• 제목/요약/키워드: 질량 효율

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LC-MS/MS를 이용한 건강기능식품 중 실리마린 분석법 연구 (Analytical Method Development for Determination of Silymarin by LC-MS/MS for Related Health Functional Foods)

  • 오미현;이진희;김상아;김미혜
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제33권2호
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    • pp.124-130
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    • 2018
  • 건강기능식품의 경우 단성분보다는 복합제품 개발이 우선시되고, 12가지 기본제형이외에도 즉석밥과 같은 일반식품형태의 제품으로 범위가 확대되고 있다. 이러한 제품에서 기능성(지표)성분을 효율적으로 분석할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다. 복합제품 등에서 정성 정량 가능한 밀크씨슬 추출물의 기능성(지표)성분인 실리마린을 효과적으로 분석할 수 방법을 확립하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 액체크로마토그래프-질량분석기(LC-MS/MS)를 이용하여 신속하고 효율적으로 실리마린의 6가지 구성성분, 실리크리스틴, 실리디아닌, 실리빈A, 실리빈B, 이소실리빈A, 이소실리빈B를 동시분석할 수 있는 정성 정량시험법을 확립하였다. 확립된 시험법에 대해 특이성, 검출한계, 정량한계, 정확도, 정밀도에 대한 검증을 통하여 유효성을 확인하였다. 또한 시중 유통검체 17건을 확보하여 시험한 적용가능성도 검토하였다. 직선성에서는 $r^2$ > 0.999 이상임을 확인하였고, 검출한계 및 정량한계는 각각 실리크리스틴은 0.3, 0.8, 실리디아닌은 9.0, 27.3, 실리빈A은 3.3, 9.9, 실리빈B는 5.4, 16.3, 이소실리빈A는 4.9, 14.9, 이소실리빈B는 3.2, $9.7{\mu}g/L$이었다. 또한 평균 회수율은 96.2~98.6%로 나타났으며, 반복정밀도는 상대표준편차 3%이하, 실험실간 재현성은 1.5%이하로 나타나 정확성, 재현성이 우수하였으며 이는 AOAC 가이드라인에서 제시한 기준에 모두 적합한 수준이었다. 시중 유통품에 대하여 실험한 결과 81.2~106.5%로 모두 적합하였다. 따라서 본 연구에서 개발된 분석법은 건강기능식품 중 실리마린의 정성 정량분석에 이용될 수 있으며, 나아가 건강기능식품 공전 개정에 반영되어 우수한 품질의 건강기능식품유통에 기여할 것으로 판단된다.

가스크로마토그래피/질량분석기(GC/MS/MS)를 이용한 주류 중 에틸카바메이트 잔류량 조사 (Determination of Residue Levels of Ethyl Carbamate in Alcoholic Beverages by Gas Chromatography/Tandem Mass Spectrometry (GC/MS/MS))

