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Animal cell culture 세포배양 / 100점 면역학실험 레포트 (원리, 동결보존, 농도 계산, mammalian, hemocytometer)

1. Introduction1.1) Cell line vs Primary CellMammalian(animal) cell을 이용한 실험은 실제 생물체 내에서 이루어지는 in vivo 실험과 실험관 내에서 이루어지는 ..

리포트| 2022.06.21| 16페이지| 2,000원| 조회(440)

animal cell culture, Hemocytometer, cell counting, subculture, cell stock, Cryopreservation, 동결보존, cell thawing, Adherent Cell, Suspension Cell

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RT PCR (reverse transcription) / 100점 면역학실험 레포트 (원리, 시약, RNA 추출, cDNA 합성) 평가A좋아요

1. Introduction1.1) mRNA, transcription, translation균이 침입했음을 인식한 세포는 다른 세포에게 이를 알리기 위해 염증을 일으킨다. 우선, 세포의 receptor에서 세균만 갖고 있는 특정한 물질을 인식하여 균의 침투 사실을 인지한다. 이어서 신호전달물질이 활성화되고, 전사 인자(NF 카파비, AP1 등)가 DNA의 염증 관련 유전자에 붙어 해당 유전자를 발현시킨다. 전사를 통해 만들어진 mRNA가 세포질의 리보솜에서 번역되면 사이토카인과 케모카인 같은 염증 관련 단백질이 생성된다. 이러한 세포의 염증 생성 메커니즘에 의해, mRNA의 유무를 보면 세균 침입의 유무를 알 수 있다. mRNA는 단백질을 암호화하는 유전자이자 유전자의 단백질 합성을 지시하는 충실한 전사체다. mRNA가 발견된 세포는 세균이 침입한 세포이고, 발견되지 않으면 세균이 침입하지 않은 세포다.전사는 두 가닥의 DNA를 주형으로 한 가닥의 RNA를 합성하는 과정을 의미한다. RNA와 DNA 모두 4종류의 염기의 배열로 구성되어 있는데 이러한 염기의 결합이 상보적이라는 특징을 이용하여 RNA를 합성할 수 있다. 반대로 RNA를 기반으로 DNA를 합성하는 것은 역전사라고 한다. 자세한 전사 과정은 다음과 같다. 먼저, DNA를 전사하여 primary DNA transcript를 만든다. 이에 cap, tail을 더하고 intron을 빼는 RNA 가공과정을 거쳐 mature mRNA가 만들어진다. Mature mRNA는 최종적으로 리보솜에서 번역할 수 있는 형태의 mRNA이다. 완성된 mRNA는 세포질에 있는 리보솜으로 이동하여 번역된다.번역은 mRNA의 염기서열을 바탕으로 리보솜에서 아미노산을 이용하여 폴리펩타이드를 합성하는 과정을 의미한다. 번역에는 mRNA, tRNA, 리보솜이 함께 작용한다. 먼저 Ribosomal subunit이 mRNA에 binding한다. 그러면 리보솜은 아미노산들을 연결하며 mRNA를 따라 이동한다. 이때 tRNA가 상보적인해당 물질이 DNA의 minor groove에 달라붙는다. DNA probe-based real-time PCR은 DNA probe가 잘 붙지 않으면 소용이 없고 DNA probe 제작이 번거롭다는 단점으로 인해 잘 사용되지 않는 방식이다. DNA probe는 형광물질과 형광물질의 발광을 억제하는 quencher로 이루어져 있다. DNA probe가 핵산 template와 결합하면 후에 polymerase에 의해 형광물질과 quencher가 분리되며 형광물질이 발광하는 원리를 이용한다.1.3) LPS signaling: PRRs와 신호전달로 예상되는 결과LPS는 그람음성균막에 있는 염증발생 독성물질로, 강력한 염증인자다. PRRs는 Pathogen Recognition Receptor의 줄임말로, PMAPs(pathogen associated molecular patterns)를 인식하는 수용체의 한 종류이다. PRRs의 활성화는 선천 면역의 시작에 매우 중요하며, 구체적인 적응 면역이 만들어지기까지 신체 방어의 핵심적 역할을 담당힌다. 지금까지 확인된 PRR family에는 TLRs, CLR, NLRs, RLRs, ALR 등이 있다. LPS는 그중 TLR4를 인식한다.PRRs로 인해 활성화된 신호 전달 경로는 NF-kB, AP-1, MAPK와 같은 공통적인 신호 모듈을 따른다. 세포의 recepter에서 세균만 갖고 있는 특정한 물질을 인식하여 균의 침투 사실을 인지하면, 신호전달물질이 활성화 되고 전사 인자(NF-kB, AP1 등)가 DNA의 염증 관련 유전자에 붙어 해당 유전자를 발현시킨다. 전사를 통해 만들어진 mRNA가 세포질의 리보솜에서 번역되며 염증성 사이토카인과 케모카인 같은 염증 관련 단백질이 만들어진다. 이러한 염증 반응은 조직의 손상을 최대한 억제하고, 감염체를 제거하며 조직 재생을 목적으로 한다. 다만 염증 반응이 너무 과도하여 만성적인 염증으로 번진 경우에는 오히려 신체에 독이 될 수 있다.1.4) TRIzol 용액의 성분 및 cell 자 할 때 사용하는 염색물질로, 실험실에서 일반적으로 사용되는 intercalating agent이다. EtBr의 고리 부분이 DNA의 base pair과 결합하여 이중나선의 염기쌍 사이에 삽입된다. gel을 만들 때 이러한 DNA-binding dye를 함께 넣고 UV light 아래에 두면 핵산을 볼 수 있다. EtBr은 300nm과 360nm에서 최대 UV 흡수율을 가지며, 최대 방출량은 590nm이다.그러나 EtBr은 돌연변이를 유발하는 발암물질로 알려져있다. 삼켰을 때 매우 유독하며 눈, 호흡기관, 피부를 자극할 수 있다. 그리하여 이를 대체하기 위해 개발된 제품 중 하나가 safeview이다. Safeview는 EtBr만큼 민감하며 EtBr과 동일한 방식으로 사용된다. ssDNA, dsDNA와 결합할 때 녹색 형광을 방출하며, 약 290~320nm에서 fluorescence excitation maxima를 갖고 515nm에서 방출된다.2. Material2.1) RNA extraction2.1.1) Reagents- TRIzol-treated RAW264.7 cells - (TRIzol은 introduction에 서술.) TRIzol 처리로 인해 세포막이 파괴되어 균질화된 RAW264.7 cell이다. RAW264.7은 쥐의 대식세포다.- Chloroform : 메테인에 들어 있는 3개의 수소가 염소로 치환된 화합물로, 무색 투명한 액체다. 유기용매와 시약으로 사용되며 환경에 해로운 것으로 알려져 있다. 빛에 민감하기에 chloroform을 사용할 때는 빛을 차단해 주어야 한다. 이를 위해 본 실험에서는 chloroform이 담긴 tube에 알루미늄 호일을 감쌌다. Cell lysis sample에 chloroform을 넣고 원심분리하면 RNA, DNA, organic phase로 층이 나누어진다. 본 실험에서 chloroform은 단백질 변성을 위한 페놀의 효율을 증가시킨다. Chloroform이 강한 비극성 용매이기 때문에 수층에 녹아있던 TRix를 제작할 때 사용한다. Polymerase chain reaction (PCR) enzyme, optimized reaction buffer, dNTP 그리고 density reagent로 이루어져 있다. 또한 초록색 염색물질을 포함하고 있으며 agarose gel을 통과하면 파란색과 노란색으로 분리된다는 특징을 갖고 있다. 이러한 master mix를 사용하는 것은 pipetting을 줄여 오염 및 실수의 위험을 감소시키고 시간 단축에도 도움이 된다.- IL-6 primer (10pmole/㎕, Forward & reverse mixed) : Murine IL-6 primer는 염증성 cytokine의 한 종류다. 본 실험에서 PCR을 돌릴 때 사용되었다. 단일 가닥의 핵산에 붙어 그와 상보적인 핵산의 생성을 돕는다.- NFW - (2.1.1에서 서술)- Synthesized cDNA : 전에 진행하였던 실험(2.2)에서 합성한 cDNA를 이용하여 PCR을 진행한다.- Agarose LE master : 전기영동에 사용되는 agarose gel 분말이다. 주로 흰 가루 형태를 띠고 있다. Agarose LE master과 TAE buffer를 넣고 혼합한 후 가열하면 다양한 pore를 갖는 gel이 만들어진다. Agarose LE는 0.2~15kb의 fragment 분석에 특히 적합하다.- TAE buffer : Agarose DNA electrophoresis에 가장 많이 사용되는 buffer이다. Tris-acetate와 EDTA이 포함되어 있다. Running buffer와 gel preparation buffer 모두로 사용될 수 있다. 1500bp보다 큰 RNA 및 DNA 조각을 사용할 때 사용하는 것을 권장한다. 또한 상대적으로 적은 buffering capacity를 가지기 때문에 장기간 전기영동을 한다면 버퍼를 주기적으로 교체하는 것이 좋다.- Safeview - (introduction에서 서술)- 100 bp DNA ladder - (.1/1조, LPS 1)3. PCR tube에 2㎕ pipette을 이용하여 1㎕의 random primer, X㎕의 RNA sample, (14-X)㎕의 nuclease free water를 넣는다.4. Vortex mixer를 이용하여 혼합, mini-centrifuge를 이용하여 spin down한다.5. Thermal cycler에 PCR tube를 꽂고 90℃에서 5분간 반응시킨다.3) Proparation of reverse transcription mixture (조교 준비)1. Microtube에 labeling한다. (e.g., 1조, reverse transcription mixture)2. 아래 표의 조성에 따라 reverse trascription mixture를 준비한다.Reagent㎕5 × Reaction buffer6dNTP5M-MLV RT1NFW3Total153. Vortex mixer를 이용하여 혼합한다.4) cDNA synthesis1. 3)에서 만든 reverse transcription mixture 15㎕를 각 RNA sample이 들어있는 PCR tube에 넣는다. (total 30㎕)2. Vortex mixer를 이용하여 혼합하고, mini-centrifuge를 이용하여 spin-down한다.3. PCR tube를 thermal cycler에 꽂고 37℃에서 60 분간 반응시킨다.4. Microtube에 labeling한다. (e.g., cDNA, RAW 264.7, NT, 2022.04.13., 1조)5. 반응이 끝나면 60㎕의 nuclease free water를 넣어 1/3 희석하고 labeling한 microtube로 옮긴다. (total 90㎕)6. 희석한 cDNA는 ?20℃에서 보관한다.3.3) Detection of PCR products1) Preparation of PCR master mix (조교 준비)1. cDNA, primer, NFW, 2 x Emerald master mix를 해동하고 micro된다.

