우리나라 여러 해양환경 지역으로부터 확보한 370주의 해양세균, 균류, 미세조류로부터 기초생 리활성(항산화, 항염, 항균, 항암, 항바이러스)을 조사하여 채집지, 분리원, 종(種) 수준에서의 활성결과를 비교하였다. 해양세균의 경우, 일반적으로 유용성이 많이 알려진 Streptomyces 속 과 Bacillus 속에 속하는 균주들이 두드러진 강한 효능이 관찰되었고, 주로 해양퇴적물로부터 유용한 자원을 분리할 수 있었다. 해양균류와 미세조류의 경우에도 종 특이적으로 활성이 강 하게 나타나는 결과를 확인할 수 있었고, 효능 특이적으로 활성을 보이는 결과도 얻을 수 있었 다. 이러한 결과를 바탕으로 추후 특정질병에 선택적으로 효능을 보이는 화학물질 연구 또는 자원 기반 연구 수행 시 유용성을 전제로 한 자원 확보 전략 수립과 산업 활성화를 위한 전 략소재로 우선적 접근이 용이할 수 있는 연구결과라 생각된다. 또한, 이들 결과를 해양바이오 뱅크를 통한 분양소재로 활용함으로써 학계, 산업계에서 활용하여 해양바이오산업 활성화에 좀 더 빠른 접근을 도울 수 있다고 생각한다.

본 연구는 비산소 분쇄 및 포장이 해조류 분말의 색도, 항산화활성 및 미생물 수에 미치는 영향을 조사하였다. 대조구로는 산소 조건하에서 분쇄 및 포장을 진행하였다. 색도는 대조구가 저장기간이 지남에 따라 L값과 b값은 감소하고 a값이 증가하여 갈변현상이 일어나는 것을 확인하였다. 또한, 총 페놀함량 (9.8~8.0mg GAE/100g dw), DPPH (12.57~11.00mg BHAE/100g dw), ABTS (13~8.4mg AAE/100g dw) 및 FRAP (11.2~8.0mg Fe(II)/100g dw)활성이 모두 감소하는 것으로 나타났다. 반면에, 진공-질소치환에 의한 비산소 분쇄 및 포장의 경우 유의적으로 차이가 없는 것으로 나타났다. 미생물수는 대장균군, 일반세균수, 효모 및 곰팡이를 분석하였고 대장균군과 곰팡이는 모든 샘플에서 불검출되었다. 대조구는 0~8주차에서 일반세균수와 효모가 각각 1.52~1.96 log CFU/g, 0~1.77 log CFU/g으로 증가하는 것으로 나타났다. 비산소 분쇄 및 포장 조건은 0~8주차에서 일반세균수와 효모가 각각 1.52~1.53 log CFU/g, 0~1.25 log CFU/g으로 각각 나타나 일반세균수는 유의적으로 차이가 없었으나 효모는 약간 증가한 것으로 나타났다. 따라서, 색도유지, 높은 총 페놀함량 및 항산화 활성 유지, 일반세균 및 효모의 성장 억제를 위해서는 진공-질소치환에 의한 비산소 분쇄 및 포장 조건하에서 품질특성과 미생물수를 유지하는데 효과적일 것으로 판단된다.

