• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제11권5호
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• pp.432-441
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• 2006

2D fluorescence sensors produce a great deal of spectral data during fermentation processes, which can be analyzed using a variety of statistical techniques. Principal component analysis (PCA) and a self-organizing map (SOM) were used to analyze these 2D fluorescence spectra and to extract useful information from them. PCA resulted in scores and loadings that were visualized in the score-loading plots and used to monitor various fermentation processes with recombinant Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae. The SOM was found to be a useful and interpretative method of classifying the entire gamut of 2D fluorescence spectra and of selecting some significant combinations of excitation and emission wavelengths. The results, including the normalized weights and variances, indicated that the SOM network is capable of being used to interpret the fermentation processes monitored by a 2D fluorescence sensor.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제13권6호
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• pp.613-620
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• 1992

The solvent-dependent photophysical properties of 2-biphenylcarboxylic acid (2BPCA) and 4-biphenylcarboxylic acid(4BPCA), which have a pre-twisted conformation in the ground state, have been investigated. The fluorescence spectra of 4BPCA show vibrational structure with a non-mirror image to the absorption spectra in nonpolar solvent while those of 2BPCA show no structure even in nonpolar solvents. As the solvent polarity increases, the fluorescence spectra become diffuse and broad with a strong red shift resulting in the large Stokes shift. The large fluorescence Stokes shift of BPCA's in polar solvent is also partially due to an intramolecular charge transfer (ICT) interaction in the excited state, as demonstrated by the large dipole moment in the excited state (7.6-10.6 D). The fluorescence decay behaviors of BPCA's (decay-times and their pre-exponential factors) also depend on solvent polarity in agreement with the solvent-dependent properties of the steady-state fluorecence. The data have been discussed in terms of change in the excited-state potential energy surface with respect to change of the dihedral angle of biphenyl moiety.

• KSBB Journal
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• 제20권4호
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• pp.291-298
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• 2005

본 연구는 재조합 대장균과 S.cerevisiae의 발효공정에서 형광스펙트럼 데이터를 수집하였으며, SOM을 이용하여 형광스펙트럼 데이터를 특정 그룹으로 분류하고 발효공정을 분석하고자 하였다. 배출가스 내 이산화탄소농도와 세포농도 같은 공정변수들은 SOM 알고리즘으로부터 얻은 분산 및 정규화된 가중치들과 좋은 연관성을 나타내었다. 전체 스펙트럼 데이터의 분류는 생물공정 모델링을 위한 매우 중요한 단계인데 그 이유는 몇몇 여기파장과 방출파장의 유의한 조합들이 전체영역의 스펙트럼 데이터로부터 추출되기 때문이다. 예를 들면, 본 연구에서 SOM을 이용하여 추출한 98개의 스펙트럼 데이터의 예제들은 부분최소자승법이나 감독신경망 (supervised neural network)을 이용한 공정의 모델링에 사용될 수 있다.

• KSBB Journal
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• 제21권1호
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• pp.59-67
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• 2006

본 연구에서는 2차원 형광스펙트럼의 PCA 분석을 통하여 발효 공정을 모니터링하고 PCR과 PLS과 같은 다변량 분석기법을 이용하여 공정을 모델링하였다. 재조합 대장균 E. coli 와 효모 S.cerevisiae의 발효 공정 중에 얻어진 많은 양의 2차원 형광스펙트럼 자료는 우선 PCA를 통해 축소된다. 그리고 PCA에서 주성분점수와 적재 산점도는 발효 공정의 정성적 경향을 묘사하기 위해 사용되었다. 또한, PCR과 PLS는 2차원 형광스펙트럼의 분석을 위해 사용되었으며 PLS모델이 보정과 예측 능력에서 PCR모델보다 조금 더 우수한 성능을 나타냈다. 따라서 2차원 형광스펙트럼 자료를 이용하여 생물공정을 모델링 하고자 할 때는 PCR 방법보다는 PLS 방법을 사용하는 것이 유리할 것이다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제13권1호
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• pp.17-20
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• 1992

Photoionization processes of TMPD in $H_2O$ and $D_2O$ were studied, by measuring steady-state absorption, emission, fluorescence excitation spectra, and fluorescence lifetimes on picosecond time scale. The steady-state absorption spectra showed that there exists a cation-ion pair (Wurster's Blue) in $H_2O$ and in $D_2O$ in the electronic ground state. Temperature and excitation wavelength dependence were also studied and the results show that the photoionization reaction in water is an activated process and the fluorescence lifetime is independent of the vibrational excess energy in the uv excitation range of 283-310 nm.

• KSBB Journal
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• 제16권5호
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• pp.493-499
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• 2001

2차원 형관센서를 이용하여 생물공정을 모니터링하는 기술에 관해 연구하였다. 기존의 광학센서에 비해 2차원 형광센서는 발효공저의 중요한 변수들을 동시에 모니터링하는데 사용될 수 있다. 본 연구에서는 2차원 형광센서를 이용하여 제조합 E. coli, A,. terreus 및 T. vulagis 등의 발효공정을 모니터링하고 미생물의 성장과 생성물의 생성에 대한 형광 스펙트럼의 변화를 정성적으로 비교, 고찰하였다. 2차원 형광센서는 발효공정 이외에도 생물화학반응 및 분리공정에도 쉽게 사용할수 있고 생물공정의 최적화를 도모하는데 이용될 수 있다.

