Eun Bi Jang;Jong-Du Lee;Hyejin Hyeon;Yong-Hwan Jung;Weon-Jong Yoon
한국자원식물학회:학술대회논문집
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한국자원식물학회 2022년도 추계학술대회
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pp.99-99
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2022
Artemisia fukudo is a biennial plant and has been reported to have anticancer, anti-melanogenesis, and anti-inflammatory effects. However, it is difficult to produce biomass from A. fukudo, so it is not used as a material for cosmetics or pharmaceuticals. In vitro culture can stably produce biomass throughout the year. In this study, the culture system for producing the highest biomass and bioactive substances was compared. Ex vitro plants were collected in Pyoseon-eup, Jeju island in May 2021, and in vitro culture was harvested after culturing for 8 weeks (plantlet) and 4 weeks (adventitious roots), respectively. After harvest, total polyphenol content (TPC), total flavonoid content (TFC), and DPPH scavenging activity were analyzed. In biomass production, adventitious roots (FW: 5.1 g·100 ml-1, DW: 0.6 g·100 ml-1) were about 4 times higher than that of plantlets (FW: 1.8 g·200 ml-1, DW: 0.3 g·200 ml-1). Both TPC and TFC were highest in ex vitro plants (9.2 ㎍·mL-1, 31.6 ㎍·mL-1), and were 3.0 times and 1.8 times higher than those of plantlets (3.0 ㎍·mL-1, 17.8 ㎍·mL-1), respectively. The IC50 value of DPPH scavenging activity was also the best in ex vitro plants (69.8 ㎍·mL-1), followed by root root (184.4 ㎍·mL-1) and plants (325.3 ㎍·mL-1) in that order. Through additional elicitor treatment, scale-up, and advanced compounds analysis such as HPLC, it can be used as an industrial material.
Plasma-resistant ceramic (PRC) is a material used to prevent internal damage in plasma processing equipment for semiconductors and displays. The challenge is to suppress particles falling off from damaged surfaces and increase retention time in order to improve productivity and introduce the latest miniaturization process. Here, we confirmed the effect of suppressing plasma deterioration and reducing the etch rate through surface treatment of existing PRC with an initial illumination level of 200 nm. In particular, quartz glass showed a decrease in etch rate of up to 10%. Furthermore, it is believed that micro-scale secondary particles formed on the microstructure of each material grow as crystals during the fluoridation process. This is a factor that can act as a killer defect when dropped, and