• 제목/요약/키워드: oxidation characterization

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피부 표면에서의 수분산 바이오셀룰로오스 미세섬유의 특성에 대한 연구 (Characterizations of Water-dispersed Biocellulose Nanofibers on the Skin Surface)

  • 전승현;김서연;박선규;이천구;이설훈;강내규
    • 대한화장품학회지
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    • 제44권1호
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    • pp.89-94
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    • 2018
  • 본 연구에서는 바이오셀룰로오스를 산화 촉매인 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N-oxy radical(TEMPO)을 이용해 카복실기로 치환된 수분산 바이오셀룰로오스 미세섬유(TC)를 합성하였다. 합성된 수분산 바이오셀룰로오스는 수용액 및 에멀젼에서도 그 구조를 유지하였다. 피부 표면에 미세섬유 구조로 안착된 수분산 바이오셀룰로오스는 바이오셀룰로오스의 고유의 물성인 물리적 강도, 수분 흡수능을 유지하였다. 모델 피부인 젤라틴 젤에 수분산 바이오셀룰로오스를 코팅 후 경도 측정 시, 바이오셀룰로오스 미세섬유가 피부 표면을 잡아주기 때문에 코팅하지 않았을 때에 비해 약 20% 증가하는 것을 확인하였다. 수분 흡수능을 측정하기 위해 돼지피부에 수분산 바이오셀룰로오스를 도포 후 접촉각을 측정하였을 때, 낮은 초기 접촉각을 가지면서도 시간에 따라 급격히 감소하는 것을 확인하였다. 또한 O/W 제형에서도 수분산 바이오셀룰로오스가 함유된 O/W 제형에서 시간에 따른 접촉각이 감소하는 것을 확인하였다. TC에 대한 연구는 피부 위에서의 미세섬유의 기능에 대한 새로운 인식을 제공할 뿐만 아니라, fiber-cosmetics이라는 새로운 개념의 화장품 제형 연구의 초석이 될 것으로 기대된다.

막걸리 종초 제조에 적합한 초산균의 분리 및 발효특성 (Isolation and Characterization of Acetic Acid Bacteria for Producing "Makgeolli Seed-Vinegar")

  • 이혜빈;오현화;정도연;전현일;송근섭;김영수
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제46권10호
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    • pp.1216-1224
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    • 2017
  • 자연발효식초로부터 acetic acid 생성능이 우수한 10종의 균주를 분리한 후 에탄올 저항성과 아황산 저항성을 평가하였고, 16S rRNA 염기서열을 분석하여 균주를 동정한 다음 명명하였다. 분리 동정된 10종의 균주 중 식품원료 사용 가능 균주인 Acetobacter pasteurianus는 8종으로 확인되었다. A. pasteurianus 8종 중 에탄올 저항성이 우수한 JAC002, JAC005, JAC008의 세 균주를 이용하여 막걸리 종초를 제조하였다. 진탕배양($30^{\circ}C$, 120 rpm) 조건에서 20일 동안 발효시키면서 막걸리 종초의 이화학적 특성, 유리당과 유기산의 변화, 유해균에 대한 항균 활성을 측정하였다. 선발 균주 중 A. pasteurianus JAC002 균주는 발효 20일 경과 후 총산도 4.21%, acetic acid 함량 3,791.77 mg%, 에탄올 소모량 2,931.78 mg%로 대조구나 다른 초산균에 비해 에탄올의 acetic acid 전환능이 우수하였다. 식품유해 지표균인 Staphylococcus aureus(KACC1927)와 Escherichia coli(KACC 10115)에 대한 항균 활성은 A. pasteurianus JAC002 균주가 접종된 막걸리 종초의 발효기간이 20일까지 경과했을 때 acetic acid 농도의 증가와 더불어 유의적으로 증가하는 것으로 확인되었다. 특히 A. pasteurianus JAC002 균주를 막걸리 종초 제조를 위한 종균으로 사용하였을 때 acetic acid 생성능이 우수하여 우점화가 유리하며 에탄올로부터 acetic acid로의 전환율이 높은 것으로 확인되었다. 따라서 이 막걸리 종초를 사용하여 다양한 원료의 식초를 제조한다면 식초의 풍미를 유지하면서 기능성을 증대시킬 것으로 기대된다.