자연과학| 2023.04.07| 16페이지| 2,500원| 조회(612)

목적, 고찰, transcription, 원리, reverse, discussio..

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[A+] 분광광도계를 이용한 청량음료 중 카페인 함량 분석 / 식품분석실험 (표준곡선, 정량분석, caffeine)

식 품 분 석 실 험( 분광광도계를 이용한 청량음료 중 카페인 함량 분석 )학 과학 번날 짜조 이름이름1. Abstract본 실험에서는 분광광도계를 이용하여 청량음료 중 카페인을 정량하고자 하였으며, 분석 시 필요한 카페인의 표준곡선 제작도 함께 진행하였다. 표준곡선을 위해 1000ppm의 카페인 용액을 100ppm, 25ppm, 12.5ppm, 6.25ppm, 3.125ppm으로 희석하고 각각의 농도에 따른 흡광도를 측정하였다. 오차를 줄이기 위해 흡광도를 3번 반복 측정한 후 평균을 구한 값을 이용하였다. 그 후 청량음료를 20배 희석하여 큐벳에 넣고 흡광도를 측정하였다. 얻은 흡광도 값을 앞서 구한 표준곡선에 대입하고 희석한 정도를 곱해줌으로써 청량음료의 카페인을 정량할 수 있었다. 1조, 2조, 3조 순서대로 217.46ppm, 164.03ppm, 250.78ppm의 값이 도출되었다. 실제 카페인의 농도 값이 227ppm임을 고려하였을 때, 1조와 3조는 비교적 유사한 값이 나왔다. 다만 2조의 값은 큰 오차를 보였는데, 이는 표준곡선 작성 시 100ppm이나 25ppm 카페인 용액 제조에서 문제가 발생한 것으로 생각된다.2. Introduction1) 카페인카페인의 분자식은 C8H10N4O2이며 분자량은 194.1906g/mol이다. 쓴맛이 나는 흰색 결정 형태를 갖고 있다. 고등 식물에 포함된 퓨린계 염기성 물질로, 3개의 메틸기를 가진 크산틴 구조를 띤다. 카페인 분자에는 총 25개의 화학결합이 있다. 이러한 결합들은 15개의 비수소결합, 7개의 다중결합, 2개의 이중결합, 5개의 방향족 결합, 1개의 5원자 고리, 1개의 6원자 고리, 1개의 9원자 고리, 1개의 요소 유도체, 1개의 이미드 그리고 1개의 이미다졸로 구성되어 있다.카페인은 커피나 차, 카카오, 콜라 열매, 마테차 나무, 과리나 같은 일부 식물의 열매, 잎, 씨앗 등에 함유되어 있다. 카페인이 함유된 식물을 해충이 먹을 경우 마비되어 죽을 수 있으므로 일종의 천연 살충제 역할을 한. 카페인중독은 짜증, 불안, 신경과민, 불면, 두통 등을 포함한 다양한 신체적, 정신적 증상을 수반한다. 카페인은 염기성을 띠기에 위산 분비를 촉진하여 오랫동안 다량 복용 시 위궤양, 미란성식도염, 위식도역류질환을 야기할 수 있다.오늘날 카페인은 기호식품 및 치료약품으로 널리 사용되고 있다. 가장 흔한 섭취 경로는 커피와 차를 통한 섭취이며 이 외에도 초콜릿과 콜라, 청량음료와 강장음료로 인기를 얻고 있다. 근래에는 식품 외에도 샴푸와 비누 같은 생활용품에 카페인을 넣은 상품도 출시되고 있으며 각성제, 흥분제, 강심제, 이뇨제 제약에도 사용되는 등 폭넓게 이용되고 있다.Figure 1. 카페인의 구조2) 청량음료청량음료는 이산화탄소를 함유하는 비주정 발포성 음료수로, 사이다, 콜라, 소다수 등이 포함된다. 금속제 병마개가 발명됨에 따라 제품의 보존성이 향상되고, 병조림 장치의 개발과 제병 기술의 발전에 따라 고속 병조림이 가능하게 되어 세계 각국에서 탄산음료의 제조가 활발해졌다. 대표적인 제법은 설탕을 녹인 물에 산미료나 향료, 때로는 착색료를 가하여 시럽을 만들어, 이의 일정량을 병에 담고 이산화탄소를 가압 용해시킨 물을 채워서 마개를 막는 방식이다. 그러나 최근에는 고속 병조림이 가능해짐에 따라 시럽과 물을 먼저 섞고, 이에 이산화탄소를 가압 용해하는 방식으로 바뀌었다. 산미료로는 citric acid가 많이 사용되고 콜라 음료에 한하여 인산이 사용된다.3) 흡광도, 투광도어떠한 화학물질에 특정 파장을 가진 복사선을 조사하였을 때 특정 화학종이 그 복사선을 얼마나 잘 흡수하는지 정도를 나타내는 척도다. 양자론에 따르면 모든 기본 입자는 특정한 일련의 불연속적이고 양자화된 에너지 준위를 가진다. 그중에서 가장 낮은 에너지 상태를 바닥 상태, 하나 또는 그 이상의 높은 에너지 상태를 들뜬 상태라고 한다. 실온에서 대부분의 기본 입자는 바닥 상태로 존재한다. 특정한 파장의 빛이 기본 입자에 조사되면 입자는 광자의 에너지를 흡수하여 바닥 상태에서 들뜬 상태로 변 측정하여 표준곡선 수식의 y값에 대입하면 x값, 즉 물질의 농도를 구할 수 있다.복사선의 흡수 정도를 나타내기 위해서는 흡광도 외에도 투광도라는 개념이 이용된다. 투광도는 시료를 통과한 입사광의 분율을 말한다. 시료에 입사된 빛을 P0, 시료를 통과하고 나온 빛의 양을 P라고 할 때 다음과 같이 나타낼 수 있다. 투광도(T) = P/P0. 이를 통해 투광도가 0과 1 사이의 값을 가짐을 알 수 있다. 흡광도는 앞서 투광도와 같이 P0와 P를 이용하여 구하는 방식과 아닌 방식으로 구할 수 있다. 첫 번째 방식은 흡광도(A) = logP0/P = -logT 로 계산하여 구한다. 두 번째 방식은 Beer’s Law를 이용한다. Beer’s Law를 이용하는 경우 흡광도(A) = εbc라는 식으로 흡광도를 구할 수 있다. 