• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제10권6호
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• pp.482-493
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• 2005

Biomass is originally photosynthesized from inorgainic compounds such as $CO_2$, minerals, water and solar energy. Recent studies have shown that anaerobic bacteria have the ability to convert recalcitrant biomass such as cellullosic or chitinoic materials to useful compounds. The biomass containing agricultural waste, unutilized wood and other garbage is expected to utilize as feed, food and fuel by microbial degradation and other metabolic functions. In this study we isolated several anaerobic, cellulolytic and chitinolytic bacteria from rumen fluid, compost and soil to study their related enzymes and genes. The anaerobic and cellulolytic bacteria, Clostridium thermocellum, Clostridium stercorarium, and Clostridium josui, were isolated from compost and the chitinolytic Clostridium paraputrificum from beach soil and Ruminococcus albus was isolated from cow rumen. After isolation, novel cellulase and xylanase genes from these anaerobes were cloned and expressed in Escherichia coli. The properties of the cloned enzymes showed that some of them were the components of the enzyme (cellulase) complex, i.e., cellulosome, which is known to form complexes by binding cohesin domains on the cellulase integrating protein (Cip: or core protein) and dockerin domains on the enzymes. Several dockerin and cohesin polypeptides were independently produced by E. coli and their binding properties were specified with BIAcore by measuring surface plasmon resonance. Three pairs of cohesin-dockerin with differing binding specificities were selected. Two of their genes encoding their respective cohesin polypeptides were combined to one gene and expressed in E. coli as a chimeric core protein, on which two dockerin-dehydrogenase chimeras, the dockerin-formaldehyde dehydrogenase and the dockerin-NADH dehydrogenase are planning to bind for catalyzing $CO_2$ reduction to formic acid by feeding NADH. This reaction may represent a novel strategy for the reduction of the green house gases. Enzymes from the anaerobes were also expressed in tobacco and rice plants. The activity of a xylanase from C. stercorarium was detected in leaves, stems, and rice grain under the control of CaMV35S promoter. The digestibility of transgenic rice leaves in goat rumen was slightly accelerated. C. paraputrificum was found to solubilize shrimp shells and chitin to generate hydrogen gas. Hydrogen productivity (1.7 mol $H_2/mol$ glucos) of the organism was improved up to 1.8 times by additional expression of the own hydrogenase gene in C. paraputrficum using a modified vector of Clostridiu, perfringens. The hydrygen producing microflora from soil, garbage and dried pelletted garbage, known as refuse derived fuel(RDF), were also found to be effective in converting biomass waste to hydrogen gas.

• 생태와환경
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• 제36권3호통권104호
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• pp.304-310
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• 2003

수심이 얕고 부영양 호소인 L. Kasumigaura를 대상으로 퇴적층으로부터 유기물 용출특성을 조사하였다. 퇴적물의 함수율은 약 80%이상을 차지하고 있었으며 공극수의 DOC농도는 표층에서 높고 깊어질수록 감소하는 경향을 나타냈다. 특히 조사기간중 공극수의 DOC농도(104mg C/l)가 크게 증가하여 공극수로부터 수체로 용출 가능성이 높을 것으로 추정되었다. DOC 용출실험결과, 호기조건에서는 Labile-DOC (L-DOC)용출이 거의 관측되지 않았고 Refractory-DOC (R-DOC)만 관측되었으며, 혐기조건에서는 L-DOC와 R-DOC 모두 용출되는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 퇴적층의 상부수층에 DO가 충분히 유지되면 L-DOC는 용출되어도 호기성 bacteria에 의해 쉽게 분해되기 매문에 R-DOC만 용출되는 것으로 조사되었으며, 혐기조건하에서는 혐기성 bacteria의 유기물 분해능력의 감소로 L-DOC와 R-DOC모두 용출되는 것으로 나타났다. 결과적으로 내부생성기원의 유기물중 퇴적층으로부터 R-DOC 용출은 수체의 유기물 농도를 증가시키는 주요 원인으로 나타났으며, 수중 유기물의 대부분을 차지하고 있는 R-DOC는 유기물순환에 중요한 역할을 담당하고 있다는 사실이 확인되었다.

