식품의 안전성 평가를 위한 기초자료로서 각종 활성산소 소거제 및 환원제를 사용하여 식품성분간의 상호반응에 의하여 당의 분해로 생성되는 저분자 카르보닐 화합물의 돌연변이원성과 그 억제기구를 검토하였다. 그 결과, 카르보닐화합물의 돌연변이원성은 glyceraldehyde 등의 ${\alpha}-hydroxycarbonyl$ 화합물보다 glyoxal등의 ${\alpha}-dicarbonyl$ 화합물이 큰 것으로 나타났으며, 그 중에서 methyl glyoxal이 가장 큰 것으로 밝혀졌다. 각종 활성산소 소거제 및 환원제의 돌연변이원성 억제작용은 cysteine, glutathione 및 sodium bisulfite의 억제작용이 큰 것으로 나타나 이들 카르보닐화합물의 돌연변이원성은 주로 산화에 의해 생성되는 일중항산소$(^1O_2)$ 및 그 자체의 반응성에 크게 기인하는 것으로 밝혀졌다. 또한, 이들 카르보닐화합물의 돌연변이원성은 첨가된 활성산소 소거제에 의하여 카르보닐화합물의 자동산화로 생성된 일중항산소, 수산라디칼, 과산화수소 및 superoxide anion 등의 소거 및 환원제에 의하여 카르보닐화합물의 반응성의 소실로 인하여 억제되는 것으로 생각된다. 한편, 공시한 각 활성산소 소거제 및 환원제 단독으로는 돌연변이원성이 없는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 카본 블랙을 오존 처리 후, 표면의 물리 화학적 변화와 표면 작용기 변화를 조사하였다. 표면의 물리 화학적 변화는 원소 분석, PH, tint strength, DBP, $N_2SA$, IA를 통하여 분석하였고, 표면 작용기의 변화는 금속 수산화물과 표면의 산, 염기 반응을 통하여 조사하였다. 산화 전 후 입자의 구조, 크기, 표면적의 변화는 거의 없었으나, 오존 처리 시간이 길어짐에 따라 산소의 함량이 증가하고 그에 따라 pH는 감소하다가 정체되는 양상을 보였다. 금속 수산화물 $NaHCO_3,\;Na_2CO_3,\;NaOH,\;NaOC_2H_5$을 사용하여 표면의 카르복실기, 락톤기, 하이드록실기, 카르보닐기를 각각 정량하였다. 산화 전에는 소량의 카르보닐기만이 표면에 존재하는 것으로 측정되었으나, 오존처리 시간이 길어짐에 따라 카르복실기와 카르보닐기의 양이 서서히 증가하다가 포화 상태에 이르렀다. 락톤기와 하이드록실기는 산화 전 후 거의 표면에 존재하지 않는 것으로 나타났다. 이러한 실험 결과는 기존의 에틸렌과 오존 반응 메커니즘에 의해 알려진 실험 결과들과 유사하다. 오존 산화 후에 카본 블랙은 AIBN을 처리하면 무게가 증가하였으며 ESR 분석을 통한 자유 라디칼은 약간 감소하였다. 머캅토 작용기를 가진 유기 화합물과 반응시킨 카본블랙은 자유 라디칼의 피크가 거의 다 감소하였다.
펄프 및 제지산업에서 목재의 셀룰로오스 성분 활용 후 남는 부산물인 크라프트 리그닌(kraft lignin)은 촉매적 저분자화 공정을 통해 바이오연료나 고부가가치 페놀 단량체로 전환될 수 있다. 본 연구에서는 크라프트 리그닌의 효율적인 저분자화를 위한 촉매로 수소화 금속 및 산-염기점을 동시에 지니는 Ru-Mg-Al-oxide 복합 촉매를 제조하고, 리그닌 분해 성능을 평가하고자 하였다. 촉매 내 다양한 활성점들(산점, 염기점, 수소화 금속)이 리그닌 분해 반응에 미치는 영향을 파악하기 위해 MgO, Mg-Al-oxide, Ru-Mg-Al-oxide의 세 가지 촉매를 제조하여 초임계 에탄올 용매 상에서 리그닌 분해 반응을 수행하였고, 리그닌 분해 성능은 바이오오일(bio-oil) 수율 및 분자량, 그리고 페놀계 단량체 수율을 통해 평가하였다. 그 결과, Ru-Mg-Al-oxide 촉매가 다양한 활성점들의 시너지 효과로 인해 가장 높은 수율의 바이오오일 및 페놀 단량체들을 생산한다는 것을 확인하였다. Ru-Mg-Al-oxide 촉매 상에서 분해 효율을 최적화하기 위해 다양한 반응 조건(온도, 시간, 촉매양)에 따른 분해 효율을 평가하였고, 최종적으로 반응온도 350 ℃, 리그닌 대비 촉매 비율 10%, 4 h 반응을 통해 72%의 높은 바이오오일 수율과 무촉매 대비 3.5배 이상 증가한 페놀 단량체를 생산할 수 있었다.
