Mechanism of the cyclodextrin (CD) production reaction by cyclodextrin glucanotransferase (CGTase) using swollen extrusion starch as substrate was investigated emphasizing the structural features of starch granule. The degree of gelatinization was identified to be the most representative structural characteristic of swollen starch. The most suitable degree of gelatinization of swollen starch for CD production was around 63.52%. The structural transformation of starch granule during enzyme reaction was also followed by measuring the changes of the degree of gelatinization, microcrystallinity, and accessible and inaccessible portion to CGTase action of residual swollen starch. The adsorption phenomenon of CGTase to swollen starch was also examined under various conditions. The inhibition mechanism of CGTase by various CDs was identified to be competitive, most severely by a-CD. The mechanism elucidated will be used for development of a kinetic model describes CD production reaction in heterogeneous enzyme reaction system utilizing swollen extrusion starch.
Seongi Min;Kiwon Jeong;Yunwoo Lee;Donghwi Jung;Seungjun Kim
Computers and Concrete
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제31권5호
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pp.405-417
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2023
The submerged floating tunnel (SFT) is tethered by mooring lines anchored to the seabed, therefore, the structural integrity of the anchor should be sensitively managed. Despite their importance, reaction forces cannot be simply measured by attaching sensors or load cells because of the structural and environmental characteristics of the submerged structure. Therefore, we propose an effective method for estimating the reaction forces at the seabed anchor of a submerged floating tunnel using a structural pattern model. First, a structural pattern model is established to use the correlation between tunnel motion and anchor reactions via a deep learning algorithm. Once the pattern model is established, it is directly used to estimate the reaction forces by inputting the tunnel motion data, which can be directly measured inside the tunnel. Because the sequential characteristics of responses in the time domain should be considered, the long short-term memory (LSTM) algorithm is mainly used to recognize structural behavioral patterns. Using hydrodynamics-based simulations, big data on the structural behavior of the SFT under various waves were generated, and the prepared datasets were used to validate the proposed method. The simulation-based validation results clearly show that the proposed method can precisely estimate time-series reactions using only acceleration data. In addition to real-time structural health monitoring, the proposed method can be useful for forensics when an unexpected accident or failure is related to the seabed anchors of the SFT.
The structural changes in the electron donor side of the PSII reaction center have been monitored since heat treatment ($45^{\circ}C$ for 5 min) of thylakoids is known to decrease the oxygen evolving activity. In heat-treated spinach chloroplast thylakoids, the inhibitory effect of 3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea (DCMU) on the electron transport activity of the PSII reaction center from diphenyl carbazide to dichlorophenolindophenol became reduced approximately 3.8 times and [$^{14}C$]-labeled DCMU binding on the D1 polypeptide decreased to 25~30% that of intact thylakoid membranes, implying that the conformational changes of the DCMU binding pocket, residing on the D1 polypeptide, occur by heat treatment. The accessibility of trypsin to the $NH_2$-terminus of the cytochrome b-559 ${\alpha}$-subunit, assayed with Western blot using an antibody generated against the synthetic peptide (Arg-68 to Arg-80) of the COOH-terminal domain, was also increased, indicating that heat-treatment caused changes in the structural environments near the stromal side of the cytochrome b-559 ${\alpha}$-subunit, allowing trypsin more easily to cleave the $NH_2$-terminal domain. Therefore, the structural changes in the electron donor side of the PSII reaction center complexes could be one of the reasons why the oxygen evolving activity of the heat-treated thylakoid membranes decreased.
The formation of TiC and $Al_2O_3$ particles based on the self-combustion reaction of the $Al-TiO_2-C-CuO$ system in an Al alloy melt was investigated. With an adequate amount of CuO in the system, a spontaneous reaction occurred within the Al alloy melt at $850^{\circ}C$ and thereafter was self-maintained, producing an Al matrix composite reinforced with thermodynamically stable TiC and $Al_2O_3$ particles. TiC and $Al_2O_3$ particles contributed to a considerable increase in the strength and stiffness, demonstrating the feasibility of this method as a practical application for structural parts.
Blast resistant gates are required to be lightweight and able to mitigate extreme loading effect. This may be achieved through innovative design of a gate and its supporting frame. The first is well covered in literature while the latter is often overlooked. The design of supporting frame depends mainly on the boundary conditions and corresponding reaction forces. The later states the novelty and the aim of this paper, namely, the analysis of reaction forces in supporting structure of rectangular steel gates subjected to "far-field explosions". Flat steel plate was used as simplified gate structure, since the focus was on reaction forces rather than behaviour of gate itself. The analyses include both static and dynamic cases using analytical and numerical methods to emphasize the difference between both approaches, and provide some practical hints for engineers. The comprehensive study of reaction forces presented here, cover four different boundary conditions and three length to width ratios. Moreover, the effect of explosive charge and stand-off distance on reaction forces was also covered. The analyses presented can be used for a future design of a possible "blast absorbing supporting frame" which will increase the absorbing properties of the gate. This in return, may lead to lighter and more operational blast resistant gates.