진세노사이드 Compound K는 트라이터펜계 사포닌으로써 인삼의 잎, 줄기, 뿌리등에서 발견된다. 본 연구는 효소 Plantase를 이용하여 인삼 추출물로부터 고부가가치의 진세노사이드인 Compound K를 생산하는 연구를 하였다. Plantase는 인삼추출물에서 Compound K를 매우 효율적으로 생산함을 보여 주었다. 또한 다양한 온도와 pH에서 Compound K 생산에 대한 최적의 반응을 조사한 결과 pH 5, 50 ℃에서 가장 높은 효율을 보였다. 최적 조건에서 Compound K는 전체 추출물의 35%이상 농축될 수 있음을 확인 하였다. 생물전환된 Compound K 농축물의 항균효과를 검정한 결과 여드름균인 Cutibacterium acnes KCTC 3314에 선택적인 활성을 보였다. Compound K (35% 함유) 인삼 생물전환물의 C. acnes KCTC 3314 균주에 대한 최소저해농도 측정 결과 31.25ug/mL로 확인되었다. 따라서 향후 여드름균 완화용 화장품의 잠재적 소재로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 황기 에탄올 추출물과 황기 생물전환 추출물의 기능성 화장품 소재로서 가능성 여부를 규명하고자 하였다. 항산화 효과를 확인하기 위해 폴리페놀과 플라보노이드 함량을 측정하였고, 세포실험을 통해 피부 세포에 대한 독성과 피부 세포 노화에 대한 연구를 수행하였다. 항산화 실험 결과, 폴리페놀, 플라보노이드 효과에서는 폴리페놀과 플라보노이드의 함량이 농도 의존적으로 증가하였고, 생물전환 추출물에 비해 에탄올 추출물에서 높은 것으로 확인되었다. 황기 추출물과 생물전환된 황기추출물이 HDF 세포에서 농도 의존적으로 MMP1 발현 억제 효과가 증가되는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구는 황기 추출물과 황기 생물전환 추출물의 기능성 화장품 소재로 사용 시 항산화와 피부 노화 예방 관점에서의 기능성 화장품 소재로 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

Chlorination and UV illumination are being widely applied to inactivate a number of pathogenic microbials in the environment. Here, we evaluated the inactivation efficiency of individual and combined treatments of chlorination and UV under various aqueous conditions. UV dosage was required higher in waste water than in phosphate buffer to achieve the similar disinfecting efficiency. Free chlorine generated by electrolysis of waste water was abundant enough to inactivate microbials. Based on these, hybrid system composed of sequential treatment of electrolysis-mediated chlorination and UV treatment was developed under waste water conditions. Compared to individual treatments, hybrid system inactivated bacteria (i.e., E. coli and S. typhimurium) and viruses (i.e., MS-2 bacteriophage, rotavirus, and norovirus) more efficiently. The hybrid system also mitigated the photo re-pair of UV-driven DNA damages of target bacteria. The combined results suggested the hybrid system would achieve high inactivation efficiency and safety on various pathogenic microbials in wastewater.

Due to lack of established operating conditions, the swine manure management process circulates bio-liquor between the slurry pit and the bioreactor process cannot be effectively used yet. Therefore, a lab scale study comprising a single bio-reactor and slurry pit was conducted to investigate the optimal operating conditions. The main experiment was performed after conducting a preliminary study on the operating conditions. In the preliminary study, the volume ratio of the bioreactor to the slurry pit was fixed at 1 and hydraulic retention time (HRT) of the bioreactor was set as 5, 10 and 15 d. In the main experiment, the HRT of the bioreactor was fixed at 5 d based on preliminary results and the ratio of bioreactor to slurry pit was set at 1:3, 1:5, 1:7 and 1:10. Since, a decrease in bioreactor performance occurred when NH4-N loading rate reached 60 g/m3/d, the loading rate of NH4-N was required to be maintained below 55 g/m3/d to achieve stable operation. Although manure excretion can definitely increase the loading rate into the bioreactor as well as NH4-N concentration in the slurry pit, the NH4-N in slurry pit can be kept consistent with the circulation rate above 9.5Q (ratio to manure excretion). The optimal volume ratio of the bioreactor to the slurry pit and HRT of the bioreactor to fulfill these operating conditions was 1:3 and 5d, respectively. Notably, studying of the individual farm situation is very important to establish an ideal method to apply the optimal operation conditions suggested in this study.