본 식에서 ε은 물 흡광도계수, c는 시료의 농도값, b는 시료 트레이의 한 변의 길이를 의미한다.Figure 2. 입사광과 시료를 통과한 빛의 양4) 분광광도계흡광 분석법에 의해 용액의 농도를 측정하는 장치다. 광원에서 나오는 빛의 파장에 따라 종류가 나뉘는데, 그중 가시부와 자외부의 빛을 측정하기 위해 만들어진 자외-가시전 분광광도계, 적외부의 스펙트럼을 측정하는 적외선분광광도계를 가장 많이 이용한다. 일반적으로 자연계의 유기물질 및 일부 무기물질들은 특정 파장의 빛만을 흡수한다. 분광광도계는 물질에 흡수되고 남은 투과광의 양을 측정하고 이러한 빛의 강도를 전기신호로 변환하여 흡광도를 얻음으로써 용액 속 물질의 종류 및 농도를 확인할 수 있는 것이다.특정 물질의 농도를 알기 위해 사용하는 분광광도계는 빛을 생산하는 광원, 파장 선택기, 시료실, 빛 검출기로 구성되어 있다. 광원에서 일정 범위에 속하는 파장의 빛을 생산하지만, 그 범위 안에서도 측정하고자 하는 물질이 특히 잘 흡수하는 파장의 빛을 골라내기 위해 파장 선택기를 사용한다. 검출기에는 광전관, 사진, 육안, 열전쌍, 볼로미터 등이 이용된다. 물질의 정성, 정량 분석 및 동정 외에도 자양이며, 플라스틱, 유리, 석영과 같은 투명한 물질로 만들어진다. 플라스틱 재질의 큐벳은 측정 속도가 정확도보다 더 중요한 경우 많이 사용된다. 제조 및 구매에 있어 가격이 저렴하다는 장점이 있으며 대부분 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리스타이렌을 이용한다. 유리 큐벳의 경우 최적 파장 범위가 340~2500nm이며, 석영 큐벳은 플라스틱이나 유리보다 내구성이 좋으며 자외선을 잘 투과한다는 특징을 가진다.빛이 통과하는 큐벳의 측면에 긁힌 자국이 있으면 빛이 산란광을 발생시킬 수 있다. 분광광도계 내부에는 고무 또는 플라스틱 렉이 있어 큐벳이 실수로 긁히거나 부딪히는 것을 방지한다. 또한 손으로 큐벳의 측면부를 잡지 않도록 주의해야 한다. 손자국 역시 빛의 진행에 영향을 줄 수 있기 때문이다. 큐벳을 렉에 넣기 전에 부드러운 천으로 측면부를 한번 닦아주는 것도 결과의 정확도를 높이는 데에 도움이 된다.3. Materials & Method1) Materials가. 실험기구깔때기, 여과지, 스터러, 마그네틱바, 큐벳, 비커, 분광광도계, 삼각플라스크, 피펫휠러, 피펫, 갈색시약병(20, 50mL), Volumetric flask(20, 50mL)나. 시약증류수, 알코올, 카페인, Sample(코*콜라)2) Methods가. 카페인 표준곡선 작성1. 미리 제조되어 있는 1000ppm 카페인 표준용액을 2mL 취하여 20mL 메스플라스크에 넣고 mess up2. 위의 100ppm 카페인 용액을 25, 12.5, 6.25, 3.125 ppm으로 dilution.3. Spectrophotometer를 사용하여 270nm에서 흡광도 측정 (n=3)4. 카페인의 Standard curve 작성나. 탄산음료 중 카페인 정량1. 시료 전처리 ? 마그네틱바와 스터러를 이용하여 탄산가스 제거 (약 30분) (가온 시 화상주의) - 여과지로 불순물 제거2. 위 시료를 1mL 취하여 20배 희석한다. (OD값을 0.2~0.9 범위로 맞추기 위해서)3. Spectrophotometer를 사rbance (270nm)라. 표준곡선 수식3조의 데이터를 바탕으로 구한 표준곡선의 수식은 다음과 같다.y = 0.0475x + 0.00542) 탄산음료 중 카페인 정량조별 측정한 흡광도 값(n=3)을 이용하여 카페인의 표준곡선을 만들었고, 만들어진 표준곡선에 측정된 sample의 흡광도를 y에 대입하여 x값을 구하였다. y값으로는 Sample의 흡광도 3회 측정 후 평균을 구하여 대입하였다. 3조 기준 sample 흡광도의 평균값은 0.601이었으므로 계산 과정은 다음과 같다.y = 0.0475x + 0.0054x = (y?0.0054)/0.0475(0.601-0.0054)/0.0475 = 12.5389해당 값은 시료를 20배 희석한 값이므로 20을 추가로 곱해주면, 청량음료 속 카페인의 함량에 대하여 250.78ppm이라는 값을 얻을 수 있다. 같은 방식으로 1조, 2조의 값을 이용하여 계산하면 217.46ppm, 164.03ppm이라는 값이 도출된다. 실제 카페인의 함량이 227ppm이었으므로 1조와 3조의 결과는 실제 값과 비교적 가까움을 확인할 수 있다.5. Discussion본 실험에서는 카페인의 흡광도를 농도별로 측정하여 표준곡선을 만들고 이를 이용하여 청량음료 중 카페인을 정량하고자 하였다. 먼저 카페인 표준곡선 작성을 위해 1000ppm의 카페인을 100ppm, 25ppm, 12.5ppm, 6.25ppm, 3.125ppm으로 희석하고 그에 따른 흡광도를 측정하였다. 흡광도 측정 시에는 큐벳을 1cm 가량 남기고 채우며, 기포 방지를 위해 용액을 벽면을 따라 흘려 넣는 것이 좋다. 큐벳을 분석기기에 넣을 때는 큐벳 측면을 손으로 잡지 않도록 주의해야 한다. 빛의 투과 정도가 중요한 분석이므로 손자국이나 먼지, 기포가 빛의 진행을 방해하면 실험 결과에 큰 영향을 줄 수 있기 때문이다. 그리하여 큐벳을 spectrophotometer에 넣기 전 와이퍼로 큐벳 측면을 한번 닦아 줌으로써 이러한 요인을 최대한 줄이고자 하였다. 표준곡선 작성 시에는 흡광었다.

