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한국키틴키토산학회> 한국키틴키토산학회지> 친환경농자재 개발을 위한 키토산-알긴산비드 제조 및 응용

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친환경농자재 개발을 위한 키토산-알긴산비드 제조 및 응용

Manufacture and Application of Chitosan-Alginate Beads for Development of Environmentally-Friendly Agricultural Material

강하린 ( Ha-rin Kang ) , 정우진 ( Woo-jin Jung )
  • : 한국키틴키토산학회
  • : 한국키틴키토산학회지 21권3호
  • : 연속간행물
  • : 2016년 09월
  • : 158-165(8pages)

DOI

http://dx.doi.org/10.17642/jcc.21.3.2


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키토산-알긴산비드의 화학적 제조법과 환경친화적 제조법을 상호 비교하고, 친환경유기농자재로 등록되어 있는 천연고분자 키토산과 알긴산의 농업적 접근을 시도하고자 한다. 키토산-알긴산비드 제조시 알긴산의 비드 형성에 대한 최적농도를 설정하고자 시험한 결과, 알긴산의 최적농도는 2.5%로 일정한 크기의 구형비드가 형성되었다. 키토산-알긴산비드 형성후 교반시간 및 키틴기질이 포함된 비드의 형태변화를 조사한 결과, 키틴기질을 흡착하는 시간은 3~5분 사이로 측정이 되었으며, 키토산-알긴산비드의 평균 직경은 약 6~7 mm로 나타났다. 키틴-키토산분해미생물과 상업용 키틴아제를 처리하여 비드를 제조하였을 때, 알긴산에 미생물을 1:1로 흡착시킨 비드와 기질만을 흡착한 비드에 상업효소를 처리한 결과, 상업용 효소처리구 키토산-알긴산비드가 더 강하게 분해가 된 것이 관찰하였다. 이상의 결과로 키틴-키토산분해미생물과 이들이 생성하는 효소에 의해 천연고분자인 키토산의 분해 정도를 파악할 수 있었다. 따라서 환경친환적으로 생산된 키토산-알긴산비드의 농업적 활용은 작물의 성장 및 병해충 방제에 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.
To estimate the agricultural application of chitosan-alginate as environmentally-friendly agricultural materials, 5% chitosan solution was dissolved into 5% acetic acid and 5% brown rice vinegar solution. The optimal concentration of sodium alginate was 2.5% for manufacture of chitosan-alginate beads. Average size of chitosan-alginate beads was 6~7 mm diameter. Chitosan solution (5%) dropped into 2.5% sodium alginate solution including 0.5% colloidal chitin. After formation of chitosan-alginate beads, the morphological changes of the chitosan-alginate beads were observed in culture medium excluding colloidal chitin (10 beads/ 10mL medium). Degradation degree of the chitosan-alginate beads was higher enzyme activity in commercial enzyme (Streptomyces griseus, 0.2 unit/5mL) treatment than control without enzyme at 5 hours after incubation. These results indicate that chitosan-alginate beads could be used environmentally-friendly as encapsulation of effective microorganisms in growth of crop and control of phytopathogens in field.

UCI(KEPA)

I410-ECN-0102-2017-470-000547250

간행물정보

  • : 자연과학분야  > 생물
  • : KCI등재
  • :
  • : 계간
  • : 1229-4160
  • :
  • : 학술지
  • : 연속간행물
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  • : 1038


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1화학비료 대체형 유기태화 비료(Organo-Minerals Fertilizer) 개발 상추(Lactuca sativa L.)를 대상으로 비타민을 기질로 하여 제조한 유기태 비료류(Organo-Minerals Fertilizer)의 현장 유효성 평가

저자 : 노혜지 ( Hye-ji Noh ) , 조향현 ( Hyang-hyun Cho ) , 이철규 ( Chul-kyu Lee ) , 김희경 ( Hee-kyong Kim )

발행기관 : 한국키틴키토산학회 간행물 : 한국키틴키토산학회지 21권 3호 발행 연도 : 2016 페이지 : pp. 149-157 (9 pages)

