Pectin은 식물 세포벽의 주요성분으로 과실이나 채소류의 세포막이나 세포막 사이의 엷은 층에 존재하 며, 고점도의 수용성 다당체로 염과 pH에 의한 점도 변화가 심하며, 알코올류와 만나 gelation 되는 특징을 가 지고 있다. 식품분야에서 펙틴은 점도의 증가 및 겔 형성제로 사용되어 왔으나, 화장품 분야에서는 그 사용이 극히 제한적이었다. 본 연구에서는 pectin 효소 분해물의 분해 정도 및 분자량 분포를 정확히 확인하기 위해, HPLC (GPC)를 이용한 분석 조건을 확립하였으며, 생물 전환 공정을 통해 저분자량 pectin oligomer가 형성 되는 것을 확인하였다. 그리고, 2종의 효소에 대한 저분자량 pectin oligomer 생산 최적 조건 실험을 진행하여 최적 생산 조건을 확립하였으며, 이로 부터 제조한 pectin 효소분해물에서 저분자량 pectin oligomer를 선별적 으로 분리하는 공정도 개발하였다. 이러한 공정을 통해 제조된 저분자량 pectin oligomer 소재 LMPH A 와 B는 약 200 ∼ 2,700 Da 정도의 분자량 분포를 가지는 것으로 확인되었다. LMPH A와 B의 생리활성을 확인 한 결과, 2종 모두 항산화 활성을 보였다. 게다가, 이들이 pectin 및 D-galacturonic acid 보다 상대적으로 우 수하며, 농도의존적으로 증가함을 보였다. 또한 자외선(UVB)에 의한 피부세포의 광손상 및 이로 인한 apoptosis를 방어하는 효과를 나타내었다. 세포 활성화 효과 측정결과는 LMPH A, B 모두 0.025% 이상의 농도에 서 세포 활성화 효과를 보였으며, 농도가 0.5%에 이를 때까지 농도 의존적으로 증가하는 것을 확인할 수 있었 다. 특히, LMPH B의 경우, 0.5% 농도에서 약 30%, LMPH A도 약 22%의 매우 우수한 세포 활성화 효과를 가지는 것으로 확인되었다. 결론적으로, 본 연구를 통해 개발된 2종의 LMPH가 우수한 생리활성과 동시에 우수 한 안전성을 보임으로써, 향후 화장품 소재로 응용 가능성이 매우 높을 것으로 기대된다.

We investigated optimal conditions for the hydrolysis of Laminaria japonica using a single enzyme such as Celluclast 1.5 L, Saczyme, and alginate lyase, for the production of reducing sugar. Redesigned experimental conditions including the optimal conditions determined for the single enzyme were proposed, and the hydrolysis of Laminaria japonica was also performed with a mixture of enzymes. The reducing sugar yield with the mixed enzymes was lower than that with Celluclast 1.5 L, which showed the highest efficiency among the enzymes used. Considering the reducing sugar yield and economics, it would seem that hydrolysis by mixed enzymes had no advantage. The coefficient of determination (R2) of Y1 (the yield of reducing sugar by Celluclast 1.5 L) was 0.89. The P value of Y1 was < 0.001, indicating statistical significance. By the response surface methodology (RSM), the optimum reaction conditions for hydrolysis of Laminaria japonica by Celluclast 1.5 L were determined to be enzyme of 8.0%, a reaction time of 26.4 h, a pH of 4.0, and a temperature of 42.6oC, resulting in the production of 117.7 mg/g-Laminaria japonica.

2012년부터 런던협약에 의해 유기성 슬러지의 해양투기가 전면금지됨에 따라 슬러지 감량화 및 자원화에 대한 연구개발이 시급한 실정이다. 전 세계적으로 하수슬러지의 처리 및 재활용 방법이 활발히 연구되어지고 있으나, 경제적 방법에 대한 연구는 아직 미흡하다. 전통적인 탈수와 건조방법은 슬러지의 특성으로 인하여 경제성이 떨어지는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 건조 공정에서 소비되는 에너지를 줄이기 위한 효율적인 처리방안으로 열처리에 의한 가수분해 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 열가수분해 공정을 적용하여 80% 이상 높은 함수율을 가진 하수슬러지를 고형연료 및 바이오가스로 회수하고자 한다.

