Earticle

TLC와 microwave 오븐을 이용하여 여러 가지 분자량의 당들의 농도, 그리고 구조에 따른 보정인자값 {보정인자값 (F) = [각 당의 실험적 중합도/각 당의 실질적 중합도], 여기서 실험적 중합도 = [실험에서 얻은 총 당량의 농도에 따른 변화율/실험에서 얻은 환원당량의 농도에 따른 변화율]}을 결정하였다. 플락토오스의 경우 0.25∼1.0 ㎍ 농도를 TLC에 점적한 경우에는 보정인자값이 약 0.45로 일정하였고, 2.5∼7.5 ㎍인 경우에는 1.0 이었다. 글루코오스의 경우는 0.25∼7.5 ㎍의 농도 구간에서 1.0으로 같은 값이 확인되었다. 말토올리고당과 이소말토올리고당 혼합물은 0.5∼7.5 ㎍ 농도의 구간에서 보정인자값이 글루코오스를 1.0으로 하여 중합도가 커질수록 말토헵토오스와 이소말토 펜타오스까지 일정하게 감소하는 것을 확인하고 그 값을 정해주었다. 또한 새로운 구조의 탄수화물의 환원성과 비환원성 여부를 TLC상에서 쉽게 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구로부터 얻은 결과는 다수의 탄수화물들이 한 가지 시료에 섞여 있는 경우에도 각 구성 당의 실제적 중합도를 아는 경우 절대적 당량을 계산할 수 있고, 탄수화물들 중 환원성 당과 비환원성 당의 구별에 쉽게 활용할 수 있겠다.

A simple, fast and reproducible quantitative analysis method for sugar concentration composed in oligosaccharide mixture was developed. Two glass TLC plates were prepared per sample. After dipping one plate into the copper bicinchoninate reagent and the other plate into 5% sulfuric acid solution, both plates were baked in microwave oven until sugar spots were developed or the surface temperature of TLC plate becomes 60 to 70 °C. The corrective factor values [F value = (the value of total sugar concentration converted as glucose unit/the value of reducing sugar concentration converted as glucose unit)/(polymerization degree of sugar)] of different molecular weight sugars were determined. Within the concentration of 0.25∼1.0 ㎍ in each sample loaded, the fructose-F (corrective factor value of fructose) was 0.45, yet for the higher concentration (2.5∼7.5 ㎍) fructose-F was 1.0. In case of glucose, in the range of 0.5∼7.5 ㎍, glucose-F was same as fructose-F, 1.0. However, as the molecular weight of sugar was increased, the F values were decreased in both maltodextrin and isomaltodextrin oligosaccharides in 0.5∼7.5 ㎍ of each sample loaded. Interestingly, F values were equal for the same molecular weight sugars, although the structures were different from each other. Using F value of each sugar, we could determine and compare the exact total sugar concentration of different molecular weight maltooligosaccharide and isomaltooligosaccharide. We also could determine if the unknown sugar was a reducing or non-reducing compound by using optimized TLC with microwave oven method.

초산이온이 대장균 성장을 저해하는 현상을 규명 하기 위해서 M9 배지, LB 배지를 사용해서 플라스 크, 발효조 배양을 수행하였다. 대장균의 초산 생성 은 높은 포도당 초기 농도, LB 배지와 같은 복합 배 지에서 활발하였고, 플라스크 배양과 같은 pH 조절 이 되지 않는 배양방법에셔는 초산의 생성에 따른 pH 감소에 따라 세포성장이 많이 저해되었다. 초산 을 외부에서 첨가하여 세포성장에 마치는 영향을 조 사하여 보았는데 LB 배지를 사용한 플라스크 배양 에서는 첨가된 초산의 농도가 2g/l 이상, M9 배지 를 사용한 플라스크 배양에서는 초산의 농도가 4g/l 이상, 그리고 M9 배지를 사용한 발효조 배양에 셔는 8g/l 이상에서 초산의 성장 저해효과가 나타 다. LB 한천 배지를 볕에 깐 LB 액체 배지의 플라스 크 배양을 수행하였다. LB 한천의 양이 증가함에 따라서 한천에서 포도당의 방출이 일어나 최종 대장 균 세포 O.D.가 증가하였다.

