흰목이(Tremella fuciformis)는 전 세계적으로 약 40여종이 있으며, 아열대, 열대, 온대지방 등에서 폭넓게 분포하고 있다. 흰목이는 중국고전에서 양귀비가 즐겨먹었다고 나올 정도로 예로부터 미의 상징으로 여겨지기도 하였다. 실제로 흰목이 추출물이 세포의 멜라닌형성 억제를 유도하여 피부미백효과가 있고, UV 자극 손상으로 유발되는 주름을 예방하여 주름개선 효과를 나타낸다고 알려져 있다. 또한 흰목이는 미용에 관련 된 효과 뿐 아니라 당뇨병과 고혈압에서도 효능을 가지고 있고, 면역력을 높여주어 항암효과가 있다고 밝혀져 있다. 흰목이는 중국 사천성에서 최초로 재배했다고 기록되어 있으며, 현재는 중국과 동남아시아에서 생산되고 있다. 중국에서는 이미 흰목이 대량인공재배에 성공하였으나, 국내에서는 대량인공재배에 관한 연구가 많이 이루어지지 않고있다. 따라서 대량인공재배에 관한 연구를 하기 전 단계로, 흰목이의 표준 재 배법 확립을 위한 최적 배양조건을 구명하기 위해, 농과원에서 분양받은 흰목이 균주를 이용하여 실험을 진행하였다. 배지 종류로는 PDA, MCM, YM, CDA 등 4종류를 이용하였고, 배양실(25°C)에서 흰목이 균주의 최적 배양조건을 탐색하였다.

전 세계적으로 원자력 발전소는 442기가 가동 중이며, 62기가 충원될 예정이다. 원자력 발전소의 증가에 따라 방사성 폐기물 유출에 대한 위험성도 증가하였다. 이러한 이유 때문 에, 방사성 폐기물의 처리는 인간, 동물, 식물을 포함하는 자 연 생태계를 보전하는 관점에서 중요하다. 또한, 방사성 폐 기물 유출은 그 지역뿐만 아니라 전 세계적으로 심각한 문 제를 야기한다. 본 연구는 입체 배양세포에 방사성 핵종원 소 (세슘, 스트론튬, 코발트)를 처리하였고 이에 대한 영향력 을 확인하였다. 입체 배양 구조체는 아가로오스 하이드로겔 을 이용하여 제작했으며 암세포 및 정상세포 (HeLa, HepG2, COS-7)를 사용하여 입체 배양을 실시 하였다. 입체 형태로 세포를 배양한 후 세슘, 스트론튬, 코발트 농도 변화에 따라 세포 생존능력을 분석하였다. 이때 입체 배양세포에서 생존 능력이 단층 배양세포 보다 최대 42% 우수한 것을 확인하였 다. 입체 배양구조체는 세포가 형태 및 생리학적으로 in vivo 환경인 조직과 비슷하게 배양을 가능하게 하였다. 따라서, 입체 배양구조체는 기존의 단층 배양 한계점인 in vivo 환경 에 적용시킬 수 없다는 한계를 극복하였다. 본 입체 배양 기 술이 중금속 독성평가 및 단시간 내에 다수의 물질 분석을 수행하는 고속 대량 스크리닝 기술에 활용될 것으로 기대한 다.

표고 톱밥재배용 ‘참아람’ 품종에 대한 표고톱밥배지 배양기간 배양환경에 따라 배양적 특성변화를 비교 조사하였다. 배양환경 조건시험에서 통기구 크기별 4개 처리구(20, 25, 28, 40mm)에서 시험결과 25mm이상에서 갈변배양이 비교적 원활하게 진행되었으며, 통기구 크기가 점차 증가할수록 배양은 더 안정적이었다. 배지의 융기갈변배양기간 온도처리별 3개 처리구(15, 20, 25℃)로 시험한 결과 20℃이상의 온도조건에서 배양이 안정적으로 진행되었으며, 동일기간 빛의 조사량에 따른 시험에서는 2개 처리구(20, 20-200lux)로 시험결과 20lux로 균일하게 배양한 처리구보다 20lux에서 200lux로 단계적 광량을 증가시킨 처리구에서 갈변배양이 우수하였다.

