본 연구는 우량묘 생산을 위해 신개발된 인공배지와 육묘용 배지의 이화학적 특성을 비교하고 적정 관수 간격을 구명하기 위해 수행되었다. 5종의 기존 인공배지(유기배지인 coir, 혼합배지인 Tosilee와 Q plug, 그리고 무기배지인 LC와 rockwool)와 4종의 신개발 배지(혼합배지인 TP-S1, 그리고 무기배지인 PU 14-S1, PU-7B, PU 15-S1)를 이용하여 토마토(Solanum lycopersicum L.) '예광'을 육묘하였으며, 14일간 1일(14회), 2일(7회) 그리고 3일(5회) 간격으로 관수 처리하였다. pH는 PU 15-S1 배지에서 유의성 있게 가장 높았으며, 모든 배지에서 pH 5.17-6.90의 범위였다. EC는 Q plug 배지에서 가장 높게 나타났다. 초기발아율은 PU 15-S1 배지에서 가장 우수하였다. 최종발아율과 평균발아수는 PU 14-S1 배지를 제외하고는 모든 배지에서 유의적인 차이가 없었다. 파종 후 15일째 토마토 묘의 생육은 Q plug 배지에서 우수하였다. 파종 후 29일 째 묘의 생육 또한 Q plug 배지에서 유의적으로 우수하게 나타났고, 다음으로 rockwool과 PU-7B 배지에서 우수하였다. 또한 생육은 1일 간격 처리에서 가장 우수한 경향을 보였다. 결과적으로 본 실험에서 토마토 육묘 시 인공배지의 적용가능성을 확인하였으며, 묘의 생육은 Q plug 배지에서 가장 우수하였다. 신개발된 PU-7B 인공배지에 양분을 첨가하고 1일 간격으로 관수한다면 Q plug 배지의 결과와 같이 우수한 토마토 묘를 생산할 수 있을 것으로 판단된다.
영지버섯에서 추출한 균사체 함량은 배지 L당 8.52g, 균체외 다당류는 4.49g으로 $\beta$-glucan 생산능력이 우수한 영지버섯을 선발하였으며, 대두분과 수용성전분 등을 이용한 최적의 산업용 버섯배양배지를 개발하였다. 원심분리와 냉동건조방법으로 제조한 $\beta$-glucan을 자돈사료에 첨가하여 이유자돈의 성장능력, 설사, 폐사율 및 경제성을 비교하여 항생제대체효과를 구명하기 위하여 실시하였다. 삼원교잡종(Landrace${\times}$Large White${\times}$Duroc) 이유자돈(8.6kg) 144두를 선발하여 28일간 사양시험을 실시하였다. 본 시험은 4처리 4반복의 난괴법 배치로 T1 처리구(-control)는 무항생제, T2 처리구(+control)는 항생제, T4 처리구는 무항생제에 $\beta$-glucan 0.2% 첨가, T3 처리구는 항생제와 $\beta$-glucan 0.2% 첨가하였다. 이유전기 (phase I, 0~14일)에서는 일당증체량과 사료섭취량은 처리간에 유의적인 차이가 없었으나 사료효율은 처리간에 차이가 있었다(p<0.05). 한편 이유후기(phase II, 15~28일)와 전 기간(0~28일)에서는 사료섭취량과 사료효율은 처리간에 유의적인 차이가 없었으나 일당증체량은 처리간에 유의적인 차이가 있었다(p<0.05). 전 기간의 일당증체량의 비교에서 설사지수와 분변의 수분함량은 T3와 T4 처리구가 다른 처리구보다 높았다(p<0.05). 이유자돈 분변의 수분함량은 T3와 T4 처리구가 다른 처리구보다 높았으나(p<0.05), 설사지수와 폐사율은 처리간에 유의적인 차이가 없었다. 이유자돈 시험의 경제성분석 결과 이유전기에서는 항생제와 $\beta$-glucan을 첨가함에 따라 사료비가 증가하였으나, 섭취량과 증체량을 고려한 사료비에서는 $\beta$-glucan을 첨가한 처리구(T3 및 T4)가 첨가하지 않은 처리구(T1 및 T2)보다 감소하여 $\beta$-glucan의 효과가 있었다. 그러나 이유후기의 $\beta$-glucan의 효과가 이유전기의 효과가 적 었다. 이상의 이유자돈시험을 결과를 종합해 보면 기능성 $\beta$-glucan은 이유자돈의 증체량, 영양소 소화율 및 경제성에 효과가 있었으며, 특히 항생제 대체제로서 일정 부분 개선 효과가 있는 것으로 사료된다.
