대표 농작물 중 살균제 pencycuron의 잔류량을 정밀하게 분석할 수 있는 단성분 분석법을 개발하였다. 대표 농작물로 배추, 사과, 현미, 고추를 선정하였으며, 정밀분석을 위해 고성능 액체크로마토그래피를 사용하였다. 농작물 시료 중 pencycuron 잔류분을 acetone을 이용하여 진탕 추출하고 에틸아세테이트/헥산을 이용한 액-액 분배법과 silica 크로마토그래피법을 통해 정제하였다. 역상 액체크로마토그래피를 이용해 UV 240 nm 파장에서 pencycuron를 정량분석하였으며, 질량분석기를 통해 잔류분을 확인하였다. 본 분석법을 통한 pencycuron의 기기정량한계는 2 ng으로 분석정량한계는 0.02 mg/kg이었다. 표준용액을 3수준(분석정량한계${\times}1$, ${\times}10$, ${\times}100$), 3반복으로 무처리 시료에 첨가하고 본 분석법의 회수율을 산출한 결과 72~108%이었다. 따라서, 본 분석법은 농산물 중 pencycuron 잔류분석을 위한 공전시험법으로써 분석개발기준을 충족하였다.
본 연구에서는 전기투석법을 이용하여 아미노산 수용액중에 존재하는 전해질인 무기염의 분리 정제에 관하여 고찰하였다. 생물 분리기술로서 아미노산의 등전위점을 이용한 전기투석법의 적합성을 검토하기 위하여 음이온교환막, NEOSEPTA AM1(Tokuyama Soda Co. Ltd., Japan)과 양이온교환막 CM1 (Tokuyama Soda Co. Ltd., Japan)막을 사용한 전기투석조를 설계하였고 아미노산 발효공정과 유사한 계를 만들어서 무기염인 NaCl의 분리실험을 하였다. 즉, 운전조건을 설정하기 위해 pH에 따른 아미노산의 누설량, 한계전류 밀도를 측정한 후, 이를 바탕으로 회분식과 연속식 실험으로 염의 제거량과 아미노산의 누설량을 정량적으로 고찰하고 전류효율을 구하였다. 회분식 장치에서 아미노산 수용액별로 11시간동안 운전한 결과 NaCl의 제거효율은 96.1~96.2%이었고, 아미노산의 누설율은 glycine의 경우 2.5%, methionine의 경우 1.7%, alanine의 겨우 2.0%이었으며, 전류효율은 44.5~44.6% 범위이었다. 연속식 장치에서는 아미노산 수용액별로 dilution rate을 1.0~3.9$h^{-1}$로 변화시켜 실험한 결과, 120~150분 사이에 정상상태에 도달하였고, 유속이 작을수록 염의 제거 효율은 증가하였으나 전류효율은 감소하였다. 이때 아미노산의 누설은 거의 없었다.
팔라듐 금속을 활성탄과 알루미나에 담지시켜 Pd/AC (Pd/활성탄), Pd/AO (Pd/알루미나) 촉매를 제조하고, 오존/촉매공정에 적용하여 담지체의 종류에 따른 촉매 특성을 비교하였다. 담지체를 달리한 촉매 일정량을 오존포화수에 투입하고 오존분해능을 비교해 본 결과, 담지체의 종류에 따른 효율의 변화는 없었다. 오존단독공정과 Pd/AC, Pd/AO 촉매를 이용한 오존/촉매공정에서 dichloroacetic acid (DCAA)의 분해율 및 산화특성(TOC, $COD_{Cr}$)을 비교해 본 결과, 오존/촉매공정의 제거효율이 높았으며, 담지체에 따른 특성변화는 거의 없었다. DCAA 농도를 일정하게 하고 오존공급량을 변화시켜 제거율을 확인한 결과, 어느 수준까지는 오존공급량 증가에 따라 제거율이 상승하였지만, 1.0 L/min 이상의 오존공급량에서는 공급량에 비례하여 제거율이 상승하지 않았다. 이러한 원인은 DCAA의 완전산화에 의해 생성된 중탄산염과 분해과정에서 발생된 염소이온이 하이드록실 라디칼(${\cdot}OH$)의 스케빈저(scavenger)로 작용한 것 같았다.