The aim of this study was to isolate and identify marine bacterium with anti-methicillinresistant Staphylococcus aureus (MRSA) activity, and to purify the anti-MRSA compound, as well as to determine its activity and synergistic effects. Among the marine bacteria isolated in this study, the YJ-1 isolate had the strongest anti-MRSA activity. The YJ-1 isolate was identified on the basis of its biochemical characteristics and an analysis of 16S rRNA gene sequences. The YJ-1 isolate showed over 99.2% homology with Pseudomonas stutzeri, and was designated as a Pseudomonas sp. YJ-1. The optimal culture conditions were 25℃ and initial pH 7.0. For the purification of the anti-MRSA compounds, the YJ-1 was cultured in Pa PES-II medium, and the culture filtrates were extracted by ethyl acetate, hexane, and 80% MeOH. The 80% MeOH fraction was separated by a C18 ODS column, silica gel chromatography and a reverse phase HPLC, to yield three anti-MRSA agents, the MR1, MR2, and MR3 compounds. When the MR1 compound of 250 μg mL-1 concentration was applied to the MRSA cells, over 95% of bacterial cells was killed within 48 hr. Compared with vancomycin and ampicillin, the MR1 compound showed significant anti-MRSA activity. In addition, the anti-MRSA activity was increased by dose and time dependent manners. Furthermore, the combination of an MR1 compound with vancomycin produced a more rapid decrease in the MRSA cells than did the MR1 compound alone. Taken together, our results suggest that the Pseudomonas sp. YJ-1 and its anti-MRSA compounds could be employed as a natural antibacterial agent in MRSA infections.

This study investigated the quality characteristics and biological activities of rice germ fermented by Bacillus spp. During the milling process, the contents of rice germ in the rice bran (Control) were adjusted to 30% (RG30) and 70% (RG70). The approximate composition, pH, total acidity, total soluble solid, total sugar, polyphenol and flavonoid contents were measured. DPPH radical scavenging activity, xanthine oxidase (XO) and angiotensin converting enzyme (ACE) activities were also determined. We observed that the moisture content decreased after fermentation, while the crude protein was significantly increased. Fermentation remarkably lowered the pH from 5.83~6.26 to 4.77~4.93, thereby elevating the total acidity. Fermentation also increased the total solid contents, from 0.40~0.87 °Bx to 1.63~2.20 °Bx. The total sugar decreased to 136.81~151.53 mg/mL from 377.56~450.64 mg/mL. Polyphenol contents were the highest in control (0.59 and 0.73 mg/mL before and after fermentation, respectively). Fermentation significantly affected the increase of the polyphenols in both rice germ 30% and 70% samples, from 0.26 and 0.28 mg GAE/g before fermentation, to 0.52 and 0.70 mg GAE/g after fermentation, respectively. There was a slight increase in the flavonoid contents after fermentation. The IC50 value of the electron donating ability, as evaluated by the DPPH method, was the lowest in control (3.77 and 3.36 mg/mL before and after fermentation, respectively). Fermentation increased the XO inhibition activity up to 63.69% in control, 49.81% in rice germ 30%, and 59.32% in rice germ 70%. The ACE inhibition activities were also increased in the fermented control, rice germ 30% and 70%, to 40.51%, 22.69% and 33.91%, respectively.