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본 연구는 국내외 상용 화학 전용양액 비료를 대체할 수 있는 비침전형 및 생체흡수 증가 및 체내이용성이 증가된 유기태 비료(Organo mineral Fertilizer)의 개발에 목표를 두었다. 본 연구는 상추(Lactuca sativa L.)를 대상으로 유기태 비료의 생육반응과 비료효능의 동등성 평가를 위하여, 토경 재배 조건에서 69일동안 평가하였다. 시험 비료류는 10종 미네럴류와 NPK(9.2 : 3.78 : 30.5) 함량이 동일하도록 제조하였으며, 화학비료(Ringer-F)와 비타민 기질로 하여 유기태 형태로 제조한 AGHRinger-F를 저(4,000배), 중(2,000배) 및 고농도(1,000배)로 희석한 후, 1주일 간격으로 관주시비 하였다. 유기태 기능 탑재에 따른 유기태 비료의 특성은 침전률, 용해성을 기준으로 평가하였으며, 상추의 생육비교조사는 약해 발생여부, 총수확량, 수확물내 엽록소 및 질산태 질소와 미네럴류 함량 그리고 추대억제 여부 등을 1차(정식 후 11일 경과) 및 최종 수확단계(정식 후 69일 경과)에서 실시하였다. 평가결과, Ringer-F는 12.7%의 침전물이 발생하였으나, AGHRinger-F는 비첨전형 및 Aminate Type이면서 분자량은 500 Da 이하였다. 생육조사 결과, 정상 지온에서는 화학비료와 동등성을 보였으며, 유기태 기능을 탑재시킨 AGHRinger-F의 경우는 고온 및 정상 지온조건 모두에서 부피생장과 더불어 조직 치밀도를 동시에 증가시키는 추가적인 효능을 보였다 (p<0.05). 상추 생산기간 연장과 관련된 추대억제효과는 전체적으로 인정되지 않았다(p<0.05). 상추 총수확량은 관행 재배구 대비 시험 비료류 전체에서 119~132% 범위의 증수효과를 보였으며, 표준편차 범위에서 차이는 없었다. 특히, 고온조건에서 Ringer-F의 수확량은 급격히 감소하였으나, AGHRinger-F는 123% 범위의 높은 증가패턴을 유지하였다(p<0.05). 미네럴류의 생체흡수 및 이용성 증가와 관련한 상추잎 내 엽록소 및 질산태 질소의 함량이 고온으로 전환 시 화학비료는 급격한 감소 패턴을 보였으나, AGHRinger-F는 정상지온 수준을 유지하였다(p<0.05). 결론적으로, 비타민를 기질로 하여 제조한 유기태 비료인 AGHRinger-F는 화학비료와 비료효능에서 동등성 이상의 효능을 보이는 것으로 확인하였다.

2친환경농자재 개발을 위한 키토산-알긴산비드 제조 및 응용

저자 : 강하린 ( Ha-rin Kang ) , 정우진 ( Woo-jin Jung )

발행기관 : 한국키틴키토산학회 간행물 : 한국키틴키토산학회지 21권 3호 발행 연도 : 2016 페이지 : pp. 158-165 (8 pages)

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키토산-알긴산비드의 화학적 제조법과 환경친화적 제조법을 상호 비교하고, 친환경유기농자재로 등록되어 있는 천연고분자 키토산과 알긴산의 농업적 접근을 시도하고자 한다. 키토산-알긴산비드 제조시 알긴산의 비드 형성에 대한 최적농도를 설정하고자 시험한 결과, 알긴산의 최적농도는 2.5%로 일정한 크기의 구형비드가 형성되었다. 키토산-알긴산비드 형성후 교반시간 및 키틴기질이 포함된 비드의 형태변화를 조사한 결과, 키틴기질을 흡착하는 시간은 3~5분 사이로 측정이 되었으며, 키토산-알긴산비드의 평균 직경은 약 6~7 mm로 나타났다. 키틴-키토산분해미생물과 상업용 키틴아제를 처리하여 비드를 제조하였을 때, 알긴산에 미생물을 1:1로 흡착시킨 비드와 기질만을 흡착한 비드에 상업효소를 처리한 결과, 상업용 효소처리구 키토산-알긴산비드가 더 강하게 분해가 된 것이 관찰하였다. 이상의 결과로 키틴-키토산분해미생물과 이들이 생성하는 효소에 의해 천연고분자인 키토산의 분해 정도를 파악할 수 있었다. 따라서 환경친환적으로 생산된 키토산-알긴산비드의 농업적 활용은 작물의 성장 및 병해충 방제에 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

3저분자량 수용성 키토산과 Para-aminosalicylic Acid를 이용한 고분자 약물의 제조 및 특성 분석

저자 : 남충현 ( Choong-hyun Nam ) , 정은희 ( Eun-hee Jeong ) , 정경원 ( Gyeong-won Jeong ) , 나재운 ( Jae-woon Nah ) , 최창용 ( Changyong Choi )

발행기관 : 한국키틴키토산학회 간행물 : 한국키틴키토산학회지 21권 3호 발행 연도 : 2016 페이지 : pp. 166-172 (7 pages)

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Tuberculosis (TB), induced by infection of mycobacterium, was well known as serious disease. Para-aminosalicylic acid (PAS), one of anti-tuberculosis agent, was used to TB therapy. However, utilization of PAS was limited by multi drug resistant (MDR) effect against mycobacterium and highly toxicity. To solve this problem, we synthesized PAS-grafted low molecular-weight water soluble chitosan (LMPs) according to the amounts of PAS. Its chemical structure was analyzed by 1H-NMR, FT-IR spectrophotometer, and UV-Vis spectrophotometer. In this results, we confirmed that LMPs were successfully synthesized. And particular characterization of LMPs in aqueous environment were analyzed by dynamic light scattering and spectrofluorophoto-meter. These results showed that particle size and critical aggregation concentration (CAC) values were decreased with increment of amounts of PAS contents. Moreover, we confirmed that all LMPs have no cytotoxicity form MTT assay. These results suggest that LMP are expected to good candidate to TB therapy.

