광펄스 살균은 제품에 열을 발생시키지 않고 포장된 상태로 제품을 살균할 수 있어 신선제품의 유통기한을 연장시킬 수 있는 기술이다. 본 연구에서는 포장재질로 많이 사용되고 있는 PP, OPP, PE, 그리고 PET 등 포장 필름 재질에 따른 광펄스 살균효과에 대해 알아보았다. PP의 경우에는 20 μm 두께에서 20초 처리시 6 log 정도의 사멸 효과를 보였으며, 60초 처리 후에는 모든 균이 사멸되었고, 두께에 따라 사멸율에 큰 차이는 없었으나 점차 감소하는 경향을 보였다. OPP와 PE의 경우에는 30 μm 두께에서 30초 처리시 6 log, 60초 후에는 모든 균이 사멸하였다. PET의 경우에는 다른 포장 재질에 비해 낮은 살균 효과를 나타내었다. 필름 재질별 빛의 투과율은 PET를 제외하고는 큰 차이를 보이지는 않았으나, PP가 가장 높은 투과율을 나타내었다. 포장재질의 두께가 두꺼워짐에 따라 빛의 투과율은 점차 낮아지는 경향을 보였으나 PET를 제외하고는 큰 차이를 보이지는 않는 것으로 나타났다.

Starch is an abundant, renewable, and low cost material that has been extensively studied for its role in crystallization. The aim of this study is to develop a convenient and green approach to synthesize starch nanoparticles (StNPs). Short glucan chains were successfully prepared by using pullulanase that could debranch the amylopectin obtained from waxy maize starch. StNPs were prepared via the self-association of short glucan chains, of which the crystallinity structure changed from A-type (native starch) to B-type (starch nanoparticles) through the enzymatic hydrolysis and reassembly process at 4°C. Scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), dynamic light scattering (DLS) and differential scanning calorimetry (DSC) were used to characterize the morphology and crystalline structure of StNPs. The results showed that the diameter of StNPs ranged from 300 nm to 1.5 μm, depending on the initial concentration of short glucan chains and self-assembly time. The developed approach could produce well-defined and uniform starch nanoparticles that could readily be employed to encapsulate various functional guest molecules in biocompatible starch based nanoparticles in food industry.

Ionic liquids (ILs) are organic salts with low melting point by asymmetric ionic strength between cation and anion. They have been known as promising DNA extraction, separation and preservation agent due to their hydrophilic, hydrophobic interaction with DNA. However, few studies have been performed about how DNA-ILs complexes form and their mechanism. Herein, we present three types of ionic liquids (EMIM-Cl, BMIM-Cl, and OMIM-Cl) change the DNA structure depend on alkyl chain length of ionic liquids. Structural changes of DNA by ionic liquids are observed by Atomic force microscopy, gel electrophoresis, zeta potential and solid-state nanopore technology. The results of AFM show the different structures of DNA, including aggregate, stretching, and bundling shapes in terms of EMIM-Cl, BMIM-Cl, and OMIM-Cl respectively. In DNA translocation experiment, DNA/EMIM-Cl show rare translocation signal due to aggregated structure by neutralized surface charge. DNA/BMIM-Cl and DNA/OMIM-Cl show slowing down the translocation speed due to changes of DNA net charge and structure. Especially, OMIM-Cl make slowing down the DNA translocation speed about 102~104 times compared to translocation speed of bare DNA by unzipping the bundling shape of complex. In conclusion, the morphology of DNA could be modified by the incorporation with different alkyl chain length of ILs, providing their further application in nanopore technique for slowing DNA sequencing or understanding protein-DNA interaction.

