This study is concerned with the optimization of the manufacturing process of a hot water extract containing antioxidant activity from Lycium barbarum, traditionally known to have various physiological activities. For the establishment of the optimization process, the central composite design of response surface methodology(RSM) was used. Thirteen extraction processes were performed by encoding the independent variables, extraction temperature (65.9oC–94.1oC) and extraction time (2.59 hr–5.41 hr). As a result of the experiment, the optimal manufacturing conditions for the extract were 340.0 mg/100 g of GAE at an extraction temperature of 94.1oC and an extraction time of 5 hr. The maximum yield of flavonoids was 22.44 mg/100 g of HES at an extraction temperature of 94.1oC and an extraction time of 4 hr. The conditions for producing the extract with the maximum antioxidant capacity (DPPH 92.12%) were 90oC and 4.5 hr extraction time. Therefore, the optimal manufacturing process conditions for extracts containing total phenol content, flavonoid content, and DPPH radical scavenging activity, which are dependent variables, were extraction temperature of 90-95oC and extraction time of 4 hr, which were not significantly different from the actual values. Therefore, Lycium barbarum extract rich in total phenol and flavonoid content related to antioxidant function is expected to be used as a functional food and cosmetic material.

The Korea Institute of Nuclear Nonproliferation and Control (KINAC) is developing a simulation model to estimate nuclear material production. This model is a foundational technology in interpretation and evaluation in preparation for denuclearization verification. Through this model, it is possible to estimate the amount of nuclear material that can be produced based on information on the activities of facilities related to the nuclear fuel cycle in the actual denuclearization verification stage. This model makes it possible to determine whether the declared amount of nuclear material is reliable. In addition, the reliability of the reported information can be confirmed through on-site inspection. However, there is a possibility that proliferation-related activities cannot be detected even through this inspection, and a normal state may be misdiagnosed as carrying out nuclear proliferation-related activities. Therefore, it is unreasonable to specify activities related to nuclear proliferation with only one inspection. Since each inspection method has its diagnosis rate and false diagnosis rate, measures such as repeating the same inspection method or combining different inspection methods are required to detect activities related to nuclear proliferation reliably. Therefore, a model capable of estimating the number of repetitions to obtain a reliable nuclear activity detection probability was developed by using each inspection method’s diagnosis rate and false diagnosis rate as input information through a Bayesian inference method. Through this model, it can be concluded that repetitive inspections increase the probability of detecting nuclear proliferation-related activities. This approach confirmed the possibility of repeatedly breaking away from the high-intensity inspection method that causes political and diplomatic resistance from the target country and substituting it with a more readily acceptable, low-intensity inspection method.

Tyrosinase is a key enzyme in animal melanogenic pathway that is the rate-limiting step for the production of melanin. Several synthetic and naturally occurring tyrosinase inhibitors have been studied for skin whitening, the development of natural agents is becoming more important due to the disadvantages of synthetics such as high cytotoxicity, insufficient penetration power, and low activity. The purpose of this study was to evaluate the polyphenols, antioxidant and tyrosinase inhibition activity of mealworm (Tenebrio molitor) extract and optimization of extraction condition using statically-based optimization. The results showed that extraction temperature of 92.0°C, extraction time of 36.7 min, and ethanol concentration of 79.5% provided the maximum levels of compounds of 5.69 mg GAE/g DW, tyrosinase inhibition of 78.8%, and radical scavenging activity of 100.8 μg/ml in the validation experiment.

양이온기를 운반할 수 있는 반응시약과의 화학적 결합에 의하여 제조되는 양이온성전분은 표면에 음이온기를 보유한 펄프의 결합력을 강하게 해주는 특성을 보유하여 제지산업에서 점차 사용량이 증가하고 있다. 본 연구에서는 양이온성전분 중에서도 가장 생산량이 많은 양이온성 옥수수 전분의 water-slurry process에 의한 반응을 최적화하였다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 치환도 0.03이하의 저치환 양이온성전분과 향 후 사용량이 증가할 치환도 0.04이상의 고치환 양이온성전분으로 분류하여 실험을 진행하였으며 천연 옥수수전분 현탁액의 알칼리호화가 시작되는 NaOH 농도를 알칼리 첨가량의 최저 기준으로 하여 NaOH의 첨가량을 조절하고, 반응온도, Na2SO4의 농도를 종속변수로 하고, 반응효율을 독립변수로 하여 중심합성계획법에 따라 실험을 진행하여 반응표면 회귀분석을 이용한 양이온반응 최적화를 수행하였다. 저치환 양이온성 옥수수전분의 제조를 위하여 8%(w/w-starch, 65% active monomer)의 양이온화 시약을 첨가한 경우 반응온도 38.48oC, Na2SO4 1.89%의 농도에서 알칼리호화 예상 농도보다 6.75 meq/g-starch의 NaOH를 추가로 첨가한 경우 최적의 양이온화 반응이 진행되었으며 이때의 반응효율은 67.28%이며 최종 양이온성 전분은 0.03022의 치환도를 나타내어 동일한 양의 반응 시약으로 산업적으로 생산되는 양이온성 옥수수전분의 치환도를 20%정도 증가시킬 수 있었다. 반응시약 첨가량을 20%로 증가시킨 경우에는 실험구에서 설계한 4%(w/w)의 Na2SO4 첨가량 및 24시간의 반응범위 내에서 양이온화 반응의 최적점을 찾을 수 없어 water-slurry process에 의한 고치환 양이온성전분의 생산은 산업화에 문제점이 있음을 입증하였다. 설계된 실험군내에서 찾은 최적 반응 조건은 호화억제제를 1.99%(w/w) 첨가하고, 추가로 첨가하는 NaOH를 알칼리호화개시농도(AGIC)보다 5.73 meq/g-starch 만큼 높게 조절할 경우 가장 높은 반응효율을 얻을 수 있었으며 이때의 예상 반응효율은 57.37%로 치환도로 환산할 경우 0.0642의 값이다.

