의 주요 다당류인 alginate와 laminaran에 대한 효소 활성을 측정하였다. 또한 다시마, 모자반, 톳에 대한 직접적인 갈조류 가수분해 효과를 확인 하였다. 조효소에 의한 가수분해는 alginate에서 특히 높게 나타났으며, laminaran에서도 일부 활성을 보였다. 갈조류의 전처리에서 환원당의 생성은 외분비 효소와 전체 조효소에서 크게 차이가 없었으며, 기질로는 다시마에서 최대 1.90 g/L로 가장 높게 확인되었다. 모자반과 톳에서의 가수분해가 12 h 안에 완료되는 것에 비해 다시마는 72 h 동안 반응이 지속적으로 일어났다. 에탄올 발효는 환원당 생성량과는 무관하게 나타났는데 이는 전처리 방법에 따라 갈조류 다당류의 가수분해에 미치는 영향이 다르기 때문으로 생각되며, 또한 전처리 과정에서 생성되는 부산물이 영향을 미치기 때문인 것으로 생각된다. 갈조류 에탄올 발효에서 기질로 다시마를 이용했을 때 에탄올 생산 수율이 가장 높았다. 다시마를 이용한 발효에서는 발효균주 및 효소처리에 따른 에탄올 생산량이 대략 0.90 g/L로 유사하게 나왔다. 모자반에서의 에탄올 생산은 발효균주를 Saccharomyces cerevisiae로 하였을 때 최대 0.14 g/L로 확인 되었으며, 톳에서는 Saccharomyces cerevisiae를 이용한 발효에서 에탄올생산이 전혀 확인되지 않았으며, Pachysolen tannophilus 에서만 0.09 g/L의 에탄올 생산이 생산되었다.
지금까지 해양생물에 관한 연구로서 갈조류중의 미역(Undaria pinnatifida)의 주성분인 알긴산(alginic acid)의 생리활성을 중심으로 성인병의 예방과 노화 억제효과에 관한 연구가 진행되어 왔다. 미역, 다시마 등 갈조류의 생리활성성분으로서 알긴산은 점성(viscosity)이 매우 커서 음료개발에 많은 문제점을 갖고 있다. 그렇지만, 후코이단 성분은 중성다당인 라미나란(laminaran)과는 달리 황산기(sulfate group)를 가진 산성의 수용성 다당류로서 항혈액응고 작용과 항종양 활성을 나타낸다고 보고되어졌다. (중략)
본 연구는 갈조류인 다시마를 이용한 생물학적 바이오 에탄올 생산 과정에서 산 및 염 농도가 미치는 영향과 다시마에 포함된 다당류 성분 중 에탄올로 전환 가능한 유용 기질에 대해 연구하였다. 다시마를 이용한 에탄올 발효에는 Saccharomyces cerevisiae KCCM1129를 이용하였으며, 고압멸균기를 이용한 열 처리 다시마에서 최대 2.09 g/L의 에탄올 생산을 확인할 수 있었다. 산 전처리 과정을 통해 1.0 N HCl에서 최대 3.95 g/L의 환원당이 생성되었으나 에탄올 생산은 오히려 산 처리를 하지 않은 배지에서 더욱 높게 나타났다. 산 처리시 생성되는 염의 영향을 확인 결과 염 농도의 증가에 따라 에탄올 발효가 저해되는 것을 확인할 수 있다. 갈조류 주요 구성 다당류를 이용한 발효에서 mannitol만이 열처리에서 최대 3.09 g/L까지 에탄올로 전환 가능한 것으로 확인되었으며, laminaran의 경우 0.1 N HCl을 처리하였을 때 0.15 g/L의 소량의 에탄올 생산이 확인되었으며, 산 처리에서 세포 성장이 다른 기질에 비해 크게 증가하는 것으로 나타났다.
본 연구는 갈조류인 다시마의 당 성분 함량에 대한 분석과 효소 및 유기산 가수분해물을 이용한 생물학적 바이오 에탄올 생산에 대해 연구하였다. HPLC를 이용한 당 성분 분석 결과 alginate가 total sugar의 65.99%로 가장 많은 것으로 확인되었으며, laminaran과 mannitol이 각각 6.24, 27.77%로 나타났다. 1.5% acetic acid를 이용하여 $121^{\circ}C$, 60 min 동안 가수분해 결과 최대 1.874 g/L의 환원당이 생성되었으며, ascorbic acid의 경우 2.0%에서 최대 4.291 g/L의 환원당이 생성되는 것으로 나타났다. Alginate lyase와 laminarinase와 같은 효소를 이용한 가수분해에서 환원당 생성량은 최대 2.219 g/L였다. 다시마 가수분해물을 이용한 에탄올 발효 결과 유기산을 처리했을 때에는 에탄올 생산량이 오히려 감소하는 것으로 나타났으며, alginate lyase와 laminarinase를 혼합처리 했을 때 에탄올 생산량이 1.26 g/L로 가장 높았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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