폐광산에 방치되어 있는 폐광석으로부터 유용금속이온을 그 지역 토착박테리아를 이용하여 효과적으로 용출시키고자 하였다. 토착호산성박테리아를 중금속 이온에 내성이 형성될 수 있도록 중금속 이온에 주기적으로 반복 적응시켰다. 그 결과 적응실험이 진행될수록 성장-배양액의 pH가 더 안정적으로 감소하였다. $CuSO_4{\cdot}5H_2O$에 9주와 12주 동안 적응시킨 박테리아를 이용하여 42일 동안 미생물용출을 수행한 결과, 용출-배양액의 pH는 적응 횟수에 비례하여 더 빠르게 감소하였다. 황동석과 Cu 함량이 고성 폐광석에 비하여 상대적으로 적게 포함된 연화 폐광석에서 더 많은 박테리아들이 부착하였고, 또한 Cu와 Fe 함량은 고성 박테리아 시료(각각의 용출률 = 66.77%와 21.83%)에 비하여 연화 박테리아 시료(각각의 용출률 = 92.79%와 55.88%)에서 더 많이 용출되었다. 따라서 중금속으로 오염된 광산에 오랫동안 서식한 토착호산성 박테리아를 이용한다면 또한 이 박테리아들을 목적중금속 이온이 포함된 성장-배양액에 계속하여 주기적으로 적응시킨다면, 폐광석으로부터 유용금속이온을 더 효과적으로 용출시킬 수 있을 것으로 확신한다.
Bacillus sp. J105 strain으로부터 유도된 ${\beta}-lactamase$는 ammonium sulfate 침전, 이온 교환 칼럼 크로마토그래피, 겔 여과 등의 과정을 거쳐 SDS-PAGE에서 단일 band로 정제하였다. 정제된 효소의 분자량은 31 kDa이었으며 등전점은 7.35이었다. 효소반응의 최적 pH와 온도는 각각 5와 $40^{\circ}C$이었다. 정제 단백질의 총 아미노산 조성의 분석 결과, Gly과 Ala이 각각 14.1과 13.3 mole%로 가장 많은 아미노산 잔기를 차지하고 있었다. 정제 효소의 ampicillin을 기질로 하였을 때의 Km값은 1.33 mM이었고 Vmax값은 0.36 mM/ml이었다.
우리는 정삼투 공정의 유도용질로서 잠재적인 활용 가능성을 확인하기 위해 식물화학물질인 tannic acid (TA)에 알칼리 염 처리한 alkali tannate 염 중 하나인 potassium tannate (TA-K)를 평가하였다. TA-K의 정삼투 특성과 회수 특성은 체계적으로 조사되었다. 정삼투 공정을 active layer facing feed solution (AL-FS) 방식으로 적용했을 때, TA-K 유도용액의 투수량은 TA 유도용액의 투수량 보다 훨씬 많은 반면, TA 유도용액의 투수량이 거의 확인되지 않았다. 100 mM 저농도에서의 TA-K 유도용액의 삼투압(1,135 mOsmol/kg)은 NaCl 수용액의 삼투압(173 mOsmol/kg)의 약 6.5배로 확인되었다. 100 mM 농도의 TA-K의 투수량과 specific salt flux (6.14 LMH, 1.26 g/L)는 동일한 농도의 NaCl 유도용액의 투수량과 specific salt flux (2.46 LMH, 2.63 g/L)의 약 2.5배 및 0.5배로 각각 확인되었다. TA-K를 재사용하기 위해, 금속 이온 침전법을 이용하여 TA-K유도용질을 침전시킨 후, membrane filtration을 이용하여 유도용질을 회수하였다. 이 연구는 식물화학물질을 정삼투 공정의 유도용질로서의 적용 가능성을 보여준다.
멸치 액젖을 이용하여 ammonium sulfate침전, ion exchange, gel filtration, ethanol침전등의 과정을 거쳐 혈전분해 효소(myulchikinase, MK)를 분리 및 정제하였다. 이 정제된 효소를 SDS-PACE gel 전기영동한 결과 분자량은 약 28 kDa 이었다. MK의 활성에 대한 특성을 조사한 결과 NaCl $30\%$까지 활성이 $80\%$이상 유지되는 것으로 보아 내염성 효소로 판단된다. 온도에 대한 효소활성을 조사한 결과, MK의 온도에 대한 안정성은 $40^{\circ}C$까지는 안정하였으나 $50^{\circ}C$이상의 온도에서는 급격하게 활성 떨어졌고, 최적온도는 $40^{\circ}C$였다 MK의 활성은 $pH6\~9$범위에서 매우 안정하였고, 최적 pH는 8이였다. 또한 2가 금속 양이온에 대한 효과는 $Hg^{2+} (1mM)$에 의하여 완전히 활성저해를 보였고, $Zn^{2+}(1mM)$에 의하여 약 $50^{\circ}C$의 저해되는 것을 알았다. Fibrinogen-rich plate와 Fibrinogen-free plate에서 활성을 측정 한 결과, Fibrinogen-rich plate에서는 fibrin 분해능이 있었지만 Fiberinogen-free Plate에서는 분해활성이 없는 것으로 보아 본 효소는 plasminogen activator type의 혈전용해효소로 사료된다.