is an essential consideration when analyzing plasma resistance. The plasma etching suppression effect of the initial illumination is thought to be due to partial over etching at the dihedral angle of the material due to the sputtering of re-emission of Ar+-based cations. This means that plasma damage due to densification can also be interpreted in existing PRC studies. The research results are significant in that they present surface treatment conditions that can be directly applied to existing PRC for mass production and a new perspective to analyze plasma resistance in addition to simple etching rates.
2012년 농림수산 식품부 자료에 따르면 국내 식용 옥수수 재배 면적은 약 15,000 ha, 생산량은 74,399 톤이며, 옥수수의 식량 자급률은 3,8%, 곡물자급률은 0.9% 내외로 소비량의 대부분을 수입에 의존하고 있다. 옥수수 전체 수입량의 75%가 사료용, 23%가 가공용으로 국내 사료 및 산업소재로서 중요한 위치를 차지하고 있지만 옥수수 수입대체 및 품종 개발과 관련된 국내 연구는 내수를 위하여 제한적으로 수행되어 왔기 때문에 그 동안 축적된 기술을 바탕으로 종자시장이 협소한 국내보다는 해외를 대상으로 한 기술 개발이 시급하다. 현재 동남아시아는 외국 투자 유치를 자국 경제 발전의 원동력으로 삼고 외국인 투자자에 대해 면세혜택까지 부여하며 각종 지원책을 내세워 투자를 유도하고 있다. 최근 동남아시아의 경제 성장과 더불어 노동임금과 토지임대료가 올라 농업이 점점 어려워진다는 얘기도 있지만 농업 기계화와 선진 영농을 접목시켜 노동생산성을 높이면 우리나라보다는 발전의 여지가 많이 남아있는 땅이다. 특히 세계적으로 축산물 수요가 증가하는 가운데 옥수수를 이용한 가공식품 및 사료작물의 활용은 좋은 아이템이 아닐 수 없다. 따라서 동남아시아를 대상으로 하는 해외식량기지로서의 가능성을 타진하고 해외 수출용 옥수수 품종을 개발하여 개발 품종에 대한 마케팅 판매 전략의 수립을 목적으로 진행된 결과는 다음과 같다. 1. 동남아시아의 주요 곡물 생산량 중 옥수수의 생산량은 1990년대를 기점으로 가축 사육 증가와 더불어 지속적으로 증가하고 있으나 옥수수 재배 농가의 재래종 사용 및 농사를 위한 기본 인프라 시설과 열악한 관개시설, 수확 후 관리기술의 미흡으로 단위면적당 생산성은 낮은 편이다. 최근 급속한 기후 변화로 인한 수량감소도 생산성을 저해하는 중요한 요인으로 작용하면서 내재해 다수성 교잡종 품종의 수요 및 요구도가 높아지고 있다. 2. 인도네시아는 1992년부터 3계교잡을 이용하여 개발된 품종이 보급되기 시작하여 2001년 부터는 단교잡 품종을 개발하여 보급하고 있고 캄보디아는 사료용 옥수수의 거의 대부분을 CP 캄보디아가 농가로부터 수매하여 사료를 제조하고, 농가는 이 회사로부터 옥수수 종자를 구매하여 재배하는 상호 유기적 관계를 유지하고 있었다. 2010년 이후 캄보디아의 주요 재배 품종은 몬산토의 DK8868, DK9955, 신젠타의 NK6326, NK7328, CP그룹의 CP333 등 여전히 다국적 기업 및 현지 로컬 기업의 품종이 재배되고 있었다. 베트남은 동남아시아에서 많은 양의 옥수수를 수입하는 대표적인 국가 중 하나로 1990년부터 2011년까지 평균 수입량이 수출량의 13배에 달한다. 또한 경제성장 및 육류소비의 증가로 인한 사료용 옥수수의 수입으로 베트남의 옥수수는 주변 국가에 비해 높은 시장 가격을 형성하고 있다. 이에 베트남 정부는 정책적인 투자로 생산 효율성 향상을 위해 LVN-10과 같은 다양한 개량종 품종을 개발하고 있을 뿐 아니라 해충저항성, 제초제저항성 품종과 같은 GM작물의 재배를 승인 하였다. 이는 2020년까지 지속가능한 농업을 장려하는 계획과 맞물려 GM작물을 30~50%까지 늘려 농산물의 품질을 개선하여 농촌소득을 증진시킬 계획이다. 3. 국내의 협소한 종자 시장 한계를 극복하기 위해 동남아시아에 우리 농업관련 기관이나 민간기업 등이 진출하려면, 현지의 투자환경과 여건을 사전에 조사하고 외국인과 외국기업에 관련된 법규 및 사례를 충분히 검토하여야 한다. 세계 굴지의 종자회사인 몬산토, 듀퐁, 신젠타 뿐 아니라 로컬 기업이 장악하고 있는 시장으로의 진입을 위해 기술, 품질 및 가격 경쟁력을 갖춘 신품종의 개발이 필요하다. 신품종의 개발은, 사전에 조사한 현지 시장 분석 마케팅 역량 및 정부의 투자지원 정책과 접목되었을 때 농산물의 해외 진출 성과를 기대할 수 있을 것이다.
