• BMB Reports
• /
• 제46권12호
• /
• pp.575-581
• /
• 2013

Lipid droplet (LD) is a cellular organelle that stores neutral lipids as a source of energy and carbon. However, recent research has emerged that the organelle is involved in lipid synthesis, transportation, and metabolism, as well as mediating cellular protein storage and degradation. With the exception of multi-cellular organisms, some unicellular microorganisms have been observed to contain LDs. The organelle has been isolated and characterized from numerous organisms. Triacylglycerol (TAG) accumulation in LDs can be in excess of 50% of the dry weight in some microorganisms, and a maximum of 87% in some instances. These microorganisms include eukaryotes such as yeast and green algae as well as prokaryotes such as bacteria. Some organisms obtain carbon from $CO_2$ via photosynthesis, while the majority utilizes carbon from various types of biomass. Therefore, high TAG content generated by utilizing waste or cheap biomass, coupled with an efficient conversion rate, present these organisms as bio-tech 'factories' to produce biodiesel. This review summarizes LD research in these organisms and provides useful information for further LD biological research and microorganism biodiesel development.

• 적정기술학회지
• /
• 제5권2호
• /
• pp.91-96
• /
• 2019

바이오디젤을 농작물보다 미세조류에서 생산할 때 여러 가지 장점이 있다. 미세조류는 적은 공간에서도 배양이 가능하며 지방 함유량이 높아 생산량이 매우 높다. 그러나 아직까지는 생산 공정 비용이 높다는 문제점을 가지고 있다. 미세조류에서 바이오디젤을 생산하는 공정에 필요한 비용 중 미세조류 배양액에 첨가되는 당이 차지하는 비중이 높다. 본 연구에서는 바이오디젤 생산용 Chlorella protothecoides의 배양액에 첨가될 당을 농업부산물 배추로부터 생산하는 공정을 연구 개발하였다. 먼저 리그노셀룰로우스 바이오매스를 이용하기 위해서 분쇄된 배추에 H₂SO₄로 처리하였을 때 0.5%가 가장 당 생산량이 많았지만 다음 단계에서 효소의 활성을 저해하였기 때문에 0.25% H₂SO₄ 용액을 50℃에서 24시간 처리하는 것이 가장 적절한 조건임을 알 수 있었다. 셀룰로스를 분해하기 위하여 Trichoderma harzianum균주를 배양하여 배양액에 분비된 셀룰로스 분해효소(cellulases)를 사용하였다. T. harzianum 배양 조건은 28℃/pH 7/130 rpm에서 5일간 배양으로 최적화하였다. H₂SO₄ 용액으로 전처리 된 배추는 T. harzianum 배양액을 효소 활성도 0.24 FPU/ml로 희석하여 45℃/pH 5/130 rpm 조건에서 약 3일동안 처리하였을 때 가장 효율적인 당 생산량을 이룰 수 있었다. 다른 농업부산물을 같은 공정 과정으로 처리하였을 때 배추가 가장 높은 당 생산률을 나타내어 활용도면에서 우수하다고 여겨진다. 배추의 수분함유량이 최대(95%)인 갓 폐기된 배추 잎의 경우 가장 당의 생산량이 많아서 가능한 빨리 처리하는 것이 바람직하였다. 지속 가능한 바이오디젤 생산을 위하여 미세조류를 배양할 때 본 연구에서 최적화한 조건에 따라 농업부산물 배추를 처리함으로써 비용 절감을 이룰 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제38권2호
• /
• pp.129-137
• /
• 2014

본 연구에서는 바이오디젤연료 혼합비변화에 대한 디젤엔진의 배기특성에 대해 조사하였다. 실험에 사용된 연료는 경유와 바이오디젤(폐식용유) 혼합연료 BD3, BD5, BD20, BD50 및 BD100을 사용하였으며, 실험변수로서 분사압력(${\Delta}p_{inj}$)을 400bar, 600bar, 800bar, 1000bar 및 1200bar로 설정하였다. 분사압력과 바이오디젤 혼합연료 혼합비에 따른 정량적인 NOx와 Soot의 배기특성 해석을 위하여 통계학에 기초한 피어슨 상관계수와 스피어만 상관계수의 개념을 도입하였다. 본 연구의 결과로서 실험 조건 전체에 대한 피어슨 상관계수는 -0.732, 스피어만 상관계수는 -0.724로 NOx와 Soot 발생의 상관관계가 선형적이다. 특히 분사압력 800bar 조건에서 피어슨 상관계수가 -0.089으로 NOx와 Soot 배출량 상관관계가 0에 가깝기 때문에, 바이오디젤 연료 혼합비 제어를 통한 NOx와 Soot의 동시저감이 가능하다고 판단된다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
• /
• 제31권4호
• /
• pp.514-521
• /
• 2018

