Earticle

Biopolymer-based materials recently have garnered considerable interest as they can decrease dependency on fossil fuel. Biopolymers are naturally obtainable macromolecules including polysaccharides, polyphenols, polyesters, polyamides, and proteins, that play an important role in biomedical applications such as tissue engineering, regenerative medicine, drug-delivery systems, and biosensors, because of their inherent biocompatibility and biodegradability. However, the insolubility of unmodified biopolymers in most organic solvents has limited the applications of biopolymer-based materials and composites. Ionic liquids (ILs) are good solvents for polar organic, nonpolar organic, inorganic and polymeric compounds. Biopolymers such as cellulose, chitin/chitiosan, silk, and DNA can be fabricated from ILs into films, membranes, fibers, spheres, and molded shapes. Various biopolymer/biopolymer and biopolymer/synthetic polymer composites also can be prepared by co-dissolution of polymers into IL mixtures. Heparin/biopolymer composites are especially of interest in preparing materials with enhanced blood compatibility.

본 논문은 복합흡수제를 이용하여 유해가스를 처리하기 위해 식물정유의 주요구성성분을 파악한 식물정유로 황화 수소가스의 처리효율을 규명하고자 하였다. 또한 복합흡수제와 황화수소가스에 의한 제거반응을 위한 적정조건을 분석하였으며 그 결과는 아래와 같이 요약 할 수 있다. 1) 황화수소가스는 중화반응으로 처리하고 져 할 경우, 식물정유의 화학구조에서 알코올기, 알데히드기, 에스터기등이 중화반응에 관여한다. 실험결과 앞서 언급한 화학작용기가 포함되어 있는 경우에 아민계열의 2-아미노에탄올 및 식물정유의 복합흡수제와 황화수소 가스와의 중화반응으로 염을 형성하여 유해가스 제거효율이 98%에 도달한다. 2) 황화수소가스를 제거하는 중화반응의 경우에 온도와 pH에 따라 처리효율이 크게 달라졌다. 높은 온도보다는 낮은 온도에서 제거효율이 거의 98%이상 나타났다. 적정 pH는 중성영역에서 비교적 처리효율을 확인하였다. 3) 황화수소가스의 처리효율은 초기농도에 따라 처리효율이 크게 차이가 나타났다. 황화수소의 초기농도가 1,100 ppm이상인 경우에 처리효율은 40%로 나타났다. 반면, 240 ppm이상인 경우에는 10분이내에 황화수소 가스 처리 효율이 90%이상 처리되는 것으로 나타났다.

This paper reports on the experimental investigation carried out to evaluate the physical optimal conditions in the absorption column to remove odorous hydrogen sulfide gas. Hydrogen sulfide gas, as a highly undesirable contaminant, is most widely emitted from environmental treatment facilities. The absorbent mixed with natural second metabolites extracted from conifer trees and chemical absorbent of 2-aminoethanol was applied to remove it via chemical neutralization. The absorbent of natural second metabolites was achieved by a removal efficiency of 20-40% by itself depending on the treatment conditions, but the complex absorbent mixed with 0.1% amine chemical provides the removal efficiency of 98%. The optimal removal efficiencies have been examined against the two major parameters of temperature and pH. This study shows that the aqueous solution by natural second metabolites can be used as an appropriate absorbent in the column absorbed for the removal of hydrogen sulfide gas.