저활용 단백질로부터 칼슘 결합물질을 분리하기 위해 돼지 육골분과 진주담치 단백질을 단백질 분해 효소인 alcalase를 이용하여 가수분해물을 제조하였고, 체내 흡수가 용이한 3 kDa 이하로 한외여과 하였다. 돼지 육골분 가수분해물은 Mono Q 컬럼을 통해 분리하였고, 진주담치가수분해물의 경우 Q-Sepharose로 분리 하여 각각 2개, 3개의 peptide fraction을 얻어 각 fraction의 칼슘 결합력을 측정하였다. 그 결과 MBM F2와 Mussel F3에서 가장 높은 칼슘결합력을 나타내었고, 따라서 본 연구 결과로 얻어진 가수분해물들은 칼슘 보충 소재로 활용될 수 있다고 판단된다.

In this study, microcrystalline cellulose, which is a cell wall polysaccharide commonly contained in sea algae (brown algae, red algae and green algae), is used in substitution for cellulose and is hydrolyzed with seven enzymes available in the market. The seven enzymes selected are Viscozyme® L, Celluclast® 1.5 L, Saczyme, Novozym® 33095, Fungamyl® 800 L, Driselase® Basidiomycetes sp., and Alginate Lyase. To maximize the production of the reducing sugar by hydrolysis with each enzyme, we optimized the quantity of enzymes, reaction time, pH, and reaction temperature as four independent variables, and the reducing sugar production rate as a dependent variable, utilizing response surface methodology (RSM) to optimize the enzyme hydrolysis reaction conditions. Among the tested enzymes, the production rate of reducing sugar by Celluclast® 1.5 L was the highest. Hence, the predicted optimum conditions (8.5 % enzyme, reaction time 27.6 h, pH 4.1 and reaction temperature 44.1oC) were directly applied to Laminaria japonica and proved the predicted optimum conditions with experiments. Under the optimum conditions, the sugar yield of 137.6 mg/g-Laminaria japonica (experimental value) was obtained.

본 연구에서는 노무라입깃해파리(Nemopilema nomurai) 가수분해 추출물의 미백활성에 대하여 검색하였다. 가수분해 시료(NHE, N. nomurai Hydrolized Extract)는 노무라입깃해파리를 상업용 단백질분해효소(Protamex, Alcalase, Flavourzyme, Neutrase)를 이용하여 55℃에서 pH 5-8 조건으로 처리하는 과정을 거쳐 얻었다. 미백활성은 B16-F1 멜라노마 세포에서 멜라닌 색소 합성 저해능 평가를 통하여 확인하였다. 실험결과, Neutrase로 처리된 시료(N-NHE)에서 100μg/mL의 농도에서 멜라닌 생성이 가장 효율적으로 89.9% 감소되는 것을 관찰하였다. 이 시료는 또한 tyrosinase와 TRP-1 (tyrosinase related protein-1) 단백질의 발현을 억제하였다. 이상의 연구 결과는 노무라입깃해파리 가수분해 추출물의 화장품 미백 소재로의 개발 가능성을 보여주고 있다.