본 연구는 옥수수수염 추출 후 미세캡슐화 과정에서 피복제의 종류에 따른 이화학성질을 대조군과 비교분석하였다. 에탄올 추출 후 Celluclast 1.5L FG 효소처리를 한 시료를 핵물질로 사용하였으며 피복물질로는 말토덱스트린(MD), 사이클로덱스트린(CD), 말토덱스트린과 사이클로덱스트린(MD-CD)을 1:1 로 혼합한 세 가지 피복물질을 이용하였다. 주사전자현미경으로 1,800배 확대한 후 표면미세구조를 분석한 결과 대조군의 표면은 구형의 상태로 확인 되었으나 캡슐화 분말의 입자표면구조는 구형이 아닌 다양한 형태로 나타났으며 MD 처리군의 표면미세구조는 거칠게 나타났다. 미세캡슐화 전과 후의 입자분포를 비교하여보면 대조군의 평균 직경인 28.84μm에서 MD, CD, MD-CD 미세캡슐화의 경우 각각 5.67, 3.61, 3.85μm로 작아졌다. 미세캡슐화 분말의 수분흡수지수 및 수분용해지수의 경우 대조군의 수분흡수지수는 0.68로 가장 큰 값을 보였으며 미세캡슐화 시료는 0.20-0.26이었으며 MD-CD 처리군이 0.20으로 가장 작은 값으로 나타났다. 수분용해지수에서는 대조군이 72.23%로 가장 작았으며 CD 처리군이 95.23%로 가장 크게 나타났다. 총 메이신 함량에서는 대조군의 경우 3752.79 mg/100 g이었으며 미세캡슐화 시료에서는 2338.85-3338.20 mg/100 g의 범위이었고 MD-CD 처리군이 3338.20 mg/100 g으로 처리군 중 가장 높은 함량을 보였다.

본 연구는 옥수수수염 추출 후 미세캡슐화 과정에서 피복제의 종류에 따른 생리활성을 대조군과 비교분석하였다. 에탄올 추출 후 Celluclast 1.5L FG 효소처리를 한 시료를 핵물질로 사용하였으며 피복물질로는 말토덱스트린(MD), 사이클로덱스트린(CD), 말토덱스트린과 사이클로덱스트린(MD-CD)을 1:1로 혼합한 세 가지 피복물질을 이용하였다. DPPH radical 활성 측정 결과 대조군은 18.60%이었으며 미세캡슐화 처리군에서는 79.40-89.25%로 나타났고 CD 처리군은 대조군에 비하여 약 4.8배 높은 값을 보였다. Hydrogen peroxide 소거 활성에서는 대조군은 10.03%로 나타났으며 CD 처리군이 30.93%로 가장 높았으며 MD-CD 처리군이 25.64%, MD 처리군이 21.55%로 각각 나타났다. Hydroxyl radical 소거활성 측정 결과 대조군에서는 16.89%이었으며 MD-CD 처리군이 47.64%로 가장 높았으며 CD 처리군과 MD 처리군이 각각 41.89와 37.50% 순으로 나타났다. Elastase 저해활성 측정 결과 대조군의 경우 43.78% 저해활성을 보였으며 MD 처리군이 처리군 중 가장 높은 48.50%로 나타났다. Tyrosinase 저해활성에서는 대조군은 7.16%로 낮은 활성을 보인 반면 MD 처리군이 40.42%로 가장 높았다. 모든 분석 치에서 대조군과 처리군 간에 5%내에서 유의적 차이를 보였다.