본 연구는 선행연구에서 얻은 keratinase 효소의 활성이 높은 균주 Bacillus subtilis SMMJ-2를 UV 조사에 의해 개량하여 mutant No. 2를 얻었으며, keratinase의 생산성 향상을 위한 최적 탄소원, 최적 질소원의 조건 하에서 본 효소를 대량생산하여 정제하고, 야생주와 변이주 간의 효소활성의 변화 및 정제된 효소 간의 효소화학적인 성질을 비교하였다.Mutant No. 2의 keratinase 생산을 위한 최적 탄소원과 질소원은 각각 glucose와 soybean meal로 나타나, 야생주의 경우 와는 최적 질소원을 달리했으며, 효소활성에 있어서는 야생주보다 40% 정도 상승하였다. 변이주의 효소가 야생주의 효소보다 높은 배양온도에 대하여 더 안정적인 활성으로 생산되며, 효소 생산을 위한 최적 pH는 7.0으로, 비교적 효소생산이 가능한 pH 영역대은 6~9로 나타났다. Bacillus subtilis SMMJ-2와 mutant No. 2에서 생산된 keratinase는 DEAEsephacel 크로마토그래피법와 겔여과 크로마토그래피법으로 최종 정제되었다. 정제과정 중 DEAE-sephacel 크로마토그래피 상에서 나타나는 2개의 효소피크는 Bacillus subtilis SMMJ-2의 메인 효소피크의 위치와 mutant No. 2에서의 메인 효소피크의 위치가 전환되어 나타났다. SDS-PAGE 상에서의 각각의 효소 분자량은 B. subtilis SMMJ-2의 경우에 28 kDa, mutant No. 2의 경우에 42 kDa 로 추산되었다.

Keratinase is widely used in certain industrial applications. The present study sought to improve the culture conditions of Bacillus subtilis SMMJ-2 to facilitate mass production of keratinase. Strain SMMJ-2 was irradiated by ultraviolet light and the resulting isolates were tested for keratinase activity. Isolates displaying elevated keratinase activity were selected and used to determine the optimum temperature (24, 30, 37, 45, 55℃) for bacterial keratinase production during a 4 day incubation period. The highest enzyme activity (55 units/mL/min), from a Bacillus subtilis SMMJ-2 mutant (mutant No. 2) was demonstrated following incubation at 30℃. The effects of carbon and nitrogen sources on keratinase production were confirmed by measuring the enzyme activity from the culture broth of the mutant strain cultured in various media containing different carbon source and nitrogen sources during a 4 day period. The optimal medium composition for producing keratinase consisted of 1% glucose, 0.7% K2HPO4, 0.2% KH2PO4, and 1.2% soybean meal. Optimal initial pH and temperature for producing keratinase were 7.0 and 30℃, respectively. Keratinases produced by B. subtilis SMMJ-2 and the mutant No. 2 were purified from the culture broth which used soybean meal as a nitrogen source. Membrane ultrafiltration, DEAE-sephacel ion exchange and Sephadex G-100 gel chromatography were used to purify the enzymes. The purified keratinases from both B. subtilis SMMJ-2 and the mutant No. 2 showed one band and their molecular weights were estimated as 28 kDa and 42 kDa, respectively on SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.

본 연구에서는 초임계 이산화탄소의 추출기술에 초음파 적용을 위한 기초 연구로서 캐놀라 씨앗의 입자의 크기, CO2유속, 추출기의 종횡비, 초음파 파워 등의 공정변수가 캐놀라 오일의 추출 속도와 수율에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 초임계 이산화탄소 추출에 있어 씨앗을 더 작게 분쇄할수록 더 빠른 추출속도를 보였으며, 추출기의 종횡비가 감소할수록, CO2의 유속이 증가할수록 추출 속도는 증가하 였다. 그러나 초음파가 적용된 초임계 이산화탄소 추출의 경우 0.6 mm 이하로 분쇄된 씨앗의 입자 크기 분포가 가장큰 시료 C의 경우 입자들의 뭉침 현상 증가로 인해 오히려 초음파의 적용이 추출속도와 수율을 크게 감소시켰으며, 12.0 L/min의 CO2 유속에서도 추출 속도와 수율이 감소하는 것을 확인하였다. 초음파의 적용은 초기 추출시간 50-70분 동안 추출속도 증가에 거의 영향을 미치지 않았으며, 초음파파워 또한 추출 속도와 수율의 증가에 큰 영향을 미치지 않음을 확인할 수 있었다.

