In this study, the expression of genes related to fruit ripening was investigated using realtime PCR. The study aimed to determine the effective conditions of calcium compounds (Calcium citrate, calcium chloride, calcium nitrate, GH-Ca, OS-Ca) and chitosan treatment to extend the shelf-life in the ‘Kumhong’ nectarine and ‘Madoka’ peach fruits. In this study, in the ‘Kumhong’ and ‘Madoka’ fruits, the expression of genes related to cell wall degradation, pectin lyase (PL), polygalacturonase (PG), and pectin methylesterase (PME), was inhibited by calcium, chitosan, or a mixture (Chitosan+CaCl2) treatment. In ‘Madoka’ peach, although the expression of the PG gene was suppressed at pre-harvest Ca and chitosan treatment, the expression of the PL gene was induced at pre- and post-harvest Ca and chitosan treatment compared to the control. The spray of calcium, chitosan itself, or a mixture (Chitosan+ CaCl2) on the trees at the ripening stage and harvested fruits can extend the shelf-life by suppressing the expression of cell wall degrading enzymes genes (PL, PG, PME) in ‘Kumhong’ nectarine and ‘Madoka’ peach tree. These results provide valuable information for the development of technology for the extension of the shelf-life of peach and nectarine fruits.

기존에는 생산되는 키틴과 키토산의 대부분이 게, 새우등 갑각류 껍질에서 유래하였다. 하지만 어업에 의존하 는 기존 갑각류 비해 친환경적이며 품질 유지에 이점을 가지는 곤충으로부터 유래한 키틴이 최근 주목 받기 시작 하며 연구가 활발해지고 있다. 이에 키토산이 남조류의 응집을 통해 녹조 제거 효과를 가지며 기존에 녹조를 억제하기 위해 널리 사용되던 살조제들이 독성을 띠어 환경에 악영향을 미치는 문제를 해결할 수 있다는 연구를 참고하여 매미 탈피각으로부터 추출한 키토산을 녹조 방제에 활용해 보고자 하였다. 매미 탈피각으로부터 키토 산을 추출하고 대표적인 녹조 원인종인 Microcystis aeruginosa 배양 후 추출한 키토산을 처리하여 녹조의 응집 효과를 관찰하였다. 본 연구에서 새로운 키토산 추출 원으로서 매미 탈피각의 가능성을 제시하였으며 이를 녹조 방제에 활용함으로써 버려지는 자원인 매미 탈피각의 활용 방안을 제시하였다.

본 연구에서는, 주위 산도나 근적외선과 같은 외부에서 주어지는 자극에 의하여 내부 탑재 약물의 방출을 조절할 수 있는, 자극 응답성 키토산(Cs) 하이드로겔를 합성하고 그것의 특성과 성능을 조사하였다. 우선 Cs와 carbic anhydride의 개 환반응에 의하여 노르보닐(Nb) 작용기가 도입된 Cs 유도체(Cs-Nb) 를 합성하였으며, methyltetrazine-amine과 selenolactone의 반응에 의하여 테트라진 (Tz) 작용기가 양 말단에 도입된 가교제(Se-Tz)를 합성하였다. Cs-Se 하 이드로겔은 CS-Nb와 Se-Tz 사이의 클릭반응에 의하여 빠르게 형성할 수 있었으며, Nb/Tz 반응 몰비 변화로서 가교도를 조절하였다. 하이드로겔의 가교도와 용액의 산도가 낮을수록 하이드로겔의 팽윤도가 높아졌으며, 하이드로겔의 내부구조가 다공성을 가짐을 SEM 단면 분석 결과 확인할 수 있었다. Ciprofloxacin hydrochloride monohydrate 약물을 탑재한 하이드로겔은 pH 5.2의 PBS용액에서 pH 3.7에 비하여 높은 약물 방출을 나타내었다. 또한 근적외선 조사에 의하여 약물 방출을 빠르게 유도할 수 있었다.

Chitosan, natural organic polymer, has been applied in water treatment as adsorbent due to non-toxic for human being. The amino group as functional group, can interacts with cation and anion at the same time. The prepared chitosan bead (HCB) was crosslinked to increase chemical stability (HCB-G) and both HCB and HCB-G were prepared to increase physical strength by drying referred to DCB and DCB-G, respectively. The adsorption effect for crosslinking and drying for four types of chitosan bead was tested using pseudo fist order (PFO), pseudo second order (PSO), and intraparticle diffusion model (ID). Regardless of PFO and PSO, the order of K, rate constant, is as followed: HCB > HCB-G > DCB > DCB-G for Cu(II) and phosphate. Drying leading to contraction of bead significantly reduced adsorption rate due to reduce the porosity of chitosan. In addition, crosslingking also negatively effect on adsorption rate. When compared with Cu(II) using hydrogel bead, phosphate showed higher value than Cu(II) for PFO and PSO. The application of ID showed that both hydrogel beads (HCB and HCB-G) obtained a very low R2 ranging to 0.37 to 0.81, while R2 can be obtained to over 0.9 for DCB and DCB-G, indicting ID is appropriate for low adsorption rate.

