In order to develop the whey beverage, we examined the optimum conditions for alcohol fermentation by Kluyveromyces tragilis ATCC 46537. The optimum conditions for alcohol production by K. fragilis ATCC 46537 were as follows; pH 4.5, $30^{\cir}C$, with a supplement of 50 g/l of lactose. To develop a continuous production of alcohol from whey, we compared batch fermentation with continuous iermentation in conjunction with UF system. Batch fermentation produced 11.0 g/l of alcohol, whereas pseudocontinuous and continuous fermentation with UF system produced 8.5 g/l of alcohol. To increase the alcohol production, we added 50 g/l of lactose to both fermentations. Batch fermentation with lactose supplement produced 15.7 g/l of alcohol and continuous fermentation with lactose supplement in conjunction with UF system produced 15.0 g/l of alcohol. These results clearly demonstrate that the UF system can be used to increase the alcohol production from whey, supplemented with exogenous lactose.
매실을 사용하여 알콜을 생산하기 위하여 당농도, 발효온도, 발효시간의 3변수와 5수준의 fractional factorial design으로 RSM computer program을 사용하여 최적 발효조건을 조사하였다 알콜함량에 대한 회귀분석결과, $R^2$는 0.9276으로 높게 나타났다. 당농도 8.39%, 발효온도 28.86$^{\circ}C$에서 3.84일간 발효하는 것이 알코올 생성을 위하여 가장 양호하였으며, 이 조건에서의 알코올 생성 예상치는 5.24%이었다.
Most of the ethyl alcohol consumed by humans is oxidized to acetaldehyde in the liver by the cytoplasmic alcohol dehydrogenase (ADH) system. For this ADH-catalyzed oxidation of alcohol, $NAD^+$ is required as the coenzyme and $NAD^+$becomes reduced to NADH. As the $NAD^+$becomes depleted and NADH accumulates, alcohol oxidation is reduced. For continued alcohol oxidation, the accumulated NADH must be quickly reoxidized to $NAD^+$, and it is this reoxidation of NADH to $NAD^+$that is known to be the rate-limiting step in the overall oxidation rate of alcohol The reoxidation of NADH to $NAD^+$is catalyzed by lactate dehydrogenase in the cytoplasm of hepatocytes, with pyruvate being utilized as the substrate. The pyruvate may be supplied from alanine as a result of amino acid metabolism via the urea cycle. Also, glutamine is thought to help with the supply of pyruvate indirectly, and to activate the urea cycle by producing $NH_3$. Thus, in the present study, we have examined the effects of alanine and glutamine on the alcohol oxidation rate. We utilized isolated perfused liver tissue in a system where media containing alanine and glutamine was circulated. Our results showed that when alanine (5.0mM) was added to the glucose-free infusion media, the alcohol oxidation rate was increased by 130%. Furthermore, when both glutamine and alanine were added together to the infusion media, the alcohol oxidation rate increased by as much as 190%, and the rate of urea nitrogen production increased by up to 200%. The addition of glutamine (5.0mM) alone to the infusion media did not accelerate the alcohol oxidation rate. The increases in the rates of alcohol oxidation and urea nitrogen production through the addition of alanine and glutamine indicate that these amino acids have contributed to the enhanced supply of pyruvate through the urea cycle. Based on these results, it is concluded that the dietary supplementation of alanine and glutamine could contribute to increased alcohol detoxification through the urea cycle, by enhancing the supply of pyruvate and $NAD^+$to ensure accelerated rates of alcohol oxidation.
과잉생산 및 저온저장 중에 발생하는 다량의 불량감을 효율적으로 활용하기 위하여 부패된 감에서 알코올발효력이 우수한 균주를 선별하였다. 분리된 균주의 형태학적, 배양학적 특성을 조사한 결과 YJK 20, DJ 97은 각각 Saccahromyces cerevisiae, Saccahromyces kluveri로 동정할 수 있었다. 산업적으로 이용되고 있는 알코올 발효균주와 YPD 변형배지 및 감추출물 배지를 사용하여 각각의 알코올발효력을 비교한 결과 분리주는 산업적으로 이용되고 있는 균주들에 비하여 YPD변형 배지뿐만 아니라, 감추출물 배지에서도 알코올생성력이 우수하였다. 따라서 감을 이용한 알코올발효력이 우수한 균주로 선별할 수 있었다.
