Abstract
For fuel alcohol production, enzymatic liquefaction and saccharification of tapioca starch by ${\alpha}$-amylase and glucoamylase were studied. The thermophilic ${\alpha}$-amylase Termamyl produced from Bacillus licheniformis gave a better liquefaction than the relalively low temperature enzyme BAN from B. subtilis. Oplimal temperature and pH with Termamyl were $90∼95^{\circ}C$ and 5.8, respectively. Minimal amount of Termamyl 240uc for a satisfactory liquefaction for a two-hour reaction was about 0.0125% (v/w) with respect to the mass of tapioca used. For saccharification experiments two enzymes, Novo AMG and Do-I1 enzymes were compared. The enzymatic activity of each enzyme was a little different depending on the substrate used and the latter was found to have a significant amount of ${\alpha}$-amylase activity. With Novo AMG optimal temperature was about $58^{\circ}C$ The pH optimum was 4.3 with maltose, however, with tapioca, no difference was observed between pH 4.3 and 5.7 which is a natural, unadjusted pH of liquefied tapioca. For 85% of completion of saccharification, it was necessary to use 0.0625% (v/w) of Novo AMG 400L for tapioca and to run the reaction for more than 10 hr, Packed volume of solid particles in tapioca slurry remained at around 30% during liquefaction and saccharification. This indicates that the removal of the solid particle before fermentation is not economically feasible at all, even though the solid particles make it very difficult to operate the bioreactor in a continuous mode with cell-recycle.
액화 실험에서 BAN과 Termamyl을 비교할 때 전반적으로 Termamyl이 우수했으며 Termamyl을 (0.00625% ~0.025% 범위로 첨가하였을 때 첨가량 증가에 따른 액화반응 촉진이 뚜렷이 관찰되였다. Termamyl 240uc의 경우 타파오카에 대해 최소 0 0.0125 (v/w)% 이상이 필요하였고, 반응시간은 2 시간 정도가 석당하였다. 최적온도는 $90∼95^{\circ}C$이었고 pH는 5.8 부근이 최척이였다. 반응초기 점도가 매우 높게 나타나는데 호화속도를 약간 줄이가 위해 초기 온도를 $70^{\circ}C$정도로 낮추는 갯이 좋았다. 당화실험에서는 Novo AMG 및 국내 도일 산엽 당 화효소 모두 액화된 타피오카 용액을 잘 당화시켰다. 그러나 Novo AMG와 도일 당화효소의 활성은 기 질 에 따라 약간썩 탈랐다. 즉 이당류인 말토오스를 기 질 로 할 때는 Novo AMG의 단위 부피당 활성이 도일 당화효소의 약 1.2배이였으나, 전분을 기질로 할 때는 활성비가 1.5배였다. 경시적으로 볼 때 초기에는 당화 속도가 빨랐고 포도망이 축적되는 후기에는 당화속도 가 감소하였다. 당화의 최적온도는 약 $55∼60^{\circ}C$ 부근이었고 pH는 조절하지 않는 경우 (pH 5.7)와 조절 한 경우 (pH 4.3)간에 차이가 없었다. 85% 이상의 당화를 위해서는 타피오카 샤용량에 대해 Novo AMG 400uc을 기준으로 O.0625(v/w)% 이상, 그 리고 10시간 이상의 반응사간이 필요하였다.
