• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권1호
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• pp.101-104
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• 2011

Hemoflavoenzyme으로서 cellobiose dehydrogenase(CDH)는 셀룰로오스를 분해하는 과정에서 세포 외부로 분비되는 효소로서 amorphous cellulose와 강하게 결합하여 셀룰라아제(cellulase)에 의해 microcrystalline cellulose의 가수분해를 증가시킨다. 따라서 CDH는 바이오 에탄올 생산의 당화공정에서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 여러 백색부후균으로부터 CDH 생산이 높은 Phanerochaete chrysosporium ATCC 32629 균주를 선정하였으며, 균주로부터 생산된 CDH 효소활성의 최적 온도와 pH는 각각 ${55^{\circ}C}$와 4이었다. CDH 활성을 증가시키기 위하여 P. chrysosporium ATCC 32629 균주를 돌연변이시켰다. 돌연변이는 새로운 시도로써 국부적으로 큰 에너지를 줄 수 있는 특징을 가진 양성자 빔을 이용하였다. 양성자 빔 조사 후 사멸율이 약 99.9%인 1.2 kGy에서 CDH 활성이 증가된 변이주를 얻었다. 선별된 변이주와 모균주를 액체배양했을 때 변이주가 모균주보다 CDH와 $\beta$-glucosidase 활성이 각각 약 1.4배와 20배 증가하였다. 따라서, CDH 뿐만 아니라 $\beta$-glucosidase 활성이 높은 P. chrysosporium 변이주를 확보하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.637-645
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• 2016

본 연구는 재래누룩의 누룩곰팡이를 접종한 쌀누룩을 이용하여 담금방법을 달리한 청주를 제조한 후 발효 및 품질특성을 연구하는데 있다. 발효제 투입비율, 양조용수 비율, 발효온도, 원료쌀의 도정비율을 달리한 청주 술덧을 제조하여 30-50일간 발효시켰다. 쌀누룩을 발효제로 하여 총 원료 대비 투입비율이 15%일 때 알코올 발효속도가 느렸으나 최종 알코올 함량은 17%(v/v)로 다른 시료와 마찬가지로 동일하게 나타났다. 또한 누룩투입비율이 높을수록 청주의 총유기산이 많이 생성되었고 그중 구연산, 주석산, 사과산은 많이, 호박산은 적게 생성되었다. 한편 양조용수비율이 낮을때 불완전발효가 일어났으며, 알코올 함량은 모든 시료가 17%(v/v)로 유사하였다. 양조용수 비율이 높을수록 청주의 총 유기산은 적게 검출되었으며 구연산과 주석산은 적게, 호박산은 많이 나타났다. 발효온도가 저온일수록 발효초반의 당화와 발효속도는 늦었으나 지속적인 발효가 진행되어 $10^{\circ}C$의 경우 최종 알코올 함량은 18.1%로 가장 높았다. 저온일수록 n-propanol, isobutanol, isoamyl alcohol 등의 고급알코올과 총 유기산이 적게 생성되었으며, 이때 구연산과 사과산은 많이, 호박산은 적게 생성되었다. 도정도가 높을수록 알코올함량, 총 유기산과 고급알코올이 적게 생성되었으며, 특히 10%도정미 사용시 도정도 20% 이상의 다른 시료들에 비해 현저히 많이 생성되었다.

• 한국수산과학회지
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• 제32권1호
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• pp.83-87
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• 1999

Chitosan의 산업적 응용분야 중 효소의 고정화담체로서의 이용 가능성을 확인하기 위한 방법으로 알코올 발효공업에서 다량으로 사용되어지고 있는 담화효소인 amyloglucosidase를 공유결합에 의한 고정화를 시도, 여러가지 반응조건에서의 활성변화를 free enzyme과 비교해 보았으며, 생산공정에서 사용되어지고 있는 액화전분용액에 대한 반응을 실시하여 효소고정화를 위한 담체로서의 chitosan 적용가능성을 검토한 결과, 제조되어진 chitosan bead의 직경은 약 1.2mm 정도였으며 고정화시에 AMG의 농도 6mg/ml가 최적의 반응액농도로서 더 이상의 농도 증가에도 불구하고 거의 일정한 수준의 고정화율을 나타내었으며 pH 4.2인 0.01 M sodium acetate 완충액, 반응온도 $55^{\circ}C$, 15min의 조건에서 free enzyme에 대한 상대효소활성도는 $97.8\%$에 달하였고, 고정화효소의 효소활성의 최적온도조건은 $55^{\circ}C$로서 free enzyme의 그것과 동일한 것으로 나타났다. 고정화효소의 최적 활성조건은 pH 4.2로서 free enzyme과 동일하였으며 중성 이후의 영역에서는 free enzyme에 비하여 상대적으로 높은 효소활성을 나타내었고, 열에 대한 내성에 있어서, 가열온도 $30^{\circ}C$를 기점으로 free enzyme에 비하여 상대적으로 소폭 증대되어진 활성을 가지고 있는 것으로 나타났다. 알코올발효용 액화전분용액에 대한 free enzyme 및 고정화효소의 반응시, 두 시료 모두 $55^{\circ}C$에서 최대의 활성을 나타내었으나 고정화효소의 free enzyme에 대한 상대활성도는 $62.6\%$ 였다.