4Synergistic versus Additive Effect of Active Molecular Chitosan with Biochemical Compounds of Sorghum bicolor

저자 : Da Gyung Lee , Jhulee Park , Hae Jung Yoo , Seo Ju Oh , Joo Young Jang , Shaheen Amna , Jae Kweon Park

발행기관 : 한국키틴키토산학회 간행물 : 한국키틴키토산학회지 21권 3호 발행 연도 : 2016 페이지 : pp. 173-180 (8 pages)

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The synergistic or additive effect of active molecular chitosan (AMC) with Sorghum bicolor ethanol extract (ES) and fermentative supernatant was invesigated in this study. ES had 29% less content of phenolic compounds, 78% less contents of total carbohydrates containing reducing sugars, and 56% less tannin contents than that of S. bicolor fermentative supernatant (SF). It has shown the significantly higher antioxidant activity than SF and other fermantative substances (S and Y). These results suggest that flavonoid in the ES may be the key molecule as it contains 28% higher concentration of flavonoids than SF and Y substances and hence ES showed the remarkablely higher specific activity of whitenning effect. Further more SF was selected for heat stability studies, tyrosinase inhibitory, and antibacterial activity in the presence or absence of active molecular chitosan (AMC). Although less significant synergistic antibacterial activity of SF toward Candida albicans in the presence of AMC was observed, both substances still can be useful as antioxidant or whitenning substances in combination with AMC. whereas a strong antibacterial activity of AMC toward Candica albicans was observed, and also is one of the ingredients in functional food and cosmaceutical compounds with potential health-promoting properties.

5천연가용화제인 스테비오사이드를 활용한 수용성 루틴 생성의 최적화

저자 : 고진아 ( Jin-a Ko ) , 남승희 ( Seung-hee Nam ) , 김영민 ( Youngmin Kim )

발행기관 : 한국키틴키토산학회 간행물 : 한국키틴키토산학회지 21권 3호 발행 연도 : 2016 페이지 : pp. 181-187 (7 pages)

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천연물 유래의 성분들은 좋은 생리활성에도 불구하고 낮은 수용성으로 인해 산업적으로 제약이 있거나 경제적 비용이 많이 소요되고 있는 실정이다. 최근, 합성계면활성제를 불신하는 소비자의 심리와 유해성 논란이 증폭되면서 산업화의 장벽을 해결하고 물성개선을 위한 새로운 방법이 절실하다. 본 연구에서의 천연유래의 스테비오사이드와 마이크로웨이브를 활용한 반응표면 분석에 의해 수용성 루틴을 최적화할 수 있는 조건을 최적화하였다. 중심합성계획에 따라 스테비오사이드의 농도(10, 20, 50, 100 mg/mL), 루틴의 농도(10, 20, 50 mg/mL), 마이크로웨이브 파워(50, 100, 150, 200 Watt) 그리고 처리시간(1, 3, 5분)로 실험하였다. 반응표면분석 결과는 스테비오사이드의 농도 146.05 mg/mL, 루틴의 농도 5.87 mg/mL, 마이크로웨이브 파워 50 Watt, 5분간 처리조건을 얻었고, 상기의 조건으로 100%의 수율의 수용화된 루틴을 얻을 수 있다.

6배양시간에 따른 퀴노아 발효물의 이화학적 특성 및 생리활성

저자 : 양수진 ( Su-jin Yang ) , 홍주헌 ( Joo-heon Hong )

발행기관 : 한국키틴키토산학회 간행물 : 한국키틴키토산학회지 21권 3호 발행 연도 : 2016 페이지 : pp. 188-196 (9 pages)

