• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권2호
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• pp.226-232
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• 2013

부탄올을 생산하는 발효반응기에서는 아세톤, 부탄올 그리고 에탄올을 주로 생산하는 Clostridium acetobutylicum이 사용된다. 본 연구에서는 이 미생물을 이용한 발효공정의 개발을 위하여, Clostridium acetobutylicum ATCC824의 대사망의 동적 모델이 제안되었다. 많은 효소기반의 대사반응들로 구성된 대사망의 복잡성과 대사반응속도식의 비선형적 특성 때문에, 유전 알고리듬과 Levenberg-Marquardt 알고리듬이 결합된 효율적인 최적화 기법을 이용하여 회분식 발효반응기의 실험 결과값으로 58개의 반응속도상수들을 결정하였다. 그리고 이 반응속도상수 결정의 정확도를 제고하기 위하여, 유전자 조작을 통해 특정 대사경로를 차단한 미생물을 이용했을 때의 실험과 초기 글루코스의 농도를 다르게 한 실험들을 수행하여 개발된 대사망의 동적모델을 분석하였다. 결과적으로, 본 연구를 통해서 개발된 대사망 모델의 정확도를 확인하였고, 이를 활용하여 발효반응공정의 생산성 향상을 위한 적절한 클로스트리듐의 개발과 발효반응기의 최적화를 위한 연구에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제45권4호
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• pp.607-616
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• 2003

본 실험은 육계분과 제과부산물로 제조된 TMR(TDN 69%)에 입자도가 각기 다른 여분의 육계분과 볏짚(diet DM의 10% 수준)을 혼합하여 기존의 배합사료와 볏짚 급여 체계(대조구)를 100% 대체하였을 때 면양에 의한 행동 양상, 영양소 섭취량, 체내 소화율, 가소화 영양소 섭취량, 반추위 성상, 혈액 성상 및 체내 질소 출납에 미치는 영향을 평가하고자 실시하였다. 대조구와 비교해서 TMR 급여구들은 일일 섭취시간, 반추시간, 총 저작시간이 감소하였고(P<0.05), 음수시간은 증가하였으며(P<0.05), 사료 DM 섭취량이 비슷한 상황에서 가소화(digestible) DM, OM, fiber 및 총 영양소 섭취량은 낮았으며(P<0.05), EE를 제외한 영양소 소화율 또한 낮았으나(P<0.05), 반추위 발효 성상(pH, VFA 생성량 및 비율, acetate/ propionate 비율, 탄수화물 발효 효율, 반추위 NH3-N)과 혈중 urea-N 농도는 별 차이 없이 정상적이었으며, 특히 사료 단백질의 체내 활용성(소화율 및 축적율)은 양호한 것으로 나타났다. TMR에 입자도가 작은 육계분을 입자도가 큰 볏짚으로 diet DM의 10% 수준을 대체하였을 때, 일일 섭취시간, 반추시간, 총 저작시간은 증가하였으며(P<0.05), 음수시간은 정상에 가깝게 감소하였고(P<0.05), 그 외의 상기한 parameter에는 전혀 영향을 미치지 않았다. 결과적으로 육계분과 제과부산물로서 적정사료 에너지 수준을 고려하여 제조된 TMR은 반추동물의 기존 배합사료-볏짚 급여 체계를 대체할 수 있는 잠재적 가능성을 시사하였으며, 특히 TMR 급여 시 소량의(건물 10% 수준) 볏짚 공급은 면양의 행동 양상을 보다 양호하게 만들었다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제30권4호
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• pp.343-354
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• 2010

