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식용곤충별 단백가수분해물의 항산화 활성 비교 (Comparison of antioxidant capacity of protein hydrolysates from 4 different edible insects)

  • 장현영;박채은;이승욱
    • 한국식품과학회지
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    • 제51권5호
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    • pp.480-485
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    • 2019
  • 열풍 건조된 흰점박이꽃무지 유충, 장수풍뎅이 유충, 쌍별귀뚜라미 성충 및 갈색거저리 유충의 분말을 4% (w/v)의 기질용액으로 제조한 후, 단백질 분해효소인 alcalase를 기질 대비 1% (v/w) 첨가하여 8시간 가수분해 시킨 단백가수분해물을 제조하였다. 각 식용곤충별 단백가수분해물의 특성과 실제 생산된 펩타이드의 양을 알아보기 위해 SDS-PAGE와 TNBS법을 실시하였다. 그 결과, 모든 식용곤충 가수분해물의 가수분해가 우수하게 진행되었음을 확인하였으며, 8시간 가수분해 시 펩타이드 생산량은 갈색거저리유충이 2.45 mg/mL로 가장 높았고, 쌍별귀뚜라미 성충 1.48 mg/mL, 흰점박이꽃무지 유충 1.20 mg/mL, 장수풍뎅이 유충 0.74 mg/mL 순으로 나타났다. 각 식용곤충별 단백가수분해물(${\leq}3kDa$)의 DPPH 라디칼 소거 활성은 쌍별귀뚜라미 성충, 흰점박이꽃무지유충, 갈색거저리 유충, 장수풍뎅이 유충 순으로 나타나 쌍별귀뚜라미 성충 단백가수분해물의 항산화 활성이 가장 우수하였다(p<0.05). ABTS 라디칼 소거 활성은 갈색거저리 유충, 쌍별귀뚜라미 성충, 장수풍뎅이 유충, 흰점박이꽃무지 유충 순으로 나타났으며(p<0.05), $H_2O_2$ 소거 활성은 네 가지 식용곤충 모두 유사한 활성을 보였다. FRAP법에 의한 환원력을 TEAC값으로 나타낸 결과, 쌍별귀뚜라미 성충이 다른 식용곤충들에 비해 월등히 우수한 환원력을 보였다(p<0.05). Linoleic acid에 대한 산화 억제활성 $100{\mu}g/mL$의 농도에서 비교 측정한 결과, 3일 째 음성대조군 대비 쌍별귀뚜라미 성충이 60.26%의 저해율을 보여 가장 우수한 항산화력을 보였다(p<0.05). 최종적으로 본 연구에서는 식용곤충 간의 항산화 활성을 비교하기 위해 다양한 활성산소종을 대상으로 한 항산화 활성 측정 및 지질 산화 억제 활성 측정을 통해 종합적인 항산화 활성을 비교하였다. 그 결과, 쌍별귀뚜라미 성충 단백가수분해물의 DPPH 라디칼 소거 활성, FRAP법에 의한 환원력 및 linoleic acid에 대한 산화 억제 활성 실험에서 항산화 활성이 월등히 우수함을 확인하였으며, 추후 쌍별귀뚜라미 성충 유래 항산화 펩타이드 분리 및 분석에 대한 연구를 통해 새로운 기능성 식품 및 소재 개발에 기여할 수 있을 것이라 예상된다.