공학/기술| 2022.12.27| 10페이지| 1,500원| 조회(405)

카페인, 분광광도계, 정량분석, 탄산음료, 식품분석실험, 청량음료, Caffeine, discussion

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[A+] GM/MS를 이용한 미지시료 중 벤조피렌 정량 / 식품분석실험 (Chromatography, 크로마토그래피)

식 품 분 석 실 험( GC/MS를 이용한 미지시료 중 벤조피렌 정량 )학 과학 번날 짜조 이름이름1. Abstract본 실험에서는 GC/MS 방법을 이용하여 미지시료의 벤조피렌 농도를 알고자 하였다. 이를 위해 미지시료의 분석에 앞서 벤조에이피렌의 표준곡선을 제작하였다. 먼저, 벤포에이피렌 0.002g을 20mL 부피플라스크에 넣고 Dichloromethane으로 mess up 하여 100ppm 용액을 제조하였다. 이와 같이 10배 희석을 계속 진행하여 10ppm, 1ppm, 100ppb로 희석한 후 100ppb 용액을 이용하여 최종적으로 1ppb, 2ppb, 5ppb, 10ppb, 20ppb를 제조하였다. 만들어진 다섯 농도의 벤조피렌 용액을 GC/MS로 분석하여 나온 peak area값을 이용하여 표준곡선을 제작한 결과 y = 2535.4x + 1172.7 라는 식을 얻었다. 여기에서 y는 peak area, x는 농도를 의미하므로 미지시료의 peak area값을 구하여 y에 대입해 농도를 구했다. 조별로 다르게 주어진 미지 용액의 농도는 1조, 2조, 3조 순서대로 1.00ppb, 2.50ppb, 4.00ppb이었다. 이는 실제 용액의 농도와 동일하므로 실험은 성공적이었다.2. Introduction1) 기기분석정량분석은 중량분석, 용량분석법, 기기분석법으로 나뉜다. 그중 기기분석은 측정기기를 사용하여 물질의 물리적, 화학적 특성을 측정하여 시료를 검출하고 정량하는 분석법을 통틀어 이르는 말이다. 대표적으로 적외선, 자외선 또는 가시광선을 이용한 분광 분석, 핵자기 공명 분광 분석, 크로마토그래피 등이 있다. 기기분석 전에 사용되던 화학분석에서는 물리적 측정량을 사람의 감각에 의존하여 결정하는 일이 많았다. 그러나 기기분석이 발달하며 측정값의 객관성, 정밀도, 정확성이 높아졌다. 화학분석의 기계화 및 자동화라고 할 수 있는 기기분석은 다음과 같이 분류할 수 있다. 첫 번째, 전기화학적 분석법이다. 시료 용액 속에?전극을 삽입하여 전지를 형성하고 이 전지분석이다. γ선과 같이 극히 짧은?파장이 전자파로부터 원적외선부에 이르는 모든 파장의 전자파의 발생 또는 흡수를 자동적으로 측정하여 화학분석을 하는 방법이다. 방사화분석, X선분석, 분광분석, 불꽃분석, 빛흡수분석, 형광분석. 라만분석, 고주파분석 등이 이에 속한다.2) 크로마토그래피크로마토그래피는 다양한 분자들이 섞여 있는 혼합체로부터 이들을 분리하는 실험방법이다. 처음 사용되었을 때는 식물이 가진 다양한 색소를 분리하는 데 이용하였기에 chromatography라는 이름이 붙여졌다. 크로마토그래피는 기본적으로 액체, 기체 등의 이동상과 종이, 합성수지 등으로 이루어진 고정상으로 구성되어 있다. 혼합물이 이동상에 녹은 상태로 고정상을 통과할 때 고정상과 혼합물 사이의 다양한 결합 등에 의해 혼합물을 이루고 있는 물질들의 이동시간이 달라지는 것을 이용하여 각 물질을 분리해낸다. 혼합물 속에 존재하는 각 물질의 성질에 따라 그 이동속도가 다르게 되고, 최종적으로 시작점에서부터의 이동거리가 달라진다. 이러한 원리를 이용하여 혼합물 속의 물질을 분리하는 것이다. 크로마토그래피는 이동상에 따라 기체 크로마토그래피, 액체 크로마토그래피, 초임계 유체 크로마토그래피 등으로 나눌 수 있다. 매커니즘에 따라 분류하는 경우에는 흡착, 분배, 이온 교환, 크래 배제, 친화 크로마토그래피 등이 있다.3) 기체 크로마토그래피기체 크로마토그래피는 영어로는 gas chromatography, 줄여서 GC라고도 부르며, 기체인 이동상과 액체나 고체의 고정상 사이에서 화학적 혼합기체를 분배에 의해 분리한다. 이를 이용하면 열안정성이 좋고 휘발성인 유기, 무기 화합물을 분리할 수 있다. 기체 크로마토그래피는 고정상의 종류에 따라 기체-액체 크로마토그래피와 기체-고체 크로마토그래피로 구분한다. 기체-액체 크로마토그래피는 기체 이동상과 비활성 고체분말의 표면에 비휘발성 액체를 보유시킨 액체?고정상 사이에서 화학적 혼합물을 분배에 의하여 분리한다. 이는 주로 무기화합물의 기체 및 끓는점이 낮은 장점이 있다.시료혼합물이 컬럼에서 분리되어 각 성분별로 분리되더라도 적절한 방법으로 검출하지 못하면 분석방법으로 효과를 얻을 수 없다. 기체 크로마토그래피에 사용하는 검출기는 검출한계가 낮아야 하고, 시료의 농도가 큰 범위에 대해서 검출기의 응답신호가 선형이 되어야 하며, 가능하면 모든 시료에 대해서 같은 응답신호를 보여야 한다. 또 응답 시간이 짧고 잡음이 적으며, 검출기 내에 시료가 머무르는 부피가 작아야 한다. 가장 널리 쓰이는 검출기는 FID와 TCD이며, 그 밖에 ECD가 흔히 쓰인다. 가장 정확하고 좋은 검출기는 질량분석기를 기체 크로마토그래피와 연결하여 사용하는 것으로 흔히 GC/MS라 한다.4) 질량분석영어로는 mass spectrometry이며 줄여서 MS라고도 부른다. 