단삼의 성분인 salvianolic acid B는 다양한 생리활성이 알려져 있다. 특히 항산화 효과는 간세포, 신경세포를 포함한 다양한 세포유형에서 보호효과가 있다고 보고되었다. 하지만 ferulic acid와 같이 항산화제로 여겨지는 몇몇 페놀성 물질은 특정 전이 금속이 있으면 산화작용을 하며 이것이 항암 효능을 설명하기도 한다. 본 실험에서 salvianolic acid B가 $Cu^{2+}$ 환경에서 산화작용을 하는지 알아보았다. salvianolic acid B와 $Cu^{2+}$를 동시 처리하면 supercoilded 형태의 DNA가 open circular 혹은 linear 형태로 바뀌었으나 salvianolic acid B 혹은 $Cu^{2+}$를 단독 처리 했을 때는 그렇지 않았다. $Cu^+$에만 특정적인 킬레이터 neocuproine을 이용하여 salvianolic acid B가 $Cu^{2+}$를 $Cu^+$로 환원시킴을 알았으며 $H_2O_2$를 물과 산소로 분해하는 catalase를 처리하면 DNA 분해가 일어나지 않았다. 활성산소종 중 하나인 $H_2O_2$는 생체분자 특히 DNA를 공격하여 정상기능을 수행하지 못하게 한다. 정리하면 salvianolic acid B에 의한 $Cu^{2+}$의 환원은 $H_2O_2$를 생성하며 $H_2O_2$는 DNA 분해를 일으킨다. 이런 결과는 salvianolic aicd B의 항암효과가 salvianolic acid의 $H_2O_2$ 생성 때문일 수 있다는 작은 단서를 줄 수 있으며 이는 좀 더 실험이 이뤄져야 한다.
고품질 참외와인을 제조하기 위하여 브랜칭 및 착즙 처리를 하여 발효와 숙성에 따른 이화학적 특성 및 항산화능을 조사하였다. 발효 중 참외와인의 이화학적 특성은 모든 처리구가 유사한 추이를 보였으며, 브랜칭 및 착즙 처리가 알코올 발효에 영향을 미치지 않았다. 숙성 후 이화학적 특성을 측정한 결과는 알코올 함량, 가용성 고형분 함량, 환원당 함량, 적정 산도, pH가 각각 11.5~11.8%, 10.7~11.2%, 0.25~0.49 g/100 mL, 0.60~0.81%, 3.75~3.89 범위로 나타났으며, 숙성 전에 비하여 가용성 고형분, 환원당, 알코올 함량, 적정산도는 감소하고 pH는 증가하는 것으로 나타났다. 항산화능은 DPPH 라디칼 소거 활성, FRAP 활성이 각각 $563.00{\sim}785.00{\mu}M\;TE$, $504.60{\sim}811.93{\mu}M\;TE$ 범위로 나타났으며, 브랜칭 처리구의 항산화 활성이 높았다. 총페놀성 화합물 함량은 287.53~312.08 mg/L 범위로 전처리 방법에 따른 유의적인 차이가 나타나지 않았으며(p<0.05), 총플라보노이드 함량은 39.06~141.03 mg/L 범위로 브랜칭 처리구의 함량이 높았다. 또한 QDA profile 결과는 색, 맛, 풋내, 이취, 종합적 기호도 항목에서 모두 브랜칭 처리구가 더 높은 점수를 얻었다. 브랜칭 처리는 참외와인의 항산화능을 증가시키고 기호성을 좋게 하는 반면, 착즙 처리는 참외와인 제조 시 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
아가로오스 분해산물은 생리활성이 우수하여 의약품 및 기능성 화장품 원료로 사용될 뿐만 아니라 바이오에탄올 생산을 위한 효모 발효용 기질로 검토되고 있어 상당한 주목을 받고 있다. 이에 따라 고성능 아가레이즈 탐색에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근 본 연구팀에서는 남해안에서 신규 아가레이즈를 생산하는 미생물인 Pseudoalteromonas sp.를 분리하였다. 본 연구에서는 음이온교환수지를 이용하여 미생물 배양액으로부터 아가레이즈를 분리 정제하기 위한 크로마토그래피 조건을 최적화 하였다. 황산암모늄을 첨가하여 배양 상등액으로부터 침전된 단백질을 회수하고 이를 투석하여 조효소액을 얻었다. 음이온 교환수지인 DEAE-Sepharose 레진이 충진된 칼럼에 조효소액을 로딩하여 아가레이즈를 분리하였다. 410 ${\mu}g$의 단백질 로딩 시 흡착에 적합한 평형 pH는 7.5~8.0 이었고, 적정한 resin의 부피는 3 mL였다. 등용매 용출에서 용출액 중의 NaCl 농도가 증가함에 따라 용출되는 단백질 양이 증가하여 400 mM의 NaCl에서 최대에 달하였다. 최종적으로, NaCl 농도를 1,000 mM까지 선형적으로 증가시키며 아가레이즈를 분리하였다. Lugol 용액을 이용한 염색법으로 용리액 중의 아가레이즈의 존재를 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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