유기성 폐기물은 동식물에서 유래한 것으로 유기물 함량이 40% 이상인 폐기물로 정의되며, 유기성 폐기물의 한 종류인 가축혈액은 도축과정 중에 발생되는 폐기물을 의미한다. 한국에서 발생되는 가축혈액 중 소, 오리, 닭의 혈액은 재활용되지만 돼지의 혈액은 대부분 폐기되나 육상처리를 할 경우 각 도축장마다 별도의 정화처리 시설을 설치 등 상당한 경제적 비용이 소비되고, 해양 배출은 96 Protocol 과 MARPOL 등의 규제로 인하여 금지된 상태이므로 가축혈액을 처리하거나 자원화할 수 있는 기술 개발이 필요한 상태이다. 본 연구에서는 가축혈액 내 단백질의 효소 가수분해 효율 향상을 위하여, 혈액 전처리 방법으로서 초음파를 이용하였다. 초음파 처리의 최적 전처리 조건은 0.5 W/mL 의 조사 밀도에서 30분간 처리할 때로 도출되었으며, 이때 가용화율은 97.72%였다. 단백질을 가수분해하기 위해 Savinase 와 Flavourzyme을 혼합하여 사용하였으며 반응 4시간 후 단백질은 27.8 mg/mL, 아미노산은 54.6 mg/mL으로 확인되었다. 이는 초음파 전처리를 실시하지 않은 혈액의 아미노산 농도인 13.1 mg/mL와 비교하였을 때, 약 4.2배 증가된 수치로 초음파 처리가 단백질 분해 효율 향상에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다.

This study investigated the optimal sequential hydrolysis conditions by comparing with reducing sugar yield ofsequential hydrolysis of Laminaria japonica processing residue. After acid-catalyzed hydrothermal hydrolysis, sequentialenzymatic hydrolysis was performed with single enzymes such as Celluclast® 1.5L, Saczyme, and Alginate Lyase, andtheir mixture. As a result, the yield of reducing sugar by sequential hydrolysis with the mixed enzymes was the highest,but there would be an economical problem with excessive enzyme loading. Therefore, considering the reducing sugaryield and economics, it is thought that hydrolysis by the mixed enzymes has no advantage, thus, using the Celluclast®1.5L in the sequential hydrolysis was practically more appropriate. The optimal sequential hydrolysis conditions ofLaminaria japonica processing residue were determined to be 8% v/w of enzyme injection, 42.6oC of reaction temperature,pH 4.1, and 26 hours of reaction time after acid-catalyzed hydrothermal hydrolysis (0.108 N-HCl, 144oC of reactiontemperature, and 22 minute of reaction time).

This study was carried out to investigate change of ginsenoside contents in red and fresh ginseng according toroot part and age by hydrolysis. Neutral total ginsenoside contents by hydrolysis in 6-year main root and lateralroot were significantly increased than those by non-hydrolysis, as 41.6 and 32.8%, respectively. However, there wasno significant difference in red ginseng. In fresh ginseng, ginsenoside contents of the protopanaxatriol group such as Re, Rf,Rg₁, Rg₂, and Rh₁ were not significantly different, but Rb₁, Rb₂, Rb₃, Rc, and Rd showed significant difference. The increaserate of neutral total ginsenoside content by hydrolysis was higher in epidermis-cortex than stele. Also, the neutraltotal ginsenoside content was fine root>rhizome>lateral root>main root, respectively. While there was no tendencytowards the increase of ginsenoside by hydrolysis with the increase of root age in fine root and rhizome, there was significantdecrease in main root and lateral root.

To investigate optimal condition of acid-catalyzed hydrothermal hydrolysis of Laminaria japonica, the main constituentsof Laminaria japonica such as cellulose, alginic acid and mannitol were hydrolyzed using acid-catalyzed hydrothermalreaction. Then, we proposed the re-designed experimental method including the predicted optimal conditions of the mainconstituents and performed acid-catalyzed hydrothermal hydrolysis of Laminaria japonica. The coefficients ofdetermination (R2) of Y5 (yield of reducing sugar from Laminaria japonica) were 0.877. P values of Y5 were 0.002,indicating significance, within 1% (p<0.01). The optimum reaction condition for acid-catalyzed hydrothermal hydrolysisof Laminaria japonica determined by the response surface methodology is 143.65oC of reaction temperature, 22min ofreaction time, hydrochloric acid concentration 0.108N, resulting in a production rate of 115.62mg/g-Laminaria japonica.