본 연구는 국내에서 생산된 주요 동계 사료 작물인 청보리 및 호밀 사일리지를 이용하여 거세 한우의 비육 중기용으로 조제된 TMR의 소 체내 이용성을 배합사료 및 볏짚으로 구성된 관행 사료와 비교하고자 반추위 누관이 장착된 소 3두를 이용하여 3 $\times$ 3 Latin square design 방법으로 실시되었다. 관행사료 급여구(대조구)에는 1일 두당 7kg (비육 중기용 배합 사료 5.6kg 및 볏짚 1.4kg, 건물 기준)을, 그리고 청보리 사일리지 TMR구(BS-TMR) 및 호밀 사일리지 TMR구(RS-TMR)에는 1일 두당 8kg (건물 기준)을 각각 동일한 양으로 2등분하여 2회(08:00 및 18:00)에 걸쳐 급여하였다. 두 종류의 사일리지 TMR 모두에 각각 기타 원료사료와 사일리지를 80:20의 비율(급여상태 기준)로 혼합하여 조제하였다. 반추위액의 pH는 전체 채취시간에 걸쳐 시험사료간 유의적인 차이는 없었지만 대조구 사료에 비하여 사일리지 TMR 급여구에서 다소 높은 경향을 보였으며, 암모니아 농도 역시 처리간 차이가 없었으나 사료 급여 후 3시간부터 청보리 사일리지를 급여한 소의 반추위액에서 다소 낮은 경향을 보였다. 반추위액의 총 VFA 농도는 사료 급여 후 6시간 까지 다른 처리구에 비하여 호밀사일리지 TMR (RS-TMR)을 급여한 처리구에서 상대적으로 높았다. 반추위액의 acetate의 조성 비율은 반추위액의 모든 채취시간에 걸쳐 TMR을 급여한 처리구에서 높은 경향을 보였으며, 대조구인 관행사료 급여에 비하여 TMR 사료 급여 직전(P<0.005) 및 급여 후 9시간(p<0.048)에서 현저히 높은 비율을 보였다. Propionate 조성 비율의 경우 사료 급여 후 1시간에 대조구 사료에 비하여 사일리지 TMR을 섭취한 소에서 높은(p<0.046) 반면 butyrate 조성 비율은 대조구에서 다소 높은 경향을 보였으며, 사료급여 1시간 후에 TMR 사료 급여구에 비하여 현저히(p<0.029) 높은 것으로 나타났다. 다른 사료에 비하여 호밀 사일리지 TMR에서 건물유효분해율(EDDM) 및 조단백질 유효분해율(EDCP)이 높은 경향을 보였다. 또한 NDF의 경우 관행사료에 비하여 청보리 및 호밀 사일리지 TMR에서 높은 b 값(p< 0.039) 및 c 값(p<0.006)으로 인하여 TMR의 유효분해율(EDNDF)이 관행사료보다 높은(p< 0.049) 것으로 나타났다. 조사된 모든 주요 성분(DM, CP, EE 및 NDF)에서 관행사료에 비하여 사일리지 TMR의 전장소화율이 다소 높았으며, TMR 중 호밀 사일리지 TMR (RS-TMR)의 소화율이 NDF를 제외한 성분에서 청보리 사일리지 TMR 보다 소화율이 다소 높은 경향을 보였다. 본 시험 결과를 종합하면, 청보리 또는 호밀 사일리지 TMR의 체내 영양소 이용율이 관행 사료에 비하여 다소 개선된 결과를 보였는데, 이는 TMR이 반추위 내 발효 안정화에 기여하였으며 아울러 TMR의 섬유소 소화율이 더 개선되었기 때문인 것으로 여겨진다. 그러나 동계사료작물 사일리지의 품질이 사료작물의 수확시기 등에 따라 달라질 수 있으므로 향후 이 점이 고려된 동계사료작물 TMR의 소 체내 이용성 조사가 필요한 것으로 사료된다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제50권2호
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• pp.199-208
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• 2008

