• 한국버섯학회지
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• 제20권1호
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• pp.1-6
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• 2022

A novel brown rot fungus Phaeolus schweinitzii IUM 5048 was firstly used for ethanol production. It was found that this fungus produced ethanol with various sugars, such as glucose, mannose, galactose and cellobiose at 0.28, 0.22, 0.06, and 0.22 g of ethanol per g of sugar consumed, respectively. This fungus showed relatively good ethanol production from xylose at 0.23 g of ethanol per g of sugar consumed. However, the ethanol conversion rate of arabinose was relatively low (at 0.08 g of ethanol per g sugar). P. schweinitzii was capable of producing ethanol directly from rice straw and corn stalks at 0.11 g and 0.13 g of ethanol per g of substrates, respectively, when the fungus was cultured in a basal medium supplemented with 20 g/L rice straw or corn stalks. These results suggest that P. schweinitzii can hydrolyze cellulose or hemicellulose to fermentable sugars and convert them to ethanol simultaneously under oxygen limited condition.

• KSBB Journal
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• 제4권2호
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• pp.78-86
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• 1989

에너지소모를 최소화하고 최대의 당화효과를 얻을 수 있는 고효율 당화장치의 개발을 목표로 impeller교반형 bioattritor를 설계, 제작하여 불용성 섬유소를 기질로 실험하였다. Bioattrotor의 효용성과 효소당화촉진 mechan-ism을 규명하였으며, 최적운전조건을 검토하였다. 분쇄 마찰매체함유 반응기에 일정한 탄성계수를 지닌 spiral spring coil을 내장한 torzue측정장치를 개발, 부하되는 torque, power, 그리고 소요에너지를 측정하여 이를 당화촉진과 비교함으로서 bioattritor의 경제성을 검토하였다. 분쇄마찰매체의 첨가량 및 종류, impeller형태, 교반속도는 중요한 요소로서 작용하였다. 비록 더 연구가 필요하나 분쇄마찰매체의 교반에 소모되는 동력은 당화 촉진효과의 증대에 따른 당화시간의 단축과 섬유소의 고효율 전환에 따른 고농도당의 확보등에 의해 보상되리라 예상된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권3호
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• pp.303-307
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• 2013

이 연구는 목질계 바이오매스에 대한 알칼리 용액의 침지와 침출 전처리의 효능을 비교한다. 볏짚과 보리짚과 같은 다양한 바이오매스는 수산화나트륨 용액, 수산화칼륨 용액, 암모니아수 그리고 탄산나트륨 용액에 의해 침지 공정으로 수행되었다. 암모니아수에 의해 전처리된 볏짚과 보리짚의 효소 소화율은 80% 이상으로 나타났다. 전처리된 유칼립투스 부산물, 낙엽송 그리고 리기다 소나무의 효소 소화율은 상대적으로 낮은 범위로 나왔다. 하지만 전처리된 유칼립투스 부산물은 초기 바이오매스에 비해 효소 소화율이 약 5배 증가되었다. 또한 침출 공정으로 전처리된 유칼립투스 부산물의 효소 소화율은 약 12배가 증가되는 것을 확인하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제47권4호
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• pp.565-573
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• 2019

섬유소계 바이오매스로부터 바이오 연료 등과 같은 유용한 물질을 생산하기 위해서는 바이오매스로부터 유래하는 혼합당을 효과적으로 대사할 수 있는 균주의 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 xylose를 대사가 가능한 효모인 P. stipitis를 적응진화하여 cellobiose 대사효율이 향상되고 cellobiose와 xylose를 동시에 대사할 수 있는 균주를 개발하고자 하였다. 총 10회의 계대배양을 통해 얻어진 진화된 P. stipitis 돌연변이 균주는 모균주에 비해 6배 이상 증가된 cellobiose 대사속도를 나타내었으며 ethanol 생산수율을 0에서 0.4 (g ethanol/g cellobiose)로 향상시켰다. 아울러 본 실험에서 개발한 돌연변이 균주는 cellobiose와 xylose 혼합당 조건에서 모균주에 비해 2배 가까이 향상된 ethanol 생산 및 생산속도를 나타내었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권9호
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• pp.1280-1290
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• 2014