지구온난화와 함께 홍수와 가뭄 등 기후변화에 대비하기 위해서는 경지현황에 대한 신속하고 정확한 정보를 바탕으로 농업생산량을 효율적으로 관리, 예측, 대비하는 것이 필요하다. 본 연구는 시 도 규모 이상의 넓은 지역을 대상으로 농촌지역 토지피복도 제작을 지원할 수 있는 영상분류 알고리즘 개발을 목표로 객체기반 영상분석기법의 활용가능성과 한계를 검토해 보았다. 추가적인 공간자료의 사용이 최소화된 상태에서 다중시기 RapidEye 위성영상의 분광정보 활용가능성을 테스트해 보고자 하였으며, 사례연구지인 김제지역 일대($1,300km^2$)에 대한 토지피복 분류 정확도는 80.3%로 양호하게 나타났다. 분석에 사용된 RapidEye의 6.5m 공간해상도는 대체로 작은 규모로 경작되는 우리나라 경지의 공간적 특성 추출이 가능하다는 것을 보여주었으며, 객체기반의 영상분석 기법은 분석가의 전문지식을 분류과정에서 다양한 방법으로 구현해냄으로써 영상정보 활용의 최적화를 꾀할 수 있음을 보여주었다. 또한, 기개발된 영상분류 알고리즘을 저장하고, 분석목적에 맞게 세부 변수들을 조정하여 다른 지역 또는 다른 영상에 응용할 수 있다는 장점이 있다. 하지만, 객체기반 영상분류의 근간이 되는 영상분할 과정은 정량적으로 명확히 설명되지 않는 경우가 많아 분석자의 경험과 전문지식을 바탕으로 최선의 결과를 도출하는 것이 요구된다.
최근 중국의 애니메이션산업은 정부와 사회 전체의 주목을 받으며 빠르게 발전하고 있다. 각 지역마다 거대 규모의 애니메이션 시장에 대응하기 위해서 분주하게 애니메이션 산업 활성화 방안을 모색하고 있고, 기존의 OEM생산방식에서 탈피하여 자체 역량을 발휘하여 창작 능력이 극대화된 수많은 애니메이션을 제작하고 있다. 중국의 애니메이션 관련 산업의 매출규모가 우리의 10배를 넘는 현재에 이르기까지 중국 애니메이션 산업 발전의 근간이 되는 애니메이션 교육현황과 그 교육을 통한 산학협력방식에 대한 구체적인 연구가 부족한 편이다. 이에 본 논문은 중국 현지 6개 애니메이션 관련 대학을 직접 방문하여 애니메이션 교육현황을 조사, 분석하였고, 중국 내 주요 애니메이션 관련기업 10여개 업체를 직접 방문하여 중국 내 애니메이션 관련 산업현장에서의 산학협력실태를 조사하였다. 이 조사를 통하여 중국내 산학협력방식의 실태와 문제점을 파악할 수 있었고 이러한 분석을 토대로 우리나라의 대학 및 산업체에서 수행할 수 있는 산학협력체제의 여러 방안을 제언하고자 한다. 이 연구를 통하여 기존에 미흡했던 중국 내 산학협력체계에 대한 집중적인 연구의 시금석을 제공할 수 있고, 오늘날 우리나라 교육 현실에 접목한 많은 선행연구로서의 활용가치가 있다고 사료된다.
천변여과지에서 표류수 유속이 여재의 폐색에 주는 영향을 파악하기 위하여 파일럿 규모의 실험을 수행하였다. 표류수 유속을 0~40 cm/sec 범위에서 단계적으로 변화시키면서 설비를 운전하여 폐색이 발달하는 현상을 관측하였고, 관측결과를 수치해석코드로 해석하여 폐색계수를 얻었다. 연구결과 이 범위의 표류수 유속에서는 표류수 유속이 폐색발달에 영향을 주지 않는 것으로 나타났고, 폐색은 주로 표층에서 발생함을 알 수 있었다. 여과수 산출율이 $5m^3/m^2-day$에서 $3m^3/m^2-day$까지 감소하는 동안 표층 50 cm에서의 폐색계수는 약 30,000 sec까지 증가하였으며, 이는 전체 여재두께 2.4 m가 가지는 폐색계수의 87%에 해당되었다. 표층 50 cm의 폐색계수에서 표면폐색이 90% 정도를 차지하여 내부폐색은 약 10%에 불과함을 알 수 있었다. 운전지속에 따라 표면폐색은 심화되었지만 내부폐색은 일정함도 알 수 있었다. 또한, 폐색이 진행되어도 여과깊이에 따른 탁도분포는 일정함을 알 수 있었다.