본 연구는 보호아미노산 추가 공급이 비유중기 착유우의 반추위 발효 성상 및 유생산량과 유성분 등의 생산성 변화를 알아보기 위하여 in vitro 시험과 in vivo 시험을 각각 실시하였다. In vitro 시험은 각각 4g의 공시사료를 이용하였으며, 처리구에는 보호라이신(PRLys, 2.71 %)과 보호메치오닌(PRMet, 0.90%)을 3:1로 혼합하여 첨가한 후 48시간동안 배양한 후 처리구와 대조구의 pH와 건물소화율을 확인하였다. 또한 In vivo 시험은 3:1로 혼합한 보호라이신 (PRLys, 2.71%)과 보호메치오닌(PRMet, 0.90%) 100g을 1일 2회로 나누어 비유 중기 착유우에 오전과 오후 착유 시 정량급여 한 후 생산되는 우유의 양 그리고 유성분의 변화를 조사하였다. 아미노산의 추가 급여로 인한 in vitro 반추위 pH와 건물소화율은 배양시간이 경과함에 따라 감소하는 경향을 나타냈으나 대조구에 비하여 유의성은 나타나지 않았다. 따라서 본 연구에서 사용된 보호아미노산은 반추위 미생물의 건물분해 능력 등 반추위 발효성상에 악 영향을 미치지 않은 것으로 판단된다. 비유중기 착유우에 보호아미노산 급여기간에 따른 유생산량은 시간이 지남에 따라 대조구와 처리구에서 모두 감소하는 경향을 보였으나, 이는 시험기간이 경과함에 따른 착유일수 증가로 인한 자연감소로 보여지며, 대조구에서 보다 처리구에서의 유량감소율이 적었다. 4% FCM과 유단백생성량은 대조구에서 각각 11.25%, 11.09% 그리고 처리구에서 6.16%, 5.47%의 감소를 나타내어 대조구보다 처리구에서 감소 비율이 낮았다. 보호아미노산 첨가 시 우유중 지방생성량은 대조구(0.79kg)에 비하여 처리구(1.10kg)에서 유의한 차이를 나타내었다(P<0.05). 이상의 결과를 종합해 볼 때 in vitro의 경우 보호아미노산 첨가시 반추위 내 발효성상에 문제가 없었고, 비유중기 착유우를 대상으로 한 in vivo 시험에서는 처리구에서 산유량 및 유성분의 감소가 대조구보다 적었으며 이는 고능력우의 비유중기 시기에 보호아미노산을 급여할 경우 산유량 및 유성분의 감소비율을 효과적으로 개선시킬 수 있는 것으로 판단된다.

• 농업과학연구
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• 제27권1호
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• pp.25-32
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• 2000

Monensin의 첨가 급여가 한우의 육생산 효율 및 제1위내 발효성상에 미치는 효과를 구명하고자 본 실험을 실시하였다. 거세우 72두(평균체중 266.9kg)를 0, 22, 및 33 ppm의 monensm 처리구에 처리당 3반복, 반복당 8두씩 체중이 비슷하도록 배치하여 옥외 사육장에서 140일간 사양시험을 실시하였다. Monensin은 농후사료에 0, 22, 및 33 ppm 수준으로 첨가하였으며, 농후사료와 조사료(15cm 정도로 절단한 볏짚)는 자유채식 시켰다. 본 실험에서 얻어진 결과는 다음과 같다. 1. 일당증체량은 각 처리구 간에 유의한 차이를 나타내지 않았다. 2. 총사료(농후사료+조사료)섭취량은 처리구간에 유의성은 없었으나 monensin 급여수준의 증가와 함께 감소하는 경향이어서 33ppm구에서 약 5% 의 감소를 나타내었다. 3. 총사료효율(총사료섭취량/증체량)에 있어서는 처리구간에 유의성은 없었으나 0ppm 구에 비하여 22ppm구와 33ppm구가 각각 5.2%와 5.1%의 거의 통일한 개선을 나타냈다. 4. 제1위내 total VFA와 acetic acid의 농도는 monensin에 의한 일정한 경향이 없었고, propionic acid 농도는 처리간에 유의성은 없었으나 무첨가구에 비하여 22 및 33ppm 구에서 각각 13.8%와 19.3%의 증가를 보였다. Butyric acid 농도는 22ppm구에서도 감소하는 경향이었지만, 33ppm구에서는 유의한 ($p{\leq}0.054$) 감소가 인정되었다. A/P비는 monensin 무첨가구에 비하여 22ppm구와 33ppm구에서 각각 12.5 %의 감소를 나타내었다. 결론적으로 monensin은 propionic acid 의 증가와 butyric acid 의 감소 및 A/P비의 감소를 가져오는 효과와 함께 사료섭취량을 감소시켜서 비육우의 사료효율을 개선하는 효과가 있었다. 따라서 monensin은 축우의 비육시 육생산 효율을 높이기 위한 사료첨가제로서 충분한 사용가치가 있다고 사료되며, 22ppm과 33ppm 수준이 거의 통일한 사료효율을 보인 것으로 보아 22ppm 수준에서도 기대하는 효과를 얻을 수 있을 것으로 생각된다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제39권3호
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• pp.172-176
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• 1996