주요 전분질 식품인 떡류, 빵류, 면류들 내의 호화된 전분들은 시간이 경과하면서 전분분자들 사이의 회합으로 수분이 손실되면서 노화가 진행된다. 따라서 본 연구는 전분의 노화를 지연 및 억제시킬 수 있는 전분-λ-carrageenan 혼합 소재를 개발하기 위해 전분입자 내의 λ-carrageenan의 침투률에 대한 전분입자의 개방 유무, 전분입자의 종류, λ-carrangeenan (λC)의 점도 및 농도, 온도, 시간 등의 영향을 조사하였다. λC 은 증류수와 희석된 HCl (2.5, 100, 500 mM)에 용해하였으며, 전분입자들(일반옥수수, 찰옥수수, 밀, 멥쌀, 찹쌀)은 pronase를 처리하였다. Pronase 처리 전분입자들과 λC 용액을 혼합하여 미리 결정된 온도와 시간 동안 진탕한 후 원심분리하여 상등액의 λC 의 농도를 methylene blue-λC complex 법에 따라 정량하였다. λC의 전분입자 내의 침투율은 초기 λC 용액 내 λC의 절대량과 원심분리 후 회수된 λC 용액 내 λC의 절대량의 차에 대한 초기 전분입자의 건조중량의 백분비율로 나타내었다. λC 의 가수분해 정도의 효과에 관하여, 500 mM HCl 에 용해시킨 λC 은 모든 전분입자들 내로 침투되었으며, 다른 농도의 HCl 용액에서 용해시킨 λC 은 찹쌀전분을 제외한 전분입자들 내부로 침투되지 않았다. λC 의 전분입자 내로 침투에 대한 온도의 영향은 25°C에서의 λC 의 침투률을 기준으로 35-55°C의 온도에서 조사하였을 때, λC 의 전분입자 내로의 침투는 온도가 증가하면서 감소하는 경향을 보였다. λC 의 용액 내에서 전분입자의 진탕을 30 및 60분 동안 하였을 때, λC 의 침투율은 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 한편 100 mM HCl에서 용해된 λC 을 0.02, 0.05, 0.1, 0.2 및 0.4% (w/v)로 조절한 후 전분입자에 처리하였을 때, 0.05-0.4%의 범위에서 농도의존성이 관찰되지 않았다. 그러나 0.02% 농도의 용액을 사용하였을 때보다 더욱 높은 수준을 나타내었다. 모든 결과를 고려할 때, λC 의 전분입자 내의 침투는 전분입자의 미세구조의 개방 정도에 따라, λC 의 분자량이 작을수록, 진탕 온도가 상온과 유사할 때 용이해졌으며, 진탕 시간과 λC 용액의 농도는 침투률에 큰 영향을 미치지 않았다.

본 연구는 gum arabic의 농도에 따른 계면흡착특성과 에멀션의 유화 안정성을 평가하고, gum arabic을 이용한 에멀션 제조 및 안정성을 확인하였다. Gum arabic 농도별(10-4~0.2 wt%)로 계면장력을 측정하여 계면활성능력을 확인 한 뒤, 10 wt%의 palm oil에 대한 농도별(2.0~4.5 wt%) 에멀션의 안정성을 37일 동안 관찰하였다. Gum arabic의 유화능을 측정하기 위해 표면장력계, 입도분석, Turbiscan, 현미경을 이용하여 관찰하였다. Gum arabic의 경우, 농도가 증가할수록 계면장력이 감소하는 경향을 확인할 수 있었다(0.2 wt%, γ ≈ 33.2 mN m-1). 유화액 시스템(팜유 10 wt% in water phase)에서는 4.0 wt%(d43 ≈ 0.54 μm, d32 ≈ 0.32 μm) 이상의 농도에서는 37일 동안의 크기의 변화가 없는 것을 확인할 수 있었다. Gum arabic의 적정농도(≧3.5 wt%)를 결정한 후, 정제수 및 물엿을 이용해 고형분 45 wt%로 조절하여 유화액 분말를 제조하였다. 그리고 제조된 유화액 분말은 분말입자 크기와 지방 용출도로 안정성을 평가하였다. Gum arabic의 농도에 따라 분말입자의 크기는 유의적 차이가 없었으나(d43 ≈ 44.85 μm, d32 ≈ 28.88 μm), Gum arabic 4.0 wt% 이상 함유한 커피크리머는 제조 수율(99.5%)이 높고, 지방 용출도(4.65%)가 낮은 것을 확인할 수 있었다. 따라서, gum arabic이 기존 유화액 제조 시 사용되는 합성유화제를 대체 할 수 있음을 확인하였다.

최근 평균 수명 증가 및 고령화 현상이 급격히 진행되면서 식생활 분야에서 고령에 따른 저작 능력 및 연하곤란 문제가 대두되고 있다. 본 연구는 겔화제(전분, 한천, 검류 등) 종류 및 농도에 따라 고령친화용 모델 단백겔을 제조하여 경도변화를 조사하였다. 두유제조기를 이용하여 제조된 두유액(170g)에 겔화제를 첨가한 후 80°C, 20분간 호화시켜 성형틀에 성형하였다. 실온에서 1시간 방냉하고 4°C 냉장고에서 24시간 저장시킨 후 Texture ananlyzer를 이용하여 경도를 측정하였다. 그 결과 전분(5~15%) 및 한천(1-5%) 농도가 증가할수록 모델 단백겔의 경도는 증가하는 경향을 나타냈으며 각각 최대 6.25×104 N/m2, 3.93×105 N/m2을 나타냈다. 또한, 2가지 겔화제(Gellan, LBG=9:1~4:6, 두유액 대비 6%)를 혼합비율로 첨가시 Gellan 함량이 감소하고 LBG 함량이 증가할수록 모델 단백겔의 경도는 감소하는 경향을 나타냈다. 잔탄검을 고정하고 다른 겔화제(κ-carrageenan, LBG, konjack) 종류에 따른 경도변화를 알아 본 결과 κ-carrageenan, LBG 및 konjack 첨가시 각각 3.45×103 N/m2, 11.70×103 N/m2 및 4.4×104 N/m2 경도를 나타났다. 따라서 본 연구 결과는 겔화제 종류 및 농도 변화를 조절함으로써 고령자의 섭취가 용이하도록 식품의 경도를 사용목적에 따라 다양한 단계로 조절 가능함을 제시하였다.