인삼 추출물 함유 한방화장품이 건강한 성인 여성의 삶의 질에 미치는 영향에 관한 예비 연구; Skindex-16을 중심으로 (Preliminary Research on the Effect of Cosmetic Containing Ginseng Extract on Quality of Life of Healthy Women Based on Skindex-16)

  • 조가영;박효민;권이경;조성아;강병영;김윤범
    • 대한화장품학회지
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    • 제41권4호
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    • pp.333-340
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    • 2015
  • 본 연구에서는 건강한 성인 여성을 대상으로 인삼 추출물을 함유한 스킨케어 제품의 시료 제시 방법과 여성들의 삶의 질 개선 효과 간의 상관 관계를 분석하였다. 삶의 질이란 질병이나 건강 상태가 일상생활에 미치는 신체적, 정신적 그리고 사회적 영향에 대한 개인적인 반응을 나타내는 개념이다. 이에 저자들은 45명의 건강한 성인 여성을 두 그룹으로 나누어 한 그룹(Group A)에는 브랜드 고유의 패키지를 유지한 인삼 크림 시료를 제공하였고, 다른 그룹(Group B)은 브랜드와 제품명을 알 수 없는 하얀색 통에 담은 동일한 시료를 제공하여 8주간 사용하게 하였다. 피부 관련 삶의 질 평가는 Skindex-16 설문지를 사용하여 시험 초기와 4주 후, 8주 후에 걸쳐 시행되었다. 시험 참여를 중지한 2명의 피험자를 제외한 43명의 Skindex-16 초기값의 평균은 $22.70{\pm}4.82$점이었다. 8주 후, 그룹 A의 Skindex-16 지표는 초기값 $23.30{\pm}5.14$에서 $20.20{\pm}4.83$으로, 그룹 B는 $22.17{\pm}4.58$에서 $20.52{\pm}3.60$로 통계적으로 유의한 정도로 개선되었다. 세부 항목에서는 그룹 A의 '증상' 항목이 4주 후, '감정' 항목이 8주 후에 통계적으로 유의하게 개선되었으며, '기능' 항목은 어느 그룹에서도 통계적으로 유의한 변화가 관찰되지 않았다. 또한, 총합과 세부 항목 모두 측정 시기 및 그룹에 따른 교호작용은 통계적으로 유의한 차이가 확인되지 않았다. 본 실험을 통해 인삼 크림이 포함된 스킨케어가 건강한 성인 여성의 삶의 질에 긍정적인 영향을 줄 수 있음을 확인하였으며, 스킨케어 행위 자체가 패키지에 대한 영향보다 삶의 질의 개선에 주는 영향이 큼을 추측할 수 있다. 장기적으로 '삶의 질'이란 기존의 피부과학지표의 개선과 주관적 만족도의 개념을 넘어 신규한 화장품 효능 영역으로 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.

온청음 물 추출물의 세포독성, 피부재생, 주름개선, 미백 및 보습 효과 (In Vitro Cytotoxicity, Skin Regeneration, Anti-wrinkle, Whitening and In Vivo Skin Moisturizing Effects of Oncheongeum)