• 한국자원식물학회지
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• 제30권4호
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• pp.372-377
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• 2017

본 연구는 설앵초의 종 보존과 활용성 증대를 위해 종자를 이용한 대량 번식법을 개발하고자 수행되었다. 종자는 2011년 제주도 일대에서 채종하여 정선한 다음 $4{\pm}1.0^{\circ}C$에서 건조 상태로 저장하면서 연구에 사용하였다. 종자의 크기는 $0.44{\pm}0.07{\times}0.61{\pm}0.04mm$, 1,000립중은 $51.78{\pm}0.021mg$이었으며, 미세종자로 분류되었다. 설앵초 종자의 휴면특성은 생리적 휴면(physiological dormancy)성을 갖는 것으로 판단되었다. 한편 종자는 광조건에서 발아가 되는 광발아성 종자로, 적정온도는 $20^{\circ}C$로 나타났다. $GA_3$는 조자의 휴면타파 및 발아력 향상에 크게 효과가 있었는데, 농도가 높아줄수록 그 효과가 크게 나타났다. 특히 $GA_3$ 200~500 mg/L 처리구에서 발아율 및 발아세가 90% 이상으로 매우 높게 조사되었다.

• 한국패류학회지
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• 제28권1호
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• pp.73-79
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• 2012

전남 여수시 가막만에서 양식되고 있는 피조개를 대상으로 2008년 12월부터 2009년 11월 동안 근육, 내장낭 및 몸체의 생화학적 체성분의 변동과 생식주기간의 관계를 계절적인 변동과 관련하여 조사하였다. 피조개 양식장의 월별 평균 수온은 겨울에 $7-12^{\circ}C$, 여름에 $20-25^{\circ}C$였으며, 염분은 평균 30.1-33.8‰에서 변화하였다. 영양염의 계절적 변화는 9월에 최대 ($13.04{\mu}g/L$) 를 보였으며, 연 평균농도는 $4.6{\mu}g/L$였다. 피조개의 주산란기는 7-8월이었으며, 겨울동안 생식소는 불활성기를 나타내었다. 단백질함량은 내장낭에서 낮았다. 체성분 가운데 가장 큰 변화는 내장낭내 지질과 탄수화물이었으며, 기관별 단백질은 연중 비교적 일정하였다. 내장낭은 생식주기 동안 가장 큰 변화를 보였으며, 내장낭내 수분과 지방의 함량은 다소 역관계를 보였다. 지방함량의 최대시기인 불활성기에 수분이 최소였으며, 산란 직후 지방함항은 가장 낮았으며, 지방이 소모되면서 수분함량이 증가하였다. 내장낭내 단백질 량은 근육에 비해 낮았다. 내장낭의 탄수화물, 지방 단백질은 생식소 발달과정동안 에너지원으로서 주요한 역할을 하며, 먹이가 부족한 시기에 기초대사유지를 위해 이용될 것으로 여겨진다.

• 생명과학회지
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• 제31권10호
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• pp.960-968
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• 2021

