• 생명과학회지
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• 제25권12호
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• pp.1450-1457
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• 2015

화석 연료의 고갈과 환경 문제를 극복하기 위하여 식물성 바이오매스를 이용한 바이오연료의 생산이 큰 주목을 받고 있는 가운데 화학적 전처리를 하지 않은 바이오매스를 직접 분해할 수 있는 그램 양성 초호열성 세균 Caldicellulosiruptor bescii에 대한 관심이 높아지고 있다. C. bescii는 식물 세포벽을 구성하는 셀룰로스, 헤미셀룰로스 등의 분해 뿐만 아니라 세포벽을 연결시켜주는 pectin도 효율적으로 분해할 수 있는데 최근 C. bescii의 genetic tool이 개발되면서 바이오매스 분해에 관여하는 효소의 특성 규명과 아울러 대사공학적 방법으로 바이오에탄올을 생산하는 통합바이오공정(consolidated bioprocessing; CBP)의 개발이 가능케 되었다. 본 총설에서는 초고온성 세균인 C. bescii를 이용한 식물성 바이오매스의 분해와 바이오에탄올의 생산에 대한 최신 연구결과를 소개하고 향후 전망에 대해 논하고자 한다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제35권6호
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• pp.152-158
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• 2007

갈생부후균의 침해를 받은 생입목(生立木) 상태의 밤나무 및 사시나무속 갈색부후재의 미시형태 및 화학적 특징을 분석하였다. 활엽수 갈색부후재는 침엽수 갈색부후재에서 나타나는 전형적인 특징 즉 복굴절의 감소, 2차벽 중증($S_2$)의 선택적 분해 및 세포벽의 갈라짐 현상을 보여주었다. 부분적으로 목섬유의 박벽화 현상도 관찰되었으나 주 분해형태는 아니었다. FT-IR 분석결과 셀룰로오스의 헤미셀룰로오스를 나타내는 band가 현저히 감소한 반면 리그닌을 가리키는 band는 증가되어 나타났다. X선 회절분석 결과 공시된 활엽수재의 상대 결정화도는 건전재에 비해 감소되어 나타난 것으로 보아, 갈색부후가 상당히 진전되었음을 보여주었다.

• 한국식품과학회지
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• 제22권7호
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• pp.743-747
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• 1990

감과실의 성숙중 알콜 불용성 물질의 glucose, arabinose 및 총 비섬유성 중성당의 함량은 증가하였으나, 연시에서는 감소하였다. 세포벽을 구성하는 주요 비섬유성 중성당은 galactose, arabinose, glucose이었고, arabinose와 galactose는 성숙과 연화중에 감소하였다. Pectin질은 uronic acid가 $70{\sim}82%$ 정도 차지하였으며 uronic acid, galactose, arabinose는 성숙과 추숙중에 감소하였다. Hemicellulose의 주요 중성당은 glucose, xylose, galactose이었고, 성숙과 추숙 중 특히 galactose가 감소하였으며 연시에서는 대부분의 구성당이 감소하였다.

• 농업과학연구
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• 제36권1호
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• pp.1-10
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• 2009

동양배 '신고'와 '사과배'의 저장기간 중 서로 다른 생리적 특성과 세포벽 특성 변화를 비교 검토하여 과실생리 및 저장기술의 기초자료로 얻고자 본 실험을 실시하였다. 저장 기간 중 '신고'의 품질변화는 중량감소가 큰 반면, '사과배'에서는 급격한 호흡급등현상과 에틸렌 생합성이 많았으며, 전분감소가 컸다. 수용성 펙틴함량은 '신고'가 '사과배'보다 높았으며 CDTA-가용성 펙틴은 두 품종간의 차이가 크지 않았다. $Na_2CO_3$-가용성 펙틴은 '사과배'가 '신고'보다 높았으며 수용성 펙틴과는 달리 저장 기간이 길어질수록 증가하였다. 4% 및 24% KOH 가용성 펙틴은 저장기간에 따른 변화 폭이 크지 않았다. 수용성 펙틴의 분획 결과,'신고'와 '사과배' 저장 중 거대 분자의 구조 변화에서 많은 차이를 보였고, '신고'와 '사과배' 모두 저장 기간이 길어질수록 펙틴의 가수분해 및 측쇄 사슬의 당 분해가 관찰되었다. $Na_2CO_3$-가용성 펙틴의 경우 당 분포는 저장 기간에 관계없이 일정하였지만 펙틴은 분자량 변화가 컸다. 4% 및 24% KOH 가용성 펙틴의 분획 결과 두 품종에 있어 헤미셀룰로스의 구조 변화가 서로 달라, '사과배'의 경우는 4% KOH 가용성 추출물의 분획에서 세포벽을 구성하고 있는 당들의 가수분해가 컸으며 '신고' 보다 '사과배'에서 노화 과정 중 헤미셀룰로스의 변화가 더 심하였다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제19권10호
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• pp.1422-1428
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• 2006

