• Animal Bioscience
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• 제36권3호
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• pp.451-460
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• 2023

Objective: This program aimed to reveal the association of feed intrinsic molecular structure with nutrient supply to animals from canola feedstocks and co-products from bio-oil processing. The special objective of this study was to quantify the relationship between molecular spectral feature and nutrient availability and develop nutrient prediction equation with vibrational molecular structure spectral profiles. Methods: The samples of feedstock (canola oil seeds) and co-products (meals and pellets) from different bio-oil processing plants in Canada (CA) and China (CH) were submitted to this molecular spectroscopic technique and their protein and carbohydrate related molecular spectral features were associated with the nutritional results obtained through the conventional methods of analyses for chemical and nutrient profiles, rumen degradable and intestinal digestible parameters. Results: The results showed that the spectral structural carbohydrates spectral peak area (ca. 1,487.8 to 1,190.8 cm^-1) was the carbohydrate structure that was most significant when related to various carbohydrate parameters of canola meals (p<0.05, r>0.50). And spectral total carbohydrate area (ca. 1,198.5 to 934.3 cm^-1) was most significant when studying the various carbohydrate parameters of canola seeds (p<0.05, r>0.50). The spectral amide structures (ca. 1,721.2 to 1,480.1 cm^-1) were related to a few chemical and nutrient profiles, Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS) fractions, truly absorbable nutrient supply based on the Dutch protein system (DVE/OEB), and NRC systems, and intestinal in vitro protein-related parameters in co-products (canola meals). Besides the spectral amide structures, α-helix height (ca. 1,650.8 to 1,643.1 cm^-1) and β-sheet height (ca. 1,633.4 to 1,625.7 cm^-1), and the ratio between them have shown to be related to many protein-related parameters in feedstock (canola oil seeds). Multi-regression analysis resulted in moderate to high R² values for some protein related equations for feedstock (canola seeds). Protein related equations for canola meals and carbohydrate related equations for canola meals and seeds resulted in weak R² and low p values (p<0.05). Conclusion: In conclusion, the attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy vibrational molecular spectroscopy can be a useful resource to predict carbohydrate and protein-relates nutritional aspects of canola seeds and meals.

• Animal Bioscience
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• 제36권8호
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• pp.1190-1198
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• 2023

Objective: To our knowledge, there are few studies on the correlation between internal structure of fermented products and nutrient delivery from by-products from coffee processing in the ruminant system. The objective of this project was to use advanced mid-infrared vibrational spectroscopic technique (ATR-FT/IR) to reveal interactive correlation between protein internal structure and ruminant-relevant protein and energy metabolic profiles of by-products from coffee processing affected by added-microorganism fermentation duration. Methods: The by-products from coffee processing were fermented using commercial fermentation product, called Saus Burger Pakan, consisting of various microorganisms: cellulolytic, lactic acid, amylolytic, proteolytic, and xylanolytic microbes, for 0, 7, 14, 21, and 28 days. Protein chemical profiles, Cornell Net Carbohydrate and Protein System crude protein and CHO subfractions, and ruminal degradation and intestinal digestion of protein were evaluated. The attenuated total reflectance-Ft/IR (ATR-FTIR) spectroscopy was used to study protein structural features of spectra that were affected by added microorganism fermentation duration. The molecular spectral analyses were carried using OMNIC software. Molecular spectral analysis parameters in fermented and non-fermented by-products from coffee processing included: Amide I area (AIA), Amide II (AIIA) area, Amide I heigh (AIH), Amide II height (AIIH), α-helix height (αH), β-sheet height (βH), AIA to AIIA ratio, AIH to AIIH ratio, and αH to βH ratio. The relationship between protein structure spectral profiles of by-products from coffee processing and protein related metabolic features in ruminant were also investigated. Results: Fermentation decreased rumen degradable protein and increased rumen undegradable protein of by-products from coffee processing (p<0.05), indicating more protein entering from rumen to the small intestine for animal use. The fermentation duration significantly impacted (p<0.05) protein structure spectral features. Fermentation tended to increase (p<0.10) AIA and AIH as well as β-sheet height which all are significantly related to the protein level. Conclusion: Protein structure spectral profiles of by-product form coffee processing could be utilized as potential evaluators to estimate protein related chemical profile and protein metabolic characteristics in ruminant system.

