Earticle

에폭사이드 가수분해 효소를 이용하여 라세믹 에폭사이드 기질로부터 광학활성 에폭사이드 또는 vic-diol을 제조하는 동력학적 분할법은 이론 수율이 50%로 제한된다는 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 이론 수율 100%를 얻을 수 있는 다양한 생물전환 방법들이 최근에 개발되고 있다. 서로 상보적인 입체 및 위치특이성을 가진 에폭사이드 가수분해효소에 의한 광학수렴반응을 이용한 광학활성 vic-diol 제조법, 에폭사이드 가수분해효소가 촉발하는 cascade 반응을 통해 라세믹 haloalkyl 에폭사이드로부터 광학활성 epoxy alcohol 또는 THF를 제조하는 방법, ADH를 이용하여 haloketone을 환원시킨 다음 자발적인 cyclization 반응을 통해 광학활성 에폭사이드를 제조하는 방법들이 개발되었다. 이러한 방법들은 높은 광학순도를 가진 광학활성 물질들을 이론수율 100%로 제조할 수 있으므로 향후에 상업화 사례가 많아질 것으로 기대된다.

One drawback of conventional kinetic resolution of racemic epoxides by epoxide hydrolase (EH) is that the theoretical yield can never exceed 50%. This 50% limitation can be overcome by using enantioconvergent process, in which both enantiomers of the racemic epoxide are transformed via stereochemically matching pathways into a single enantiopure diol as the sole product in 100% theoretical yield. In order to make a single enantiopure vicinal diol, the two enantiomers of the racemic epoxide must be hydrolyzed with retention and inversion of configuration each other. The EHs should be enantioand regiospecific at the same time. The enantioconvergent hydrolysis with EHs and relevant biotransformation for preparing enantiopure epoxides and vicinal diols with a high yield are reviewed.

This study represents that a removal efficiency of organic matters in wastewater is activated by a sludge process using new mixed microbial population. In case of mixed microorganisms, removal rates of suspended solid (SS), biochemical oxygen demand (BOD) and chemical oxygen demand (COD) were over 90 percent under experimental condition, and removal efficiency of organic matters, sludge density index (SDI) and capillary suction time (CST) in mixed population were higher than that in not-mixed microorganism, while total kjeldahl nitrogen (TKN) and total phosphorus (T-P) which indicate a degree of eutrophication were removed easily in both case. From these results, we may propose that an application of the mixed microbial population is useful to treat domestic wastewater including a great deal of organic matters.

미생물이 환원된 전극을 전자공여체로 이용하고, 염소화페놀을 전자수용체로 이용하는 새로운 혐기성 호흡의 생물전기화학공정을 통해 2,6-DCP을 탈염소시킬 수 있는지를 조사하였다. 이를 위해 전류의 유무에 따른 농도변이와 전극 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과, 전류가 흐르는 경우에만 염소화페놀이 완전히 제거됨을 보였으며, 전극표면에 생물막이 형성된 것을 통해서 전극이 전자공여체 역할을 함으로서 탈염소시킬 수 있음을 증명하였다. 또한, 본 연구의 생물전기화학공정을 통해서 고농도의 염소화페놀 적용도 가능한지를 조사하고 Monod식을 이용하여 최대 탈염소화 속도를 산정하였는데 본 실험의 최대초기농도인 457 ㎎/ℓ까지 분해가 가능하였으며, 최대탈염소화 속도는 5.95 ㎎/ℓ-h(㎠ (electrode surface area))이었다.

It was investigated whether an electrode could serve as an electron donor for biological reductive dechlorination of chlorinated phenols in the bio-electrochemical process. There was no dechlorination in the absence of current and scanning electron microscope image showed that the electrode surface was covered with microorganisms. As a result, the electrode attached cells was responsible for reductive dechlorination. Also, initial high chlorinated phenol concentration such as 437 ㎎/ℓ was rapidly reduced within 5 hours. The maximum dechlorination rate using Monod equation was 5.95 ㎎/ℓ-h(㎠ (electrode surface area)) in the bio-electrochemical reactor.

암에 효능을 보이는 생리활성소재의 탐색원을 발굴하기 위한 방법의 하나로 동양의학 데이터베이스의 처방정보를 활용하였다. 신동의약보감에 포함되어 있는 170건의 암 처방 천연약재의 처방빈도와 처방분량을 분석하였다. 처방 순위와 처방 분량에 따라 마련된 점수표 (score table)를 기준으로 총처방점수 (total prescription score)를 작성하였다. 선행연구 결과들을 조사한 결과 총처방점수가 높은 약재들을 소재로 한 관련 보고들이 많은 것으로 나타났다. 결과적으로 당귀, 황기, 감초, 반하, 백출, 진피, 인삼, 백작약, 대황, 천궁, 지모, 천남성, 오미자, 형개, 흑축, 방기, 복령, 오수유 등이 암에 효과가 있으며 이들 약재를 이용한 항암 소재의 탐색이 제안되었다.

