This paper was performed to investigate the effect of dietary fiber and Chlorella added diets on serum composition of blood and histopathological change of liver and kidney in male rats. As the result, pectin added diets have an effect of decrease a serum, cholesterol and lipid of the tissue.

The effects of amino acid and/or urea liquid fertilizer application on the growth and phytochemicals of Perilla leaves were summarized as follows; The fresh weight of the perilla leaves was in the order of CF, CL, KLF, and control, and 39.7 g, 37.4 g, 36.5 g and 32.3 g were measured. The plant height increased by 71.6 cm in the CF treatment than in the control(54.6 cm). The number of nodes was 14.3 node in CF treatment and 19% more than control(12 node). The vitamin C content tends to be increased by fertilizing the amino acid solution in the perilla leaf. The components of polyvalent unsaturation of n-6 origin were measured in CF treatment, KLF treatment, and control in 10.19 mg, 10.18 mg, and 9.38 mg per 100 g, respectively. Glutamic acid, aspartic acid, leucine, arginine, alanine and lysin were contained in perilla leaf amino acid. Glutaminic acid content was found to be 455.1 mg, 495.6 mg, and 478.8 mg in the control, KLF and CF treatment per 100 g, respectively. Effective nutrition management using amino acid fertilizer optimizes crop yield and profitability, it is important to reduce the negative environmental risks of using fertilizer.

Bioremediation has been recognized as a suitable alternative to conventional methods of removing contaminants, and it uses fungi, bacteria and microalgae. In contrast to other organisms, microalgae are unique in that they have the ability to perform photosynthesis like plants and to utilize organic/inorganic carbon substrates, in a process called phytoremediation. Microalgae can populate a reaction site rapidly and enhance the bioremediation efficiency. In this study, Chlorella vulgaris was used to evaluate the removal potentials of the nutrients (N and P) and heavy metals (Cu and Zn) from swine wastewater. The optimum growth conditions for Chlorella vulgaris and the removal potentials of N, P, Cu, and Zn from synthetic wastewater using Chlorella vulgaris were investigated. Based on the results, the applicability of this microalga to on-site wastewater treatment was examined. Optimal growth conditions for Chlorella vulgaris were established to be 28℃, a pH of 7, and light and dark cycles of 14:10 h. As the concentrations of the nutrients were increased, the efficiencies of N and P removal efficiencies by Chlorella vulgaris were decreased in the single and binary mixed treatments of the nutrients, respectively. Further, the efficiencies of Cu and Zn removal also decreased as the heavy metals concentrations added were increased, both in the single and binary mixed treatments. In addition, the efficiency of Cu removal was higher than that of Zn removal. Our results indicate that Chlorella vulgaris could be used in treatment plants for the removal of nutrients and heavy metals from swine wastewater.