기체 시료를 진공 속에서 이온화하여 그것을 (질량수)/(전하수)에 의해서 분리, 분석하는 방법이다. 이온화 방식으로는 시료에 전자선을 조사하는 전자충격이온화를 많이 사용한다. 분리된 시료에 대해서 상대강도를 기록하여 m/z의 순서로 정리한 것을 질량스펙트럼이라고 하고, 통상 μg단위의 값을 얻을 수 있다. 화합물은 각각 고유의 스펙트럼을 나타내기 때문에 생체물질에 포함되는 미량인 시료의 동정, 정량, 구조해석 등에 매우 유용하게 사용된다. 또한, 이전 단계에 가스크로마토그래피와 조합한 가스크로마토그래피 질량분석법, GC/MS도 사용하여 pg단위의 분석이 가능해졌다.5) 다이클로로메테인다이클로로메테인은 CH2Cl2의 화학식을 가지며 이염화메틸렌 또는 염화메틸렌이라고도 불린다. 분자량은 84.93g/mol, 녹는점은 ?96.7℃, 끓는점은 39.6℃이다. 무색의 액체로 침투성이 강하며 에테르 냄새가 난다. 고온에 노출될 경우 불연성 물질로 인해 유독성 염화물가스가 방출될 수 있고, 증기가 고농도일 경우 마약이다. 그 밖에 솔벤트 및 페인트 제거제로도 사용된다. 다이클로로메테인은 메테인을 염소와 높은 온도에서 반응시켜 다이클로로메테인을 포함하는 다수의 유기염소 화합물을 생성한 후 , 에어로졸 페인트 등 다양한 화학 산업과 우리 일상생활 제품에 널리 사용되고 있다. 우수한 용해도, 높은 휘발성으로 호흡기와 피부를 통한 다이클로로메테인의 생체 내 흡수가 용이하고, 과량 흡입하면 어지럽거나 심한 경우 호흡 곤란 및 사망을 일으킬 수 있다. 다이클로로메테인은 다양한 제품에 널리 사용되고 있어 실제 주위 환경에서 노출 가능성이 매우 높으며, 또한 발암 물질로 구분되어 있기도 하다.Figure 1. 다이클로로메테인의 구조6) 벤조에이피렌벤조피렌은 피렌에 또 하나의 벤젠 고리가 축합한 5고리식 방향족 탄화수소이며 누런색 결정이다. 화석연료 등의 불완전연소 과정에서 생성되며, 인체에 축적될 경우 각종 암을 유발하고 돌연변이를 일으키는 환경호르몬이다. 실제로 세계보건기구에서는 벤조피렌을 발암물질로 지정하였다. 벤조피렌은 숯불에 구운 쇠고기 등 가열로 검게 탄 식품, 담배 연기, 자동차 배기가스, 쓰레기 소각장 연기 등에 포함되어 있다. 피렌에 축합하는 수수 벤젠 고리의 위치에 따라 각종 이성질체가 있으며 그 중에 벤조에이피렌이 라는 화합물은 대표적인 발암성 화합물로 알려져 있다.벤조에이피렌은 1,2-벤조피렌 혹은 3,4-벤조피렌의 현대 명명법이다. 벤조에이피렌의 화학식은 C20H12이고 녹는점은 179.9∼180.3℃이다. 황색 결정 형태를 가지며 끊는 점은 310∼312℃다. 물에는 잘 녹지 않으나 에탄올에는 조금 녹는다. 벤조에이피렌 분석을 위해서는 먼저 하이볼륨에어샘플러 그 밖의 매진 포집기로 모은?매연을 벤젠으로 추출하여 추출액을 감압 농축한 다음에 관크로마토그래피?또는 박층 크로마토그래피로 단리하여 365∼403nm의 광흡수, 또는 365∼403nm의 형광을 측정하여 정량한다.Figure 2. 벤조에이피렌의 구조3. Materials & Method1) Materials가. 실험기구10mL 부피 플라스크, 마이크로 피펫, 피펫 팁, vial, 스포이드나. 시약Benzo(a)pyrene, Dichloromethane다. 분석 기기 : Agile조피렌 표준곡선 작성(조교진행)1. Benzo(a)pyrene 0.002g을 20mL 부피플라스크에 넣고 Dichloromethane으로 mess up을 해준다. (100ppm)2. 1번 용액 1mL를 10mL 부피플라스크에 넣고 Dichloromethane으로 mess up한다. (10배 희석, 10ppm)3. 2번 용액 1mL를 10mL 부피플라스크에 넣고 Dichloromethane으로 mess up한다. (10배 희석, 1ppm)4. 3번 용액 1mL를 10mL 부피플라스크에 넣고 Dichloromethane으로 mess up한다. (10배 희석, 100ppb)5. 4번 용액을 이용하여 1㎍/L, 2㎍/L, 5㎍/L, 10㎍/L, 20㎍/L가 되도록 희석하여 준다. (1ppb, 2ppb, 5ppb, 10ppb, 20ppb)6. 각각의 용액들을 Vial에 담아 GC/MS로 분석을 시작한다.7. 분석한 결과인 Peak area값을 이용하여 표준곡선을 작성한다.나. 미지 농도의 벤조피렌 분석1. 미리 제조되어 있는 미지 농도의 벤조피렌을 vial에 담아 GC/MS로 분석을 시작한다.2. 분석한 결과인 Peak area값을 표준곡선에 대입하여 벤조피렌의 농도를 확인한다.4. Result1) 표준곡선 작성Table 1. BaP의 농도에 따른 peak areaConcentration(ppb)Peak area130*************10284922050822Figure 3. 벤조피렌의 표준곡선Dichloromethane을 이용하여 농도별로 희석한 benzo(a)pyrene을 GC/MS로 분석하였다. 분석한 결과의 peak area를 구하자 Table 1의 값들을 얻을 수 있었다. 해당 값을 바탕으로 엑셀 프로그램을 이용하여 일차함수 형태를 가지는 벤조피렌의 표준곡선을 도출하였다.y = 2535.4x + 1172.72) 미지 농도의 벤조피렌 농도 분석Figure 4. RT 및 peak area 확인Figure 5. 이온 확인Table 2. 미지농도 용액의 GC/M.

