• Food preservation and processing industry
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• v.8 no.2
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• pp.6-12
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• 2009

면역반응은 외부 감염원으로부터 신체를 보호하고 외부감염원을 제거하고자 하는 주요항상성 유지기전의 하나이다. 이들 반응은 골수에서 생성되고 비장, 흉선 및 임파절 등에서 성숙되는 면역세포들에 의해 매개된다. 보통 태어나면서부터 얻어진 선천성 면역반응을 매개하는 대식세포, 수지상 세포 등과, 오랜기간 동안 감염된 다양한 면역원에 대한 경험을 토대로 얻어진 획득성 면역을 담당하는 T 임파구 등이 대표적인 면역세포로 알려져 있다. 다양한 면역질환이 최근 주요 사망률의 원인이 되고 있다. 최근, 암, 당뇨 및 뇌혈관질환 등이 생체에서 발생되는 급 만성염증에 의해 발생된다고 보고됨에 따라 면역세포 매개성 염증질환에 대한 치료제 개발을 서두르고 있다. 또한 암환자의 급격한 증가는 암발생의 주요 방어기전인 면역력 증강에 대한 요구들을 가중시키고 있다. 예로부터 사용되어 오던 고려인삼과 홍삼은 기를 보호하고 원기를 회복하는 명약으로 알려진 대표적인 우리나라 천연생약이다. 특별히, 홍삼은 단백질과 핵산의 합성을 촉진시키고, 조혈작용, 간기능 회복, 혈당강하, 운동수행 능력증대, 기억력 개선, 항피로작용 및 면역력 증대에 매우 효과가 좋은 것으로 보고되고 있다. 홍삼에 관한 많은 연구에 비해, 현재까지 홍삼이 면역력 증강에 미치는 효과에 대한 분자적 수준에서의 연구는 매우 미미한 것으로 확인되어져 있다. 홍삼의 투여는 NK 세포나 대식세포의 활성이 증가하고 항암제의 암세포 사멸을 증가시키는 것으로 확인되어졌다. 현재까지 알려진 주요 면역증강 성분은 산성다당류로 보고되었다. 또 한편으로 일부 진세노사이드류에서 항염증 효능이 확인되어졌으며, 이를 통해 피부염증 반응과 관절염에 대한 치료 효과가 있는 것으로 추측되고 있다 [본 연구는 KT&G 연구출연금 (2009-2010) 지원을 받아 이루어졌기에 이에 감사드린다]. 면역반응은 외부 감염물질의 침입으로 유도된 질병환경을 제거하고 수복하는 중요한 생체적 방어작용의 하나이다. 이들 과정은 체내로 유입된 미생물이나 미세화학물질들과 같은 독성물질을 소거하거나 파괴하는 것을 주요 역할로 한다. 외부로 부터 인체에 들어온 이물질에 대한 방어기전은 현재 두 가지 종류의 면역반응으로 구분해서 설명한다. 즉, 선천성 면역 반응 (innate immunity)과 후천성 면역 반응 (adaptive immunity)이 그것이다. 선천성 면역반응은 1) 피부나 점막의 표면과 같은 해부학적인 보호벽 구조와 2) 체온과 낮은 pH 및 chemical mediator (리소자임, collectin류) 등과 같은 생리적 방어구조, 3) phagocyte류 (대식세포, 수지상세포 및 호중구 등)에 의한 phagocytic/endocytic 방어, 그리고 4) 마지막으로 염증반응을 통한 감염에 저항하는 면역반응 등으로 구분된다. 후천성 면역반응은 획득성면역이라고도 불리고 특이성, 다양성, 기억 및 자기/비자기의 인식이라는 네 가지의 특징을 가지고 있으며, 외부 유입물질을 제거하는 반응에 따라 체액성 면역 반응 (humoral immune response)과 세포성 면역반응 (cell-mediated immune response)으로 구분된다. 