Earticle

디젤유는 디젤엔진의 연료나 기계부품의 세척용제 등으로 주로 사용되며, 우리나라에서는 소비량이 가장 많은 연료이 며, 대부분의 선박의 연료로 이용되고 있다. 디젤유는 정류 탑으로부터 중간비점 (300 ℉∼700 ℉)에서 유출된 탄화수 소류로 비교적 가벼운 탄화수소류와 BTEX와 같은 대부분의 VOCs는 증류되는 동안 제거되어진 대부분 탄소수가 6개에 서 22개사이의 탄화수소로 이루어져있는 혼합물이다. 가솔 린과 비교하여 휘발성과 용해도가 낮으며 자연계에서의 분해 가 어렵고, 인체에 침투시 빈혈, 혈액응고장애 그리고 백혈구 의 파괴로 저항력이 떨어져 신체에 이상이 생길 수 있다 [1]. 디젤유는 여러 화합물로 이루어지며, 조성은 원유의 종류, 증 류 및 정유회사에 따라 다르지만 파라핀 (alkanes)이 약 40%, 방향족 화합물이 약 30%를 구성하고 있다. 유류는 가솔린을 제외하면 휘발성이나 용해도가 낮아 단기 적인 위해성은 상대적으로 높지 않기 때문에 비용이 많이 들 더라도 신속하고 완벽하게 처리하는 기술은 적합하지 않다고 볼 수 있다. 처리시간이 어느 정도 걸리더라도 비용이 적게 드는 방법 또는 최소비용을 들여서 최대의 위해성 저감이 가능한 접근방법을 이용하는 것이 유리하다. 이런 측면에서 볼 때 생물학적 처리기술 (bioremediation)은 여러 가지 장점 을 가지고 있으며, 미국 등의 사례에서 볼 수 있듯이 가솔린 과 같이 휘발에 의해 쉽게 제거되는 경우를 제외하고 대부분 의 유류 오염지역의 정화에 활용되고 있다 [2]. 특히, 디젤유 의 경우 오염된 지역의 토양에 간단한 발효를 거쳐 배양된 미생물체를 이용하여 약 45일간의 처리 후 오염되었던 토양 내의 디젤유가 90%이상 제거된 사례가 보고되었다 [3]. 생물학적 처리 기술의 적용은 다양한 환경에서 이루어지 고 있는 것을 볼 수 있다. 환경 조건을 통한 미생물의 활성으 로 대상 오염 물질을 효율적으로 제거하는 방법으로서 오염 된 장소에 이전부터 살고 있는 토착 미생물을 이용하기 위해 미생물 활성을 촉진시키기 위한 전자수용체, 영양염, 온도, pH 등을 조절하는 방법과 자연에서 분리한 오염원의 분해가 뛰어난 미생물이나 유전공학 기술을 이용한 미생물을 첨가하 는 방법을 이용한 생물학적 처리 기술이 이용된다 [4]. 오염 상황에 맞추어 처리법을 선택하며 다른 물리화학적 처리방 법을 같이 사용하는 경우도 많다. 오염 물질의 제거 효율을 높이기 위한 다단 토양층 시스템의 연구가 활발히 진행되 고 있으며 유류 오염 외에 타 오염물질 처리에 토양컬럼을 이용하여 높은 농도의 오염물질을 90%이상 제거한 경우도 보고되었다 [5]. 본 연구에서는 모래 컬럼을 이용한 실험을 통해서 통기 속도, 접종량, 디젤유 농도, 그리고 초기 pH의 변화에 따른 Rhodococcus fascians의 디젤유 분해를 고찰하였다.

Contamination of soils, groundwater, air and marine environment with hazardous and toxic chemicals is major side effect by the industrialization. Bioremediation, the application of microorganism or microbial processes to degrade environmental contaminant, is one of the new environmental technologies. Because of low water solubility and volatility of diesel, bioremediation is more efficient than physical and chemical methods. The purpose of this study is biodegradation of diesel in sand by using Rhodococcus fascians, a microorganism isolated from petroleum contaminated soil. This study was performed in the column containing sand obtained from sea sides. Changes in biodegradability of diesel with various flow rates, inoculum sizes, diesel concentrations, and pH were investigated in sand column. The optimal condition for biodegradation of diesel by R. fascians in sand column system was initial pH 8 and air flow rate of 30 mL/min. Higher diesel degradation was achieved at larger inoculum size and the diesel degradation by R. fascians was not inhibited by diesel concentration up to 5%.

유해조류는 해마다 수생태계와 수산업에 심각한 문제를 초래 하며 인간건강에 있어서도 피해를 주고 있다 [1]. 이러한 유해 조류를 조절하기 위한 방법으로 황산구리 [2], 과산화수소 [3], 황토 [4,5]나 점토 [6], 바이러스 생물학 제제 [7]와 박테리 아 [8]를 이용하는 방법에 관한 많은 연구가 수행되었다. 그러 나 이러한 방법들은 잠재적으로 심각한 환경적인 문제를 초래 할 수 있다. 당 연구팀은 해양 생태계에 미치는 독성 영향을 최소화하고 2차 오염이 없는 자연생태 조화형, 환경 친화적 적조 방제기술 개발을 위한 연구를 수행하고 있다. 살조제 개발 팀은 해양생태계에 독성이 약하고 유해조류에 살조 특이성이 높은 살조제개발에 초점을 맞추었다. 신규 살조제 TD53은 선 행 연구된 TD49 [9]와 마찬가지로 thiazolidinedione (TD) 를 기본 골격으로 하고 있다. 본 연구팀에 의해 신규 개발된 살조물질 TD49의 경우 용해도가 매우 낮으며 독성이 강하게 작용하였기에 보다 용해도를 개선시키고 독성이 낮은 TD53 이 조훈교수 연구팀에 의해 개발되었다 [10]. 이전 연구에서는 신규 살조제 TD53의 수생태계에 미치 는 독성영향을 평가하고자 ISO 표준방법으로 신규로 채택된 구멍갈파래를 이용한 독성평가를 실시하였다 [11]. 그러나 단일 종만을 평가하는 것으로 해양 생태계에 끼치는 독성 영향을 평가하는 것은 한계가 있다고 판단되어 다양한 해양 생물종에 대한 급성독성 연구를 수행하여 보다 현실적인 독성영향을 평가하고자 하였다. 본 연구에서는 신규 개발된 TD53에 대해서 해양먹이사슬의 주요 3가지 생물종을 대상 으로 급성노출 평가를 실시하고자 한다. 노출실험에는 해양 생태계의 먹이사슬을 대표하고 독성에 민감한 종으로 알려진, 미세조류 (Skeletonema costatum), 갑각류 (Daphnia magna), 어류 (Paralichthys olivaceus)의 3종을 이용하였다. 조류에 대한 급성독성평가 방법은 국제적 표준기구인 ISO, OECD, USEPA, ASTM [12-15]등에 제시된 방법이 있는데, 본 연구에서는 대표조류로서 Skeletonema costatum을 이용 하고 ISO [12]에서 지정한 96시간 성장저해시험 (growth inhibition test) 독성 평가 방법에 따라 수행하였다. Daphnia magna는 OECD, US EPA, ASTM 등 표준 시험법 [16-18]이 있으며 본 연구는 OECD [16]시험 방법에 따라 24~48시 간 동안 치사, 유영장애 독성시험 (mortality, immobilization toxicity test)평가를 수행하였다. 어류에 대한 시험방법은 국제 적으로 잘 확립되어있으며 대표적으로 OECD시험방법 [19], US EPA시험방법 [17] 등을 들 수 있고 시험종으로 오랜 기간 동안 연구가 이루어진 ASTM [20]에서 지정한 파랑볼우럭 (bluegill sunfish), 무지개송어 (rainbow trout) 등이 있다. 그러 나 본 연구에서는 우리나라 대표적인 양식어종으로 저서성이며 다른 어종에 비하여 이동범위가 좁기 때문에 적조 발생지역에 해당하는 연안 또는 내만 지역에서 서식하는 것을 고려하여 국 내 연안에 서식하는 넙치 치어 (Paralichthys olivaceus)를 이용 하여 72시간 치사독성시험 (mortality toxicity test)을 실시하였다. 그리고 급성독성평가 중 가장 예민한 종에 대한 관찰무 영향농도 NOEC (No Observed Effect Concentration)를 도 출하고 급성 독성값에 일정평가인자 (constant assessment factor)를 적용하여 예측무영향농도 PNEC (Predicted No Effect Concentration)를 도출 [21]하고 해양생태계의 다른 생물종에 대한 안정한 농도를 제시하고자 한다. 또한 선행 연구의 구멍갈파래의 독성평가 결과 [11]와의 비교 평가를 통해 본 연구의 3종 대표생물체를 이용한 급성독성평가의 타당성을 검토하고자 한다. 그리고 TD53이 해양 생태계에 끼치는 독성도에 대해 종합적으로 고찰하고자 한다.

