• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제30권2호
• /
• pp.206-215
• /
• 2020

Trichoderma reesei is the major filamentous fungus used to produce cellulase and there is huge interest in promoting its ability to produce higher titers of cellulase. Among the many factors affecting cellulase production in T. reesei, the mycelial phenotype is important but seldom studied. Herein, a close homolog of the Neurospora crassa COT1 kinase was discovered in T. reesei and designated TrCOT1, which is of 83.3% amino acid sequence identity. Functional disruption of Trcot1 in T. reesei by RNAi-mediated gene silencing resulted in retarded sporulation on potato dextrose agar and dwarfed colonies on minimal medium agar plates containing glucose, xylan, lactose, xylose, or glycerol as the sole carbon source. The representative mutant strain, SUS2/Trcot1i, also displayed reduced mycelia accumulation but hyperbranching in the MM glucose liquid medium, with hyphal growth unit length values decreased to 73.0 ㎛/tip compared to 239.8 ㎛/tip for the parent strain SUS2. The hyperbranching phenotype led to slightly but significantly increased cellulase secretion from 24 to 72 h in a batch culture. However, the cellulase production per unit of mycelial biomass was much more profoundly improved from 24 to 96 h.

• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제35권3호
• /
• pp.731-743
• /
• 2018

바이오항공유 제조 공정 내 수첨업그레이딩 공정의 운전조건 선정은 반응물로부터 얻고자 하는 주생성물인 탄화수소 화합물에 대하여 바이오항공유로서 원하는 탄소수 분포의 물성을 갖도록 하기위한 중요한 인자이다. 본 연구에서는 식물성 오일 유래 노말 파라핀계 탄화수소 화합물에 대한 수첨 업그레이딩 반응이 0.5 wt.% Pt/Zeolite 촉매 하에서 수행되었으며, 이를 통해 크래킹 반응과 이성질화 반응이 동반됨으로써 바이오항공유로서 물성을 갖는 탄소수 분포인 $C_8-C_{16}$에 해당하는 노말 파라핀계와 이소 파라핀계가 혼합된 탄화수소류 화합물이 제조되었다. 반응온도, 반응압력, 반응물 몰비와 공간속도를 변화하여 얻어진 생성물의 수율 및 조성을 분석하였다. 상기 공정 조건에 대한 정보는 수첨 업그레이딩 반응특성의 이해뿐 아니라 향후 증류를 통한 바이오항공유 제조에 도움을 줄 수 있다.

• Journal of Plant Biotechnology
• /
• 제41권3호
• /
• pp.107-115
• /
• 2014

식물지방은 주로 종자에서 생산되는데 인류에게 필수 지방산을 공급하는 식품 뿐 아니라 바이오디젤 등 산업원료로 그 이용가치가 크다. 식물지방의 수요 증가에 따른 식물지방의 생산증대가 필요하다. 식물지방을 종자 이외의 바이오매스가 큰 식물의 잎에서 생산한다면 식물지방 생산 증진이 가능할 것이다. 잎은 지방을 생산하는 기관이 아니며 주로 광합성을 통해 탄소를 고정하여 다른 기관으로 탄소를 공급하는 기능을 하고 있어 지방을 생산 축적하는 기관으로 전환하는 데는 많은 고려가 필요하다. 그럼에도 불구하고 최근 지방합성 조절인자인 WRI 유전자, 지방을 생성하는 acyltransferase인 DGAT 유전자의 발현에 의해 잎에서 지방을 합성할 수 있었다. 또한 지방의 분해를 안정화하는 올레오신 단백질의 추가 도입으로 잎에서 건조중량당 15%의 중성지방 생산을 보여 잎에서 지방생산 가능성을 보여주었다(Vanhercke et al. 2014). 앞으로 바이오매스에서 지방을 생산하는 연구가 활발할 것으로 예측되며 이 기술을 식용작물이 아닌 비식용이며 바이오매스가 큰 거대억새 등에 도입하여 농지로 적합하지 않은 열악한 토지 및 간척지 등에 재배하여 실용화한다면 미래 지속 생산 가능 친환경 바이오 원료 생산 자원으로 사용 가능하리라 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제54권2호
• /
• pp.248-254
• /
• 2016