• Animal Bioscience
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• 제37권8호
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• pp.1398-1407
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• 2024

Objective: The objective of this study was to determine internal structure spectral profile of by-products from coffee processing that were affected by added-microorganism fermentation duration in relation to truly absorbed feed nutrient supply in ruminant system. Methods: The by-products from coffee processing were fermented using commercial fermentation product, consisting of various microorganisms: for 0 (control), 7, 14, 21, and 28 days. In this study, carbohydrate-related spectral profiles of coffee by-products were correlated with their chemical and nutritional properties (chemical composition, total digestible nutrient, bioenergy values, carbohydrate sub-fractions and predicted degradation and digestion parameters as well as milk value of feed). The vibrational spectra of coffee by-products samples after fermentation for 0 (control), 7, 14, 21, and 28 days were determined using a JASCO FT/IR-4200 spectroscopy coupled with accessory of attenuated total reflectance (ATR). The molecular spectral analyses with univariate approach were conducted with the OMNIC 7.3 software. Results: Molecular spectral analysis parameters in fermented and non-fermented by-products from coffee processing included structural carbohydrate, cellulosic compounds, non-structural carbohydrates, lignin compound, CH-bending, structural carbohydrate peak1, structural carbohydrate peak2, structural carbohydrate peak3, hemicellulosic compound, non-structural carbohydrate peak1, non-structural carbohydrate peak2, non-structural carbohydrate peak3. The study results show that added-microorganism fermentation induced chemical and nutritional changes of coffee by-products including carbohydrate chemical composition profiles, bioenergy value, feed milk value, carbohydrate subfractions, estimated degradable and undegradable fractions in the rumen, and intestinal digested nutrient supply in ruminant system. Conclusion: In conclusion, carbohydrate nutrition value changes by added-microorganism fermentation duration were in an agreement with the change of their spectral profile in the coffee by-products. The studies show that the vibrational ATR-FT/IR spectroscopic technique could be applied as a rapid analytical tool to evaluate fermented by-products and connect with truly digestible carbohydrate supply in ruminant system.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제3권2호
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• pp.146-153
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• 1999

목적 : 초기 및 지연기 허혈성 뇌경색에서 양자자기공명분광법 (proteon MR-spectroscopy)을 시행하여 특징적인 소견을 알알아보고 임상적 증상과 비교하고자 하였다. 대상 및 방법 : 초기 허혈성 뇌경색으로 진단 받은 28명 (37-83세, 남자 15명, 여자 13명)의 환자를 대상으로 발병 후 2-10일 (평균 6.2일)에 단일 복셀 양자자기공명분광법을 시행하였다. 12명에서는 지연기에 추적 양자자기공명분광법을 시행하였고 그 시기는 20-32일 (평균 25일) 이었다. 자기공명분광법은 1.5 T장치에서 PRESS(Point Resolved Spectroscopic Sequence)기법으로 TR 2000ms, TE 288 (144)ms, 관심 영역 $2cm{\times}2cm{\times}2cm$ 화소를 사용하였다. 결과 분석은 병소와 병소에 인접한 정상으로 보이는 부위, 그리고 병소의 반대편 정 상부위에서 N-acetylaspartate (NAA)/ creatine, choline/creatine 및 lactate/creatine 비를 구하여 초기와 지연기의 스펙트럼을 비교 분석하였다. 또한 스펙트럼 양상이 환자의 신경학 적 증세와 어떤 관계가 있는 지 분석하였다. 결과 : 초기에 얻은 자기공명분광법에서는 병소의 NAA/creatine 비가 다양한 정도의 감소를 보 였고 (n=22), 정상인 경우도 있었다 (n=6). lactate/creatine 비는 고도의 증가 (n=25), 혹은 약간의 증가 (n=3)를 보인 반면, choline/creatine 비는 대부분 정상 범위이었다. 지연기 추적 자기공명분광법에서는 초기기에 비해 NAA/creatine 비는 5예에서 감소를, 1예에서 증가를, 6예에서는 변화를 보이지 않았다. lactate/creatine 비는 10예에서 감소를 보였으며, 2예에서 변화를 보이지 않았다. Choline/creatine 비는 약간 증가히는 경향을 보였다. 병소의 lactate/creatine 비는 환자의 증상이 섬할 경우 증가하는 양상을 보였다, NAA/creatine 비는 lactate/creatine 비와는 상관관계를 보이지 않았지만 NAA/creatine 비가 낮을수록 임상증상이 심했다. 결론 : NAA/ creatine 비의 감소, lactate/creatine 비의 증가는 초기 허혈성 뇌경색의 공통적 소견이었으며 , 이들은 임상증세와 유의한 상관관계를 보였다. 지연기에는 NAA/creatine 비와 lactate/creatine 비가 초기에 비하여 감소하거나 유의한 변화를 보이지 않았다.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제5권2호
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• pp.123-129
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• 2001