• 한국식품과학회지
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• 제45권3호
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• pp.267-273
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• 2013

본 연구에서는 메밀을 효소처리를 통해 당화시킨 후, 첨가량을 달리하여 발효유에 첨가하고 휘발성 향기성분과 발효특성을 비교하였다. 휘발성 향기성분은 HS-SPME기법을 이용하여 GC-FID와 GC-MS로 분석하였고, 발효특성은 24시간 발효시키는 동안 6시간 주기로 pH와 적정산도를 측정하였으며, 24시간 발효시킨 후 점도와 색도, 생균수를 측정 및 비교하였다. Ketone류와 acid류가 주로 동정되었는데 메밀 당화 용액의 첨가량이 증가할수록 발효유와 같은 유제품에서 전형적인 버터 향을 내는 diacetyl과 크림 향과 fresh함을 부여하는 2-heptanone, 산패취를 내는 butanoic acid가 증가하였고, 식초 향을 강하게 내는 acetic acid와 acetone 향을 내는 2-butanone이 감소하였다. 따라서 메밀을 당화시켜 발효유에 첨가함으로써 향기품질이 개선되었다고 판단할 수 있었고, 그 원인으로는 미생물학적 요인이 가장 크며 이에 대한 심도 깊은 연구가 필요하다고 판단된다. 메밀 당화 용액의 첨가량이 증가할수록 pH는 발효 6시간 후 까지 급격하게 감소하는 경향을 보이다가 이후에는 완만히 감소하였고, 적정산도는 그와 역으로 유사하게 발효 6시간 후까지 급격하게 증가하는 경향을 보이다가 이후에는 완만하게 증가하였다. Curd의 주성분인 casein이 상대적으로 적어졌기 때문에 점도는 메밀 당화 용액의 첨가량이 증가할수록 현저하게 감소하는 경향을 보였다. 색도는 명암을 나타내는 L값만이 유의적인 차이를 보이며 감소하여 색이 진해졌다는 것을 알 수 있었고, 메밀 당화 용액의 첨가량이 증가함에 따라서 생균수가 증가하는 경향을 보였다. 이는 메밀을 당화하여 얻을 수 있는 포도당과 기존에 다량 존재하는 식이섬유로 인해 유산균의 생육이 촉진된 것으로 판단되었다. 즉 본 실험을 통하여 메밀 당화 용액의 첨가량이 증가함에 따라 발효유의 발효특성의 차이가 있음을 확인하였고 또한 메밀 발효유의 향기품질을 향상시키는데 도움을 줄 수 있음을 확인하였다.

• 한국식품과학회지
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• 제45권3호
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• pp.333-338
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• 2013

영양기능성이 우수한 전곡립인 현미와 흑미를 이용하여 발아 조건에 따른 전분분해효소 활성도 변화를 조사하였다. 현미의 ${\alpha}$-amylase 활성은 3일간 발아과정 중 증가하였으며 찹쌀 현미가 멥쌀 현미에 비해 높게 나타났다. 흑미의 ${\alpha}$-amylase 활성 역시 3일간 발아가 진행됨에 따라 계속 증가하였으며 현미와는 달리 멥쌀 흑미가 찹쌀 흑미에 비해 높았다. 현미와 흑미의 ${\beta}$-amylase는 3일간의 발아 중 다소 미미하게 증가하였으며 찹쌀 현미와 흑미에서 높게 나타났다. 현미와 흑미의 발아과정 중 ${\alpha}$-amylase와 ${\beta}$-amylase 활성은 발아온도 $30^{\circ}C$가 $20^{\circ}C$에서 보다 높게 나타났다. 당화에 관여하는 효소의 활성도를 총칭하는 당화력은 찹쌀 현미와 흑미가 멥쌀에 비해 다소 높았으며 $30^{\circ}C$ 발아온도에서 보다 높게 나타났다. 발아조건에 따른 발아 전곡립의 호화양상을 신속점도측정계로 측정한 결과 RVA 점도는 발아기간이 1-3일 경과함에 따라 감소하였으며 발아 전곡립 효소활성도가 증가함에 따른 RVA의 점도감소를 확인할 수 있었다.

