• Journal of Forest and Environmental Science
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• 제27권3호
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• pp.143-149
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• 2011

The possibility of employing biomass of Salix viminalis cv. Q683 as a resource of bio-energy was evaluated. The chemical analysis of S. viminalis cv. Q683 leaf biomass showed components such as, extractives (2.57%), lignin (39.06%), hemicellulose (21.61%), and cellulose (37.83%), whereas, its stem was composed of extractives (1.67%), lignin (23.54%), hemicellulose (33.64%), and cellulose (42.03%). The biomass of S. viminalis cv. Q683 was saccharified using two enzymes celluclast and viscozyme. The saccharification of S. viminalis cv. Q683 biomass was influenced by enzymes and their strengths. The optimal enzyme combination was found to be celluclast (59 FPU/g substrate) and viscozyme (24 FBG/g substrate). On saccharification the glucose from leaf and stem biomass was 7.5g/L and 11.7g/L, respectively after 72 hr of enzyme treatment. The biomass and enzyme-treated biomass served as the feedstock for ethanol production by fermentation. The ethanol production from stem and leaf biomass was 5.8 g/L and 2.2 g/L respectively, while the fermentation of the enzymatic hydrolysates yielded 5 g/L to 8 g/L bioethanol in 72 hours.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제31권8호
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• pp.1123-1133
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• 2021

Biodegradation is the key process involved in natural lignocellulose biotransformation and utilization. Microbial consortia represent promising candidates for applications in lignocellulose conversion strategies for biofuel production; however, cooperation among the enzymes and the labor division of microbes in the microbial consortia remains unclear. In this study, metagenomic analysis was performed to reveal the community structure and extremozyme systems of a lignocellulolytic microbial consortium, TMC7. The taxonomic affiliation of TMC7 metagenome included members of the genera Ruminiclostridium (42.85%), Thermoanaerobacterium (18.41%), Geobacillus (10.44%), unclassified_f__Bacillaceae (7.48%), Aeribacillus (2.65%), Symbiobacterium (2.47%), Desulfotomaculum (2.33%), Caldibacillus (1.56%), Clostridium (1.26%), and others (10.55%). The carbohydrate-active enzyme annotation revealed that TMC7 encoded a broad array of enzymes responsible for cellulose and hemicellulose degradation. Ten glycoside hydrolases (GHs) endoglucanase, 4 GHs exoglucanase, and 6 GHs β-glucosidase were identified for cellulose degradation; 6 GHs endo-β-1,4-xylanase, 9 GHs β-xylosidase, and 3 GHs β-mannanase were identified for degradation of the hemicellulose main chain; 6 GHs arabinofuranosidase, 2 GHs α-mannosidase, 11 GHs galactosidase, 3 GHs α-rhamnosidase, and 4 GHs α-fucosidase were identified as xylan debranching enzymes. Furthermore, by introducing a factor named as the contribution coefficient, we found that Ruminiclostridium and Thermoanaerobacterium may be the dominant contributors, whereas Symbiobacterium and Desulfotomaculum may serve as "sugar cheaters" in lignocellulose degradation by TMC7. Our findings provide mechanistic profiles of an array of enzymes that degrade complex lignocellulosic biomass in the microbial consortium TMC7 and provide a promising approach for studying the potential contribution of microbes in microbial consortia.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제32권3호
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• pp.357-365
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• 2019

Objective: The experiment was conducted to evaluate the effects of four fungal pretreatments on the nutritional value of Camellia seed residues, and to evaluate the feeding value of pretreated Camellia seed residues for ruminants. Methods: Camellia seed residues were firstly fermented by four lignin degrading fungi, namely, Phanerochaete chrysosporium (P. chrysosporium)-30942, Trichoderma koningiopsis (T. koningiopsis)-2660, Trichoderma aspellum (T. aspellum)-2527, or T. aspellum-2627, under solid-state fermentation (SSF) conditions at six different incubation times. The nutritional value of each fermented Camellia seed residues was then analyzed. The fermentation profiles, organic matter degradability and metabolizable energy of each pre-treated Camellia seed residue were further evaluated using an in vitro rumen fermentation system. Results: After 5 days of fermentation, P. chrysosporium-30942 had higher degradation of lignin (20.51%), consumed less hemicellulose (4.02%), and the SSF efficiency reached 83.43%. T. koningiopsis-2660 degraded more lignin (21.54%) and consumed less cellulose (20.94%) and hemicellulose (2.51%), the SSF efficiency reached 127.93%. The maximum SSF efficiency was 58.18% for T. aspellum-2527 and 47.61% for T. aspellum-2627, appeared at 30 and 15 days respectively. All the fungal pretreatments significantly improved the crude protein content (p<0.05). The Camellia seed residues pretreated for 5 days were found to possess significantly increased organic matter degradability, volatile fatty acid production and metabolizable energy (p<0.05) after the treatment of either P. chrysosporium-30942, T. koningiopsis-2660 or T. aspellum-2527. The fungal pretreatments did not significantly change the rumen fermentation pattern of Camellia seed residues, with an unchanged ratio of acetate to propionate. Conclusion: The fungi showed excellent potential for the solid-state bioconversion of Camellia seed residues into digestible ruminant energy feed, and their shorter lignin degradation characteristics could reduce loss of the other available carbohydrates during SSF.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제50권5호
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• pp.325-337
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• 2022