본 연구는 클로렐라 건조분말을 산란계의 사료에 첨가해서 계란의 품질과 난황의 지방산 조성에 미치는 영향에 대해서 분석하였다. 시험에 사용한 유기 산란계 사료의 수분함량은 약 12.8%, 회분함량은 10.8%, 조단백질함량은 18.0%, 조지방 함량은 2.5%이었다. 사료에 첨가한 클로렐라분말의 수분함량은 약 1.54%, 회분함량은 6.53%, 조단백질은 54.56%, 조지방 함량은 2.45%이었다. 계란 난각의 색깔은 클로렐라를 급여한 후, 시간의 경과에 따라 대조구에 비해 유의적으로 진해졌다. 파각강도는 클로렐라를 급여한 후, 10일까지 증가하였으며 대조구에 비해 유의적으로 강하였다. 계란 난각의 두께도 클로렐라를 급여한 것이 대조구에 비해 유의적으로 두꺼웠다. 클로렐라 급여한 계란 난백의 높이는 대조구에 비해 높았다. 계란 난백의 품질 기준이 되는 호유닛은 클로렐라를 급여한지 10일 후, 92.0 HU로 대조구(84.8 HU)에 비해 유의적으로 높았다. 클로렐라를 급여한 계란 난황의 황색도도 대조구에 비해 유의적으로 진한 황색을 나타내었다. 클로렐라를 급여한 계란의 무게는 급여 15일 후, 대조구에 비해 7.5% 증가하였으며, 단백질함량은 급여 10일과 15일 후, 대조구에 비해 각각 11.9%, 10.7% 증가하였다. 클로렐라 급여에 따른 계란 노른자의 지방산 함량의 변화를 조사한 바, 난황의 주요 지방산 조성은 oleic acid, trans-linoleic acid, palmitic acid, α-linolenic acid, stearic acid, DHA, EPA, palmitoleic acid, heptadecanoic acid 순으로 나타났다. Palmitoleic acid는 클로렐라를 급여한 처리구가 대조구에 비해 감소하였다. 포화지방산은 클로렐라를 급여한 계란보다 대조구에서 높게 나타났고, 불포화지방산은 대조구보다 클로렐라를 급여한 계란에서 유의적으로 높게 나타났다. 불포화지방산과 포화지방산의 비율은 대조구보다 클로렐라를 급여한 계란이 높았다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 클로렐라 생균분말을 산란계의 사료에 첨가해서 급여할 경우 계란의 품질 향상과 난황의 불포화지방산 함량을 높이는데 긍정적인 영향을 미치는 것으로 판단된다.

국내의 공공하수처리시설의 고도처리공법은 대부분 A2O 계열과 SBR 계열로 운영되고 있다. SBR 계열의 고도처리시설이 더 많은 개소에 적용되었으나, 대규모 하수처리장은 대부분 A2O 계열의 공법을 적용하기 때문에 가장 많은 양의 하폐수를 고도처리하는 공법이라 할 수 있다. A2O 공법은 혐기조와 무산소조, 호기조로 구성되어있어, 질소 및 인의 동시 제거가 가능하다. 그러나 반송슬러지 내의 용존산소 및 질산성 질소로 인하여 인제거 박테리아의 Luxury uptake 효율을 떨어뜨려 인 제거 효율이 불안정하다는 단점이 있다. 또한 A2O와 같은 고도처리공법을 적용함에도 불구, 방류수 수질기준을 만족시키기 어려운 경우가 종종 발생하여 질소 및 인의 제거효율을 높이는 새로운 공법 개발이 필요한 상황이다. 이에 대한 방안으로 미세조류를 적용한 하폐수처리와 관련된 연구가 활발하게 진행되고 있다. 미세조류는 광합성색소를 가지고 있는 단세포 생물로, 빛 에너지로부터 화학에너지(ATP)를 생성하여 성장할 수 있다. 또한 성장을 위한 영양소로 질소와 인을 필요로 하기 때문에 이를 이용하여 하폐수고도처리가 가능하게 된다. 고도처리공법에 미세조류를 적용하기 위해서는 매일 달라지는 유입수의 성상에 대해 미세조류의 활성이 유지되어야 한다. 이에 본 연구에서는 미세조류의 활성이 저하할 것으로 예상되는 저농도 질소(0, 5, 10, 20 mg-N/L)를 함유한 하수의 유입을 가정하고, 미세조류의 활성이 어떻게 변하는지 관찰하고 활성의 척도로서 광합성량과 호흡량을 측정했다. 그에 따라 미세조류를 적용한 고도처리공법으로 저농도 질소를 함유한 하수를 처리할 수 있는가에 대한 가능성을 평가하고자 했다.