체액성 면역은 침입한 항원의 구조 특이적으로 생성된 B cell 유래 항체와의 반응과 간이나 대식세포 등에서 합성되어 분비된 혈청내 보체 등에 의해 매개되는 반응으로 구성되어 있다. 세포성 면역반응은 T helper cell (CD4+), cytotoxic T cell (CD8+), B cell 및antigen presenting cell 중개를 통한 세포간 상호 작용에 의해 발생되는 면역반응이다. 선천성 면역반응의 하나인 염증은 우리 몸에서 가장 빈번히 발생되고 있는 방어작용의 하나이다. 예를 들면 감기에 걸렸을 경우, 환자의 편도선내 대식세포나 수지상세포류는 감염된 바이러스 단독 혹은 동시에 감염된 박테리아를 상대로 다양한 염증성 반응을 유도하게 된다. 또한, 상처가 생겼을 경우에도 감염원을 통해 유입된 병원성 세균과 주위조직내 선천성 면역담당 세포들 간의 면역학적 전투가 발생되게 된다. 이들 과정을 통해, 주위 세포나 조직이 손상되면, 즉각적으로 이들 면역세포들 (주로 phagocytes류)은 신속하게 손상을 극소화하고 더 나가서 손상된 부위를 원상으로 회복시키려는 일련의 염증반응을 유도하게 된다. 이들 반응은 우리가 흔히 알고 있는 발적 (redness), 부종 (swelling), 발열 (heat), 통증 (pain) 등의 증상으로 나타나게 된다. 즉, 손상된 부위 주변에 존재하는 모세혈관에 흐르는 혈류의 양이 증가하면서 혈관의 직경이 늘어나게 되고, 이로 인한 조직의 홍반과, 부어 오른 혈관에 의해 발열과 부종이 초래되는 것이다. 확장된 모세혈관의 투과성 증가는 체액과 세포들이 혈관에서 조직으로 이동하게 하는 원동력이 되고, 이를 통해 축적된 삼출물들은 단백질의 농도를 높여, 최종적으로 혈관에 존재하는 체액들이 조직으로 더 많이 이동되도록 유도하여 부종을 형성시킨다. 마지막으로 혈관 내 존재하는 면역세포들은 혈판 내벽에 점착되고 (margination), 혈관벽의 간극을 넓히는 역할을 하는 히스타민 (histamine)이나 일산화질소(nitric oxide : NO), 프로스타그린딘 (prostagladins : PGE2) 및 류코트리엔 (leukotriens) 등과 같은 chemical mediator의 도움으로 인해 혈관벽 사이로 삼출하게 되어 (extravasation), 손상된 부위로 이동하여 직접적인 외부 침입 물질의 파괴나 다른 면역세포들을 모으기 위한 cytokine (tumor necrosis factor [TNF]-$\alpha$, interleukin [IL]-1, IL-6 등) 혹은 chemokine (MIP-l, IL-8, MCP-l등)의 분비 등을 수행함으로써 염증반응을 매개하게 된다. 염증과정시 발생되는 여러 mediator 중 PGE2나 NO 및 TNF-$\alpha$ 등은 실험적 평가가 용이하여 이들 mediator 자체나 생성관련효소 (cyclooxygenase [COX] 및 nitric oxide synthase [NOS] 등)들은 현재항염증 치료제의 개발 연구시 주요 표적으로 연구되고 있다. 염증 반응은 지속기간에 따라 크게 급성염증과 만성염증으로 나뉘며, 삼출물의 종류에 따라서는 장액성, 섬유소성, 화농성 및 출혈성 염증 등으로 구분된다. 급성 염증 (acute inflammation)반응은 수일 내지 수주간 지속되는 일반적인 염증반응이라고 볼 수 있다. 국소반응은 기본징후인 발열과 발적, 부종, 통증 및 기능 상실이 특징적이며, 현미경적 소견으로는 혈관성 변화와 삼출물 형성이 주 작용이므로 일명 삼출성 염증이라고 한다. 만성 염증 (chronic inflammation)은, 급성 염증으로부터 이행되거나 만성으로 시작된다. 