An oriental medicinal database was used from medicinal plants for screening of anticancer agents. The prescription frequency and dosage of medicinal plats in 170 anticancer prescriptions were analyzed. From the total prescription score of each medical plant, it was found that high-scored medicinal plants have been widely studied in the previous research on the cancer treatment. Consequently, dangui, hwangui, banha, bachul, jinpy, insam, bacjakyak, deahwang, chungoong, jimo, chunnamsung, omija, hyunggae, huekchook, banggi, boclyung, osooyou were selected as raw materials for the screening of anticancer agents.

Poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) [P(3HB-co-4HB)] 미립구를 용매증발법으로 제조하였다. 3.9 mol% 4HB 조성의 P(3HB-co-4HB)를 Ralstonia eutropha의 유가식 배양으로부터 합성하였다. 계면활성제의 농도 및 종류(Tween 80, sodium dodecylsulfate, polyvinyl alcohol), 분산안정제(Acacia)의 첨가, 고분자 및 모델 약물 (bovine serum albumin)의 농도 등이 미립구 입자 크기에 미치는 효과 및 in vitro 약물 방출 특성을 조사하였다. 평균 입자 크기는 분산 안정제 첨가시 감소하였으며, 계면활성제, 약물 및 고분자의 농도가 증가할수록 증가하였다. 약물 방출량은 입자 크기가 감소할수록 증가하였다.

Poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) [P(3HB-co-4HB)] microspheres were prepared using solvent evaporation technique. P(3HB-co-4HB) with 3.9 mol% 4HB was synthesized by fed-batch culture of Ralstonia eutropha. The effects of concentration and type of surfactant (Tween 80, sodium dodecylsulfate, and polyvinyl alcohol), addition of dispersion stabilizer (Acacia), concentration of polymer and model drug (bovine serum albumin) on particle size of the microspheres and their in vitro drug release characteristics were investigated. The average particle size of the microspheres decreased with the addition of dispersion stabilizer and increased with the concentration of surfactant, drug and polymer. Amount of drug release increased with decreasing particle size of the microspheres.

본 논문은 식물정유를 이용해 유해가스를 처리하는 경우에 식물정유의 주요 구성성분을 파악하고 이를 통해 처리효율을 규명하는데 연구하였다. 또한 식물정유와 메틸멀캅탄 악취가스에 의한 메틸 멀캅탄 악취가스 제거반응메카니즘을 규명하였으며 그 결과는 아래와 같다. 1) 악취가스 중 메틸 멀캅탄 악취가스는 식물정유 추출물과 중화반응에 의해 처리될 수 있음을 나타내었다. GC-MS분석에 의한 식물정유 추출물의 성분 중 식물정유의 화학구조는 알코올기, 케톤기, 에스터기가 관여하는 것으로 나타났다. 충전탑내 식물추출물의 순환속도의 실험결과에서 중화반응으로 메틸 멀캅탄 악취가스가 제거되는 메카니즘은 앞서 언급한 화학작용기와 메틸 멀캅탄 악취가스의 중화반응에 의해 염을 형성하여 제거되는 과정을 갖는다. 2) 메틸 멀캅탄 악취가스 제거효율은 식물정유 추출물의 희석비와 스프레이 분무속도 그리고 초기 메틸 멀캅탄 악취가스 농도 등에 따라 달라 질수가 있음을 알 수 있었다. 시험결과는 식물정유 추출물의 희석비와 스프레이 분무속도 그리고 초기 메틸 멀캅탄 악취가스 농도가 희박한 경우에 최대 98%의 제거효율을 얻을 수가 있었다.

Increasing public concerns over odors and air regulations necessitates the remediation of a wide range of odorous compounds for industrial purpose. Currently, wet scrubbing technique by neutralization using essential oils is utilized to treat methyl mercaptan odor. The chemical analysis is performed to analyze the composition of an essential oil by GC-MS. The objective of this study is to clarify the possibility of the neutralization of odors sprayed in the fixed bed and determine the removal efficiencies in the misty aerosol by different input odor concentration. It is found that methyl mercaptan is significantly removed in the wet scrubber, and their removal efficiency of methyl mercaptan is obtained by 98%.