  • 안뜰에봄;김동철
    • 대한한방부인과학회지
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    • 제29권1호
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    • pp.14-34
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    • 2016
  • 목 적: 본 연구에서는 한의학에서 다양한 피부질환과 대사질환에 빈번히 사용되고 있는 온청음 물 추출 동결건조물(수율=13.82%)의 피부 노화 개선 효과 평가의 일환으로 세포독성, 피부재생, 주름개선, 미백 및 보습 효과를 각각 평가하였다.방 법: 본 연구에서는 human normal fibroblast(CRL-2076) 및 B16/F10 murine melanoma(CRL-6475) 세포에 대한 온청음의 세포독성을 MTT(3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl-tetrazolium Bromide) 방법으로 평가하였으며, 피부 재생 및 주름 개선 효과를 transforming growth factor(TGF)-β1와 비교한 fibroblast의 collagen type I 합성능, phosphoramidon disodium salt(PP)와 비교한 elastase 활성 억제, oleanolic acid(OA)와 비교한 hyaluronidase, collagenase 및 matrix metalloproteinase (MMP)-1 활성 억제를 통해 각각 평가하였고, 미백효과를 B16/F10 murine melanoma cells의 melanin 생성 억제 정도 및 tyrosinase 활성 억제를 통해 arbutin과 비교 평가하였으며, 모든 실험은 OCE의 농도별로 군을 나누어 농도에 따른 효과의 변화를 함께 분석하였다. 보습효과는 흰쥐의 피부 수분함량 변화를 통해 평가하였다.결 과: 본 실험의 결과, 온청음은 human normal fibroblast 및 B16/F10 murine melanoma 세포에 대해 의미 있는 세포독성을 나타내지 않았으며, fibroblast의 collagen type I 합성을 증가시켰고, 세포외 기질의 파괴에 관여한다고 알려진 hyaluronidase, elastase, collagenase 및 MMP-1 활성을 억제하였으며, 피부의 색을 결정하는 melanin 의 생성에 관여하는 tyrosinase의 활성 및 B16/F10 murine melanoma cells의 melanin 생성을 억제하는 것으로 관찰되었다. 이 반응의 효과들은 모두 농도에 비례하여 증가하였고, 이와 함께 정상 매체 대조군에 비해 흰쥐의 피부 수분 함량이 세 용량의 온청음 경구 투여군 모두에서 투여용량 의존적으로 의미 있는 증가를 보였다.결 론: 이상의 결과에서, 온청음은 세포 독성 없이 비교적 우수한 피부 재생, 주름개선, 미백 및 보습 효과를 나타내는 것으로 관찰되어, 차후 피부 노화 억제 개선제 또는 기능성 화장품의 주요 소재로서 그 가치가 매우 높을 것으로 판단되나, 금후 개별 구성 약재 각각에 대한 효능 및 생리활성을 나타내는 화학성분의 검색과 더불어 다양한 방면으로 기전적인 연구와 피부 보호 효과에 대한 in vivo 평가를 체계적으로 수행해야 할 것으로 판단된다.

투라노스 당침을 통해 제조된 매실청의 저장기간 중 성분 함량 변화 (Compositional changes in maesil-cheong formulated with turanose during the storage period)

  • 김정근;유상호
    • 한국식품과학회지
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    • 제53권6호
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    • pp.688-694
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    • 2021
  • 본 연구는 설탕과 투라노스를 이용한 매실청의 주요 유리당과 유기산, 아미그달린의 함량 및 항산화 활성을 측정하여 설탕 대체 감미료로써 이용된 투라노스의 건강기능식품원료로의 가능성을 확인하고자 하였으며, 이에 따른 건강기능성 투라노스 매실청 제품 개발의 기초자료를 제공하고자 하였다. 매실과 첨가당의 비율을 1:1로 하여 제조한 설탕 및 투라노스 매실청을 저장일 15, 20, 25, 30, 40, 60, 90일에서 각각 취하였다. 저장기간동안 설탕 및 투라노스 매실청의 pH는 각 2.83-2.92, 2.87-3.00의 범위를 보였으며 당도는 54.55-57.30, 55.40-58.60°Bx로 관찰되었고, 두 당류로 제조된 매실청 모두 pH 및 당도의 변화는 저장 기간에 따라 유의적으로 관찰되지 않았다. 저장 기간 동안 설탕 매실청의 유리당은 저장 기간과 반비례하게 sucrose의 함량은 점차 감소하여 최종적으로 11% (w/w) 잔존하였고, glucose와 fructose는 저장 기간과 비례하게 증가하는 경향을 보였으며 최종적으로 각각 25와 26% (w/w) 잔존하는 것으로 관찰되었다. 설탕 및 투라노스 매실청에서의 유기산 함량 분석에서 oxalic acid, malic acid 및 citric acid가 관찰되었으며 두 매실청 모두 citric acid가 가장 높은 함량을 차지하고 있었다. 설탕 매실청(SM)은 매실 과육으로부터 침출된 유기산에 의해 sucrose가 가수분해되어 glucose와 fructose함량이 증가하는 경향을 나타내는 반면, 투라노스 매실청(TM)에서 투라노스는 저장 전 기간 동안 구성당으로의 가수분해가 일어나지 않아 glucose와 fructose는 검출되지 않았으며, 저장 기간 초기에는 매실 과육 속의 수분 침출로 인한 희석 효과로 인해 투라노스 함량이 소량 감소하는 경향을 보이며 저장 중기 이후에는 변화를 보이지 않았다. 따라서, 투라노스 매실청 섭취 시 설탕 섭취로 인한 혈당 증가로 인해 발생할 수 있는 질병을 예방할 수 있을 것으로 판단된다. 독성을 나타낼 수 있는 매실청 유래 아미그달린 함량의 경우 저장 기간이 증가할수록 두 가지 당류를 사용한 매실청 모두 증가하는 양상을 보여주었으나 설탕 매실청(SM)보다 투라노스 매실청(TM)에서 저장 전 기간 동안 상대적으로 낮게 측정되었으며, 설탕 및 투라노스 매실청에서 최종적으로 검출된 아미그달린 함량은 각각 167.76과 124.72 ppm으로 반수치사량(LD50)보다 낮은 농도로 확인되어 독성에 대한 위험수준은 매우 낮다고 볼 수 있다. 또한 두 매실청 모두 저장 기간에 따라 항산화능이 증가하는 경향을 나타냄으로써 체내 활성 산소 발생을 억제하는 효과를 기대할 수 있으며, 매실청 제조 시 설탕 대체 당류로 투라노스를 이용하면 건강기능성을 갖춘 식품으로써 제품 개발 가능성이 높을 것으로 판단된다.