공공하수처리장의 하수처리과정에서 부산물로 발생하는 하수슬러지는 2011년 현재 우리나라는 5,299톤/일의 하수슬러지가 발생하여 매립 14.8%, 소각 23.2%, 재활용 21.2%, 해양배출 40.8%의 비율로 처리되었다. 하지만 런던협약 발효로 ‘12년 2월부터 유기성 폐기물의 해양배출이 전면금지 됨에 따라서, 전면 소각, 퇴비화, 혐기소화, 연료화 등의 육상처리시설로 처리하고 있다. 또한, 정부에서도 유기성 폐기물의 에너지화를 위한 연구와 사업을 지속적으로 추진하고 있다. 현재까지는 슬러지 등의 유기성 폐기물은 단일 물질처리 위주로 시설을 설치/운영하였다면, ‘12년 이후부터는 여러 가지 유기성 폐기물을 혼합/병합 처리하는데 관심이 높아지고 있다. 병합처리의 효율증가를 위해서 가수분해, 약품주입, 초음파 등의 방법으로 전처리를 하고, 혐기소화를 통해 에너지를 최대한 회수한 후 소각, 연료화 등 기존의 방법으로 처리를 하고 있다. 최근에는 안양시 박달하수처리장 지하화 사업에 탈수슬러지, 음식물, 분뇨를 병합하여 열가수분해/혐기소화 공정으로 처리하는 프로젝트가 추진 중에 있다. 하지만, 국내에는 현재까지 열가수분해(Thermal Hydrolysis Pre-treatment, THP) 공정이 가동되고 있지 않아 열가수분해 이후 소화 슬러지에 대한 특성 분석 자료는 전무한 상황이다. 본 연구에서는 Cambi 공법이 적용된 노르웨이 Lindum plant에서 발생되는 열가수분해/소화슬러지와, 국내에서 발생되는 탈수슬러지와 소화슬러지의 물리화학적 특성과 중금속 특성을 평가하여, 향후 지속적으로 보급될 유기성폐기물 에너지화 시설의 기초자료로 활용하고자 한다.

This study was carried out to investigate the effect of DDGS hydrolysate (H-DDGS) and rumen-protected lysine-choline complex (RPLC) on milk production and blood metabolites in dairy cows. Feeding trials was performed to latin-square design using the 4 mid-lactational cows for 8 weeks, and treated with T1 (H-DDGS 1.1 kg), T2 (H-DDGS 0.73 kg + RPLC 0.15 kg), T3 (H-DDGS 0.37 kg + RPLC 0.30 kg) and T4 (H-DDGS 0.37 kg + RPLC 0.15 kg) according to the content of protein source. Dry matter intake (DMI) of TMR and average weight showed no significant difference between treatments. The milk production of T1, T2 and T4 were significantly higher than T3 treatment (p < 0.05), and milk/DMI efficiency tend to increase in the T1. Milk components showed no significant difference between treatments, however, the milk protein of T2 increased to 0.15% than T1. Also blood metabolites showed no significant difference between treatments. But T-CHO level numerically represented a lower trend in the treatments of adding to RPLC compared with T1. This result suggests that the high level (1.1 kg) of H-DDGS is expected to improve the feed utilization without the negative impact on weight gain, feed intake and milk production as the lactation stage of dairy cows proceeds, and 0.15 kg of RPLC under the same feeding conditions of H-DDGS may be useful on fat metabolism.