본 연구는 수계에서의 생물학적 고찰이 거의 없었던 MEA 단독 물질을 전형적 활성슬러지와 Pseudomonas계 균주를 이용하여 분해특성을 분석한 것이다. 잠정적 결론으로서 첫째, MEA는 수계 유입 시 COD 및 NH4+ 농도의 상당한 증가를 유발하여 MEA는 NH4+로 78.1% 이상 전환되었다. 둘째, 공기 공급이 조절된 회분식 반응기에서 MEA분해속도는 1000 mg/L에서 최대 19.23 mg/L/h, 고농도인 5000 mg/L에서 17.55 mg/L/h로서 미생물 순응이 담보되는 경우 큰 차이를 보이지 않았다. 셋째, 순차적 순응단계를 거쳐 MLVSS가 상대적으로 작은 조건 (최대 820 mg/L)에서도 약 3개월간 안정적 장기 운전이 가능하였고, 최대 분해율은 약 95%였다. 넷째, CODcr를 기초로 한 반응속도론분석에 의하면 MEA 생분해는 1차 반응에 부합하였다. 향후 MEA의 생물학적 공법을 확립하기 위해 활성슬러지 시스템의 미생물 효소분석을 통해 순응단계를 최적화하는 연구를 수행할 계획이다.

This study is to investigate the biological degradation and the characteristics of MEA, a pH regulator to be put in the cooling water circulation system for power plants, loading to elevate concentrations of COD and N when eluted into the water environment. MEA, NH4+ and CODcr were monitored in flask cultures and in a batch aerator. MEA was found to be biologically degradable, producing substantial amount of ammonia (max. 78.1%) in a form of NH4+ and other carboneous intermediates. The degradation reaction rates were similar one another over all MEA concentrations tested as the activated sludge (microbial consortium) was acclimated to MEA with the gradual and stepwise increase in MEA input into the batch aerator. Also, MLVSS kept increasing with increasing MEA input. The COD-based degradation reaction order was determined to be 1.

암모니아 가스는 환경오염 중 가장 피해가 큰 물질로 가축 뿐만 아니라 사람에게도 많은 피해를 준다. 본 연구의 목적은 Bacillus subtilis IB101을 이용하여 암모니아 가스의 제거효율이 좋은 조건과 최적으로 배양할 수 있는 생산배지의 최적화에 대하여 알아보는 것이다. 암모니아제거 효과가 우수한 균주인 B. subtilis IB101의 암모니아가스 제거 효능이 좋은 성장단계를 알아보았으며, 기본배지의 구성성분 중 (NH4)2SO4의 농도에 변화를 주어 각각 다른 (NH4)2SO4 농도의 배지에서 배양된 cell이 암모니아가스 제거에 미치는 영향을 알아보았다. 그리고 온도 및 pH에 따른 암모니아 가스 제거 효능의 최적조건을 알아보았다. B. subtilis IB101의 대량 배양을 위한 배지 조성을 얻기 위하여 Placket-Burman design과 one factor at a time method를 이용하여 기본배지의 구성성분의 영향에 대하여 살펴보고 최적의 배지조성을 알아보았다. Exponential phase 단계인 B. subtilis IB101을 접종한 것이 stationary phase 단계인 B. subtilis IB101을 접종한 것보다 암모니아 가스 제거 효율이 약 20% 정도 우수하였다. 30oC, pH 4의 배양조건에서 암모니아 가스 제거 효율이 가장 높았다. 기본 배지 구성성분 중 (NH4)2SO4의 농도의 변화에 따른 암모니아가스 제거 효율에는 영향이 없었다. 최적화된 배지의 구성성분은 yeast extract 10 g/l, soluble starch 2.5 g/l, MgSO4 6g/l, CaCl2 1.55 g/l, (NH4)2SO4 5 g/l, KH2PO4 0.75 g/l, 대두 분 8 g/l이었다.

Ammonia gas is one of the major pollutants which cause environmental pollution and damage to the human and the livestock. The objective of this study was to investigate the important parameters for the development of efficient removal of ammonia gas by Bacillius subtilis IB101 and to optimize the medium composition for the mass production of B. subtilis IB101. The ammonia gas removal efficiency was evaluated at different growth phases and by changing culture conditions (temperature, pH). The effect of (NH4)2SO4 concentration in preculture medium was examined. Medium optimization for the mass production of B. subtilis IB101 was performed by using Plackett-Burman design and one factor at a time method. The removal of ammonia gas was more efficient at exponential phase by 20% than at stationary phase. The ammonia gas removal was the highest at pH 4 and 30 oC. There was not any significant influence of concentration of (NH4)2SO4 on the removal of ammonia gas. The components of optimized medium for the production of viable Bacillus subtilis IB101 was yeast extract 10 g/l, soluble starch 2.5 g/l, MgSO4 6 g/l, CaCl2 1.55 g/l, (NH4)2SO4 5 g/l, KH2PO4 0.75 g/l, soy bean meal 8g/l.