  • 김동호;장한섭;최규일;김현정;김호진;김효린;김근성
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제28권1호
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    • pp.63-68
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    • 2013
  • 국내 유통 주류 95점에 대하여 에틸카바메이트 잔류실태 조사를 실시하였다. 탁주, 약주, 청주, 과실주를 비롯하여 소주, 브랜디 그리고 에틸카바메이트 잔류가 많이 보고되고 있는 리큐르 등을 대상으로 하였다. 액액분배를 통하여 정제하였으며, GC/MS/MS 분석법을 정립하였다. 카트리지(cartridge)나 농축 과정이 없기 때문에 식품공전에 등재되어 있는 GC/MS 분석법보다 분석시간이나 소요비용 면에서 매우 효율적이었다. 정성한계는 1.3 ug/L이었으며, 정량한계는 4.0 ug/L이었다. 탁주, 약주, 청주에 대하여 각각 0.63, 7.01, 14.11 ug/L의 평균 잔류량을 나타내 캐나다의 청주 허용기준 200 ug/L나 약주, 청주에서 논의되고 있는 허용기준치 200 ug/L와 비교하여 보았을 때 안전한 수준인 것으로 나타났다. 복분자주, 포도주에서는 각각 평균 1.66, 2.64 ug/L 검출되어 현재 캐나다, 체코에서 포도주 허용기준치로 설정되어 있는 30 ug/L와 비교하여 보았을 때 역시 안전한 것으로 나타났다. 과실주 중 매실주의 경우 평균 79.18 ug/L로 본 연구를 통하여 평가된 모든 주종 중 가장 높은 잔류량을 나타내었으나, 외국의 다른 유사 주종에 대한 허용기준치 (예로서 캐나다의 경우 400 ug/L 과실 브랜디)와 비교하여 보았을 때 안전한 수준으로 평가할 수 있었다. 증류식 소주, 일반증류주, 리큐르도 논의되고 있는 기준치와 비교하여 보았을 때 안전한 것으로 조사되었다. 이러한 조사결과는 우리술의 에틸카바메이트 잔류실태가 위험한 수준이 아니라는 근거 자료로 활용할 수 있을 것이며, 향후 이러한 유해물질의 지속적인 잔류조사 및 위해평가를 통하여 우리 술 및 전통발효식품의 품질 및 안전성을 확보해 나가야 할 것이다.

죽력(Bambusae Caulis in Liquamen)이 고지방식이를 급여한 흰쥐의 체내 지질대사에 미치는 영향 (Effect of Bambusae Caulis in Liquamen on Lipid Metabolism in Rats Fed High Fat Diet)

  • 최현숙;하진옥;추명희;나명순;이명렬
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제11권3호
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    • pp.373-382
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    • 2004
  • 재래적인 방법으로 제조된 죽력의 생리활성 효능을 구명하기 위하여 in vitro에서 항산화활성 및 HMG-CoA reductase 저해활성과 in vivo에서 고콜레스테롤혈증 개선효능을 실험하여 다음과 같은 결과를 얻었다 1. In vitro에서, Rancimat로 측정한 항산화활성은 죽력 1.25희석액과 원액은 대조구보다 높았고, HMG-Co A reductase저해활성은 죽력 원액이 57.9$\%$이었고 1.25희석액은 36.0$\%$이 었다. 2. In vivo에서, 6주에서 죽력 투여로 체중증가율은 대조군에 비하여 유의성있게 둔화되었고, 식이효율은 감소되었으나 유의적인 차이는 아니었으며, 간장/체중 비율은 실험군간에 유의성있는 변화를 나타내지 않았다. 죽력 저용량투여군의 총콜레스테롤량은 대조군에 비하여유의적인 감소를 나타내지 않았으나 고용량투여로 대조군보다 약 17$\%$정도 감소되었고, 중성지질량은 죽력 투여로대조군에 비하여 각각 26$\%$, 39$\%$의 유의적인 감소를 나타내었는데, 특히 고용량 투여군은 정상군보다 낮았으며, 인지질량은죽력투여로 대조군에 비하여 증가는 되었으나 유의적인 차이는 아니 었다. LDL-콜레스테를 농도는 고콜레스테롤식이 급여로 정상군보다 약 41$\%$ 정도 증가되었으나 죽력투여로 대조군보다 각각 12$\%$, 20$\%$씩 유의한 감소를 나타내었는데, 특히 고용량 투여군은 정상군의 농도에 근접하였으며, 죽력 투여로 HDL-콜레스테롤농도는 대조군에 비하여 상승되었으나 유의적인 효과는 아니었고, 죽력투여로 저하된 HDL-콜레스테롤/총콜레스테롤비는 대조군보다 약 48$\%$가 높아졌으며 동맥경화지수는 약 26$\%$가 낮아졌으나 유의성있는 변화를 나타내지는않았다. 고콜레스테롤식이 급여로 증가된 유리콜레스테를 농도는 고용량투여로 26$\%$가 감소되어 유의성있는 변화를 나타냈으며, 고콜레스테롤식이 급여로 콜레스테릴 에스테르 농도는정상군에 비하여 약 96$\%$이상의 증가를 나타냈으나 죽력 고용량 투여로 대조군에 비하여 32$\%$정도 감소되었다. 고콜레스테롤식이 급여로 간 중 총콜레스테롤량은 정상군에 비하여 유의하게 증가되었고, 죽력 저용량 투여는 증가된 총 콜레스테롤량을 감소시키지 못했으나 고용량 투여로 대조군보다 유의성있게 저하시켰으며, 중성지방량에는 변화가 없었다. 고콜레스테롤식이 급여로 상승된 ALT활성은 죽력투여로대조군에 비하여 유의하게 저하되었으나 ALT 및 ALP활성은 차이는 보이지 않았다. 이상의 실험결과에서 죽력이 in vitro에서 높은 항산화활성과 HMG-Co A reductase 활성을 유의하게 저해시켰고, in vivo에서 고콜레스테롤식이를 급여한 군보다 총콜레스테롤,LDL-콜레스테를 및 중성지질농도 등은 감소시켰으며, HDL-콜레스테롤, 인지질 농도 등은 증가시킴으로써지방간 및 동맥경화의 예방과 치료에 효과적일 것으로 추정되었다.