In order to investigate the effect of different levels of niacin supplementation on growth, nutrient utilization, their balance and blood biochemical profile, 15 male buffalo calves (9-10 months of age, $88.4{\pm}4.37kg$ average body weight) were divided into 3 equal groups each of 5 calves, following a completely randomized design, and fed individually for 120 days with wheat straw and concentrate mixture to meet their nutrient requirements. In addition calves were supplemented with 0 ppm (control, group I), 100 ppm (group II) and 200 ppm (group III) niacin. After 90 days of experimental feeding a metabolism trial was conducted to estimate the digestibility of nutrients and their balance. Fortnightly body weights were recorded to assess their growth rate and blood was collected from the jugular vein at day 0 and subsequently at 30-day intervals from all the experimental buffalo calves to study blood biochemical parameters. Results showed that intake and digestibility of dry matter, organic matter, crude protein, ether extract, total carbohydrates, neutral detergent fibre, acid detergent fibre, cellulose and hemicelluloses were statistically similar in the 3 groups. Buffalo calves in all three groups were in positive nitrogen, calcium and phosphorus balance, without showing any significant effect of the treatments. Dry matter, crude protein, digestible crude protein and total digestible nutrient intake ($g/d/kgW^{0.75}$) were similar in the control and niacin supplemented groups. Digestible crude protein (%) and total digestible nutrients (%) in the ration of the 3 groups were 8.07, 7.99, 7.92 and 56.70, 56.63, 56.74, respectively, and were comparable among the groups. The average daily gain (g) in-group II (567.50) was not significantly (p>0.05) higher than group I (500.0) and group III (510.0). Blood biochemical constituents (glucose, total protein, albumin, globulin, urea-N, insulin) showed no significant effect of niacin supplementation. However, serum cholesterol (mg/100 ml) was significantly (p<0.01) lower in the 200 ppm niacin-supplemented group than in the control and 100 ppm niacin-supplemented groups. It can be concluded that supplementation of niacin at 100 and 200 ppm in the diet of buffalo calves had no significant beneficial effect on their growth and nutrient utilization.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권2호
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• pp.385-389
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• 2012

본 연구에서는 소나무 혼합수종을 이용하여 에너지 밀도 증가, 균일한 품질의 바이오매스 제공을 위해 무산소 조건에서 반탄화를 실시하였다. 반응온도는 240, 260,$280^{\circ}C$로 하여 30분 동안 반응시킨 후 반탄화 바이오매스 특성을 조사하였다. 침엽수혼합수종의 반탄화는 무처리 바이오매스와 비교하여 발열량이 향상되었음을 확인하였다. 반탄화 온도가 증가할수록 반탄화된 바이오매스의 탄소함량은 최대 46.55%에서 55.73%로 증가하였다. 반면 수소와 산소의 함량은 각각 6.00%에서 5.87%, 30.55%에서 27.21%로 감소하였다. 반탄화 과정에서 주로 헤미셀룰로오스와 휘발성 물질이 제거되었다.$280^{\circ}C$에서 30분 동안 반응하였을 때 최대 발열량 5,132 kcal/kg을 나타냈다. 이것은 처리전 바이오매스의 발열량 보다 약 13% 증가하였음을 나타내고 있다. 중량감소율과 에너지수율을 고려하여 비교한 결과 $240^{\circ}C$에서 30분 동안 처리하였을 때 효과적인 반탄화가 이루어졌다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제32권3호
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• pp.395-404
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• 2019