기존의 젖산발효 공정은 순수배양을 통한 회분식 발효를 주로 이용하고 있다. 하지만 멸균과정의 필요와 생산성이 낮은 한계을 가지고 있는 등, 문제점들을 가지고 있어 혼합배양을 통한 연속식 발효가 대안이 될 수 있다. 혼합배양 환경에서는 젖산의 순도와 생산 효율을 높이기 위하여, 젖산균이 우세한 환경을 조성하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 젖산균이 강산성 조건에서 뛰어난 저항력이 있다는 기존 연구결과를 바탕으로, 혼합배양 환경에서의 강산성 조건의 초기 운전 조건(pH 3.0)이 연속식 젖산발효에 미치는 영향에 대하여 실험하였다. 초기 운전 조건을 pH 3.0으로 고정시킨 반응기에서 초기 운전 조건을 젖산발효의 최적 pH 조건(pH 5.5)으로 유지한 반응기보다 높은 최대 젖산 농도(6.12 g COD/L), 젖산생성속도(0.51 g COD/L/hr), 수율(0.65 g COD/g CODremoved), 그리고 함량(94.8% LA/tSOA)을 보였다. 미생물군집구조 분석 결과, 세균군집구조의 변화는 HRT가 짧아질수록 초기 pH조건보다 HRT에 의한 선택압력에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.

축산폐수는 질소와 인을 다량으로 포함하고 있으며, 1, 2차 처리 후 90% 제거되는 유기물과는 달리 질소나인 등의 영양염류는 제거효율이 상대적으로 낮다. 이 처리수가 그대로 수계에 방류되면 녹조현상 및 부영양화의 원인이 되기 때문에 폐수의 3차 처리(고도처리)가 필수적이다. 그동안의 연구에서 축산폐수 내 영양염류를 제거하는 데에 미세조류를 이용하는 것이 효과적이라는 사실이 밝혀졌으며, 이때 생산되는 바이오매스는 바이오 에너지의 생산원료로도 활용이 가능하다. 이에 본 연구는 축산폐수 고도처리에 활용 가능한 미세조류 Chlorella emersonii 종의 성장 동역학 및 질소농도변화에 따른 광독립영양성장율과 질소 제거효율을 비교하여 축산폐수의 고도처리 적용 가능성이 가장 높은 배양환경을 도출하고, 미세조류를 이용한 축산폐수 고도처리의 적용 가능성을 response surface methodology를 이용하여 평가하였다. 본 연구는 예비실험 결과 질소 제거와 바이오매스 생산에 효과적인 것으로 나타난 녹조류인 Chlorella emersonii 종을 이용하였고, 축산폐수는 1차 및 2차 처리를 거치고 난 후의 유출수를 공급받아 GF/C filter로 여과 후 고압멸균을 하는 전처리 후 사용하였다. 모든 실험은 triplicate로 진행되었고 평균값을 나타낸다. 실험은 500 mL media bottle (TriForest Enterprises, Inc, USA)을 광반응조로 이용하였고, 유효부피는 400 mL로 설정하였다. 광독립영양성장을 위한 무기탄소원 공급을 위해 0.04%의 CO2 를 포함한 공기를 6 Lair/min의 속도로 0.45 μm filter를 통과시킨 후 주입하였다. 광에너지원은 특수제작된 LED Light를 이용하여 photosynthetically active ratiation으로 실험 조건에 따라 반응조 외부표면 측정기준 80, 160, 240 μmol/s･m²이 되도록 조절해주었다. Shaking incubator를 활용하여 실험 조건에 따른 온도와 교반속도를 각 25, 35, 45℃, 110 rpm으로 제어하였다. 전처리를 모두 거친 축산폐수의 낮은 질소농도는 NH4Cl을 활용하여 반응조 내에서 100 mg N/L 내외의 범위에서 실험계획에 따라 조절하여 배양하였고 인의 농도는 제한하지 않았다. 미세조류 C. Emersonii 종을 최적의 조건에서 배양할 경우 최대 61%의 질소 제거율을 나타냈다. 또한 최적의 조건에서 평균 비성장속도가 0.5096 day-1 이상으로 나타나 바이오매스를 대량으로 생산해낼 수 있는 가능성을 보였다. 종합하면, 본 연구는 미세조류 C. Emersonii 종을 축산폐수처리에 실제 적용이 가능함을 보임과 동시에 유용자원이 되는 바이오매스의 생산이 가능함을 확인하였다.

Bacterial cellulose (BC) has played important role as new functional material for food industry and industrial products based on its unique properties. The interest in BC from static cultures has increased steadily in recent years because of its potential for use in medicine and cosmetics. In this study, we investigated culture condition for BC production by Acetobacter sp. F15 in static culture. The strain F15, which was isolated from decayed fruit, was selected on the basis of BC thickness. The optimal medium compositions for BC production were glucose 7%, soytone 12%, K2HPO4 0.2%, NaH2PO4ㆍ2H2O 0.2%, lactic acid 0.05% and ethanol 0.3%, respectively. The strain F15 was able to produce BC at 26℃-36℃ with a maximum at 32 ℃. BC production occurred at pH 4.5-8 with a maximum at pH 6.5. Under these conditions, a maximum BC thickness of 12.15 mm was achieved after 9 days of cultivation; this value was about 2.3-fold higher than the thickness in basic medium. Scanning electron micrographs showed that BC from the optimal medium was more compact than plant cellulose and was reticulated structure consisting of ultrafine cellulose fibrils. BC from the optimal medium was found to be of cellulose type I, the same as typical native cellulose.

