Known for its effectiveness in weight loss and diabetes prevention, Gymnema sylvestre products can be found in the US, Japanese, and Indian markets. However, the recommended dosage or safety of these products has not yet been proven. Therefore, development of an analytical method for detecting the content of Gymnema sylvestre in food products is required. Accordingly, this study proposes an analysis method that can examine Gymnema sylvestre in food using LC-ESI-MS/MS and KASP (Kompetitive Allele-Specific PCR) markers. In LC-ESI-MS/MS, a simultaneous analysis method for gymnemic acid and deacylgymnemic acid was optimized using negative ionization mode, and its validation test was completed for solid and liquid samples. In addition, KASP markers were prepared by finding the specific SNP of G. sylvestre in ITS2 and matK through DNA barcodes. The two KASP markers returned positive FAM fluorescence result when combined with G. sylvestre, and this aspect was confirmed in raw G. sylvestre as well. The applicability of the method was tested on 21 different food and healthy functional products containing G. sylvestre purchased on the internet. As a result, although there was a difference in the ratios of gymnemic acid and deacylgymnemic acid in LC-ESI-MS/MS, the index component was detected in all 21 products samples. In the KASP analysis, 9 products returned positive FAM result, and the rest of the products were found to be containing G. sylvestre extract. This study is the first study to use the dual system of LC-ESI-MS/MS and KASP for the analysis of G. sylvestre. The study has confirmed that these two methods are applicable to the examine G. sylvestre content in food products.

분리막조 전단 침전조 하부에 경사판을 설치하고, 분리조의 활성슬러지는 막 모듈 하부의 공기에 의한 유동에너지를 이용하여 경사판 침전조와 분리조의 상부 위어를 통하여 이동할 수 있게 하였다. 분리조에 TORAY사의 침지식평막 (MEMBRAYTM)을 50 m3/일 규모로 설치하고, 20.4 LMH의 플럭스로 운전하였다. 경사판을 설치하지 않은 경우, 분리조의 MLSS가 침전조 보다 1,800 mg/L 높았 고, 경사판을 설치한 결과, 분리조의 MLSS 농도가 침전조 보다 1,300 mg/L 높 아 경사판이 분리조의 MLSS 농도를 저감하였다. 또한, 침전조와 분리막조의 유 로구간인 위어의 높이를 20, 30 및 40 cm로 증가시킬수록 MLSS의 이동이 보다 증가하여 막분리조의 MLSS 농도를 낮출 수 있었다.

탈기/무산소조, 삼중반응조, 경사판침전조, 막분리조에서 경사판침전조에서 탈기/무산소조로 1Q의 내부반송과 삼중반응조로 0.3~0.5Q의 30분 마다 교대반송을 하였다. 교대반송시 NaOH를 주입하여 탈질원을 제공하였다. TN 유입 농도는 30.1mg/L에서 4.7mg/L로 제거되었으며, 처리수의 NH3-N의 평균농도는 0.5mg/L로 처리되어 대부분 질산화가 이루어졌다. NO3-N은 2.1mg/L로 무산소/탈기, 삼중반응조 및 침전조가 모두 하부로 연결되어 무산소조의 역할이 크게 증가하여 나타난 것으로 판단된다. NaOH(2,000mg/L)를 34mL/min으로 주입한 결과 반송수 상징액의 CODMn 농도는 24.7(19.9~31.0)mg/L로 탈질원이 형성되었음을 알 수 있었다.

탈기/무산소조, 삼중반응조, 경사판침전조, 막분리조에서 2, 3단계에 침전조 하부에 경사판을 설치하였고, 위어의 높이를 증가시켰다. 1단계에서 침전조와 막분리조의 MLSS 차이는 1,800mg/L 정도이며, 2, 3단계에서는 1,300mg/L로 막분리조의 MLSS 농도가 낮아졌다. 경사판침전조에서 막분리조로 이송되는 위어의 단면적이 증가함에 따라 유속이 느려지고, 막분리조로 이동하는 유속인 ULd과의 합이 낮아져 유량이 감소하는 것을 알 수 있다. 위어의 높이를 증가시키거나 단면적을 증가시키면 막분리조의 MLSS의 농축을 낮출 수 있고 경사판침전조의 MLSS 농도를 고농도로 유지 할 수 있어 분리막의 오염을 낮출 수 있다. 처리수의 H3-N의 평균농도는 0.5mg/L로 처리되어 대부분 질산화가 이루어졌다.