In order to elucidate the effect of acetate ion on the growth of Escherichia coli, flask and fermentor cultures were performed using M9 and LB media. Acetic acid was secreted at a higher rate under the conditions of high glucose concentration as well as of richer medium, i. e., LB broth. The pH in flask culture could not be controlled as i fermentor and pH decreased with the formation of acetic acid. The inhibition effect of acetic acid was pronounced at a lower pH, and the effective inhibitory concentrations of acetic acid were 2.0g/l for LB flask culture, 4.0g/l for M9 flask culture, and 8.0g/l for M9 fermentor culture. Dialysis flask culture was designed to slowly provide E coli cells with glucose. Solid LB agar was layered under LB liquid medium with the variation of agar concentration and solid volume, The increase in the solid portion in the total volume(agar＋liquid) resulted in the increase of the final cell concentration. This can be ascribed to the fact that the larger solid phase behaves like a larger reservoir for glucose and controls the growth of E. coli with a controlled rate.

본 연구에서는 초임계 추출방법을 이용한 7가지 한방원료(음양곽, 복분자, 오미자, 구기자, 건지황, 사상자, 토사자)의 유효성분을 추출하였으며, 각 추출물의 항산화 효과, collagen 합성촉진 효과, collagenase 활성 저해 효과를 비교 평가함으로써 주름개선 기능성 화장품 원료로서의 사용 가능성을 검토하였다. 실험결과 초임계 추출물의 항산화 활성측정시 DPPH 소거효과, 리놀산 자동산화, superoxide radical, Hydroxyl radical소거 작용의 경우 복분자 추출물이 뛰어난 항산화 능력을 볼 수 있었으며, 주름개선효과의 경우 초임계 추출물의 콜라겐 합성과 MMP-1 저해 효과는 구기자 추출물이 주름개선에 탁월한 효과를 확인 할 수 있었다. 이를 기초로 하여 초임계 복분자 추출물과 구기자 추출물을 이용시 항산화 활성과 주름개선 효능에 우수한 화장품의 소재로서 이용이 될 수 있다고 사료된다. 이러한 결과를 바탕으로 초임계 추출을 이용한 7가지 한방원료가 가지는 항산화 및 주름개선 효능을 효율적인 배합시기능성 화장품 소재로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 이 후 실험으로는 melanocye 배양을 통한 직접적인 세포실험을 하여 초임계 한방원료 추출물의 tyrosinase inhibition 활성, 피부의 주름개선 효과를 in vivo 실험상에서 현재 진행 중에 있다.

The reactive oxygen species generated by ultraviolet rays causes various types of cutaneous damage, such as lipid peroxidation and denaturation of the extra-cellular matrix. The accumulation of such damage contributes to skin aging, especially the formation of wrinkles. This study was carried out to develop functional cosmatic by using Oriental herb supercritical extracts (OHSE) for prevention of skin. Effects of OHSE on anti-oxidation, collagenase inhibition and collagen synthesis in normal human fibroblast were investigated. OHSE showed antioxidative activity as high as vitamin C, trolox and DL-penicillamine. Also OHSE showed promotive effect on collagen synthesis and inhibitory effect on collagenase activity. From this results, we conclude that OHSE may have the potential to be conveniently used as an additive in cosmetics for prevention and improvement of skin aging.