경험공식 및 다중회귀모형을 이용한 붕괴 저수지(습지) 비퇴사량 추정 (Estimation of sediment deposition rate in collapsed reservoirs(wetlands) using empirical formulas and multiple regression models)

  • 김동현;이하늘;배영혜;주홍준;김덕환;김형수
    • 한국습지학회지
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    • 제23권4호
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    • pp.287-295
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    • 2021
  • 댐 저수지(dam reservoir wetland)나 농업용 저수지 습지(irrigation reservoir wetland) 같은 시설물은 준공되고 시간이 지남에 따라 침식(erosion), 유사이송(sediment transport), 그리고 유사가 침전(sediment deposition)되어 퇴적이 발생하게 된다. 장기간 유사가 퇴적되면 홍수 및 가뭄 조절 기능에 영향을 주기 때문에 퇴적 문제는 저수지 습지의 유지 관리를 위해 매우 중요하다. 그러나 퇴사에 관한 연구는 가용 자료의 부족으로 인해 주로 경험공식에 의해 추정되어 왔다. 본 연구의 목적은 실측자료 및 경험공식과 더불어 다중회귀모형을 개발하여 비퇴사량(sediment deposition rate)을 산정하고 비교하고자 하였다. 또한, 저수지 습지의 퇴사(reservoir wetland sedimentation) 및 노후화로 인해 2020년 긴 장마에 따른 홍수피해가 발생한 64개소의 저수지 습지에 적용하여 잠재적인 붕괴 원인을 파악하고자 하였다. 대상 저수지는 실측 정보가 있는 한국의 경상남도 밀양시(Miryang city, Gyeongsangnam province)에 위치한 가곡(GaGog) 저수지 등 10개소를 선정하였다. 저수지 유효저수용량 실측자료를 이용하여 비퇴사량을 산정하였고 기존에 개발된 총 4가지 경험공식과 물리적/기후적 특성 등을 고려한 다중회귀모형을 개발하여 비퇴사량을 산정하였다. 비퇴사량 산정 결과, 본 연구에서 개발한 다중회귀모형의 오차가 0.21(m3km2/yr)부터 2.13(m3km2/yr)으로 가장 낮았다. 따라서 다중회귀모형에 의해 추정한 비퇴사량을 토대로 저수지 습지의 유효저수용량에 대한 변화를 분석하였는데 유효저수용량이 0.21(%)부터 16.56(%)까지 감소한 것으로 파악되었다. 또한, 월류 피해가 발생한 저수지 습지의 비퇴사량은 파이핑 피해 등이 발생한 저수지의 비퇴사량 보다 상대적으로 높았다. 즉, 저수지 바닥에 비퇴사량이 축적되면 허용할 수 있는 유효저수용량이 부족해지고, 저수지의 홍수 및 가뭄 조절 능력이 감소되어 호우로 인한 저수지 붕괴 피해가 발생할 수 있다는 것이다.