고품질 금속 이온 첨가 MCM-41 분자체 촉매의 제법, 특성화 및 응용 반응 (Synthesis, Characterizations, and Applications of Metal-Ions Incorporated High Quality MCM-41 Catalysts)

  • 임상윤
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제51권4호
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    • pp.443-454
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    • 2013
  • 콜로이드 실리카와 가용성 실리카를 이용하여 나트륨이 첨가되지 않은 다양한 금속이온 첨가 MCM-41 촉매를 제조하였다. 전이금속 이온인 $V^{5+}$, $Co^{2+}$$Ni^{2+}$이 MCM-41에 첨가되었을 경우 기공벽 내의 실리콘 이온과 등방치환을 하여 실리카 기공벽 내에서 독립된 단일 활성점을 형성하여 우수한 환원 및 활성 내구성을 보였다. 수소 승온 환원법을 이용하여 Co-MCM-41 촉매의 기공 곡률 반경효과에 대해 검토해 본 결과, 적절한 환원 처리와 기공 크기 및 pH 조절에 따라 코발트 금속입자의 크기를 1nm 이하의 범위에서 조절할 수 있었으며, 이 미세 금속 입자들은 표면 금속이온들과의 결합으로 인해 상당한 고온 안정성이 있음을 발견하였다. 완전 환원 후에도 비정형 실리카의 부분 덮힘으로 인해 금속 입자들의 표면 이동 및 뭉침 현상이 현저히 저하되는 것을 볼 수 있었다. 이들 촉매의 반응 예로 금속 입자 크기에 민감한 단일층 탄소 나노튜브의 합성을 Co-MCM-41을 이용하여 실시하였고, 금속 입자의 안정성 시험반응으로 Co 및 Ni-MCM-41을 이용한 CO 메탄화 반응, V-MCM-41을 이용한 메탄올 및 메탄의 부분 산화반응 및 기공곡률 반경이 촉매활성에 미치는 영향 등을 살펴보았다.

일산화탄소 산화를 위한 PtRu/C 시리즈 촉매의 합성 및 특성 연구 (Synthesis and Characterization of a Series of PtRu/C Catalysts for the Electrooxidation of CO)

  • 이선화;최승목;김원배
    • 청정기술
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    • 제18권4호
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    • pp.432-439
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    • 2012
  • 백금(Pt)과 루테늄(Ru)의 조성비가 일산화탄소(CO) 산화반응에 미치는 영향을 조사하고자 탄소를 지지체(support)로 사용한 20 wt% 백금과 백금-루테늄 시리즈 촉매(Pt : Ru = 7 : 3, 5 : 5, 3 : 7)를 콜로이드 방법(colloidal method)으로 합성하였다. 다양한 물리 화학적 분석장비인 투과전자현미경(transmission electron microscopy, TEM)과 X-선 회절(X-ray diffraction, XRD), 에너지 분산형 X-선 분석기(energy dispersive X-ray spectroscopy, EDS)를 이용하여 구조 화학적 특성을 분석하고, X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)을 통해 전자적 특성 변화를 확인하였다. 더불어 일산화탄소 벗김 전압전류실험(CO stripping voltammetry)을 이용하여 전기화학적 거동을 분석하였다. 합성된 촉매들 중 $Pt_5Ru_5/C$가 가장 낮은 개시 전위(vs. Ag/AgCl)와 가장 큰 일산화탄소의 전기화학적 활성화 표면적(CO EAS) 값을 나타냈으며 이를 통해 $Pt_5Ru_5/C$이 일산화탄소의 전기화학적 산화반응에 있어 가장 효과적인 촉매임을 확인하였다. $Pt_5Ru_5/C$의 격자상수 변화를 통한 구조적 특성변화 및 백금 d-밴드의 페르미 레벨 변화를 통한 전자적 특성변화 그리고 이작용기(bifunctional)의 효과가 일산화탄소의 전기화학적 산화반응에 대한 활성을 증진시켰다고 사료된다.