본 연구에서는 미세조류의 배양액을 통한 빛의 전달특성을 수식적으로 표현하고 이를 바탕으로 광합성 활성을 예측할 수 있는 수학적 모델을 구축하였다. 먼저 미세조류의 배양액에서의 빛의 거동은 Beer-Lambert 식으로서 개략적으로 표현할 수 있었다. 미세조류의 광합성을 산소생산속도로서 나타낸 결과 미세조류의 농도가 높은 경우 낮은 농도에 비하면 단위 부피당 활성은 크게 나타난 반면 단위 건조중량당 활성은 오히려 낮게 나타났다. 이렇게 운전조건에 의존적인 광반응곡선을 예측하기 위하여 국부적인 광합성 활성을 가정하고 이를 전체부피에 대하여 평균하는 방버으로 수학적인 모델을 구축하였다. 또한 실험결과를 이용하여 고유 매개변수를 추정하였으며 예측치와 실험치를 비교한 결과 우수한 일치성을 확인하였다. 모델을 이용하여 광합성 활성에 크게 영향을 미치는 빛의 세기, 세포농도 및 빛의 투과특성과 같은 주요 운전조건에 대하여 그 영향을 살펴보았다. 그 결과 빛의 세기가 강할수록 광합성 활성은 증가하지만 광합성효율은 감소하는 경향을 확인할 수 있었다. 미세조류의 세포농도의 경우 단위 부피당 산소생산속도를 위한 최적의 농도가 존재함을 알 수 있었으며 이는 조사되는 빛의 세기에 따라 변화하였다. 빛의 투과거리가 짧을수록 광합성 효율은 증가하지만 충분히 강한 빛이 공급될 경우에는 일정한 투과거리까지는 최고치를 유지하였다. 결론적으로 광생물반응기의 성능을 예측하고 최적조건을 결정하는데 제시된 모델이 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다

The influenced of light intensity, cell density, and light pathlength on photosynthetic activity of Chlorella vulgaris were investigated. Since the light respon curve varied according to reaction conditions, the parameters estimated from nonlinear regression were proved to be apparent and could not be applied to various situations. The light response model incorporating the light penetration through the microalgal suspension was developed based upon the spatial distribution of the photosynthetic activity. This model showed a good agreement with experimental data at different cell densities and light intensities. Using the model the effects of cell density and light pathlenth were simulated and some dicussions about optimization of operation conditions of photobioreactors were carried out. Concludingly, the developed model can be useful for predicting microalgal photosynthesis and for determining the optimal operating conditions.