영지버섯균 발효 꾸지뽕나무 가지 톱밥 추출물의 항염증 활성 (Anti-inflammatory effects of Cudrania tricuspidata twig sawdust fermented with Ganoderma lucidum mycelium)

  • 박세은;김명곤;김승
    • 한국버섯학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.225-233
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    • 2021
  • 염증은 외부 자극으로부터 보호하는 중요한 면역반응이다(Jeong et al., 2012). 그러나 NO 및 inflammatory cytokine과 같은 염증 매개 인자의 과도한 생성은 비정상적인 염증 반응을 초래할 수 있다(Paradise et al., 2010). 염증 매개 인자의 생성과 염증 신호 전달을 조절하는 중요한 역할을 하는 대식세포는 LPS 자극에 의해 NF-κB가 활성화 되어 inflammatory cytokine 등의 염증 매개 인자들이 분비가 증가되며 염증 반응을 심화시킨다(Lee et al., 2012). 본 연구에서는 영지버섯균 발효 꾸지뽕나무 가지 톱밥 추출물을 이용하여 LPS로 염증을 유도한 Raw264.7세포에서 염증 관련 인자들의 생성 및 발현에 미치는 영향을 분석하여 항염증 효과를 확인하였다. NO는 염증에서 중요한 역할을 하며 대식세포의 염증 반응 조절 평가시 대표적인 지표로 사용되며 iNOS에 의해 생성이 유도되며 PGE2는 염증 매개 인자로 inflammatory cytokine 생성에 관여하며 COX-2에 의해 생성이 유도된다(Paradise et al., 2010; Posadas et al., 2000). 발효추출물이 RAW264.7세포에서 세포독성 없이 NO의 생성과 PGE2의 생성을 감소시켰으며 이 결과는 발효 추출물 처리에 의해 iNOS와 COX-2의 발현이 감소한 것과 일치하였다. 또한 염증 반응을 조절하는 대표적인 inflammatory cytokine으로 알려진 IL-1β, TNF-α의 생성이 감소되었다. 따라서 발효추출물은 NO, PGE2, inflammatory cytokines 생성을 감소시켜 항염증 효과를 나타낸다고 볼 수 있다. NF-κB는 iNOS, COX-2 및 inflammatory cytokine의 발현을 조절하는 전사인자로 IκB와의 결합에 의해 NF-κB의 핵 내 이동이 억제되며 불활성화상태로 존재한다. LPS 자극에 의해 IκB가 인산화 및 분해되면 NF-κB가 활성화되어 핵 내로 이동하여 염증성 매개인자들의 발현을 유도하고, 염증성 질환 뿐만 아니라 다양한 질환을 유발시키는 것으로 알려져 있다 (Kawai and Akira, 2006; Ghosh and Ksarin, 2002). 본 연구에서는 LPS에 의해 자극된 RAW264.7 세포에서 IκB의 분해 및 NF-κB의 전이가 발효추출물에 의해 감소됨을 확인하였으며 발효추출물에 의한 iNOS, COX-2 및 inflammatory cytokine 감소는 NFκB 활성화 감소에 의해 조절되는 것으로 사료된다. 이러한 결과들을 통해서 발효추출물이 NF-kB 활성화 억제를 통해 염증 매개 인자들의 생성 및 발현을 감소시킴으로서 염증 반응 억제 효과를 나타냄을 확인하여, 염증 관련 질환에 대해 예방 및 개선을 위한 항염증 기능성 소재로 사용될 수 있음을 시사한다.