The objective of this study was to investigate the effect of ultrasound on the extraction of oil from canola seeds when supercritical carbon dioxide (SCCO2) was used as an extraction solvent. The ultrasound-assisted SCCO2 extraction were carried out while varying such operating parameters as particle size of crushed canola seed, flow rate of SCCO2, aspect ratio of the extraction vessel, and ultrasound power. The extraction rate decreased with increasing particle size of samples, showing a maximun at a CO2 flow rate of 6.2 L/min. Both the extraction rate and extraction yield increased with a decrease in the aspect ratio of the extraction vessel. For the ultrasoundassisted SCCO2 extraction, the extraction yield was slightly increased when the CO2 flow rate was below 6 mL/min with sample A and B.

신맛을 내는 구연산의 첨가물로써 물성을 향상시키기 위하여 코팅산미료를 제조하여 이를 초콜릿에 응용하였다. 신맛을 가미한 코팅구연산 초콜릿은 본 식품의 물성을 변화 시키지 않았으며 제형이 조화를 잘 이루었다. 코팅구연산의 함량에 따른 기호도 조사를 위해 코팅구연산을 다크 (0, 1, 2%), 밀크 (0, 1, 2%)및 화이트 (0, 2, 4, 6%)초콜릿에 첨가한 초콜릿의 관능평가를 실시한 결과 다크와 밀크 초콜릿은 1%, 화이트 초콜릿은 2%를 함유했을 때 가장 좋은 관능 선호도를 나타내었다. 코팅구연산의 함유량이 1% 또는 2%인 다크, 밀크 및 화이트 세 종류의 초콜릿을 비교하였을 때 화이트 초콜릿이 단맛과 신맛의 조화가 잘되어 전반적인 기호도가 가장 높은 것으로 나타났다.

Coated citric acid as an acidulant was prepared to be used as a stable food additive. Sensory evaluation of chocolate products with the coated acidulant additive was performed to improve sensory preference tendency in chocolate product. When the ratio of coated acidulant was varied on the preparation of dark (0, 1, 2 wt%), milk (0, 1, 2 wt%) and white (0, 2, 4, 6 wt%) chocolate, 1 wt% (dark and milk) or 2 wt% (white) addition showed better preference than that of 0% sample in overall acceptability. Under the condition of the same coated acidulant content (1% or 2%), the white chocolate showed best sensory evaluation result in sweet, sour taste and overall acceptability.

크라운 에테르로부터 유도된 키랄고정상에서 역상용매를 이동상으로 사용하여 국내외에서 시판되고 있는 광학이성질체의약품인 레보티록신 나트륨의 광학순도 측정을 위한 새로운 직접적인 광학분리 분석법을 개발하여 매우 좋은 결과를 얻었다 (α = 2.15, Rs = 4.05). 시판하고 있는 레보티록신 나트륨의 광학순도를 키랄고정상을 이용하여 직접적인 광학분리방법으로 측정하는 실험은 현재까지 한 편의 연구결과 외에는 보고되어 있지 않는데 [4] 본 연구에서 새롭게 개발한 전처리과정과 HPLC 분석조건을 이용하여 현재 국내외에서 판매되고 있는 레보티록신 나트륨 주성분의 의약품 정제의 광학순도를 측정하였다. 레보티록신 나트륨의 광학순도를 측정한 광학분리 실험결과에서 하나의 제품을 제외하고는 99% 이상의 높은 광학순도를 보여주고 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구의 편리하고 용이한 신규 광학분리 분석법이 국내외에서 상용되는 레보티록신 나트륨 제품의 품질 확인과 양질의 키랄의약품을 개발하고 제품을 관리하는데 매우 도움이 되리라 기대한다.

L-Thyroxine possessing a chiral center, the naturally occurring thyroid hormone has been used for the treatment of thyroid dysfunctions and marketed as levothyroxine (L-thyroxine) sodium salt. In this study, after extraction of levothyroxine tablet as a pre-treatment process, direct enantiomer separation of thyroxine on crown ether derived chiral columns for determination of optical purity was performed using reversed mobile phase with acid additive. The chromatographic method developed in this study was applied in the determination of optical purity of several current domestic and foreign commercialized levothyroxine tablets. Optical purity values of these commercialized L-thyroxine sodium tablets except one were higher than 99 percents.

