CCoAOMT 유전자 발현 억제에 의한 현사시나무의 화학조성 변화

엄인용 ( In Yong Eom ),김광호 ( Kwang Ho Kim ),이수민 ( Soo Min Lee ),이용섭 ( Yong Sub Yi ),최준원 ( Joon Weon Choi ) 한국목재공학회 2010 목재공학 Vol.38 No.3

본 연구에서는 리그닌 전구물질 생합성에 관여하는 CCoAOMT (Caffeoyl-CoA-O-methyltransferase)유전자의 발현을 분자생물학적으로 억제시킨 상태와 정상적인 상태에서 생장한 현사시나무를 대상으로 홀로셀룰로오스, 리그닌과 단당류 조성에 관한 정량 분석을 각각 실시하였다. 그리고 각각의 목질바이오매스로부터 MWL (milled wood lignin)을 추출하여 메톡실기정량, DFRC, Py-GC/MS, GPC, 13C NMR 분석 등 리그닌의 화학 구조적 특성을 비교하였다. 정상재와 형질전환체의 홀로셀룰로오스 함량은 각각 81.6%와 82.3%로 큰 차이는 없었지만, 리그닌 함량은 각각 21.7%와 18.3%로 형질전환체가 약 3.4% 정도 낮았다. 정상재와 형질전환체의 구성 단당류 분석결과, 글루코오스는 각각 511.0 mg/g와 584.8 mg/g, 그리고 자일로오스는 각각 217.8 mg/g와 187.5 mg/g로 나타나 CCoAOMT 발현억제는 단당류 조성에 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 각 시료로부터 단리한 리그닌(MWL)의 메톡실기 정량에 따르면 CCoAOMT 발현을 억제한 시료에서 약 7% 정도의 메톡실기가 감소하는 것으로 나타났고, 이는 13C-NMR 분석과 Py-GC/MS 분석을 통하여 확인할 수 있었다. 또한 Py-GC/MS 분석에 의하면 정상재와 형질전환체 리그닌의 G/S 비율이 각각 0.59와 0.44로 나타난 점으로 미루어 CCoAOMT 발현 억제는 리그닌 생합성 과정에서 G unit 생합성보다 S unit 생합성에 더 많은 영향을 미치는 것으로 예측할 수 있다. In this study, chemical compositions-holocellulose, lignin and monomeric sugars-were characterized with two poplar wood cell walls, one of which was grown at normal condition (CPW) and the other was genetically modified by antisence suppression of CCoAOMT gene expression (ACPW). Milled wood lignins were isolated from CPW and ACPW and subjected to methoxyl group, DFRC, Py-GC/MS, GPC, 13C-NMR analysis, respectively. There were few differences in holocellulose contents in both cell walls, which were determined to 81.6% in CPW and to 82.3% in ACPW. However, lignin contents in ACPW was clearly decreased by the suppression of CCoAOMT gene expression. In CPW 21.7% of lignin contents was determined, while lignin contents in ACPW was lowered to 18.3%. The relative poor solubility of ACPW in alkali solution could be attributed to the reduction of lignin content. The glucose contents of CPW and ACPW were measured to 511.0 mg/g and 584.8 mg/g and xylose contents 217.8 mg/g and 187.5 mg/g, respectively, indicating that suppression of CCoAOMT gene expression could be also influenced to the formation of monomeric sugar compositions. In depth investigation for milled wood lignin (MWL) isolated from both samples revealed that the methoxyl contents at ACPW was decreased by 7% in comparison to that of CPW, which were indirectly evidenced by 13C-NMR spectra and Py-GC/MS. According to the data from Py-GC/MS S/G ratios of lignin in CPW and ACPW were determined to 0.59 and 0.44, respectively. As conclusive remark, the biosynthesis of syringyl unit could be further influenced by antisense suppression of CCoAOMT during phenylpropanoid pathway in the plant cell wall rather than that of guaiacyl unit.

