Changes of Carbohydrate Composition and Enzyme Adsorption on the Hydrolysis of Steam Exploded Wood by Cellulase

Cellulase에 의한 폭쇄재의 가수분해에 있어서 탄수화물조성 및 효소흡착량 변화

Two species(Quercus mongolica, populus euramericana) of hardwood chips were subjected to steam explosion 25 kg/$cm^2$, for 6 min. The exploded woods were treated by the single or multi-stage chemical process with sodium hydroxide, sodium hypochlorite and sodium chlorite. The multi-stage treatment of exploded wood can be successfully removed lignin. Enzymatic hydrolysis rate of substrate varied from 25% for exploded wood to about 80% for the multi-chemical treated exploded wood. The enzymatic susceptibility was different among wood species. The multi chemical treatment of the exploded wood resulted in the high rate of glucose in the enzymatic hydrolyzate. Cellulase adsorption increased at high lignin content of substrates, while crystallinity, pore area and specific surface area of substrates did not affected enzyme adsorption. According to the proposed pretreatment and saccharification process in this study, it can be acquired about 37~40 kg of glucose from 100 kg of hardwood.

신갈나무와 이태리포플러 칩을 25 kg/$cm^2$의 압력에서 6분간 폭쇄처리하였다. 폭쇄재는 수산화나트륨(NaOH), 차아염소산나트륨(NaClO), 아염소산나트륨($NaClO_2$)을 사용한 단독 또는 다단의 공정으로 화학처리 하였다. 폭쇄재의 다단처리는 시료중의 리그닌 제거에 상당한 효과를 나타냈다. 대조구인 폭쇄재 기질의 효소 가수분해율은 25%였지만, 다단 화학약품 처리된 폭쇄재는 약 80%에 근접하는 가수분해율을 나타냈다. 효소에 의한 분해율은 수종간에 차이가 났다. 폭쇄재의 다단 화학약품 처리는 효소 가수분해액에 있어서 글루코오스 함유 비율을 증가시켰다. Cellulase의 흡착은 기질의 리그닌 함량과 비례하여 증가하였지만, 반면에 기질의 결정화도, 공극면적 및 비표면적은 효소흡착에 큰 영향을 미치지 않았다. 본 연구에서 제시된 전처리 당화공정에 따르면, 100 kg의 활엽수재로부터 약 37~40 kg의 글루코오스 생산이 가능하리라 생각된다.