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pH-Stat 및 Multi-Step In Vitro 소화모델을 이용한 Algae Oil과 DAG-Rich Algae Oil의 가수분해 특성 평가
장현준(Hyeon-Jun Chang),나보람(Bo-Ram Na),이정희(Jeung-Hee Lee) 한국식품영양과학회 2018 한국식품영양과학회지 Vol.47 No.11
Algae oil의 효소적 glycerolysis 반응을 통해 DAG-rich algae oil을 합성하고 soybean oil, algae oil, DAG-rich algae oil의 지방산과 acylglycerol 조성 및 in vitro digestion 모델을 이용한 소화 특성을 비교하였다. 또한 oil을 oil-in-water emulsion의 형태로 제조 및 gallic acid와 quercetin을 첨가를 통한 소화 특성을 비교 평가하였다. Soybean oil과 algae oil의 acylglycerol은 대부분 TAG로 구성되었지만, DAG-rich algae oil은 TAG 43.87%, DAG 40.90%, MAG 15.23%로 구성되었다. Algae oil과 DAGrich algae oil의 주요 지방산은 DHA, palmitic acid, DPA로 유사한 조성을 보이지만, sn-2 위치에서는 DAG-rich algae oil이 algae oil보다 유의적으로 높은 DHA와 DPA 농도를 가지고(P<0.05), palmitic acid 농도는 낮은 경향을 보였다(P>0.05). pH-stat in vitro digestion 모델 분석 결과 모든 oil의 가수분해율은 반응시간 15분 동안 지속해서 증가하였고, soybean oil> algae oil> DAG-rich algae oil의 순으로 유의적으로 높았다(P<0.05). Multi-step in vitro digestion 모델로 가수분해율을 비교한 결과, soybean oil이 유의적으로 가장 높고(P<0.05), algae oil은 DAG-rich algae oil보다 높은 경향을 보였다(P>0.05). Algae oil-inwater emulsion의 지방 가수분해율은 algae oil보다 유의적으로 높고(P<0.05), DAG-rich algae oil-in-water emulsion의 가수분해율은 DAG-rich algae oil보다 높은 경향을 보였다(P>0.05). Gallic acid와 quercetin이 첨가된 algae oil과 DAG-rich algae oil의 가수분해율은 비첨가 oil보다 낮게 분석되었다. Oil의 가수분해로 생성된 유리지방산의 조성을 in vitro digestion 모델로 분석한 결과 소화시간이 길어지면 다중불포화지방산인 DHA와 DPA의 생성량은 증가하지만, 포화지방산인 palmitic acid의 생성량은 상대적으로 감소하는 경향을 보였다. 따라서 DHA를 다량 함유하는 algae oil과 DAG-rich algae oil은 일반 oil보다 가수분해율은 낮지만, emulsion의 형태로 제조되면 소화율이 증가하고, 폴리페놀을 함유한 식품과 같이 섭취되면 소화율이 감소될 것으로 생각된다. Diacylglycerol (DAG)-rich algae oil was synthesized by enzymatic glycerolysis using algae oil containing a high concentration of docosahexaenoic acid (DHA) (56.8%), and its chemical and digestive properties were compared with those of soybean and algae oil. Acylglycerol of soybean and algae oils was primarily composed of triacylglycerol (TAG), while DAG-rich algae oil consisted of TAG (43.87%), DAG (40.90%) and monoacylglycerol (15.23%). The major fatty acids of algae and DAG-rich algae oils were DHA, palmitic acid and docosapentaenoic acid (DPA). pH-stat in vitro digestion for 15 min produced hydrolysis rates in the order of soybean> algae> DAG-rich algae oil (P<0.05). When the multi-step in vitro digestion model was employed, the hydrolysis rate of soybean oil was highest (P<0.05), while that of algae oil tended to be higher than that of DAG-rich algae oil (P>0.05). The formation into an oil-in-water emulsion increased the hydrolysis rate compared to algae and DAG-rich algae oils, while the addition of gallic acid and quercetin significantly decreased this rate (P<0.05). During multi-step in vitro digestion, the composition of free fatty acids released by hydrolysis of algae and DAG-rich algae oils showed that DHA and DPA were more slowly hydrolyzed than palmitic acid during the initial stage of digestion (30 min), but the hydrolysis rate increased with a longer digestion (120 min). The present study showed that the hydrolysis rate of oils containing a large amount of DHA was lower than that of common edible oils, but the digestibility increased when prepared in an oil-in-water emulsion while the digestibility decreased when polyphenol was contained.