적외선분광분석과 Py-GC/MS를 이용한 옻칠 및 캐슈칠도막 분석

최재완 ( Jaewan Choi ),김수철 ( Soo-chul Kim ) 한국목재공학회 2018 목재공학 Vol.46 No.1

칠기문화재 보존에 옻칠이 사용되지만 근대화로 인해 캐슈칠과 같은 합성도료가 같이 사용되는 추세이다. 보존윤리에서는 문화재 보존 시 동일 재료가 사용되어야 한다고 명시되어있다. 따라서 칠기문화재 보존에는 옻칠과 같은 천연도료가 사용되어야 한다. 하지만 옻칠과 캐슈칠의 성분이 유사하여 전문가들도 쉽게 구분하지 못하는 실정이다. 본 연구에서는 IR과 Py-GC/MS를 이용하여 이를 분석하고 식별 키워드를 찾고자 하였다. IR 분석 결과 옻칠은 720 cm^-1 대에서 피크가 확인되었으며 캐슈칠은 750 cm^-1, 720 cm^-1, 700 cm^-1 대에서 피크가 확인되었다. Py-GC/MS 결과 두 종류의 시료에서 Benzene과 Phenol계 화합물과 알킬사슬고리에 기인하는 성분이 검출되었다. 하지만, 캐슈칠에서는 Hexanoic acid라는 성분이 검출되었고 옻칠에서는 검출되지 않았다. 이러한 분석방법을 토대로 진정성 있는 칠기문화재 보존처리 및 복원에 활용될 수 있을 것이라 판단된다. Nowadays, synthetic resin varnish such as cashew nut shell liquid (CNSL) is being used as well as traditional lacquer. The code of ethics states that material must be identical to the original when preserving cultural heritage. Therefore, lacquer should be used. However, problem is that even experts have difficulties differentiating lacquer and CNSL as they have similar components. Therefore, this study was carried out to identify the difference between lacquer and CNSL using IR and Py-GC/MS. As a result of IR, in lacquer, 720 cm^-1 peak was detected and in CNSL, 750 cm^-1, 720 cm^-1 and 700 cm^-1 peaks were detected. The results of Py-GC/MS detect benzene compounds and alkyl chains for both varnishes. However, hexanoic acid was detected from CNSL but not lacquer. Using these analytical methods, the differences between lacquer and CNSL can be identified on the scene. This is expected to be applied to the authentic conservation and restoration of lacquerware.

파이롤라이저 가스크로마토그래피 질량분석기를 이용한 섬유상의 미세플라스틱 정성 및 정량분석

임세정,문혜미,손현화,김영민 한국공업화학회 2020 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2020 No.-

최근 미세플라스틱 분석을 위해 국내에서 다양한 분광 분석 기술이 적용되고 있다. 가스크로마토그래피/질량 분석법(Py-GC/MS)을 이용한 열분해는 무산소 조건하의 고온에서 미세플라스틱의 열분해를 진행할 수 있으며, 열분해 생성물은 GC/MS에 의해 분리되고 검출된다. Py-GC/MS 분석은 파괴적 분석 방법 중 하나이지만 다양한 종류의 미세플라스틱에 대한 정성 및 정량 분석이 동시에 이루어지며 비표적 유기 매트릭스 효과는 광학 기술보다 낮을 수 있다. 본 연구에서는 섬유기반 미세플라스틱의 정성 및 정량분석에 Py-GC/MS 분석을 적용하여 세탁 단계에서 미세플라스틱의 형성 및 방출량을 추정했다. 이 연구에서 얻은 분석 결과, 섬유 기반 마이크로플라스틱 분석을 위한 표준방법으로서 Py-GC/MS의 타당성은 미세플라스틱의 정확한 식별, 검량 곡선의 우수한 선형성 및 낮은 최소 검출 한계 (LOD)로 입증되었다.

Measurement of Degree of Hydrolysis of a PA66/GF Composite using a py-GC/MS analysis

( Jong-young Lee ),( Kwang-jea Kim ) 한국고무학회 2017 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.52 No.1

The effect on the hydrolysis resistance properties by the addition of maleic anhydride grafted EMDM (MA-g-EPDM) and PP (MA-g-PP) to a PA66/GF composite was investigated with respect to the mechanical properties, thermal properties, and morphology. The degree of hydrolysis of the PA66/GF composite was measured using py-GC/MS analysis. When compared to the PA66/GFcomposite in MEG/water solution, the composites where MA-g-EPDM and MA-g-PP were added to PA66/GF showed a higher degree of hydrolysis resistance, impact strength, and thermal properties, whereas their tensile strength, tensile modulus, flexural strength and flexural modulus decreased. As immersion time in the solution increases, the rate of tensile strength drop of the MA-g-PP added composite appeared lower than that of the PA66/MA-g-EPDM/GF and PA66/GF composites. The py-GC/MS analysis confirmed the formation of PA66 hydrolysis reaction by products such as carboxylic acid and alkylamine with increasing immersion time.