Candida parapsilosis ATCC 22019 돌연변이주를 이용하여 xylitol 생산에 영향을 주는 배양 조건인 pH와 온도 그리고 교반속도 및 산소전달속도등의 환경인자가 Xylitol의 생성에 미치는 영향을 살펴보았다. 발효조에서 pH가 증가 할수록 균체농도와 기질소비속도가 증가하여 발효시간이 단축되었다. 그러나, Xylitol생산은 pH 4.5와 5.5에서 큰 차이 없이 50g/l의 xylose로 부터 약 34g/l로 최대농도를 보여주었다. 온도가 증가 할수록 최대 비증식속도가 증가하였지만 최종 균체농도는 감소하였고, xylitol 생산성은 $30^{\circ}C$에서 최대값을 보여주었다. 산소전달속도의 영향을 조사하기 위하여 발효조의 교반속도를 변화시키면서 배양한 결과 균체농도는 산소 전달속도가 높을수록 증가하였지만, xylitol 생산은 크게 감소하였다. 교반속도를 150rpm(산소전달속도 $30\;hr^{-1}$에 해당)으로 배양할때 발효시간 62시간에서 50g/l의 xylose로 부터 xylitol 농도가 35.8g/l로 최대값을 나타내었다. Xylitol 생산성을 증가시키기 위하여 1차 발효가 끝난 발효조에서 균체를 회수하여 20g/l로 농축하여 최적조건인 pH 4.5, $30^{\circ}C$, 산소전달속도 $30\;hr^{-1}$에서 재배양을 하였을 때 50g/l의 xylose가 배양시간 약 18시간만에 모두 이용되었고 전환수율 80%에 해당하는 40g/l의 Xylitol이 생성되었다. 이때 Xylitol의 생산성은 2.22g/l-hr으로 일반 발효때 얻은 $0.5{\sim}g/l-hr$ 보다 약 $3{\sim}4$배 증가되었다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제42권2호
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• pp.61-72
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• 2022

옥수수사일리지와 대두 사일리지를 다양한 수준으로 혼합한 사일리지의 in vitro 반추위 발효성상을 평가하는 실험(실험 1)에서 가스발생량은 대두 사일리지의 혼합비율이 증가할수록 배양 48시간을 제외한 모든 발효시간에서 증가하는 경향을 보였다. 암모니아태 질소의 발생량은 배양 24시간에 대두 사일리지 대체율이 증가할수록 높게 나타났다(p<0.05). 건물소화율은 배양 6시간을 제외한 전 배양시간에서 대두 사일리지의 첨가량이 감소함에 따라 낮은 경향을 보였고, acetate와 propionate를 비롯한 총 휘발성 지방산 생성량은 대두 사일리지의 함량이 증가할수록 증가하는 경향을 보였다. 두번째 실험인 옥수수와 대두 혼합사일리지(4%, 원물기준)를 급여한 육성기 거세한우 사양실험에서 육성기에 옥수수-대두 혼합사일리지 급여구의 증체량과 사료효율이 대조구 및 옥수수 사일리지 처리구와 비교하여 높았다(p<0.05). 또한, 육질등급은 처리구별 유의차가 없었지만 옥수수-대두 혼합사일리지의 급여구에서 가장 우수한 육질등급을 나타내었다. 이상의 결과를 종합하면 옥수수 사일리지에 대두 사일리지의 첨가는 반추위 발효에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한, 옥수수 사일리지를 급여하는 육성기 거세 한우에게 4% 수준의 대두 사일리지 혼합급여는 증체량 및 사료효율에 영향을 미치며, 육질등급의 증가로 고급육 생산에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제32권1호
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• pp.59-74
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• 2012

