본 연구에서는 수크로스 스테아레이트(SS)의 유화력과 가용화력을 좀 더 향상시키기 위해, sodium deoxycholate (SDOC)와 PEG-40 hydrogenated castor oil (HCO)와의 혼합 조성물을 구성하였 다. 혼합물의 최적 조성을 구하기 위해 혼합물 실험 계획법을 도입하여 실험을 진행하고, 실험에서 얻은 데 이터를 회귀 분석하여 혼합물 조성의 변화가 혼합물의 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. SS에 SDOC만을 첨가했을 때 코코넛 오일에 대한 유화력이 가장 향상되고, HCO만을 첨가했을 때는 가용화력이 가장 향상 된 반면, 에스테르 오일인 cetyl ethylhexanoate (CEH)에 대한 유화력은 SDOC와 HCO를 함께 첨가했을 때 가장 크게 향상됨을 알 수 있었다. 코코넛 오일 및 CEH 각각에 대한 유화력과 가용화력, 3개의 특성치 에 대한 동시 최적화를 실시한 결과, 최적의 계면활성제 혼합 조성은 SS 0.7939, SDOC 0.0586, HCO 0.1475로 구해졌다.

양이온성 계면활성제(DTAB, TTAB 및 CTAB)에 의한 4-할로겐화 아닐린의 가용화상수 (k8)값을 UV-Vis법으로 측정하였다. 그 결과, 모든 아닐린 유도체에서 온도의 증가에 따라 k8값은 모두 감소하였으며, 할로겐 치환기의 반지름과 계면활성제의 소수기길이를 증가할수록 k8값은 더욱 증가하였다. 이들 가용화상수 값을 이용하여 계산한 ΔG0와 ΔH0값은 측정한 범위 내에서 모두 음의 값을 그리고 ΔS0값은 모두 양의 값을 나타내었다. 모든 아닐린 유도체에서 온도를 증가함에 따라 ΔG0값은 감소하는 경향을 보였다. 그러나 온도의 증가에 따라 ΔH0와 ΔS0값은 모두 증가하는 경향을 보였다. 한편 할로겐치환기의 반지름을 증가할수록 이들 열역학 함수 값들은 대체적으로 감소하는 경향을 보였다. 그러나 계면활성제의 소수기길이를 증가하였을 때 이들 열역학 함수 값은 아닐린유도체의 종류에 따라 다르지만 대체적으로 증가하는 경향을 보였다. 이런 열역학 함수 값들의 변화로부터 4-할로겐화 아닐린과 미셀과의 상호작용의 종류와 세기를 그리고 이들이 미셀 내에서 가용화되는 위치를 추정할 수 있었다.

양이온 계면활성제인 tetradecyltrimethylammonium bromide (TTAB)에 의한 크레졸 이성질 체의 가용화에 미치는 치환기, 온도 그리고 NaCl과 n-부탄올과 같은 첨가제의 효과를 UV-Vis법으로 측정하였다. 가용화상수(K8)값은 o-크레졸<m-크레졸<p-크레졸 순으로 증가하였으며, 온도의 증가에 따라 이들 K8값은 감소하였다. 크레졸 이성질체들의 가용화에 대하여 계산한 ΔG0값과 ΔH0값은 모두 음의 값을 나타내었다. 그러나 ΔS0값은 모두 양의 값을 나타내었다. 또한 ΔG0값은 n-부탄올의 농도가 증가할수록 증가하는 경향을 그러나 NaCl의 농도가 증가할수록 더욱 감소하는 경향을 보였다. 이러한 사실들로부터 크레졸 이성질체들의 가용화에는 엔탈피와 엔트로피가 동시에 기여하고 있으며, 또한 크레졸분자들이 가용화되는 위치는 미셀의 표면이나 palisade층에서 주로 이루어짐을 알 수 있다.

혼합계면활성제들의 임계미셀농도(CMC)값과 그 용액에서 4-ethylaniline의 가용화상수(Ks) 값을 UV-Vis법으로 측정하고 분석하였다. 그 결과 TTAB/LSB와 TTAB/TX-100 혼합계면활성제들은 이상적 혼합 미셀화로부터 크게 벗어나지 않았다. 그러나 SDS/LSB와 SDS/TX-100 혼합시스템은 큰 음의 벗어남을 보였다. 이러한 차이는 미셀 상에서 두 성분들의 상호작용의 세기가 서로 다름으로 나타났으며, 이것들이 4-ethylaniline의 가용화에 크게 영향을 미침을 알 수 있었다. 순수 계면활성제 중에 음이온 계면활성제인 SDS가 다른 계면활성제보다 더 큰 Ks값을 보였으며, Ks값은 SDS≫TTAB≧ LSB>TX-100 순으로 감소하였다. 그리고 혼합계면활성제에 의한 Ks값은 그것을 구성하는 순수 계면활성제의 Ks값보다 더욱 큰 값을 나타내었다.