Grewia serrulata fibres were chemically treated with 3%, 6%, and 9% NaOH for the duration of 4 h. Additionally, the NaOH-treated fibres were also treated with 3 - (trimethoxysilyl) propyl methacrylate (silane). Properties such as density and tensile strength of the treated fibres were compared against the untreated fibres. The highest density was obtained in the case of 9% NaOH + silane treated fibres, which was 26.47% higher than untreated fibres, implying effective removal of hemicellulose. Likewise, the highest tensile strength was also obtained in the case of 9% NaOH + silane treated fibres. The increment observed in the tensile strength of the natural fibres was related to the removal of impurities, hemicellulose, and stress-raisers as well as deposition over the fibre surface that smoothed it. These observations were further validated by estimating changes in chemical constituents due to chemical treatment along with characterization techniques such as scanning electron microscopy and thermogravimetric analysis.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권4호
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• pp.561-569
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• 2023

푸르푸랄(furfural)은 리그노셀룰로오스 바이오매스(lignocellulose biomass)의 헤미셀룰로오스(hemicellulose) 성분 중 하나인 자일로스(xylose)로부터 생산되는 플랫폼 화학물질이다. 푸르푸랄은 페놀류 화합물이나 바이오 연료 등의 중요한 원료로 사용될 수 있다. 본 연구에서는 푸르푸랄 생산공정에서 일반적으로 사용되는 산 촉매인 황산(sulfuric acid)과 친환경적 촉매인 포름산(formic acid) 두 가지 촉매를 이용하여 회분식 반응 시스템(batch system)에서 자일로스로부터 푸르푸랄을 생산하기 위한 조건을 비교 및 최적화하였다. 자일로스의 초기 농도(10 g/L~100 g/L), 반응 온도(140~200 ℃), 황산 촉매(1~3 wt%), 포름산 촉매(5~10 wt%), 반응 시간에 따라 자일로스로부터 푸르푸랄 수율에 미치는 영향을 조사하였다. 촉매 종류에 따른 최적 조건은 다음과 같았다. 황산 촉매의 경우, 3 wt%의 촉매농도, 50 g/L의 초기 자일로스 농도, 180 ℃의 온도 10분의 반응시간에서 최대 58.97%의 푸르푸랄 수율을 얻었다. 포름산 촉매의 겨우, 5 wt%의 촉매농도, 50 g/L의 초기 자일로스 농도, 180 ℃의 온도, 150분 반응 시간에서 65.32%의 푸르푸랄 수율을 확보하였다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제22권4호
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• pp.512-519
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• 2015

