• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.177.2-177.2
• /
• 2011

세계적인 자원고갈과 지구온난화와 같은 환경문제가 발생됨에 따라 대체에너지 개발에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 섬유소 기질을 이용한 바이오에탄올 생산은 세계적으로 막대한 자원이 있으며 광합성에 의해 재생산되는 무한한 재원으로서 환경적으로도 대기오염물질을 적게 배출하여 유용한 에너지원으로 각광받고 있다. 하지만 섬유소 기질은 cellulose, hemicellulose, lignin과 같은 고분자 화합물이 유기적으로 결합된 단단한 결정구조로 이루어져 있어 이를 분해하여 원하는 물질을 얻기 위해서는 전처리 과정이 필요하다. 전처리 공정은 바이오에탄올을 생산하는 당화 및 발효공정의 효율 및 반응시간 단축에 기여하며, 특히 섬유소 기질일 경우에는 필수불가결한 공정이다. 전처리 공정은 물리적, 화학적, 생물학적 방법으로 나누어지며, 이러한 방법들 중 기질의 특성과 처리효율에 따라 기술들을 병합하여 사용하기도 한다. 이에 본 연구에서는 산 처리, 암모니아 처리, 과산화수소 처리 및 효소를 이용한 생물학적 처리를 단독 또는 병행하여, 전환된 당 성분 및 함량을 조사함으로서 섬유소계 기질인 채소 음식물류 쓰레기를 대상으로 바이오에탄올을 경제적으로 생산하기 위한 적합한 전처리법을 검토하였다. 전처리 방법별 당화율을 살펴보면, 산 처리와 암모니아-과산화수소-계면활성제 처리가 각각 65.3 % 및 65.7 %로 가장 높았으며, 과산화수소 처리는 16.2 %로 가장 낮았다. 반면 전처리 공정 없이 효소를 이용한 당화만을 실시한 경우에는 4.3 %의 낮은 당화율을 나타내었다. 섬유소계 기질의 전처리 효율을 향상시키기 위해 첨가하는 계면활성제의 효과는 암모니아-과산화수소 및 암모니아-과산화수소-계면활성제 처리의 당화율을 비교한 결과, 뚜렷한 효과를 확인할 수 없었다. 전처리 방법별 당의 성분 및 함량을 비교한 결과 육탄당은 암모니아-과산화수소-계면활성제 전처리에서 가장 많이 검출되었다. 오탄당은 산 처리 후 그 함량이 현저히 높았으며, 오탄당 중 xylose의 함량이 60.49 mg/g로 가장 많이 차지하고 있었다. 이 결과로부터 전처리 방법에 관계없이 당화율은 유사한 수준을 보이지만, 당화된 당의 성분 및 함량에는 큰 차이가 있음을 알 수 있었다. 이당류의 경우 과산화수소 및 암모니아-과산화수소 처리를 제외한 나머지 전처리 방법에서 유사한 수준을 나타내었다. 암모니아 처리 및 과산화수소 처리를 순차적으로 병행한 암모니아-과산화수소 처리에서는 각각의 처리시보다 육탄당의 함량은 증가하였으나 암모니아 처리시보다 이당류의 함량은 감소한 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제56권2호
• /
• pp.229-239
• /
• 2018

본 연구의 목적은 탈지미세조류(LEA) 세포벽 분해를 통한 바이오당 생산에 있어 당화효소 사용없이 마이크로파 전처리만을 이용하여 글루코오스와 자일로오스를 생산하는 것이다. LEA의 주성분인 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스의 무효소 당화를 위해 산 가수분해 기반의 마이크로파 전처리 조건을 반응표면분석법을 이용하여 최적화하였다. 마이크로파를 이용한 무효소 당화 공정의 주요 변수는 마이크로파 출력(198~702 W), 전처리 시간(39~241 sec)와 황산 농도(0~0.1 mol)로 최적 조건 예측을 위해 중심합성계획법을 이용하여 2차 회귀함수를 도출하였다. 마이크로파 출력과 전처리 시간이 LEA로부터 육탄당(C6)과 오탄당(C5) 생산에 유의한 영향을 주는 변수이며 증가에 따라 육탄당과 오탄당 당화율이 증가하는 경향을 확인하였다. 육탄당과 오탄당 당화율 최대화를 위한 산 가수분해를 적용한 마이크로파 전처리 최적 조건은 마이크로파 출력 700 W, 전처리 시간 185.7 sec와 황산 0.48 mol으로 육탄당 당화율 92.7%와 오탄당 당화율 74.5%가 예측되었으며 확인 실험을 통해 육탄당 당화율 94.2%와 오탄당 당화율 70.8%가 확인되어 예측의 유효성을 확인할 수 있었다. 이는 LEA의 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 당화를 위해 산 가수분해 적용 마이크로파 전처리만을 이용한 무효소 당화 공정 적용과 $100^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도와 짧은 전처리 시간 적용을 가능하여 기존 전처리 대비 효과적인 공정 임을 입증했다.