가용화현상에 있어서 유기물(피가용화물)과 계면활성제와의 상호관계를 조사하고자 UV-Vis 법을 이용하여 가용화상수(Ks)값을 구하였다. 유기물의 para-위치에 알킬치환기가 도입된 4-alkylanilines 과 양이온계면활제인 소수기 길이가 서로 다른 DTAB, TTAB, CTAB를 이용하여 유기물과 계면활성제 간의 소수성 상호작용에 따른 가용화 상수값과 그에 따른 열역학함수들을 다양한 온도에서 구하여 서로 비교하였다. 그 결과 유기물에서 알킬치환기에 의한 소수성효과는 탄소사슬의 길이가 증가할수록 일정한 비율로 증가하였고, 또한 계면활성제에서 소수기의 길이효과도 일정한 비율로 증가하였다. 그런데 이러 한 소수성 효과는 유기물에서 알킬치환기에 의한 효과가 계면활성제에서 소수기의 효과 보다 더 크게 나타났다. 또한 계산된 열역학 함수값들의 결과들로부터 유기물의 소수성이 증가할수록 그리고 계면활성제의 소수성이 증가할수록 유기물은 미셀내부의 더 깊은 곳으로 가용화됨을 알 수 있었다. 등구조온도는 실험 조건 범위 내에서 큰 차이를 보이지 않았으며, 최대값과 최소값의 차이가 1K미만으로 차이가 거의 없는 것으로 나타났다.

양이온성 계면활성제 (DTAB, TTAB 및 CTAB)에 의한 아닐린의 가용화현상을 연구하기 위하여 UV-Vis법을 이용하여 가용화상수(Ks)와 열역학 함수들을 계산하고 비교하였다. 그리고 이온염과 유기물의 첨가가 가용화상수에 어떠한 영향을 미치는지를 조사하였다. 또한 온도변화에 따른 Ks값의 변화를 계면활성제 종류별로 비교하고 분석하였으며, 가용화상수로부터 구한 여러 열역학적 함수를 비교하고 검토함으로써 아닐린의 가용화현상을 미시적으로 분석하고 해석하고자 하였다. 그 결과 양이온성 계면활성제에 의한 아닐린의 가용화현상에 대한 Gibbs 자유에너지와 엔탈피 변화 값은 모두 음의 값을 그리고 엔트로피 변화값은 모두 양의 값을 나타내었다. 가용화상수 값은 온도가 증가함에 따라 감소하고 계면활성제의 탄소사슬의 길이가 증가할수록 증가하였다. 이온염의 농도가 증가함에 따라 가용화에 대한 Gibbs 자유에너지값은 증가하다가 감소하는 경향을 보였다. 그리고 n-부탄올의 농도가 증가함에 따라 Gibbs 자유에너지는 계속 증가하는 경향을 보였다.

The objectives of this study were to characterize the physicochemical properties of ginger (Zingiber officinale Rosc.) and the optimum extract processing condition to increase the solubilization efficiency of 6-gingerol and polysaccharides disintegration. The physicochemical properties were investigated under high-pressure enzyme (HP) and enzyme (WB) treatment conditions such as reaction time (1, 2, 3 h), pressure (50, 70, 100 MPa) and sample types, and cell wall degradation enzyme (hemicellulase, cellulase, pectinase, glucosidase, etc.) The effect of high-pressure enzyme treatment depending on sample types was significantly highest in the freeze-dried ginger powder. The optimum condition for high-pressure enzyme treatment was with Pectinex Ultra SP-L (Pec) enzymes for 2 h at 50oC and 100 MPa. Water soluble indexes increased 4.6 and 3.8 times more compared to CON (15.35%) while total polyphenol contents increased by 1.8 and 1.7 times compared to CON (1.43%). The total contents of indicator components such as 6, 8, 10-gingerol and shogaol was 1.53%, increasing 2.7 times more compared to CON (0.57%) with a significant difference (p<0.001). The high-pressure and enzymatic approach described in this study would be beneficial to food industries for developing ginger functional product and materials.