In order to obtain the cellulolytic bacterial consortia, sediments from Great Basin hot springs (Nevada, USA) were sampled and enriched with cellulosic biomass as the sole carbon source. The bacterial composition of the resulting anaerobic ethanol-producing celluloytic bacterial consortium, named SV79, was analyzed. With methods of the full-length 16S rRNA library-based analysis and denaturing gradient gel electrophoresis, 21 bacteria belonging to eight genera were detected from this consortium. Clones with closest relation to the genera Acetivibrio, Clostridium, Cellulosilyticum, Ruminococcus, and Sporomusa were predominant. The cellulase activities and ethanol productions of consortium SV79 using different agricultural residues (sugarcane bagasse and spent mushroom substrate) and energy crops (Spartina anglica, Miscanthus floridulus, and Pennisetum sinese Roxb) were studied. During cultivation, consortium SV79 produced the maximum filter paper activity (FPase, 9.41 U/ml), carboxymethylcellulase activity (CMCase, 6.35 U/ml), and xylanase activity (4.28 U/ml) with sugarcane bagasse, spent mushroom substrate, and S. anglica, respectively. The ethanol production using M. floridulus as substrate was up to 2.63 mM ethanol/g using gas chromatography analysis. It has high potential to be a new candidate for producing ethanol with cellulosic biomass under anoxic conditions in natural environments.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권11호
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• pp.1559-1565
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• 2014

Cellulase and xylanase are main hydrolysis enzymes for the degradation of cellulosic and hemicellulosic biomass, respectively. In this study, our aim was to develop and test the efficacy of a rapid, high-throughput method to screen hydrolytic-enzyme-producing microbes. To accomplish this, we modified the 3,5-dinitrosalicylic acid (DNS) method for microwell plate-based screening. Targeted microbial samples were initially cultured on agar plates with both cellulose and xylan as substrates. Then, isolated colonies were subcultured in broth media containing yeast extract and either cellulose or xylan. The supernatants of the culture broth were tested with our modified DNS screening method in a 96-microwell plate, with a $200{\mu}l$ total reaction volume. In addition, the stability and reliability of glucose and xylose standards, which were used to determine the enzymatic activity, were studied at $100^{\circ}C$ for different time intervals in a dry oven. It was concluded that the minimum incubation time required for stable color development of the standard solution is 20 min. With this technique, we successfully screened 21 and 31 cellulase- and xylanase-producing strains, respectively, in a single experimental trial. Among the identified strains, 19 showed both cellulose and xylan hydrolyzing activities. These microbes can be applied to bioethanol production from cellulosic and hemicellulosic biomass.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.412-418
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• 2023

The surge in the oil prices, increasing global population, climate change, and waste management problems are the major issues which have led to the development of biofuels from lignocellulosic wastes. Cellulosic or second generation (2G) bioethanol is produced from lignocellulosic biomass via pretreatment, hydrolysis, and fermentation. Pretreatment of lignocellulose is of considerable interest due to its influence on the technical, economic and environmental sustainability of cellulosic ethanol production. In this study, furniture waste sawdust was subjected to alkaline peroxide (H₂O₂) for the production of reducing sugars. Sawdust was pretreated at different concentrations from 1-3% H₂O₂ (v/v) loadings at a pH of 11.5 for a residence time of 15-240 min at 50, 75 and 90 ℃. Optimum pretreatment conditions, such as time of reaction, operating temperature, and concentration of H₂O₂, were varied and evaluated on the basis of the amount of total reducing sugars produced. It was found that the changes in the amount of lignin directly affected the yield of reducing sugars. A maximum of 50% reduction in the lignin composition was obtained, which yielded a maximum of 75.3% total reducing sugars yield and 3.76 g/L of glucose. At optimum pretreatment conditions of 2% H₂O₂ loading at 75 ℃ for 150 min, 3.46 g/L glucose concentration with a 69.26% total reducing sugars yield was obtained after 48 hr. of the hydrolysis process. Pretreatment resulted in lowering of crystallinity and distortion of the sawdust after the pretreatment, which was further confirmed by XRD and SEM results.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권1호
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• pp.1-5
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• 2015