생지화학적 스멕타이트-일라이트 반응에 관한 고찰 (Review of Microbially Mediated Smectite-illite Reaction)

  • 김진욱
    • 자원환경지질
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    • 제42권5호
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    • pp.395-401
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    • 2009
  • 스멕타이트-일라이트 (SI)의 전이 반응은 쇄설성 퇴적암 지역에 흔히 볼 수 있는 광물 반응이다. 지난 40여년 동안 SI 전이 반응의 중요성에 대한 논문들이 많이 출간되었는데 이는 스멕타이트가 일라이트로 변하는 정도 즉 "illitization" 이 석유의 개발, 퇴적물의 화학적 변화 및 물리적 성질변화 에 많은 연계성이 있기 때문이다. 기존의 S-I 상전이에 대한 메커니즘 연구에서는 layer-by-layer reaction 에 의한 solid state 반응 혹은 dissolution/precipitation 반응으로 집약되지만 박테리아 반응의 역할을 전혀 고려하지 않았다. 무산소 환경에서 박테리아와 점토광물의 반응에 대한 연구, 특히 스멕타이트와 철 환원 박테리아의 반응 작용에 대한 연구에서는 철 환원 박테리아가 스멕타이트 구조 속에 있는 철을 환원시켜 에너지를 얻는다고 밝혀졌다. 최근 발표된 논문들은 미생물의 철 환원 작용에 의하여 S-I 상전이가 일어날 수 있다고 보고되었는데, 이는 기존의 상전이에 대한 개념에 즉 고온, 고압, 오랜 시간이 S-I 전이의 필수 조건이라는 일반적인 해석에 반하는 것으로 새로운 연구 분야의 가능성을 시사하고 있다. 현재까지 발표된 논문에 의하면 박테리아가 S-I 반응을 촉진지킴으로 고온, 고압, 혹은 상당시간의 속성작용이 전제조건으로 작용하지 않을 수 있다는 가능성을 시사한다. 하지만 박테리아가 철을 환원함과 동시에 스멕타이트를 일라이트로 전이시킴에 있어서의 메커니즘에 대한 이해는 아직 미비하다. 따라서 이 논문에서는 현재까지 밝혀진 SI 반응을 살펴보고, 미생물 광물간의 반응작용에 있어서 연구 방법을 소개함을 목적으로 한다.

고추잎 열수추출물로부터 보체계 활성화 다당의 분리 및 특성 (Isolation and Characterization of Complement System Activating Polysaccharides from the Hot Water Extract of the Leaves of Capsicum annuum L.)

  • 이용세;나경수;정상철;서형주;박희성;백형석;최장원
    • 생명과학회지
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    • 제12권1호
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    • pp.87-95
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    • 2002
  • 고추잎의 열수추출을 행하여 추출물의 보체계 활성을 측정한 결과 열수추출물에서 높은 항보체 활성이 나타나 고추잎의 열수추출물을 대상으로 활성 다당을 분리하여 특성을 조사하였다. 즉 열수추출물의 메탄을 환류, 에탄을 침전, 투석 및 동결건조를 통하여 고추일 600 g으로부터 186g의 조다당(CAL-0)을 얻었다. CAL-0는 당 51.8%, 산성당 8.2%, 단백질 16.8%를 함유하고 있었으며 주로 arabinose, glucose, galactose로 구성되어 있었다. 조다당 CAL-0는 pronase 처리에서 활성의 변화가 없었으나 과요오드산 산화에 의해서 급격히 활성이 감소하였다. 또한 CAL-0의 항보체 활성은 $Ca^{2+}$이온 존재 유무시의 항보체 활성과 교차면역 전기영동 결과 고전경로와 부경로를 통하여 보체계를 활성화하는 것이 관찰되었다. 이 조다당 CAL-0를 DEAE Sepharose CL-6B을 사용하여 0$\longrightarrow$1 M NaCl로 이온교환 크로마토그래피를 행하여 1개의 비흡착획분과 6개의 흡착획분을 얻었다. 이중 증류수(CAL-1)와 0.1 M NaCl에서 용출된 획분(CAL-2)이 다른 획분에 비해 높은 보체계 활성을 보였으며 활성 획 분들에서는 주로 arabinose, galactose, glucose가 다양한 비율의 몰비로 구성되어 있었다. CAL-2 획분은 Sepharose CL-6B의 gel filtration에서 고분자 peak와 저분자 peak로 분리되었으며 항보체 활성은 분자량 61,000 정도의 고분자 획분에서 높게 나타났다.