양송이 수확후 배지에서 분리한 Pantoea rodasill LH-1와 Burkholderia stabilis HS-7간의 단일 접종 및 동시접종에 따른 인산가용화능과 상추생육효과를 조사하였다. NBRIP액체 배지에 분리균을 접종하고 배지에 함유된 인산칼슘으로부터 해리된 가용인산(soluble phosphorus)함량을 측정한 결과, P. rodasill LH-1는 736.59 μg mL-1, B. stabilis HS-7은 743.90 μg mL-1, 그리고 B. stabilis HS-7와 P. rodasill LH-1을 동시 접종한 배지는 783.41 μg mL-1로 가장 높았지만 유의수준의시너지 효과는 나타나지 않았다. 배지 내pH는 초기 pH 7.0에서 배양 3일 후 모든 접종구에서 pH 4.3수준으로 감소하였으며, 또한 배지 내잔류 당 감소율은 P. rodasill LH-1 31.7%, B. stabilis HS-7은 53.7%, 동시 접종한 배지에서는 87.1%로 가장 높은 감소율을 나타냈다. 분리균에 의해 생성한 배지 내유기산을 분석한 결과, gluconic acid, lactic acid, malic acid, acetic acid, citric acid 이 검출되었으며, 이 중 citric acid가 주요 유기산으로 동시 접종한 배지에서 0.96 mg mL-1로 가장 높은 함량을 나타내었다. 상추 재배 실험결과 동시 접종구가 대조구에 비해 잎의 길이는 7.7%, 뿌리길이는 15.5% 생육증진효과를 보였다. 이 결과들을 바탕으로 B. stabilis HS-7 와 Pantoea rodasill LH-1이 동시 접종에 의해 유의수준의 인산가용화 시너지 효과는 관찰되지 않았지만, 무 접종구에 비하여 배지 내 인산가용화능과 작물의 생장이 크게 촉진되는 결과를 보임으로서 인산가용화균을 이용한 미생물 비료의 공급으로 염류집적토양의 인산가용화능과 작물의 생육을 향상시킬 수 있다고 생각된다.

This study investigated the synergistic effect of single inoculation and co-inoculation of phosphate-solubilizing bacteria (PSB) Burkholderia metallica JH-7 and Burkholderia contaminans JH-15. Phosphate-solubilizing abilities of these strains were assessed by measuring phosphorus content in culture media that were singly inoculated or co-inoculated with these strains for 7 days. B. metallica JH-7 was found to release the highest content of soluble phosphorus (140.80 μg mL-1) into the medium, followed by single inoculation of B. contaminans JH-15 (135.95 μg mL-1) and co-inoculation of two strains (134.84 μg mL-1). The highest pH reduction, organic acid production, and glucose consumption were observed in the medium inoculated with B. metallica JH-7 alone compared with that in the medium co-inoculated with both the strains. Results of a plant growth promotion bioassay showed 17.4% and 7.48% higher leaf and root growth, respectively, in romaine lettuce inoculated with B. metallica JH-7 alone than in romaine lettuce inoculated with a control strain. However, no significant difference was observed between single inoculation and co-inoculation of these strains with respect to phosphorus release and plant growth. Although the results of the present study did not show the synergistic effect of phosphate solubilization by the PSB strains examined, these results indicate that treatment with PSB exerts a beneficial effect on crop growth.

Several disposal processes for waste sludge from wastewater treatment plants such as landfill, ocean dump, incineration, reuse as fuels or fertilizers are practiced. However, ocean dumping is prohibited by international treat. New constructions of landfill sites or incineration facilities are limited by NIMBY and reuse processes are still suffering from low energy yield. Therefore, development of alternative processes for sludge disposal are currently needed. In this study, alternative technique for sludge solubilization using HVI (high voltage impulse) was suggested and verified experimentally. Sludge solubilization was carried out for 90 minutes using HVI discharge with peak voltage of 16 kV and pulse duration for 40 microsecond. About 3∼9 % of MLSS and MLVSS concentration were reduced, but the soluble COD, TN, TP of the sludge increased to 372 %, 56 % and 102 % respectively. It indicates that the flocs and/or cells of the sludge were damaged by HVI. These resulted in flocs-disintegration and cells-lysis, which means the internal matters were bursted out of the flocs as well as the cells. Thus, electrical conductivity in bulk solution was increased. All of the results verified that the HVI could be used as an alternative technique for sludge solubilization processes.