In order to perform an acute toxicity assessment of a new algicide, thiazolidinedione derivative (TD53) with enhanced solubility and lower toxicity to marine ecosystem, representative 3 organisms: plant plankton (Skeletonema costatum), animal plankton (Daphnia magna), fish (Paralichthys olivaceus) related in the food chain of marine ecosystem according to OECD standard methods were employed in the exposure experiment. The exposure assessment showed that EC50 of S. costatum in 96-hour, EC50 of D. magna in 48-hour and LC50 of P. olivaceus in 72-hour for TD53 were 1.53 μM, 0.61 μM and 2.14 μM respectively. NOEC (No Observed Effect Concentration) and PNEC (Predicted No Effect Concentration) were calculated to be 0.25 μM and 6.10 nM, respectively from EC50 of most sensitive strain, D. magna. Comparing with the results of toxicity assessment previously performed by using Ulva pertusa Kjellman accepted as an ISO standard method, the values of PNEC showed 3.7 times lower toxicity in case of this study employing 3 organisms, indicating that if the organisms which are more representative and sensitive in marine ecosystem are further investigated, more accurately and validly predicted toxicity of TD53 could be applied in field.

Lactic acid (2-hydroxypropanoic acid) 생산은 미생물에 의한 발효나 화학적인 합성 방법을 사용하고 있으며, 현재 전체 생산의 50% 이상이 미생물에 의한 발효법을 사용하여 생산 하고 있다. Lactic acid는 전통적으로 식품첨가제 등 식품분 야와 수술용 봉합사 등 의약품 분야에 널리 이용되며 특히 최근에는 생분해성 및 생체활성 고분자 등의 기능성고분자 합성을 위한 플렛폼화합물 (platform chemicals)로 이용되어 그 수요가 계속 확대될 전망이다 [1]. 이와 같이 생분해성 고분자인 polylactic acid (PLA)를 생산하기 위해서는 대량 생 산과 고순도 정제가 경제적으로 이루어 져야 한다. Lactic acid 생산방법 중에서 화학적인 합성방법으로는 racemic mixture (DL-lactic acid)가 얻어지기 때문에 고분자 물성을 자유롭게 조절하기에 부적합한 반면, 미생물 발효에 의한 방법은 미생 물의 종류에 따라 한 가지 형태의 lactic acid만을 얻을 수 있 다는 장점과 더불어 매년 재생산되는 바이오매스를 원료로 사용한다는 점과 화학적 합성법과는 달리 공해문제가 적은 청정기술이라는 장점을 가지고 있다 [2,3]. 그러나 발효공정 으로 생산된 lactic acid는 발효액 내의 여러 가지 불순물들 과 함께 존재하기 때문에 이들을 제거하기 위한 회수 공정이 필요하게 된다. 또한 lactic acid 생산 공정 중 분리 및 정제 과정이 전체 생산비용의 절반 이상 차지하기 때문에 발효액 으로부터 효율적인 회수공정이 젖산의 경제적 생산에 필수 적이다 [4]. 기존의 lactic acid 분리 방법으로는 결정화, 용매 를 이용한 액-액 추출 등이 있고, 최근에는 반응추출, 전기투 석, 나노여과, 반응증류, 역삼투법이 사용되고 있다 [5-8]. 하지 만 이 방법들은 발효액에서 1차 정제는 유용하지만 고순도의 lactic acid를 얻기는 힘들다. Lactic acid의 전통적인 분리 및 정제 방법은 발효액으로부터 미생물을 제거한 다음 석회 (lime)를 첨가하여 calcium lactate[Ca(LA)2] 형태로 침전시 켜 이를 황산과 반응시켜 calcium sulfate (gypsum)를 침전/ 제거하여 lactic acid를 회수한다. 하지만 이 방법은 Ca(LA)2 의 높은 용해도로 인하여 lactic acid의 회수율이 매우 낮은 문제점이 있다 [9,10]. 따라서 본 연구에서는 높은 Ca(LA)2 의 용해도 문제를 해결하기 위하여, Ca(LA)2의 침전 조건을 최적화하고 침전된 Ca(LA)2 용액에 황산을 처리하여 고순도, 고수율의 lactic acid를 회수할 수 있는 방법을 개발하고자 하였다. 특히 Ca(LA)2의 용해도를 낮추기 위하여 여러 종류 의 유기용매 (ethanol, acetone, acetonitrile) 첨가에 따른 영향 을 평가하였다.

In this study, precipitation process was developed for the recovery of the lactic acid from calcium lactate fermentation broth. Calcium lactate yield was improved by decreasing the solubility of calcium lactate through the addition of ethanol (25%, v/v) as a co-precipitant. The optimal lime type, lime concentration, stirrer speed, precipitation time, temperature, and solvent amount for Ca(LA)2 precipitation were CaO, 0.0175 g/mL, 220 rpm, 24 h, 5℃, ethanol 25% (v/v), respectively. Lactic acid was easily and efficiently recovered from precipitated Ca(LA)2 by adding sulfuric acid (Ca(LA)2/ H2SO4 molar ratio=1：1). In the model solution of organic acids and fermentation broth, the overall yields of recovered lactic acid were 62% and 55%, respectively, under the aforementioned optimal conditions.

의학의 진보는 과거 불치병으로 알려졌던 많은 질환의 치료 를 가능하게 하면서 인간의 생명연장과 질병에 의한 고통, 장애요인을 감소시켜 인간의 존엄성을 유지하는데 이바지 하였다. 그러나 한편으로는 감염에 취약한 노령인구의 증가, 만성 퇴행성 질환자의 증가, 항생제 남용 및 장기간의 항생 제 사용으로 인한 항생제 내성균 증가, 각종 인체 내 삽입술 의 확대 등 의학이 발달 할수록 병원감염은 급속히 증가하고 있어 매우 심각한 문제점을 야기 시키고 있다. 원내 감염은 일반병동보다는 중환자실이나 면역저하환자 대상병동에서 병원감염률이 높게 발생하는 경향을 보여주고 있으며, 특히 중환자실은 일반 입원실보다 약 6배 높게 발 생하는 것으로 보고되고 있다 [1]. 국내 병원 내 감염보고 에서 나타난 균주 중 가장 많은 것은 Staphylococcus aureus (20∼22%)이며 그 다음으로 많이 분리되는 균이 Pseudomonas aeruginosa (8∼18%)이다. 그 외에도 Escherichia coli, Serratia, Actinobacter, Klebsiella, Enterobacter, Streptococcus 등이 분리되고 있다 [2,3,4]. 이 중에서 P. aeruginosa는 건강 한 사람의 소화기에 상재하며 피부, 비점막 (nasal mucosa) 및 인두 (throat) 등에서도 상재할 수 있으며 폐렴, 비뇨기계 감염, 창상감염, 패혈증 등의 원내감염의 원인이 된다 [5,6]. P. aeruginosa는 병원 내 폐렴 및 요로 감염에서 흔히 동정 되는 Gram 음성 간균 (병원성 폐렴 18.1%, 요로감염 16.3%) 으로 알려져 있으며, Gram 음성 간균에 의한 병원 균혈증에 서도 Escherichia coli와 Klebsiella spicies에 이어 세 번째로 흔하며, 전체 균혈증의 7위를 차지할 정도로 드물지 않 다 [7]. 이러한 P. aeruginosa에 의한 감염의 치료는 실제 임상에서 조기에 발견하여 적절하게 치료하는 것이 쉽지 않 으며, P. aeruginosa에 의한 bloodstream infection은 심각 하고 치명적일 수 있는 상태로 18%∼62%의 사망률을 보여 균혈증으로 인한 사망의 경우 2위를 차지하는 것으로 알려져 있다 [8]. 오늘날 사용 중인 항생물질은 의학의 발달과 함께 지속적으로 발견, 개발되어 질병치료에 널리 사용되고 있으 나, 점차 내성이 생긴 병원성 미생물이 출현하게 되면서 현 의학계에서는 심각성이 크게 대두되고 있는 실정이다. 특히 P. aeruginosa와 Acinetobacter baumannii의 경우 지금까지 Gram 음성 세균 감염의 치료의 최후의 보루로 여겨지던 carbapenem 계열의 항생제마저도 내성인 균주가 확산되어 큰 문제가 되고 있다 [9,10]. P. aeruginosa의 경우, 다수의 항생제 및 항균화학요법제에도 내성을 보이는 다제내성 녹 농균 (MRPA, multi-resistant Pseudomonas aeruginosa)으로 폐렴이나 패혈증 등에 발병 시 치료가 힘든 내성균으로 분 류되고 있다 [11,12]. 다제내성 Acinetobacter (multi drug resistant Acinetobacter baumanii, MRAB) [10,13]은 최근 일본에서 사망자가 보고되어 경각심을 야기 시켰으며, 새로 운 내성 균주들의 출현에 따른 내성균 대처를 위한 항생물 질의 개발은 빠르게 진행되고 있다. 현재의 항생물질요법의 기초를 이룬 penicillin의 실용화 이후 주로 방선균을 대상으 로 새로운 항생물질의 탐색이 진행되고 있으며, 현재까지의 알려진 항생물질은 1만 여종에 이르고, 이 중에서 60% 이상 이 방선균으로부터 생산되고 있다. 최근에는 방선균을 대상 으로 암이나 바이러스에 의한 질병에 유효한 물질의 연구도 진행 중이며, 내성균이나 그람 음성균 등 특정 균주에 유효한 신 항생물질이나 항생물질의 유도체 연구가 활발하게 이루 어지고 있다 [14,15]. 본 연구에서는 다제내성을 가진 병원성 Pseudomonas에 특이적으로 작용하는 항생물질을 개발하기 위한 기초연구로 서 토양에서 항생제 다제내성 P. aeruginosa에 대한 항균성 물질을 생산하는 방선균을 분리하고, 다양한 조건 하에서 생산된 항균성 물질을 한약재 및 항생제와 혼합하여 항균 활성을 확인하고자 하였다.