본 연구에서는 휘발성 유기화합물의 분해능력을 가진 Candida tropicalis와 황화수소 분해능력을 가진 황산화균을 적용하여 이단 바이오필터를 운전하였으며, 각각의 미생물은 스폰지형 담체에 포괄 고정시켜 사용되었다. 이단 바이오필터에는 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 암모니아, 황화수소 등의 복합악취를 유입하며 분해 특성을 파악하였고, 특히 오염부하량 단계변동에 대한 바이오필터의 분해능을 확인하였다. 오염부하량 단계변동은 총유입부하량 단계변동(total EC test), 개별 악취물질 유입부 하량 단계변동(individual chemical EC test), 간헐 동적부하 변동(2 days off & 3 days on) 순으로 수행되었다. 총유입부하량 단계변동 실험결과 TVOC와 암모니아, 황화수소의 최대분해능은 각각 61, 5.2, $9.1\;g/m^3/hr$로 확인되었으며, 개별악취물질 유입부하량 단계변동시에는 휘발성 유기화합물질 상호간의 분해능 간섭이 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 벤젠 부하량 변동시 톨루엔과 p-자이렌 모두 제거효율에 영향을 받았으며, 톨루엔의 부하량 단계변동시에는 벤젠과 p-자이렌이 각각 30%와 25% 이상의 제거효율의 하락이 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 하지만 무기악취와 유기악취간의 상호 분해능 간섭은 일어나지 않는 것을 확인할 수 있었다. 2일간 악취물질의 유입을 중단한 후 다시 악취물질의 유입을 재개하였을 때, 3일 이내에 95% 이상의 악취물질 제거능 회복율을 보였다. 이러한 부하변동 실험결과로 미생물 포괄고정 담체를 적용한 이단 바이오필터가 유 무기 악취의 동시제거에 많은 장점을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.
광촉매인 나노크기의 산화아연(ZnO)과 흡착기능의 지지체인 Laponite, 결합제인 poly vinyl alcohol (PVA)를 혼합하여 붕산(boric acid)과 가교반응(crosslinking)을 통해 흡착과 광분해가 동시에 발생하며 회수가 불필요한 nano-ZnO/Laponite/PVA (ZLP) 광촉매 흡착볼을 개발하였다. ZLP 광촉매 흡착볼 제작을 위한 최적의 배합비는 Nano-ZnO:Laponite:PVA:deionized water의 구성비가 3:1:1:16 (by weight)으로 도출되었으며, PVA가 붕산과의 가교결합을 통해서 다층의 망(mesh network)과 막(film)을 형성하여 Laponite의 팽윤과 ZnO의 탈리 현상을 억제하는 것으로 사료된다. 수중안정성을 개선하고 비표면적을 높이기 위한 최적의 건조방법은 microwave를 활용하는 방법이며, SEM과 TEM의 분석을 통해 다양한 크기(55~500 ${\mu}m$)의 공극(pore)이 분포하며 ZnO의 균질한 분포를 확인할 수가 있었다. 메틸렌블루 광분해 특성은 반응 초기(40분)에는 Laponite와 메틸렌블루의 이온결합에 따른 흡착제거가 주요 제거 기작이며, 메틸렌블루의 흡착이 포화상태에 도달 후 광분해를 통한 제거가 발생함을 확인하여 흡착과 광분해가 동시에 발생하여 수중에 용해된 메틸렌 블루를 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 짧은 시간에 흡착과 광분해가 동시에 진행되어 난분해성 오염물질을 효과적으로 제거하는 광촉매 흡착볼의 제작이 가능하며, 나노물질의 탈리로 인해 발생하는 환경 및 수용체에 미치는 위해성도 최소화 할 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구는 탈지율에 4%의 쌀 분말과 탈지분유를 첨가하여 단독 균주인 L. salivarius ssp. salivarius와 L. casei 그리고 B. longum, L. acidophilus, Streptococcus salivarius ssp. thermophilus의 혼합 균주로 요구르트를 제조하여 젖산균주에 따른 발효특성을 연구하였다. L. salivarius ssp. salivarius로 제조한 요구르트의 경우 쌀 분말과 탈지분유를 첨가한 시료 무두 산 생성이 활발하지 못해 배양 14기산까지 적정 pH인 4.5와 적정 산도인 1.0%에 도달하지 못하였다. L. casei로 제조한 요구르트의 경우 발효는 빨리 진행되었으나 8시간 이후부터는 pH와 산도가 너무 낮아 요구르트의 품질을 유지하기가 어려웠다. B. longum, L. acidophilus, Streptococcus salivarius ssp. thermophilus의 혼합 균주로 제조한 요구르트 중 탈지분유를 첨가한 시료는 배양 8시간 이후부터 14시간까지 적정 pH와 산도가 잘 유지되었다. 