미세조류 연구는 18세기 후반부터 시작된 이후 생물산업에서 가장 중요한 생물자원으로 인식되어 왔다. 특히 미세조류의 산업 활용에 초점을 맞춘 식품/사료 및 생리 활성 화합물에 대한 초기 주요 연구 분야는 현재 대체 에너지 자원, 탄소 배출 저감 및 폐수 처리를 포함한 환경 연구 분야로 더욱 확대되고 있다. 하지만 그 산업적 활용의 중요성에도 불구하고 미세조류 배양의 장기 보존과 관련된 기초 연구 분야는 많은 주목을 받지 못하고 있다. 그러나 생물학적으로 활성을 띄는 안정적인 미세조류 배양체 보존은 이러한 미세조류의 산업적 활용을 더욱 부각시킬 수 있는 핵심적인 성공요소이다. 따라서 본 총설은 조류(algae)의 분류체계에서 가장 큰 분류군을 차지하는 녹조류(Chlorophyceae)를 포함하여 현재까지 개발된 다양한 최첨단 미세조류 냉동보존기술을 조사하였다. 또한, 국내 생물자원은행 및 국제 미세조류 자원은행에 기탁된 생물학적으로 활성을 띄는 미세조류 배양체를 보존·유지하기 수행하고 있는 보존 기술과 함께 동결보존 시 온도조절 효과, 보존제 효과 등 미세조류의 성공적인 동결보존 기술과 관련된 주요 요인들을 조사하였다. 본 연구를 통해 확인된 결과를 살펴보면, 미세조류의 형태 및 생리학적 다양성으로 인해 현재로서는 범용적으로 사용할 수 있는 표준 미세조류 장기 보존 방법이 없다는 것을 확인하였다. 따라서, 이러한 문제를 극복하기 위해서는 미세조류의 분류학적 체계를 명확하기 위한 종 특이적 바이오마커의 개발과 종 특이적 동결보존 방법에 기반한 체계적인 접근을 위한 기초 연구 분야에 대해 훨씬 더 많은 노력이 필요함을 확인하였다.

• 한국산림과학회지
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• 제111권2호
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• pp.330-344
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• 2022

전 세계 산림 면적이 여전히 감소하고 있는 가운데 산림을 포함한 육상생태계의 보전은 지구 공동체가 함께 달성해야 할 지속가능발전목표 중 하나로 이를 달성하기 위한 국제사회의 적극적인 노력이 요구된다. 공적개발원조 사업의 대상국은 전통적으로 국가이익을 고려하여 결정되었으나 최근 글로벌 규범인 지속가능발전목표가 국내의 공적개발원조 전략에 내재화됨에 따라 산림 부문 ODA 대상국 탐색이 다각적으로 이루어질 필요가 있다. 본 연구에서는 산림 파괴가 심한 개도국을 대상으로 기후변화 대응, 생물다양성 보전, 사막화 방지 측면에서 국가의 경제·사회·환경 부문의 이행 준비 및 필요성을 분석하여 '그린 ODA'에 충족될 수 있는 협력 대상국을 제시하였다. 본 연구의 결과는 기존의 산림 협력이 중점적으로 이루어진 아시아 국가에서 나아가 남아메리카와 아프리카 국가로 산림 협력의 확대가 필요한 것으로 나타났다. 또한 식량·에너지·수자원·산불 등 산림 전용요인의 근본적인 해결을 위하여 녹색기술과의 융·복합을 추진하고 사업 활동과 재원, 참여자의 다각화를 통해 산림분야 양자 ODA를 확대하는 방안을 제시하였다. 본 연구는 산림 부문 양자 협력 대상국 범위를 확대하는데 있어 산림 파괴가 진행 중인 전 세계 국가를 대상으로 장기적인 전략 수립을 위한 기초 정보를 제공하는데 기여할 수 있다.

• 대한본초학회지
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• 제32권5호
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• pp.47-55
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• 2017

Objectives : Obesity is caused by the excess accumulation of fat in the body due to energy imbalance, and it causes various diseases. The aim of this study was to investigate an anti-obesity efficacy and an antioxidant activity of water from herbal mixture extract (SM17). Methods : The antioxidant activities were evaluated through radical scavenging assays using 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) and 2,2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS) radicals. To evaluated anti-obesity effect of SM17, we used a high fat diet fed mouse model. The SM17 (150 mg/kg body weight/day, p.o.) was treated every day for 6 weeks to C57BL/6 mice. Body weight and food intake were measured every day. The changes of reactive oxygen species (ROS), alanine aminotransferanse (ALT), aspartate aminotransferase (AST), triglycerids (TG) and total cholesterol (TC) in serum were analyzed after experiment. Also, expression of lipid metabolism related proteins were investigated by western blot analysis. Results : It was effective in antioxidant measurements, SM17 administration inhibited the biomarkers of lipid metaboism in serum and tissues. The administration of SM17 showed a significant reduction of body and tissue weight. Morever, it decreased ROS, ALT, AST, TG and TC in serum, compared with those of the obese mice. Adipogenesis-related protein expressions increased in obese mice compared to normal mice. However, SM17 group exhibited the down-expression of these proteins. Conclusion : A SM17 aqueous extract has a great effect on the stimulation (AMPK) activation, and may have a benefit to reduce a fatty acid metabolism through inhibition of lipid accumulation.

