포도씨의 총 카테킨 함량과 추출물의 항산화성을 극대화하기 위한 마이크로웨이브 추출조건의 최적화를 시도하였다. 중심합성계획에 따라 추출조건(microwave power $0{\sim}120\;W$, 에탄올 농도 $0{\sim}100%$, 추출시간 $1{\sim}5\;min$)을 설계하고, 종속변수로서 추출물의 수율, 카테킨 함량 및 전자공여능을 회귀 분석함으로써 최적 추출조건을 예측하였다. 모든 회귀식의 $R^2$는 0.9 이상으로 1% 수준에서 유의성이 인정되었다. 총 카테킨 함량의 최대 추출 값은 434.16 mg%로 예측되었으며, 추출조건은 microwave power 122.76 W, 에탄올 농도 42.88%, 추출시간 4.67 min으로 나타났다. 추출물에 대한 세 가지 종속변수의 극대 값을 얻기 위한 추출조건 범위는 $75{\sim}150\;W$, $40{\sim}60%$ 및 $3.5{\sim}5.0\;min$이었다. 이상의 예측 값(총 추출수율 6.72%, 총 카테킨 함량 408.65mg%, 전자공여능 83.33%)은 실제 값과 유의적인 차이가 없었으며, 최적화된 마이크로웨이브 추출법(112.5 W, 50% 에탄올, 4.2분)은 현행추출법 (80% 에탄올, $60^{\circ}C$, 3시간, 150 rpm)에 비해 추출효율이 우수하였다.
Jangachi(salted and fermented vegetable) has been made by Korean traditionally using several kinds of vegetables, which is a good source of variety of nutrients and vitamins. There are many methods for making Jangachi. Generally soy sauce Jangachi is made through two steps. First, as a pretreatment, vegetables are soaked in salt water. Second, soaked vegetables are fermented in various ingredients like soy sauce, sugar, garlic, ginger and so on. This study was performed to observe changes in contents of chemical components and sensory evaluation of pretreated perilla leaf. Perilla leaf was soaked in water with different levels of salt concentration(2, 5 and 8 %) and soaking time(1, 3 and 5 days). The optimal level of salt and soaking time was determined with the results of sensory evaluation by response surface methodology and analysis of composition. The moisture contents decreased as the levels of salt and soaking time increased. The moisture content of untreated sample was 87.5 % and when soaked for 5 days in the water of 8 % salt concentration, it became 78.27 %. pH of Perilla leaf was high in high levels of salt concentration and short soaking time. Total acidity was so opposite to pH that was low in high levels of salt concentration and short soaking time. In the water of 8 % salt concentration, total acidity was 0.14 % when soaked for 1 day, 0.20 % for 3 days and 0.30 % for 5 days. Salt contents became greater as the soaking time increased. As the results of puncture test, soaked Perilla leaf's toughness increased as the levels of salt increased and soaking time decreased. Among the sensory attributes, greenness increased as the levels of salt concentration increased when soaked for more than 3 days. Saltiness and bitterness became greater as the levels of salt concentration increased. Perilla flavor decreased with the short soaking time. Off-flavor increased with the increased levels of soaking time and decreased salt concentration when soaked for more than 3 days. Toughness decreased as the levels of soaking time increased. Crispness increased with the increased levels of salt concentration. The condition of pretreated Perilla was optimum when it soaked for 42 hours in 4 % salt concentration.