1)Of the 500 Actinomycetes isolates obtained from soil, one isolate grown on maltose as the sole carbon source produced compound BHK-P19, which inhibited the growth of multiple drug resistant P. aeruginosa 0245. Ultraviolet radiation mutagenesis curtailed production of BHK-P19. Mutation of the BHK-P19 producer using N-methyl-N`- nitro-N-nitroso-guanidine obviated the antibacterial activity to P. aeruginosa 0245, but not towards P. aeruginosa 0225. The mixing of BHK-P19 and BHK-S5 culture extracts inhibited P. aeruginosa 0254, 0225 and 1113. The combined application of BHK-P19 culture extract and Schizandra chinensis Baillon extract inhibited P. aeruginosa 0254, 0225, 0826, 1113, 1378, 1731 and 2492. Use of various concentrations of BHK-P19 culture extract and ampicillin markedly increased antibacterial activity against multi-drug resistant P. aeruginose 1113.

현대의학과 문명의 발달로 인간의 평균 수명은 점차 증가 되고 있으나 대기, 수질 등 환경의 오염과 사회생활에 따른 다양한 스트레스 및 영양 편중으로 인해 야기되는 인체 내외 의 많은 요인들은 건강을 위협하는 요소가 되고 있어 건강 장수를 위한 관심은 더 고조 되고 있다. 이러한 관심중 하나 가 쉽게 접할 수 있고, 거부감이 적은 건강기능식품 및 기능 성식품으로 대표되는 식품군이다. 기능성식품의 범위는 유해 물질의 중화 및 해독, 배설 그리고 혈압 및 혈당, 콜레스테롤 의 저하, 비만 예방, 다이어트 효과를 가지는 식품에서 더 나 아가 생체방어 및 면역, 질병의 예방, 치료, 회복, 노화억제 등의 생체조절 역할까지로 점차 확대되고 있다 [1]. 식품 성분의 대표적 기능성인 항산화 활성은 생체 내에서 DNA 손 상, 암 유발, 노화 등 다양한 질병의 원인과 관련성이 있는 유리 자유기에 의한 손상을 방지함으로써 생체를 보호하는 중요한 기능성으로 주목 받고 있다 [2,3]. 항산화제는 산화 로 인한 여러가지 바람직하지 않은 화합물의 형성을 방지하 기 위해 지질 시스템 내에 첨가 된다. 산화에 의해 생성되는 각종 산화 생성물은 DNA를 손상 시키거나 암을 유발 하면 인간의 노화도 관계가 있는 것으로 알려져 있다 [4,5]. 식품 에서 butylated hydroxyl anisol (BHA)과 butylated hydroxyl toluene (BHT) 등 합성 항산화제가 있으나 이들은 합성 식품 첨가물의 일반적인 기피 현상뿐만 아니라 과량 섭취 할 경우 감 및 위장 점막, 폐, 신장, 순환계 등에 심각한 독성 작용을 일으킬 수 있다는 것으로 알려져 [6] 안전한 대체 항산화제 에 대한 연구가 요구되고 있다. 갯장어 (sea eel, Muraenesox cinereus)는 일본어로 하모 라는 이름으로 잘 알려져 있고 주둥이가 뽀쪽한 편이고 등쪽 이 초록색, 배쪽은 은백색이며, 날붕장어 등과 함께 어체가 뱀모양을 하고 있어 뱀장어목으로 분류 되는 장어류로 예부 터 고혈압 등의 성인병 예방이나 허약체질 개선, 원기회복에 효능이 있어 생선회 및 구이용으로 많이 이용 되고 있다 [7]. 최근에는 갯장어 회를 이용한 훈제품의 가공, 어묵 원료로서 의 기능성을 검토 하기 위해 일반 성분, 영양특성 및 조직 특 성을 검토했다 [8-10]. 그러나 갯장어껍질에 대한 연구는 아 직 미비한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 갯장어껍질 열수추출물을 이용하여 기능성 식품 및 화장품의 제조하기 위한 전 단계로서 열수추 출만으로도 쉽게 제품에 적용할 수 있도록 하기 위하여 비타 민, 무기질 및 아미노산 함량, 항산화활성을 검토하였다.

1)For the development of functional food and cosmetics using hot water extract of Muraenesox cinereus’s skin, contents of vitamin, amino acid and element, and antioxidant activity were investigated. The results are shown as follows: among vitamins, A (0.21 mg/100 g), C (78.12 mg/ 100 g), D3 (0.03 mg/100 g), E (1.97 mg/100 g) and Niacin (2.53 mg/100 g) were detected, respectively. Mineral contents were an order of K > P > Na > Mg > Ca > Fe and Zn. Contents of total amino acids were an order of Pro > Gly > Arg > Glu > Phe > Ala. Especially, the sum of total amino acids was 27.17 mg/100 mL, which was about 4.0 fold higher than that of free amino acid. DPPH radical scavenging activity of hot water extract of M. cinereus’s skin at 25 mg/mL was 63.5% and did not increase at above 50 mg/mL. Activities of antioxidant enzymes in the liver of ethanol-treated rats using hot water extract of M. cinereus’s skin were investigated. Compared to control group, activities of ADH and GSH-px were decreased. In the case of CAT and SOD activity, they were increased. These results showed that the hot water extract of M. cinereus’s skin can be applied to raw macterial for functional food and cosmetics.

Anti-diabetic effect of the exopolysaccharides (EPS) produced from submerged mycelial culture of Cordyceps sinensis (Cs) was studiedin a type II diabetic animal model (C57BL/6J ob/ob). This study was designed to determine whether Cs-EPS improves clinical symptoms of type II diabetes in ob/ob mice. After Cs-EPS treatment at doses of 200 mg/kg body weight, the fasting blood glucose levels decreased by 47% after 7 weeks compared with those of the control mice. According to the oral glucose tolerance test, the glucose levels recovered its baseline after 120 min in Cs-EPS-treated mice, although the blood glucose levels increased significantly after 30 min. On the other hand, the control group (not-treated) did not recovered its initial level of glucose after 120 min. Furthermore, food intake, body weight, total plasma cholesterol and triglyceride concentrations in ob/ob mice treated with Cs-EPS were significantly decreased, compared with those in control ob/ob mice. Cs-EPS treatment increased significantly the plasma insulin level and the expression of leptin mRNA in adipose tissue of Cs-EPS-treated ob/ob mice. From these results, it is demonstrated that Cs-EPS could be effective for regulating normal blood glucose levels by increasing the amounts of plasma insulin and leptin expression in ob/ob mice, indicating that this compound could be a candidate material as a dietary supplement to control hyperglycemia in patients suffering from type II diabetes.