방사성(放射性) 동위체도입(同位體導入)과 그 추적기술(追跡技術)에 의(依)한 수도근계(水稻根系) 활성상(活性相)의 해명(解明)과 개선(改善)에 관(關)한 연구(硏究) - 특수성분(特殊成分) 결핍(缺乏) 답토양(沓土壤)에서의 용수조절(用水調節) 효과(效果)에 대(對)하여-(제1보)(第1報) - (Studies on the Use of Radioisotope Tracer Techniques to Investigate and Improve the Root Activities in Rice Plant(I) - Effect of Water Control in Soil of the Paddy Field Lacking in the Special Mineral Nutritions -)

  • 안학수;정희돈;김규원;심상칠
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제15권1호
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    • pp.77-84
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    • 1972
  • 사질성(砂質性) 특수성분(特殊成分) 결지답토양(缺之沓土壤)에서 비약적(飛躍的)인 다수(多收)를 가져오기 위(爲)하여 다비조건하(多肥條件下)에서도 근계활력(根系活力)의 건전화(健全化)를 기(期)할 수 있고 또한 흡비상태(吸肥狀態)의 조절(調節)도 동시(同時)에 달성(達成)할 수 있는 관개수(灌漑水)의 인공적(人工的)인 조정(調整)을 위주(爲主)로 한 도장실험(圖場實驗)을 한 결과(結果)를 간추려 본 바 다음과 같이 요약(要約)할 수가 있었다. 1) 본시험(本試驗)에서 증수(增收)와 직결(直結)될 수 있었던 수량구성요소(收量構成要素)로서는 단위면적당(單位面積當) 수수확보(穗數確保)가 가량 큰 요인(要因)이었고 그 다음은 등숙률(登熟率)이었다. 2) 근활력(根活力)과 근권(根圈)의 입체적확장(立體的擴張)은 수도(水稻)의 생산양증진(生産量增進)에 크게 영향(影響)을 미쳤으며 다수(多收)를 위(爲)한 주요(主要)한 조건(條件)인 것으로 짐작되었다. 3) 용수(用水)의 합리적(合理的)인 조절관리(調節管理)는 근계활력(根系活力) 증진유지(增進維持) 및 근권(根圈)의 확장(擴張) 이외(以外)에도 흡비력(吸肥力) (특(特)히질소(窒素)에 대(對)한)의 조절(調節)에 주도적(主導的) 작인(作因)이된 것으로 짐작되었다. 4) 석회(石灰), 규산(硅酸), 고토(苦土) 등의 종합적투여(綜合的投與)(용인(熔燐)으로써)는 다비상태(多肥狀態)에서도 용수조절(用水調節)과 더불어 더욱 효율성(效率性)있는 등숙량화적(登熟良化的) 생육상(生育相)으로 이끌어간 것으로 보아진다. 5) 용수조절(用水調節)에 의(依)한 수도근군(水稻根群)에서는 수량적(數量的)으로 적은 편(便)이었으나 질량면(質量面)에서 훨씬 높은 수치(數値)를 시현(示顯)하였으며 상시담수구(常時湛水區)의 근군(根群)과는 완전(完全)히 반대(反對)된 결과(結果)를 나타내고 있었다. 6) 일반농가(一般農家)의 관행재배양식(慣行栽培樣式)에 비(比)하여 앞으로 본시험답(本試驗沓)에서 시행(施行)한 개량기술(改良技術)의 체계적(體系的)인 도입(導入)을 한다면 월등(越等)한 벼증산(增産)을 가능(可能)케 할 전망(展望)이 있는 것으로 믿어진다.