염증지속 기간은 보통 4주 이상 장기화 된다. 보통 염증의 경우에는 염증 생성 cytokine인 Th1 cytokine (IL-2, interferone [IFN]-$\gamma$ 및 TNF-$\alpha$ 등)의 생성 후, 거의 즉각적으로 항 염증성 cytokine인 Th2 cytokine(IL-4, IL-6, IL-10 및 transforming growth factor [TGF]-$\beta$ 등)이 생성되어 정상반응으로 회복된다. 그러나, 어떤 원인에서든 면역세포에 의한 염증원 제거 반응이 문제가 되면, 만성염증으로 진행된다. 이 반응에 주로 작용을 하는 염증세포로는 단핵구와 대식세포, 림프구, 형질세포 등이 있다. 암은 전세계적으로 사망률 1위의 원인이 되는 면역질환의 하나이다. 산화적 스트레스나 자외선 조사 혹은 암유발 물질들에 의해 염색체내 protooncogene, tumor-suppressor gene 혹은 DNA repairing gene의 일부 DNA의 돌연변이 혹은 결손 등이 발행되면 정상세포는 암화과정을 시작하게 된다. 양성세포 수준에서 약 5에서 10여년 후 악성수준의 암세포가 생성되게 되면 이들 세포는 새로운 환경을 찾아 전이하게 되는데 이를 통해 암환자들은 다양한 장기에 동인 오리진의 암세포들이 생성한 종양들을 가지게 된다. 이들 종양세포는 정상 장기의 기능을 손상시켜며 결국 생명을 잃게 만든다. 이들 염색체 수준에서의 돌연변이 유래 암세포는 거의 대부분이 체내 면역시스템에 의해 사멸되는 것으로 알려져 있다. 그러나 계속되는 스트레스나 암유발 물질의 노출은 체내 면역체계를 파괴하면서 최후의 방어선을 무너뜨리면서 암발생에 무방비 상태를 만들게 된다. 이런 이유로 체내 면역시스템의 정상적 가동 및 증강을 유도하게 하는 전략이 암예방시 매우 중요한 표적으로 인식되면서 다양한 형태의 면역증강 물질 개발을 시도하고 있다. 인삼은 두릅나무과의 여러해살이 풀로써, 오랜동안 한방 및 민간에서 원기를 회복시키고, 각종 질병을 치료할 수단으로 사용되고 있는 대표적인 전통생약이다. 예로부터 불로(不老), 장생(長生), 익기(益氣), 경신(經身)의 명약으로 구전되어졌는데, 이는 약 2천년 전 중국의 신농본초경(神農本草經)에서 "인삼은 오장(五腸)을 보하고, 정신을 안정시키고, 혼백을 고정하며 경계를 멈추게 하고, 외부로부터 침입하는 병사를 제거하여주며, 눈을 밝게 하고 마음을 열어 더욱 지혜롭게 하고 오랫동안 복용하면 몸이 가벼워지고 장수한다" 라고 기술되어있는 데에서 유래한 것이다. 다양한 연구를 통해 우리나라에서 생산되는 고려인삼 (Panax ginseng)이 효능 면에서 가장 탁월한 것으로 알려져 있으며 특별이 고려인삼으로부터 제조된 고려홍삼은 전세계적으로도 그 효능이 우수한 것으로 보고되어 있다. 대부분의 홍삼 약효는 dammarane계열의 triterpenoid인 ginsenosides라고 불리는 인삼 saponin에 의해 기인된 것으로 알려져 있다. 이들 화합물군의 기본 골격에 따라, protopanaxadiol (PD)계 (22종) 및 protopanaxatriol (PT)계 (10종)으로 구분되고 있다 (표 1). 실험적 접근을 통해 인삼의 약리작용 이해를 위한 다양한 노력들이 경주되고 있으나, 여전히 많은 부분에서 충분히 이해되고 있지 않다. 그러나, 현재까지 연구된 인삼의 약리작용 관련 연구들은 심혈관, 당뇨, 항암 및 항스트레스 등과 같은 분야에서 인삼효능이 우수한 것으로 보고하고 있다. 그러나 면역조절 및 염증현상과 관련된 최근 연구결과들은 많지 않으나, 향후 다양하게 연구될 효능부분으로 인식되고 있다.