현대인은 가공식품과 동물성 식품의 섭취 증가에 따른 식물 성 식품의 섭취 감소로 인해 동맥경화, 고혈압, 비만 및 당뇨 병 등의 성인병 문제에 심각하게 직면하고 있으며 그 중 당뇨 병 유병률은 세계적으로 급속히 증가하는 추세를 보여 중대 한 문제로 대두되고 있다 [1,2]. 또한 당뇨병 이전 단계인 pre-diabetes 상태에 있는 사람이 상당수에 이르므로 이를 근 거로 향후 당뇨병 환자의 급격한 증가가 경고되고 있다 [2-4]. Pre-diabetes는 아직 당뇨병은 아니지만 혈당치가 정상보다 높은 상태를 의미하며 이들은 운동이나 식이조절 없이 방치 하였을 경우 10년 이내에 당뇨병으로 진행된다고 보고되고 있다 [3,4]. 당뇨병은 혈당을 조절하는 호르몬인 인슐린의 체 내 생성 및 조절 능력에 이상이 온 것으로 심각한 자각 증상 이 있기까지 당뇨병인 것을 인식 못하는 경우가 많다. 당뇨 병의 치료는 대부분 약물치료와 식이요법에 의존하고 있으 나 약물복용에 따른 독성 및 내성 문제가 심각하게 대두되 고 있어 근래에 와서는 인슐린 등의 약물치료 이외에 민간 요법이나 자연식품이 각광받고 있다. 이에 국민들에게 더 많은 곡류, 시리얼 등의 탄수화물 식품, 과일, 채소 등을 섭 취하고 지방 및 당류의 섭취를 줄일 것을 권고하고 있으며 당뇨병 환자 또는 pre-diabetes를 대상으로 다양한 건강 기능 성 식품이 개발되고 있다 [5-7]. Cyclo-His-Pro (CHP)는 갑상선 자극호르몬 방출호르몬 (thyrotropin-releasing hormone, TRH)의 대사과정과 de novo 로 체내에서 합성되기도 하는 bioactive dipeptide로써 뇌 전반과 척수 및 위장관 등에 널리 분포하며, 간과 부신에 CHP receptor가 존재함이 보고되고 있다. CHP와 TRH는 유사한 구조 및 생물학적 활성을 지니며 TRH의 투여 시 CHP가 증가하므로 TRH 투여에 의한 몇 가지 생물학적 효과가 CHP를 통해서 일어남을 알 수 있다. TRH로부터 분해 생성 된 CHP는 인간의 중추신경 [8]과 소화기관 [9]에 고루 분포 되어 있으며, 간과 부신에 수용체가 존재하고 있음이 보고 되고 있다 [10]. 또한 CHP는 뇌하수체로부터 prolactin의 분비를 저해하며 [11], 알콜에 의한 부작용을 완화하고 [12], 또한 식사욕구를 완화하여 비만을 예방할 수 있는 효과를 지니고 있다. 동물과 사람의 당뇨 유발 시 혈청 내의 TRH 수준이 감소되어지는 것을 확인하였으며, TRH는 인슐린 분비를 촉진하며, 조직 내에서는 뇌와 전립선에서 가장 높은 함량을 보이고 있다 [13]. CHP는 당뇨 환자의 혈당을 조절할 수 있는 인슐린 기능 개선 소재로 사람의 소화기관, 혈액, 뇌척수액, 척수, 정액 등에서 발견되며, CHP는 endogenous cyclic dipeptide로 tyrotropin-releasing hormone (TRH)의 대사산물로서 생성 된다 [14]. 포도당 주입 후 혈중 CHP가 증가하는 것으로 보아 CHP가 당뇨에서 혈당과 관련된 작용이 제안되어 있 고, 아연과 함께 투여 시 당뇨 모델 쥐에서 인슐린 민감성 (insulin sensitivity) 및 포도당 제거율 (glucose clearance) 을 유의하게 향상시킨다고 보고되었고, 또한 CHP는 중추 신경에서 도파민 기전과 관련되어 있으며 렙틴과 유사한 작 용을 한다 [15,16]. 이러한 보고들로부터 CHP는 당뇨병과 관련하여 인슐린과 렙틴의 작용에 있어 중요한 역할을 하는 것으로 생각되고 있다. 현재 CHP가 함유된 소재로는 소의 전립선 분말 (약 1% 함유)이 있으며 그 외에 새우, 젓갈, 참치, 흰빵, 국수 등에서 CHP 함량이 보고되고 있으나 그 양이 매우 적어 ppm 수준 으로 보고되고 있다 [17]. 그리고 식품에 존재하는 CHP를 활용할 경우 인체에 부작용을 야기하지 않을 것으로 생각되 고 있으며, 실제로 현재 미국에서는 CHP가 함유된 카제인 또 는 대두를 활용한 제품들이 개발되어 판매되고 있다 [17,18]. 이에 CHP를 함유한 단백질 가수분해물의 생산을 통해 안전 하면서 효능있는 소재 개발이 가능하며 아울러 이를 활용한 액상, 분말, 과립형의 소재 개발과 CHP 함량에 따른 소재화 의 가능성이 두각되고 있다. 따라서 본 연구는 이러한 CHP 소재를 활용하여 CHP가 지니는 생리활성을 이용한 기능성 식품의 제조를 위해 단백 질과 아미노산 함량이 높은 건강 기능성 소재인 대두를 청국 장에서 분리한 다양한 균주를 통해 CHP 함량이 높은 발효 물을 생산하고, 분리 균주를 규명하며, 적합한 정제 과정을 적용하여 CHP 함량을 높인 최종 대두 발효물을 제조하고자 하였다. 또한 생체 내에서의 당뇨 개선 효과의 검증을 위해 당뇨를 유발시킨 동물 모델을 대상으로 대두 발효물의 당부 하 검사를 실시하였다.

To enhance cyclo-His-Pro (CHP) content, soybean hydrolysate was obtained using the strains isolated from Chungkukjang and further purified by various purification steps. First, twenty two strains were screened from Chungkukjang containing high level of CHP. Among them, the strain No. 12, which showed higher productivity of CHP from soybean ferment and have homologous sequence with 16S rDNA of Bacillus amyloliquefaciens, was named B. amyloliquefaciens CHP-12. Through various purification processes, CHP was concentrated from soybean ferment using ultrafiltration, which showed the best efficiency of CHP production, with the yield (71.3%) and CHP content (2.14 mg/g). Moreover, when glucose tolerance test was performed in Type I Sprague-Dawley rat induced by streptozotocin using the soybean ferments [0.5 g soybean ferment/kg body weight (CHP-0.5 group)] and 1.0 g soybean ferment/kg body weight (CHP-1.0 group), there were significant differences in glucose levels between diabetes-control group (265.3 mg/dL) and soybean ferment-treated groups (CHP-0.5 group: 84.3 mg/dL and CHP-1.0 group: 85.3 mg/dL) 120 min after glucose injection (2 g/kg body weight) (p < 0.05). Accordingly, it is suggested that the soybean ferment containing high level of CHP might be a candidate material as an anti-diabetic supplement for manufacturing functional healthy foods.