본 연구에서는 효소의 재활용성과 안정성을 확보하기 위해 자석으로 분리가 가능한 polyaniline nanofiber를 개발하였다. 개발된 고정화 효소는 상온에서 8일 동안 90% 이상의 활성도를 보유하였으며 온도가 높은 55℃에서는 60%이상의 활성도를 보유하여 안정성의 유지현상을 보였다. 개발된 고정화 효소는 자석으로 분리가 가능하였으며 이효소를 이용하여 curdlan, agarose, cellulose, 및 미역을 분해 한 결과 포도당을 생산하였으며 curdlan을 분해시킨 경우에는 분해 속도가 1.2 g/L/h로 나타나 다른 다당류에 비해3-10배 이상 빠른 속도를 나타내었다. 고정화 효소를 반복하여 사용하는 경우 10번 반복 사용했을 때 75% 이상의 활성도를 유지하는 것으로 측정되었다. 젖은 미역 줄기를 10 g/L를 분해하기 위하여 5 mg의 고정화 효소를 사용한 결과 24시간 만에 1 g/L의 glucose를 생산하였다.

The magnetically separable polyaniline nanofiber enzymes were developed for the recycle of enzyme and enhanced enzyme stability. The stability of enzyme was maintained over 90% for 8 days under room temperature and vigorous shaking conditions (200 rpm). The residual activity of immobilized enzyme was over 60% after 8 days incubation at 55℃. Glucose was produced from various polysaccharides, agarose, curdlan, cellulose, and sea weed, using magnetically separable immobilized enzyme. Glucose production rate with curdlan was 1.2 g/(l h) and showed high decomposition rate due to high mass transfer. After 10 times recycle, the residual activity of immobilized enzyme was over 75%. 1 g/L of glucose was produced with 5 mg of immobilized enzymes.

A simple and efficient analytical method for the simultaneous determination of seven tar color additives was developed using ion pair high performance liquid chromatography. The conditions for HPLC analysis were as follows: column, μ-Bondapak C18 (10 μm, 300 × 3.9 mm i.d.); gradient mobile phase, 0.025 mol/L ammonium acetate (containing 0.01 mol/L tetrabutylammonium bromide)-acetonitrile-methanol (65：25：10) as a mobile for fraction A and 0.025 mol/L ammonium acetate (containing 0.01 mol/L tetrabutylammonium bromide)-acetonitrilemethanol (40：50：10) as a mobile for fraction B; flow rate, 1.0 mL/ min; detection wavelength, 254/520/620 nm. We could attain to the detection limits as 0.01~0.05 μg/mL (254 nm) and 0.005~0.01 μg/mL (520 nm) for six red tar color additives, and 0.05 μg/mL (254 nm) and 0.002 μg/mL (620 nm) for Fast green FCF. This analytical method was applicable to determine the tar color additives contained in several commercial cold syrups.

본 연구에서는 자석으로 분리가 가능한 polyaniline nanofiber (PAMP)를 개발하여 선택적인 에탄올 흡착 및 탈착공정을 활용하여 에탄올을 농축하였다. 개발된 PAMP는 용액 중에 있는 에탄올을 80%이상 흡착하였다. 자석을 활용하여 PAMP에 흡착된 에탄올의 회수가 가능하였으며, 물리적인 힘을 통하여 에탄올 탈착이 가능하여 에탄올의 회수가 용이하였다. 본 연구에 개발된 PAMP는 지속적인 재활용이 가능하였다. 본 연구에서 PAMP를 10회 반복 사용하였을 때 PAMP의 에탄올 흡착율은 최초 사용한 경우의 92%를 유지하여 PAMP를 지속적으로 활용할 수 가능성을 확인하였다. 본 연구에서 개발된 PAMP를 사용하여 46 g/L 의 저농도 에탄올을 197.6 g/L의 고농도 에탄올로 농축이 가능하였다.