본 연구는 유역에서 제공하는 다양한 생태서비스 가운데 네팔의 Bagmati 유역의 물생산량(Water yield)을 산정하였다. 물 공급, 관개 수력 등 다양한 시설에 사용되는 물생산량 지도는 계획 및 관리에 도움이 되며 생태서비스의 공급과 생산에 의도하지 않은 부정적 영향을 줄일 수 있다. 여러 문헌들은 네팔 Bagmati유역에 대한 탄소저장과 식수공급과 같은 생태서비스 제공 연구에 중점을 두었으나 토양피복별 혹은 소유역별 물 생산량에 대한 연구는 매우 미흡했다. 따라서 본 연구에서는 네팔 바그 마티 유역에서 소유역 규모와 함께 유역의 총 물생산량을 계산하고 유역의 토지피복 유형별로 물생산량을 산정하기 위해 시작되었다. 이를 위해, 생태서비스 평가를 위해 가장 많이 사용되는 Budyko 수문학적 방법에 바탕을 둔 ArcGIS기반 InVEST Water Yield 모형이 사용되었다. 본 연구로부터의 결과는 단위면적(ha)e당 물 생산량이 소유역 5 ($15216.32m^3/ha$)에서 가장 높았으며 소유역 6 ($10847.15m^3/ha$)에서 가장 낮았다. 토지피복별 물생산량은 도시화지역에서 가장 높게 산정되었으며, 초원과 농경지가 도시화지역 다음으로 높게 산정되었다. 본 연구에서 산정된 소유역별, 토지피복별 물생산량은 지역 규모의 상호 관련 서비스 개발을 위한 효율적인 시나리오를 제공하고 지속 가능한 토지 이용 정책 및 상호 관련된 물 관리 서비스를 촉진시킬 것으로 기대한다.
본 연구는 농후제로 일반적으로 사용되는 루(roux)의 첨가량을 달리하여 품질 특성을 비교 분석한 것으로 최적의 데미글라스 소스의 농도를 확인하여 데미글라스 소스의 대량생산을 위한 재료 배합비의 표준화 된 제조 공정을 확립하여 최적화하고자 하였다. 갈색 육수에 루를 첨가함으로써 전체적인 색이 옅어지며, pH, 염도에는 큰 영향을 미치지 않지만, 당도는 루의 첨가량에 따른 영향이 있음을 알 수 있었다. 점도계를 사용하여 각각의 rpm을 달리하여 점도를 측정한 결과, 루의 첨가량이 증가할수록 점도는 높아짐을 알 수 있었는데, 점도가 증가함은 첨가된 루의 밀가루 전분에 의한 것으로 보여진다. 기호도 조사 결과, 갈색 육수에 루를 9% 첨가한 데미글라스 소스를 가장 선호하는 것으로 나타났다. 또한, 루를 첨가하지 않은 대조군이 가장 낮은 기호도를 보인 것은 일반적으로 소스는 농후제의 첨가가 중요한 영향을 끼치기 때문으로 농후제인 루 첨가량에 의해 관능적 특성 중 점도뿐만 아니라 다른 특성의 기호도에도 큰 효과를 보인 사실로부터 루는 농후제이지만 복합적으로 기호도에 영향을 주며, 첨가량에 따른 일정한 경향이 존재하는 것이 아닌 농도의 최적치가 존재하고 있음을 알 수 있었다. 이러한 최적화 된 농도의 확인을 통하여 데미글라스 소스의 대량생산을 위한 표준화 된 제조 공정을 확립한 최적화는 품질적인 맛뿐만 아니라 우수한 영양성분을 포함하고 있는 한층 고급스러운 데미글라스 소스를 개발하는데 도움이 될 것이다.