해조류는 알칼리성 건강식품으로 널리 알려져 있으며, 최근 에는 변비, 비만, 콜레스테롤 등을 조절하는 기능 등의 다양 한 생리학적 조절기능이 밝혀지면서 해조류 섭취량은 크게 증가하고 있다. 최근들어 해조류로부터 유래되는 다양한 생 리활성 물질들은 항종양성 [1-2], 항바이러스성 [3], 항혈액 응고 [4] 및 면역력 증강 [5-6] 등의 기능을 갖고 있는 것 으로 알려져 있다. 이와 관련하여 한국과 일본 및 중국의 동아시아에서 오랜 기간 섭취하여 온 미역과 다시마 등의 갈조류에 함유된 고분자 다당체인 후코이단 (fucoidan)에 대한 관심이 집중되고 있다 [6]. 후코이단은 특이적으로 갈조류 (미역, 다시마, 톳, 대황, 곰피, 감태 등)의 세포벽 성분인 점질 다당에 함유되어 있는 다당류로서 다시마와 미역포자엽의 건조중량 중 3～4% 정도 의 극소량이 함유되어 있다 [7]. 후코이단은 세포 내 골지체에 서 합성되어 세포간 조직에 존재하며 종에 따라 엽체의 삼 출액 (exudate)에도 존재하는 다당류로서 L-fucose가 주로 α-(1→3) 결합으로 이루어진 골격에 mannose, glucose, galactose, xylose, glucuronic acid, rhamnose 등이 결합된 함황 hetero형 산성 다당이다 [8-11]. 후코이단은 갈조류의 채취시기 및 종에 따라 평균 분자량이 100,000-2,000,000 Da 으로 다양하며, 후코이단의 생리활성에 중요한 영향을 미치는 fucose 함량 및 황산기 함량도 차이가 난다 [12]. 일반적으로 후코이단은 L-fucose의 에스테르화 황산을 주 성분으로 하여 glucuronic acid를 함유한 U-후코이단, 황산 fucose로 구성된 F-후코이단, 그리고 galactose를 함유한 G-후 코이단으로 구분된다. 후코이단은 일반적으로 L-fucose가 α- (1→2) 결합을 하고 있으며, 4번째 탄소에 황산기가 결합되어 있는 구조로 되어 있다. 종에 따라서는 α-(1→2) 대신 α-(1→ 3) 결합이 기본 결합으로 되어 있는 경우가 있으며, α-(1→3) 및 α-(1→4) 결합이 복합적으로 존재하는 경우도 있다 [13]. 이러한 해조류를 건강식품 소재로 하는 다양한 가공 제품 개발이 시도되고 있으며, 실제로 해조분말, 해조분말 환과 같 은 1차 가공제품에서부터 해조면과 같은 해조의 화학적 특성 을 이용한 가공제품까지 시판되고 있다. 미역과 다시마와 같 은 해조류는 특별한 처리공정을 거치지 않는 경우 비린내가 심하여 다양한 용도 개발에 어려움이 있다 [14]. 특히 해조류 를 원료로 하는 건강음료의 개발에는 많은 제한이 있어 왔는 데, 이것은 해조류 특유의 갯내음 때문이다 [15]. 해조류의 갯내음과 같은 이취를 제거하기 위해 다양한 시도들이 있어 왔는데, 이중에는 미역의 유기산 추출물에 유산균 발효를 이용한 방법 [14-16]이 있으며, 해조류를 곡 물류, 과일류, 약초류 등 식물류 분말 등을 혼합하여 식품을 제조하는 방법이 있으나, 해조 특유의 이취가 완전히 제거 되지 않는 문제점이 있다 [15-17]. 해조류를 마쇄한 후 알 칼리 용액에 침지시켜 이취를 제거한 보고 [18]도 있으나 이는 해조의 이취가 완전히 제거되지도 않을 뿐만 아니라 침지되었던 알칼리 용액의 성분이 해조류에 남을 수 있어 식용으로 적합하지 않다. 또한 미역취를 차폐시킬 목적으로 계피 분쇄물을 가열 초기에 첨가하고, 합성향이나 분말을 첨가하여 잼으로 제조한 사례 등이 있다 [19]. 해조류의 냄새성분에 관한 연구로서, 다시마의 향미성분 에 관한 연구로 70% ethanol에 의한 추출과 이에 따른 향 미성분을 분석하여 보고 [20]한 바 있으며, 효소와 열수에 의한 추출 및 한외여과에 의한 알긴산 제거 시 다시마 추 출액의 휘발성 향미성분에 대한 연구 보고 [21], 그 외에 다시마의 향미성분을 분석한 연구 보고 [22] 등이 있다. 본 연구에서는 후코이단의 갯내음 및 비린맛을 효과적으 로 감소시키기 위한 공정으로서 용매탈취 (deordorization by solvent extraction) 및 분무탈취 (deordorization by spray drying)의 복합 공정을 제안하였고 다양한 처리 방법에 의해 제조되는 후코이단의 냄새성분의 변화를 분석하였다.

1)Volatile components of crude fucoidan and its raw material, Undaria pinnatifida sporophylls were identified by GC/MSD analysis, and the effects of a combined method of solvent extraction and drying (hot-air drying or spray drying) on deordorization of fucoidans were examined. The major components of seaweed smell (odor) in crude fucoidan and Undaria pinnatifida sporophylls were identified as alkanes (octadecane, heptadecane, tetradecane) and acids (hexadecanoic acid, oleic acid). Solvent extraction and drying were combined for the deordorization of fucoidans: hot-air drying/deordorization process (HDDP) and spray drying/deordorization process (SDDP). The deordorization effects of solvent extraction using solvents including water, ethanol, and acetone were investigated. Among the tested solvents, ethanol was selected as a deordorization solvent, because the seaweed smell and taste were mostly lowered by ethanol extraction followed by drying. In addition, HDDP and SDDP were compared, showing that SDDP gave higher sensory characteristics than HDDP. When the crude fucoidan was treated by ethanol extraction for 30 min followed by SDDP, approximately 60% of off-flavor components of crude fucoidan was removed based on GC/MSD peak area, and the total sugar and sulfate contents and APTT-anticoagulant activity significantly increased compared to crude fucoidan. In conclusion, SDDP after ethanol treatment was proposed and established as a deordorization process for fucoidan preparation.

일반적으로 누출된 원유를 제거하는 방법으로는 흡착포를 이용하거나, 고압수로 오염지역을 세척하거나, 오염된 지역 의 토양을 제거하는 등의 물리적방법과 화학물질에 의한 제 거방법 등이 알려져 있다. 그러나 이러한 물리화학적 방법에 서 수반되는 이차 또는 삼차 오염으로 인하여, 그 대안으로 미생물학적 제거방법이 선진국에서 제기된 바 있다 [1]. 미생 물학적 방법은 미소 환경생태계의 변화에 근거하여 문제가 제기되고 있지만, 이 제거방법은 여전히 오염지역에 미량으 로 존재하는 원유의 제거에 효과적이며, Exxon Valdez 사건 이후에 미생물에 의한 누출된 원유제거에 대한 제반사항들 이 많은 주목을 받아오고 있다 [2,3]. 원유를 자신의 에너지 원으로 사용하여 분해하는 특별한 미생물들은 자연적으로 존재하며 그들의 활성과 광범위한 기질 이용능은 뛰어나다. 원유 분해 미생물은 원유를 에너지원으로 이용하는 과정에 서 생분해하며, 생물계면활성제를 생산한다. 생물계면활성제 (biosurfactant)란 살아있는 세포에서 만들어지는 양친매성 (amphiphilicity)물질을 말하는데 미생물이 이용하기 용이하 도록 원유를 유화시키며, 이 과정에서 오염된 지역의 정화가 가능하다. 미생물이 생산하는 생물계면활성제는 여러 이점을 가지는데 생분해가 화학적 계면활성제보다 우수하고, 독성이 낮으며, 다양한 구조를 가지고, 발효에 의하여 대량생산 가능 하며 유류회수에 우수하다. 또한 항진균성과 항균 활성을 나타낸다 [4]. 미생물의 종류에 따라 생산하는 생물계면활성제의 종류 또한 다양한데, 다당류와 포화 또는 불포화 지방 산에 따라 glycolipid, lipopeptide, lipoprotein, phospholipid, fatty acid, polyneric surfactant, particulate surfactant로 분류된다. 그 중 glycolipid의 종류인 rhamnose가 가장 많이 알려져 있으며 Pseudomonas aeruginosa에서 최초 보고되었 다 [5]. 또한 Polymeric biosurfactant 종류인 emulsan은 매우 효과적인 유화제로 Acinetobacter calcoaceticus 등이 생산하 며 매우 낮은 농도로도 물속의 탄화수소를 유화시킨다고 알 려져있다 [6,7,8]. 이밖에도 생물계면활성제를 생산하는 균주 로는 Acinetobacter, Arthrobacter, Bacillus, Corynebacterium, Micrococcus, Norcadia, Pseudomonas, Rhodococcus 등이 알려져 있으며 실제로 유화제 등은 생산되어 이용되고 있고, 기름의 유화 뿐만 아니라 암석의 기름막 분리에도 도움을 준다 [9]. Banat 등 [10]은 Kuwait Oil Company의 시험에서 생물계면활성제를 이용하여 기름 저장 탱크를 정화시켰고, 유화된 슬러지로부터 탄화수소를 회수하였다고 보고한 바 있다. 현재 생물계면활성제는 환경정화, 미생물 원유회수 촉 진, 의료분야, 농업분야, 화장품 산업분야, 식품분야 등 다양 하게 이용되고 있다. 본 연구실에서는 태안의 원유유출지역 에서 분리한 원유분해능이 우수한 Burkholderia sp. HK-1, Arthrobacter sp. HK-2, Pseudoalteromonas sp. HK-3 등 을 분리하였으며, 본 연구에서는 이들 3가지 균주가운데, Pseudoalteromonas sp. HK-3의 배양에서 생물계면활성제 생산에 영향을 미치는 부가탄소원의 종류, 선택된 부가탄소 원 농도, 생장시간, 그리고 초기 배양액의 pH 등에 대한 최적 조건을 조사하였다.