오늘날 폐수처리는 슬러지의 증가와 환경규제의 이유로 매우 중요해지고 있다. 슬러지처리는 폐수처리플랜트에 있어서 운영비의 50%를 차지하므로 슬러지 분해에 있어서 경제성 있는 방법이 대두되고 있다. 습식산화 반응은 폐수의 유기물을 효과적으로 제거해주고 슬러지 분해 뿐만 아니라 바이오연료의 전구체로 쓰일 수 있는 휘발성 유기산이 부산물로도 나온다. 습식산화 반응은 고온 고압의 높은 조건의 단점이 존재하지만 중력식 반응기를 통한 수두압으로 운영비를 줄일 수 있다. 본 연구에서는 상용프로그램인 Aspen Plus를 이용하여 아임계 조건에서 PSRK 상태방정식을 이용하여 공정모사 하였다. 중력식 반응기의 길이, 산화제 종류, 슬러지 유량과 산화제 주입 위치에 따라 사례 연구를 해보았으며 중력식 반응기 1000 m, 유량이 2 ton/h일 때에 유기물의 전환률은 92.02%, 유기산 효율은 0.17 g/g이였다.

• 생명과학회지
• /
• 제26권4호
• /
• pp.460-467
• /
• 2016

사상체 토착 남세균을 경상남도 합천군 합천호의 수화시료로부터 무균적으로 분리하였으며, 형태적·분자적 동정 결과 림노트릭스 속에 속하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 본 남세균 균주는 림노트릭스 속 KNUA012 균주로 명명하였으며, 분리균주의 최적생장 온도는 섭씨 25도였다. 지질성분 분석 결과, 에스테르 교환반응을 거치지 않고 직접 연료로 사용할 수 있는 펜타데칸(C₁₅H₃₂)과 헵타데칸(C₁₇H₃₆)과 같은 알칸들이 본 균주에 의해 광독립 영양적으로 생합성 된다는 것이 밝혀졌다. 또한 알칸 생합성에 관여하는 유전자들이 본 남세균 내에 존재하는 것을 발견하였다. 일반적인 미세조류 바이오디젤 구성성분으로 알려진 미리스트올레산(C_14:1), 팔미트산(C_16:0) 및 팔미톨레산(C_16:1) 역시 KNUA012 균주에 의해 주요 지방산 성분으로서 생산되는 것으로 확인되었다. 근사분석 결과 KNUA012 균주의 휘발성물질 함량은 86.0%였으며, 원소분석 결과 고위발열량은 19.8 MJ kg⁻¹으로 나타났다. 또한, 본 분리균주는 고부가가치 항산화물질로 알려져 있는 피코시아닌을 광독립영양적으로 21.4 mg g⁻¹의 농도로 생산할 수 있는 것을 확인하였다. 따라서, 본 연구결과는 KNUA012 균주가 미세조류 기반 바이오연료와 바이오매스 원료의 경제적인 생산에 있어 이상적인 자원이 될 수 있음을 제시하였다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
• /
• 제26권1호
• /
• pp.50-58
• /
• 2013