• Journal of Life Science
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• v.12 no.6
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• pp.700-707
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• 2002

To study the characteristics of organic and nutrient removal by Bacillus species at high COD concentration of influent, three lab-scale batch reactors(R1, R2, R3), each of which has different substrate composition, were operated. More than 95% of $NH_4^+$-N and $COD_{cr}$, concentrations were removed under an aerobic condition, and their removal efficiencies were found to be 22.6 and 90.5%(R1), 23.9 and 65.8%(R2), 30.2 and 86.4%(R3), respectively. The removal efficiency of $NH_4^+$-N was high when an enough amount of $NO_3^{-}$-N was supplied, and that of $COD_{cr}$. was low when a high concentration of initial $NO_2^{-}$-N was added. The amount of carbon utilized in denitrification was a little. In all reactors,$NO_3^{-}$-N was removed under an anoxic condition, but in the R3 reactor, 10% of $NO_3^{-}$-N could be removed even undo, an aerobic condition. The removal efficiencies of TN and TP were 41.8 and 49.5%(R1), 40.1 and 35.8%(R2), 47.0 and 57.6%(R3), respectively. Alkalinities destructed under an aerobic condition for each reactor were 4.96, 5.41 and 3.93 mg/L (as $CaCO_3$) per each gram of $NH_4^+$-N oxidized, respectively, while 3.06, 3.17 and 2.60 mg/L (as $CaCO_3$) of alkalinities were produced for each gram of ,$NO_3^{-}$-N reduced to $N_2$. The SOUR were found to be 38.5, 52.7 and 42.0 mg $O_2$/g MLSS/hr, which indicated that Bacillus sp. had a higher cell activity than activated sludge. The OLR and sludge production were estimated to be 0.69 and 0.28(Rl), 0.77 and 0.20(R2), 0.61 kg COD/$m^3$/day and 0.25 kg MLSS/kg COD(R3), respectively. From the N-balance, the highest percentage(40.9%) of nitrogen lost to $N_2$ was obtained in the R3 reactor. From all the results, the possibility of aerobic denitrification Bacillus sp. has been shown and the B3 process seemed to have two advantages: a little amount of carbon was required in denitrification and not much amount of alkalinity was destructed under an aerobic condition.

• Korean Journal of Environmental Agriculture
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• v.22 no.4
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• pp.278-283
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• 2003

This study was carried out to examine the nitrogen removal rate of a subsurface-flow treatment wetland system which was constructed on floodplain of the Kwangju River from May to June 2001. Its dimensions were 29m in length, 9m in width and 0.65m in depth. A bottom layer of 45cm in depth was filled with crushed granite with about $15{\sim}30\;mm$ in diameter and a middle layer of 10cm in depth had pea pebbles with about 10 mm in diameter. An upper layer of 5 cm in depth contained course sand. Reeds (Phragmites australis) were transplanted on the surface of the system. They were dug out of natural wetlands and stems were cut at about 40 cm height from their bottom ends. Water of the Kwangju River flowed into it via a pipe by gravity flow and its effluent was funneled back into the river. The height of reed stems was 44.2 cm in July 2001 and 75.3cm in September 2001. The number of stems was increased from $80\;stems/m^2$ in July 2001 to $136\;stems/m^2$ in September 2001. Volume and water quality of inflow and outflow were analyzed from July 2001 through December 2001. Inflow and outflow averaged 40.0 and $39.2\;m^3/day$, respectively. Hydraulic detention time was about 1.5 days. Average nitrogen uptake by reeds was $69.31\;N\;mg/m^2/day$. Removal rate of $NO_3-N$, $NH_3-N$, T-N averaged 195.58, 53.65, and $628.44\;mg/m^2/day$, respectively. Changes of $NO_3-N$ and $NH_3-N$ abatement rates were closely related to those of wetland temperatures. The lower removal rate of nitrogen species compared with that of subsurface-flow wetlands operating in North America could be attributed to the initial stage of the system and inclusion of two cold months into the six-month monitoring period. Increase of standing density of reeds within a few years will develop both root zones suitable for the nitrification of ammonia and surface layer substrates beneficial to the denitrification of nitrates into nitrogen gases, which may lead to increment in the nitrogen retention rate.

• Journal of Food Hygiene and Safety
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• v.13 no.4
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• pp.441-447
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• 1998