Development of quali- and quantitative analysis method for microplastics based on thermal decomposition

Taeksu Kim(김택수),Chanjoo Rhu(유찬주),Dongsuk Kim(김동석),Seokjin Noh(노석진) 환경독성보건학회 2021 한국독성학회 심포지움 및 학술발표회 Vol.2021 No.5

Microplastics (MPs) exist in various environmental media such as soil, atmosphere and marine. Recently, some studies reported that they will be affect the ecosystem as well as human health depending on their composition, size and shape. So far, many studies focused on MPs pollution in the marine environment, whereas it has been reported that much of marine MPs are transmitted from terrestrial environment. Therefore, it is important to understand and monitor MPs pollution in terrestrial environments such as soil, atmosphere, and water. However, there are no optimized quantitative analysis technology considering various environment and standardized method of MPs. In this study, thermal analysis is investigated using different analytical techniques for quali- and quantitative analysis of MPs such as TGA-FTIR, Py-GC-MS and TED-GC-MS. Thermal analysis are optimized using reference material such as HDPE, PS. Qualitative analysis was possible with temperature-based IR spectrum because of different thermal decomposition temperature. The results of experiments show that TGA-FTIR, Py-GC-MS and TED-GC-MS can be used to identify and quantify HDPE and PS. There are no differences of thermal decomposition behaviors by various size of MPs (1~20㎛, 20~100㎛, 100~500㎛). In addition, mixture of HDPE and PS could be analyzed simultaneously and degradation temperature is shifted.

Py-GC/MS를 이용한 모피 섬유의 식별

이오택,배기서,박성우,김건우 한국과학수사학회 2010 과학수사학회지 Vol.4 No.2

본 연구에서는 Py-GC/MS(Pyrolysis Gas Chromatography Mass Spectroscopy)를 이용하여 단백질 섬유(Protein fiber)로 이루어진 15종의 모피를 열분해 분석하였다. 열분해에 의해 생성된 성분들은 열분해 경로(pyrolysis pathway)및 기원(origin)에 따라 단 분자 열분해 화합물과 이 분자 열분해 화합물로 분류하여 변수화하였고 주성분분석(Principal component analysis)으로 통계 처리하여 섬유의 개체식별, 동물 종류에 따른 미세분류 가능성을 알아보았다.

열분해 방법(Py-GC/MS)을 이용한 미세플라스틱 정성 및 정량분석 방법 연구

장한솔,이효영,박선구,김재우 한국분석과학회 2021 학술대회논문집 Vol.2021 No.11

미세플라스틱은 통상적으로 5 mm 이하 크기의 플라스틱을 뜻하고, 제조 과정에서 첨가된 가소제, 난연제 또는 산화방지제 등이 함유될 수 있다. 또한, 매우 작은 크기로 인해 하수처리 시설에서 잘 걸러지지 않아 수중 생물이 먹이로 오인해 섭취하고 먹이연쇄 과정을 거쳐 인간의 몸속으로 도달할 수 있다. 이러한 이유로 다양한 분야에서 미세플라스틱 분석을 위해 육안 분석, 분광 분석 및 열분해 분석 방법 등이 적용되고 있는데 이중 Py-GC/MS를 이용한 열분해 분석 방법은 N2 또는 He 분위기의 무산소 조건에서, 600 ℃ 이상의 고온으로 미세플라스틱을 열분해하여 생성된 열분해 생성물을 크로마토그래피(GC)로 분리 및 질량분석기(MS)로 검출한다. 해당 분석 방법은 파괴 분석법이지만, 크기 및 모양과 관계없이 다양한 미세플라스틱에 대한 정성 및 정량분석을 동시에 진행할 수 있는 장점이 있다. 이에 본 연구에서는 미세플라스틱 표준물질을 각각 적절한 용매에 녹여 희석하고 건조한 후, 기기에 주입하는 방법으로 분석법을 확립하였다. 플라스틱 종류별로 고유하게 열분해 되어 생성되는 물질 중 상대적으로 강도가 높은 특성 물질을 선정하여 확립한 분석 방법의 유효성 평가를 진행하였다. 이는 “화학적 시험방법의 유효성 확인을 위한 지침”에 제시된 절차에 따라 반복 측정을 통해 작성한 특성물질 검량곡선의 우수한 직선성(R²), 정확도, 정밀도, μg 수준의 낮은 검출한계(LOD) 및 정량한계(LOQ)를 통해 검증하였다. 본 연구 결과를 통해 Py-GC/MS를 이용한 미세플라스틱 열분해 분석법과 다양한 플라스틱에 적용한 결과를 소개하고자 한다.