미세조류를 activated sludge와 co-culture시켜 N, P 처리효율을 향상시키는 시도가 활발하다. 이에 따라 co-cultrue 상태에서 미세조류의 활성을 평가하기 위한 method가 필요한데, 과거 대부분의 연구에서는 인공폐수성상을 제조 후, organic carbon, nitrogen, phosphorus 제거량을 통한 미세조류의 활성을 평가하였다. 그러나 위 방법으로는 미세조류의 활성도를 정확하게 정량적으로 측정하여 평가하기에는 한계가 있었다. 위문제점을 해결하기 위해 flow cytometry를 이용하여 미세조류와 activated sludge의 co-culture sample을 제조하여 cell counting 및 미세조류의 활성도를 정량적으로 평가 가능한 protocol을 개발하고자 했다. Flow cytometry 란 장치 내에 존재하는 가느다란 관에서 고속으로 흐르는 세포에 레이저 광을 조사하여 각각의 cell에서 발생되는 반사, 산란광을 순간적으로 측정하여 cell을 선별, 수집하는 기능을 갖는 장치를 말한다. 대부분의 cell live, dead 활성도 평가 논문이 flow cytometry로 측정한 data가 활발히 이용되고 있다. 미세조류와 activated sludge cell의 가장 큰 차이점은 cell 내에 chlorophyll 의 포함 여부이며, 위 차이점을 이용하여 flow cytometry를 이용해 cell을 구별했다. Chlorophyll에 630nm 이상의 빛을 조사하게 되면 excited state가 되고, excited electron이 낮은 전위로 이동할 때 fluorescence를 방출한다. 이를 flow cytometry의 fluorescence detector가 인지하여 상대적으로 낮은 fluorescence를 가지는 activated sludge와 높은 fluorescence를 가지는 미세조류를 구분하고, cell membrane이 손상된 dead cell 만을 염색하는 SYTOX Green 염색시약을 sample에 주입하여 live, dead cell을 구별하고 활성도를 평가하는 것이 가능함을 확인하였다.

국내 하폐수 고도처리 공법 중, A2O 계열이 가장 많은 양의 하폐수를 고도처리하고 있으나, A2O 계열의 공법은 강화된 방류수 수질기준에 비하면 여전히 인 제거효율이 낮다고 할 수 있다. 강화된 수질기준을 만족시키기 위해 응집처리와 같은 물리화학적 처리를 추가적으로 실시하는 실정이며, 그 중에서도 인 제거를 위해 주입되는 응집제는 전체 약품 사용량의 35.8%를 차지하고 있으며, 연간 약 180억원이 사용되고 있어(환경부, 2015), 경제적이고 높은 인 제거효율을 갖는 새로운 기술이 절실히 필요한 실정이다. 미세조류는 하천이나 해수에서 부유하며 성장하는 미생물의 일종이며, 광합성 색소를 가지고 있기 때문에 생태계에서 1차 생산자의 역할을 한다. 미세조류는 물속의 질소와 인을 섭취하면서 성장하기 때문에 녹조나 적조 등의 문제를 일으키기도 하지만, 하폐수 고도처리에 미세조류를 적용할 경우 높은 효율로 영양염류를 제거할 수 있고, 광합성 과정에서 발생하는 산소로 인하여 기존 하폐수 고도처리 공정에서의 폭기 비용을 절감할 수 있다. 또한, 고도처리 후 잉여 미세조류를 수확하여 바이오 에너지로의 활용이 가능하기 때문에 차세대 에너지원으로 각광받고 있다. 미세조류의 성장을 이용한 하폐수 처리는 반세기가 넘도록 연구되어 왔다(Woertz et al., 2009). 그러나 자연계에서 인이 부영양화에 제한인자로 알려져 있음에도 불구하고, 미세조류를 적용한 수처리 연구는 대부분 질소제거에만 집중되고 있다. 이에 본 연구에서는 유기물의 존재 하에 mixotrophic 대사가 가능한 미세조류 Chlorella vulgaris를 이용하여, 인에 대한 제거능을 평가하고자 하였으며, 더 나아가 미세조류의 배양에 있어서 매우 중요한 인자 중 하나인 광도에 따른 미세조류의 인 제거능을 평가하고자 하였다. 연구 결과, autotrophic 조건에서는 광 저해점 이하의 광도 범위에서, 광도가 증가할수록 단위 MLSS 당 인 제거속도는 증가하였으나, 유기물을 주입해 준 mixotrophic 조건에서는 광도가 증가하여도 단위 MLSS 당 인 제거속도에는 유의한 차이가 나타나지 않았다.