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김완수 ( Wan Soo Kim ),최창현 ( Chang Hyun Choi ),장현준 ( Hyeon Jun Jang ),김용주 ( Yong Joo Kim ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2
본 연구는 굴취형 수확 작업에 따른 농업용 트랙터의 차축 부하분석을 목적으로 수행되었다. 트랙터의 부하 측정을 위한 부하 계측 시스템은 4개 차축의 토크 측정을 위한 휠 토크미터, 부하 데이터 수집을 위한 데이터 수집장치, 토크미터에 전원을 공급하기 위한 전원공급장치, 트랙터 배터리를 이용하여 노트북 및 전원공급장치에 전원을 공급하기 위한 인버터, 데이터 처리를 위한 노트북으로 구성하였다. 포장시험은 작업기 경심 20cm 조건에서 L2단(1.41 km/h)과 L3단(2.17 km/h)에 대하여 수행하였으며, 각 조건에서 4회 반복 시험을 실시하였다. L2단 조건에서 측정된 평균부하 데이터는 전륜 좌측, 전륜 우측, 후륜 좌측, 후륜 우측에서 각각 1144.25, 1276.00, 2267.86, 2278.58 Nm로 나타났으며, L3단 조건에서는 각각 1402.43, 1308.36, 3113.06, 2895.26 Nm로 나타났다. L2단 조건에서 측정된 부하 데이터의 표준편차는 전륜 좌측, 전륜 우측, 후륜 좌측, 후륜 우측에서 각각 154.04, 189.61, 440.22, 401.54 Nm로 나타났으며, L3단 조건에서는 각각 146.95, 163.77, 469.07, 488.96 Nm로 나타났다. 따라서 수확 작업 시 작업속도가 L2단에서 L3단으로 약 1.54배 증가함에 따라, 트랙터 차축의 평균 부하는 약 1.25배 증가하는 것으로 나타났다.
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김완수 ( Wan Soo Kim ),최창현 ( Chang Hyun Choi ),장현준 ( Hyeon Jun Jang ),김용주 ( Yong Joo Kim ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2
본 연구는 플라우 작업과 균평기 작업에 따른 농업용 트랙터의 부하를 분석하기 위하여 수행되었으며, 트랙터의 차축과 휠 사이의 축을 가공하여 Strain-gauge를 부착하여 부하 계측 시스템을 개발하고, 포장시험을 통하여 작업조건에 따른 부하 데이터를 측정 및 분석하는 것을 목적으로 수행되었다. 부하 계측 시스템은 71kW급 트랙터에 설치하였으며, 부하 데이터를 측정하기 위한 Strain-gauge, 무선 통신을 위한 텔레메트리 I/O 인터페이스, 데이터 수집을 위한 데이터 수집장치, 신호 처리를 위한 소프트웨어 및 노트북으로 구성하였다. 포장시험은 플라우 작업과 균평기작업에 대하여 M2단(7.2 km/h)과 M3(10.3 km/h)단 조건에 대하여 각각 수행하였다. 플라우 및 균평기 작업에 따른 트랙터 부하 분석은 포장시험에서 측정된 데이터를 이용하여 통계분석을 수행하였다. 플라우 작업 시 M2단에서의 최대, 최소, 평균, 표준편차는 각각 13,141, 4,381, 6,971, 397.8 Nm로 나타났으며, M3단에서는 17,098, 6,275, 8,509, 462.4 Nm로 나타났다. 균평기 작업 시M2단에서의 최대, 최소, 평균, 표준편차는 각각 14,504, 1,963, 6,774, 459.5 Nm로 나타났으며, M3단에서는 20,266, 2,745, 9,968, 493.2 Nm로 나타났다. 따라서 트랙터의 차축 부하는 플라우 작업과 균평기 작업에서 M2단에서 M3단으로 작업속도가 증가함에 따라 크게 발생하는 것을 확인할 수 있었으며, 플라우 작업 시 약 1.3배, 균평기 작업 시 약 1.5배 증가하는 것으로 나타났다.