본 연구에서는 예비화학교사들이 모델의 이그노런스 교육을 교육실습에 적용할 수 있도록 교수프로그램을 제공하여 교육적 효과를 알아보았다. 교수프로그램의 구성은 Odden & Russ의 연구에서 제안한 센스메이킹 개념과 Asli 등이 제안한 교사의 센스메이킹 단계를 고려하여 구성하였다. 연구 대상은 우리나라 중부 지역에 있는 교사 양성 대학의 화학교육과 4학년 예비교사 23명이었다. 교수프로그램은 모델의 이그노런스 교육에 대한 센스메이킹 형성을 위하여, 초기 생각 도출 단계, 불일치 상황에서 모델의 이그노런스 인식 단계, 모델의 이그노런스 교육을 위한 수업 전략 구성 단계, 그리고 교육실습을 통한 수업 실행 계획 및 실천 단계 등 4단계로 구성하였다. 이 프로그램의 첫 단계를 통해 산·염기 반응의 아레니우스 모델과 브뢴스테드-로리 모델, 산화·환원 반응의 전자 이동 모델에 대한 예비교사들의 초기 아이디어를 알아보았다. 두 번째 단계를 통해 모델의 지식으로 설명할 수 없는 불일치 상황을 제시하여 모델의 이그노런스를 인식하도록 하였다. 세 번째 단계로 교과서 분석과 수업 전략 구성 활동을 통해 모델의 이그노런스 교수 역량을 기르는 활동을 하였다. 마지막 단계로 교육실습 동안 예비교사들에게 모델의 이그노런스 교육 실행을 계획하고 실천해 보도록 하였다. 이러한 모델의 이그노런스 교육에 대한 센스메이킹 형성 교수프로그램을 통해 예비교사들은 모델의 이그노런스를 인식하게 되었으며, 모델 이그노런스를 반영한 수업 전략 구성 및 실천 역량을 획득하고, 모델의 이그노런스를 가르치는 것의 교육적 가치와 필요성에 대하여 인식하게 되었다.
본 연구에서는 eNOS 유전자에 대한 한국인 특이적 SNP를 확인하고자 하였다. eNOS (endothelial nitric oxide synthase)는 내피세포에서 발현되는 산화질소(nitric oxide, NO)를 합성하는 유전자로 관동맥 연축 및 혈압에 영향을 미친다. 이 유전자는 발현이 항상 일정한 constitutivegene으로 7번 염색체에 위치한다. 최근 연구 보고에 따르면 exon 7에 해당하는 894번째 염기 변이[G894T (Glu298Asp)]의 다형성이 심근경색 및 관상동맥 경련의 발병원에 기여하는 유전적 요소일 가능성으로 제시되었다. SNP가 모든 환자에게서 직접적으로 질환의 원인은 아닐지라도 일부 환자에게서는 상당한 연관성이 있다고 보여지고, 인종 간에도 차이가 있기 때문에 인종별로 이를 정확히 분석하는 것이 유전자 진단에 핵심이 될 것으로 생각된다. eNOS 유전자에서 다형성 부분에 해당하는 sense primer와 antisense primer를 고안, 제작하였으며, ARMS 기법에 기초한 방법으로 allele 특이적인 산물이 생성될 수 있게 하였다. eNOS의 G894T는 wild type (W/W)이 95명, heterozygote type (W/S)이 9명 확인되었다. SNP homozygote type (S/S)은 나타나지 않았다. 환자에서는 W/W 19명, W/S 1명으로 역시 S/S은 나타나지 않았다. 본 연구를 통해 eNOS에 대한 한국인 특이적 다형성의 확인과 진단이 보다 신속 정확하게 이루어질 수 있는 기반이 마련될 것으로 기대된다.
Thiolase는 두 분자의 acetyl-CoA를 중합하여 acetoacetyl-CoA를 생산하는 효소이다. 우리는 Clostridium butyricum 유래 thiolase (CbTHL)를 대장균에서 발현하고, 대량으로 정제하여 결정화에 성공하였다. 성장된 결정을 이용하여 엑스선회절 데이터를 획득하였으며, 3차원 입체구조를 2.0 Å으로 규명하였다. 전체적인 구조는 C. acetobutylicum 유래 thiolase (CaTHL)와 같은 type II biosynthetic thiolase와 매우 유사하다는 것을 확인하였다. CbTHL 구조를 CaTHL/CoA 복합체구조와 겹치기를 함으로써 활성화 잔기와 기질결합에 관여하는 잔기를 밝혀낼 수 있었다. CbTHL의 활성화부위는 3개의 잘 보존된 잔기인 Cys88, His349, Cys379로 구성되어 있으며, 이들 잔기는 각각, 공유결합친핵체, 일반염기, 2번째 친핵체의 역할을 하는 것으로 보인다. CbTHL에서 기질결합은, β-mercaptoethyamine과 pantothenic acid 부위는 타 thiolase와 매우 유사한 방법으로 안정화 되지만, ADP 부분은 타 thiolase와는 달리 매우 특이적인 잔기들을 사용한다. CbTHL 구조에서 가장 특징적인 것은 본 단백질이 가역적 이황화결합을 매개로 산화환원스위치를 통하여 그 활성을 조절한다는 것이다.