공학/기술| 2022.12.26| 10페이지| 1,500원| 조회(191)

크로마토그래피, 고찰, 질량분석, 식품분석실험, 크로마토그라피, gasChroma..

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[A+] 표백분(CaOCl2) 중 유효염소 정량 / 식품분석실험 (유효염소량, Iodometry) 평가A+최고예요

식 품 분 석 실 험( Iodometry 방법을 이용한 표백분(Ca(OCl)2) 중 유효염소(Available Chloride)의 정량 )1. Abstract본 실험은 앞서 제조한 0.1N-Na2S2O3를 활용한 Iodometry를 통해 표백분 중 유효염소를 정량하고자 하였다. 먼저, Ca(OCl)2 시료용액 제조를 위해 표백분 2.5g을 마쇄하여 250mL 부피플라스크에 mess up하고 교반기와 마그네틱바를 이용하여 10분간 용액을 섞어주었다. 그 후 Iodometry를 위해 시료용액 25mL, HCl 2.5mL, KI 2g을 취하여 암소에서 15분 동안 반응시켰다. 해당 반응을 통해 생성된 I2 정량을 위해 0.1N-Na2S2O3으로 적정하였다. 적정 시에는 갈색 용액의 색이 노란빛으로 옅어졌을 때 전분지시약을 가하며, 무색이 될 때까지 진행한다. 표준용액의 소비량을 이용하여 유효염소량을 계산한 결과, 1조, 2조, 3조 순서대로 67.74%, 71.67%, 75.71%의 결과값을 얻을 수 있었다. 실제 도출되어야 하는 값이 70%이므로 2조의 정확도가 가장 높았으며, 5% 넘는 오차를 보인 3조의 경우 실험 과정에서 중요한 오차 발생 요인이 있었음을 알 수 있다.2. Introduction1) 요오드 적정요오드 적정을 나눌 수 있는 기준은 다양하다. 첫 번째, 요오드가 산화제와 환원제 중 무엇으로 사용되었는지에 따라 구분할 수 있다. 또한 두 번째, 요오드를 직접 적정하였는지 앞선 반응을 통해 유리되어 나오는 요오드를 간접적으로 적정하였는지에 따라서도 나눌 수 있다. 이 경우 각각 직접법과 간접법이라고 칭한다. Iodimetry는 요오드의 산화력을 이용하며 직접법이다. 중성, 약산성에서 환원성물질을 정량하기 위해 사용한다. 분석가능한 물질로는 아비산, 비타민C, 염화제일수은이 있다. Hypoiodimetry 역시 요오드의 산화력을 이용하며 직접법이지만, pH9 이상의 알칼리성에서 사용한다는 차이점이 있다. 분석가능 물질로는 포르말린, 아세톤이 있다. 마 미산성 용액 중 가장 예민하며 10-5M 정도의 요오드를 검출할 수 있으며, 알칼리성에서는 발색이 미약하다. 용액을 가열하면 발색이 사라지고, 냉각하면 다시 나타난다는 특징이 있다. 녹말을 가수분해하면 분자량의 감소에 따라 청색에서 보라, 적색, 갈색, 무색으로 변화한다. 그렇기에 이 반응을 녹말의 가수분해 정도의 판정이나 아밀라아제 활성의 측정에 이용할 수 있다.3) 티오황산나트륨Na2S2O3의 화학식을 가지며 화학식량은 158.11이다. 흰색 결정 형태로 녹는점은 48.3°C, 끓는 점은 100°C이다. 보통은 5수화염 형태로 존재하며, 결정은 공기 중에서 안정되지만 따뜻하고 건조한 공기 중에서 풍해하고, 차가운 공기 중에서는 약간 조해한다. 물에 녹을 때 온도가 매우 내려가며, 물 외에 에탄올과 액체 암모니아에도 녹는다. 티오황산나트륨을 공기 중에서 가열하면 산화되어 황산나트륨, 이산화황, 물로 분해된다. 수용액은 저온에서 공기에 닿지 않게 하면 안정되지만, 알칼리성에서는 쉽게 공기에 산화되어 황산이온을 생성한다는 특징을 가진다. 요오드와는 정량적으로 작용한다.2Na2S2O3 + I2 → 2NaI + Na2S4O6티오황산나트륨은 사진의 정착제로 가장 많이 이용된다. 그 밖에 크롬 무두질에서 중크롬산염의 환원제, 염소의 폐가스 중화제, 광석에서 은의 추출, 염색의 매염의 용도로도 이용된다. 실험실에서는 요오드 적정의 표준 시약으로 분석에 사용될 수 있다.Figure 1. 티오황산나트륨의 화학구조4) 표백제표백제는 산화 또는 환원의 화학작용이 강한 약품으로 정련에 의하여 제거되지 않은 섬유의 색소를 분해하여 순백하게 하는 약품이다. 그중 산화표백제는 산화 작용을 이용한 표백제로, 섬유에 함유되어있는 색소를 산화제에서 발생하는 발생기 산소에 의하여 완전히 파괴시켜서 다시는 그 색소가 복귀하지 못하도록 표백하는 약제를 의미한다. 이러한 표백제는 공통적으로 갖는 원소의 종류에 따라 염소계와 산소표백제로 구분할 수 있다. 염소계에 속하는 물질로는 표백분이라고도 불용액은 알칼리성을 띤다. 유효 염소양이 60% 이상이며 식품 첨가물로 사용될 경우 먹는물의 소독제, 표백제의 역할을 할 수 있다. 수산화칼륨을 염소와 반응시켜 얻을 수 있다. 보통은 반응 생성물을 분리하지 않고 그대로 고도표백분으로 쓴다.6) 아이오딘화 칼륨요오드칼리라고도 불리는 아이오딘화 칼륨의 화학식은 KI이다. 투명하거나 무색 또는 불투명한 6각형의 결정 또는 흰색 또는 유백색의 과립상 분말의 형태를 가지며 강력한 쓴맛을 가지고 있는 강화제이다. 보통 금속, 산화물, 수산화물, 탄산염 등을 요오드화 수소산에 녹이면 생긴다. 물과 알코올, 액체 암모니아에 용해되는데, 20℃의 물 100g에 144g이 녹으며 해당 반응은 흡열반응이다. 만들어진 수용액은 중성 또는 약간의 알칼리성을 띤다. 