아스타잔틴 (astaxanthin, 3,3’-dihydroxy-β,β’-carotene- 4,4'-dione, C40H52O4, FW 596.9)은 자연계에 널리 존재하는 케토-카로티노이드 (keto-carotenoid)로서 polyisoprenoid와 oxygen quenching 기능을 가진 benzenoid ring의 결합 구 조로, 베타카로틴 (β-carotene)과 매우 유사한 구조를 지니 고 있다. 아스타잔틴은 주황색 또는 붉은색의 색소 물질로 갑각류 등 다른 해양생물과 조류에 존재하고, 비타민 E인 알파-토코페롤 (α-tocopherol)에 비하여 550배에 해당하는 효과가 입증되어 있는 강력한 항산화 물질이다 [1]. 아스타 잔틴의 강력한 항산화활성은 구조의 C-4, C-4'에 위치한 oxo-group 때문이라고 보고되어 있고 [2], 아스타잔틴의 항산화 기작은 일중항 산소 (singlet oxygen)를 제거하거나 [3] 자유라디컬 소거능 [4,5], 과산화물 연쇄반응 (peroxide chain reaction)을 정지시키는 것으로 알려져 있다 [6,7]. 아스타 잔틴의 항산화 작용은 일중항 산소의 제거에 의해 항암에도 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 그 예로 아스타잔틴의 활 성산소 (oxygen radical) 제거에 의한 개시 (cancer initiation) 와 진행 (propagation)의 과정을 감소시켜 난소암, 간암에 대한 예방효과 등이 보고된 바 있다 [8-10]. 이 외에도 아 스타잔틴의 항암효과에 대한 많은 연구결과가 보고되었 다 [11-15]. 또한 아스타잔틴은 면역기능에 활성이 있는 것 으로 알려져 있고 [16-21], 심장질환에 대한 치료효과도 보 고되었다 [22,23]. 이 외에도 항염증 효과 [24], 자외선 차단 효과 [25], 눈 기능과 관련된 효과 [26-29], 간기능에 대한 영향 [30]이 보고된 바 있다. 또한, 아스타잔틴의 미백활성 이 미백제로 알려진 kojic acid와 비슷한 활성을 지니는 것 으로 보고된 바 있다 [31]. 현재까지의 연구결과들이 아스타잔틴의 높은 생리활성 을 입증하고 있고, 여러 천연자원에서 아스타잔틴의 추출 법 등의 연구가 활발히 이루어지고 있지만, 아스타잔틴은 이중결합을 가진 불포화화합물로 제조나 저장 시 열과 산화 (빛)에 의해 쉽게 파괴되어 활성이 감소하여 응용범위에 한 계가 있는 실정이다 [32]. 현재 국내외적으로 아스타잔틴의 안정성과 용해도 개선을 위한 제형화 연구는 미비한 실정이다. 국내에서는 아스타 잔틴을 수용화하기 위한 방법으로 키토산 등 수용성 고분자 를 이용한 연구를 진행하였으나, 현재 실용화되지 않은 상태 이고, 그 안정성이나 효능 또한 입증되지 않았다 [33]. 또한 안정성 향상의 측면에서 아스타잔틴 유액제조에 의한 안정성 향상이 보고된 바 있고 [34], chitosan matrix를 이용하여 아스타잔틴을 캡슐화하여 온도에 대한 저장성 개선 [35], 키토산을 이용하여 헤마토코커스로부터 추출한 아스타잔틴 을 캡슐화하여 산화안정성 개선과 저장에 따른 항산화활성 이 보고된 바 있다 [36]. 현재까지 국내외적으로 아스타잔틴 제형화 연구는 초기 상태이고 안정성과 용해도를 동시에 높일 수 있는 기술은 보고된 바 없다. 아스타잔틴을 식품 및 화장품으로 용도개발하고 이와 관련된 기술적인 문제를 해결 하기 위해서는 제조 및 유통과정에서 변질되지 않고 본래 의 활성이 유지될 수 있도록 하는 안정화 기술 즉, 화장품의 제형기술이 요구된다. 최근에는 화장품의 유효성분을 유지하면서 안정하게 피부에 흡수시킬 수 있는 피부 경피흡수시스템으로써 리포좀 제형에 대한 관심이 높아지고 있다. 리포좀은 자기 스스로 회합하는 콜로이드 입자들의 구형 인지질 베지클로 정의되는데 1960년대 초 Alec Bangham은 물 속에서 인 지질 베지클 구조로 형성되는 것을 처음으로 발견하였다 [37]. 리포좀은 인지질로 구성된 구형의 소포체 (vesicle)로서 친수성 및 친유성 성분을 동시에 포집할 수 있어 vitamin, 약품 등과 같은 활성성분에 대한 전달체 (delivery system) 로 많은 연구가 진행되고 있다 [38]. 인지질은 생체막의 주요 구성성분이기 때문에 리포좀의 인지질막 또한 생체 막과 유사한 생리학적 기능 및 특성을 나타낸다. 따라서 리포좀은 피부 친화적이며 안전성이 우수하기 때문에 제약 및 화장품산업 분야 등에서 효과적인 약물전달체 로서 응용되고 있다 [39]. 주름을 개선하거나 미백작용 을 높이는데 특수한 효과를 얻기 위해서 활성물질들을 피부에 투과시킬 목적으로 리포좀 전달체계 시스템을 사용해 왔으며 [38], 활성 물질 중 다양한 생리적 기능 을 가진 ascorbic acid는 피부의 미백작용과 주름 개선에 우수한 효능을 갖고 있지만 화학적으로 불안정하여 물 이나 공기와 접촉하게 되면 산화되어 그 활성이 감소 하는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 리포 좀내에 ascorbic acid를 포집시켜 안정성 향상이 보고 된 바 있다 [40]. 리포좀 제형에 나노기술을 적용하게 되면 특정 성분을 피부 속에 전달하는 역할을 하는 나노구조체의 크기가 피 부를 구성하는 세포보다 작기 때문에 나노입자가 포함된 기능성 화장품을 바르면 약효 성분이 피부 깊숙이 잘 스며 든다고 알려져 있다. 본 연구에서는 이중결합을 가진 불포화화합물로 제조나 저장 시 열과 산화 (빛)에 의해 쉽게 파괴되어 활성이 감소 하여 응용범위에 한계가 있는 아스타잔틴을 안정성이 우수 한 기능성 원료로써 산업적으로 용도를 넓히고 부가가치를 향상시키는 것을 목적으로 나노리포좀 제형기술을 이용하 여 접목하였다.