• 한국식품영양학회지
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• 제26권1호
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• pp.29-34
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• 2013

국내산 고구마를 이용하여 고품질의 고구마 막걸리를 개발하기 위해 다양한 방법의 고구마 막걸리 제조 방법 선정과 믹스쳐 디자인을 이용한 고구마 막걸리의 최적 배합비를 산출하였다. 엿기름 첨가 유무에 따른 혼합당화, 분리당화발효법을 이용하여 고구마 막걸리를 제조한 결과, 동시당화발효를 이용하여 고구마 막걸리를 제조하는 것이 적합함을 확인하였다. 최적의 고구마 막걸리 배합비를 구하기 위하여 쌀, 고구마, 물 세 가지 재료 요인으로 mixture design을 이용하여 다양한 배합비를 결정한 후, 고구마 막걸리를 제조하였다. 또한 제조된 고구마 막걸리의 선호도, 총 폴리페놀 함량, DPPH 라디칼 소거능을 측정하여 통계적 모델링과 분석을 하였고, trace plot 및 contour plot을 이용하여 각 재료의 함량이 반응값에 미치는 영향을 확인할 수 있었다. 프로그램에 의해 예측된 고구마 막걸리의 최적 배합비는 15.11(쌀) : 44.89(고구마) : 40(물)이었으며, 이 배합비에 따른 반응값의 예상치는 선호도 6.17, 총 폴리페놀 함량이 414.95 mg GAE/${\ell}$, DPPH 라디칼 소거능은 38.02%로 예측되었다. 최적배합비를 바탕으로 일반고구마, 호박고구마, 자색고구마를 이용하여 고구마 막걸리를 제조한 결과, 호박고구마 막걸리의 알코올 함량이 5.83%로 가장 높게 나타났으며, 총 폴리페놀 함량과 DPPH 라디칼 소거능은 자색고구마 막걸리>호박고구마 막걸리>일반고구마 막걸리의 순서로 높게 나타났다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제35권6호
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• pp.91-99
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• 2007

소나무, 낙엽송, 리기다소나무, 잣나무 등 국내산 침엽수 목분을 기질로 진탕배양했을 때 갈색부후균인 Fomitopsis palustris로부터 분비된 당 분해성 균체 외 효소는 Endoglucanase (EG), $\beta$-glucosidase (BGL) 및 $\beta$-1,4-xylosidase (BXL)와 함께 결정형 셀룰로오스를 분해하는 Cellobiohydrolase (CBH)도 활성을 갖은 것으로 나타났다. 4주간 배양에서 변재는 심재에 비해 큰 효소활성을 나타냈으나, 배양기간을 증가시킴으로써 효소활성이 커지는 것으로 밝혀져 효소에 의한 목질바이오매스 분해의 경우 심변재 혼합처리도 가능할 수 있음이 시사되었다. 그리고, 균체 의 단백질을 SDS-PAGE로 분석한 결과, 대부분의 수종에서 나타나는 효소의 단백질 패턴은 거의 유사한 것으로 나타나 효소를 이용한 목질계 바이오매스 분해의 경구 수종별 혼합처리도 가능함이 시사되었다. F. palustris에 의해 분해된 목분(60 mesh 통과) 셀룰로오스의 결정화도 감소율은 4주 배양에서 약 4.2~20.4%, 8주 배양에서 약 12.9~28.9% 수준으로 나타났다.

• 한국펄프종이공학회:학술대회논문집
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• 한국펄프종이공학회 2011년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.167-177
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• 2011