Objective: This experiment was conducted to investigate the effects of crude glycerin from waste vegetable oil (CGWVO) on performance, carcass traits, meat quality, and muscle chemical composition. Methods: Twenty-four crossbred (Thai Native${\times}$Anglo Nubian) uncastrated male goats ($16.8{\pm}0.46kg$ body weight [BW]) were assigned to a completely randomized design and subjected to four experimental diets containing 0%, 2%, 4%, and 6% of CGWVO (63.42% of glycerol and 47.78% of crude fat) on a dry matter (DM) basis. The diets were offered ad libitum as total mixed rations twice daily. The feed intake, feeding behavior, growth performance, carcass and meat traits, and muscle chemical composition were evaluated. Results: Based on this experiment, there were significant differences (p>0.05) among groups regarding DM intake, growth performance, and carcass traits where goats receiving 6% of CGWVO had lower daily DM intake, growth performance, and carcass traits than those fed on 0%, 2%, and 4% of CGWVO. There were no effects of CGWVO on carcass length, carcass width, Longissimus muscle (LM) area, Warner-Bratzler shear force, pH and color of LM at 45 min after slaughter, as well as on other carcass cut and muscle chemical composition. Conclusion: In conclusion, the addition of up to 4% of DM in the diets for crossbred finishing goats seems to be the most interesting strategy, since it promotes greatest animal performance. Moreover, this study was a suitable approach to exploit the use of biodiesel production from waste vegetable oil for goat production.

• Environmental Engineering Research
• /
• 제24권2호
• /
• pp.271-278
• /
• 2019

Mass cultivation of microalgae is necessary to achieve economically feasible production of microalgal biodiesel. However, the high cost of nutrients is a major limitation. In this study, corncob extract (CCE) was used as an inorganic and organic nutrient source for the mass cultivation of Chlorella vulgaris (C. vulgaris). Chemical composition analysis of CCE revealed that it contained sufficient nutrients for mixotrophic cultivation of C. vulgaris. The highest specific grow rate of C. vulgaris was obtained at pH of 7-8, temperature of $25-30^{\circ}C$, and CCE amount of 5 g/L. In the analysis using various growth models, Luong model was found to be the most suitable empirical formula for mass cultivation of C. vulgaris using CCE. Analysis of biomass and production of triacyglycerol showed that microalgae grown in CCE medium produced more than 17.23% and 3% more unsaturated fatty acids than cells cultured in Jaworski's Medium. These results suggest that growing microalgae in CCE-supplemented medium can increase lipid production. Therefore, CCE, agricultural byproduct, has potential use for mass cultivation of microalgae.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제48권4호
• /
• pp.491-505
• /
• 2020

A newly isolated strain, Proteus vulgaris OR34, from olive mill waste was found to secrete an alkaline extracellular lipase at 11 U·ml-1 when cultivated on an optimized liquid medium. This lipase was purified 94.64-fold with a total yield of 9.11% and its maximal specific activity was shown to be 3232.58 and 1777.92 U·mg-1 when evaluated using the pH-stat technique at 55℃ and pH 9 and Tributyrin TC4 or olive oil as the substrate. The molecular mass of the pure OR34 lipase was estimated to be around 31 kDa, as revealed by SDS-PAGE and its substrate specificity was investigated using a variety of triglycerides. This assay revealed that OR34 lipase preferred short and medium chain fatty acids. In addition, this lipase was stable in the presence of high concentrations of bile salt (NaDC) and calcium ions appear not to be necessary for its activity. This lipase was inhibited by THL (Orlistat) which confirmed its identity as a serine enzyme. In addition, the immobilization of OR34 lipase by adsorption onto calcium carbonate increased its stability at higher temperatures and within a larger pH range. The immobilized lipase exhibited a high tolerance to organic solvents and retained 60% of its activity after 10 months of storage at 4℃. Finally, the OR34 lipase was applied in biodiesel synthesis via oleic acid mediated esterification of methanol when using hexane as solvent. The best conversion yield (67%) was obtained at 12 h and 40℃ using the immobilized enzyme and this enzyme could be reused for six cycles with the same efficiency.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제50권4호
• /
• pp.723-728
• /
• 2012

$MoO_3$, $SnO_2$ 및 $CeO_2$ 혼합촉매를 사용하여 대두유의 전이에스터화 반응에 의해 바이오디젤을 제조하였다. 제조된 촉매는 XRD 및 $NH_3$-TPD 등으로 특성을 분석하였다. 세 가지 금속 산화물 중 $MoO_3$가 가장 높은 활성을 보여주었으며, 반응에 사용된 촉매의 양이 7%일 때 바이오디젤로의 전환율이 가장 높았다. 또한, 반응물에 첨가된 물은 바이오디젤로의 전환율이 감소되었다. $MoO_3$와 $SnO_2$가 혼합된 촉매에서는 $SnO_2$와 $MoO_3$의 혼합비율이 5:5일 때 가장 높은 활성을 나타내었으며, $CeO_2$가 첨가된 촉매의 경우 첨가된 $CeO_2$의 첨가량이 20% 일 때 가장 높은 활성을 나타내었다. 또한 이들의 활성은 촉매들의 산점의 양과 상관관계를 보여주었다. 폐대두유를 이용한 반응에서는 약 30% 이상 바이오디젤로의 전환율이 감소하였다.