미국 뉴멕시코주 칼스바드 동부에 위치한 WIPP 사이트가 1999년 처분 운영을 개시하였다. 이 WIPP 사이트는 미국 DOE의 방위프로그램에 의한 부산물로서의 핵폐기물인 초우라늄 방사성 폐기물 (TRU 폐기물) 만을 전담 영구 처분하는 처분장으로 처분장 성능에 대해 책임을 지고 있는 미국 에너지성 (DOE)은 이 처분장의 운영허가를 위해 WIPP 운영을 위한 <규제부합 인정신청 (CCA)>을 통하여 EPA로부터 허가를 얻어 1999년 3월에 첫 처분을 시작한 것이다. 이 CCA를 위한 성능평가 관련 연구는 미 샌디아연구소를 중심으로 수행되어, 장기간에 걸친 처분장 성능평가가 1996년에 모두 마무리지어졌다. 그 성능평가 연구의 결과나 과정은 비록 우리나라가 고려하고 있는 처분 환경과는 상당히 다른 지질 형태의 것이긴 해도 그 방법론에 대한 고찰은 이제 막 고준위 방사성 폐기물 처분관련 연구를 시작하는 단계에 있는 우리에게 교육적인 효과가 지대하다는 생각이다. 따라서 이 기술보고를 통해 이러한 WIPP 사이트의 성능평가에 관련되어 어떻게 어떠한 방법론을 도입하여 불확실성 및 민감도 분석연구가 수행되어졌는지, 그리고 정량적인 불확실성 분석의 결과를 요구하는 EPA 의 규제 기준을 어떠한 논리로 만족시켰는가에 대한 개략적인 검토를 수행하여 보았다.
본 연구에서는 식물생장억제미생물 B. subtilis IJ-31이 생산하는 HCA의 최적생산조건을 검토하였다. HCA생산 최적조건으로 탄소원은 1%의 미강, 질소원은 0.5% tryptone, 무기염은 0.1% $ZnCl_2$, 배양 온도는 $37^{\circ}C$, 배양시간은 60시간, pH는 7.0에서 $90.5\;{\mu}g/ml$의 HCA를 생산하였으므로 이를 최적생산조건으로 확립하였다. 이를 바탕으로 통계프로그램(SAS) 중 반응표면 분석법(RSM)을 이용한 jar fermentor 배양에서의 HCA 최적생산 조건을 확립하였다. 즉 토양추출물 2.24% 첨가, 교반속도 290 ppm, tryptone 0.83% 첨가, 배양온도 $37^{\circ}C$, 배양시간 60시간, pH 7.0에서 $102.99\;{\mu}g/ml$의 HCA를 생산하는 최적생산 조건으로 예측되었다. 따라서 실제 상기 RSM 최적 조건에서 실험한 결과 HCA는 $102.5\;{\mu}g/ml$를 생산하였다. 이러한 결과는 플라스크에서 HCA는 $90.5\;{\mu}g/ml$로 생산되었으나 jar fermenter 배양에서는 플라스크 배양에 비하여 12%가량 HCA 생산량이 증가된 결과를 보여주는 것이다.
나노산업의 발달로 인해 나노제품의 제조, 소비, 폐기 과정에서 나노물질이 직 간접적인 경로를 통해 수생태 및 토양생태계로 유입되고 있다. 나노물질은 벌크물질과는 다른 특성을 가지고 있으며 나노물질의 다양한 물리화학적 변화는 환경내 나노물질의 거동 및 무생물적 생물적 상호작용에 영향을 미친다. 나노물질의 생태 독성 연구는 꾸준하게 증가하는 추세이며 특히 나노물질의 마이크로코즘 연구가 최근 보고되고 있다. 마이크로코즘(Microcosm)은 통제된 실험 조건 하에서 생태계의 일부분을 모사하여 자연 현상을 연구하기 위한 기법으로서, 마이크로코즘 연구는 생태계 내 나노물질의 거동과 통합적인 독성영향 평가를 가능하게 한다. 본 연구는 수생태 및 토양생태계에서 나노물질을 이용한 마이크로코즘 및 메조코즘(Mesocosm) 선행연구를 국제 학술 논문을 중심으로 조사하였다. 현재까지 마이크로코즘 연구는 총 12건의 논문이 발표되었고 단 1건의 메조코즘 연구가 보고되었는데, 대부분의 연구들이 미생물 군집 수준에서 나노물질의 영향을 제한적으로 평가하였다. 나노물질의 통합적 독성 영향을 평가하기 위해서 좀 더 다양한 생물종을 대상으로 그들의 상호작용을 연구할 필요가 있다. 본 연구에서는 수생태 및 토양생태계에서 나노물질의 마이크로코즘 연구동향을 분석하고 중금속, 유기물질과 같은 일반 화학물질 이용한 마이크로코즘 독성 연구를 바탕으로 향후 나노물질의 마이크로코즘 연구방향을 제시하였다.