Renewable energy resources and technologies have the potential to provide long-lasting solutions of the global energy-requirements faced by the economic and environmental sectors of a nation. Therefore, waste money bills were used as renewable energy source for the production of bio-ethanol. In this study, different concentrated NaOH 0.5%. 1.0%, 2.0%, 3.0% and 0.0% (as a control) were used for 10, 20 and 30 mins at $121^{\circ}C$/15 psi in an autoclave. Saccharification and fermentation (aerobic and anaerobic) were carried out through commercial enzyme Celluclast 1.5 L, Novozymes 188 and Saccharomyces cerevisiae KCCM 11304 respectively. The results of pretreatment showed that the NaOH pre-treated substrate enhanced enzyme action and released more amount of glucose. The amount of glucose was found with the increasing concentration of NaOH and time $44996.95{\pm}6.30$, $46763.10{\pm}3.56$, $53421.32{\pm}4.72$, $63431.25{\pm}6.95$ and $56850.98{\pm}6.75\;ng/{\mu}l$ for 30 min respectively. As for bioethanol, the conversion rate of NaOH resulted $1010.08{\pm}4.71$, $1050.25{\pm}4.37$, $1109.49{\pm}4.39$, $1139.25{\pm}3.26$ and $1020.77{\pm}3.89$ ppm for aerobic; $16730.54{\pm}6.67$, $17076.45{\pm}6.25$, $17516.17{\pm}4.49$, $19782.68{\pm}6.19$ and $17973.39{\pm}7.50$ ppm for anaerobic and $18935.02{\pm}4.59$, $19895.45{\pm}5.39$, $21912.95{\pm}4.83$, $24895.21{\pm}6.72$ and $18961.21{\pm}4.90$ ppm for anaerobic condition with benzoic acid for respective condition. Thus, the results of the present work clearly revealed that with the increasing of alkali concentration might be more effective for bio-ethanol production from waste money bill, which is economic and environmental friendly.

• 미생물학회지
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• 제51권1호
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• pp.68-74
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• 2015

Thermococcus pacificus P-4의 유전체 서열 분석을 통하여 예측되는 GH1 ${\beta}$-glucosidase를 암호화하는 유전자를 동정하였다. 그 유전자는 487 아미노산들을 암호화하는 1,464 bp 나타내었으며, 그 아미노산 서열은 Pyrococcus furiosus ${\beta}$-glucosidase와 77% 상동성을 나타내었다. 그 유전자는 Escherichia coli 시스템 내에서 복제 및 발현하였다. 재조합 된 단백질은 금속 친화크로마토그래피를 통하여 정제하고 특성을 분석하였다. 정제된 단백질(Tpa-Glu)은 pH 7.5와 $75^{\circ}C$에서 최적활성을 나타내었으며, 열안정성은 $90^{\circ}C$에서 약 6시간의 반감기를 보였다. Tpa-Glu는 pNP-${\beta}$-glucopyranoside, pNP-${\beta}$-galactopyranoside, pNP-${\beta}$-mannopyranoside, 그리고 pNP-${\beta}$-xylopyranoside 순으로 우수한 $k_{cat}/K_m$ 값을 나타내었다. 또한, Tpa-Glu는 ${\beta}$-1,3-linked polysaccharide (laminarin) 그리고 ${\beta}$-1,3-와 ${\beta}$-1,4-linked oligosaccharides에 대하여 exo-hydrolyzing 활성을 보였다. 본 연구는 초고온 고세균으로터 ${\beta}$-glucosidase가 exohydrolyzing 활성을 처음 확인한 것으로 이 효소는 laminarin의 당화공정에 ${\beta}$-1,3-endoglucanase와 함께 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 공업화학
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• 제23권3호
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• pp.326-332
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• 2012

다양한 전처리 방법 중에서 묽은 황산법으로 전처리한 폐옥수수대가 효소적 당화 공정을 거쳤을 때 가장 높은 포도당 수율을 보였다. 이 효소적 당화공정을 통계적으로 분석한 결과 효소량, 고액비, 반응시간 모두 당화효율과 비례적인 관계를 보였으며 그 중에서 효소량이 가장 큰 영향을 주는 인자로 파악되었으며 최적 조건에서 76.1%의 당화 효율을 보일 것으로 예측되었다. 분리당화 발효공정에서, Saccharomyces cerevisiae는 효소 당화를 거쳐 얻은 포도당의 80%이상을 에탄올 수율 37%, 생산성 0.42 $g/L{\cdot}hr$로 바이오에탄올을 생산하였다. 동시당화 발효공정에서는 전처리된 시료가 가진 글루칸 59.5%가 0.20 $g/L{\cdot}hr$의 생산성으로 에탄올로 전환되었다. 두 공정을 통해서 얻을 수 있는 폐옥수수대 1 kg 당 바이오에탄올 양은 88 g 정도로 거의 같은 것으로 나타났다. 분리당화 발효공정과 동시당화 발효공정을 통해 강원도 폐옥수수대로부터 생산할 수 있는 바이오에탄올은 수거율 50% 기준으로 약 190만 리터로 예측되었다.