Lactic acid(젖산)는 가장 널리 사용되는 Hydroxy-carboxylic acid로서 일반적으로 식품, 화장품, 의약품 및 화학산업의 원료로 사용된다. 하지만 다양한 분야의 적용과 대량생산의 광범위한 잠재력에도 불구하고 원재료의 높은 가격으로 인하여 Lactic acid 생산의 주된 문제가 된다. Lactic acid는 발효 또는 화학적 합성에 의하여 얻어진다. 최근, 자연적으로 생산되는 Lactic acid의 시장 수요가 증가하여 미생물 발효 방법에 의한 Lactic acid 생산을 일반적으로 사용한다. 일반적으로 Lactic acid 생산의 원재료는 순수한 전분 또는 글루코오스를 이용한다. 이의 경제적인 원재료의 대안으로, 지구상에서 가장 풍부한 재생가능 자원인 바이오매스를 가수분해물로 전환하여 이용한다. 본 연구에서는 Lactobacillus rhamnosus ATCC 10863을 이용하여 전처리 된 가수분해물로부터 발효 방법에 의해 L(+)-Lactic acid를 생산하였다. 전처리 된 가수분해물은 암모니아 침출 공정(AP) 후 효소 당화에 의하여 얻었다. 효과적으로 Lactic acid 생산 수율과 전환율을 높이기 위하여 순수 글루코오스 조건에서 배지, 온도, 글루코오스 농도를 조절하여 수행하였다. 발효 최적조건에서 순수 글루코오스와 가수분해물의 Lactic acid 생산을 비교하였다.

• 공업화학
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• 제27권2호
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• pp.135-144
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• 2016

불안정한 원유 가격과 지속적인 환경 문제를 야기하고 있는 석유 자원의 대체를 위한 바이오매스 활용 기술 개발과 상업화가 활발히 진행되고 있다. 목질계 바이오매스 전처리와 펄프 제조 과정에서 다량으로 발생하는 리그닌은 바이오에탄올 제조량의 증가와 더불어 발생량 또한 급속히 증가할 것으로 예상되고 있다. 리그닌은 방향족 고분자로 hydroxyl기와 같은 화학 작용기를 갖고 있어 화학 소재 원료로서의 활용이 가능한 저가 부산물이다. 리그닌의 방향족구조와 작용기를 oxypropylation, epxoidation 등을 이용하여 화학적으로 변환시켜 반응성을 향상시키거나, 새로운 화학작용기를 도입함으로써 바이오폴리우레탄, 바이오폴리에스터, 페놀 수지, 에폭시 수지 등 바이오플라스틱 제조에 활용이 가능하다. 본 총설은 리그닌을 활용하여 제조 가능한 바이오플라스틱, 수지, 탄소섬유 등에 대해 소개하고, 관련 최신 연구 동향 및 리그닌 응용 기술에 관한 전망을 소개하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제42권2호
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• pp.172-182
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• 2014

Extraction is a necessary element in the bioconversion of lignocellulosics to fuels and chemicals. Although various forms of chemical pretreatment of cellulosic materials have been proposed, their effectiveness varies depending on the treatment conditions and substrate. In this study, mixed hardwood (MH) and loblolly pine (LP) were pretreated with dilute acid in a 100 mL accelerated solvent extraction (ASE) at the predetermined optimal conditions: temperature: $170^{\circ}C$, acid concentration: 0.5% (w/v), and reaction time: 2~64 min. This method was highly effective for extracting the hemicellulose fraction. Total xmg (defined as the sum of xylose, mannose, and galactose) can be extracted from milled MH and LP through pressurized dilute acid treatment in maximum yields of 12.6 g/L and 15.3 g/L, respectively, representing 60.5% and 70.4% of the maximum possible yields, respectively. The crystallinity index increased upon pretreatment, reflecting the removal of the amorphous portion of biomass. The crystalline structure of the cellulose in the biomass, however, was not changed by the ASE extraction process.