본 시험에서 건초(티머시, 알팔파 및 클라인)와 짚류(톨페스큐 및 볏짚)의 buffer 용해도와 단백질 분획이 실시되었으며, 조사료 자원의 buffer 추출이 $In$ $vitro$ 발효 성상, 분해율 및 가스($CO_2$ 및 $CH_4$) 생성량에 미치는 효과를 조사하였다. 다른 조사료에 비해 총 단백질 중 buffer 가용성 조단백질과 A fraction은 알팔파 건초에서 각각 61% 및 41.77%로 가장 높았으며 볏짚에서 가장 낮았다(각각 42.8% 및 19.78%). 총단백질 중 B1 fraction은 조사된 조사료간 비교적 큰 차이를 보이지 않았으나 B2 fraction에서는 다른 조사료(6.34~8.85%)에 비하여 톨페스큐짚(10.05%) 및 클라인 건초(12.34)%에서 다소 높은 수준을 보였다. 총 단백질 중 B3 fraction이 차지하는 비율은 톨페스큐짚에서 38.49%로 가장 높았으나 다른 조사료 자원 간에는 큰 차이가 없었으며, C fraction의 경우 볏짚에서 가장 높은 비율(15.05%)을 보였다. 모든 사료에서 배양 개시 후 3시간(P<0.01) 및 6시간(P<0.05)에서 buffer 추출 전에 비해 추출 후 배양액의 pH가 증가되었으며, 배양 6시간(P<0.05) 및 12시간(P<0.001)에서 다른 사료에 비해 티모시 건초 및 알팔파 건초로부터의 pH가 낮았다. 배양액의 암모니아 농도는 모든 배양시간에서 가용성 물질의 추출 전 후에 다른조사료에 비해 알팔파 건초에서 가장 높았으나 모든 사료의 추출효과는 배양 3시간(P<0.01)에서만 나타났다. 배양액의 총 VFA 농도는 배양 24시간까지 알팔파 건초에서 가장 높았던 반면 톨페스큐짚과 볏짚에서 가장 낮았다. 또한 모든 조사료에서 buffer 추출 전에 비하여 추출후에 총 VFA 농도가 감소되었다(P<0.01~P<0.001). Acetic acid ($C_2$)의 조성 비율에서는 배양 6시간까지 추출 전에 더 높았으나(P<0.001) 사료 간 차이는 없었다. Propionic acid ($C_3$) 조성 비율 역시 배양 개시 후 3, 24 및 48시간(P<0.001)에서 추출 전에 더 높았으며, 6 및 12 시간의 배양액에서 대부분 건초(티모시, 알팔파 및 클라인)와 짚류(톨페스큐짚 및 볏짚) 간 차이가 있는 것으로 조사되었다(P<0.05). 그러나 butyric acid ($C_4$) 조성비율의 경우 대부분의 배양시간에서 사료 간 차이는 없었다. 건물에서의 분해율 관련 parameter 중 a 값은 조사된 전체 조사료에서 buffer 추출 전이 추출 후에 비해서 높았으며(P<0.001), 다른 조사료에 비해 톨페스큐짚과 볏짚에서 크게 낮았다(P<0.05). 또한 b 값의 경우 역시 추출 전에 비해 추출 후에서 현저히 낮았으나(P<0.001) 사료 간 차이는 없었다. 볏짚을 제외한 조사료에서 추출 후에 비해 추출 전의 건물 유효분해율(EDDM)이 더 높았다(P<0.001). 조단백질에서의 a, b 및 c 값은 추출 전에 비해 추출 후에서 현저히 낮았으나(P<0.05) 사료 간 차이는 없었다. 조단백질 유효분해율(EDCP)에서는 다른 조사료 종류에 비해 톨페스큐짚과 볏짚에서 낮았다(P<0.05). 한편, NDF의 경우 a 값과 b 값(P<0.01) 및 NDF 유효분해율(EDNDF, P<0.001)은 추출 후에 비해 추출 전에 더 높았으나(P<0.01) 사료 간 차이는 보이지 않았다. 반추위미생물에 의해 사료분해과정 중 생성되는 $CO_2$ 량도 24시간 배양까지는 추출 전에 더 많았으며(P<0.05~P<0.001), 톨페스큐짚과 볏짚에 비해 건초 형태의 조사료로부터의 $CO_2$ 생성량이 더 많았다(P<0.05~P<0.01). 메탄가스($CH_4$) 생성량 역시 모든 배양시간에서 추출 전에 비해 추출 후에 크게 감소되었으며(P<0.01~P<0.001), 12~24시간을 제외하고는 짚류에 비해 건초에서 현저히 높은(P<0.05) 것으로 나타났다. 본 시험의 결과를 종합하면, 조사료 자원에 대한 buffer 용해도와 단백질의 분획이 $In$ $vitro$ VFA 농도와 분해율 및 gas ($CO_2$ 및 $CH_4$) 발생량 간 상호 밀접한 관계를 보이는 것으로 여겨진다. 이에 따라 조사료 이용 효율 개선을 위해 조사료자원에 대한 buffer 용해도와 단백질 분획을 반추동물 TMR 조제에 활용할 필요가 있는 것으로 여겨진다.