본 연구에서는 하수슬러지 가용화를 위한 불용성전극을 개발하여 전기화학적 특성을 확인 하였다. 이리듐을 주촉매로 사용하여 하수슬러지 가용화에 적합한 촉매를 선정하여 내구성이 우수하고 하수슬러지 전기분해에 적합한 기능성 전극 실험을 진행하였고 다음과 같은 결과를 얻었다. 전극의 코팅 소성온도를 주 촉매인 Ir의 질량감소가 적고, 흡열반응 구간인 300℃부터 500℃까지의 범위로 선정하고 실험을 하였다. 실험결과 350℃에서 촉매의 효율성이 가장 우수하게 나왔다. 각각의 바인더 별(Ta, Sn, W) 실험에서도 350℃에서 가장 큰 촉매효율성이 나타났다. 바인더로 사용한 탄탈럼, 주석, 텅스텐 중 탄탈럼이 다른 금속보다 주 촉매의 특성을 그대로 유지시키며 전극의 효율성을 향상시키는 것을 확인하 였다. 50%IrO2 전극의 경우 1.4 V(vs. Ag/AgCl) 약 29 mA/cm2 의 전류가 발생하여 전극의 효율을 평 가하였다.

본 연구에서는 양쪽성 계면활성제인 lauryl sulfobetaine(LSB)과 혼합계면활성제를 이용하여 광범위한 온도변화에서 4-클로로벤조산의 가용화현상을 알아보고자 한다. 이런 가용화현상에 미치는 온도효과와 계면활성제분자에서 알킬기의 길이에 대한 효과를 조사하였다. 가용화상수값(Ks)은 UV/Vis 법에서 용액의 전체 흡광도를 측정하여 계면활성제의 농도에 대해 도시하여 그 기울기로부터 구하였다. 모든 계면활성제용액에서 4-클로로벤조산의 가용화에 대한 δGos값은 측정범위 내에서 모두 음의 값을 나타내었으며, 온도가 증가할수록 감소하였다. 그리고 δHos값과 δSos값은 모두 양의 값을 나타내었으며, 온도가 증가할수록 증가하였다. 즉, 계면활성제의 종류와 온도의 변화에 따라 Ks 값과 열역학적 함수값이 큰 폭으로 변하였으며, 그런 결과로부터 4-클로로벤조산이 미셀의 어느 부분에 가용화되는지를 예측할 수 있었다.

The performance of the new aerobic digestion system combined with inorganic sludge separation unit and sludge solubilization unit, CaviTec II, is evaluated. Anaerobic digester effluent sludge is used for feed sludge of CaviTec II system. By addition of CaviTec II, the amount of cake generated is reduced by 27%, and the soluble nitrogen is reduced by 92%.

여러 종류의 양이온성, 비이온성 및 혼합성 계면활성제 수용액에서 4-클로로벤조산의 가용화현상을 UV/Vis 분광광도법을 이용하여 연구하였다. 또한 온도의 변화에 따른 가용화상수값(Ks)의 변화를 측정함으로써 열역학적 함수값들을 계산하고 분석하였다. 그 결과 모든 계면활성제의 용액에서 4-클로로벤조산의 가용화에 대한 △Gos 값은 측정범위 내에서 모두 음의 값을 나타내었으며, △Hos 값과 △Sos 값은 모두 양의 값을 나타내었다. 계면활성제 종류와 계면활성제분자의 알킬-그룹 길이에 따라 Ks값이 큰 폭으로 변하였으며, 그런 결과로부터 4-클로로벤조산이 미셀 내에서 가용화되는 위치와 미셀과의 상호작용의 정도를 예측할 수 있었다.

A total of 35 phosphate solubilizing bacterial strains were isolated from waste mushroom bed of Agar-icus bisporus in Buyeo-Gun, Chungnam and screened for the production of indole acetic acid (IAA). The best IAAproducing strain was identified as Pantoea rodasii using 16S rRNA analysis. In addition to the IAA production, thisstrain could act as an efficient phosphate solubilizer (1100µg ml-1 after 5days of incubation) also. The selected strainwas cultured under different conditions in order to assess the optimum conditions for maximum IAA production. Thenutrient broth (NB) medium was recorded as the best medium, where the maximum IAA production (229µg ml-1)was recorded at the start of stationary phase (12hours after inoculation) of the bacteria growth. The performanceof the strain was found to be maximum at the temperature of 30℃ followed by 25℃. IAA production was foundto be increased with increasing tryptophan concentration (from 0.1 to 0.6%), however beyond this limit, a slight reduc-tion in IAA production was observed. The strains’ ability to produce IAA was further confirmed by extraction ofcrude IAA and subsequent TLC analysis. A specific spot from the extracted IAA preparation was found correspondingwith the standard spot of IAA with same Rf value. The results of HPLC analysis conducted in identifying and quan-tifying the IAA production more precisely, are in agreement with the results of the assessment done with colorimetricmethod. As revealed by the results of the pot experiment, the isolated strain could significantly enhance the growth(as measured by shoot and root growth) of mung bean plants compared to that of non-inoculated plants. Thereforeit can be concluded that the present strain, Pantoea rodasii has great potential to be used as bio-inoculants.