본 연구는 생물전환된 대두의 isoflavone 함량, 총 페놀함량, 항산화능(DPP radical 소거능, ORAC 지수) 및 β-Glucan 함량을 측정하였다. Isoflavone의 경우 추출용매에 상관없이 배당체가 모두 비배당체로 전환되는 것을 확인하였다. Total isoflavone 함량의 경우 hexane 탈지 대두박발효물에서 2577.96 μg/mL으로 가장 높은 값을 나타냈으며, ethanol 탈지 대두박 비발효물에서 428.27 μg/mL으로 가장 낮은 값을 나타내었다. 총 페놀 함량은 대두 원물에서 39.44 mg GAE/g으로 나타났으며, ethanol 탈지 대두박비발효물 및 hexane 탈지 대두박 비발효물은 27.07, 27.75 mg GAE/g으로 대두 원물보다 다소 낮은 값을 나타냈다. 생물전환된 대두의 총 페놀 함량은 hexane 탈지 대두박발효물 41.61 mg GAE/g, ethanol 탈지 대두박 발효물42.34 mg GAE/g으로 비발효물에 비해 약 1.5배 가량 증가된 함량을 보였다. DPPH radical 소거능의 경우 대두 원물에서 51.10%의 소거능을 나타내었고 hexane 탈지 대두박 비발효물에서 50.51%, ethanol 탈지 대두박 비발효물은 43.27%의 소거능을 나타냈다. 생물전환된 ethanol 탈지 대두박 발효물에서 59.92%로 radical 소거능이 증가되었지만 hexane 탈지 대두박 발효물은 31.30%로 비발효물에 비해 낮은 radical 소거활성을 보였다. ORAC 지수는 대두 원물이 384.47 μM TE/g을 보였으며, hexane 탈지 대두박 비발효물 및 ethanol 탈지 대두박 비발효물은 318.52, 247.48 μM TE/g으로 나타났다. 생물전환된 hexane 탈지 대두박 발효물은 786.36 μM TE/g, ethanol 탈지 대두박 발효물에서 721.96 μM TE/g으로 비발효물에 비해 ORAC 지수가 증가하는 것으로 나타났다. β-Glucan 함량은 0.09~0.11%의 범위로 나타났으며 대두 원물과 ethanol 탈지 대두박 발효물에서 가장 높은 0.11%를 보였고 hexane 탈지 대두박 비발효물과 hexane 탈지 대두박 발효물에서 0.09%로 가장 낮은 β-glucan 함량을 보였지만, 추출용매 및 생물전환에 따른 β-glucan 함량의 큰 차이는 나타나지 않았다.

This study was performed to investigate the enrichment of pterostilbene content and improvement of biological activity in harvested blueberries through the modulation of metabolism with high pressure treatment at hormetic doses. After harvested blueberries were pressurized under 2, 10, and 20 MPa for 5 min at 25oC along with a set of control, pterostilbene content and induction of quinone reductase activity were observed. As a result, the content of pterostilbene in high pressure treated blueberries was enriched up to 1.33 times while quinone reductase activity was improved compared to the untreated sample. These results suggest that a mild high pressure treatment can enrich pterostilbene content and improve biological activity in harvested blueberries according to hormetic response.

During the aerobic composting of livestock excrement, or leachate, which is generated in the composting process, is distributed through a bulking agent. In this research, a specific microorganism expected to reduce the emission of odor was activated in livestock excrement supernatant, which is similar to the leachate used for water control. While the microorganism was being diffused, odor properties were examined. The bulking agent, in which the specific microorganism was activated, was produced by applying a bioreactor filled with pumice and pellets to the treatment process of livestock excrement activation sludge method. The dominant microorganisms were Pseudomonas genera. Experiment results showed ammonia content was lowered as to 0.27 ppm 1n 15 days; however, it remained at levels of 3.15 ppm in the control reactor. After the composting time was completed, the ammonia concentrations were 0.07 ppm and 3.43 ppm, respectively. The complex odor in the test reactor was 28~30 times greater than of dilution, but was 42~45 times greater in the control reactor. Hydrogen sulfide and methyl mercaptan were not detected in either reactors. Ammonia was thought to be the major odor-producing source during the aerobic composting process of livestock excrement, and it was expected that the odor could be reduced by spraying a microorganism -activated solution as a bulking agent.

Mimosa pudica (미모사), Argemone mexicana (멕시코 가시양귀비) Leucus aspara (꿀풀과 일종), Polygonum hydropiper (여뀌), Blumea lacera (국화과 일종) 등 5종의 식물 헥산추출물들의 팥바구미 성충에 대한 살충, 성충우화억제력 및 녹두 종실피해 방제력이 검증되었다. 그 결과, 밭바구미 성충 살충력은 35-69%이었으며, 녹두에 추출물을 처리한 후 성충우화 방제율은 33-63%, 종실 피해 방제율은 13-49%이었다. 추출물의 농도가 증가할수록 살충력, 성충우화 및 종실피해 방제율 등이 증가하는 것으로 나타났다. 이와 같이 5종의 식물 헥산추출물들은 밭바구미 친환경 방제제로 이용가능성이 있을 것으로 판단된다.

