Characteristics of Carbozymethylated Substrates from Delignified Autohydrolyzed Substrates

탈리그닌한 자기가수분해 시료로부터 준비한 카복시메틸화 시료의 특성

This study was performed to evaluate the characteristics of the carboxymethylated substrate from high reactive autohydrolyzed cellulose (HRC) and those of commercial α-cellulose (CAC) and refiner mechanical pulp (RMP). Saccharification rates of HRC substrate were achieved over 70% with 12 hr hydrolysis, about 90% with 24 hr, and 99.5% with 72 hr. CMCase and avicelase activities of cellulase onozuka were 4.09 ㎛ G/mg·min and 14.0 ㎛ G/mg·min, respectively. There were no any significant changes in cellulase activities with this substrate. The saccharification rates of CAC and RMP were very low, 57% and 38% with 72 hr, respectively. Those lignin-zero autohydrolyzed substrates, HRC and CAC, were highly carboxymethylated at the high alkali concentration, near 30%, for 3 hr. reaction, and resulted in 1.13-1.15 of D.S., besides 0.85 of D.S. from RMP. Water solubilities of carboxymethylated substrates were increased with an increase of D.S., 98-98.5% from HRC and CAC and 31.5% from RMP. RMP which has low specific surface area showed lower water retention values, compared to high values of 435 and 321% from CAC and HRC, respectively. There were no direct relationship between surface area and swelling ratio of the substrates.

본 연구는 자기가수분해전 처리를 통하여 제조한 반응성이 높은 셀룰로오스(high reactive cellulose, HRC)기질의 카르복시메틸화(carboxymethylation, CM화) 특성을 알기 위하여 수행되었으며, 비교를 위하여 시판 알파셀룰로오스(commercial α-cellulose, CAC) 및 침엽수 리파이나기계펄프(Refiner mechanical pulp, RMP) 2종의 시료를 사용하였다. HRC는 12시간 당화처리로 70%, 24시간 처리로 90%, 72시간 처리로 99.5%의 높은 당화율을 나타냈다. 아울러 Cellulase 효소활성에 있어서 처리 전후에 측정된 CMCase 및 Avicelase의 효소활성의 큰 변화가 없었다. 이에 대하여 72시간 처리로 CAC는 57%의 당화율을, 리그닌을 많이 포함하는 RMP는 38%의 매우 낮은 당화율을 보였다. CM화시 리그닌함량이 낮은 HRC 및 CAC시료의 CM화가 용이하였고, 1.13-1.15의 높은 치환도를, 리그닌함량이 많은 RMP는 0.85 정도의 낮은 치환도를 나타냈다. 모든 시료에서 알칼리의 농도는 30%, 3시간 처리가 가장 높은 치환도를 보여주었다. CM화물로부터의 수용성부분은 HRC 및 CAC에서 98-98.5%, RMP 로부터는 31.5%로 매우 낮았다. 비표면적이 낮은 RMP는 보수도가 매우 낮았으며, 비표면적이 높았던 CAC 및 HRC는 435% 및 321%의 매우 높은 보수도 값을 나타냈다. 팽윤도에 있어서는 비표면적과는 무관하게 HRC, RMP 그리고 CAC 순으로 팽윤율이 커졌다.