Jar fermentor 배양에서 S. chibaensis J-59로 부터 포도당 이성화효소의 최적 생산조건을 확립하기 위하여 반응표면분석을 이용하였다. 실험계획은 중심계획합성법을 이용하였고, 3가지 실험요인으로는 공기주입량(vvm), 교반속도(rpm), 포도당의 농도(%)로 선별하였다. 요인실험의 결과로 회귀계수를 산출한 후 반응표면 회귀식을 구하였다. 효소 생산량의 변화에 대한 회귀식의 결정계수(R2)는 0.9776이였고, 분산분석의 F-ratio가 12.487이었으며, 이때 유의성(Prob>F)은 5% 이내로 인정되었다. 능선분석 결과, 효소생산 최대값은 공기주입량 2.227vvm, 교반속도 587.5rpm, glucose 농도 0.586%로 나타났으며 이때 반응표면 회귀식에 의해 추정하는 예상 효소활성은 7.67 단위로 나타났다. Jar fermentor 배양에서의 최적화 회귀식에 따라 1% birchwood xylan, 1.5% CSL, 0.1% , 0.012% , (pH 7.0)로 구성된 배지에 초기 pH를 7.0으로 조정하여 배양 종료까지 7.0을 유지하면서 공기주입량을 2.2vvm, 교반속도를 580rpm, glucose 농도를 0.586%로 하여 에서 42 시간 배양하였을때, 실제 효소생산량은 7.43 단위로 상기 분석법에서 예상한 효소 생산량의 97%에 달하였고, 플라스크배양의 효소생산량 (2.78 GIU/ml)보다 약 2.7배 가량 효소생산이 증가되었다.

본 연구를 통해 논, 시설재배 밭 토양, 쓰레기장, 하천 및 호수의 퇴적 토양 등 22개소에 서 분리한 총 6종의 광합성세균 중 호기 ․암 배양이 가능한 Rhodobacter sphaeroides PS-24 를 분리하였다. 형태학적 특징으로는 그람음성의 막대모양으로, 운동성이 있었다. 분리균주 의 16S rRNA 염기서열을 분석한 결과 Rhodobacter sphaeroides ATH2.4.1과 99%의 상동성을 나타내었으며, 본 연구에서 Rhodobacter spharoides PS-24로 명명하여 연구를 수행하였다. 선별균주를 modifed Van niel's yeast 배지에서 배양 후 생성된 carotenoid를 추출한 결과 12.03±0.15 mg/L의 함량이 측정되었으며, 반응표면분석법 중 Plackett burman 분석방법과 Box-Behnken 분석방법을 통해 carotenoid 생산에 영향을 미치는 요인을 분석하고 농도를 최 적화하였다. 분석결과 각각의 독립변수 yeast extract –0.4144 (1.23 g/L), Na2CO3 0.8541 (3.71 g/L)와 MgSO4 1.00 (1.00 g/L)의 농도를 선정하였으며, 이를 바탕으로 배지 조성을 최적화 한 결과 yeast extract 1.23 g, sodium acetate 1 g, NH4Cl 1.75 g, NaCl 2.5 g, K2HPO4 2 g, MgSO4 1.0 g, mono-sodium glutamate 7.5 g, Na2CO3 3.71 g, NH4Cl 3.5 g, CaCl2 0.01 g/ liter로 선정하였다. 최적배지를 대상으로 5 L, 50 L, 500 L scale-up을 진행한 결과 최종 carotenoid 는 각각 17.98 mg/L, 18.03 mg/L, 18.11 mg/L로 조사되었다. 최적배지의 경우 modified Van niel's yeast 배지보다 약 1.5배 많은 carotenoid를 생산하였으며, 대량배양을 통한 scale-up 과 정 시 carotenoid의 생산량은 크게 변화하지 않는 것으로 조사되었다. 따라서 본 연구를 바 탕으로 산업적으로 다양하게 사용되고 있는 carotenoid를 생산하는 광합성세균 Rhodobacter spharoides PS-24를 개발하였으며, 본 연구를 바탕으로 유기농축산에 사용이 가능한 기능성 미생물제제를 개발하고자 한다.