Astaxanthin is an unsaturated compound with a double bond. So it is easily decayed by heat and oxidation (light) during its storage and processing of it. Nanoliposome formulation technology was utilized to improve the stability of astaxanthin. Nanoliposome preparation conditions were established and the stability of astaxanthin encapsulated nanoliposome and free astaxanthin was investigated. Thermal stability and UV-stability of astaxanthin encapsulated nanoliposome increased up to two times and tree times, respectively. Astaxanthin encapsulated nanoliposome could be used as a stable functional material for industrial purposes.

RP-HPLC에서 주요 변수인 이동상의 조성과 컬럼의 종류를 변화시켜 난백 단백질을 실험하였다. C4, C8 C18 컬럼을 비교 실험하여 C18 컬럼에서 가장 많은 피크를 보여 C18 컬럼을 선택하였다. 등용매 용리에서 ACN : water의 조성이 50 : 50에서 가장 많은 피크를 보여 이 결과를 토대로 기울기 용리를 하여 실험하였다. 기울기 용리에서 얻어진 4가지 피크를 확인하기 위하여 단일성분인 lysozyme와 ovalbumin의 체류시간을 측정하여 확인하였고 논문을 통해 2가지 피크를 예측할 수 있었다.

Since egg white contains various protein, it is important to research the protein distribution of egg white. Specially, lysozyme and ovalbumin important proteins, are used in medicine and food industry. Reversed phase high performance liquid chromatography has been used for separation of egg white, and column of RP-HPLC is available in variety. We have used C4, C8 and C18 columns to obtain chromatograms by varying carbon chain length of stationary phase. Long carbon chain length of stationary phase has good separation of egg white. Also, we have changed the composition of mobile phase (acetonitrile, water, and trifluoroacetic acid) to find optimum chromatograms. Acetonitrile and water composition of 50 : 50 show many peaks from egg white. Isocartic and gradient elution in RP-HPLC were used to compare the chromatography of egg white.

화석연료 기반의 산업이 현재 큰 위기를 맞고 있다. 이는 화석연료는 결국 고갈된다는 사실과 이에 따른 공급 불안 정 그리고 대기 중 이산화탄소 농도 증가 등의 문제에 기 인한다. 그러므로 탄소 중립적 (carbon neutral)이고, 재생 가능한 대체에너지가 필요하며 이는 환경적, 경제적으로 지 속 가능한 대안이어야 한다. 신 재생에너지 중 바이오디젤 (biodiesel)은 운송 연료로서 커다란 주목을 받고 있다. 그 러나 일반적으로 유지 식물로부터 생산이 되는 바이오디젤 로는 현재 운송 연료의 극히 일부만을 대체하고 있으며, 세계적인 운송 연료의 수요를 충족시키기 위해서 다양한 장 점을 가지고 있는 해양바이오매스 (marine biomass)인 미세 조류 (microalgae)를 바이오디젤의 원료로서 사용하는 것 이 최근에 대안으로 많은 사람들이 관심을 가지고 있다. 하지 만, 이를 실용화하기 위해서는 생산성을 높이기 위한 노력 이 더욱 필요하며, 아직 더 많은 집중된 연구가 요구된다.

The demand of biodiesel that is a renewable, alternative fuel for fossil-based petrodiesel seems to keep increasing. Exploiting lipids of microalgae as a raw material for biodiesel is already technically feasible. To realize economical production of microalgal biodiesel, several factors or strategies should be addressed and improved. Especially, researches on improvement of lipid synthesis by genetic or metabolic engineering are now in early stage, and prospects of this field are bright, requiring concerns and interests of many researchers to put practical use of microalgal biodiesel forward.