A facultative bacterium producing cellulolytic and hemicellulolytic enzymes was isolated from the rumen of a native Korean goat. The bacterium was identified as a Bacillus licheniformis on the basis of biochemical and morphological characteristics and 16S rDNA sequences, and has been designated Bacillus licheniformis JK7. Endoglucanase activities were higher than those of ${\beta}$-glucosidase and xylanase at all temperatures. Xylanase had the lowest activity among the three enzymes examined. The optimum temperature for the enzymes of Bacillus licheniformis JK7 was $70^{\circ}C$ for endoglucanase (0.75 U/ml) and $50^{\circ}C$ for ${\beta}$-glucosidase and xylanase (0.63 U/ml, 0.44 U/ml, respectively). All three enzymes were stable at a temperature range of 20 to $50^{\circ}C$. At $50^{\circ}C$, endoglucanse, ${\beta}$-glucosidase, and xylanase had 90.29, 94.80, and 88.69% residual activity, respectively. The optimal pH for the three enzymes was 5.0, at which their activity was 1.46, 1.10, and 1.08 U/ml, respectively. The activity of all three enzymes was stable in the pH range of 3.0 to 6.0. Endoglucanase activity was increased 113% by $K^+$, while $K^+$, $Zn^+$, and tween 20 enhanced ${\beta}$-glucosidase activity. Xylanase showed considerable activity even in presence of selected chemical additives, with the exception of $Mn^{2+}$ and $Cu^{2+}$. The broad range of optimum temperatures (20 to $40^{\circ}C$) and the stability under acidic pH (4 to 6) suggest that the cellulolytic enzymes of Bacillus licheniformis JK7 may be good candidates for use in the biofuel industry.

• 생명과학회지
• /
• 제26권3호
• /
• pp.353-358
• /
• 2016

Thiolase는 두 분자의 acetyl-CoA를 중합하여 acetoacetyl-CoA를 생산하는 효소이다. 우리는 Clostridium butyricum 유래 thiolase (CbTHL)를 대장균에서 발현하고, 대량으로 정제하여 결정화에 성공하였다. 성장된 결정을 이용하여 엑스선회절 데이터를 획득하였으며, 3차원 입체구조를 2.0 Å으로 규명하였다. 전체적인 구조는 C. acetobutylicum 유래 thiolase (CaTHL)와 같은 type II biosynthetic thiolase와 매우 유사하다는 것을 확인하였다. CbTHL 구조를 CaTHL/CoA 복합체구조와 겹치기를 함으로써 활성화 잔기와 기질결합에 관여하는 잔기를 밝혀낼 수 있었다. CbTHL의 활성화부위는 3개의 잘 보존된 잔기인 Cys88, His349, Cys379로 구성되어 있으며, 이들 잔기는 각각, 공유결합친핵체, 일반염기, 2번째 친핵체의 역할을 하는 것으로 보인다. CbTHL에서 기질결합은, β-mercaptoethyamine과 pantothenic acid 부위는 타 thiolase와 매우 유사한 방법으로 안정화 되지만, ADP 부분은 타 thiolase와는 달리 매우 특이적인 잔기들을 사용한다. CbTHL 구조에서 가장 특징적인 것은 본 단백질이 가역적 이황화결합을 매개로 산화환원스위치를 통하여 그 활성을 조절한다는 것이다.

• Journal of Plant Biotechnology
• /
• 제42권2호
• /
• pp.88-92
• /
• 2015

카사바는 열대와 아열대지역 뿌리작물로서 중요한 식량자원일 뿐만 아니라 동물 사료, 전분, 바이오에탄올 등 다양한 산업소재로서 이용이 가능하다. 그러나 카사바의 산업적 중요성에 비해 형질전환기술을 이용한 신품종 개발은 아직까지 제한적이다. 본 연구에서는 인도네시아 IDB사가 개발한 다수확 카사바 품종을 이용하여 영양강화 및 환경스트레스에 저항성을 향상시킨 카사바를 개발하기 위하여 체세포배를 이용한 식물체 재분화시스템을 확립하였다. 카로티노이드 축적에 관련된 IbOr 유전자를 체세포배를 이용한 Agrobacterium 매개방법으로 카사바에 형질전환하였다. gDNA PCR과 RT-PCR을 통해 19개의 형질전환식물체를 성공적으로 확보하였다. 향후 카로티노이드 함량분석, 환경스트레스 내성분석 등을 통하여 IbOr 카사바 식물체의 농업적 유용성을 검정할 예정이다.