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본 연구에서는 된장에서 분리한 Bacillus subtilis CBD2를 이용하여 퀴노아를 발효하였으며 발효물의 배양특성과 항산화 및 생리활성을 조사하였다. 퀴노아 발효물의 생균수는 발효 전 5.89 log CFU/mL에서 발효 후 8.01 log CFU/mL로 증가하여 발효가 잘 진행되었음을 확인하였다. 효소활성을 측정한 결과 72시간 배양 시 amylase 및 protease 활성이 각각 964.52 unit/mL 및 1.97 unit/mL로 가장 높았으며, 발효물의 동결건조분말에 대한 효소활성도 발효물과 동일하게 72시간에서 가장 높아 동결건조 후에도 효소활성이 유지되는 것을 확인하였다. 발효물 동결건조 분말의 유리당 함량은 발효시간이 경과할수록 maltose는 검출되지 않았으며, glucose는 증가하였다. 유리아미노산 함량은 발효시간이 증가할수록 함량이 증가하여 발효 전 1,740.32 mg/100 g에서 96시간 발효 후 5,798.83 mg/100 g으로 증가하였다. 총 폴리페놀 함량은 발효 0시간에서 154.36 mg/100 g으로 나타났으나 발효 72시간에서는 402.06 mg/100 g으로 나타나 약 2.6배 증가되는 것을 확인하였다. 항산화 활성은 발효시간에 따라 증가하여 DPPH radical 소거활성 및 FRAP 측정 모두 72시간에 높은 활성을 나타내었으며, 농도 유의적으로 증가하는 것을 확인하였다. ACE 저해 활성은 발효 전 37.85%에서 발효 후 최대 65.30%로 나타나 발효가 진행됨에 따라 증가하는 경향을 보여, 퀴노아 발효물은 향후 곡류 효소 함유 식품 제조를 위한 소재로 활용 가능하다고 사료된다.

7키토산올리고당 기질-유기태 셀레늄(Se-OCHT)이 산란계 계란 품질에 미치는 영향

저자 : 조향현 ( Hyang Hyun Cho ) , 김희경 ( Hee Kyong Kim ) , 고홍범 ( Hong Bum Koh ) , 김영호 ( Young Ho Kim )

발행기관 : 한국키틴키토산학회 간행물 : 한국키틴키토산학회지 21권 3호 발행 연도 : 2016 페이지 : pp. 197-206 (10 pages)

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가금류 사료에는 옥수수를 포함한 곡물류에 무기태 광물질이 첨가되어 사용되어지고 있다. 하지만, 원료 상승 및 경제적 여건과 배설로 인한 토양 및 수질오염, 독성 등으로 양계산업의 저해 요인이 되고 있어 이를 해결 할 방안이 필요하다. 본 실험에서는 키토산올리고당 기질 유기태 셀레늄을 일반 산란계 사료에 섭이시킨 후, 계란 무게, 가식부 무게, 난각 두께, 난황 착색도 등의 계란 품질 및 혈구수 변화 등을 각각 비교 · 평가하였다. 사양 시험은 Hy-line 산란계(20주령)을 대상으로 일반 산란계 사료에 무기태 또는 유기태 셀레늄을 일반 산란계 사료 셀레늄 함량 기준으로 농도별(1, 2, 4배)로 혼합하여 섭이시켜 평가 지표에 미치는 영향을 각각 비교하여 보았다. 본 실험 결과 유기태 셀레늄은 일반 사료를 섭이시킨 정상군, 무기태 셀레늄을 섭이시킨 군과 비교하여 가식부(난황+난백) 건조중량, 계란 난각 두께, 적혈구, 백혈구 수치를 증가시키는 것을 확인하였다. 하지만, 계란 총무게, 가식부 생중량(비건조중량), 난황 착색도 등은 정상군과 무기태 셀레늄과 비교하여 차이가 없었다. 결론적으로, 키토산올리고당 기질 유기태 셀레늄은 일반 사료를 섭이시킨 정상군, 무기태 군과 비교하여 계란의 품질 및 산란계 안전성 등에서 동등한 효과를 가지거나 효능을 증가시켜 축산 농가의 애로 사항을 해결할 수 있을 것으로

8살균다시마 물 추출물 및 효소 추출물의 항산화활성

저자 : 한의정 ( Eui Jeong Han ) , 박수연 ( Soo Yeon Park ) , 엄주형 ( Ju Hyung Um ) , 김민주 ( Minju Kim ) , 이가람 ( Ga Ram Lee ) , 임지선 ( Ji-seon Lim ) , 임동환 ( Dong Hwan Lim ) , 안창범 ( Chang Bum Ahn ) , 안긴내 ( Ginnae Ahn )

발행기관 : 한국키틴키토산학회 간행물 : 한국키틴키토산학회지 21권 3호 발행 연도 : 2016 페이지 : pp. 207-214 (8 pages)

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본 연구에서는 살균다시마 추출물의 항산화활성에 관한 실험을 수행하였다. 살균다시마로부터 제조된 물 추출물(WSSJ), Celluclast와 Trypsin 효소 추출물(CSSJ와 TSSJ)은 살균하지 않은 일반다시마 추출물보다 향상된 추출 수율과 항산화 활성을 갖는다는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과로부터 살균과 효소 추출법을 병행하여 제조한 살균다시마추출물들이 산업적으로 이용될 경우, 경제성 있는 천연의 항산 화제로서의 이용가치가 높을 것으로 생각된다.

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