옥수수수염은 다양한 플라보노이드를 함유하고 있어 항산화능이 보고되었으며, 전통의학에서는 부종의 제어에 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 LPS로 자극된 RAW 264.7 대식세포의 염증모델에서, 옥수수수염 추출물의 항염증기작을 탐색하였다. 옥수수수염 추출물과 함께 배양한 RAW 264.7 대식세포의 대식능, 항원제시 단백질 (CD80, CD86, MHC class II)의 발현량, 염증성 유전자 (iNOS, COX-2, TNF-α, IL-6)의 전사 및 염증성 싸이토카인 (TNF-α, IL-6) 분비능을 측정하였다. FITC-latex beads를 이용하여 대식능을 측정한 결과, 옥수수수염 추출물을 처리함에 따라 유의적인 차이를 보이며 농도 의존적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 또한, 형광항체를 이용하여 LPS 자극에 따른 항원제시 단백질의 발현량을 flow-cytometer로 측정하였다. 그 결과, CD80 단백질은 옥수수수염 추출물을 처리하였을 시 농도에 관계 없이 그 양이 유의적으로 증가하였으며, CD86 단백질은 농도 의존적으로 유의적인 차이를 보이며 증가하였다. 대식세포의 대표적인 염증성 신호전달체계인 NF-kB의 down-stream 유전자의 전사량을 qRT-PCR을 이용하여 측정한 결과, iNOS, COX-2, TNF-α 및 IL-6의 전사량은 모두 유의적으로 감소하였다. 염증성 싸이토카인인 TNF-α와 IL-6의 전사량의 변화가 세포배양액 내 분비량과의 상관관계가 있는지 확인하기 위하여 ELISA법을 이용하여 배양액 내 싸이토카인을 정량한 결과, 모두 유의적으로 감소함을 보였다. 따라서, 본 연구결과는 옥수수수염 추출물의 항염증 기능을 밝히고 있다. 더불어, 대식세포의 후천성면역을 매개하는 항원제시능은 영향을 받지 않음으로서 면역저하효과는 없을 것으로 판단된다.

Angelica gigas Nakai has been used for traditional Korean medicine which acts anti-inflammatories, protects the liver, and enhances the immune system. Subcritical water extraction (SWE) is an eco-friendly extraction method in which the pressure is applied between the boiling point and critical temperature of water that maintains the liquid state. The aim of study was to determine the optimal extraction conditions for subcritical water extraction of the decursin and nodakenin from Angelica gigas Nakai, comparing two scales, laboratory-scale (22 mL) and pilot-scale (8 L) devices to assess the feasibility of industrial applications. Extraction efficiencies were evaluated by measuring total polyphenol contents and DPPH radical scavenging activity with a spectrophotometer, extraction yields of decursin and nodakenin with a high-performance liquid chromatography. The subcritical water extraction conditions of pilot-scale were as follows: extraction temperature of 150, 170, 190 and 210°C; extraction times of 5, 10, 15, and 20 min. The highest yields of decursin and nodakenin were at 190°C/15 min (17.65 mg/g Angelica gigas) and 170°C/20 min (4.35 mg/g Angelica gigas), respectively. These were not significantly different from the maximum contents of decursin (13.49 mg/g Angelica gigas), and nodakenin (4.66 mg/g Angelica gigas) for lab-scale subcritical water extraction. The maximum values for total polyphenol content and DPPH scavenging activity of subcritical water extraction were 64.32 mg/g Angelica gigas and 74.4%, respectively. On the other hand, those of conventional extraction method using methanol (60°C/120 min) were obtained as 14.31 mg/g Angelica gigas and 41.9%. Therefore, the subcritical water extraction is a rapid and efficient method for extracting polyphenols and anti-oxidative compounds.