This study was performed to investigate the changes of amount of S. typhimurium during cooking processes using pork and japchae (a Korean food which is made from meat, vegetables and noodles), and to support a practical application to develop a hazard analysis critical control point (HACCP) model. The pork was purchased in a retail shop, cut ($0.5\;cm\;{\times}\;10\;cm\;{\times}\;10\;cm$, 25 g), tested for Salmonella contamination (results: negative), inoculated with S. typhimurium ($10^{7}\;CFU/g$), then treated in various conditions related to cooking. Mter thawing for 24 hours in various conditions, the number of S. typhimurium was increased to $10^{10}\;CFU/g$ at a refrigerated temperature ($4~10^{\circ}C$), and to $10^{21}\;CFU/g$ at room temperature ($22~29^{\circ}C$). Mter thawing in a microwave oven for 40 seconds, the number of S. typhimurium increased to $10^{8}\;CFU/g$. During the thawing period, the number of S. typhimurium increased over time. At the refrigerated temperature, the number of the bacteria was $10^{10}\;CFU/g$ after 24 hours, $10^{13}\;CFU/g$ after 48 hours, and $10^{20}\;CFU/g$ after 72 hours. At room temperature the number of bacteria reached $10^{11}\;CFU/g$ in 2 hours, $10^{15}\;CFU/g$ in 4 hours, $10^{16}\;CFU/g$ in 8 hours, $10^{18}\;CFU/g$ in 12 hours, and $10^{21}\;CFU/g$ in 24 hours. Mter cooking in a frying pan (150{\pm}7^{\circ}C$) for 3 minutes, the bacterial count was $10^{16}\;CFU/g$. After cooking in hot water for 20 minutes, the bacterial count was $10^{7}\;CFU/g\;at\;60^{\circ}C,\;10^{6}\;CFU/g\;at\;63^{\circ}C,\;and\;10^{4}\;CFU/g\;at\;65^{\circ}C$. The fried pork was mixed with cooked vegetables, noodles, sesame oil, sesame seeds, and seasonings to make Korean japchae. This process took $10{\pm}2$ minutes. The bacterial count in the japchae increased to $10^{7}\;CFU/g$ from the count of $10^{6}\;CFU/g$ of the fried pork before it was mixed with the other ingredients. These results indicate that the amount of S. typhimurium is effected by various different cooking processes. This study can suggest that pork should be cooked in water at over $65^{\circ}C$ for 20 minutes in order to prevent food poisoning, if the pork is contaminated with S. typhimurium. The presence of S. typhimurium in the raw pork is identified in an HA for japchae, and the primary CCP for japchae is inadequate cooking (cooking method and time/temperature). We need to standardize time-temperature-size and amount of pork in cooking japchae, because pork is usually cooked in ordinary frying pans when we make this food.

• Journal of Food Hygiene and Safety
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• v.13 no.2
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• pp.112-120
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• 1998

This study was performed to investigate the synergistic effect of chitosan and sorbic acid as a new food preservative. So it was performed to investigate inhibitory effect on growh of E. coli 0157:H7, gram negative pathogenic food borne disease bacteria and of S. aureus, gram positive food borne disease bacteria in chitosan, sorbic acid and combination of chitosan and sorbic acid. Minimun Inhibitory Concentration (MIC) of chitosan in E. coli 0157:H7 was 500 ppm at pH 5.0, 250 ppm at pH 5.5, 500 ppm at pH 6.0, and 2000 ppm at pH 6.5, while in Staph. aureus 31.25 ppm at pH 5.0 and 62. 5 ppm at more than pH 5.5. also, MIC of sorbic acid in E. coli 0157:H7 was 500 ppm at pH 5.0, 1500 ppm at pH 5.5, and 2000 ppm at more than pH 6.0, while in Staph. aureus 1500 ppm at pH 5.0 and more than 2000 ppm at more than pH 5.5. Due to the effect of pH in E. coli 0157:H7, MIC of combined chitosan and sorbic acid was 500 ppm of chitosan with 500 ppm of sorbic acid at pH 6.5, but 250 ppm of chitosan with 31.3 ppm of sorbic acid at pH 5.0. In Staph. aureus, there was great effect of chitosan, but neither effect of pH nor sorbic acid. When E. coli 0157:H7 were treated with 500 ppm of chitosan with 500 ppm of sorbic acid and 250 ppm of chitosan with 250 ppm of sorbic acid at pH 6.5, they were inhibited. But, they were increased at the initial concentration of bacteria at 1000 ppm of chitosan in 18 hours, at 500 ppm of chitosan in 36 hours. There was no effect of growth inhibition with sorbic acid but great effect with chitosan on Staph. aureus. The correl~tions between MICs of chitosan and sorbic acid in E. coli 0157:H7 accoding to pH were higher than those in Staph. aureus. R values in E. coli 0157:H7 were 0.95 (p<0.01), 0.99 (p<0.01), 0.97 (p<0.01), and 0.99 (p<0.01) at pH 6.5, 6.0, 5.5, and 5.0 respectively. The synergistic effect of chitosan and sorbic acid in E. coli 0157:H7 could be confirmed from the result of this experiment. Therefore, it was expected that the food preservation would increase or maintain by using sorble acid together with chitosan, natural food additive that did no harm to human body.