형광을 이용한 암 진단을 위해 배양된 정상 및 암세포주에 광민감제인 5-ALA, ALA-methyl ester를 투여하고 세포 내ㆍ외에서 생성된 Protoporphyrin IX (PpIX)의 형광을 측정하여 5-ALA, ALA-methyl ester 투여의 최적 농도를 조사하였다. 정상 간세포주 (Chang) 및 간암 세포주 (HepG2)에 5-ALA와 ALA-methyl ester를 농도별로 투여하여 5-ALA와 ALA-methyl ester에 의해 유도된 PpIX의 생성을 확인하고, MTT assay로 세포생존율을 측정하였다. 배양된 cell에 5-ALA와 ALA-methyl ester를 투여한 후 24시간 동안 배양함으로써 생성되는 PpIX의 양은 형광의 강도로 측정하였다. 이 때의 형광 (emission) 스펙트럼은 여기 파장이 410nm일 때 603.2 nm, 660.5 nm와 603.2 nm 및 661.4에서 형 광 봉우리가 관찰되었다. PpIX의 형광 강도를 측정한 결과, PpIX는 정상세포에서는 낮은 농도로 축적이 되는 반면에 암세포에서 더 높은 농도로 축적되었으며, 세포 외보다는 세포 내에서 더 높은 농도로 축적됨을 알 수 있었다. 또한 5-ALA 및 ALA-methyl ester에 의한 PpIX의 생성에 대한 형광 강도는 ALA-methyl ester가 5-ALA보다 더 큰 것으로 관찰되었다.

To clarify the usefulness of fluorescent diagnosis for cancer, we investigated the optimal method of administrating 5-aminolevulinic acid (5-ALA), 5-aminolevulinic acid methyl ester (ALA-methyl ester) by analyzing fluorescence signal of Protoporphyrin IX (PpIX) in the cultured normal and cancer cells. 5-ALA and ALA-methyl ester was injected as a photosensitizer to the cancer liver cells (HepG2) and normal liver cells (Chang). Chang and HepG2 cells were incubated with various concentrations of 5-ALA and ALA-methyl ester (0-800 μg/mL). The accumulation of PpIX induced by 5-ALA and ALA-methyl ester was in HepG2 and Chang. The cell viability was measured by MTT assay. Fluorescence of PpIX in HepG2 cell was excited at a wavelength (λ = 410 ㎚) and showed an emission spectrum at 603.2 nm, 660.8 nm and 603.2 nm, 661.4 nm which could be related to the PpIX generation induced by the applied 5-ALA and ALA-methyl ester, respectively. The experimental results showed that fluorescence signal of PpIX was proportional to the concentration of 5-ALA and ALA-methyl ester in tumor cells, but measured with low concentration in normal cells. Another results showed that the PpIX formation rate induced by ALA-methyl ester is higher than that of 5-ALA.

본 연구는 고추냉이로부터 항균활성을 가지는 휘발성황화합물인 AITC를 중점으로 ITCs 류를 SCO2를 이용한 추출 목적으로 하였다. 연구에서 semi-continuous flow 추출장치를 이용해 AITC를 추출한 결과 기존의 에테르나 에탄올 등 유기용매와 비교 시 7.9 AITC (mg)/sample (g)가 추출되어 비슷한 추출율을 보였으며 이는 기존의 유기용매 추출시 문제가 되는 용매회수와 잔존유기용매에 의한 독성 문제 등을 해결할 수 있는 추출법으로써 SCO2추출이 효과적임을 알 수 있다. 또한 AITC의 SCO2 추출 시 잎과 줄기에서는 40℃, 80 bar의 조건에서 가장 많은 량이 추출되었으며, 뿌리에서는 40℃, 120 bar에서 가장 많은 추출량을 나타내었다. 또한 추출시간의 경우 유기용매 추출과 비교했을 때 추출시간을 줄일 수 있어 추출에 소요되는 시간을 절약할 수 있는 좋은 추출방법이다.

The aim of this study was to identifyisothiocyanates (ITCs) from wasabi (Wasabi japonica Matsum) using supercritical carbon dioxide (SCO2) and to compare the composition in the extracts between SCO2 and organic solvents extraction. A semi-continuous high pressure apparatus was used to extract wasabi (roots, stems and leaves) at following conditions pressure 80~120 bar, temperature 40~50℃. Ether, ethanol, chloroform and dichloromethane were used as organic solvents. The ITCs extracted by means of both separation technologies were analyzed by a gas chromatography system. As the results of study, AITC and ITCs were highly extracted at 40℃ and 80 bar. To extract AITC from wasabi, SCO2 extraction is more effective than organic solvents extraction, resulted in thermal degeneration and remaining of organic solvents.