염미증진제(salt enhancer)는 짠맛이 없거나 혹은 약한 짠맛을 가지면서 소금의 짠맛을 끌어내어 상승시키는 식품 소재로 MSG, IMP, 효모추출물, 아미노산, 짠맛을 갖는 무기염류, 당류 등이 있다. 염미증강제는 직접적인 소금의 대체보다는 전반적인 풍미의 조화도 상승 및 향미 상승을 이끌어내 궁극적으로 나트륨 사용을 줄이는 효능을 가지고 있다. 염미증진제 소재 중 식물단백가수분해물(hydrolyzed vegetable protein)은 유리아미노산 함량이 많으며 만드는 과정 중 maillard reaction으로 인해 풍미가 향상되어 다양한 식품에 조미용 소재로서 널리 사용 중이다. 탈지대두단백산분해액의 경우 유리아미노산, 염 및 다양한 휘발성 화합물을 풍부하게 포함하고 있어 식품산업에서 식물단백가수분해물 중에서도 널리 사용되며 단백질 분해 중 생성되는 고유의 풍미는 치즈, 육가공품, 각종 발효식품에서 향미를 증진시키며, 특히 나트륨을 저감한 식품에 사용시 이취를 마스킹하는 효과가 있고, 통조림 및 냉동 식품에서도 향미의 변화 없이 사용할 수 있다. 본 연구에서는 식물성단백원료로부터 산분해 공정 및 특정아미노산 선별공정을 적용하여 분리한 탈지대두단백산가수분해액이 나트륨 저감 목적으로 사용되었을 때의 다양한 효과를 연구하였다. 연구결과로부터 지미 성분 아미노산인 Glutamic acid과 Aspartic acid가 45% 이상 함유되고, 기존의 일반 대두단백가수분해물보다 더 진한 농후미를 갖는 것으로 나타났다. 또한, 감칠맛과 진한 맛을 상승시켜 맛을 부드럽게 만들고 짠맛을 증진시키기 때문에 식품의 나트륨 저감이 가능하다. 개발한 탈지대두단백산가수분해액을 천일염에 코팅하여 제조한 저염소금은 요리에 첨가했을 때 전체적인 풍미 상승으로 인해 기존 소금 첨가량보다 최대 30% 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 개발된 탈지대두단백 유래 염미증진용 소재는 맛풍미는 그대로 유지하면서도 소비자의 나트륨 섭취 양을 줄일 수 있을 것으로 예상된다.

7년 이상 장기간 배양으로 인한 고가의 산양삼은 항염증에 효과가 있다고 잘 알려져 있다. 하지만, 재배기간에 따른 항염증능의 비교 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는, 3년, 5년, 7년 근령의 산양삼 추출물을 이용하여 RAW264.7 대식세포의 염증반응 모델에서의 항염증능을 비교분석하였다. 이를 위하여, 염증성 싸이토카인 (IL-6, TNF-α)의 분비, 표면 단백질(CD80, CD86, MHC-Ⅱ)의 발현 및 대식능을 분석하였다. 각 근령의 산양삼 추출물을 0.1, 1, 10ppm 농도로 RAW26.47 세포주에 처리한 후, LPS로 염증반응을 유도하였을 때, IL-6와TNF-α의 분비량이 모든 근령군에서 농도의 존적으로 감소함을 보였다. 하지만, 일반적으로 근령이 클수록 싸이토카인 분비 억제 효과가 높은 것으로 확인 되었다. 대식세포의 활성화마커인 표면 단백질의 발현양도 모든 실험군에서 농도의존적으로 감소 하는 경향을 나타내었다. 구체적으로는, CD80과 CD86의 발현은 3년삼, 5년삼, 7년삼의 10ppm에서 무처리 대조군과 비교하여 유의적으로 감소하였고, 근령간의 차이는 보이지 않았다. MHC-Ⅱ의 발현은 일정한 경향은 나타나지 않았고 3, 7년삼의 10ppm처리군에서 감소하였다. 대식능은 3년삼의 10ppm을 제외하고는 유의적 차이를 보이지 않았다. 이러한 결과는 산양삼 근령에 증가에 따라 항염증능이 증가하지만, 대식능에는 영향을 미치지 않는 것으로 평가되며 동물실험을 통하여 확증할 예정이다.