The principal objective of this study was to determine the optimal conditions for the production of biosurfactant by the indigenous bacterium, Pseudoalteromonas sp. HK-3, originating from oil-spilled areas. The relationship between total biosurfactant production and the factors affecting biosurfactant production were evaluated by statistical analysis using SPSS software. The effects of various supplemental carbon sources (e.g., glucose, dextrose, mannitol, citrate, acetate) on the maximal production of biosurfactant by the test culture of Pseudoalteromonas sp. HK-3 was then evaluated. As a result, mannitol was found in this study to be the best supplemental carbon source for the production of biosurfactant. A spot inoculation of crude cultural liquid containing the HK-3 cells generated the largest clear zone, whereas only small clear zones appeared around the spots inoculated with either supernatant only or cell pellets following centrifugation. Our results demonstrated that the HK-3 test culture supplemented with 2% mannitol at an initial pH of 6 generated the maximal amount of biosurfactant within 72 h of incubation.

최근 내성균의 발생, 전파 및 항생제의 잔류 가능성으로 인해 축산 시장에서 이용되고 있는 항생물질 사료 첨가가 억제 되고 있는 추세이다. 2006년 1월부터 유럽에서는 이 러한 이유로 인해 항생제 사용을 금지시켰으며, 우리나라 의 경우 현재 18종의 항생제를 2012년부터는 전면적으로 금지하도록 농림부에서 방침을 확립하였다. 이러한 상황으 로 인해 항생제를 대처할 물질이 절실히 요구된다. 현재 대체 방안로서 생균제 (probiotics)를 기반으로한 유산균의 산업적 이용 연구가 활발히 진행 중이며, 이를 통해 축산 업계에 문 제시 되고 있는 바이러스성 및 병원성 질병에 대처 할 방안 을 모색하고 있다. 양돈 산업에 있어 rotaviruses의 경우 가장 큰 고민거 리이며, 문제가 많이 되는 바이러스중의 하나이다. 또한 인간을 포함한 포유류에게 설사를 유발하게 하는 중요한 바이러스성 원인이 된다 [1]. 이 바이러스는 자돈의 장관 에 감염되어 융모상피세포의 변성 및 괴사 [2]를 일으켜 lactose 분해 효소의 결핍과 Na+ 운반체계에 변화를 일 으킴으로 설사를 유발하는 것으로 알려져 있다. 또한 전 염성 위장염 바이러스나, 장 친화성 대장균 및 콕시듐 원충 등의 다른 병원체와 복합감염이 될 경우 더욱 심한 병변을 유발한다 [3,4]. 유산균의 병원성 미생물에 대한 억제능은 이미 잘 알 려져 있는 상태이며 [5,6], 또한 장내 정장효과 및 유산균 의 바이러스성 질병에 대한 바이러스 억제능에 대한 발 표를 최근 보고하였고 [7], HIV와 관련된 질병을 감소시 키는 보고를 통해 바이러스에 대한 잠재성이 더욱 커지 고 있다 [8,9]. 이와 더불어 유산균의 경우 대식세포의 활 성화 및 항암효과 등 면역성증가에 대해 보고되어지고 있다 [10,11,12]. 본 연구에서는 probiotics로의 잠재성을 기초로 하여, 김치로부터 분리한 Lactobacills plantarum CLP-1이 갖는 생물학적 특성, 병원성 세균에 대한 억제능, rotaviruses 에 대한 억제능, 장관에 대한 접착능과 면역 활성에 대한 실험을 진행 하였다. 또한 향후 양돈 산업의 발전에 응용 할 수 있는 기초적 자료 수집 및 항생제 대체의 가능성을 제시하고자 한다.

To isolate Lactic acid bacteria for animals, we have screened from Kim-chi, swine intestine, swine feces, and dairy products by random selection and anti-viral, antipathogenic bacteria test. Among them, CLP-1 shown that inhibitory effect against rotavirus, porcine epidemic diarrhea (PED) virus, Salmonella sp, and E.coli. By examining biological property, API-ZYM and identified Lactobacillus plantarum by 16S rDNA gene sequence. CLP-1 determined resistance to low pH and bile salt. Futhermore, the cell body of CLP-1 adhered to the intestinal epithelium tissue of swine and Caco-2 cell. CLP-1 was examined on cell immune system modulating activity in vitro. The whole cell and cell culture supernatant was increasing of interferon-β activity. And then, CLP-1 increased prevention effect by Salmonella enteritidis infection in SPF chickens. And we determined similar result in pigs.