본 연구는 구기자 항산화 성분의 최적 추출과 항산화 활성의 변화를 모니터링 하였다. 건조 구기자의 추출 조건은 에탄올 농도($X_1$, 0~80%) 및 추출 시간($X_2$, 1~5 hr)이며, 종속변수로는 수율, 안토시아닌, 플라보노이드 및 DPPH 라디컬 소거능으로 반응표면분석을 실시하였다. 가용성 고형분 수율, 안토시아닌, 플라보노이드 및 DPPH 라디컬 소거능에 대한 회귀식의 $R^2$은 각각 0.9066, 0.9859, 0.8645, 0.9464로 1~10%의 유의수준에서 유의성이 인정되었다. 건조 구기자 가용성 고형분 수율이 가장 높은 추출 조건은 에탄올 농도 8.25%에서 4.22 hr 추출한 것(23.12%)으로 나타났다. 안토시아닌이 가장 높은 추출 조건은 에탄올 농도 79.98%에서 3.06 hr 추출한 것(흡광도 1.43)으로 나타났다. 플라보노이드의 가장 높은 추출 조건은 에탄올 농도 67.02%에서 3.37 h 추출한 것($3,100{\mu}g/100g$)으로 나타났다. 그리고 DPPH 라디컬 소거능이 가장 높은 추출 조건은 에탄올 농도 69.81%에서 1.67 h 추출한 것(96.93%)으로 나타났다. 안토시아닌, 플라보노이드 및 DPPH 라디컬 소거능에 대한 등고선도를 겹쳐 그려 얻은 최적 조건(에탄올 농도 70% 및 추출 시간 2,5 hr)으로 추출된 추출물의 안토시아닌은 1.0080(흡광도) 이었으며, 플라보노이드 함량은 $3,145{\mu}g/100g$, 그리고 DPPH 라디컬 소거능은 97%로써 증류수로 1시간 추출한 대조구(안토시아닌 0.4652(흡광도), 플라보노이드 $1,633{\mu}g/100g$ 및 DPPH 라디컬 소거능 87%)에 비해 높은 항산화 성분 추출 및 항산화 효과를 나타내었다.
다양한 VS 농도(0.5-5.0%) 및 혼합비(0:100-100:0, VS 기준)의 음식물 쓰레기와 하수 슬러지를 이용하여 수소 발효 회분식 실험을 수행하였다. 누적 수소 발생곡선을 통해 수소 생성 잠재량과 수소 생성 속도를 구하였으며 표면분석법을 이용하여 각각에 대한 최적 조건과 90% 용인 조건을 제시하였다. 수행된 모든 VS 농도에서 음식물 쓰레기의 수소 생성 잠재량은 하수 슬러지보다 높았다. 그러나 하수 슬러지를 13~19% 혼합하였을 경우에 수소 생성 잠재량이 증가하는 현상이 발견되었다. 이는 하수 슬러지의 첨가로 인해 수소 생성 미생물의 생장에 필요한 단백질이 충분히 공급되어 발생하는 현상으로 사료된다. 최대 비 수소생성 잠재량은 122.9 mL/g $carbohydrate_{added}-COD$로 혼합비 87:13(음식물 쓰레기: 하수 슬러지), VS 3%에서 관찰되었다. 최대 수소 생성 속도의 경우 VS와 음식물쓰레기 분율이 높을수록 높은 값을 나타내었으며 최대값은 111.2mL $H_2/g$ VSS/h였다. 이로 미루어 볼 때, 음식물쓰레기와 하수슬러지는 수소 생성에 있어 각각 주 기질과 보조 기질로 활용되기에 적합한 것으로 판단된다.