본 연구에서는 칼슘 이온 제거를 위해 칼슘용액에 임계미셀농도(CMC) 이상으로 음이온계면활성제인 sodium dodecyl sulfate (SDS)를 주입하여 미셀을 형성한 후, 미셀 표면에 칼슘 이온의 흡착 또는 결합으로 형성된 응집체들을 2종류의 세라믹 분리막으로 배제하였다. 그 결과, 99.98% 이상 칼슘 배제율을 보였다. 또한 본 실험범위에서 TMP가 증가할수록 막오염(Rf)은 증가하는 경향을 보였지만, 구동력의 증가로 인해 총여과부피(VT) 및 무차원한 투과선속(J/Jo), 투과선속(J) 역시 증가하였다. 또한 세라믹 분리막에 대하여 주기적 질소 역세척을 실시할 경우, 질소 역세척 시간(BT) 및 여과 시간(FT), 즉 역세척 주기의 영향을 조사하였다. 그 결과, NCMT-6231 (평균기공 0.07 μm) 및 NCMT-7231 (0.10 μm) 분리막의 최적 BT는 각각 10초, 15초이었다. 또한, 최적 FT는 2종류 분리막 모두 5분으로, 빈번한 질소 역세척이 막오염을 효과적으로 감소시켰다. 한편 칼슘용액으로 실험하여 도출된 최적 운전조건을 두유 포장팩 세척수로 사용하고 있는 지하수에 적용한 결과, 2종류의 분리막 모두 칼슘을 99.98% 이상 제거할 수 있었다.

본 연구에서는 경도 이온의 화학적 침전을 위하여 지하수에 과량의 Lime-Soda ash를 주입하여 플럭(floc)을 형성한 다음 침전과정을 십자흐름(Crossflow) 방식의 관형 세라믹 분리막을 이용한 한외여과(UF) 공정으로 대체하였다. 그 결과 두유 포장팩 세척수로 사용하고 있는 지하수의 총경도를 10 mg/L as CaCO3 이하로 감소시킬 수 있었다. 한편, TMP(Trans-membrane pressure) 및 유량 변화 실험에서 투과선속(Permeate flux, J) 및 무차원한 투과선속(J/JO) 변화를 조사하여, TMP 및 유량이 무기물로 형성된 응집 플럭에 의한 막오염에 미치는 영향을 알아보았다. 그 결과, 본 실험 범위에서 TMP 및 유량 변화가 막오염과 총경도 제거율에 미치는 영향은 거의 없었다.

본 연구에서는 2종류의 다채널 알루미나 세라믹 정밀여과막으로 호소수를 처리할 경우, 질소 역세척 시간(BT) 및 막간압력차(TMP) 영향과 최적운전조건을 규명하였다. 정상여과시간(FT)은 8분, 유량 2.0 L/min, 역세척 압력 2.0 bar로 고정하였고, BT는 10∼60초, TMP는 0.6~2.0 bar로 변화시켰다. 또한, 최적운전조건은 막오염에 의한 저항 (Rf), 무차원한 투과선속 (J/Jo), 투과선속 (J), 총여과부피VT의 측면에서 고찰하였다. 그 결과, 0.4 μm의 평균기공 크기를 갖고 있는 HC04 분리막의 최적 역세척 조건은 BT=10초, 1.0 μm의 평균기공인 HC10 분리막에서는 20초임을 알 수 있었다. 한편, TMP가 증가할수록 구동력의 증가로 보다 많은 VT를 얻을 수 있었다. 오염물질 제거율은 탁도(Turbidity) 95.4% 이상, 화학적 산소 요구량 (CODMn) 12.7∼20.1%, 암모니아성 질소(NH3-N) 0.0∼6.4%, 총질소 (T-N) 1.9∼4.6%, 총인 (T-P) 34.9∼88.4%의 제거 율을 보였다.

우유 또는 주스 종이용기를 재활용하여 화장지를 생산하고 있는 제지회사에서 배출되는 제지폐수를 대상으로 주기적 질소 역세척이 가능한 세라믹 정밀여과 시스템을 운전하였다. 제지폐수 재활용을 위해 본 연구에서 7개의 채널이 있는 2 종류의 알루미나 분리막이 사용되었다. 질소 역세척 시간을 40초, 막간압력차 1.0kgf/cm2, 역세척 압력 5.0kgf/cm2로 고정하였을 때 0.4mum의 평균기공 크기를 갖고 있는 HC04 알루미나 분리막의 최적 여과시간 간격은 4분으로 1.0mum의 평균기공인 HV10 분리막의 16분보다 짧았다. 여과시간 간격과 역세척 시간을 고정한 상태에서 막간압력차(TMP)의 영향을 살펴본 결과, 높은 TMP 조건에서는 쉽게 막표면에 케이크가 형성되고 막 내부 구조에도 막오염이 발생하기 때문에 낮은 TMP 조건이 막오염 제어에 유리한 것을 알 수 있었다. 그러나 TMP는 폐수처리 여과 시스템에서 구동력이기 때문에, 가장 높은 TMP 조건에서 가장 많은 총여과부피를 얻을 수 있었다. 한편, 다채널 세라믹 분리막을 사용한 정밀여과시스템에서 얻은 투과수는 탁도가 낮기 때문에 제지공정에서 재활용 될 수 있다.