미세먼지(PM2.5)로 유도된 산화적 스트레스에 대한 두충(Eucommia ulmoides Oliver) 잎의 in vitro 뇌 신경세포 보호 효과 (Protective effect of Eucommia ulmoides oliver leaves against PM2.5-induced oxidative stress in neuronal cells in vitro)

  • 김민지;강진용;박선경;김종민;문종현;김길한;이효림;정혜린;허호진
    • 한국식품과학회지
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    • 제53권4호
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    • pp.423-433
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    • 2021
  • 본 연구에서는 두충 잎의 분획물을 이용하여 미세먼지(PM2.5)로 유도한 in vitro 뇌 신경세포 독성에 대한 항산화 활성 및 세포보호 효과를 확인하였다. EFEL은 우수한 ABTS 및 DPPH 라디칼 소거능을 나타냈으며, 지질과산화물 억제활성에서 양성대조군인 catechin과 동일한 농도에서 유사한 활성을 나타냈다. 또한, EFEL은 미세먼지로 유도된 해마세포(HT22), 뇌신경세포(MC-IXC) 및 미세아교세포(BV-2) 내의 ROS 수준을 효과적으로 감소시켜주었으며, 세포 생존능을 증가시킴으로써 세포보호 효과를 나타냈다. 미세먼지로 활성화된 BV-2에서 EFEL은 세포 활성화와 관련된 세포막 수용체인 TLR4와 p-JNK의 발현을 감소시켰다. 또한, 세포 사멸에 관여하는 caspase-3 활성화 전 단계인 procaspase-3와 세포 생존 경로에 관여하는 p-Akt 발현의 증가된 수준을 나타냈며, 염증성 사이토카인으로써 증가된 TNF-α의 수준을 감소시켰다. EFEL의 생리활성 물질을 HPLC로 분석한 결과, rutin과 chlorogenic acid가 확인되었다. 결과적으로, 두충 잎의 아세트산에틸 분획물은 우수한 페놀성 화합물 및 플라보노이드 함량을 나타냄으로써 높은 항산화능을 보였으며, 미세먼지로 유도된 산화적 스트레스에서 사멸 및 염증반응을 조절하여 뇌 신경세포를 보호하였다. 이를 고려할 때, EFEL은 미세먼지로 유도된 염증성 뇌신경세포 관련 질환 예방에 도움을 줄 수 있는 건강기능식품 소재로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

시설재배지 고추를 가해하는 총채벌레류와 TSWV 유전자 서열 변이 (Thrips Infesting Hot Pepper Cultured in Greenhouses and Variation in Gene Sequences Encoded in TSWV)