• 대한본초학회지
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• 제36권6호
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• pp.39-46
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• 2021

Objectives : AMP-activated protein kinase (AMPK) is a key metabolic regulator that reduces lipogenesis. AMPK is mainly activated via phosphorylation of liver kinase B (LKB) 1 under energy stress. Here, we highlighted the anti-obesity effect and underlying mechanism of Coix lacryma-jobi var. mayuen Stapf sprout water extract (CSW) sprout extract in connection with the LKB1/AMPK signaling pathway. Methods : C57BL/6 mice (20~25 g) fed HFD to induce obesity and at the same time administered CSW 100 mg/kg (CSWL; (CSWL; CSW low concentration) or CSW 200 mg/kg (CSWH; CSW high concentration) or Garcinia extract (Garcinia) 200 mg/kg orally for 6 weeks. Body weight and food intake were measured at the same time each day. After 6 weeks of CSW administration, liver tissue and serum were obtained through an autopsy. After the end of the experiment, biochemical analysis (triglycerides (TG), total cholesterol (TC), HDL-cholesterol, and LDL-cholesterol) was performed on the serum. And then, protein levels related to TG and TC synthesis were measured through western blot analysis in liver tissue. Results : As a result, serum TG, TC, and LDL-cholesterol levels were significantly increased in the control group and significantly decreased in the CSW administration group. On the other hand, the HDL-cholesterol level was increased in the CSW-administered group. And as a result of Western blot analysis, CSW significantly increased the phosphorylation of LKB1 & AMPK, and remarkably decreased the expression of factors related to TG and TC synthesis. Conclusions : Our findings suggest that CSW influences the TG and TC synthesis to positively affect HFD-induced obesity in C57BL/6 mice.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제50권3호
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• pp.270-283
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• 2017