피부 섬유아세포는 인간 피부의 주요 콜라겐 생산 세포이다. 노화가 진행되면, 섬유아세포에서의 콜라겐 생산이 감소되고, matrix metalloproteinase-1 (MMP-1)에 의해 시작되는 콜라겐 조각화가 증가된다. 즉 섬유아세포의 콜라겐 항상성의 불균형으로 인해 피부 collagenous, 세포외기질(ECM)의 구조와 기능이 변형되어,피부노화가 촉진되는 것이다. Cysteine rich protein 61 (CCN1)는 CCN family의 일부이며, 인간피부의 섬유아세포에서 콜라겐 항상성을 조절하는 단백질이다. 노화된 인간 피부 섬유아세포에서의 CCN1 과 발현은 실질적으로 유형 Ⅰ procollagen 생성을 감소시킴과 동시에 MMP-1의 발현을 증가시켜 섬유의 콜라겐 저하를 일으킨다. 그리고 노화된 섬유아세포는 노화 전 섬유아세포에 비해 증식률이 감소한다. 본 연구에서 만들어 사용한 복제 노화 피부 섬유아세포는 유형 Ⅰ procollagen의 생성량이 감소하였고, MMP-1의 발현 수준이 증가하는 특징을 나타냈다. 또한 CCN1 단백질의 발현이 증가되고, 증식률이 감소하는 특징을 나타냈다.가수분해 구멍갈파래 추출물은 노화 전 섬유아세포에서 새로운 콜라겐의 합성을 촉진하고 자외선에 의해 증가된 MP-1의 발현을 감소시켜 광노화를 개선하는 물질로 알려져 있다. 본 연구에서는 이러한 활성을 나타내는 가수분해 구멍갈파래 추출물을 사용하여, 복제 노화 피부 섬유아세포에서 가수분해 구멍갈파래 추출물에 의한 CN1 단백질의 발현 억제 여부를 조사하였으며, 이들 추출물은 배양된 복제 노화 피부 섬유아세포에서 유형 Ⅰprocollagen의 생성을 증가시켰으며, MMP-1 발현을 억제시키는 것을 확인하였다. 또한, 콜라겐 항상성을 조절하는 단백질인 CN1 발현을 크게 감소시켰으며, 노화세포의 증식률을 증가시켰다. 이 결과는 복제 노화 섬유아세포가 in vitro 자연 노화모델로 화장품 원료 활성 연구에 사용될 수 있음을 말한다. 그리고 가수분해 구멍갈파래 추출물은 광노화 뿐 아니라 자연노화를 개선하는 피부미용제로 주름개선 기능성 화장품에 사용가능 하다는 것을 의미한다.

As byproducts of chicken slaughtering, chicken feathers are produced and mostly discarded without proper treatment, which results in serious environment pollution. Therefore, the appropriate treatment and utilization of chicken feathers are needed. In particular, chicken feathers can be used as protein sources for the preparation of protein hydrolysates, considering that chicken feathers have a large amount of proteins. In this study, chicken feather protein hydrolysates were prepared and their iron-binding peptides were isolated. Chicken feather protein was extracted from feathers of slaughtered chicken, and its hydrolysates were prepared via hydrolysis with Flavourzyme for 8 h. Then the chicken feather protein hydrolysates were ultra-filtered to obtain small peptide fractions and fractionated using Q-Sepharose and Sephadex G-15 columns to isolate their iron-binding peptides. Two major fractions were produced from each of the Q-Sepharose ion exchange chromatography and the Sephadex G-15 gel filtration hromatography. Among the fractions, the peptide fraction with a high iron-binding activity level, F12, was isolated. These results suggest that chicken feather protein hydrolysates can be used as iron supplements.

This study aimed to investigate the optimal enzymatic hydrolysis conditions of alginic acid using Viscozyme® L, Celluclast® 1.5L, Saczyme®, Novozym®, Fungamyl® 800L, Driselase® Basidiomycetes sp., and Alginate Lyase, for production of reducing sugar. Response surface methodology (RSM) based on central composite rotatable design was used to study effects of the independent variables such as enzyme (1-9% v/w), reaction time (10-30 h), pH (3-7) and reaction temperature (30-70oC) on the production of reducing sugar from alginic acid. The coefficients of determination (R2) of Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, and Y7 for the dependent variable regression equation were analyzed as 0.947 0.968, 0.840, 0.926, 0.923, 0.892 and 0.825. And the p-value of Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, and Y7 within 1% (p < 0.01) was very significant. The optimal conditions were 1.0% of the quantity of the enzyme, 10.0 hours of the response time, pH 3 and 70.0oC of the reaction temperature, where the production rate was 483.1 mg/g-alginic acid, the highest of all the enzymes used.