옥수수와 톨페스큐 근권 유래의 메탄 산화 및 아산화질소 환원 세균 컨소시움 특성 (Characterization of CH4-oxidizing and N2O-reducing Bacterial Consortia Enriched from the Rhizospheres of Maize and Tall Fescue)

  • 이수정;김서영;김예지;이윤영;조경숙
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제49권2호
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    • pp.225-238
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    • 2021
  • 옥수수(Zea mays)와 톨페스큐(Festuca arundinacea) 근권 토양을 접종원으로 사용하여 농화배양을 통해 CH4 산화컨소시움과 N2O 환원 컨소시움을 얻었다. Illumina MiSeq 염기서열 분석법으로 접종원과 컨소시움의 세균 군집 특성을 비교하였고, 컨소시움의 CH4 산화와 N2O 환원 활성에 미치는 뿌리삼출물의 영향을 규명하였다. 접종원이 다름에도 불구하고 옥수수와 톨페스큐 유래 CH4 산화 컨소시움 사이의 유사성이 높았고, 2종의 N2O 환원 컨소시움도 서로 유사성이 높았다. 2종의 CH4 산화 컨소시움에서 우점도가 높은 metanotrophs는 Methylosarcina, Methylococcus 및 Methylocystis이었다. 2 종의 N2O 환원 컨소시움에서 대표적인 N2O 환원 세균은 Cloacibacterium, Azonexus 및 Klebsiella이었다. 옥수수 근권 유래 N2O 환원 컨소시움의 N2O 환원 속도는 옥수수 뿌리삼출물 첨가에 의해 1.6배, 톨페스큐 유래 컨소시움의 N2O 환원 속도는 톨페스큐 뿌리삼출물 첨가에 의해 2.7배 향상되었다. 그러나 CH4 산화 컨소시움의 활성은 뿌리삼출물 첨가에 의해 향상되지 않았다. 본 연구의 옥수수 및 톨페스큐 근권 유래 CH4 산화 및 N2O 환원 컨소시움은 유류 오염 정화과정에서 non-CO2 온실가스배출을 저감하는데 활용 가능하다.