본 연구에서는 감마선 조사가 떫은감 과육의 세포벽변화, 수렴성 및 경도변화에 미치는 영향을 살펴보았다. 감마선 조사 결과 떫은감 과육 중의 가용성 탄닌 함량의 변화는 대조구의 $181.04{\pm}1.72{\mu}g/g$에 비해 처리 방사선의 양이 5~20 kGy로 증가할수록 $146.31{\mu}g/g$에서 $128.09{\mu}g/g$으로 과육내의 가용성 탄닌의 양이 감소하는 것이 확인되었다. 감과육의 경도는 방사선을 조사하지 않은 대조구에 비해 방사선 조사한 감과육의 경도가 감소하였다. 세포벽 성분의 변화는 알콜불용성 물질의 경우 대조구의 39.3 mg/g에 비해 방사선 처리의 경우 37.2 mg/g로 낮아졌다. 수용성 물질의 함량은 대조구의 경우 11.4 mg/g이었으나, 방사선 조사의 경우 13.9 mg/g로 높아졌으며, 세포벽 성분의 함량은 대조구의 경우 26.6 mg/g였으나, 방사선 조사의 경우 23.1 mg/g로 낮아져, 떫은감 과육이 방사선조사에 의해 숙성이 일어나 세포벽성분의 함량이 감소하고 수용성물질의 함량이 증가한 것으로 나타났다. 세포벽 구성다당류 중 lignin의 함량과 pectin질의 함량은 대조구의 0.82 mg/g, 3.56 mg/g에 비교해 방사선 조사의 경우 0.77 mg/g, 3.14 mg/g로 감소하였다. 산가용성 hemicellulose의 함량은 lignin과 pectin처럼 방사선 조사에 의해 감소하는 경향을 나타내었으나, 알칼리 가용성 hemicellulose와 cellulose는 방사선조사에 의해 증가하는 양상을 나타내었다. 감과육에 존재하는 세포벽 분해 및 연화효소인 polygalacturonase, pectinesterase와 $\beta$-galactosidase의 활성의 경우 방사선 조사에 의해 모든 효소활성이 증가하였다. 방사선 처리감의 관능검사 결과 수렴성은 대조구의 경우 매우 떫은 것으로 나타났으나 방사선처리 후에는 거의 떫지 않게 느껴졌고, 과육의 경도에 대한 관능검사 결과 대조구는 딱딱한 것으로 나타났으나 방사선처리 후에는 약간 물렁해 지는 것으로 나타나 방사선처리에 의해 탄닌의 중합이 일어나며 과육의 숙성도 동시에 발생하였다. 따라서 감마선 처리는 떫은 감의 수렴성 제거와 숙성기간을 단축시킬 수 있는 새로운 방법으로 활용이 가능할 것으로 판단되었다.

• 동아시아식생활학회지
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• 제24권1호
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• pp.28-41
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• 2014

식이섬유가 인체 내에서 나타내는 중요한 생리 기능은 각 구성 성분들의 함량과 특성에 의해 영향을 받으므로, 본 연구에서는 채소를 대상으로 식이섬유 각 성분들의 함량을 분별 측정하고, 열처리 시 변화를 조사하였다. 이상의 결과를 요약하면 다음과 같다. 각종 채소의 총 펙틴 함량은 건조물 기준으로 0.89~2.75 g/100 g의 범위였으며, 대부분 1~2 g/100 g 수준이었다. 펙틴의 각 분획 별 함량의 경우, 열수 가용성 펙틴 함량은 0.33~0.98 g/100 g, 인산 가용성 펙틴 함량은 0.29~0.81 g/100 g의 범위였고, 염산 가용성 펙틴 함량은 0.30~1.40 g/100 g의 범위로 세 가지 펙틴 분획 중에서 채소 종류에 따른 변이가 가장 컸다. 이상의 세 가지 펙틴 분획의 비율은 각 채소에서 대략 비슷한 수준이었다. 각종 채소의 불용성 식이섬유 함량은 건물 기준으로 총 불용성 식이섬유인 Neutral detergent fiber(NDF)는 11.8~31.9%, Acid detergent fiber(ADF)는 10.9~25.4%, cellulose는 8.8~23.8%, hemicellulose는 0.6~10.6%, lignin는 1.0~5.2% 범위였으며, 특히 고추류에서 총 불용성 식이섬유 함량이 높았다. Cellulose는 총 불용성 식이섬유인 NDF의 63% 정도를 차지하여 본 실험에 사용된 채소들의 경우, 불용성 식이섬유의 대부분이 cellulose로 구성되어 있었다. 가열 방법에 따른 펙틴 함량의 변화에 있어서, 총 펙틴 함량은 가열 처리 시 원료 시료에 비해 감소했으며, boiling시 가장 크게 감소하였다. 펙틴의 세 분획 중 열수 가용성 펙틴(HWSP) 함량은 증가했고, 비수용성 펙틴인 인산 가용성 펙틴(HXSP)과 염산 가용성 펙틴(HCLSP) 함량은 감소했다. 가열 처리에 의한 NDF, ADF, cellulose 함량의 변화는 원래 시료보다 증가했으며, 이들 성분들의 변화는 cellulose의 함량 변화에 기인했다. 그러나 hemicellulose와 lignin 함량은 일정한 경향을 보이지 않았다. 총 식이섬유 함량은 신선물 기준으로 1.20~7.11% 범위였으며, 마늘, 우엉, 고추잎 등에서 높았다. 총 식이섬유 함량의 대부분이 불용성 식이섬유로 구성되어 있음을 알 수 있었다. 총 식이섬유/조섬유 비율은 1.32~4.00으로 붉은 고추가 가장 낮고, 상치가 가장 높았으나, 채소 종류 간 큰 차이를 보이지 않았다.