미세조류를 바이오 에너지로 활용하는 기술은 3세대 바이오 에너지 생산기술로 많은 주목을 받고 있다. 미세조류는 지구 대부분의 수계에서 발견할 수 있는 단세포 생물로서, 높은 지질 함량을 가질 뿐만 아니라 육상생물에 비해 면적 당 생산수율이 높아 비교적 높은 바이오 디젤 생산효율을 나타낸다는 장점이 있다.(Luisa et al., 2008) 하지만 바이오 에너지로서 미세조류를 사용하기 위해서는 수확과정을 거쳐야 하는데, 미세조류 세포는 크기가 50 ㎛ 이하로 작고, 밀도가 물과 거의 같아 미세조류를 수확하는 작업은 쉽지 않다. (Shin et al., 2011) 이에 미세조류를 효율적으로 수확할 수 있는 방법에 대한 연구들이 많이 진행되었으며, 원심분리법은 그러한 미세조류 수확 방법들 중 하나이다. 원심분리를 통해 미세조류를 수확하는 방법은 규모가 커질수록 많은 비용과 에너지가 들기 때문에, 실제 현장에서 선호되는 방법은 아니지만(Adam and Chandra., 2013), 회수율이 95% 이상으로 높고, 처리시간이 짧을 뿐 아니라, 세포의 활성에 미치는 영향이 적어, 실험실 규모로 미세조류를 농축하고자 할 때 적용 가능하다. 한편, 과도한 원심농축은 미세조류의 활성에 부정적 영향을 미칠 수 있다는 문헌을 찾아볼 수 있으나 (Algal Culturing Techniques., 2005), 실제로 부정적 영향을 미칠 수 있을 수준에 대한 정보는 없다. 또한, 미세조류의 활성에 영향을 미치지 않으면서도 적절한 수준의 회수율을 얻을 수 있게 되는 원심분리 강도 및 시간에 대한 정보 역시 부족하다. 따라서 본 연구에서는 원심분리의 강도와 시간을 달리하여 C. vulgaris 를 농축하였을 때, 적절한 수준의 회수율을 얻기 위한 강도와 시간이 어느 정도인지, 또한 각기 다른 원심분리 강도가 C. vulgaris 의 활성에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 기초적인 연구를 수행하였다.

The purpose of this study was to investigate the effect of a fresh chlorella powder on yield, quality and self-life of organic soybean tofu. After added with a fresh chlorella powder, yields, physical properties, color, shelf-life and sensory properties of the organic soybean tofu added with chlorella powder was compared to the properties of soybean tofu. The yield of soybean tofu increased with the addition of more than 1% chlorella powder. Hardness of the organic soybean tofu with chlorella significantly increased compared to that of the soybean tofu. However, Hunter’s color values of L, a, and b decreased by increases in the chlorella powder concentration. Total microbial population of the soybean tofu was higher than that of the organic soybean tofu with chlorella. However, pH of chlorella tofu decreased during storage period at 4℃. After 7 days storage at 4℃, the total microbial population decreased significantly with the addition of 2% chlorella powder. The L and a value of chlorella tofu was increased. On the other hand, the b value of chlorella tofu was decreased during storage. The results revealed that a fresh chlorella powder was a useful material to improve yield, quality and storage condition of the organic soybean tofu.