억새와 같은 초본계 바이오매스로부터 cellulose, hemicellulose, lignin 등 주요성분을 추출하기 위해서는 알칼리 전처리가 효율적이며, 본 연구에서는 수산화칼륨(KOH)을 이용한 전처리 조건을 최적화하였다. 전처리 변수의 최적화는 반응표면분석법(RSM)을 적용하였다. RSM의 변수는 3개였으며, 변수범위는 각각 KOH 0.2~0.8M, 반응온도 110~190℃ 및 반응시간 10~90min 이었다. 억새의 알칼리 전처리를 위한 최적조건은 KOH 농도 0.47M, 반응온도 134℃ 및 반응시간 65min 이었다. 최적 전처리 조건에 따라 전처리를 수행한 후 고형물의 cellulose 함량은 66.1±1.1% 이었으며, hemicellulose 및 lignin 함량은 각각 26.4±0.4%, 3.7±0.1% 이었다. RMS 모델식에 따라 계산된 예측값은 실제값 대비 95% 범위 내에서 유효하였다. 최종적으로 전처리물을 동시당화발효를 통해 검증한 결과 에탄올 생산 수율은 96% 이었다.
This study was conducted to optimize the processing conditions of seasoned laver Pyropia yezoensis with conger eel Conger myriaster seasoning sauce (CES) using response surface methodology (RSM). The RSM program results for bonesoftness showed that the optimum independent variables based on the dependent variables (Y1, lipid removal rate; Y2, texture; and Y3, sensory fish odor score) were 431.0% for X1 (water amount), 115.6℃ for X2 (retort-operated temperature), and 50.1 min for X3 (retort-operated time). The RSM program results for the CES blend showed that the optimum independent variables (X1, amount of bone-softened conger eel by-products; X2, mixed sauce amount; and X3, starch amount) based on the dependent variables (Y1, amino-N; Y2, Hunter redness; and Y3, drying time) were 44.8% for A (pre-treated conger eel by-product), 36.0% for B (mixed sauce), and 19.2% for C (starch). The RSM program results for seasoned laver with CES showed that the optimum independent variables based on the dependent variables (Y1, water activity; Y2, Hunter yellowness; and Y3, overall acceptance) were 5.0% for X1, (CES amount), 313.8℃ for X2 (roasting temperature), and 6.0 s for X3 (roasting time). The seasoned laver with CES prepared under the optimum conditions was superior to commercial seasoned laver in terms of overall acceptance.
본 연구에서는 B. bassiana Bb08가 생산하는 진딧물 살충 대사산물의 최대 생산을 위하여 박스벤켄(Box-Behnken) 디자인과 표면반응분석을 이용한 통계적 방법을 사용하였다. 균배양을 위한 배지는 옥수수분말, 미강, 옥수수침지액분말로 구성되었다. 균배양액은 원심분리 후 상등액을 $0.45{\mu}m$ 막여과지로 여과한 후 3령의 목화진딧물에 살포하였고, 6일 동안 매일 죽은 진딧물 수를 계수하여 살충율을 계산하였다. 통계분석한 결과 최적의 배양조건은 온도 $26.2^{\circ}C$, 배지 초기 pH 5.9, 플라스크 진탕 속도 209.0 rpm, 그리고 균배양 시간은 5.9일로 나타났다. 여과액 살포 후 4, 5, 그리고 6일째 기대 살충율은 각각 76.8, 84.9, 그리고 89.4%이었다, 배양조건 4가지 모두 살충성 대사산물 생산에 유의한 영향을 미쳤고, 영향이 큰 요인 순서는 온도, pH, 배양시간, 진탕속도의 순서로 분석되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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