Lignocellulose Biodegradation and Interaction between Cellulose and Lignin under Sulfate Reducing Conditions

황산염 환원 조건에서 리그노셀룰로오스의 분해 및 리그닌과 셀룰로오스의 상호작용

In this study, the biodegradation test on lignocellulose under sulfate reducing conditions was carried out. In particular, the interaction between cellulose and lignin was investigated with various g-cellulose/g-lignin (C/L) ratios: 42.15, 4.59, 2.51, 1.14 and 0.7. It was shown that the rate of cellulose degradation decreased in proportion to the lignin content. Assuming first order degradation kinetics, the consequences of competitive inhibition were graphically shown for different C/L ratios. The relation between cellulose reduction rate and C/L ratio was expressed by logarithm function with a determination coefficient of 0.97. Lignocellulose reduction rate was also described as a logarithm function of C/L ratio showing a inhibition effect by lignin. In the mean time, the rate of lignin decomposition was higher at C/L ratio of 2.51 and 1.14 compared with C/L ratios of 4.59 and 0.7, indicating that excessive extra carbon source is not appropriate for lignin biodegradation.

황산염 환원조건에서의 리그노셀룰로오스의 분해에 대하여 고찰하였다. 특히, 리그닌에 대한 셀룰로오스의 비(C/L 비)를 각각 42.15, 4.59, 2.51, 1.14, 0.7로 하여 리그닌과 셀룰로오스의 상호작용에 대하여 고찰하였다. 셀룰로오스의 분해율은 1차 반응식에 의해 계산되어져, C/L 비가 감소할수록 반응상수는 감소하여 셀룰로오스의 분해에 대한 리그닌의 저해작용을 보여 주였다. 1차 반응식에 의한 반응상수와 리그닌의 함량의 증가에 대한 셀룰로오스의 분해율은 0.97의 $R^2$ 값을 가지며 로그힘수에 의해 표현할 수 있었다. 리그노셀룰로오스의 분해율 또한 C/L 비와 로그함수의 관계를 가지며 리그닌의 함량이 많을수록 감소하였다. 리그닌의 분해율은 C/L 비가 2.51 및 1.14인 조건에서 4.59 및 0.7의 조건보다 높게 나타나, 공동기질로서의 과도한 탄소원은 리그닌분해에 장애가 됨을 보여 주였다.