점도는 균주의 종류에 관계없이 탈지분유를 첨가한 시료가 쌀 분말을 첨가한 시료보다 높았다. L. salivarius ssp. salivarius와 B. longum, L. acidophilus, Streptococcus salivarius ssp. thermophilus의 혼합 균주로 제조한 요구르트 중에서는 쌀 분말을 첨가한 시료가, 그리고 L. casei로 제조한 요구르트 중에서는 탈지분유를 첨가한 시료가 lactic aciddm 생성량이 많았다. B. longum, L. acidophilus, Streptococcus salivarius ssp. thermophilus의 혼합 균주로 제조한 요구르트에서는 쌀 분말과 탈지분유를 첨가한 시료에서 요구르트의 향기성분인 acetic acid가 많이 생성되었다. Galactose는 B. longum, L. acidophilus, Streptococcus salivarius ssp. thermophilus의 혼합 균주와 L. salivarius ssp. salivarius로 제조한 요구르트에서 측정되었다. 관능검사 결과 쌀 분말을 첨가한 시료가 모든 항목에서 높은 값을 나타내었으며 젖산균주에 따른 차이를 보면 색은 L. salivarius ssp. salivarius가 가장 높은 값은 나타내었으나 풍미와 단맛과 신맛의 조화, 조직감, 전체적인 기호도에서는 B. longum, L. acidophilus, Streptococcus salivarius ssp. thrrmophilus의 혼합 균주가 가장 높은 값을ㄹ 나타내었다. 이러한 결과를 바탕으로 4% 쌀 첨가 요구르트의 제조에 사용되는 젖산균주는 B. longum, L. acidophilus, Streptococcus salivarius ssp. thermophilus의 혼합 균주가 가장 좋은 것으로 판단된다.
갯벌 퇴적물에서 분리한 미생물(Haejae-1)을 이용하여 혐기성 및 호기성 조건 하에서 신예미 자철광으로부터 철 침출 및 침출된 철의 생광화작용에 따른 2차 광물의 형성을 연구하였다. 침출에 사용한 미생물은 Haejae-1 (Shewanella sp.)을 이용하였으며 자철광(자철광 : 미생물 성장 배지 = 100 : 1)과 글루코스(10 mM)를 주입한 후 호기성과 혐기성 조건하에서 1개월간 상온에서 실험을 실시하였다. 미생물의 성장 동안 자철광으로부터 침출된 철과 망간의 농도를 ICP-AES를 이용하여 분석하였다. 미생물의 성장과 철의 침출기간 동안 미생물 성장 배지의 열역학적 조건 변화를 알아보기 위하여 미생물 성장 배지의 Eh와 pH를 혐기성 조건하에서 측정하였다. 자철광으로부터 미생물의 성장과 철의 침출, 그리고 자철광의 광물조성 변화 및 2차 광물의 형성을 알아보기 위하여 핀-선 회절분석(XRD), 그리고 SEM-EDX 분석을 실시하였다. XRD 분석결과에 따르면 신예미 자철광의 주 구성광물은 자철석으로 이루어져 있었다. 자철석이 주 구성광물인 신예미 자철광을 이용하여 1개월 동안 미생물에 의한 금속이온의 침출 실험을 실시한 후 호기성에서 15 mg/L의 철(total Fe)과 3.41 mg/L의 망간이 침출 되었으며, 혐기성에서는 32.8 mg/L의 철(total Fe)과 5.23 mg/L의 망간이 침출되었다. 이는 철 환원 미생물이 활동하였기 때문으로 사료된다. 호기성과 혐기성에서의 미생물의 활동에 따른 pH와 Eh의 변화를 측정한 결과, 호기성 조건 하에서는 Eh는 +144.9 mV에서 -331.7 mV로 변화되었으며 pH는 8.3 에서 7.2로 감소하였다. 혐기성 조건하에서 Eh는 -2.3 mV에서 -494.6 mV로 변화되었으며 pH는 8.2에서 7.0으로 감소하였다. Eh의 변화는 미생물에 위한 글루코스의 산화에 따른 전자의 방출에 따른 결과로 사료되며, pH의 감소는 글루코스의 산화에 따른 유기산의 생성에 기인한 것으로 사료된다.