화학요법 (chemotherapy)으로 사용되는 항암제 중 상당수는 강한 세포 독성을 가지고 있으며, 짧은 반감기 또는 체내에 서의 신진대사로 인해 낮은 생체이용률을 보인다. 따라서 약 물의 높은 항암 효과에도 불구하고 약물의 과다복용에 따른 부작용이 심각한 것으로 알려져 있다. 약물의 과다 복용에 의한 부작용을 최소화하고 약물의 효과를 극대화하기 위한 방법으로 약물을 생분해성 고분자 내에 봉입하여 미립자를 제조함으로써 특정 시간 동안 원하는 농도로 약물을 방출시 키는 고분자 미립자 약물전달시스템 기술 개발에 대한 많은 연구가 진행되고 있다 [1-3]. 이와 같은 약물전달시스템을 개발하기 위해서는 여러 가지 기술이 필요하지만, 가장 중요 한 핵심기술은 약물과 고분자 (약물전달체) 및 이들의 혼합 물을 원하는 크기와 형태 및 약물의 봉입률을 갖는 미립자로 제조하는 것이다. 고분자 미립자 약물전달시스템에서 일반적으로 사용되고 있는 생분해성 고분자로는 poly (lactic acid) (PLA), poly (glycolic acid) (PGA), 이 둘의 공중합체인 poly (lactic-coglycolic acid) (PLGA), poly (ε-caprolactone), polyanhydride, poly (ortho ester) 등이 있다 [2]. 특히 PLA와 PLGA 같은 polyester계 생분해성 고분자가 전달체로 널리 사용되고 있 는 이유는 오랫동안 체내에 유지되며 생체 내에서 고분자가 이물질 반응을 거의 일으키지 않는 생체적합성과 일정한 기능을 다한 후에는 신진대사를 통해 이산화탄소와 물로 분해 되어 체외로 배출되는 생분해성의 특성을 가지기 때문이다. 고분자 미립자를 제조하는데 많이 사용되고 있는 방법으 로는 용융법, 에멀젼법, 상분리법, 용매 증발 및 추출법, 분무 건조법 등이 있다 [4-6]. 이들 방법은 과량의 에너지 소비, 다 량의 폐유기용매 및 폐수의 배출로 인한 환경오염, 낮은 수율, 낮은 약물 봉입률, 고비용, 열 민감성에 의한 약물의 변성, 입자제조 후 유기용매의 잔존 등의 많은 문제점을 가지고 있 다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 여러 방법 중 환경친 화적 단일공정 기술로서 초임계 유체 (supercritical fluid)를 이용한 미립자 제조기술에 대한 관심이 증대하고 있다. 초임계 유체란 어떤 물질의 임계점 (critical point) 이상의 온도와 압력 조건에서 존재하는 유체로서 액체와 기체의 중 간적인 물리적 특성을 가지고 있다. 초임계 유체는 높은 용해 도, 선택도, 압축성, 감압에 따른 자발적 분리성 등의 열역학 적 특성과 낮은 표면장력과 점도, 높은 확산 계수의 이동특 성을 갖고 있어 미립자의 제조에 매우 유리하다 [5,7-10]. 또한, 온도와 압력의 미세 조절을 통해 용해도, 확산도 등의 유체 성질을 쉽게 조절할 수 있으며 감압에 의해 사용된 유기 용매와 이산화탄소를 쉽게 분리하여 회수할 수 있다. 초임계 유체로는 특히 이산화탄소를 많이 사용하는데, 이 는 비교적 낮은 임계온도 (31℃)와 임계압력 (73.8 bar)을 가지고 있으며, 인체에 무해하고 가격이 저렴할 뿐만 아니라 폭발성 및 발화 위험이 거의 없기 때문이다. 따라서 미립자 제조에 있어 단일 공정으로 이산화탄소를 이용한 초임계 유체 공정은 다양한 분야에서 주목받고 있는 기술이다 [5,7-10]. 초임계 유체 공정에서 초임계 유체는 고분자 및 약물의 용매 또는 역용매로 사용되며, 온도와 압력을 조절하여 초임계 유 체의 용해도를 제어함으로써 고분자와 약물 및 이들의 혼합 물을 침전 또는 재결정시켜 미립자를 제조한다. 본 연구에서 사용한 초임계 유체 기술은 aerosol solvent extraction system (ASES) 공정으로서, 초임계 유체를 대상 용질에 대한 역용매로 사용하여 미립자를 제조하는 방법이다. 이 공정에서 고분자와 약물이 용해되어 있는 용액이 미세 노즐을 통하여 초임계 유체 내로 액적 (droplet)의 형태로 분사되면 액적 내의 유기용매는 빠른 속도로 초임계 유체 상으로 증발되고, 동시에 초임계 유체는 액적 내부로 확산 되어 액적이 팽창되고, 결과적으로 액적 중 고분자와 약물에 대한 용매의 용해도가 급격히 감소하여 매우 빠른 속도로 미립자가 형성된다 [7-10]. 젬시타빈 (gemcitabine, 2',2'-difluorodeoxycytidine)은 deoxycytidine 유도체로 비소형 세포 폐암, 췌장암, 난소암, 유방암 등의 고형종양에 대하여 항암 작용을 가지고 있는 것으로 알려져 있다 [11-15]. 젬시타빈은 암세포의 DNA 합 성을 방해함으로써 암세포를 사멸시키는 작용을 한다. 일반 적으로 수액과 함께 섞어서 혈관으로 투여되며, 1,000 mg/m2 의 양을 매주 한 차례씩 30분 동안 3주간 투여하고 주사한 후 4주째에는 약물의 투여를 중단하는 방법으로 이용된다. 그러나 젬시타빈은 주로 항암 활성이 없는 2'-deoxy-2', 2'-difluoruridine으로 대사되어 혈장으로부터 빠르게 제거되며, 이로 인해 30-90분의 짧은 반감기를 갖기 때문에 많은 약물의 투여가 요구되어 부작용이 심각한 문제가 될 수 있 다. 주요 부작용으로는 오심, 구토, 골수 기능 저하 등을 들 수 있다. 현재 젬시타빈을 기반으로 하는 여러 항암제의 조합 이 임상시험에 적용되고 있으며, 방사선 치료와도 병합하여 사용되고 있다 [16]. 본 연구에서는 서방성 약물방출 미립자를 제조하기 위하 여 여러 종류의 생분해성 고분자 중 비교적 분해속도가 느린 poly (L-lactic acid) (PLLA)을 선택하여 실험을 수행하였다. 서방성 약물방출 미립자를 제조하는 방법으로는 기존의 미립 자 제조 방법들의 문제점을 개선할 수 있는 대체 공정으로 최근 많이 연구되고 있는 초임계 유체 기술의 하나인 ASES 공정을 사용하였다. 초임계 ASES 공정에서 생분해성 고분자 인 PLLA와 친수성 약물인 젬시타빈을 이용해 온도, 압력, 이산화탄소와 용액의 유량, 용액의 농도, 약물/고분자 투입 비율 등의 공정 및 조성 (formulation) 변수가 제조된 미립자 의 크기, 형태, 봉입효율 및 약물함량에 미치는 영향과 약물 방출특성을 확인함으로서 초임계 유체 공정의 서방성 약물 방출 미립자제조에 대한 적용가능성 여부를 조사하였다.

In this study, poly (L-lactic acid) (PLLA) microparticles containing gemcitabine hydrochloride were prepared by a supercritical fluid process, called aerosol solvent extraction system (ASES), utilizing supercritical carbon dioxide as antisolvent. The influence of process parameters such as temperature, pressure, CO2 and solution flow rate, solution concentration, and feed ratio of drug to polymer on the morphology and characteristics of the microparticles was studied in detail. The gemcitabine-loaded microparticles exhibited a spherical shape with a smooth surface. The entrapment efficiency of gemcitabine increased with increasing temperature, solution concentration and CO2 flow rate and with decreasing drug/polymer feed ratio. The maximum drug loading obtained from the ASES process was found to be about 11%. The ASES-processed PLLA microparticles containing gemcitabine showed a relatively high initial burst due to the presence of surface pores on the microparticles and the poor affinity between drug and polymer.

불규칙적인 식습관 및 스트레스는 현대인에게 있어 다양한 질병을 유발하고, 이들을 치료하기 위하여 국가적으로 많은 손실비용을 감당하게 된다. 다양한 질환들 가운데 특히 최근 에는 소아로부터 노인에 이르기까지 비만인구가 폭발적으로 증가되고 있으며, 이 비만은 2차성 질환인 당뇨병, 고혈압, 심혈관 계 질환, 고지혈증 및 암까지도 유발하여 매우 심각 하다고 할 수 있다. 이러한 비만을 극복하기 위하여 약물투여, 수술, 식이요법 및 운동 등의 요법들이 좋은 효과를 나타내고 있으며, 특히 최근에는 천연물 유래의 항비만 소재의 연구가 활발히 진행 되고 있다. 항비만 치료약물은 두통, 구토 등의 여전히 많 은 부작용으로 인하여 비만 치료 과정중 문제가 되고 있기 때문에 비교적 안전하다고 알려진 식품소재를 통하여 부작 용이 덜한 항비만 기능성식품 소재의 발굴에 대한 관심이 집중되고 있다. 실리빈 (silybin)은 밀크씨슬 (milk thistle, Silybum marianum (L.) Gaertn) 또는 엉겅퀴라고도 불리는 국화과 식물의 주요 활성성분으로서 밀크씨슬은 약 2000년 전부터 유럽 등에서 간질환에 사용되어 온 식물이다. 보고에 의하면 실리빈은 항산화 및 항암 효능을 나타내고 있다 [1,2]. In vitro 또는 동물모델을 이용한 연구에서 실리빈은 간독성에 대하여 보호능을 나타내고 있으며 전립선암 세포, 에스트로젠 의존 성 또는 비의존성 유방암 세포주, 자궁경부암 세포, 대장암 세포, 폐암 세포 등에서 항암 효능을 나타내는 것으로 보고 되었다 [1-3]. 또한 안전성테스트에서 비교적 안전성이 입증 되었기에 천연 의약소재로서 사용될 수 있음을 알 수 있다 [4]. 최근 보고에 의하면, 실리빈은 3T3-L1 지방세포의 분화를 억제하고 이 억제 효과는 adipogenic 타겟 단백질인 CAAT/ enhancer binding protein-α, fatty acid synthase, sterol response element binding protein 1 c, adipocyte-specific lipid binding protein, peroxisome proliferator-activated receptor γ 및 lipoprotein lipase의 발현 억제를 수반하며, 반대로 preadiocyte 마커단백질인 preadipocyte factor-1의 증가를 수반하는 것 으로 알려졌다 [5]. 그럼에도 불구하고, 실리빈의 비만예방 및 치료에 대한 연구는 아직까지 미미하고, 특히 동물모델을 이용한 비만예 방 및 치료 효능에 대한 연구가 아직 이루어지지 않고 있다. 이에 본 연구진은 고지방 식이 모델을 이용하여 실리빈이 비 만 개선에 효과가 있는지, 그리고 혈액 및 조직의 지질개선 효과를 나타내는지를 규명하고, 이와 더불어 비만에 의해 유도된 내당 능 장애에 있어 실리빈이 개선 효과를 나타내는 지를 규명하고자 실험을 진행하였다.

In this study, we investigated the effects of silybin on body weight and glucose tolerance in mice fed high fat diet mice. We found that body weight, plasma TG contents, fat size, glycerol, 3-hydroxybutyrate and total cholesterol were significantly decreased in silybin (500 mg/kg) supplemented groups compared to high fat diet group. Whereas, total food intake was not changed between high fat diet group and high fat diet plus silybin group. Futhermore, supplement of high fat elevated the glucose intolerance and was improved in silybin supplement group. Finally, we examined the effect of silybin on circulating adipocytokine level to explore the possible mechanism by which silybin improves high fat diet-induced obesity and diabetes. The silybin supplement significantly reduced the level of adipocytokine, such as leptin, resistin, IL-6, and MCP-1 induced by high fat diet. These results suggest that silybin can be used to improve obesity and diabetes.