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김완수 ( Wan Soo Kim ),최창현 ( Chang Hyun Choi ),장현준 ( Hyeon Jun Jang ),김용주 ( Yong Joo Kim ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2
본 연구는 필드 작업 시 작업 조건에 따른 정식기의 PTO 부하를 측정하고 분석하는 것을 목적으로 수행되었다. 부하 계측 시스템은 PTO 축의 부하를 측정하기 위한 토크 센서, 토크 센서에서 발생한 신호를 수집하기 위한 데이터 수집장치, 노트북에 전원을 공급하기 위한 파워 컨트롤러로 구성된다. 포장시험은 유사한 토양 조건에서 4회 반복 시험을 수행하였으며, 4개의 주간거리(26, 35, 43, 80cm)와 2개의 식부깊이(low, middle) 조건에서 수행하였다. 주간 거리가 PTO 부하에 미치는 영향을 분석하기 위하여 일원배치분산분석(One way ANOVA)과 Duncan의 다중검정을 실시하였다. 주간 거리가 PTO 부하에 미치는 영향을 분석하기 위하여 토크 비를 계산하였으며, 토크비는 작업조건에 따라 측정된 평균 PTO 부하를 이용하여 최소 부하를 기준으로 나누어 계산하였다. 식부 깊이 low에서 주간거리 26, 35, 43, 80 cm에 따른 PTO 축의 평균 토크는 각각 11.05, 9.07, 7.04, 3.75 Nm로 나타났다. 식부 깊이 middle에서 주간거리 26, 35, 43, 80 cm에 따른 PTO축의 평균 부하는 각각 12.20, 9.86, 7.94, 4.32 Nm로 나타났다. 주간거리가 80cm를 기준으로 43, 35, 26cm로 점차 감소할 때 식부 깊이 low에서 토크 비는 각각 88, 143, 195%로 증가하였으며, 식부 깊이 middle에서의 토크 비는 각각 84, 128, 182%로 증가하였다. PTO 부하는 주간거리가 짧을수록 증가하였고, 작업 조건에 따라 변동하였다. 그러므로 정식 작업 시 정식기의 부하와 내구성을 고려하여 적절한 작업조건을 선정해야함을 알 수 있다.
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김두한 ( Du Han Kim ),최창현 ( Chang Hyun Choi ),장현준 ( Hyeon Jun Jang ),김용주 ( Yong Joo Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1
본 연구는 필드 작업 시 작업조건에 따른 정식기의 PTO 부하를 측정하고, 이를 이용하여 작업조건에 따른 안전율 시뮬레이션을 목적으로 수행하였다. 부하 계측 시스템은 PTO 축의 부하를 측정하기 위한 토크 센서, 토크 센서에서 발생한 신호를 수집하기 위한 데이터 수집장치, 노트북에 전원을 공급하기 위한 파워 컨트롤러로 구성하였다. 토크센서에서 입력된 부하 데이터를 처리하기 위한 소프트웨어는 Labview(Version 2011, National Instrument, USA)를 사용하였다. 포장시험은 유사한 토양 조건에서 4회 반복 시험을 수행하였으며, 작업속도 고속 조건에서 4개의 주간거리(26, 35, 43, 80cm)와 3개의 식부깊이 (85, 105, 136mm)에 대하여 수행하였다. 안전율 시뮬레이션을 위한 소프트웨어는 KISSsoft(Version 2016, Kissling & Co. AG, Switzerland)를 사용하였다. 식부깊이 85mm에서 주간거리 26, 35, 43, 80cm일 때 작업시 각각 굽힘 안전율은 2.2874, 2.4507, 2.7139, 2.8064로 나타났으며 접촉 안전율은 1.1787, 1.2799, 1.3205, 1.3275로 나타났다. 식부깊이 105mm에서 주간거리 26, 35, 43, 80cm일 때 작업 시 각각 굽힘 안전율은 2.1261, 2.2781, 2.4879, 2.5866로 나타났으며 접촉 안전율은 1.1296, 1.1425, 1.2710, 1.2507로 나타났다. 식부깊이 136mm에서 주간거리 26, 35, 43, 80cm일 때 작업 시 각각 굽힘 안전율은 1.6587, 1.6651, 1.7824, 2.2198로 나타났으며 접촉 안전율은 1.0030, 1.0104, 1.0450, 1.1931로 나타났다. 주간거리에 따른 식부깊이의 굽힘 안전율과 접촉 안전율은 가장 차이가 큰 주간거리 80cm에서 식부깊이가 85, 105, 136mm일 때 작업 시 각각 굽힘 안전율은 2.8064, 2.5866, 2.2198로 나타났으며 접촉 안전율은 1.3275, 1.2507, 1.1931로 나타났다. 시뮬레이션 결과 정식기 베벨기어의 안전율은 주간거리가 짧을수록, 식부깊이가 깊을수록 더 낮게 나타났다. 그러므로 정식 작업 시 정식기의 부하와 내구성을 고려하여 적절한 작업조건을 선정해야 함을 알 수 있다. 또한 향후 다양한 토양 조건 및 작업 단수 등에 따른 포장시험을 추가로 진행하여 여러조건에서의 안전율 시뮬레이션을 수행할 예정이다.
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