양송이 수확후 배지에서 분리한 Pantoea rodasill LH-1와 Burkholderia stabilis HS-7간의 단일 접종 및 동시접종에 따른 인산가용화능과 상추생육효과를 조사하였다. NBRIP액체 배지에 분리균을 접종하고 배지에 함유된 인산칼슘으로부터 해리된 가용인산(soluble phosphorus)함량을 측정한 결과, P. rodasill LH-1는 $736.59{\mu}g\;mL^{-1}$, B. stabilis HS-7은 $743.90{\mu}g\;mL^{-1}$, 그리고 B. stabilis HS-7와 P. rodasill LH-1을 동시 접종한 배지는 $783.41{\mu}g\;mL^{-1}$로 가장 높았지만 유의수준의 시너지 효과는 나타나지 않았다. 배지 내pH는 초기 pH 7.0에서 배양 3일 후 모든 접종구에서 pH 4.3수준으로 감소하였으며, 또한 배지 내 잔류 당 감소율은 P. rodasill LH-1 31.7%, B. stabilis HS-7은 53.7%, 동시 접종한 배지에서는 87.1%로 가장 높은 감소율을 나타냈다. 분리균에 의해 생성한 배지 내유기산을 분석한 결과, gluconic acid, lactic acid, malic acid, acetic acid, citric acid 이 검출되었으며, 이 중 citric acid가 주요 유기산으로 동시 접종한 배지에서 $0.96mg\;mL^{-1}$로 가장 높은 함량을 나타내었다. 상추 재배 실험결과 동시 접종구가 대조구에 비해 잎의 길이는 7.7%, 뿌리길이는 15.5% 생육증진효과를 보였다. 이 결과들을 바탕으로 B. stabilis HS-7 와 Pantoea rodasill LH-1이 동시접종에 의해 유의수준의 인산가용화 시너지 효과는 관찰되지 않았지만, 무 접종구에 비하여 배지 내 인산가용화능과 작물의 생장이 크게 촉진되는 결과를 보임으로서 인산가용화균을 이용한 미생물 비료의 공급으로 염류집적토양의 인산가용화능과 작물의 생육을 향상시킬 수 있다고 생각된다.
수용액 및 유기용매-물 혼합용매속에서 L이 $NH_3$, $NH_2$$CH_3$, $glyOC_2H_5$, $glyOCH_3$, $dl-alaOC_2$$H_5$, $NH_2$$CH_2$$CONH_2$, $NH_2$CH$_2$CN 이 배위된 cis-[Co(en)$_2$(L)Cl]$^{2+}$ (en = 1,2-diaminoethane)에 $Hg^{2+}$을 작용시켰을 때 속도론적인 자료, 원평광이색성 스펙트라, 이온교환 크로마토그래피에 의한 생성물 분석 및 용매의 성질인 Y(ionizing power)를 이용한 m(Grunwald-Winstein의 기울기)값의 결과들로 부터 반응은 I$_{d-}$메카니즘으로 제안되었다. 반응 결과 L이 $NH_3$과 NH$_2$CH$_3$이 배위된 cis-[Co(en)$_2$(L)Cl]$^{2+}$은 Cl$^-$이 해리되어 H$_2$O 분자가 치환되었으며, L이 glyOC$_2$H$_5$, glyOCH$_3$, dl-alaOC$_2$H$_5$, NH$_2$CH$_2$CONH$_2$과 NH$_2$CH$_2$CN이 배위된 cis-[Co(en)$_2$(L)Cl]$^{2+}$은 Co(Ⅲ)에 대한 각 리간드 L의 킬레이트화가 일어났다. 에탄올-물 혼합용매 속에서 cis-[Co(en)$_2$(NH$_2$CH$_2$CN)Cl]$^{2+}$을 제외한 cis-[Co(en)$_2$(L)Cl]$^{2+}$은 에탄올의 양이 증가될수록 속도상수(k)의 값이 증가되었고, 또한 30${\%}$ 유기용매-물 혼합용매 속에서의 속도상수의 값은 30${\%}$ 2-프로판올-물>30${\%}$ 에탄올-물>물의 순서를 나타내었다. 그러나 cis-[Co(en)$_2$(NH$_2$CH$_2$CN)Cl]$^{2+}$은 이와 반대의 결과를 나타내었다. 각 착물들의 속도상수의 차이에 있어서 cis-[Co(en)$_2$(NH$_3$)Cl]$^{2+}$ 및 cis-[Co(en)$_2$(NH$_2$CH$_3$)Cl]$^{2+}$은 리간드장 파라메타(${\Delta}$)와 관계가 있었지만, cis-[Co(en)$_2$(L)Cl]$^{2+}$(L = $glyOC_2$H$_5$, glyOCH$_3$, dl-alaOC$_2$H$_5$, $NH_2$CH$_2$CONH$_2$, $NH_2$CH$_2$CN)은 이와 관계가 없었다. cis-[Co(en)$_2$(L)Cl]$^{2+}$에 대하여 $NO_3^-$을 첨가시켜 $Hg^{2+}$이 촉매로서 작용하는 반응에서 $NO_3^-$에 의하여 그 반응 메카니즘이 변화되는 것이 아니라 단지 속도만 변화되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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