본 연구는 충남 공주시 K대학교의 남녀 대학생 300명을 대상으로 설문조사 및 식사조사를 통해 커피 섭취 수준에 따른 커피섭취행동, 식습관, 식사 영양소 섭취량과의 관계를 분석하였다. 설문조사는 자기기입식으로 응답되었으며, 식사조사는 주중 2일간 식사기록법으로 이루어졌다. 최근 1년간 1일 커피 섭취 수준 및 대상자 분포를 고려해 조사대상자를 커피를 섭취하지 않은 무섭취군 (non coffee group, NCG), 1일 1~2잔을 섭취한 저섭취군 (low coffee group, LCG), 1일 3잔을 섭취한 고섭취군 (high coffee group, HCG)으로 나누었다. 그 결과, 조사대상자는 남자 47.3%, 여자 52.7%로 비슷하였으며, 평균 만나이는 남자 $21.2{\pm}2.12$세, 여자 $20.1{\pm}1.4$세이었다. 1일커피섭취수준에 따라 거주형태는 LCG에서 자취 비율이 높았으며, 자가나 기숙사/하숙 비율이 낮았다 (p < 0.05). 그러나 1일 커피 섭취 수준에 따른 최근 1년간 잠시간의 충분한 정도나 하루 운동시간의 차이가 없었다. 1일 커피 섭취 수준에 따라 커피섭취횟수는 HCG가 LCG보다 유의적으로 많았다 (p < 0.001). 주로 마신 커피 종류는 블랙 원두추출 커피가 LCG 25.2%, HCG 42.7%로 가장 많았으며, 1일 커피 섭취 수준에 따라 HCG는 LCG보다 블랙 원두추출 커피, 우유나 설탕을 넣은 원두추출 커피를 마시는 비율이 높았다 (p < 0.05). 커피를 주로 마시는 시간은 LCG와 HCG 모두 주로 18~24시 이전이었으며, 장소는 카페가 가장 많았다. 커피 섭취군의 최근 1년간 커피나 동반간식 선택시 두군 모두 '열량과 관계없이 좋아하는 것을 고른다'는 비율이 각각 80% 정도로 많았다. 식사대신 동반간식을 섭취한 횟수는 LCG와 HCG 모두 '없다'가 75% 이상을 차지했으나, HCG가 LCG보다 주 1~2회나 주 3~4회를 섭취하는 비율이 높았다 (p < 0.05). 조사대상자는 아침 결식율과 패스트푸드 섭취율이 높았고, 1일 3회 이상 채소반찬 (김치제외)을 섭취하는 횟수는 주 1~2회 이하가 33.0%이었으며, 과일 섭취 횟수는 주 1~2회 이하가 68.7%이어서 채소와 과일 섭취 횟수가 매우 낮았다. 1일 커피 섭취 수준에 따라 아침식사일수 및 과일 섭취 횟수가 차이가 없었으며, 1일 3회 분량 이상 채소반찬 (김치제외) 섭취 횟수는 전반적으로 LCG와 NCG가 HCG보다 높았다 (p < 0.05). 전체대상자에서 탄산음료 및 단음료 섭취 횟수는 주 3~4회 이상이 각각 30.3%, 40.0%로 나타나 많았으며, 섭취 횟수 분포로 볼 때 LCG와 HCG가 NCG보다 많았다 (p < 0.01). 1일 1컵 정도의 우유 섭취 횟수는 1일 1회 이상이 5.0% 뿐이어서 매우 낮았으며, 1일 커피 섭취 수준에 따른 차이가 없었다. 음주 횟수는 월 3~5일 이상이 50.7%로 나타나 많았으며, LCG와 HCG가 NCG보다 많았다 (p < 0.01). 커피섭취군에서 1일 평균 커피로 섭취한 열량은 LCG $0.88{\pm}5.62$ kcal/일, HCG $7.07{\pm}16.93$ kcal/일이어서 미미한 수준이었다. 이는 본 조사에서 커피섭취자의 대부분이 블랙 커피를 마셨기 때문이다. 남녀 전체에서 단백질, 비타민 A, 비타민 B1, 니아신, 인, 아연, 남자에서 엽산과 철의 1일 섭취량은 권장섭취량이나 충분섭취량을 거의 충족하여 양호하였다. 그러나 남녀 전체에서 에너지의 1일 섭취량은 에너지필요추정량의 72% 미만으로 낮았고, 비타민 C 및 칼슘의 1일 평균 섭취량은 평균필요량보다 낮았으며, 비타민 D의 1일 섭취량은 충분섭취량의 24~34% 수준으로 낮았다. 여자에서는 엽산 및 철의 1일 평균 섭취량은 평균필요량보다 낮았다. 비타민 $B_2$의 1일 섭취량은 커피 섭취 수준에 따라 남녀의 일부 군에서 평균필요량보다 낮았다. 그리고 1일 커피 섭취 수준에 따라 1일 단백질 섭취량 및 니아신 섭취량은 LCG와 HCG가 NCG보다 유의적으로 높았으며, 비타민 A 섭취량은 HCG가 NCG보다 유의적으로 높았을 뿐 (p < 0.05), 다른 영양소에서는 차이가 없었다. 이상에서 조사대상자의 커피 섭취율은 높으나 주로 블랙 커피를 섭취하고 있어 커피로 섭취한 열량이 낮았으며, 1일 커피 섭취 수준이 식사 영양소 섭취량에 거의 영향을 미치지 않았다. 아침 결식율이 높고 채소, 과일, 우유 섭취 횟수가 부족한 결과 에너지, 비타민 D, 비타민 C, 칼슘 등의 섭취가 저조하였다. 커피 섭취 수준이 높을 때 단음료나 알코올 섭취도 많은 경향이어서 수분 섭취가 바람직하지 않을 것으로 여겨졌다. 따라서 조사대상자의 영양 섭취를 향상시키고 커피 섭취를 포함한 바른 수분 섭취 습관을 갖도록 돕는 교육이 실시되고, 사각지대에 놓이기 쉬운 대학생의 영양에 대한 사회적 관심과 지원이 이루어질 필요가 있다고 하겠다. 그리고 현재의 대학생을 비롯한 대부분의 연령군에서 커피 섭취율이 높으며 커피의 영양조성이 당류, 지질 위주로 편중되어 있는 점을 고려할 때, 커피 섭취가 식생활 패턴과 영양 섭취에 미치는 영향을 심층적으로 연구하고, 이 결과를 산학관 분야에 걸쳐 건강한 식생활을 뒷받침하는 자료로 활용함으로써 사회 변화에 맞춘 건강한 식생활을 지원하는 것이 필요하다고 생각한다.