In this study, we developed simple process for ethanol concentration. We developed magnetically separable polyanilline nanofiber (PAMP) for selective ethanol adsorption. PAMP can adsorbed 80% of ethanol in the solution. After adsorption, the ethanol was recovered with simple magnetic separation and centrifugation process. After 10 times recycle of PAMP, the ethanol adsorption maintained 92% of its initial adsorption capacity. Using ethanol concentration process, the ethanol concentration increased up to 197.6 g/L from 46 g/L which was 4.3 folds increase.

In order to improve bio-ethanol productivity by various cultivation methods in this paper, the culture modes using food wastes, such as batch culture, high-cell-density fermentation, SSF (simultaneous saccharification and fermentation) by fill & draw, continuous culture by fill & draw were performed and their productivities were compared. SSFs by fill & draw were performed by continuous decompression using 1 L evaporator system, and by 10 L bioreactor without decompression. In addition, the continuous cultures by fill & draw mode using SFW (saccharafied food wastes) medium were performed by changes of 40% culture broth with intervals of 12 h (0.03 h-1), 6 h (0.07 h-1), 3 h (0.13 h-1). Consequently, productivities of bio-ethanol were 2.52 g/L-h and 1.30 g/L-h in batch culture and high- cell-density fermentation, respectively. The productivities of SSF by fill & draw showed 2.24 g/L-h and 2.03 g/L-h in continuous decompression with 1 L evaporator and 10 L bioreactor without decompression, respectively. Also, the productivities in continuous culture by fill & draw modes showed 2.02 g/L-h, 4.07 g/L-h and 6.25 g/L-h by medium change with intervals of 12 h, 6 h, and 3 h, respectively. In conclusion, the highest ethanol productivity was obtained in the continuous culture mode by fill & draw with dilution rate of 0.13 h-1.

죽여 추출물의 미백 효과를 확인하기 위하여 용매와 추출방법을 달리한 6가지의 추출물을 얻어tyrosinase 활성 억제시험을 하였다. 그 결과 메탄올로 추출한 죽여 추출물에서 tyrosinase 활성 억제 효과가 가장 우수한 것을 확인 하였다. 세포 수준에서 죽여 추출물의 melanin 생성 억제 효과를 알아 보기 위해서 B16 melanoma 세포를 이용하여 MTT assay를 실시하였고, 50 ppm의 농도 까지는 세포 독성이 나타나지 않은 것을 확인하였다. 죽여 추출물에 의한 세포 내 melanin 합성 저해 효과를 측정하기 위해 melanin contents assay를 하였고, 10 ppm 추출물을 처리한 extra cellular에서는 control 대비 68%, intra cellular에서는 74% 수준으로 melanin 합성이 저해됨을 확인하였다. 이차원전기영동을 이용하여 B16melanoma 세포의 proteome을 분석 해 본 결과, 죽여 추출물을 투여하지 않은 대조군에서는 171개, 추출물을 투여한 것에서는 282개의 spot을 확인하였고, 120개의 spot matching을 확인하였다. 이 중 미백에 관련된 12개의 단백질 동향 분석을 통하여, 죽여 추출물이 melanin 합성 전이나 합성 중에 관련된 메커니즘에 관련하는 것을 알 수 있었다.

Inhibitory melanogenesis by Bambusae caulis in Teaniam (Phyllostaachys nigra var. henonis Stapf) was studied. Tyrosinase inhibition activities were evaluated with six different extracts. Among them the extract with methanol showed the highest tyrosinase activity inhibition. MTT assay with B16 melanoma showed that the extract was not toxic up to the concentration of 50 ppm. The melanogenesis was clearly inhibited by the extract when it was examined by the melanin content assay in the cell. When the extract was dosed as 10 ppm, the melanogenesis was reduced to 68% in culture medium and 74% in the cell. By the proteome analysis with 2-D electrophoresis, 171 protein spots were found in the control gel and 282 spots were detected in the sample gel. Among 120 spot proteins matched, 12 spots were identified as proteins involved in the melanogenesis mechanism.