The response of the freshwater microalga, Chlorella vulgaris, to heavy metal stress was examined based on chlorophyll fluorescence analysis to assess the toxic effects of heavy metals in freshwater ecosystems. When toxic effects were analyzed using regular chlorophyll fluorescence analysis, photosystem II activity(Fv/Fm) decreased significantly when exposed to Cu2+ and Hg2+ for 12 h, and decreased in the order of Hg2+ > Cu2+ > Cd2+ > Ni2+ when exposed for 24h. The effective photochemical quantum yield(Φ′PSII), chlorophyll fluorescence decrease ratio(RFd), minimal fluorescence yield(Fo), and non-photochemical quenching(NPQ), but not photochemical quenching(qP), responded sensitively to Hg2+, Cu2+, and Cd2+. These results suggest that Fv/Fm, as well as Φ′PSII, RFd, Fo, and NPQ could be used to assess the effects of heavy metal ions in freshwater ecosystems. However, because many types of heavy metal ions and toxic compounds co-occur under natural conditions, it is difficult to assess heavy metal toxicity in freshwater ecosystems. When Chlorella was exposed to heavy metal ions for 12 or 24h, Fv/Fm and maximal fluorescence yield(Fm) changed in response to Hg2+ and Cu2+ based on image analysis. However, assessing quantitatively the toxic effects of several heavy metal ions is challenging.

The purpose of this study was to estimate the growth promoting effects and improvement of antioxidant activity of the soybean sprouts treated with Chlorella sp. culture solution. The soybean sprout treated with 0.1% and 0.2% Chlorella sp. culture solution was significantly increased the length (more than 43.0%), the thickness (more than 0.5~0.7 mm), fresh weight (more than 2.9~3.7 g) compared to non-treated control in vitro. In organic soybean sprouts farm, the 0.2% chlorella culture solution applied to mass culture of soybean sprout and the fresh weight of soybean sprouts increased by more than 25% and the yield was very high as 598.33% compared to untreated control. In addition of sensory test, there is no fishy odor and better crunchy texture and nutty flavor for the treatment soybean sprouts compared to untreated soybean sprouts. Particularly, free-radical scavenging activity (DPPH) and superoxide dismutase activity (SOD) of the soybean sprouts were significantly increased more than 26.1% and 40.4%, respectively by treated with 0.1% and 0.2% Chlorella culture solution. Consequently, the treatment of chlorella culture solution to grow soybean sprouts is also promoting quality and antioxidant activity as well as promoting the growth of sprouts. Therefore, chlorella is considered to be worth as functional materials for high-quality sprouts grown.

본 연구에서는 다양한 생리활성을 가지고 있는 클로렐라의 기능성식품소재로의 산업적 이용 증대를 위해 추출조건에 따른 항산화 활성 및 총 엽록소 함량을 조사하였고 엽록소의 안정성 향상을 위해 분무건조 분말을 제조하여 물리화학적 특성을 확인하였다. 추출조건에 따른 DPPH 및 superoxide radicle 소거활성은 50% 에탄올 추출물에서 각각 29.19% 및 48.91%로 가장 높은 활성을 나타내었으며, ORAC은 50% 에탄올 추출물에서 g당 150.44 μM로 가장 높은 값을 나타내었다. 총 엽록소 함량은 50% 에탄올 추출물에서 100 g당 542.89 mg으로 가장 높은 함량을 나타내었다. 입자크기는 분무건조 분말에서 24.15~32.49 μm로 동결건조 분말의 454.47 μm 보다 작았으며, 표면구조는 전반적으로 구형을 나타내었으나, 말토덱스트린이 첨가량이 증가함에 따라 표면 굴곡이 증가함을 확인하였다. 수분흡수지수는 분무건조 분말에서 0.31~0.45로 동결건조 분말 0.85에 비해 낮은 흡수지수를 나타내었으며, 수분용해지수는 분무건조 분말에서 96.96~98.28%로 동결건조 분말의 80.03%보다 높게 나타났다. 분무건조 분말의 저장 안정성은 총 엽록소 함량의 감소율로 확인하였는데, 15.67~20.31% 감소하여 동결건조 분말보다 우수하였다. 따라서 클로렐라 추출물 제조에 50% 에탄올을 용매로 사용하였을 때, 항산화 활성 및 엽록소 함량이 우수하였으며 클로렐라 추출물에 말토덱스트린을 첨가한 분무건조 분말에서 엽록소의 안정성이 증가하였다. 특히 총 엽록소 함량 및 가공비용 등을 고려하였을 때 말토덱스트린 10% 첨가량이 산업적으로 적용가능하다 판단된다.