• 한국환경생태학회지
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• 제16권1호
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• pp.34-45
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• 2002

강화도 남단 갯벌에 도래하는 물새류는 여차리, 동막리, 선두리 및 동검리 갯벌에서 종수 및 개체수에 차이를 나타냈다. 3월과 9월에 조사된 물새류는 다른 지역보다 여차리 갯벌에서 보다 많은 종수 및 개체수가 관찰되었다. 물새류 중에서 우점종은 민물도요(Calidris alpina)로 나타났으며, 다른 지역보다 여차리 갯벌에서 개체수가 42.0~79.1%의 점유율을 보였다. 동막리 갯벌 조간대상부가 해수면에 잠겼을 경우 여차리 갯벌에 남아있는 갯벌 면적은 0.0317$\textrm{km}^2$로서 여차리 갯벌에서 이들 면적이 휴식공간으로 활용되었다. 각 지역의 갯벌 조간대에 서식하고 있는 물새류의 잠재적 식이물의 습중생물량(wet biomass)은 여차리 갯벌에서 선두 4리 지역보다 2. 5배, 동검리와 동막리 갯벌보다 각각 1.6배와 2배가 높게 나타났다. 종수 및 개체수(/0.078$m^2$)는 여차리 갯벌에서 최대 23종 및 266개체가 출현하여, 선두4리 갯벌의 10종 및 184개체, 동검리 갯벌의 11종 33개체와 동막리 갯벌의 20종 및 69개체가 출현한 것보다 높게 나타났다. 우점종인 민물도요(38.11g)의 하루 최저 취식량은 1,295 마리이고, 먹이는 주로 왕좁쌀무늬고둥(Reticunassa festiva), 서해비단고둥(Umbonium thomasi)등의 고둥류와 두토막눈썹참갯지렁이(Perinereis aibuhitensis)였으며, 고둥류는 다른 지역보다 여차리 갯벌에서 높은 서식밀도를 나타냈다. 갯벌에 도래하는 물새류는 잠재적 식이물인 저서생물의 분포, 휴식공간의 확보, 선호하는 먹이의 분포 및 일일 취식량을 충족시켜 줄 수 있는 먹이가 풍부한 서식지 등과 밀접한 관계를 갖고 있는 것으로 나타났다. 이들 물새류의 보호를 위해서는 먹이원이 풍부하게 살아 갈 수 있는 갯벌 환경을 유지해야 한다. 갯벌의 무분별한 개발 및 매립, 방문 및 생물채취 등은 자제되어야 하며, 갯벌 환경교육 지역전문가 및 갯벌 관리프로그램 등이 개발되어야 한다.