Manganese and Iron Interaction: a Mechanism of Manganese-Induced Parkinsonism

  • Zheng, Wei
    • 한국환경성돌연변이발암원학회:학술대회논문집
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    • 한국환경성돌연변이발암원학회 2003년도 추계학술대회
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    • pp.34-63
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    • 2003
  • Occupational and environmental exposure to manganese continue to represent a realistic public health problem in both developed and developing countries. Increased utility of MMT as a replacement for lead in gasoline creates a new source of environmental exposure to manganese. It is, therefore, imperative that further attention be directed at molecular neurotoxicology of manganese. A Need for a more complete understanding of manganese functions both in health and disease, and for a better defined role of manganese in iron metabolism is well substantiated. The in-depth studies in this area should provide novel information on the potential public health risk associated with manganese exposure. It will also explore novel mechanism(s) of manganese-induced neurotoxicity from the angle of Mn-Fe interaction at both systemic and cellular levels. More importantly, the result of these studies will offer clues to the etiology of IPD and its associated abnormal iron and energy metabolism. To achieve these goals, however, a number of outstanding questions remain to be resolved. First, one must understand what species of manganese in the biological matrices plays critical role in the induction of neurotoxicity, Mn(II) or Mn(III)? In our own studies with aconitase, Cpx-I, and Cpx-II, manganese was added to the buffers as the divalent salt, i.e., $MnCl_2$. While it is quite reasonable to suggest that the effect on aconitase and/or Cpx-I activites was associated with the divalent species of manganese, the experimental design does not preclude the possibility that a manganese species of higher oxidation state, such as Mn(III), is required for the induction of these effects. The ionic radius of Mn(III) is 65 ppm, which is similar to the ionic size to Fe(III) (65 ppm at the high spin state) in aconitase (Nieboer and Fletcher, 1996; Sneed et al., 1953). Thus it is plausible that the higher oxidation state of manganese optimally fits into the geometric space of aconitase, serving as the active species in this enzymatic reaction. In the current literature, most of the studies on manganese toxicity have used Mn(II) as $MnCl_2$ rather than Mn(III). The obvious advantage of Mn(II) is its good water solubility, which allows effortless preparation in either in vivo or in vitro investigation, whereas almost all of the Mn(III) salt products on the comparison between two valent manganese species nearly infeasible. Thus a more intimate collaboration with physiochemists to develop a better way to study Mn(III) species in biological matrices is pressingly needed. Second, In spite of the special affinity of manganese for mitochondria and its similar chemical properties to iron, there is a sound reason to postulate that manganese may act as an iron surrogate in certain iron-requiring enzymes. It is, therefore, imperative to design the physiochemical studies to determine whether manganese can indeed exchange with iron in proteins, and to understand how manganese interacts with tertiary structure of proteins. The studies on binding properties (such as affinity constant, dissociation parameter, etc.) of manganese and iron to key enzymes associated with iron and energy regulation would add additional information to our knowledge of Mn-Fe neurotoxicity. Third, manganese exposure, either in vivo or in vitro, promotes cellular overload of iron. It is still unclear, however, how exactly manganese interacts with cellular iron regulatory processes and what is the mechanism underlying this cellular iron overload. As discussed above, the binding of IRP-I to TfR mRNA leads to the expression of TfR, thereby increasing cellular iron uptake. The sequence encoding TfR mRNA, in particular IRE fragments, has been well-documented in literature. It is therefore possible to use molecular technique to elaborate whether manganese cytotoxicity influences the mRNA expression of iron regulatory proteins and how manganese exposure alters the binding activity of IPRs to TfR mRNA. Finally, the current manganese investigation has largely focused on the issues ranging from disposition/toxicity study to the characterization of clinical symptoms. Much less has been done regarding the risk assessment of environmenta/occupational exposure. One of the unsolved, pressing puzzles is the lack of reliable biomarker(s) for manganese-induced neurologic lesions in long-term, low-level exposure situation. Lack of such a diagnostic means renders it impossible to assess the human health risk and long-term social impact associated with potentially elevated manganese in environment. The biochemical interaction between manganese and iron, particularly the ensuing subtle changes of certain relevant proteins, provides the opportunity to identify and develop such a specific biomarker for manganese-induced neuronal damage. By learning the molecular mechanism of cytotoxicity, one will be able to find a better way for prediction and treatment of manganese-initiated neurodegenerative diseases.

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입상 슬러지 반응조 내의 혐기성 암모늄 산화(ANAMMOX) 및 분자생태학적 특성 평가 (Anaerobic Ammonium Oxidation(ANAMMOX) in a Granular Sludge Reactor and its Bio-molecular Characterization)