마디풀과(Polygonaceae)에 속하는 소리쟁이(Rumex crispus L.) 추출물이 환경오염원인 염화카드뮴(CdCl2)에 미치는 영향을 조사하기 위하여 배양 NIH3T3 섬유모세포(NIH3T3 fibroblast)를 재료로, 이의 항산화(antioxidation) 및 멜라닌화(melanogenesis)에 대한 영향을 조사하였다. 본 연구에서 CdCl2는 배양 NIH3T3 섬유모세포에 처리한 농도에 비례하여 세포생존율을 유의하게 감소시켰으며(p<0.001), 이 과정에서 XTT50값은 45.7μM로 측정되었다. 또한, 이 값은 Borenfreund and Puerner에 의한 독성판정기준에 따라 고독성인 것으로 나타났다. 한편, 항산화제인 vitamin E는 CdCl2에 의하여 감소된 세포생존율을 유의하게 증가시킴으로서 CdCl2의 세포독성을 방어하였다. CdCl2의 세포독성에 대한 소리쟁이 추출물의 영향에 있어서는, 소리쟁이 추출물은 CdCl2만의 처리에 비하여 세포생존율을 유의하게 증가시켰으며(p<0.001), 또한 DPPH-라디칼 소거능(DPPH-radical scavenging activity)에 의한 항산화능을 나타냈다. 멜라닌화에 있어서, 소리쟁이 추출물은 CdCl2에 의하여 증가된 티로시나제(tyrosinase) 활성과 총멜라닌양을 모두 유의하게 감소시켰다(p<0.001). 이상의 결과로부터 CdCl2의 세포독성에 산화적 손상이 관여하고 있으며, 소리쟁이 추출물은 항산화능에 의하여 CdCl2의 세포독성을 효과적으로 방어하였다. 또한 소리쟁이 추출물은 티로시나제 활성과 총멜라닌양을 유의하게 감소시킴으로서 멜라닌화를 방어하는데 효과적인 것으로 나타났다. 따라서 소리쟁이와 같은 천연물을 대상으로 CdCl2 처럼 산화적 손상과 관련된 중금속계 환경오염원의 독성으로부터 보호할 수 있는 물질에 대한 탐색 및 개발은 이의 활용적 가치가 크다고 생각된다.

둥근마 액체배양에서 소괴경의 생산을 위하여 배양온도와 일장의 전환과 배양 배지의 교체 효과를 조사하였다. 둥근마 액체배양에서 식물체의 증식을 위한 일장시간은 6주의 배양기간 동안 25℃에서 16시간보다는 24시간이 효과적이었다. 기내소괴경의 생산을 위하여 배양기간을 12주로 연장하여 배양하였으며, 배지교체의 효과를 검토하기 위하여, 배양 중기인 배양 후 6주째에 새로운 배지로 교체하였더니, 배지를 교체하지 않은 것보다 소괴경의 형성수가 평균 5개씩 더 많았고, 소괴경무게도 70% 이상 증가하였다. 배양환경의 전환이 소괴경 형성에 미치는 효과를 알아보기 위하여, 12주의 배양기간 중에 식물체 생장이 활발한 초기 6주간은 25℃에서 24시간의 일장환경에서 배양하고, 이후 6주간의 배양온도와 일장시간을 전환하였다. 배양온도는 25℃가 15℃보다 효과적이었고, 25℃에서 일장시간은 24시간이 암처리 또는 8시간 일장처리보다 효과가 있었다. 12주간의 배양기간중에 배지 교체의 적절한 시기는 배양 후 2, 4, 6, 8, 10주째 또는 배지 무교체 처리구중에서, 생체중, 마디수, 소괴경수에서는 2주 또는 6주째에 교체하는 것이 좋았고, 소괴경중은 8주째 교체 처리구에서 가장 무거웠으나 소괴경의 수와 무게를 모두 고려하였을 때, 초기 배양 후 6주째에 배지 교체하는 것이 가장 효율적이었다. 12주간의 배양기간 중 배양 후 6주째에 교체할 배지의 성분은 sucrose 30, 60 g·L-1 또는 sucrose 60 g + BA 0.1 mg·L-1 함유 배지 중에서 sucrose 60 g·L-1이 함유된 배지로 교체하였을 때, 소괴경의 총무게가 가장 무거워 소괴경의 비대에 가장 효과적이었다. 따라서, 둥근마의 액체배양시 25±1℃, 24시간 광조건으로, 마디접종 후 6주째에 sucrose 60 g·L-1를 함유한 배지로 교체하여 6주간 추가 배양하는 방법이 기내 식물체와 소괴경의 생장과 형성에 가장 효과적이었다.