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RCGA 기반의 모델을 이용한 트레일러형 로봇의 후방경로 추종제어 (Backward Path Tracking Control of a Trailer Type Robot Using a RCGS-Based Model)

  • 위용욱;김헌희;하윤수;진강규
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제7권9호
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    • pp.717-722
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    • 2001
  • 최근 국내 수출입 물량의 증가와 더불어 항망 및 물류 처리시설의 자동화에 대한 요구가 절실하다. 특히 제한된 공간 내에서 효율적으로 화물의 적화 및 하역을 해야하는 컨테이너 수송용 트레일러의 경우 후진 및 주차기능이 매우 중요하다. 일반적으로 트레일러 형 차량은 트랙터의 속도와 방향을 제어하여 트레일러의 위치 및 방위를 제어하는 논홀로노믹(Non-holonomic)제어시스템으로서 제어하기가 까다로우며 특히, 후방경로 주행에 있어서는 시스템이 불안정해지지 쉽기 때문에 더욱 더 정교한 제어가 요구되고 있다. 아울러 자립(Self-contained) 이동 시스템의 실제 구현에 있어서는 CPU의 처리능력, 뱃터리 용량 등 여러가지 물리적 제약조건을 고려하여 시스템을 통합하여야 하므로 시스템의 대형화나 알고리즘 복잡성을 줄이는 노력이 필요하다. 제어하는데 있어서 CPU에 부담을 덜어주기 위해 복잡한 알고리즘을 피하면서 광범위한 운전영역에서 큰 무리없이 동작할 수있도록 하는데 역점을 둘 필요가 있다. 따라서 본 논문에서는 선형 모델을 얻고 이를 근거로 후방직선경로를 안전하고 정확히 추종할수 있는 상대 피드백 제어기를 설계하는 무제를 다룬다. 일반적으로 트레일러형 로봇의 후방경로 제어는 몸체의 질량. 관성 등과 같은 동역학적 요소와 길이, 폭등과 같은 운동학적 요소가 동시에 고려되어져야 하지만, 로봇의 병진속도와 회전각속도 제어를 담당하는 하위의 제어기를 미리확보한 것으로 간주하고 운동학적 요소만을 고려하였다. 먼저 로봇의 비선형 기구학적 모델로부터 선형모델의구조를 결정하고, 실제 장치를 Sinusoidal 형태로 주행시키면서 얻어진 입출력 데이터와 실수코딩 유전알고리즘 (Real-coded genetic algorithm: RCGA)을 이용하여 그 파라미터를 추정한다. 이와 같이 추정된 모델에 기초한 상대 피드백 제어기가 극배치법으로 설계되어졌으며, 제안된 방법에 대한 유효성은 실제 실험장치를 통해 검증되어진다.}$/ml와 150 $\mu\textrm{g}$/ml로 hydroxyl radical의 소거 능이 좋은 vitamin C (180 $\mu\textrm{g}$/ml) 보다 뛰어난 소거 활성을 나타내었다. Superoxide radical을 소거하는 효과는 초두구 추출물의 $IC_{50}$/ 값 10 $\mu\textrm{g}$/ml, 빈랑 추출물이 15 $\mu\textrm{g}$/ml을 나타냈고, 이는 기준 물질인 vitamin C (35 $\mu\textrm{g}$/ml)보다 좋은 소거 활성을 보여주었으며, gallic acid 9 $\mu\textrm{g}$/ml과 유사한 효과를 나타내었다. 사람 섬유아세포를 배양하여 hydroxyl radical과 superoxide radical를 발생시킨 후 초두구와 빈랑 추출물의 세포 보호 효과를 실험한 결과 25 $\mu\textrm{g}$/ml의 농도로 처리하였을 때 각각 85% 이상의 우수한 세포 보호 효과를 나타내었다. 초두구로부터는 자유라디칼 소거 활성이 있는 물질을 분리하기 위하여 분획한 후 가장 높은 소거 활성을 보인 에틸아세테이트 층에 대하여 silica column chromatography, preparative TLC를 수행하였다. 초두구로부터 분리된 물질은 HPLC를 이용한 분리에서 phenol성 물질인 gallic acid와 동일한 retention time을 보여줌으로써 초두구로부터 분리된 물질은 gallic acid와 유사한 phenol성 물질이거나 그의 유도체일 것으로 추측된다. 따라서, 초두구와 빈랑 추출물은 피부 노화의 주요인이 되고 있는 lipid radical, hydroxyl radical, superoxide radical을 소거하는 활성이 뛰어나 자유라디칼에 의하여