  • 김철영;최두열;강정훈;아흐메드샤비르;길의준;권기면;이관석;김용균
    • 한국응용곤충학회지
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    • 제60권4호
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    • pp.387-401
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    • 2021
  • 시설재배지를 대상으로 고추 정식 이후 황색 끈끈이트랩으로 총채벌레 발생을 모니터링하였다. 아울러 토마토반점위조바이러스(Tomato spotted wilt virus: TSWV)가 유발하는 고추 칼라병을 유관으로 조사하였다. 고추 정식 직후(3월 말) 낮은 밀도로 대만총채벌레(Frankliniella intonsa)가 트랩에 포획되었으며 4월 중순부터는 꽃노랑총채벌레(Frankliniella occidentalis)도 발견되었다. 이후 5월부터는 두 종이 전체 총채벌레의 98% 이상을 차지하였고, 이 가운데 대만총채벌레가 꽃노랑총채벌레보다 다소 많은 발생 밀도를 보였다. 전체 총채벌레의 발생 피크를 보면 5월 중순에 낮은 피크를 기점으로 6-7월에 발생 최성기를 보였다. 이후 총채벌레의 발생은 급격하게 감소하였다. 포획된 꽃노랑총채벌레의 암수 비율이 일정하지 않았는데 이는 이 곤충의 특이적 단성생식 가능성으로 이에 대한 실험적 증거를 제공하였다. 지역간 꽃노랑총채벌레의 유전적 거리를 COI 서열로 비교한 결과 원거리에서 채집한 꽃노랑총채벌레 집단과는 차이를 보였지만 안동지역 내에서 발생한 꽃노랑총채벌레는 COI 서열에서 높은 유사성을 보였다. 이들 주요 두 종의 총채벌레가 전파할 것으로 추정되는 고추 칼라병이 일부 시설재배지를 중심으로 발견되었으며 항혈청 및 분자진단을 통해 확인되었다. 더불어 감염 고추에서 채집된 꽃노랑총채벌레에서도 분자진단을 통해 TSWV를 검출하였다. 감염 TSWV의 게놈 구조를 비교하기 위해 기능성 단백질을 갖는 NSS, N, NSM의 유전자 서열을 분석하였다. 서로 다른 지역별 이들 유전자는 다수의 점돌연변이가 존재하였고 이들 가운데는 아미노산 서열 차이를 초래하는 오류 돌연변이를 포함하였다. 추출된 TSWV를 비보독충 꽃노랑총채벌레에 섭식 처리한 유충과 성충 모두에서 감염으로 일어났으나, 유충에게서만 바이러스 증식이 일어나는 것을 확인하였다.

Sourdough에서 분리된 유산균의 고농도 배양을 위한 중화제로서 Calcium Carbonate-Alginate Bead의 이용가능성 평가 (Assessment of Applicability of a Calcium Carbonate-Alginate Beads as Neutralizer for the High Cell Density Cultivation of Isolated Sourdough Lactic Acid Bacteria)

  • 정승원;이광근;김철우;이수한
    • 산업식품공학
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    • 제14권3호
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    • pp.208-216
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    • 2010
  • 유산균을 고농도로 배양하기 위하여 $CaCO_3$를 각각 15% 와 20%씩 첨가하여 직경이 서로 다른 $CaCO_3$-alginate beads를 제조한 후, lactic acid에 대한 $CaCO_3$-alginate beads의 반응 특성과 완충효과를 관찰하였으며, lactic acid에 대하여 완충작용이 있는 $CaCO_3$-alginate beads를 이용하여 S. thermophilus ST-Body 1과 L. amylovorus DU-21을 고농도 배양하여 직접투입식 starter를 제조하였다. 본 연구에서 제조된 $CaCO_3$-alginate beads는 $CaCO_3$, alginate 함량 및 수분 함유율이 beads에 일정하게 고루 분포되어 있으며, 일정한 밀도를 갖는 입자임을 알 수 있었다. 또한 lactic acid에 대한 beads의 반응은 표면으로부터 일어나기 시작하여 내부로 진행됨을 확인하였으며, $CaCO_3$-alginate beads 양의 증가는 결국 lactic acid와 반응할 수 있는 $CaCO_3$ 표면적의 증가를 가져오게 되며, 단위시간당 lactic acid와 반응하는 $CaCO_3$의 상대적 증가를 가져오기 때문에 $CaCO_3$-alginate beads 양의 증가는 lactic acid 용액 내부의 중화작용의 증가를 가져온다는 것을 확인하였다. 즉, $CaCO_3$-alginate beads의 직경이 작을수록, 내부의 $CaCO_3$ 함량이 높을수록, 단위 부피당 넓은 표면적과 높은 중화작용을 가지므로 $CaCO_3$-alginate beads를 pH neutralizer로 이용하여 유산균을 배양할 경우에는 $CaCO_3$ 함량이 높고 직경이 작은 $CaCO_3$-alginate beads의 이용이 유산균 배양에 효과적임을 알 수 있었다. $CaCO_3$-alginate beads를 이용한 유산균의 고농도 배양시, pH와 생균수와의 상관성과 선형관계를 단순회귀분석법(simple regression)을 이용하여 최소자승추정량(least square estimator; LSE)을 구하여 검증한 결과, 각 X의 회귀계수의 값은 통계적으로 유의한 결과(p<0.05, p<0.01)를 보였다. 또한 $R^2$ 값은 S. thermophilus ST-Body 1와 L. amylovorus DU-21의 경우, $CaCO_3$-alginate beads 무첨가구와 첨가구에서 각각 0.6310, 0.7505, 0.7452, 0.7609이였다. 이는 pH가 균 증식에 다소나마 영향을 주는 것을 나타낸다. 고농도로 배양된 S. thermophilus ST-Body 1과 L. amylovorus DU-21 균주를 이용하여 직접투입식 starter를 제조한 결과, 동결건조 보호제로 15% glycerol을 이용하였을 때 각각 91.96${\pm}$1.35%와 89.09${\pm}$4.49%의 생존율을 보였다. 본 연구에서 확립된 기법은 probiotics 조제나 정장제 조제방법에 있어서도 공히 적용 가능하므로 미생물 세포의 이용기법으로 그 생존율과 발효에 연관되는 기능보존과 수반되는 여러 분야에 적용한다는 면에서 산업적으로 중요하다고 사료된다.