  • 한지선;박현아;성은혜;김창균;윤조희;배영신
    • 대한환경공학회지
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    • 제28권11호
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    • pp.1213-1221
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    • 2006
  • 본 연구에서는 혐기성 암모늄 산화(ANAMMOX)반응을 유도하기 위해 양조폐수를 처리하는 메탄 생성 반응조의 입상 슬러지를 혐기성 반응기에 식종하였다. 암모니아성 질소($NH_4^+-N$)와 아질산성 질소($NO_2^--N$)를 1:1의 비율로 인공폐수를 조제하여 반응조를 운전하였다. 실험기간은 반응기의 유입 질소농도 조건에 따라 3개의 phase로 구분하였다. 각 phase별 유출수의 질소농도, COD, 알칼리도, 발생 가스 조성을 측정하여 처리효율을 평가하였다. Phase 1에서는 유입 $NH_4^+$-N $NO_2^-$-N를 각각 1.91 $gN/m^3{\cdot}d$부터 14.29 $gN/m^3{\cdot}d$까지 점차 높였으며 Phase 2에서 각 질소의 부하를 23.81 $gN/m^3{\cdot}d$, Phase 3에서는 19.05 $gN/m^3{\cdot}d$로 하여 운전하였다. 아질산성 질소($NO_2^-$-N)는 전 기간에 걸쳐 99%까지 제거 되었으며, 암모니아성 질소($NH_4^+-N$)의 제거율은 각 phase별로 변동폭이 높았으며 이 중 Phase 2에서 최대 75%까지 제거되었다. 한편 각 phase별 반응조의 미생물 군집 변화는 16s rDNA방법을 이용하여 분석하였다. 입상 슬러지의 접종 초기인 Phase 1의 경우 메탄생성이 일정하게 유지되었으며 메탄균과 탈질균이 공존하였다. Phase 2의 경우 아질산성 질소($NO_2^--N$)와 암모니아성 질소($NH_4^+-N$)의 제거율이 각각 99%와 75%까지 증가하였으며 이 때 ANAMMOX균의 존재가 확인되었다. Phase 3의 경우 외부 공기 유입으로 인하여 암모니아성 질소(NH4+-N)의 제거율은 급격히 감소하였으나 미생물 군집 중 여전히 ANAMMOX균이 관측되었다.

국내 유통되는 퓨어 및 정제 올리브유의 이화학적 특성 및 향기 분석 (Analysis of Physicochemical Characterization and Volatiles in Pure or Refined Olive Oils)

  • 남하영;이주운;홍장환;이기택
    • 한국식품영양과학회지
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    • 제36권11호
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    • pp.1409-1416
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    • 2007
  • 국내 시중에서 유통되는 국내외 브랜드의 퓨어 및 정제올리브유에 대한 이화학적 특성 및 이들의 향기 성분을 비교 분석하였다. 총 7종의 퓨어 및 정제 올리브유의 지방산 조성을 비교한 결과 palmitic(16:0, $10.2{\sim}16.8$ mole%), palmitoleic(16:1, $0.7{\sim}2.4$ mole%), stearic(18:0, $1.9{\sim}3.0$ mole%), oleic(18:1, $61.2{\sim}74.7$ mole%), linoleic(18:2, $9.4{\sim}18.0$ mole%) 및 linolenic acid(18:3, $0.5{\sim}0.9$ mole%)로 분석되었다. 색도 분석에서 퓨어 및 정제 올리브유의 $L^*$값은 $92.2{\sim}99.0$, $a^*$값은 $-22.2{\sim}-3.2$, $b^*$값은 $18.5{\sim}55.0$을 나타내었다. 이들의 총 페놀 함량 측정 결과 국내 브랜드 퓨어 올리브유에서는 $2.2{\sim}13.3$ mg/100g, 수입 브랜드 퓨어 및 정제 올리브유에서는 $1.9{\sim}5.1mg/100g$으로 나타났고, ${\alpha}$-토코페롤 함량은 $7.91{\sim}13.88$ mg/100g로 조사되었다. 퓨어 및 정제올리브유 시료들의 초기 POV는 $6.83{\sim}20.31$ meq/kg의 수치를 보였고, 이들의 induction period time은 $17.37{\sim}34.72$ hr로 나타났다. 주요 향 성분의 구별을 위해 SPME-GC/MS 분석을 실시한 결과, 올리브유의 주요 향 성분으로 acetic acid, hexanal, heptanal, 2,4-dimethyl-heptane 등이 동정되었고, MOS 유형의 전자코를 이용하여 퓨어 및 정제 올리브유 향기패턴에 대한 주성분분석을 한 결과, 이들의 원산지별과 국내 수입 브랜드 및 혼합율에 의한 향기 성분 패턴 경향성을 찾아보기 어려웠다.