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논토양에서 중질소(N-15)를 이용한 표면시용 요소로부터 유래하는 질소의 행동에 관한 연구 (A Study on the Behavior of Surface-Applied Urea with $^{15}N$ Isotope Dilution Technique in Paddy Soil)

  • 이상모;류순호
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제37권4호
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    • pp.277-286
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    • 1994
  • 중질소(N-15)를 추적자로 사용하는 동위원소 희석법(isotope dilution technique)을 이용하여 수도를 pot 재배하면서 중질소로 표지된 요소를 15kg N/10a(관행구)와 30kg N/10a(배비구) 수준으로 사용한 후 토양과 수도체의 중질소함량을 안정동위원소비 질량분석기로 분석하여 사용한 요소로부터 유래하는 질소의 수지(balance)를 계산하였다. 수도체 중 시용한 요소로부터 유래하는 질소가 차지하는 비율(NDFF)은 관행구에서 평균 64%, 배비구에서 평균 89%로서 배비구가 높았으나, 수도체에 의한 시용된 요소의 회수율은 관행구와 배비구가 각각 65.5와 54.2%로서 시용된 요소의 효율은 관행구가 높았다. 시용된 요소 중 토양에 무기태 질소의 형태로 남아있는 잔류율은 관행구과 배비구에서 수도를 재배하지 않은 경우 각각 $13.5%(NH_4-N\;5.53%,\;NO_3-N\;7.99%)$$16.5%(NH_4-N\;7.49%,\;NO_3-N\;8.98%)$이고, 수도를 재배한 경우 각각 $2.0%(NH_4-N\;0.63%,\;NO_3-N\;1.32%)$$2.3%(NH_4-N\;0.87%,\;NO_3-N\;1.40%)$로서 수도를 수확한 직후의 토양에서 관행구와 배비구 모두 시용된 요소는 $NH_4-N$의 형태보다는 $NO_3-N$의 형태로서의 잔류율이 높았다. 시용된 요소 중 토양에 유기태 질소의 형태로 남아있는 잔류율은 수도를 재배한 경우에는 관행구와 배비구가 각각 23.65와 26.93%로서 비슷하였으나, 수도를 재배하지 않은 경우에는 각각 64.98과 41.83%로서 큰 차이가 있었다. 수도체와 토양에 의한 시용된 요소의 전체 회수율은 수도를 재배하지 않은 경우 관행구 78.5%, 배비구 58.3%이고, 수도를 재배한 경우 관행구 91.1%, 배비구 83.4%로서 시용된 요소의 전체 회수율은 관행구가 높았다.