Biodiesel has attracted great attention as an alternative renewable energy source for the replacement of petroleumbased diesel fuel, yet its high production cost due to expensive oil feedstock remainsas the major economical obstacle. In this study, we investigated catalysts and reaction conditions for the acid catalyzed pre-conversion of free fatty acid (FFA) to fatty acid methyl ester (FAME) in cheap low-grade oils of high acid value. The NaOH base catalyzed reaction of vegetable oil of the initial acid value of 2 mg KOH/g led to a high FAME conversion above 95.4%, but the conversion abruptly decreased at higher initial acid values. This base catalyzed reaction was practically ineffective displaying the FAME conversion below 15% even at the initial acid value of 10 mg KOH/g by the severe saponification side reaction. Among the various catalysts studied for the pre-conversion of FFA to FAME, Amberlyst-15 was the most effective in reducing the acid value, and the optimum reaction condition identified was 65℃ with oil to methanol ratio of 1：3 and catalyst concentration of 15% (w/w). As the results, great enhancements in the overall biodiesel conversion were achievable via a consecutive reaction of the acid catalyzed FFA pre-conversion to FAME under the optimal condition obtained with Amberlyst-15 followed by the NaOH base catalyzed reaction, far above the extent which was obtainable by the single NaOH catalyzed reaction.

미생물은 지구상에 약 5 × 1030 정도의 개체가 존재하며, 350~550 Pg (1Pg = 1015g)의 탄소, 85~130 Pg의 질소, 9~14 Pg의 인 등, 지구상의 어떠한 생물 종보다 거대한 양의 원소를 포함하고 있다 [28]. 또한 이러한 미생물과 생태계를 구성하는 다른 유기체나 무기물과의 관계가 지속적으로 밝혀지고 있다. 이러한 연구들의 기본적인 목표는 상호작용에 중요한 인자들의 규명 (대표적으로 유전자)하는 것이기 때문에, 염색체에 존재하는 true ORF의 검색과 확인은 가장 중요한 기본 수단이 된다. 그러나 다양한 미생물로 구성된 환경 유전체는 기존 정보로 검색 가능한 비율을 정확하게 유추할 수 없기에 많은 어려움이 있다. 이렇게 경계가 불분명한 자료의 검색을 위해서는 보다 많은 정보를 필요 (training 이나 space를 규정하기 위한 보다 많은 유전자 서열)로 하며, 다른 검색 방법이나 기법들이 추가적으로 개발되어야 할 것이다. 이러한 방법의 대안으로써, 미생물의 유전자간 서열에 존재하는 전사/번역인자의 보존성에 근거한 검색방법은 개량여하에 따라 광범위한 적용 범위를 지닐 것이다. 현 수준에서도 조합 탐색, 즉 기존의 방법과 혼용하거나 기존의 방법을 보완하는 과정으로 충분한 가치를 지니고 있다. 이러한 추정은, 기존의 ORF 중심의 발굴 결과와 전혀 일치되지 않는 경우에서부터 90% 이상 일치하는 등의 결과로서 확인하였다. 일치 되지 않는 많은 경우가 BLASTing으로 검색되지 않는 새로운 ORF를 포함하기 때문이다.

As sequencing technologies are steadily improving, massive sequence data have been accumulated in public databases. Thereby, programs based on various algorithms are developed to mine useful information, such as genes, operons and regulatory factors,from these sequences. However, despite its usefulness in a wide range of applications, comprehensive analyses of metagenome using these programs have some drawbacks, thereby yielding inaccurate or complex results. We here provide a possibility of signature sequences (cis-acting transcriptional and translational factors of metagenome) as a hallmark of ORFs finding from metagenome.