• Journal of Plant Biotechnology
• /
• 제42권2호
• /
• pp.117-122
• /
• 2015

캐놀라(canola)는 식용유 및 바이오 에너지 생산을 위해 전 세계적으로 널리 재배되는 작물이다. 캐놀라의 수요가 증가하면서 유전자변형 캐놀라에 대한 중요성이 높아짐에 따라 LM 캐놀라 재배면적이 해마다 증가하고 있다. 국내에서는 상업적으로 활용되는 캐놀라를 100% 전량 수입에 의존하고 있으며, 이에 따라 비의도적으로 유출 가능성이 있는 수입 LM 캐놀라의 안전관리 및 생태계 위해성 평가가 요구된다. 본 연구에서는 국내 수입 승인 유통 LM 캐놀라 5개 이벤트(Topas 19/2, Rf3, Ms8, RT73, T45)의 명확한 검출을 위한 동시증폭 검출법(multiplex PCR)을 확립하고자 하였다. PCR 반응 조건은 5개 LM 이벤트가 동시에 명확히 검출되는 최적 primer 농도 및 반응 조건을 통해 Topas 19/2 (95 bp), Rf3 (139 bp), Ms8 (250 bp), RT73 (317 bp), T45 (378 bp)의 서로 다른 생성물 크기로 명확히 구분되도록 하였다. 최적 primer 농도는 반응액 최종농도 0.3~1.0 pmol로 primer 쌍 마다 각각 다른 cocktail을 만들었고, PCR 반응 조건은 $95^{\circ}C$ 5분 반응 후, $95^{\circ}C$ 15초, $55^{\circ}C$ 20초 20회 반응하고, 다시 $95^{\circ}C$ 15초, $60^{\circ}C$ 20초 20 회 반응하였을 때 최적 검출이 이루어졌다. 본 연구의 결과로 제시된 multiplex PCR 검출 조건은 국내 수입 유통 LM 캐놀라의 자연환경 모니터링을 위한 검출에 있어 소요되는 연구인력, 비용 및 시간을 보다 효율적으로 개선할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제45권5호
• /
• pp.588-598
• /
• 2017

현재 수송용 연료 첨가제로 유통되고 있는 바이오에탄올은 주로 옥수수와 사탕수수와 같은 식용(1세대) 바이오매스를 활용하여 생산된 것으로 농산물 가격상승 및 윤리적인 차원에서 다양한 문제점을 유발할 수 있다. 이를 해결하기 위해 비식용 자원인 목질계 바이오매스를 활용할 수 있는데, 그 예로 짚과 Bagasse (사탕수수 찌꺼기)와 같은 농업부산물과 목재가공 산업에서 발생하는 톱밥 등의 임업 부산물 등이 있다. 따라서 목질계 바이오에탄올 생산은 2세대 바이오매스의 효과적인 활용 경로가 될 수 있으며, 그 원료는 1세대 자원보다 풍부하며 저렴한 원료의 확보가 가능하다. 이러한 바이오연료를 사용함으로써 얻게 되는 가장 큰 장점으로는 화석연료와 달리 환경에 미치는 영향을 최소화하여 온실가스 감축에 기여하는 것을 들 수 있다. 본 연구에서는 목질계 바이오에탄올 활용을 통해 이루어질 수 있는 온실가스 감축효과와 ASEAN 국가(인도네시아, 말레이시아, 태국, 필리핀)에서 현재 시행되고 있는 재생에너지에 대한 정부 정책을 연구하였다. 이러한 네 국가에서는 바이오연료에 관한 많은 정책과 인센티브 등이 발전되어 왔으며, 이산화탄소 배출 감축 목표와 바이오연료 의무 혼합률을 점차 증가시킬 것으로 조사되었다.