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과채발효액의 항균 및 탈취력 효과와 사료 첨가시 계란 품질에 미치는 영향 (The Effects of the Fermentation Broth of Fruits and Vegetables on Antimicrobial Activity and Egg Quality with its Supplementation in Feed)

  • 소광섭;박영호;정일룡;고병섭;홍상미;박선민
    • Journal of Applied Biological Chemistry
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    • 제52권2호
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    • pp.77-83
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    • 2009
  • 본 연구에서는 과채 발효시 생성되는 유산균의 종류를 확인하고 유기산 농도, 내산성과 항균 효과를 확인하고 산란계의 사료에 첨가하여 공급하였을 때 계란의 품질에 미치는 영향을 조사하였다. 과채류의 유산균 발효액에는 8종 이상의 Lactobacillus균들이 있었으며 이들은 pH가 2.9${\pm}$0.4인 과채발효액에 존재하므로 대부분 내산성을 띄고 있었다. 과채발효액에 존재하는 유산균들 중에서도 L. hilgardii, L. reuteri, L. nagelii, L. plantarum, Zygosaccharomyces bisporus들은 pH 2.0에서도 생존하였다. 과채발효액이 산성을 나타내는 것은 유기산인 초산, 사과산, 젖산, 푸마릭산, 시트르산이 함유되어 있는 것과 관련이 있다. 과채발효액애는 초산과 젖산이 E. coli와 Salmonella sp.의 MIC보다 높게 함유되어 있었고, 사과산, 푸마릭산, 시트르산등은 MIC 보다 낮게 함유되어 있었지만 전체적으로 보았을 때 유기산의 함량은 두 위해균의 성장을 억제하기에 충분한 것으로 사료된다. 이렇게 과채발효액에 함유된 유기산이 위해균의 성장을 억제할 뿐 아니라 유산균들 중에서 위해균인 E. coli, S. typhimurium, Staphylococcus aureus, S. gallinarium에 대해 L. nagelii과 L. plantarum이 가장 항균 효과가 높았고, 그다음으로 Staphylococcus aureus, S. gallinarium에 대해서 효과적인 항균 효과를 나타내였다. 유기산과 유산균이 모두 함유된 과채 발효액은 산의 농도가 높아질수록 위해균에 대한 항균 효과가 향상되었다. 희석한 과채발효액을 암모니아와 황화수소의 제거 능력이 탁월하여 과채발효액을 처리한 후 초기 30분 동안 50% 이상이 제거되었다. 사료의 0.1% 수준으로 과채발효액(산함량 3.0%)을 혼합하여 산란계에게 공급하였을 때 대조군에 비해 산란율, 계란 질량, 사료 효율이 현저하게 증가하였다. 또한 과채 발효액 첨가군에서 계란의 신선도가 향상되었고, 난각 두께와 난각 강도가 높아져서 파각율이 낮을 것으로 사료되며 난황의 콜레스테롤 농도도 낮아졌다. 결론적으로 과채발효액은 양계의 항생제 대체 사료첨가제로의 가능성이 충분한 것으로 사료된다.

HPLC-UVD를 이용한 농산물 중 살균제 pyriofenone 분석법 확립 (Development of an Analytical Method for the Determination of Pyriofenone residue in Agricultural Products using HPLC-UVD)