• 한국균학회지
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• 제16권3호
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• pp.135-143
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• 1988

볏짚의 $H_2O_2$ 처리는 첨가농도를 늘리거나 pH를 알칼리로 조정하는 것이 첨가비율을 증가시키는 것 보다 비소화성 물질의 분해에 효과적이었고 볏짚입자가 작을수록 이러한 효과는 현저하였다. $2Na_2CO_3{\cdot}3H_2O_2$는 pH를 조정할 필요는 없으나 처리효과는 pH를 11.5로 조정한 $H_2O_2$ 처리에 비하여 낮았다. Alkaline peroxide 처리에 의하여 lignin과 hemicellulose의 감소는 현저하였다. Alkaline peroxide 전처리 볏짚의 발효로 총질소와회분은 증가하였고, NDF, hemicellulose, lignin은 분해되어 감소되었으며, ADF와 cellulose는 저농도 처리에서 감소하였다. 볏짚의 소화율은 alkaline peroxide 처리농도가 증가할수록 향상되어 대조구의 31.0%에 비하여 pH를 11.5로 조정한 12% $H_2O_2$와 12% $2Na_2CO_3{\cdot}3H_2O_2$ 처리시 각각 89.4%, 76.8%로 상승되었다. Alkaline peroxide 전처리 볏짚의 발효에 의한 소화율의 상승은 저농도 전처리에서 효과적이었다. 4% $H_2O_2$ 반건식처리로 ADF와 cellulose는 감소되어 소화율은 57.5%이었고 전처리 볏질의 발효로 대조구의 33.4%에 비하여 63.4%로 상승되었다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제19권3호
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• pp.221-232
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• 1999

일반적으로 건물수량과 암이삭비율을 사일리지용 옥수수(Zea mays L.)의 생산성 비교에서 중요한 요인으로 생각하고 있다. 그러나 사일리지용 옥수수의 품종 비교에는 사초생산성 뿐만아니라 경엽의 품질도 중요하다. 그래서 본 시험은 정부장려 8품종을 한달 간격으로 파종하였을 때 사일리지용 옥수수의 부위별 사료가치를 비교하기 위하여 수행하였다. ADF, NDF, ADL, hemicellulose 및 cellulose 함량은 경엽, 암이삭 및 전식물체 모두에서 적기파종시가 만기파종시보다 낮았다(P<0.01). 공시 품종간에는 경엽과 전식물체에서 섬유소 함량의 차이가 있었다(P<0.01). 파종기간 TDN 및 $NE_1$는 경엽 및 전식물체에서 유의적인 차이가 있었다. 공시품종간 TDN 및 $NE_1$ 는 경엽, 암이삭 및 전 식물체 모두에서 유의적인 차이가 있었다. 전 식물체에서는 공시품종중 'G4624', 'P3352' 및 'P3394'의 TDN 및 $NE_1$가 다른 품종보다 높았다(P<0.05). In vitro 건물 소화율은 적기파종이 만기파종보다 높았으며(P<0.05), 또한 공시품종간에도 유의적인 차이가 있었다. ln vitro 건물소화율과 NDF, ADF, hemicellulose 및 cellulose의 상관계수는 각각 $-0.82^{**}$, $-0.7^{**}$, $-0.63^{**}$ 및 $-0.69^{**}$이었다. 이상의 연구결과를 볼 때 사일리지용 옥수수의 사료가치를 높이기 위해서는 적기파종이 옥수수의 사료가치를 증가시킬 수 있었다. 그리고 품종간 비교에서는, 특히, 경엽과 전식물체의 사료가치가 차이가 있었다. 그러므로 사일리지용 옥수수의 품종 선발에는 경엽과 전식물체의 사료가치도 중요한 요인이라고 생각된다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제5권4호
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• pp.617-622
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• 1992

Four rumen-fistulated swamp buffaloes steers were used in a change-over experiment. This experiment was designed to provide a comparison of the effect of urea-ammonia treatment of rice straw with untreated rice straw. Nitrogen, mineral and trace elements were supplied at adequate levels to both diets in order to overcome deficiencies which may have otherwise confounded a direct comparison. There was a 46% increase in the intake of digestible organic matter (OM) with the urea-ammonia treated diet. This was contributed by a 17% increase in the digestibility of OM and a 25% increase in the voluntary intake of OM. Of the cell wall fraction, the digestibility of hemicellulose increased by the greatest amount (26%). There was an increased rate of passage of particulate matter out of the rumen for the treated straw, along with the increased rate of OM fermentation resulted in a 9% decrease in the amount of digesta dry matter (DM) contained in the rumen. The volatile fatty acid (VFA) pool in the rumen was 24% higher for the treated diet.