Slaughter of cattle, pigs, and chickens is continuously increasing. Slaughter of chickens has especially increased by approximately 50% from 2003. The quantity of poultry slaughter waste is currently approximately 120,000 tons/year, and undergoes consigned treatment. Via this process, the waste must be used as a resource and an energy source. For this purpose, the waste volume can be reduced and solid fuel can be obtained from the THR (Thermal Hydrolysis Reaction) that consumes a small amount of energy. In this study, The test was conducted at a reaction temperature of 170-220oC and for 1h at the final temperature. According to the CST (Capillary Suction Time) and TTF (Time to Filter) evaluation, the dehydrating efficiency was good after the temperature reached 190oC, and did not significantly differ at the 190oC and higher reaction temperatures. The heating value of the dehydrated solid product was 7,000-7,700 kcal/kg, and its yield rate decreased from approximately 80% to 60% with the increase in the reaction temperature. The results of the BMP test also showed that the anaerobic digestion efficiency decreased at the reaction temperatures of 200oC and higher. From the overall evaluation of the dehydrating efficiency, solid fuel quality, and anaerobic digestion efficiency during the thermal hydrolysis of poultry slaughter waste, it is concluded that the optimal operating temperature is 190oC.

본 논문에서는 세리신잠 실샘 가수분해물(Sericinjam Gland Hydrolysate: SJGH)을 이용하여 진피 섬유아세포에서 항산화 및 항노화 연구를 진행하였다. SJGH는 사람 섬유아세포에서 고농도의 과산화수소에 의한 세포 사멸과 세포 내 산화 증가를 효과적으로 방어하였다. 또한 SJGH는 저농도의 과산화수소에 의한 섬유아세포의 SA-β-Gal 발현과 MMP-1의 발현 증가를 억제하였고, 반대로 프로콜라겐 I의 생합성은 증가시켰다. 이러한 결과를 통해 SJGH의 항산화 및 항노화 효과가 우수함을 확인하였으며, SJGH가 항노화 화장품의 우수한 소재가 될 수 있음을 보여준다.

Acid hydrolysis of cellulose using hydrothermal reaction was conducted to maximize reducing sugar concentration and the response surface methodology (RSM) was applied to study the effects of independent variables, such as reaction temperature (116 ~ 184oC), reaction time (12 ~ 28 min) and hydrochloric acid concentration (HCl, 0.0159 ~ 0.1841 N) on reducing sugar concentration and production yield from the cellulose. With the optimum conditions of the acid-catalyzed hydrothermal hydrolysis, the reducing sugar (RS) was obtained as 369.14 mg-RS/g-cellulose in 172.77oC of the reaction temperature, 28.41 min of the reaction time and 0.067 N of the hydrochloric acid concentration. The glucose (Glu) was obtained as 281.94 mg-Glu/g-cellulose in 154.70oC of the reaction temperature, 11.59 min of the reaction time and 0.184 N of the hydrochloric acid concentration.

Diverse studies are being conducted on sewage sludge treatment and recycling methods, but the demand for a lowcost treatment technology is high because the sewage sludge has an 80% or higher water content and a high energy consumption cost. For this purpose, the waste volume can be reduced and solid fuel can be obtained from the Thermal Hydrolysis Reaction (THR) that consumes a small amount of energy. The experiment was conducted at a reaction temperature of 170-220oC and maintain for 1 hour at the final temperature. According to the Capillary Suction Time (CST) and Time to Filter (TTF) evaluation, the dewater ability was good after the temperature reached 200oC and did not significantly differ at the 200oC and higher reaction temperatures. The heating value of the dehydrated solid product was 3,800-4,200 kcal/kg, and its yield rate decreased from approximately 80% to 60% with the increase in the reaction temperature. To evaluate the efficiency of anaerobic digestion, the water quality of the liquid product was analyzed based on the reaction temperature. At the temperatures of 200oC and higher, the concentration of ammonia, which increases the pH and hinders anaerobic digestion rapidly increased. From the overall evaluation of the dehydrating efficiency, solid fuel quality, and anaerobic digestion efficiency during the thermal hydrolysis of sewage sludge, it is concluded that the optimal operating temperature is 200oC.