목적 : 정상 성인에셔 소뇌와 뇌교의 MRS의 정상 소견과 대사물질비의 정상값을 구하고, 같은 장비에서 반복 시행한 결과의 차이와 다른 장비간의 결과의 차이가 어느 정도인지를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 건강한 9명의 정상 자원자(평균연령 23세)를 대상으로 두 개의 서로 다론 1.5T MR 장비 (A, B 장비)에서 각각 두 번씩 총 4회의 MRS를 양측 소뇌 반구와 뇌교에셔 시행하였 다. 스핀에코 단일화적소기법을 이용하였고 소뇌에서는 $2{\times}2{\times}1.5{\;}em$의 voxel 크기를, 뇌교 에서는 $1.5{\times}1.5{\times}1.5{\;}cm$의 voxel을 적용하였다. TR/TE는 2000/288 msec, Averaging 은 128회로 하였다. 소뇌와 뇌교의 NAA/Cho, NAA/Cr, NAA/(Cho+Cr), Cr/Cho 비를 peak height와 peak area로 각각 구하여, 같은 장비 내 (intra-unit) , 그리고 다론 장비간 (inter-unit)의 정상값에 유의한 차이가 있는지를 알아보았다. 결과 : A 장비에서 첫번째로 시행한 peak height NAA/Cho, NAA/Cr, NAA/(Cho+ Cr), CriCho 비의 평균값(표준편차는 소뇌에서 각각 $1.08{\pm}0.16,{\;}1.44{\pm}0.286,{\;}0.61{\pm}0.09,{\;}0.76{\pm}0.13$ 였고, 두번째 시행한 결과와 비교할 때 장비내 차이는 3-7% 였다. B장비에서 시 행한 2회의 검사 사이에서는 22% 의 차이를 보인 Cr/Cho를 제외하면 1-9% 의 장비내 차이 를 보였다. A, B 두 장비 간 차이는 1-26%였다. 뇌교에서는 A장비 첫번째 peak height 측정 치는 $1.51{\pm}0.35,{\;}3.35{\pm}0.78,{\;}1.02{\pm}0.16,{\;}0.47{\pm}0.14$로서, 소뇌보다 NAA/Cho, NAA/Cr, NAA!(Cho+Cr) 비가 유의하게 높았다. 장비내 차이는 A장비에서 2-21 %였고, B장비에서 4-18%였다. A, B 두 장비간 차이는 1-18% 였다. peak area로 구한 대사산물비의 평균값은 peak height 의 그것에 비해 전반적으로 두 장비에서 높거나 광범위한 변이를 보였다. 결론 : 소뇌의 NAA/Cho과 NAA/Cr의 평균값이 뇌교의 그것보다 유의하게 낮았다. 같은 장비 내에서 반복 시행한 평균값의 차이는 대체적으로 유의한 차이가 없었으나, 다른 장비에서 반복 시행한 장비간의 사이에는 유의한 차이가 있는 경우가 더 많았다. 따라서 , MRS 검사를 소뇌나 뇌교의 어떤 절환에 적용하기 전에 각 장비 마다 정상 기준치를 반드시 얻은 후에 이상여부를 판 정하는 것이 필수적이라고 생각된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.562-569
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• 2019

최근에 원 거리에서 폭발 물질의 감지를 위해 라만 분광 기기의 관심이 점차 증가하고 있다. 더불어 측정된 화학물질에 대한 라만 스펙트럼을 대용량 데이터베이스의 알려진 라만 스펙트라와 비교하여 식별할 수 있는 고속 검색 방법에 대한 요구도 커지고 있다. 지금까지 가장 간단하고 널리 사용되는 방법은 주어진 스펙트럼과 데이터베이스 스펙트라 사이의 유클리드 거리를 계산하고 비교하는 방법이다. 하지만 고차원 데이터의 속성으로 검색의 문제는 그리 간단하지 않다. 가장 큰 문제점중의 하나는 검색 방법에 있어서 연산량이 많아 계산 시간이 너무 오래 걸린다는 것이다. 이러한 문제점을 극복하기 위해, 우리는 정렬된 분산에 따른 MPS Sort+PDS 방법을 제안하였다. 이 방법은 벡터의 두 개의 주요한 특징으로 평균과 분산을 사용하여 후보가 될 수 없는 많은 코드워드를 계산하지 않으므로 연산량을 줄이고 계산 시간을 줄여준다. 본 논문에서 우리는 기존의 방법보다 더욱 더 향상된 2가지 새로운 방법의 고속 검색 알고리즘을 제안한다. PCA+PDS 방법은 전체 데이터를 사용하는 거리 계산과 똑같은 결과를 가지면서 PCA 변환을 통해 데이터의 차수를 감소시켜 계산량을 줄여준다. Hierarchical Cluster Tree 알고리즘은 PCA 변환된 스펙트라 데이터를 사용하여 이진 계층 클러스터 트리를 만든다. 그런 후 입력 스펙트럼과 가장 가까운 클러스터부터 검색을 시작하여 후보가 될 수 없는 많은 스펙트라를 계산하지 않으므로 연산량을 줄이고 계산 시간을 줄여준다. 실험은 정렬된 분산에 따른 MPS Sort+PDS와 비교하여 PCA+PDS는 60.06%의 성능 향상을 보였다. Hierarchical Cluster Tree는 PCA+PDS와 비교하여 17.74%의 성능향상을 보였다. 실험결과는 제안된 알고리즘이 고속 검색에 적합함을 확인시켜 준다.