미강과 배아로부터 β-glucan의 추출조건 최적화 및 기능성 생리활성 (Optimization of β-Glucan Extraction Process from Rice Bran and Rice Germ Using Response Surface Methodology)

  • 전주영;박지해;김세환;최용희
    • 산업식품공학
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    • 제13권1호
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    • pp.8-15
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    • 2009
  • 본 연구에서는 미강과 배아로부터의 ${\beta}$-glucan 추출 공정 최적화를 위해 반응표면 분석법으로 모니터링 하였다. 중 심합성계획법에 따라 추출 온도($X_1$), 추출 시간($X_2$), 추출온도($X_3$)를 요인변수(Xn)로 하고 미강 추출물의 전자공여 능($Y_1$), 배아 추출물의 전자공여능($Y_2$), 미강 추출물의 total phenolics($Y_3$), 배아 추출물의 total phenolics($Y_4$), 미강 추출물의 ${\beta}$-glucan 함량($Y_5$), 배아 추출물의 ${\beta}$-glucan 함량 ($Y_6$)을 종속변수로 하여 시행하였다. 실험 결과 미강 추출물의 전자공여능도는 추출 온도에 영향을 받음을 알 수 있었다. 안장점에서 추출 조건은 추출 온도는 $60.41^{\circ}C$, 추출 시간은 2.75 min, 에탄올 농도 92.60%로 예측되었으며 이 때 84.02%로 비교적 높은 항산화 활성을 보여주었다. 배아 추출물의 전자공여능도의 안장점에서 추출 조건은 추출 온도 $54.40^{\circ}C$, 추출 시간 2.23 min, 에탄올 농도 87.52%였다. 미강 추출물의 total phenolics는 추출 온도와 에탄올 농도에 영향을 크게 받은 것으로 나타났고 안장점에서 추출 조건은 추출 온도 $40.26^{\circ}C$, 추출 시간 6.69 min, 에탄올 농도 98.56%로 예측 되었고 배아 추출물의 total phenolics는 최소점에서 추출온도 $53.67^{\circ}C$, 추출 시간 9.19 min, 에탄올 농도 95.73%에서 최대값을 나타내었다. 미강 추출물의 ${\beta}$-glucan 함량은 안장점일 때 추출 조건이 추출 온도 $64.69^{\circ}C$, 추출 시간 7.70 min, 에탄올 농도 96.23%로 나타났다. 배아 추출물의 ${\beta}$-glucan 함량은 추출 시간에 영향을 크게 받았으며 최소점에서 추출 온도 $50.03^{\circ}C$, 추출 시간 2.10 min, 에탄올 농도 87.82%에서 미강 추출물에서보다 더 높은 최대값을 나타내었다.