• BMB Reports
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• 제40권5호
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• pp.644-648
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• 2007

Exposure of algae or plants to irradiance from above the light saturation point of photosynthesis is known as high light stress. This high light stress induces various responses including photoinhibition of the photosynthetic apparatus. The degree of photoinhibition could be clearly determined by measuring the parameters such as absorption and fluorescence of chromoproteins. In cyanobacteria and red algae, most of the photosystem (PS) II associated light harvesting is performed by a membrane attached complex called the phycobilisome (PBS). The effects of high intensity light (1000-4000 ${\mu}mol$ photons $m^{-2}s^{-1}$) on excitation energy transfer from PBSs to PS II in a cyanobacterium Spirulina platensis were studied by measuring room temperature PC fluorescence emission spectra. High light (3000 ${\mu}mol$ photons $m^{-2}s^{-1}$) stress had a significant effect on PC fluorescence emission spectra. On the other hand, light stress induced an increase in the ratio of PC fluorescence intensity of PBS indicating that light stress inhibits excitation energy transfer from PBS to PS II. The high light treatment to 3000 ${\mu}mol$ photons $m^{-2}s^{-1}$ caused disappearance of 31.5 kDa linker polypeptide which is known to link PC discs together. In addition we observed the similar decrease in the other polypeptide contents. Our data concludes that the Spirulina cells upon light treatment causes alterations in the phycobiliproteins (PBPs) and affects the energy transfer process within the PBSs.

• KSBB Journal
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• 제20권4호
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• pp.299-304
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• 2005

본 연구에서는 인공신경망 알고리즘을 이용하여 생물공정에서 수집된 형광스펙트럼 데이터를 분류, 분석하고 공정변수들을 예측하기 위한 공정의 모델링에 대해서 논의하였다. SOM에 의해 분류된 전파장 스펙트럼 데이터들은 발효공정의 변수와 형광데이터 사이에 비선형관계를 설명하기 위하여 사용되었다. BPNN알고리즘은 SOM에서 분류된 데이터들을 입력자료로 이용하여 공정에 대한 모델식을 세우고, 이를 이용하여 배출가스 내 $CO_2$ 농도 및 발효액 중 세포농도와 같은 공정변수들을 예측하는데 사용되었다. 또한 BPNN 모델은 강력하면서도 훈련데이터의 범위를 넘어서는 공정의 데이터들을 예측할 수 있기 때문에 폭넓은 활용가능성을 가지고 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제32권5호
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• pp.446-456
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• 2000

Laser induced photoacoustic, fluorescence, and photon correlation spectroscopies were applied to the chemical characterization of radionuclides in connection with the radiowaste treatment and disposal. Their measuring principles and systems were briefly described together with their advantages over conventional spectroscopies. Also, other applications of lasers are introduced. Laser induced photoacoustic spectra were measured for a P $r^{3+}$ solution with a very low molar absorptivity. The detection sensitivity was 4.3 $\times$10$^{-5}$ c $m^{1}$ and was 100 times better than that of a UV/VIS spectrophotometer. The Eu(III) excitation spectra($^{7}$ $F_{0}$ longrightarrow $^{5}$ $D_{0}$ transition) were measured for Eu(III)-phthalate complexes using laser fluorescence spectroscopy, showing that only two species, 1:1 and 1:2 complexes, are present in the Eu(III)-phthalic acid system. The size and size distribution for colloidal humic acids and Eu(III)-humate colloids was determined using photon correlation spectroscopy. The presence of Eu(III) enhanced the aggregation of humic acids.s.

• 대한화학회지
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• 제42권6호
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• pp.672-678
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• 1998

산업폐기물인 꽃게의 껍질로부터 chitin을 탈아세틸화시켜 분자량이 서로 다른 chitosan을 제조하였다. Rhodamine 6G(Rh 6G)-sodium dodecyl sulfate(SDS)계 및 Rh 6G-chitosan계들의 흡수 및 형과 spectra를 조사하였고, chitosan의 분자량 및 pH에 따른 Rh 6G-SDS-chitosan계의 응집효과에 대해 조사하였다. Rh 6G-SDS계의 흡광도나 형광세기는 S/D(SDS 농도/Rh 6G 농도)=32 이하에서 감소하다가 그 이상에서 다시 증가하였다. 부유물질(SS) 제거율이나 투광도로부터 S/D=32에서 chitosan을 첨가한 Rh 6G-SDS-chitosan계의 응집 성능이 Rh 6G-SDS계에 비해 훨씬 우수함을 알 수 있었다. 그리고 chitosan의 농도나 분자량이 크면 클수록, S/D 첨가 범위는 32에서 100까지 확대되는 것을 알 수 있었다. 부유물질의 제거율은 chitosan의 분자량이 클수록 pH 2∼9에서 우수한 성능을 가지는 반면, pH 12 이상에서 부유물질의 제거율은 현저히 저하되는 것을 알 수 있었다.