Recently, the production of taste and odor (T&O) compounds is a common problem in water industry. Geosmin is one of the T&O components in drinking water. However, geosmin is hardly eliminated through the conventional water treatment systems. Among various advanced processes capable of removing geosmin, adsorption process using granular activated carbon (GAC) is the most commonly used process. As time passes, however GAC process changes into biological activated carbon (BAC) process. There is little information on the BAC process in the literature. In this study, we isolated and identified microorganisms existing within various BAC processes. The microbial concentrations of BAC processes examined were 3.5×105 colony forming units (CFU/g), 2.2×106 CFU/g and 7.0×105 CFU/g in the Seongnam plant, Goyang plant and Goryeong pilot plant, respectively. The dominant bacterial species were found to be Bradyrhizobium japonicum, Novosphingobium rosa and Afipia broomeae in each plants. Removal efficiencies of 3 μg/L geosmin by the dominant species were 36.1%, 36.5% and 34.3% in mineral salts medium(MSM) where geosmin was a sole carbon source.

This study was conducted to establish optimum conditions for coagulation of konjac jelly as well as antimicrobial activity by concentration of Ca(OH)2. Hardness, gumminess, and chewiness of konjac jelly increased according to concentration of konjac powder, the key material of konjac jelly. The highest sensory evaluation score was acquired with konjac jelly made with 3% konjac powder. A Ca(OH)2 concentration of 0.4-0.6% as a coagulation agent was optimum for coagulation of konjac jelly. Further, sensory score was highest at a Ca(OH)2 concentration of 0.6%. All populations of bacteria, yeast, and mold in konjac jelly were restrained by Ca(OH)2 in a concentration- dependent manner. Furthermore, all tested microorganisms were strictly restrained at 1.0×10−2 N of Ca(OH)2.

본 연구는 질소 시비에 의해 증가된 토양 질소가 식물 의 성장 및 식물체의 화학적 조성에 미치는 영향과 이로 인한 분해에서의 변화를 확인하고자 야외성장실험과 분 해실험을 진행하였다. 온실에서 질소 시비구와 비시구 토 양에 각각 벼를 재배하였으며 식물이 성숙한 뒤 수확하 여 C, N, lignin, cellulose 함량을 측정하였다. 대조구와 질 소 처리구 토양에서 재배된 식물의 개체 당 평균 건중량은 각각 0.70 g, 1.32 g로 질소 시비에 의해 1.9배 증가하였 다. 식물체의 N 및 C 함량은 질소 시비에 의해 증가하였 고 lignin, C/N, lignin/N, cellulose/N은 감소하였다. 이후, 수확된 식물의 지상부는 microcosm 분해실험에 이용되었 으며, 분해 식물체에서 건중량의 변화, microbial biomass C와 microbial biomass N, 그리고 dehydrogenase와 urease 활성을 측정하고, 분해과정 중 발생하는 CO2의 양을 정량하였다. 대조구 토양에서 분해시킨 대조구 식물체와 질소 처리구 식물체, 그리고 질소를 처리한 토양에서 분 해시킨 질소 처리구 식물체의 잔존량은 각각 초기 건중 량의 53.0%, 47.1%, 53.6%를 나타내었다. 질소 시비는 식 물체에서 N 함량을 높이고 C/N 및 lignin/N을 낮추어 식 물체의 분해를 촉진하였으나, 분해 과정에서의 토양 질소 처리는 분해를 억제하였다. 질소 시비에 의해 토양에서 microbial biomass C와 dehydrogenase 활성은 감소하였 고, 반면에 microbial biomass N과 urease 활성은 증가하 였다. 분해 중 발생한 CO2의 양은 30일 이후부터 질소 시 비에 의해 감소하였다. 분해 식물체에서 측정된 microbial biomass C는 질소 처리에 의해 초기에 증가하였으나 이 후 저해되는 양상을 나타냈으며 microbial biomass N은 유의한 차이를 보이지 않았다. 질소 시비에 의해 분해 식 물체에서 dehydrogenase 활성은 저해되었으며 urease는 분해 초기에 가장 높은 활성을 보였으나 분해 후기에 현 저한 감소를 나타냈다. 본 실험에서 질소 시비는 식물의 성장을 증가시키고 식물체의 N 함량을 높여 화학적 조성 의 변화를 일으키며 분해율을 증가시키나 분해 단계에서 질소의 시비는 미생물의 활성을 억제시켜 분해를 저해하 는 결과를 나타내었다.