공기와 접촉하면 아이오딘을 유리시켜 노란색으로 변하거나 미량의 아이오딘화칼륨으로 변한다. 수용액에 염소, 브로민, 발연질산, 염화백금, 염화철 , 진한 황산, 클로라민 등을 작용시키면 아이오딘을 유리한다. 질산은을 가하면 아이오딘화은이, 아세트산납을 가하면 노란색의 아이오딘화납이 각각 침전한다. 순수한 것은 공기 중에서 변하지 않지만, 일반적으로 미량의 아이오딘산칼륨을 함유하며, 햇빛과 공기 중 이산화탄소의 작용에 의해서 아이오딘을 유리하는 특성을 지닌다. 녹는점은 723℃, 비중은 3.13이며, 끓는점은 1,330이다. 아이오딘화합물 중 가장 중요한 화합물이며, 아이오딘 강화를 위해 식품에 첨가한다.실험실에서는 수산화칼륨 용액에 아이오딘을 작용시켜, 증발한 다음 부생하는 아이오딘산칼륨에 목탄을 가하고 끓여서 환원시켜 농축하여 만든다. 또한 순수한 KI를 얻기 위해서는 아이오딘화수소의 수용액과 탄산수소칼륨을 수소기류 속에서 반응시킨다. 공업적으로는 철가루에 물 또는 0.5%의 아이오딘화칼륨 수용액을 가하고, 아이오딘을 조금씩 가하여 만든다. 이 반응액을 조용히 두었다가 잔류하는 철분을 제거하고, 탄산칼륨을 작용시키면 생긴다. 아이오딘은 체내의 신진대사를 촉진시키는 작용이 있당량의 염소의 양으로 환산해서 나타낸다. 그 후 시료를 분쇄하여 이것에 물을 가해 잘 저어 섞는다. 얻어진 현탁액에 요오드화칼륨과 황산을 가하여 다음 식의 반응으로 생기는 요오드를 티오황산염 표준액을 써서 적정한다.OCl-+2I-+2H- → Cl-+I2+H2O하이포아염소산 이온은 삼산화이비소를 재빨리 환원하므로 삼산화이비소의 표준액을 사용하는 적정으로 유효 염소를 정량하는 방식도 있다. 이 적정에서는 요오드화칼륨 녹말 종이를 외부 지시약으로 사용한다.3. Materials & Method1) Materials가. 실험기구막자사발, 부피플라스크, 교반기, 마그네틱바, 호일, 삼각플라스크, 메스실린더, 유리피펫, 고무휠러, 뷰렛, 비커나. 시약Ca(OCl)2, 증류수, KI, HCl, 0.1N-Na2S2O3 표준용액, 전분지시약2) Methods가. Ca(OCl)2 시료용액 제조1. 표백분 Ca(OCl)2 2.5g을 칭량한다.2. 막자사발에 정칭한 표백분을 넣고 증류수를 조금씩 넣어가며 표백분을 마쇄한다.3. 마쇄한 용액을 250mL 부피플라스크로 옮긴다.4. 막자사발을 다시 증류수로 세척하여 잔류시료를 모두 옮기고 mess-up 해준다.5. 교분기와 마그네틱바를 이용하여 약 10분간 용액을 잘 섞어준다.나. 0.1N-Na2S2O3을 이용한 표백분 중 유효염소 정량1. 호일로 감싼 삼각플라스크에 시료용액 25mL, HCl 2.5mL, KI 2g를 취하여 가한다.2. 암소에서 약 15분간 방치한다.3. 0.1N-Na2S2O3 표준용액으로 적정하다가 종말점 근처에 도달하면 갈색에서 색이 옅어진다. (노란빛을 띰) 이후 전분지시약을 1mL 가한다.4. 무색이 될 때까지 적정한다.4. ResultTable 1. 조별 적정 결과1조2조3조0.1N Na2S2O3 factor 값1.02041.12781.10290.1N Na2S2O3 소비량 (mL)46.844.848.4표백분 중 유효염소 함량 (%)67.7471.6775.711) 역가값1N-Na2S2O3 1000mL ≡ 35. w/w) = (0.003546×48.4×1.1029)/(2.5×0.1) × 100 = 75.71 (%)라. 실험 결과위의 계산을 통해 1조, 2조, 3조 순서대로 67.74%, 71.67%, 75.71%의 유효염소함량값을 얻었다. 실제 도출되어야 하는 값이 70%이었으므로 2조의 실험 정확도가 가장 높았음을 알 수 있다. 그 뒤로 1조, 3조 순으로 70%와 가까웠다. 1조는 70%보다 작은 값을, 2조와 3조는 70%보다 큰 값을 얻었다.5. Discussion본 실험에서는 먼저 정량의 대상이 될 Ca(OCl)2 시료용액을 제조하였다. 이를 위해 표백분 2.5g 마쇄 후 250mL 부피플라스크로 옮겨 mess up 하였다. 이때 막자사발에 남는 표백분이 없도록 막자사발을 증류수로 세척하며 잔류 시료를 모두 옮겨야 한다. 또한 마쇄 시에 소량의 물을 첨가함으로써 잘게 갈린 표백분이 날아가는 것을 방지하도록 한다. 시료와 물을 담은 부피플라스크에 마그네틱바를 넣고 교반기에 올려 약 10분간 용액을 잘 섞어주었다. 교반이 끝나면 자성을 지닌 막대를 이용하여 마그네틱바를 부피플라스크에서 꺼낸다. 시료용액 제조 후에는 본 용액 속 유효염소 정량을 위해 적정을 시행하였다. 호일로 감싼 삼각플라스크에 시료용액 25mL, HCl 2.5mL, KI 2g을 취하여 가한 후 암소에서 15분 방치하였다. 이때 표백분 한 분자는 HCl과 반응하며 CaCl2와 Cl2, H2O를 만들어낸다. 만들어진 Cl2는 KI 두 분자와 반응하여 I2와 KCl 2분자를 생성하는데, 반응식은 다음과 같다.Cl2 + 2KI → I2 + 2KCl이때 만들어진 I2의 양은 0.1N-Na2S2O3 표준용액으로 적정하여 구할 수 있으며, 6Na2S2O3, 3I2, 3Cl2이 6당량으로 동일하기에 간접적으로 Cl2의 양을 알 수 있다. 표준용액 적정 시에는 용액의 색이 옅어졌을 때 전분지시약을 넣어주어야 한다. 이는 전분 지시약이 요오드와 반응하여 침전물이 생기는 것을 막기 위함이다. 적정은 용액이 무색으로