이온성 액체 추진제인 HAN은 무독성의 높은 저장성을 갖는 단일 추진제로서 메탄올을 혼합하여 비추력을 향상시켜 하이드라진을 대체할 수 있을 있다. HAN은 하이드록실아민과 질산의 산-염기 반응을 통해 합성하며, 메탄올과 8.2:1의 비율로 혼합한다. HAN의 분해를 위해서 이리듐 촉매를 사용하며, 하나의 오리피스를 갖는 1 N급 추력기를 사용하여 HAN/메탄올 추진제의 성능 평가를 수행하였다. 메탄올 연소로 인해 반응 생성물의 온도가 높기 때문에 디스트리뷰터의 열적 안정성을 향상시키기 위해 세라믹 재료를 적용하였다. 완전한 분해를 위해서는 최소 $400^{\circ}C$의 예열 온도를 필요로 하였다. 높은 $C^*$ 효율을 얻기 위해서는 가압 압력이 높아져야 했으며, 이로 인해 촉매 상단의 분해 성능이 저하되면서 전체 추력기 성능 저하가 유발되었다. 이를 해결하기 위해 미세한 금속 메쉬를 인젝터 후단에 삽입하여 추진제의 분무 특성을 향상시켰으며, 실험 결과 촉매의 성능 저하 현상이 개선되었음을 확인하였다.
내장친화성 뉴캣슬병 바이러스 한국분리주의 분자역학적 분석 뉴캣슬병 바이러스 한국분리주의 유전자 염기서열과 아미노산 염기서열을 분석한 후 미국, 유럽, 일본, 대만과 중국 등지에서 보고된 뉴캣슬병 바이러스의 유전자와 비교분석을 실시하였다. 1949, 1982-1984, 1988-1997, 1995-2002년도에 분리된 뉴캣슬병 바이러스 한국분리주 들은 각각 유전자형 III, V, VI, VII형에 속하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 다섯번의 한국 뉴캣슬병 유행기에 분리된 바이러스의 유전자형이 시대순으로 차례대로 III, V, VI, VII형으로 교체되어 왔음을 의미한다. 계통발생학적 분석 결과, 뉴캣슬병 바이러스 한국분리주중 V유전자형에 속하는 바이러스는 1970년대의 유럽 유행주와 관련성이 있는 반면, 1988년 이후 분리된 VI과 VII 유전자형의 바이러스는 일본, 대만, 중국과 같은 극동아시아의 뉴캣슬병 발생과 관련성이 높은 것으로 나타났다. 따라서 최근에는 극동아시아 유래의 VI과 VII유전자형이 한국분리주의 주류를 이루고 있으며, 이는 극동아시아 국가들간의 축산물과 사람의 교역 및 교류의 증가 때문인 것으로 보인다.
레독스-흐름 2차전지는 발전소의 잉여 전력, 태양전지 및 전기자동차 등 응용 분야가 넓은 유망한 에너지 저장 방법의 하나이다. 활성물질로소 바나듐-황산 수용액을 이용하는 전바나듐 레독스-흐름 전지에서 효율적인 이온 선택 성막의 개발은 아직도 문제점으로 남아 있다. 전바나듐 레독스-흐름 전지용 격막으로서 기초막에 UV를 조사하면서 30분간 chlorosulfonation 시킨 비대칭 양이온 교환막(M-30)이 운반율 0.94 막저항 $0.5{\Omega}{\cdot}cm^2$로 가장 좋았다. 기초막은 pololefin막(HIPORE 1200)에 $10{\mu}m$두께의 저밀도 폴리에틸렌 막을 접착시켜 제조되었다. 실제 바나듐-황산 수용액에서의 막저항도 $3.79{\Omega}{\cdot}cm^2$로 Nafion 117막과 비슷하였고, 셀저항율도 $6.6{\Omega}{\cdot}cm^2$로 Nafion 117막보다 낮았다. 막의 전기화학적 물성치와 가격 등을 고려할 때 전바나듐 레독스-흐름 전지의 격막으로서 M-30막이 Nafion 117막과 Asahi초자의 CMV막보다 우수하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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