생물전환기법과 유산균을 사용한 발효를 이용해 쿼세틴의 회수율 증가와 비배당체(aglycone) 형태로의 전환을 통해 체내 흡수율을 높이고 풍미가 향상된 기능성 양파음료를 개발하기 위한 연구를 수행하였다. 생물전환에 적합한 유산균과 효모를 발굴하고 외부환경 조건에 차이를 두어 쿼세틴의 비배당화 전환율을 최대화하는 조건을 확립하였다. 실험 결과를 바탕으로 L. casei, L. plantarum, K. lactis가 생물전환공정에 적합한 유산균으로 선별되었다. 양파 슬러리를 포함한 양파즙을 발효하였을 때 쿼세틴 농도는 초기 대비 K. lactis와 L. casei에서 각각 260%, 318%의 증가가 관찰되었으나, 48시간 이후에는 감소하는 것을 확인하였다. 또한 quercetin hexose와 quercetin di-hexose는 최대 141%까지 증가하여 발효가 진행되는 동안 전체 총 쿼세틴 양이 증가함을 알수 있었다. 양파즙의 초기 pH를 중성으로 조정하였을 때 비배당체 쿼세틴 농도는 초기에 빠르게 증가했으나 24시간 이후에는 발효가 지속됨에 따라 감소하였다. Quercetin hexose의 농도 또한 빠르게 감소해 비배당체 비율이 증가했지만 자체 농도가 감소해 중성 pH에서의 발효는 적절하지 않다고 판단하였다. 발효기를 이용한 대용량 발효 실험에서도 L. plantarum, L. casei와 K. lactis 모두 동일한 발효 효율을 유지함을 확인하였다. 그러나 식품으로서의 사용을 위한 열 살균 이후에는 유산균 발효 양파즙의 쿼세틴 배당체 농도가 급격히 감소하여 고온 고압 살균이 아닌 여과와 같은 다른 살균 공정이 필요하다고 판단했다. 이상의 결과를 바탕으로 식물성 유산균 발효를 통한 쿼세틴 함량 증가와 비배당체/배당체 비율의 증가를 확인하였고 고기능성 유산균/젖산균 발효 양파즙의 개발 가능성을 알 수 있었다.
한국미생물생명공학회 2004년도 Annual Meeting BioExibition International Symposium
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pp.60-61
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2004
Metabolic engineering is now a well established discipline, used extensively to determine and execute rational strategies of strain development to improve the performance of micro-organisms employed in industrial fermentations. The basic principle of this approach is that performance of the microbial catalyst should be adequately characterised metabolically so as to clearlyidentify the metabolic network constraints, thereby identifying the most probable targets for genetic engineering and the extent to which improvements can be realistically achieved. In order to harness correctly this potential, it is clear that the physiological analysis of each strain studied needs to be undertaken under conditions as close as possible to the physico-chemical environment in which the strain evolves within the full-scale process. Furthermore, this analysis needs to be undertaken throughoutthe entire fermentation so as to take into account the changing environment in an essentially dynamic situation in which metabolic stress is accentuated by the microbial activity itself, leading to increasingly important stress response at a metabolic level. All too often these industrial fermentation constraints are overlooked, leading to identification of targets whose validity within the industrial context is at best limited. Thus the conceptual error is linked to experimental design rather than inadequate methodology. New tools are becoming available which open up new possibilities in metabolic engineering and the characterisation of complex metabolic networks. Traditionally metabolic analysis was targeted towards pre-identified genes and their corresponding enzymatic activities within pre-selected metabolic pathways. Those pathways not included at the onset were intrinsically removed from the network giving a fundamentally localised vision of pathway functionality. New tools from genome research extend this reductive approach so as to include the global characteristics of a given biological model which can now be seen as an integrated functional unit rather than a specific sub-group of biochemical reactions, thereby facilitating the resolution of complexnetworks whose exact composition cannot be estimated at the onset. This global overview of whole cell physiology enables new targets to be identified which would classically not have been suspected previously. Of course, as with all powerful analytical tools, post-genomic technology must be used carefully so as to avoid expensive errors. This is not always the case and the data obtained need to be examined carefully to avoid embarking on the study of artefacts due to poor understanding of cell biology. These basic developments and the underlying concepts will be illustrated with examples from the author's laboratory concerning the industrial production of commodity chemicals using a number of industrially important bacteria. The different levels of possibleinvestigation and the extent to which the data can be extrapolated will be highlighted together with the extent to which realistic yield targets can be attained. Genetic engineering strategies and the performance of the resulting strains will be examined within the context of the prevailing experimental conditions encountered in the industrial fermentor. Examples used will include the production of amino acids, vitamins and polysaccharides. In each case metabolic constraints can be identified and the extent to which performance can be enhanced predicted
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[게시일 2004년 10월 1일]
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