• 신재생에너지
• /
• 제9권1호
• /
• pp.25-32
• /
• 2013

It is indispensable to increase the conversion rate of a reducing sugars such as pentose and hexose derived from cellulosic wastes for a highly efficient bioethanol fermentation from food wastes. The saccharification liquid from cellulosic substrates such as vegetable food wastes contained lots of hexose like glucose and pentose like xylose. Since Saccharomyces-based yeasts could not convert xylose to bioethanol, Pichia stipitis which could directly ferment xylose to ethanol was chosen. After selecting Saccharomyces coreanus and P. stipitis, fermentation characteristics by mixture of two yeasts were investigated. As a result, it was verified the production of ethanol was enhanced by the co-fermentation, although there were somewhat differences between the fermentation characteristics by the aeration methods. Moreover, the consumption of pentose, hexose and disaccharide was obviously observed, and aeration in the process of fermentation seemed to stimulate the activity of P. stipitis.

• 한국식품영양과학회지
• /
• 제11권2호
• /
• pp.21-25
• /
• 1982

나무딸기 과즙색소에 대한 당류의 안정화 효과를 조사한 결과는 다음과 같다. 1. 과즙의 당도, pH,적정산도는 저온구, 냉동구에서 80일간 저장 기간중 거의 변화가 없었으며 색소변화에 영향을 미치지 않았다. 2. 과즙의 색조(色調)와 색소액(色素液)의 저장중 변화는 시간이 경과함에 따라 열화(劣化)되었으며 색소액의 변화는 색조보다 적었다. 3. 당류 첨가에 의한 색소액의 농색화 효과는 육탄당(六炭糖)이 가장 좋았으며 이 중에서도 D-galactose가 우수하였다. 그 다음 이당류(二糖類)였고 오히러 색소를 파괴시키는 것은 D-xylose와 L-rhamnose 였다. 4. 당 첨가에 의해 농색화된 색소액은 저장중 온도에 크게 영향을 받았으며 특히 저온구$(5^{\circ}C)$에서 거의 안정하게 보존되었다.

• KSBB Journal
• /
• 제9권4호
• /
• pp.395-399
• /
• 1994

Pichia stiJitis CBS5776를 이용하여 6탄당과 5 탄당을 함유한 혼합당 배지에서의 에탄올 발효 특성 을 알아 보기 위한 실험을 수행하였다. 탄소원으로 사용된 당 중 에탄올 수율변에셔는 포도당, man­n nose, galactose, xylose 순으로 5탄당보다는 6탄당 이 우수한 기절로 판명되었다. 포도당의 에탄올 수 율이 O.376g ethanol/g glucose로 제 일 높았으며, 다음으로 mannose의 에탄올 수율은 O.326g etha­nnol/g mannose이였다. Spent sulfite liquor와 같은 조성을 가진 혼합당 함유 배지에서 6탄당인 mannose, 포도당이 먼저 이용된 후 galactose와 5탄당인 xylose가 이용됨을 알 수 있었다. Arabinose가 단일 탄소원으로 존재할 경우, 일부가 균체 성장에 이용되였으나 혼합당 배지 에셔는 전혀 이용되지 못하였다. 발효 결과 최대 에 탄올 농도는 $12.2g/\ell$ 이었고, 에탄올 생산 수율은 0.332g ethanol/g sugar이었다.