A total of 35 phosphate solubilizing bacterial strains were isolated from waste bed of Agaricus bisporus in Buyeo-Gun, Chungchugnam-do province and screened for the production of indole acetic acid(IAA). The best IAA producing strain was identified as Pantoea rodasii using 16S rRNA analysis. In addition to the IAA production, this strain could act as an efficient phosphate solubilizer (1100 μg ml-1 after 5 days of incubation) also. The selected strain was cultured under different conditions in order to assess the optimum conditions for maximum IAA production. The nutrient broth (NB) medium was recorded as the best medium, where the maximum IAA production (229 μg ml-1) was recorded at the start of stationary phase (12 hours after inoculation) of the bacteria growth. The performance of the strain was found to be maximum at the temperature of 30°C followed by 25°C. IAA production was found to be increased with increasing tryptophan concentration (from 0.1 to 0.6%), however beyond this limit, a slight reduction in IAA production was observed. The strains’ ability to produce IAA was further confirmed by extraction of crude IAA and subsequent TLC analysis. A specific spot from the extracted IAA preparation was found corresponding with the standard spot of IAA with same Rf value. The results of HPLC analysis conducted in identifying and quantifying the IAA production more precisely, are in agreement with the results of the assessment done with colorimetric method. As revealed by the results of the pot experiment, the isolated strain could significantly enhance the growth (as measured by shoot and root growth) of mung bean plants compared to that of non-inoculated plants. Therefore it can be concluded that the present strain, Pantoea rodasii has great potential to be used as bio-inoculants.

본 연구에서 L-menthol 용액의 가용화에 미치는 에탄올의 영향을 연구하였다. L-menthol 용액은 1 mM L-menthol 수용액에 비이온 계면활성제인 PEG-40 Hydrogenated Castor Oil과 PEG-60 Hydrogenated Castor Oil을 가한 후, 에탄올의 농도를 변화시키면서 첨가하여 제조하였다. 제조한 용액의 입자크기와 표면장력을 측정하여 가용화에 미치는 에탄올의 영향에 대해 알아보았다. 에탄올의 함량이 증가할수록 입자크기와 표면장력이 감소하는 것을 확인하였다.

마치현을 압출성형 및 효소분해 처리할 경우 원료에 비하여 수용성 고분자 다당류 및 아라비노갈락탄 함량이 증가하였다. 마치현 수용성 다당류 중 아라비노스와 갈락토오스의 함량이 원료 마치현보다 1.5배 증가하였으며, 람노스 함량도 2.6배 증가한 유의적인 결과를 보였다. 압출성형 처리효과로 고분자 분획(I)은 Ext I, Ext II 및 Ext III 시료에서 각각 37, 29 및 26% 정도 저분자 분획(II)으로 분자 재배열이 발생함과 동시에 66,000-74,000 Da범위의 분자량을 갖는 다당체로 구조변형 되었다. 특히, 저분자 분획의 분자량과 조성비에 있어서 압출성형 처리한 마치현은 처리하지 않은 원료에 비하여 9-13% 정도 증가하여 유의성이 있었다. 이같은 다당류의 붕괴 및 변형 정도는 압출성형 처리시 투입된 기계적 소모 에너지와 비례적인 상관성을 보였다. 압출성형 처리를 한 수용성 다당류의 경우 압출성형 처리온도 120oC 및 140oC인 경우 자유 라디칼 소거활성능이 압출성형 처리하지 않은 원료에 비하여 높게 증가하였다. 상기와 같은 마치현 유래 아라비노갈락탄의 항산화 활성 기능의 결과에 비추어볼 때 보다 폭 넓은 범위의 분자량을 갖는 분획물 제조 및 생리활성 평가실험을 지속적으로 추진한다면 새로운 기능성 식품소재로 활용할 가치가 있다고 기대된다.