• 공업화학
• /
• 제31권2호
• /
• pp.172-178
• /
• 2020

본 연구에서는 마이크로웨이브를 이용한 폐유원료 바이오디젤 제조공정의 최적화 과정을 반응표면분석법을 이용해 진행하였다. 공정 변수로는 폐식용유의 산가, 마이크로웨이브 조사시간, 마이크로웨이브 조사온도, 알코올/유지 몰비 등을 선택하였고, 반응치로는 FAME 함량(96.5% 이상) 및 동점도(1.9~5.5 cSt)를 설정하였다. 기초실험을 통해 계량인자 변수범위를 마이크로웨이브 조사시간(4~6 min), 마이크로웨이브 조사세기(400~600 W), 알코올/유지 몰비(7~9)로 정하고, 반응표면분석법을 이용한 최적화 결과 바이오디젤 제조공정의 최적조건은 산가(2.0, 3.0 mg KOH/g) 별로 마이크로웨이브 조사시간(5.0, 5.1 min), 마이크로웨이브 조사세기(481.3, 525.5 W), 메탄올/유지 몰비(7.9, 8.4)로 나타났고, 이 조건에서 FAME 함량(97.49, 96.34%)과 동점도(4.01, 4.12 cSt)로 예측되었다. 실제 실험을 통해 확인한 결과는 FAME 함량(97.82, 96.42%)과 동점도(4.07, 4.16 cSt)로 측정되었고, 이의 평균 오차율은 각각 0.22, 0.98%로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제45권3호
• /
• pp.286-290
• /
• 2007

청정 용매로 주목받고 있는 이온성 액체를 촉매로 유리지방산을 에스테르화하여 알킬에스터로 전환하는 반응 특성에 대해 조사하였다. 본 연구에서 사용한 강산성 이온성 촉매는 BPC[$AlCl_3$], BMIM[$Bf_4$], BMIM[$Pf_6$], EMIM[$Ntf_2$], BMIM[Otf] 등 5종이었으며 이러한 이온성 액체 촉매 중 BPC[$AlCl_3$]가 본 반응에서 가장 높은 활성을 갖는 것으로 나타났다. BPC[$AlCl_3$]는 모사 폐식용유를 원료로 한 에스테르화 반응 시 원료에 포함된 유리지방산의 90% 이상을 반응시작 2시간 내에 에스테르로 전환시키는 것으로 나타났다. 이러한 높은 반응 효율과 반응 후 촉매의 회수의 용이성 및 처리 후 재사용이 가능하다는 장점을 고려할 때 BPC[$AlCl_3$]를 이용하여 유리지방산이 다량 함유된 폐유지의 전처리 촉매로 활용 가능성이 높은 것으로 나타났다.

• Environmental Engineering Research
• /
• 제24권2호
• /
• pp.202-210
• /
• 2019

In order to maximize the utilization of sewage sludge, a waste from wastewater treatment facility, the residual sewage sludge generated after lipid and carbohydrate extraction for biodiesel and bioethanol production was used to produce bio-oil by pyrolysis. Thermogravimetric analysis showed that sludge pyrolysis mainly occurred between 200 and $550^{\circ}C$ (with peaks formed around 337.0 and $379.3^{\circ}C$) with the decomposition of the main components (carbohydrate, lipid, and protein). Bio-oil was produced using a micro-tubing reactor, and its yield (wt%, g-bio-oil/g-residual sewage sludge) increased with an increase in the reaction temperature and time. The maximum bio-oil yield of 33.3% was obtained after pyrolysis at $390^{\circ}C$ for 5 min, where the largest amount of energy was introduced into the reactor to break the bonds of organic compounds in the sludge. The main components of bio-oil were found to be trans-2-pentenoic acid and 2-methyl-2-pentenoic acid with the highest selectivity of 28.4% and 12.3%, respectively. The kinetic rate constants indicated that the predominant reaction pathway was sewage sludge to bio-oil ($0.1054min^{-1}$), and subsequently to gas ($0.0541min^{-1}$), rather than the direct conversion of sewage sludge to gas ($0.0318min^{-1}$).