최근 미용을 목적으로 한 기능성 천연 소재 개발 연구가 다 양하게 이루어지고 있고, 특히 한방이나 민간요법에서 사 용되고 있는 여러 가지 천연 물질들의 항균, 항산화, 미백, 보습 및 피부노화 억제 효과 등이 과학적으로 입증되면서 이 들에 대한 연구가 주목받고 있다 [1-5]. 또한 천연물에 대한 관심이 집중되면서 천연물이 함유하는 특정 성분이나 2차 대사산물인 생리활성 물질은 매우 적은 양으로 현저한 활성 을 나타내는 고부가가치의 물질로서 새로운 물질들이 계속 발굴되고 있다 [6]. 최근에는 환경 친화적이고 자연지향적 인 추세에 따라 화장품에 사용되는 유효성분들도 화학물질 뿐만 아니라 식물 유래의 천연물이 그 유용성을 기반으로 하 여 여러 가지 형태로 화장품에 배합되어 이용되고 있다 [7]. 피부는 항상 산소와 접촉하고 있으며 태양 자외선에 노출 됨으로써 활성 산소종 (reactive oxygen species, ROS)으로 유도된 광산화적 손상을 계속 받게 되며 [8], 시간이 지남에 따라 신진대사를 조절하는 각종 호르몬의 분비가 감소하고, 면역 세포의 기능과 세포들의 활성이 저하되어 생체 내에 필요한 면역 단백질 및 생체 구성 단백질들의 생합성이 줄어 들게 되고, 또한 각종 오염물질과 자외선에 의해 피부가 얇 아지며, 주름이 증가되고, 탄력이 감소될 뿐 아니라, 기미 및 주근깨 등이 증가한다 [9-10]. 연 (蓮, Nelumbo nucifera Gaertiner)은 수련과의 여러 해살이 수생 식물로서 연잎에서 분리된 생리활성 성분으로는 nelumboside, nuciferine, coclaurine 등의 alkaloid류, galic acid와 methyl gallate 등의 aromatic acid류 및 quercetin, isoquercitrin, hyperoside, rutin, kaempferol 등의 flavonoid 류가 있다 [11-13]. 폴리페놀 성분을 다량 함유하고 있는 연잎은 항산화, 미 백 등의 기능성을 기대할 수 있으며, 또한 현재 화장품 소 재로서의 효능 평가에 대한 연구 [14], 연잎의 지질저하 효 과 [15], 연의 부위별 항산화 [16-18], 항균 [19] 등이 보고되고 있으나, 제형안정성에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 연잎 추출물 (Lotus Leaf Extract, LLE)의 생리활성 평가 [15]의 후속 연구의 일환으로 연잎 추출물을 함유한 화장품의 안정성을 평가하였다. 일반적으로 화장품 제형을 제조시 유효물질을 1~2%의 농도로 첨가하여 안정성을 평가한다. 본 연구에서는 10% 이상의 연잎 추출물을 일부 정제수를 대체하는 방식으로 첨가하여 제조한 크림의 유화 안정성을 평가하였다. 안정성 평가 지표로 다양한 온도 조 건과 태양광선의 노출 조건하에서 pH 및 점도 등의 변화를 측정하여 화장품 소재로서의 적합성을 확인하였다.

The stability of cream containing lotus leaf extract (LLE) was evaluated. Stability pH and viscosity were measured at 3 different temperatures (25℃, 45℃ and 65℃), and at room temperature under the sun light at 2 day intervals during 12 days. The cleansing cream and foam cleansing containing the extract did not show a significant pH change at the different temperatures. However, the pH of the cleansing cream and foam cleansing containing LLE slightly decreased at 25℃. They showed a high stability at temperature conditions (45℃ and 65℃) and under the sun light condition. The cleansing cream and foam cleansing containing LLE did not show a significant viscosity change at 25℃, but had a tendency of decrease at 45℃ and 65℃. There was no significant offflavor and discoloration as well as physical changes such as creaming and cohesion at 25-65℃ and under the sun light condition. And this LLE could be used as a stable functional cosmetic material.

효모 배양액의 효모세포를 자동으로 계수할 수 있으면, 수동 계수에 비하여 시간과 노력이 절약된다. 뿐만 아니라, 배양 액 자동 채취 장치와 자동계수 장치를 연결한 시스템을 사용하면 배양액의 실시간 모니터링이 가능해져서 효모 증식 의 실시간 자동 제어와 같은 고급 작업이 가능해진다. 효모 세포를 자동계수하기 위해서는 보통 카메라와 현미경을 사 용하여 효모 영상을 얻는다. Zalewski와 Buchholz [1]는 Saccharomyces cerevisiae 배양액의 자동 채취 및 자동계수 시스템을 사용하여 효모수를 실시간 자동계측하였는데 효모 영상을 얻기 위하여 CCD카메라와 도립현미경을 사용하였 다. Rehbock 등 [2]은 CCD카메라와 위상차현미경으로 추정 되는 현미경으로 구성된 시스템을 사용하여 Saccharomyces cerevisiae를 자동계수하였다. 자동계수외의 다른 목적을 위 하여 효모영상을 취득한 연구들도 있다. Puchkov [3]는 알콜 발효시 Saccharomyces cerevisiae 세포의 생존성을 판단하 기 위하여 형광염료로 염색한 효모의 영상을 디지털카메라 와 형광현미경으로 얻었으며, Wei 등 [4]은 Saccharomyces cerevisiae 세포의 생존성을 실시간으로 결정하기 위한 효모 영상 취득에 암시야현미경을 사용하였다. Cahill 등 [5]은 알콜발효시 Saccharomyces cerevisiae 세포의 글리코겐 함 량을 자동결정하기 위하여 루골액으로 염색한 효모세포의 영상을 칼라비디오 카메라와 일반광학현미경을 사용하여 얻었다. 자동계수 또는 다른 목적으로 효모 영상을 취득할 경우 염색 등의 전처리과정이 없을 경우에는 거의 대부분 특수현미경을 사용하거나 보조장치가 장착된 일반광학현미 경을 사용하였다. 효모 영상 취득에 보조장치 없는 일반광학 현미경이 사용되지 않은 이유는 영상의 질이 낮기 때문이라 생각되었다. 그러나, 보조장치 없는 일반광학현미경으로 효모 영상을 취득하여 자동계수 등을 수행할 수 있다면 더 간단 하고 경제적인 시스템을 구성할 수 있으며, 관련분야의 연구 에 도움이 된다. 이러한 생각으로 예비실험을 수행한 결과, 최근 사용이 증가하고 있는 백색 LED 조명을 사용할 경우 가장 단순한 일반광학현미경으로도 비교적 우수한 이진영상 을 얻을 수 있었으며, 영상처리기법으로 이진영상을 개선할 경우 효모 자동계수가 가능하다고 판단되었다. PC카메라는 다른 영상입력장치에 비하여 저렴 [6]하고, 성능이 많이 향상되었으며, 개인용 컴퓨터의 주변기기로 많이 보급되어 있으므로 PC카메라를 시스템 자동화에 응용할 수 있으면 다른 영상입력장치를 이용하는 것보다 유리하다. 따라 서, 현재 영상처리 연구에의 응용이 증가하고 있으며, 수치 제어 (numerical control)에 응용한 예 [7,8], 가정보안시스템을 구성한 예 [9] 및 적정의 자동화에 응용한 예 [10-12]가 있다. 이러한 관점에서 본 연구에서는 가장 단순한 일반광학 현미경과 PC카메라와 컴퓨터로 구성된 영상처리시스템을 이용하여, 빵효모 배양액의 효모세포 자동계수의 가능성을 알아보았다.

Automatic counting of yeast cells in baker’s yeast culture was tried using a conventional light microscope equipped with a pc camera. Relatively good binary image was obtained by using white LED as microscope light source, but uneven brightness distribution in original image hindered counting accuracy. A block binarization method using local thresholds proportional to local brightnesses was used to get improved binary images. The brightnesses of the blocks were expressed as the value component in HSV color model. Good quality binary images were obtained by binarization on 8 × 6 blocks of original images and connected-component labelling of the binarized images produced reliable counting results in the concentration range 1.4 × 105/mL~1.4 × 107cells/mL.