Building Calibration Curve for Py-GC/MS Analysis of SBR/BR Blend Rubber Compounds

( Eunji Chae ),( Sung-seen Choi ) 한국고무학회 2020 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.55 No.4

A calibration curve is needed to determine the SBR and BR blend ratio of SBR/BR blend rubber compounds using pyrolysis-gas chromatography/mass chromatography (Py-GC/MS) or Py-GC. In general, a calibration curve is obtained using reference SBR/BR vulcanizates with various blend ratios. In this study, the calibration curves were obtained using reference samples made of rubber solutions and were compared to those plotted using the reference SBR/BR vulcanizates. Calibration curves using variations of 1,3-butadiene/styrene, 4-vinylcyclohexene (VCH)/styrene, 2-phenylpropene (PhP)/butadiene, PhP/VCH, 4-phenylcyclohexene (PhCH)/butadiene, and PhCH/VCH ratios with the BR content were examined for the suitability. We found that the calibration curves obtained using the mixed rubber solution references (1,3- butadiene/styrene and PhP/butadiene) could replace those constructed using the reference SBR/BR vulcanizates. The calibration curves of 1,3-butadiene/styrene and PhP/butadiene obtained using the raw references can be used for the determination of the SBR/BR blend ratios by applying some correction factors.

Identification of Marker Compounds for Discriminating between Embryogenic and Nonembryogenic Calluses of Higher Plants Using Pyrolysis Gas Chromatography Mass Spectrometry and Genetic Programming

Kim Suk-Weon,Ban Sung-Hee,Yoo Ook-Joon,Liu Jang-Ryol The Korean Society for Biotechnology and Bioengine 2006 Biotechnology and Bioprocess Engineering Vol.11 No.1

When whole cells are subjected to pyrolysis gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS) analysis, it provides biochemical profiles containing overlapping signals of the majority of compounds. To determine marker compounds that discriminate embryogenic calluses from nonembryogenic calluses, samples of embryogenic and nonembryogenic calluses of five higher plant species were subjected to Py-GC/MS. Genetic programming of Py-GC/MS data was able to discriminate embryogenic calluses from nonembryogenic calluses. The content ratio of 5-meyhyl-2-furancarboxaldehyde and 5-(hydroxymethyl)-2-furancarboxaldehyde was greater in nonembryogenic calluses than in embryogenic calluses. However, the content ratio of phenol, p-cresol, and $^1H-indole$ in embryogenic calluses was 1.2 to 2.4 times greater than the ratio in nonembryogenic calluses. These pyrolysates seem to be derived from the components of the cell walls, which suggests that differences in cell wall components or changes in the architecture of the cell wall playa crucial role in determining the embryogenic competence of calluses.

Catalytic pyrolysis of <i>Laminaria japonica </i> over nanoporous catalysts using Py-GC/MS

Lee, Hyung Won,Jeon, Jong-Ki,Park, Sung Hoon,Jeong, Kwang-Eun,Chae, Ho-Jeong,Park, Young-Kwon Springer 2011 NANOSCALE RESEARCH LETTERS Vol.6 No.1

<P>The catalytic pyrolysis of <I>Laminaria japonica </I>was carried out over a hierarchical meso-MFI zeolite (Meso-MFI) and nanoporous Al-MCM-48 using pyrolysis gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS). The effect of the catalyst type on the product distribution and chemical composition of the bio-oil was examined using Py-GC/MS. The Meso-MFI exhibited a higher activity in deoxygenation and aromatization during the catalytic pyrolysis of <I>L. japonica</I>. Meanwhile, the catalytic activity of Al-MCM-48 was lower than that of Meso-MFI due to its weak acidity.</P>