Most carbohydrates exist in nature in an insoluble state, which reduces their susceptibility towards various carbohydrases. Accordingly, they require intensive pretreatment for structural modification to enhance an enzyme reaction. The direct conversion of insoluble carbohydrates has distinct advantages for special types of reaction, especially exo-type carbohydrase; however, its application is limited due to structural constraints. This paper introduces two novel heterogeneous enzyme reaction systems for direct conversion of insoluble carbohydrates; one is an attrition coupled enzyme reaction system containing attrition-milling media for enhancing the enzyme reaction, and the other is a heterogeneous enzyme reaction system using extruded starch as an insoluble substrate. The direct conversion of typically insoluble carbohydrates, including cellulose, starch, and chitin with their corresponding carbohydrases, including cellulase, amylase, chitinase, and cyclodextrin glucanotransferase, was carried out using two proposed enzyme reaction systems. The conceptual features of the systems, their reaction characteristics and mechanism, and the industrial applications of the various carbohydrates are analyzed in this review.
In this paper, CdS thin films, which were widely used window layer of the CdTe and the Cu(In,Ga)$Se_2$ thin film solar cell, were grown by chemical bath deposition, and effects of pH of reaction solution on the structural and optical properties were investigated. For pH<10.5, as the pH of reaction solution was higher, the deposition rate of CdS films was increased by improving ion-by-ion reaction in the substrate surface and the crystallinity of the films was improved. However, when the pH was higher than 10.5, the deposition rate was decreased because of smaller $Cd^{2+}$ ion concentration in the reaction solution. Also, the crystallinity of the films were deteriorated. The CdS films deposited at lower pH showed poor optical transmittance due to adsorbed colloidal particles, while the transmittance was improved for higher pH.
사장교는 다수의 케이블에 의해 지지되어 복잡한 거동을 하는 구조체이며, 측경간 케이블에 의해 단부교각에서 부반력이 발생한다. 이를 해결하기 위해 적절한 측경간비를 설정해야 하고 앵커교각의 부반력 대책을 강구해야 한다. 부반력 제어 대책으로는 중간교각, 카운터 웨이트 등을 설치하는 방안이 있으며 이에 따라 사장교의 구조계가 결정된다. 밤콩교량은 타당성 검토 단계에서 5경간 사장교로 계획되었다. 하지만 시공성 및 경제성 등의 문제로 실시설계 단계에서 3경간 사장교로 변경되었다. 시공성을 확보하기 위하여 중간교각을 배제하였고, 이에 따른 부반력을 제어하기 위해 측경간비를 증가시켰다. 그 결과, 원안 설계에 비하여 시공성, 구조적 안전성, 효율성을 확보할 수 있었다.
Constructing the influence lines of forces of statically indeterminate structures is a traditional issue in structural engineering and mechanics. However, the existing kinematic method for establishing these force influence lines is an indirect or mixed approach by combining the force method with the theorem of reciprocal displacements, which is yet inconsistent with the kinematic method for statically determinate structure. This paper proposes the direct kinematic method in conjunction with the load-displacement differential relation for exactly constructing influence lines of reaction and internal forces of indeterminate structures. Firstly, through applying the principle of virtual displacement, the formula for influence lines of reaction and internal forces of indeterminate structure via direct kinematic method is derived based on the released structure. Then, a computational approach with a clear concept and unified procedure as well as wide applicability based on the load-displacement differential relation of beam is suggested to achieve conveniently the closed-form expression of force influence lines, and exactly draw them. Finally, three representative examples for constructing force influence lines of statically indeterminate beams and frame illustrate the superiority of the proposed method.
The production of maltose utilizing swollen extrusion starch seems to have many technical advantages, such as, high reaction rate and high yield, production of high purity concentrated maltose, and low energy consumption, over the conventional method utilizing liquefied starch. The characteristics of maltose formation in heterogeneous enzyme reaction system comtaining swollen extrusion starch was investigated using fungal $\alpha $-amylase. The influence of extrusion conditions on structure of extruded starch, such as, degree of gelatinization, water absorption index, and water solubility index was analyzed. The relationship between the structural features and maltose forming reaction was investigated, and the result was analyzed in terms of surface reaction of insoluble extruded swollen starch. The characteristics of maltose formation from swollen sxtrusion starch was compared using endo-type fungal $\alpha $-amylase and exo-type $\beta $anylase, and the structural trasformation of extruded starch was also observed to clarify the reaction mechanism.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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