  • 박혜진;김희정;도정아;권지은;윤지영;이지영;장문익;이규식
    • 농약과학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.79-87
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    • 2014
  • 피리오페논은 아릴페닐케톤계 농약으로, 식물 병원성 곰팡이의 부착 및 침투를 억제하여 방제 효과를 나타내는 살균제이다. 미국에서는 2012년에 피리오페논을 사용등록 하였으며, 우리나라에서는 2013년에 참외와 고추에 대해 잔류허용기준 설정을 추진하고 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 식품 중 피리오페논의 안전관리를 위한 시험법을 개발하고자 하였다. 피리오페논은 분자량(365.8)이 크고 증기압이 $1.9{\times}10^{-6}Pa$ ($25^{\circ}C$)로 휘발성이 낮은 편으로, 질소, 산소원자의 비공유전자쌍과 이중결합이 UVD에 높은 감도를 보여 HPLC-UVD를 분석기기로 선택하였다. 추출용매는 물질의 용해도와 추출효율을 고려하여 acetonitrile로 선정하였으며, 피리오페논이 옥탄올/물 분배계수(logPow, $25^{\circ}C$)가 3.2인 비극성 물질이므로 증류수, 포화식염수와 dichloromethane을 사용하여 극성 불순물을 제거하도록 액-액 분배하였다. 분배 추출액을 silica 카트리지를 이용하여 정제하는데, hexane으로 세척한 후 hexane/acetone(90/10, v/v)로 용출하면 간섭 물질로부터 피리오페논을 효과적으로 정제할 수 있었다. 본 연구에서 확립한 시험법을 통한 대표작물에 대한 회수율은 72.8~99.5%이었고 분석오차는 10% 미만으로 코덱스 가이드라인((CAC/GL 40)에 적합하였다. LC-MS로 재확인 시험을 하여 시험법의 신뢰성과 선택성을 확보하였다. 본 연구에서 개발한 시험법은 식품 중 피리오페논의 안전관리를 위한 시험법으로 활용될 것이다.

상향류 인 결정화공정을 이용한 슬러지 발효 유출수로 부터의 영양소 회수 (Nutrient Recovery from Sludge Fermentation Effluent in Upflow Phosphate Crystallization Process)

  • 안영호
    • 대한환경공학회지
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    • 제28권8호
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    • pp.866-871
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    • 2006
  • 연속 회분식 방식의 실험실 규모 상향류 반응조를 사용하여 인 결정화공정을 이용한 영양물질 회수에 대한 연구를 수행하였다. 양이온 공급원으로서 산업폐기물인 폐석회와 마그네슘염을 이용하여 그 운전특성을 비교하였다. 이 연구는 고성능 발효조와 인 결정화 반응조로 구성된 새로운 통합 슬러지 처리 공정에 있어서 인 결정화공정의 성공적인 적용성 평가에 초점을 두고 있다. 발효조 유출수와 유사한 특성으로 제조된 합성폐수를 이용한 첫 번째 struvite 결정화 실험에서 반응은 $0.5{\sim}1$ hrs 사이의 반응시간에서 빠르게 진행되었는데, 그 동안 상당량(약 60% 이상)의 암모니아와 인이 제거되었다. 알칼리성 조건이라는 기질의 고유특성으로 인하여 암모니아 탈기 현상이 다소 발생하였으나 그 정도는 미미한 것(<5%)으로 나타났다. 또한 공기주입에 의한 이산화탄소 탈기조건을 추가적으로 제공하였을 때 struvite 형성속도의 향상은 일어나지 않았다. 실폐수로서 발효조 유출수를 사용한 두 번째 실험에서 stuvite 결정화를 위한 마그네슘염의 최적주입량은 struvite형성질량비와 유사한 0.86 g Mg $g^{-1}$ P이었다. 반면에 폐석회의 최적주입량은 0.3 g $L^{-1}$으로 다소 높게 나타났으며, 약 3시간의 반응시간 조건에서 $NH_4$-N과 $PO_4$-P의 제거효율은 각각 80%와 41%로 나타났다. 각 실험에서 침전물을 현미경으로 분석한 결과 마네슘염을 사용한 경우 프리즘과 같은 결정체가 관찰된 반면 폐석회를 사용한 경우는 비결정질의 결정체가 주로 관찰되었다. 하수처리용량 158,880 $m^3\;d^{-1}$의 실규모 처리시설의 경우를 대상으로 한 통합 슬러지처리시스템의 물질수지 분석결과 결정화 반응조 유출수로 부터의 반송되는 영양물질의 재순환 부하(각각 하수 1 $m^3$ 당 0.13 g N와 0.19 g P)는 매우 낮게 유지되는 것으로 나타났다. 그러므로 이미 산업폐기물 형태로 존재하는 폐석회를 본 연구에서와 같이 통합 슬러지 처리시스템의 영양물질 회수 공정에서 재이용하는 것은 높은 환경적 및 경제적 이익과 동시에 산업폐기물의 지속발전적 처리/처분이라는 다양한 장점을 가질 것이다.