With increasing interests on health issues, whole grains are getting focus with their various beneficial effects along with unique characteristics. Studies on whole grains, however, are mostly focused on whole wheat grains, no systematic researches on whole rice grain has been attempted. In this study, we tried to characterize the starches in whole rice grain including morphology, molecular weight distribution and its side chain structures for further application. Early harvested whole rice grains, named as green whole rice (GWR) was coarsely grounded and starch fraction was separated through alkaline steeping method and dried for the analysis. Morphology of starch particles of GWR was investigated with scanning electron microscopy (SEM) and no significant differences was observed compared to the control rice starches. Pre-treatments such as dehulling and steaming also did not affect overall shape of starches in rice. Molecular weight distribution of GWR starch was analyzed with gel permeation chromatography (GPC) and compared with normal rice starch. GPC analyses revealed that the relative ratio of higher molecular weight fractions in GWR was significantly higher than normal rice. In addition, side chain structures of amylopectin molecules in GWR starch was analyzed with high performance size exclusion chromatography (HPSEC). The average number of DP in GWR was shorter with higher ratio of shorter side chain fractions than normal rice starch. These findings on GWR starch would be useful basement for following research and application of green whole rice.

김치의 미생물학적 안전성은 중요관리점인 세척공정에서의 미생물 저감화 효과 확보가 필수적이다. 세척 효과는 공정에 투입되는 세척용수의 유량에 영향을 받게 된다. 본 연구는 세척공정 중 세척용수를 재활용하여 세척용수 유량을 증가시키는 방식의 미생물 저감화 효과를 평가하였다. 세척공정 중 용수의 세척 단계별 재활용 유무에 따라 작업시간대별로 절임배추와 세척용수 시료를 채취하여 일반세균과 대장균군 수를 분석하였다. 3단계의 세척공정에서 세척용수는 각각 2단에서 1단, 3단에서 2단으로 사용 후 재투입되도록 조작하였다. 세척용수의 미생물수는 작업시간이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타나 세척조에 잔류하는 용수의 미생물 오염도가 증가하여 세척 효과는 시간이 지날수록 떨어지는 것으로 확인되었다. 작업 1시간 간격을 비교하였을 때 일반세균수는 약 0.26~0.43 Log CFU/g, 대장균 군수 약 0.17~0.18 Log CFU/g차이를 보였다. 세척단계를 거치면서 절임배추의 미생물수는 감소하였으나 작업시간이 증가할수록 증가하여, 작업시작 30분 후 일반세균수는 약 1.38 Log CFU/g, 90분에서는 약 1.17 Log CFU/g로 감소 효과가 떨어지는 것으로 나타났다. 재활용하지 않은 세척 공정을 거친 절임배추의 일반세균 저감화는 세척 1단, 세척 2단, 선별, 세척 3단, 탈수 단계에서 0.11, 0.51, 0.58, 0.75, 1.27 Log CFU/g였고, 세척용수를 재활용한 세척 공정을 거친 배추는 0.22, 0.43, 0.47, 0.69, 0.95 Log CFU/g 감소하여 세척용수를 재활용하지 않는 세척공정에서의 미생물 저감화 효과가 높은 것으로 나타났다. 대장균군의 경우도 각각 0.16, 0.32, 0.33, 0.37, 0.54 Log CFU/g 감소와 0.16, 0.28, 0.29, 0.32, 0.43 Log CFU/g 감소로 일반세균과 비슷한 경향으로 나타나 세척공정 중 세척용수의 재활용은 절임 배추의 미생물 저감화에 효과가 없는 것으로 판단된다. 따라서 절임배추의 세척 효과를 높이기 위해서는 세척조에 잔류하는 용수의 미생물 오염도를 제어할 수 있도록 세척단계별로 유입되는 세척용수의 유량 관리를 조절하는 방안 마련이 필요하다.