Objective: Wheat bran (WB) and rice bran (RB) are the agricultural by-products used as poultry feed in many developing countries. However, their use for poultry feed is limited due to high fiber and the presence of anti-nutritional substances (e.g. ${\beta}-glucans$). The objective of this study was to develop a method to improve the quality of those brans by reducing the fiber content. Methods: A two-step fermentation method was developed where the second fermentation of first fermented dry bran was carried out. Fermentation was performed at a controlled environment for 3 h and 6 h (n = 6). The composition of brans, buffer solution and rumen liquor was maintained in a ratio of 1:2:3, respectively. Brans were analyzed for dry matter, crude fiber (CF), acid detergent fiber (ADF), neutral detergent fiber (NDF), and acid detergent lignin (ADL) content. Celluloses and hemicelluloses were calculated from the difference of ADF-ADL and NDF-ADF, respectively. Samples were compared by two-factor analysis of variance followed by Tukey's multiple comparison tests (p<0.05). Results: CF %, ADF % and cellulose tended to decrease and NDF % and hemicellulose content was reduced significantly (p<0.05). After the 1st fermentation step, NDF decreased $10.7%{\pm}0.55%$ after 3 h vs $17.0%{\pm}0.78%$ after 6 h in case of WB. Whereas, these values were $2.3%{\pm}0.30%$ (3 h) and $7.5%{\pm}0.69%$ (6 h) in case of RB. However, after the 2nd fermentation step, the decrease in the NDF content amounted to $9.1%{\pm}0.72%$ (3 h), $17.4%{\pm}1.13%$ (6 h) and $9.3%{\pm}0.46%$ (3 h), $10.0%{\pm}0.68%$ (6 h) in WB and RB, respectively. Cellulose and hemicellulose content was reduced up to $15.6%{\pm}0.85%$ (WB), $15.8%{\pm}2.20%$ (RB) and $36.6%{\pm}2.42%$ (WB), $15.9%{\pm}3.53%$ (RB), respectively after 2nd fermentation of 6 h. Conclusion: Two-step fermentation process improved the quality of the brans for their use in poultry feed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권1호
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• pp.18-24
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• 2012

최근의 식량자원과 충돌의 우려가 있는 전분질계 에탄올 생산에 문제점이 대두되고 있고, 기존의 화석에너지를 대신할 새로운 재생가능 에너지개발에 대한 요구가 지속적으로 증가하면서 새로운 에너지 자원으로서 셀룰로오즈 계열 바이오매스가 지속적인 주목을 받고 있다. 하지만 지난 수십 년 간의 연구에도 불구하고 셀룰로오직 에탄올이 가격 경쟁력을 가지지 못하는 이유는 셀룰로오스 계열 바이오매스의 구성성분인 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌의 분리과정이 어렵고, 전처리 과정 중 생산되는 부산물질에 의한 당화 및 발효율이 낮다는 점과, 당화를 위해 다량의 효소가 필요하고 가격이 비싸다는 점이다. 바이오 에탄올 생산을 위한 전처리 공정 기술을 상용화 단계까지 효율적이고, 경제적으로 구축하기 위해서는 경제성이 확보되고 원천 기술 적용이 가능한 바이오매스의 선정과 더불어 기존 기술들의 문제점을 파악, 극복하면서 전체 생산 수율을 높이는 동시에 에너지 저감형태의 새로운 전처리 공정 기술 개발이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 문제 점을 해결하기 위해 이전부터 많은 연구가 이루어진 농업 부산물 계열의 볏짚과 그 특성이 비슷할 것으로 보이는 보릿짚을 바이오매스로 선택하여 보편적으로 이용되고 있는 염기 전처리를 적용하여 그 특성에 대하여 파악해 보고자 하였다. 보릿짚은 볏짚과 비교하였을 때 셀룰로오스와 리그닌의 함량이 각각 41.60%와 17.56%로 그 함량이 비슷하게 나타났고 가축 사료로 사용되고 있는 볏짚에 비해 수급단가 또한 상대적으로 낮아 매우 경제적인 바이오매스로 보여진다. 보릿짚을 이용한 암모니아 침지 반응을 통한 볏짚과의 비교에서는 암모니아 농도; 15%, 반응온도; $60^{\circ}C$ 반응시간; 24hr의 조건에서 전처리 후 리그닌 제거율 29.09%, 가수분해도 64.78%(16.01 g/L), 에탄올 수율 56.50%(8.65 g/L)로 나타나 볏짚에 비해 그 효과가 낮은 것으로 나타났지만 암모니아에 의한 전처리에 상당한 효과가 있는 것으로 보여진다. NaOH 침지 반응은 NaOH 농도; 2%, 반응온도; $85^{\circ}C$, 반응시간; 1hr 동안 반응하여 볏짚과 암모니아 침지 반응에 대한 비교를 통해 그 특성을 파악하였다. NaOH 침지 반응 후 보릿짚의 상대적인 리그닌 제거율; 24.15%, 가수분해도; 58.40%(15.39 g/L), 에탄올 수율 52.56%(8.35 g/L)의 결과를 얻어, 보릿짚이 암모니아를 이용한 전처리와 NaOH를 이용한 전처리 즉 염기 용매를 이용한 전처리에 있어 효과적인 리그닌 제거가 가능한 것으로 결론 지을 수 있고 본 연구 결과를 바탕으로 차 후 NaOH와 암모니아 침지 반응 및 침출 반응의 최적화 연구를 통해 각 전처리의 최적화 조건을 설정할 수 있을 것으로 보인다.