본 연구에서는 항염증 및 항산화 활성을 갖는 유용한 물질을 검색하기 위해 40여 가지 생약재를 에탄올 추출하여 HAase 억제 및 라디칼 소거 활성을 측정하였다. HAase 억제활성을 측정한 결과, 1 mg/mL의 농도에서 황기, 두충, 오미자, 황금, 오가피, 목과, 목단피, 산사가 50% 이상의 저해활성을 나타내었고, 이들에 대하여 n-hexane, chloroform, ethyl acetate, water로 순차적으로 용매분획하여 활성을 측정한 결과, 모든 시료의 ethyl acetate와 water 분획에서 높은 활성을 보였다. 항산화 활성은 DPPH 라디칼에 대한 전자공여능과 Fenton 반응에 의해 발생한 hydroxyl radical에 대한 소거능으로 평가하였다. DPPH 라디칼에 대한 전자공여능은 복분자, 목단피, 백작약, 차전자, 마가목 에탄올 추출물이 1 mg/mL 농도에서 90% 이상으로 대조군으로 이용한 BHA와 α-tocopherol과 유사한 활성을 나타내었다. 2-deoxyribose 산화법에 따른 hydroxyl 라디칼 소거활성에서 대부분의 에탄올추출물 시료에서 모두 높은 활성을 나타내었다. 활성을 갖는 시료에 대하여 지질과산화 억제 활성을 측정한 결과 linoleic acid와 phosphatidylcholine liposome 기질 모두에 대하여 오미자 추출물은 가장 높은 억제 활성을 나타내었다.

For the screening of anti-inflammation and antioxidative activities, ethanolic extract of 40 species of traditional herbal medicines were examined their hyaluronidase inhibitory effect and radical scavenging activity in vitro. From the result of the hyaluronidase inhibitory activity using a Morgan-Elson assay, Astragali Radix, Eucommia Cortex, Schizandrae Fructus, Scutellaria Radix, Acanthopanacis Cortex, Chaenomelis Fructus, Amomum xanthioides Wallich and Moutan Radicis Cortex showed more than 50% hyaluronidase inhibitory effects at the concentration of 10 mg/mL. In the various solvent fractions (n-hexane, chloroform, ethyl acetate, water) prepared from ethanolic extracts, the ethyl acetate fraction of all extracts tested showed strong activity. Antioxidative activity was evaluated by assaying electron-donating ability to DPPH free radical and scavenging of hydroxyl radical (․OH) generated through Fenton reaction, respectively. Rubus coreanus Miq, Moutan Radicis Cortex, Paeoniae Radix Alba, Plantaginis Semen and Sorbus commixta Hedl. showed high activity more than 90%, yet similar activity to α-tocopherol and BHA at the concentration of 1 mg/mL in electron donating activity. The scavenging effects of ethanolic extracts on hydroxyl radical were investigated using a 2-deoxyribose oxidation method and tested all extracts showed significant radical scavenging activity. The experiment was also performed to examine whether herbal medicines having significant lipid peroxidation inhibitory activity, Schizandrae Fructus is the strongest inhibitory activity in both linoleic acid and liposome peroxidation.

TLC를 이용하여 시료에 있는 젖산을 간편하고 신속하게 분리하고 정량 분석 할 수 있는 조건을 개발하였다. Silicagel TLC plate를 사용하는 경우 전개용매로 Nitromethane : 1-Propanol : H2O를 2 : 5 : 1.5 (v/v/v)의 비율로 섞어 사용하고 발색시약으로 Bromocresol purple을 50% 에탄올 100mL에 녹여(pH 10) 준비한 Bromocresol purple reagent를 사용하였을 때, 젖산은 엷은 주홍색의 TLC plate의 바탕에 밝은 노란색 spot으로 확인되었으며 이 조건으로 0.5 - 4% 농도 범위의 젖산을 포함한 시료를 희석 없이 99.4%의 신뢰도로 쉽게 정량 분석할 수 있었고, 개발한 조건의 유효성은 HPLC와 lactate dehydrogenase를 이용한 젖산 정량 분석으로 확인되었다.

TLC condition was developed for its simple separation and quantitative analysis of lactic acid. Rapid and clear separation of lactic acid by silica gel TLC plate was obtained by using nitromethane : 1-propanol : H2O (2 : 5 : 1.5, v/v/v) and a suitable dipping solution of 40 mg bromocresol purple in 100 mL 50% ethanol (pH 10.0). The lactic acid was shown as a bright yellow spot on a light cinnabar background. The quantitatively detectable concentration range of lactic acid was between 0.5 and 4% with 99.4% confidence. Quantitative TLC analysis result was confirmed with HPLC and with enzymatic quantitative analysis methods (by using lactate dehydrogenase).