• 생명과학회지
• /
• 제24권1호
• /
• pp.86-91
• /
• 2014

Trichoplusia ni (T. ni) 세포는 사람 당 수송체를 이성질적으로 많은 양 생산하려 할 때 유용하게 사용되는, baculovirus 발현 시스템의 숙주세포로서 이용된다. 그러나 T. ni 세포에 존재하는 내재된 당 수송체의 높은 활동은, 발현된 외재적 당 수송체의 수송활성과 같은 직접적 증거 제시에 장애가 된다. 뿐만 아니라 곤충세포에 내재하는 당 수송체계의 특성에 대해서는 밝혀진 바가 거의 없다. 그래서 본 연구에서는 baculovirus 발현 시스템을 보다 잘 활용하기 위해 T. ni 세포의 2dGlc기질 수송에 D-fructose가 미치는 영향을 살펴 보았으며, T. ni 세포에 발현된 사람 당 수송체의 생물학적 활성을 보다 용이하게 검증하기 위해 발현된 수송체를 [$^3H$] cytochalasin B를 이용하여 photolabelling 하였다. 우선 감염되지 않은 세포와 recombinant AcMPV-GTL 감염시킨 T. ni 세포의 2dGlc uptake를 300 mM D-fructose가 있을 때와 없을 때, 그리고 $20{\mu}M$ cytochalasin B가 있을 때와 없을 때의 상황에서 살펴보았다. 감염되지 않은 세포에서의 육탄당 uptake는 D-fructose에 의해 강력하게 억제 되었으나 cytochalasin B에 의해서는 단지 미미한 억제 효과만을 보여주었다. 흥미롭게도 AcMPV-GTL 바이러스 감염된 T. ni 세포에서는 비록 2dGlc uptake율은 감염되지 않은 세포와 비교해 다소 낮았지만 육탄당 수송 억제 반응은 근본적으로 동일함을 보여 주었다. 또한 [$^3H$] cytochalasin B를 이용한 발현단백질 photolabelling에서는, L-glucose가 존재하는 상황 하에만 하나의 날카롭게 표지된 peak가, 바이러스 감염된 세포에서 관찰되었다. 감염되지 않은 세포에서는 이러한 peak는 관찰되지 않았다. 게다가 D-glucose 존재 하에서는 발현된 단백질의 photolabelling이 완전히 억제되어짐을 보여주어, labelling의 입체선택성(stereoselectivity)을 입증하였다.

• 농업과학연구
• /
• 제11권2호
• /
• pp.322-327
• /
• 1984

전보(前報)에서 분리(分離)한 Rhizobium meliloti M14를 공시(供試)하여 그 종균생산(種菌生産)을 위한 기초적(基礎的) 연구(硏究)로서, 탄소원(炭素源) 및 질소원(窒素源), chemostat의 반련속식(半連續式) 운용(運用)에 의한 액체배양(液體培養)을 시도(試圖)하여 아래와 같은 결과(結果)를 얻었다. 1. 탄소원(炭素源) 비교(比較)한 단당류(單糖類), 이당류(二糖類) 및 당(糖)알콜류(類) 가운데 당(糖)알콜류(類)에서 가장 생육(生育)이 높았고 단당류중(單糖類中) 오탄당(五炭糖)에서의 생육(生育)은 육탄당(六炭糖)보다 저조(低調)하였다. 2. 천연(天然) 탄소원중(炭素源中) malt extract 및 molasses에서의 생육(生育)은 mannitol에서의 생육수준(生育水準) 이상(以上)이었다. 3. 질소원(窒素源)으로서 yeast water에 대(對)한 편향성(偏向性)이 인정(認定)되었으며 그 10%에서의 생육수준(生育水準)은 yeast extract 0.24%와 상응(相應)하였다. 4. Chemostat (MicroFerm 28L, New Brunswick model CMF-128S) 의 단식배양(單式培養)에 의(依)하여 36시간(時間) 배양(培養)으로 생균수(生菌數) $5{\sim}7{\times}10^9cells/ml$ 수준(水推)의 stationary phase에 도달(到達)하였고, 반련속식(半連續式) 운용(運用)으로 매(每) 24시간(時間)마다 동일수준(同一水準)의 생균(生菌)을 가진 배양액(培養液)을 그 운용량(運用量)에 대(對)하여 5분(分)의 4를 회수(回收)할 수 있었다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제38권1호
• /
• pp.7-12
• /
• 2010

S. cerevisias의 치명적인 약점인 xylose 또는 arabinose가 상당부분을 차지하는 hemicellulose 기수분해물인 오탄당 발효의 극히 낮은 효율은 유전자 변형 및 대사적 흐름을 조절하여 세포 내로의 오탄당 섭취 및 활용 증가를 위한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. S. cerevisie에서 오탄당은 육탄당보다 1-2 배 낮은 친화력을 가지고 있어, 오탄당 운반은 이를 이용한 바이오에탄올 발효에 있어서 중요한 초기 조절 단계이다. 오탄당 이용가능 S. cereivsiae에서 오탄당 운반기의 발현 관련 소수의 연구가 보고되고는 있으나 아직까지 눈에 띠는 효율 증기눈 보교되지 않았다. 최근 보고된 S. cerevisiae에서 C. intermeda 유래의 glucose/xylose의 확산을 용이하게 하는 운반기와 공동수송기의 이종발현이 처음으로 활성화 되었음이 보고 되었다. 따라서 그러므로 높은 친화력의 xylose 운반기의 발현은 이미 xylose로 부터 바이오에탄올 발효공정은 최적화되어 있지만 여전히 몇 가지 제한 요소들을 가지고 있는 S. cerevisiae 균주들의 xylsoe 발효공정 효율 향상에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 생명과학회지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.335-340
• /
• 2011