2 (Langmuir, Freundlich, Elovich, Temkin, and Dubinin-Radushkevich) and 3 (Sips and Redlich-Peterson)-parameter isotherm models were applied to evaluated for the applicability of adsorption of Cu(II) and/or phosphate isotherm using chitosan bead. Non-linear and linear isotherm adsorption were also compared on each parameter with coefficient of determination (R2). Among 2-parameter isotherms, non-linear Langmuir and Freundlich isotherm showed relatively higher R2 and appropriate maximum uptake (qm) than other isotherm equation although linear Dubinin-Radushkevich obtained highest R2. 3-parameter isotherm model demonstrated more reasonable and accuracy results than 2-parmeter isotherm in both non-linear and linear due to the addition of one parameter. The linearization for all of isotherm equation did not increase the applicability of adsorption models when error experiment data was included.

간장게장은 우리나라 전통 식품 중의 하나로 생 꽃게를 세척한 후 간장소스를 첨가하고 저온에서 숙성시켜 포장 하여 상업적으로 판매하고 있다. 하지만, 간장게장 제조 특성 상 열처리를 하지 않기 때문에, 간장게장의 미생물학적 품질을 유지하는데 어려움이 따른다. 따라서 본 연구에서는 원물 꽃게의 초기 미생물 저감화를 위해 여러 살균세척제의 효능을 비교하고 저장 중 간장게장 제품의 미생물학적 품질을 유지하기 위해 키토산의 항균 효능을 평가하였다. 먼저, 상온에서 생 꽃게를 염소수(50 mg/L), 과초산(40 mg/L), acetic acid (5%), lactic acid(5%)에 각각 10분간 침지시켜 일반세균수를 분석하였다. 결과를 살펴보면, 여러 살균세척제 중 5% acetic acid 세척이 생 꽃게에 존재하는 일반세균수를 약 1.5 log CFU/g까지 감소시켜 가장 효과적인 것으로 나타났다. 키토산 효능을 평가하기 위해 현재 상업적으로 제조되고 있는 간장게장(방법 1; 전해수 세척), 5% acetic acid로만 세척된 꽃게(방법 2), 5% acetic acid로 세척된 꽃게에 0.5%(방법 3)와 1%(방법 4)의 수용성 키토산이 첨가된 간장으로 제조된 간장게장을 각각 4oC와 12oC에서 최대 30일까지 저장하면서 일반세균수, 대장균군 및 대장균수를 측정하였다. 12oC에서 저장된 간장게장의 일반세균 수는 7일이 지났을 때 약 8 log CFU/g까지 증가하였다. 4oC의 경우, 1% 키토산이 첨가된 군(방법 4)에서 20 일 동안 약 2.9 log CFU/g까지만 증가한 것으로 나타나 키 토산 무첨가군(방법 1과2)과 0.5% 첨가군(방법 3)(4.2~4.5 log CFU/g)에 비하여 훨씬 효과적이었다. 본 결과에 따라, 생 꽃게를 5% acetic acid로 세척한 후 간장게장에 1% 키토산을 첨가하여 냉장온도에서 저장한다면 간장게장 제품의 미생물학적 품질 향상에 큰 도움이 될 것으로 여겨진다.

Batch adsorption tests were performed to evaluate the applicability of adsorption kinetic model by using hydrogel chitosan bead crosslinked with glutaraldehyde (HCB-G) for Cu(II) as cation and/or phosphate as anion. Pseudo first and second order model were applied to determine the sorption kinetic property and intraparticle and Boyd equation were used to predict the diffusion of Cu(II) and phosphate at pore and boundary-layer, respectively. According to the value of theoretical and experimental uptake of Cu(II) and phosphate, pseudo second order is more suitable. On comparison with the value of adsorption rate constant (k), phosphate kinetic was 2-4 times faster than that of Cu(II) at any experimental condition indicating the electrostatic interaction between NH3 + and phosphate is dominated at the presence of single component. However, when Cu(II) and phosphate simultaneously exist, the value of k for phosphate was sharply decreased and then the difference was not significant. Both diffusion models confirmed that the sorption rate was controlled by film mass transfer at the beginning time (t < 3 hr) and pore diffusion at next time section (t > 6 hr).