시아노박테리아의 이차대사물질에 대한 연구 (Cyanobacteria and Secondary Metabolites)

  • 김기은;권종희
    • KSBB Journal
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    • 제22권5호
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    • pp.356-361
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    • 2007
  • 시아노박테리아 같은 수중 미생물에 대한 2차대사물질에 대한 연구는 육상식물이나 미생물에 관련된 연구방법을 응용하고 있으며 아직까지 체계화 되어있지 않아 시아노박테리아를 보다 효율적으로 조사하기 위한 새로운 연구기술의 모색이 절실히 필요하다. 이 연구에서는 의학적인 관점에서 시아노박테리아를 조사하기 위한 유용한 접근 방법을 모색하였고 체계화시켰다. 균주마다 특성화된 최적 배양을 하였고 PCR 증폭을 이용한 분자생물학적인 방법과 HPLC를 통한 정성분석으로 의학적으로 의미있는 NPs를 생산하는 유망 균주를 선별하였다. 선별된 균주에서 나온 추출액은 SPE와 preparative HPLC를 거쳐 분리 정제되어지고, 정제된 물질들은 질량분석기에 의해 분자량과 구조가 결정되어 졌으며, 생활성 테스트에 의해서 그 생물학적인 활성을 정함으로써 의학적인 가능성이나 활용성에 대해서 고찰하였다. 이번 시험에서 98개의 실험균주 중 46개의 균주가 NRPS 또는 PKS 관련 gene을 함유하고 있었으나 HPLC를 이용한 정성분석에서 단지 5개의 균주가 상당히 의미있는 관련 단백질을 생산하고 있음이 알려졌다. 즉, 41 균주에서 관련 gene은 존재하였지만 그 발현이 미약하였고 또는 프로모터의 활성이 이루어지지 않았다. 이와같은 휴먼 gene의 활성화는 자외선 조사 또는 건조를 이용한 자극과 배양액의 성분 조절로 이루어질 수 있고 이를 통해 흥미있는 결과를 이끌어낼 수 있다(13, 14). 이번 연구에서는 HPLC를 통한 정성분석은 Biomass에 대해서 이루어졌다. 그러므로 배양액으로 유출되는 extracellular substances에 대한 분석은 행해지지 않았다. 시아노박테리아가 NRPS/PKS 관련 유전자를 함유하고 있을 때, 특히 biomass에서 NPs 이 검출되지 않을 경우 배양액 안에서의 존재 가능성 대해서 조사할 필요성이 요구되어진다. 시아노박테리아는 대표적인 photoautotroph 미생물로써 $CO_2$를 탄소성분과 에너지원으로 사용한다. 그러므로 E. coli 같은 미생물보다 배양시 경제적이고 또한 다른 종류의 미생물이 탄소영양분의 부족과 cyanobacterial NPs의 생물학적 환성에 의해서 공생하기 어려워 옥외배양을 통한 대량생산이 가능하다. 그러나, 생산되는 cyanobacterial NPs의 높은 구조적 안정성까지 포함하여 시아노박테리아는 미래의학산업의 중요한 천연소스임에 틀림이 없지만 개체 분화의 시간이 4$\sim$10시간 정도로 다른 미생물에 비해 길고 배양시 광원의 필요성 등 한계 요소를 지니고 있다(15). 그러므로 최근에는 개체 분화가 빠른 시아노박테리아나 또는 다른 미생물에 대해서 cyanobacterial NRPS/PKS gene의 heterologous expression 이 연구되어지고 있다(16).