• 생명과학회지
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• 제25권8호
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• pp.917-924
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• 2015

와송과 유산균 발효 와송을 식이 중에 2.5% 및 5.0% 수준으로 첨가하여 10일간 흰쥐에 급여하고, orotic acid 유발 비알코올성 지방간을 일으켜 임상생화학적 특성 및 조직 내 항산화 활성 및 간 조직에 미치는 영향을 검토하였다. OA군은 간 기능 지표 효소인 혈중 AST, ALT, ALP, cholinesterase, LDH 활성에서 모두 높은 활성을 나타내었지만, OM군과 FOM군은 활성이 감소하여 N군과 유사한 수치를 나타내었다. 또한 유의적으로 큰 차이는 보이지 않았지만 OM군보다 FOM군이 더 낮은 수치를 보였으며, 농도의존적으로 감소하는 경향을 보였다. 특히 LDH에서 5FOM군은 N군보다 더 낮은 활성을 나타내었다. OA군은 간 조직의 분획물, 고환, 신장, 비장의 TBARS의 함량이 증가하였지만, OM군과 FOM군에서 감소하는 경향을 보였으며 특히 5FOM군에서 유의적으로 낮은 결과를 나타내었다. 장기 내 존재하는 glutathione의 함량 또한 OA군이 N에 비해 낮은 수치를 보였으나, OM군과 FOM군에서 농도의존적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 특히, 5FOM군에서 N군에 상응하는 높은 수치를 보였으며, 비장과 심장에서는 N군보다 높은 수치를 나타내었다. 이상의 실험결과로 유산균 발효 와송은 orotic acid 유발 비알코올성 흰쥐 지방간에 대한 개선 효과를 보여 간 기능 개선에 효과적인 건강식품 소재로서 가능성을 보였다.

• 생명과학회지
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• 제21권10호
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• pp.1407-1414
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• 2011

눈꽃 동충하초, 번데기 동충하초, Cordycepin 고함유 번데기 동충하초 분말을 식이 중에 각각 3% 수준으로 첨가하여 10일간 흰쥐에 급여한후 임상생화학적 특성 및 조직 내 항산화 활성 및 간 조직에 미치는 영향을 검토하였다. 체중 증가량과, 식이 섭취량은 각 실험군 모두 감소 하였으나, 음료섭취량은 증가하였다. 간 손상 임상지표인 AST, ALT, LDH, ALP 활성도 각 실험군 모두 저하하였으며, 대조군과 비교하여 간 조직의 상대 중량도 감소하였다. 각 조직과 혈청의 과산화지질(TBARS)을 측정한 결과 대조군에 비해 각 실험군에서 유의적으로 감소하였으며, 그 중 Cordycepin 고함유 번데기 동충하초 분말을 투여한 군에서 가장 낮은 함량을 보였다. 특히 Cordycepin 고함유 번데기 동충하초는 간장 조직 내에서 높은 과산화지질 억제작용을 나타내어 조직 내 항산화물질로 잘 알려진 glutathione농도 또한 대조군에 비해 높은 함량을 보였다. 간장 내 지방산화를 촉진하는 Fe와 생체내 항산화물질로 잘 알려진 Zn을 측정한 결과 동충하초 첨가 식이를 섭취한 군에서 증가하였다. 이상의 실험결과 Cordycepin 고함유 번데기 동충하초는 항 동맥경화 작용 뿐만 아니라 간 조직 내 항산화 물질 증가에 의한 산화스트레스를 경감시킴으로써 향후 간 독성 개선 효능을 가지는 건강기능식품 개발의 소재로 활용될 가능성이 높은 것으로 판단되어 진다.