Cu(II) can cause health problem for human being and phosphate is a key pollutant induces eutrophication in rivers and ponds. To remove of Cu(II) and phosphate from solution, chitosan as adsorbent was chosen and used as a form of hydrogel bead. Due to the chemical instability of hydrogel chitosan bead (HCB), the crosslinked HCB by glutaraldehyde (GA) was prepared (HCB-G). HCB-G maintained the spherical bead type at 1% HCl without a loss of chitosan. A variety of batch experiment tests were carried out to determine the removal efficiency (%), maximum uptake (Q, mg/g), and reaction rate. In the single presence of Cu(II) or phosphate, the removal efficiency was obtained to 17 and 16%, respectively. However, the removal efficiency of Cu(II) and phosphate was increased to 50~55% at a mixed solution. The maximum uptake (Q) for Cu(II) and phosphate was enhanced from 11.3 to74.4 mg/g and from 3.34 to 36.6 mg/g, respectively. While the reaction rate of Cu(II) and phosphate was almost finished within 24 and 6 h at single solution, it was not changed for Cu(II) but was retarded for phosphate at mixed solution.

본 연구에서는 가교막을 poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide)(PPO)에 브롬화반응을 통해 제조한 Br-PPO를 주 사슬로 성공적으로 제조하였고, 키토산과 4차암모늄이 포함된 키토산을 가교제로 사용하였다. 제조된 가교막은 트리메틸아민 용액에 함침하여 후처리를 진행하였다. 그리고 가교도는 가교제 비율을 이용하여 조절하였다. 이렇게 제조된 A-PPO + chitosan 가교막과 A-PPO + QA-chitosan 가교막의 이온교환막으로써의 가능성을 여러 특성평가로 확인하였다. Chitosan을 사용한 가교막보다 QA-chitosan을 사용한 가교막이 가교가 더 잘 이루어졌으며, QA-chitosan의 함량이 증가할수록 이온교환용량이 1.18 meq/g에서 1.53 meq/g까지 증가하는 경향, 함수율이 21.6%에서 42.2%까지 증가하는 경향을 나타내었다.

본 연구는 수확 전 키토산(100mg·L-1 동량의 염화칼슘 포함) 처리가 황육계 키위프루트 ‘한라골드’ 의 저장 중 품질과 연화에 미치는 영향을 살펴보고자 수행하였다. 키토산 처리 과실은 저장 60일까지 무처리 과실보다 경도가 높게 유지되었고, 전분도 높았지만 에탄올 불용성물질의 차이는 없었다. 수확기의 가용성고형물 함량은 칼슘-키토산 처리에서 낮았으나, 저장 중 전분의 감소와 더불어 지속적으로 증가하여 저장 1개월 후에는 처리간 차이를 보이지 않았고, 유리당(포도당, 과당, 자당) 함량도 유사한 경향이었다. 따라서 수확 전 칼슘-키토산 처리는 과실의 성숙을 지연시켰으나, 후숙 과정에서는 당 축적을 저해하지 않았다. 수확 시의 칼슘-키토산 처리 과실의 수용성 펙틴은 무처리보다 낮았지만 고분자 분획이 더 많았고 반면에 킬레이트 및 알칼리 용해성 펙틴은 대조구보다 높았다. 저장기 간 중 α-L-arabinofuransidase와 pectate lyase의 활성이 칼슘-키토산 처리 과실에서 지속적으로 낮게 유지되었으며 α-mannosidase, polygalacturonase, xylanase, β-galactosidase는 칼슘-키토산 처리의 영향을 크게 받지 않았다. 또한 칼슘-키토산 처리는 세포벽 결합 칼슘을 증가시켜주었다. 결론적으로 수확 전 칼슘-키토산 처리는 과실의 성숙 과정을 지연시키지만 경도를 높여주었고, 후숙(ripening) 이후에는 당도를 비롯한 내적 품질에 영향을 주지 않았다.

참다래(Actinidia chinensis)의 연화과 발생은 재배 환경과 기후의 영향을 받기 때문에 경작년에 따라 발생 정도에 차이가 있다. 수확전 키토산 살포는 황육계 및 적육계 참다래 과실의 경도를 증가시키는 것 으로 확인되었지만 수확후 침지처리는 유의한 결과를 보이지 않았다. 수확전 키토산 살포는 과실 성숙을 균일하게 만들어 주어 적육계 참다래의 수확기 연화과 발생율을 감소시켰다. 과실내부 조직의 CO2 농도 는 대조구에 비하여 45% 증가하였는데 이는 과피에 키토산 피막이 형성되었기 때문이었다. 수확전 처리 한 키토산에 의하여 과실 건물중과 전분함량이 증가하였고 가용성고형물과 산함량이 높아져 과실 성숙이 늦어졌으며 저장 중에도 과실 경도 및 전분 감소가 지연되었다. 수확전 키토산 처리는 적육계 참다래의 과피 반점 형성을 감소시켜주었다. 결론적으로 수확전 키토산 살포는 참다래 과실의 과피장해 억제, 경 도 저하 지연을 통하여 저장성을 증진시키는데 기여하였다.