한반도 낙엽활엽수림에서 멧돼지(Sus scrofa coreanus Heude)는 그 수효가 날로 증가하고 있으며 그들의 임상 교란은 광범위하게 일어나고 있다. 본 연구는 멧돼지의 임상을 파헤치는 교란이 토양생태계의 기능에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 환경부 장기생태연구지소인 점봉산 지역에서 미생물량 C와 토양 효소의 활성 측정을 실시하였다. 멧돼지에 의해 생성된 교란지형은 표층토양과 하층토양이 섞인 흙더미와 파인 구덩이의 노출된 바닥 2종류로 구분하였고, 인근의 교란을 받지 않은 지역을 대조구로 설정하였다. 토양 유기물 함량은 유기물 함량이 높은 표층의 토양과 하층의 토양이 섞이면서 대조구에서 20.22%로 가장 높은 값이 나타났고, 흙더미와 구덩이의 바닥은 각각 16.91%, 15.52%를 나타내었다. 용적밀도는 구덩이 바닥 토양에서 가장 높은 값을 보였다. 미생물량 C와 토양 CO2의 발생은 교란을 받지 않은 대조구에서 가장 높이 나타났으며 이는 토양의 유기물 함량과 양의 상관관계를 나타내었다. 토양의 cellulase와 invertase의 활성은 미생물량 C와 높은 상관관계를 나타내어 유기물의 함량이 토양 효소 활성에 영향을 미침을 나타내었다. 질산환원효소는 구덩이 바닥 토양에서 가장 높은 값을 나타내었고, 용적밀도와 높은 상관관계를 나타내어 토양 공극이 적은 다소 혐기적 조건에서 그 활성이 높게 나타났다. 본 연구의 결과 멧돼지의 파헤치는 교란은 토양의 물리적 특성을 변화시키고, 토양 효소의 활성에 영향을 미쳤다고 판단된다.

본 연구에서는 딸기의 건강기능성 효과를 증대시키기 위해 자외선 처리를 하였을 때 매향, 장희, 육보 딸기의 생물활성이 어떻게 변화하는지 살펴보았다. 본 연구는 과실류 및 채소류의 수확 이후에도 세포 활성이 유지된다면 자외선 등 여러 가지 외부 자극을 통해 2차 대사산물이 세포 대사에 의해 유도합성이 가능하다는 기작에 근거하여 딸기의 생물활성이 향상될 수 있다는 가설에 근거를 두고 있다. 본 연구에서 딸기의 생물활성은 항산화 효능, 해독화 효소 발현 조절 능력, 암세포 사멸 능력 및 항염증 효능 측면에서 평가되었다. 평가 결과에 의하면, 딸기의 품종과 UV 조사량에 따라 다소의 차이는 있으나 전반적으로 딸기 수확후 자외선을 조사하면 항산화 효능, 해독화 효소 발현 조절 능력, 암세포 사멸 능력 등이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 항염증 효능은 자외선 처리 효과가 거의 없는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과를 전체적으로 살펴볼 때, 딸기 수확 이후 자외선 자극을 통해 생물활성이 향상될 수 있음을 확인하였으나 후속연구를 통해 보다 정밀한 기작에 대한 규명이 뒤따라야 함을 또한 지적해 두고자 한다.