The hydrothermal carbonization is one of attractive thermo-chemical method to upgrade biomass to produce biochar with benefit method from the use of no chemical catalytic. Hydrothermal carbonization improved that the upgrading and dewatering algal biomass, microalga as Chlorella vulgaris, which is conducted at temperatures ranging from 180 to 350℃ with a reaction time of 30 min. These characteristic changes in algal biomass were similar to those of coalification reactions due to dehydration and decarboxylation with increase of hydrothermal reaction temperature. The biochar became a solid fuel substance, the characteristics of which corresponded with fuel between lignite and sub-bituminous coal. The results of this study indicate that hydrothermal treatment can be used as an effective means to generate highly energy-efficient renewable fuel resources using algal biomass.

생리적 활성이 높은 클로렐라를 효율적으로 활용하기 위한 방안으로 클로렐라 분말을 1%, 3%, 5% 수준으로 첨가 하여 제조한 쿠키의 품질 특성에 관하여 조사하였다. 즉, 쿠키의 수분함량, pH, 명도(L), 적색도(a) 및 황색도(b) 값은 모두 클로렐라 첨가량에 비례하여 유의적으로 감소하였다. 쿠키의 퍼짐성과 경도는 클로렐라 분말의 첨가량이 많아질 수록 유의적으로 높아졌다. 그리고 관능적 특성에 관한 결 과는 클로렐라 쿠키의 색, 풍미 및 조직감은 유의적으로 차이가 없는 것으로 나타났으며, 맛과 전체적인 기호도는 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 본 연구를 통해 쿠키 제조 시 클로렐라 분말을 1% 정도 첨가하는 것이 바람직한 것으로 사료되며, 클로렐라 분말 쿠키는 영양학적(아미노산 보충효과 등), 기능적(항암효과 등) 품질측면에서 쿠키의 가치를 높일 수 있을 것으로 생각 된다. 또한 소비량이 많은 쿠키는 클로렐라 분말 이용도를 높일 수 있는 좋은 방법의 하나라고 생각된다.

The response of the freshwater microalga Chlorella vulgaris to mercuric ion (Hg2+) stress was examined using chlorophyll a fluorescence image analysis and O-J-I-P analysis as a way to monitor the toxic effects of mercury on water ecosystems. The levels of photosynthetic pigments, such as chlorophyll a and b and carotenoids, decreased with increasing Hg2+ concentration. The maximum photochemical efficiency of photosystem Ⅱ(Fv/Fm) changed remarkably with increasing Hg2+ concentration and treatment time. In particular, above 200 μM Hg2+, considerable mercury toxicity was seen within 2 h. The chlorophyll a fluorescence transient O-J-I-P was also remarkably affected by Hg2+; the fluorescence emission decreased considerably in steps J, I, and P with an increase in Hg2+ concentration when treated for 4 h. Subsequently, the JIP-test parameters (Fm, Fv/Fo, RC/CS, TRo/CS, ETo/CS, ΦPO, ΨO and ΦEO) decreased with increasing Hg2+ concentration, while N, Sm, ABS/RC, DIo/RC and DIo/CS increased. Therefore, a useful biomarker for investigating mercury stress in water ecosystems, and the parameters Fm, ΦPO, ΨO, and RC/CS can be used to monitor the environmental stress in water ecosystems quantitatively.

클로렐라를 새로운 기능성 식품의 재료로 사용하기 위하여 클로렐라 분말의 화학성분 분석 및 클로렐라 분말을 첨가한 식빵을 제조하여 품질특성을 조사하였다. 클로렐라의 화학성분을 분석한 결과 단백질이 61.45%로 가장 많은 함량을 나타내었으며, 조섬유, 가용성 무질소물 및 회분순으로 나타났다. 무기성분을 분석한 결과 주된 무기성분은 P, K Ca 및 Na로 나타났으며, 그 중 P이 1,478.94 mg%로 가장 많은 함량을 나타났다. 유리당을 분석한