포도당과 자일로스는 자연계에서 가장 풍부한 물질이며 이들은 효모에 의해 에탄올로 전환될 수 있다. 본 연구에서는 Saccharomyces cerevisiae와 Pichia stipitis을 이용하여 분리배양, 공동배양 그리고 순차배양 등의 조합을 통해 가장 효과적인 발효의 방법을 찾고자 하였다. 분리배양에서 S. cerevisiae은 29.4 g/l의 포도당을 발효하여 14.5 g/l의 에탄올을 생산한 반면에 자일로스를 이용하지 못했다. 그렇지만 P. stipitis은 포도당뿐만 아니라 자일로스도 분해하여 각각 포도당 29.4 g/l로부터 11.9 g/l의 에탄올을, 자일로스 29.0 g/l로부터 11.6 g/l의 에탄올을 생산하였다. 포도당과 자일로스 혼합배양에서, S. cerevisiae은 13.4 g/l의 에탄올을 생산한 반면에 P. stipitis은 21.1 g/l의 에탄올을 생산하였다. 공동배양과 순차배양에서, 공동배양이 18.6 g/l, 순차배양이 12.4 g/l의 에탄올을 생산하여 공동배양이 더 효과적인 것으로 나타났다. 두 효모의 생장에서 영양분의 효과를 보기 위해 yeast nitrogen base (YNB)을 S. cerevisiae가 포도당을 소모한 시점에 첨가하니 자일로스의 소비량과 미생물의 성장이 증가하였고 54.6 g/l의 당 혼합배양액에서 22.5 g/l의 에탄올을 생산하여 0.41 g/g의 수득율을 나타내었다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제40권1호
• /
• pp.63-69
• /
• 1978

수피(樹皮)는 원목체적(原木體積)의 10~20%를 차지하고 있으며 일반적(一般的)으로 운반(運搬), 제거(除去), 처리(處理)에 따른 비용(費用)에 비(比)해 효용가치(効用價値)는 적다. 뿐만 아니라 세계적(世界的)인 임산자원(林産資源)의 부족(不足)에 따른 Full tree Utilization의 개념(槪念)이 점고(漸高)되면서부터 수피(樹皮)의 이용(利用)에 관심(關心)을 가지게 되었다. 본(本) 연구(硏究)는 국산(國産) 수피(樹皮)의 화학적(化學的) 성질(性質)에 대(對)한 연구(硏究)가 전무(全無)한 여건에서 국내(國內) 주요(主要) 수피(樹皮) 수종(樹種)인 소나무속(屬), 사시나무속(屬), 참나무속(屬)을 대상(對象)으로 수피(樹皮)의 화학적(化學的) 성질중(性質中) 일반분석(一般分析), 환원당 구성(構成), 무기원소(無機元素)를 분석(分析) 연구(硏究)하였으며 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 수피(樹皮)는 목재(木材)와는 달리 lignin과 추출물(抽出物)이 주(主)가 되며 회분함량(灰分含量)도 상당히 높다. 추출물(抽出物)은 목재(木材)에 비(比)하여 5~10배(倍)에 달(達)하고 있으며 특(特)히 사시나무속(屬)은 다른 속(屬)에 비(比)하여 alcohol-benzene 추출물(抽出物)이 훨씬 높다. 2. 환원당(糖)은 소나무속(屬)의 수피(樹皮)에서 glucoserk 제일 많고 arabinose와 xylose 및 기타 육탄당(六炭糖)으로 되어 있고 참나무속(屬)과 사시나무속(屬)의 수피(樹皮)에서는 glucose가 제일 많고 그 다음으로 xylose가 많았다. 3. 수피중(樹皮中) 무기원소함량(無機元素含量)은 Cark 제일 많고 N, K가 비슷하며 P가 이중 제일 적다. 목재(木材)에 비교(比較)하여 수피(樹皮)는 Ca, N함량(含量)이 일반적(一般的)으로 많음을 보여 주고 있고 무기원소함량(無機元素含量)이 높은 순서(順序)로는 참나무속(屬), 사시나무속(屬), 소나무속(屬)이다. 수피(樹皮)를 토양(土壤)에 시용(施用)할 경우 N의 불량(不良)으로 N첨가가 아울러 이루어 져야 될 것이다.