자연과학| 2022.12.24| 10페이지| 1,500원| 조회(397)

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[A+] 젖산 및 암모니아 정량 / 식품분석실험 (자세한 discussion, 역적정)

식 품 분 석 실 험( 실험제목: 젖산 및 암모니아 정량 )학 과학 번날 짜조 이름이름1. Abstract첫 번째 실험은 젖산의 정량을 위해 진행되었다. Lactic acid를 희석한 용액에 페놀프탈레인 2~3방울을 넣고 0.1N-NaOH로 적정한 뒤, 과량의 NaOH 용액과 water bath를 활용하여 중젖산을 젖산으로 분해하는 비누화 반응을 일으켰다. 그 후 0.1N-HCl로 역적정하였다. 적정 시 소비된 표준용액의 양과 역가값을 이용하여 순젖산 45.5580%, 중젖산 52.8696%, 유리산 74.9307%, 총젖산 104.3035%의 결과를 얻었다. 총젖산이 100%를 넘은 것으로 보아 실험 결과의 신뢰도가 낮다고 판단되며 정확한 젖산 정량을 위해서는 재실험이 필요할 것으로 보인다. 두 번째 실험은 암모니아수의 암모니아 정량을 위해 진행되었다. 암모니아수를 물에 희석한 후 HCl을 과량으로 넣어 NaOH로 역적정한 결과 23.7mL를 소비하였을 때 지시약의 색이 변화하였다. 이를 바탕으로 9.1620%라는 값을 얻었다. 실제 암모니아수의 농도가 10%이므로, 암모니아의 휘발성으로 인해 조금 작은 값이 나온 것으로 보인다.2. Introduction1) 젖산무색무취의 신맛이 나는 액체로 화학식은 C3H6O3이며 시성식으로 표현하면 CH3CH(OH)COOH이다. 생체에서는 젖산 탈수소 효소에 의해 피루부산이 환원되며 생기는 해당 과정의 마지막 생성물로, 피로한 근육에 쌓인다. 젖산 세균이라고 불리는 특정 세균들은 산소가 부족한 환경에서 해당과정을 통해 당을 분해하여 젖산을 생성할 수 있는데, 이러한 과정을 젖산 발효라고 한다. 젖산 발효는 젖산균에 의한 것뿐만 아니라 격렬한 운동을 하였을 때 근육세포에서도 일어날 수 있다. 젖산균은 젖산 발효의 원료로 주로 포도당을 이용하며, 근육세포와 같은 동물 조직에서는 포도당뿐만 아니라 글리코겐도 함께 이용한다. 젖산 발효가 활용되는 음식에는 요구르트, 김치, 치즈, 사워 비어 등이 있다. 이 외에도 젖산은 산미료반응에 참여하지 못한 여분의 표준물질을 별도의 표준용액으로 적정하여 목표로 하는 물질의 양을 간접적으로 구한다. 처음에 과량으로 처리한 표준물질의 양과 두 번째 처리한 별도의 표준용액의 양을 이용하여 계산하면, 앞선 일반 적정의 조건들을 만족하지 않더라도 정량이 가능하다. 다만 용해도 좋은 표준용액이 있어야 하며, 표준용액이 2개 필요하다는 특징이 있다. 이는 비용의 증가뿐만 아니라 오차 발생 가능성을 높일 수도 있기에 실험 시 주의해야 한다.역적정의 예시로는 달걀 껍데기에 존재하는 탄산칼슘의 정량이 있다. 탄산칼슘은 물에 녹지 않기 때문에 일반적인 적정의 방식으로 분석할 수 없으며, 염산과 반응시켜 용해하는 방식 또한 너무 느려서 종말점 관찰이 어렵다. 그렇기에 먼저 과량의 염산과 탄산칼슘을 반응시킨 후 반응하지 못하고 남은 염산을 수산화 소듐 표준용액으로 역적정하는 방식으로 정량한다.3) 비누화 반응일반적으로 유지를 가수분해해서 글리세롤과 지방산으로 분해하는 반응을 비누화라고 하는데, 넓은 의미로는 에스테르가 가수분해되어 알코올과 카르복실산을 생성하는 반응을 칭한다. 유지에 알칼리 처리를 하면 알칼리의 OH기가 유지의 에스터 결합을 공격한다. 유지의 기본적인 화학구조인 TG는 3개의 지방산이 에스터 결합을 하고 있는 구조다. 그렇기에 3개의 fatty acid salt와 글리세롤로 분해된다. 비누화 반응식은 다음과 같다.R-COO-R' + MOH → R-COO-M+ + R'OH(M은 금속을 의미하며 Na, K, Ca, Li 등이 될 수 있다).비누화 반응을 촉매하는 효소에는 에스테르 가수분해효소, 지질 가수분해효소 등이 있다. 무기촉매로는 주로 수산화나트륨, 수신화칼륨을 사용하기에 그 결과 생성된 지방산은 알칼리염이 된다. 비누화는 알칼리뿐만 아니라 산에 의해서도 가능하지만 일반적으로 알칼리에 의한 촉진 작용이 산에 비해 아주 크기에 알칼리성 비누화가 가장 자주 사용된다. 비누화 반응에서 유지 1g을 완전히 비누화하는데 필요한 수산화칼륨의 mg수를 비누화값은 시약으로 사용된다. 그 밖에도 국소 자극제, 흥분제, 중화제와 같은 의약품의 용도로 이용할 수 있다. 암모니아수를 공기 중에 방치하면 암모니아가 휘산되고 공기 중의 이산화탄소 및 산성 증기를 흡수할 수 있다. 그렇기에 고무, 플라스틱, 유리 등의 마개로 단단히 막아 보존해야 하며 온도 상승으로 암모니아의 분압이 커져 폭발할 수 있으니 30℃ 이하의 환경에서 보관하도록 한다.Figure 2. 암모니아의 구조5) 파라필름다양한 분자량의 파라핀 혼합물로 이루어진 유연한 막상의 물질이다. 쉽게 늘어나고 약간의 점착성이 있어, 시험관, 샤레, 비커 등을 간편하게 밀봉할 때 사용한다. 실제로 사용할 때는 길이를 1.5에서 2배로 잡아당기면서 용기에 강하게 밀착하여 밀봉한다. 유기용제와 열에는 약하므로 유기용제가 든 용기나 고온에 노출된 조건에서는 사용할 수 없다. 같은 제품으로는 시론필름, 러브필름, 노픽스 등이 있다.6) Water bath온도제어장치를 붙여 원하는 온도가 일정하게 유지되도록 설정한 수조다. ±0.1℃의 범위를 유지할 수 있는 정밀한 것에서부터 ±2℃의 범위까지 그 종류가 다양하다. 냉동기를 구비하고 있는 저온용, 외부에 일정온도의 물을 순환시킬 수 있는 것 등 다양한 종류의 장치가 사용되고 있다. 본 실험에서는 Lactic acid 정량의 비누화 과정에서 용액을 70도로 5~10분 가열하기 위해 사용하였다.3. Materials & Method1) Materials가. 실험기구피펫, 뷰렛, 메스실린더, 메스플라스크, 전자저울, 깔대기, Water bath, 삼각플라스크, 스포이드, 파라필름, 피펫, 비커나. 시약Phenolphthalein 용액, Methyl Red 용액, 증류수, 01.N-NaOH 표준용액, 0.1N-HCl 표준용액, 젖산, 10% 암모니아수2) Methods가. Lactic acid 정량1. Lactic acid 0.5g을 취하여 증류수(H2O)를 넣어 20mL가 되게 한다. (Mess up)2. 삼각플라스크에 옮겨 담은 후 P ㄴ O-CO-CH(OH)-CH31N-NaOH 1000mL ≡ 162.14g dilactic acid0.1N-NaOH 1mL ≡ 0.016214g dilactic acid∴ e = 0.016214Table 1. 조별 Lactic acid 정량 실험값 및 변수1조2조3조유리산 정량시 사용되는0.1N-NaOH 소비량 a (mL)39.6040.0040.90중젖산 정량시 사용되는0.1N-NaOH 소비량 b (mL)9.089.148.94A (a*f)42.0670840.78441.59121B (25*f ? bf’)17.295916.38838816.30370.1N NaOH Factor (f)1.06231.01961.01690.1N HCl Factor (f’)1.02000.99581.0200s0.5mL계산한 역가를 이용하여 lactic acid 함량 계산식을 세워 계산하면 아래와 같다. 첫 번째 적정 시에 0.1N-NaOH의 소비량을 amL, 두 번째 적정 시에 0.1-N-HCl의 소비량을 bmL라고 칭하였으며 f는 0.1N NaOH의 factor 값, f’는 0.1N HCl의 factor 값, A는 a×f, B는 (25mL×f ? b×f’)로 정의하였다. 마지막으로 s는 시료량을 의미한다.1. 순젖산 (lactic acid only, %, w/w) = 0.009008 × (A-B) × 100 × 1/S2. 중젖산 (dilactic acid, %, w/w) = 0.016214 × B × 100 × 1/S3. 유리산 (젖산환산량, free acid, %, w/w) = 0.009008 × A × 100 × 1/S4. 총젖산 (Total lactic acid, %, w/w) = 0.009008 × (A+B) × 100 × 1/S실험을 통해 구한 Table 1의 데이터를 위의 식에 대입하여 조별 순젖산, 중젖산, 유리산, 총젖산 함량을 구하면 Table 2와 같다. 순젖산은 43~46%, 중젖산은 52~57%, 유리산은 73~76%의 범위 내에서 결과값이 도출되었으며 모든 조에서 값은 Table 3에 기술하였다. 결과적으로 1조 9.4106%, 2조 8.7975%, 3조 9.1620%라는 값이 도출되었다. 세 조의 결과값 모두 10% 이내로 나왔음을 확인할 수 있다.5. Discussion첫 번째 실험은 lactic acid 정량이었다. 0.5g의 lactic acid와 증류수를 삼각플라스크에 넣은 후 페놀프탈레인 지시약을 넣어 pH 변화를 알 수 있도록 하였다. 본 조에서 해당 삼각플라스크에 0.1N-NaOH를 뷰렛으로 넣으며 적정한 결과 표준용액을 40.90mL 넣은 지점에서 무색의 용액이 붉은색으로 변하였다. 중젖산의 결합이 풀리지 않은 상태에서는 순젖산과 중젖산 모두 1분자의 NaOH와 반응한다. 그리하여 해당 값과 역가를 이용하여 74.9307%라는 lactic acid 속 유리산의 양을 구할 수 있었다. 다음 과정으로 붉은색으로 변한 lactic acid 용액에 0.1N-NaOH 25mL를 넣고 water bath에서 가열하여 비누화를 진행하였다. 중젖산은 젖산 2분자가 물 1분자 탈수와 함께 결합한 에스테르산이기에 비누화를 통해 중젖산을 2개의 젖산으로 쪼개고자 하였다. 비누화가 완료된 용액을 0.1N-HCl로 역적정한 결과 HCl 표준용액을 8.94mL 넣었을 때 용액이 붉은색에서 무색으로 변하는 것을 확인할 수 있었다. 비누화를 통해 하나의 중젖산이 두 개의 젖산으로 분해되었으며, 전에 중젖산이 1개의 NaOH와 반응하였으므로 아직 반응하지 않았던 젖산 1개가 NaOH와 반응하였을 것이다. 그리고 이러한 반응에 참여하지 못하고 남은 NaOH의 양을 HCl 표준용액으로 확인한 것이다. 이와 같은 원리로 8.94mL의 값을 이용하여 52.8696%라는 중젖산의 양을 도출하였다. 그 후 추가적인 계산으로 순젖산량과 총젖산량을 계산하여 각각 45.5580%와 104.3035%라는 값을 얻을 수 있었다. 젖산과 잘 반응하는 NaOH 표준용액, 그리고 NaOH 표준용액과 잘 반응하는 HCl 표준용액을 사용하였다는 점에서, 추가적으이다.

자연과학| 2022.11.23| 12페이지| 1,500원| 조회(218)

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