본 균의 생육 및 효소생산에 유용한 탄소원으로서 자연계의 식물에 풍부한 펙틴을 탄소원으로 할 경우, 그 생육도는 전분보다 뛰어났으며, alcohol oxidase와 catalase의 생산량도 높아지는 것으로 나타났다. 특히 alcohol oxidase의 경우는 전분의 15배 이상의 생산량을 보여 본 균과 펙틴 이용성과의 관계를 시사하였고, 세포외 pectin esterase, pectinase등의 높은 활성이 검출되어 이를 증명하였다. 또한 alcohol oxidase 반응에서 생성되는 물질인 formaldehyde를 산화하는 formaldehyde dehydrogenase와, formate를 산화하여 $CO_2$를 생성하는 formate dehydrogenase의 반응을 발견하여, 본 균의 pectin 이용성과 관련한 일련의 에너지 대사계의 존재를 추정할 수 있었다.
Kim, JoonYong;Rho, Shin-Joung;Cho, Yun Sung;Cho, EunSun
Journal of Biosystems Engineering
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제43권3호
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pp.229-236
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2018
Purpose: Makgeolli is a traditional alcoholic beverage made from rice with a fermentation starter called "nuruk." The concentration of alcohol in makgeolli depends on the temperature of the fermentation tank. It is important to monitor the alcohol concentration to manage the makgeolli production process. Methods: Data were collected from 84 makgeolli fermentation tanks over a year period. Independent variables included the temperatures of the tanks and the room where the tanks were located, as well as the quantity, acidity, and water concentration of the source. Software for the multilayer perceptron model (MLP) was written in Python using the Scikit-learn library. Results: Many models were created for which the optimization converged within 100 iterations, and their coefficients of determination $R^2$ were considerably high. The coefficient of determination $R^2$ of the best model with the training set and the test set were 0.94 and 0.93, respectively. The fact that the difference between them was very small indicated that the model was not overfitted. The maximum and minimum error was approximately 2% and the total MSE was 0.078%. Conclusions: The MLP model could help predict the alcohol concentration and to control the production process of makgeolli. In future research, the optimization of the production process will be studied based on the model.
알코올 발효에서 물의 경도가 중요한데 오존을 사용하게 되면 경도를 줄이면서 알코올의 생성량을 증가시키는데 중요한 역할을 한다. 지하수에 오존을 처리하는 경우, 오존의 산화반응으로 알코올의 품질에 긍정적인 효과를 보이는 것으로 나타났으며 담금 공정에서의 처리효과를 분석한 결과는 다음과 같다. 1) 오존의 주입시간에 따라 에탄을 발생량이 다르게 나타났으며 오존주입시간을 4시간 처리한 경우가 미 오존 처리한 경우와 비교하여 수중의 경도는 85% 이상 감소되며 전기전도도는 50% 이상 증가하였지만 수중의 산소농도는 1.2% 미만으로 큰 차이가 나타나지 않았다. 오존주입시간과 발효시간 경과에 따라 에탄을 발생량은 초기와 비교하여 최대 300 % 이상 차이가 나는 것으로 나타났다. 2) 오존 처리시 수중의 오존의 농도는 1 ppm 이하의 규정을 유지한 상태에서 오존주입을 증가시키게 되면 오존 증가와 함께 에탄올의 생성량은 1차 담금 4일째부터 20% 이상 증가하는 것으로 나타났다.
Yeast screening for effective production of alcohol from Jerusalem artichoke tubers as an alternative energy source was performed. Inulin assimilative strains with high alcohol tolera- nce were isolated from wild sources and cultured in the liquid media of Jerusalem artichoke powder varying its concentraion from 15 to 30%. As a result, four strains of 2,445 isolates showing the inulin assimilation were selected as alcohol fermentative and alcohol tolerant yeasts. These strains were assignated to be Kluyveromyces marxianus F043 and Kluyveromyces sp. F173, E040, and F334, respectively, by their cultural and physiological characteristics. The F043 strain produced ethanol of 98.1 g/l in the 25% Jerusalem artichoke medium for 3 days.
In order to investigate the possible application of immobilized yeast cells in sparkling wine production instead of riddling puns by the traditional method, fermentation characteristics were tested during the sparkling wine fermentation in the bottle using immobilized yeast cells with alginate. The rates of sugar consumption and alcohol production were faster with free cells than those with immobilized cells during the fermentation. The higher concentration of yeast cells and the lower concentration of alginate in the cell immobilization resulted in the faster sugar consumption and alcohol production. It also resulted in the increase of yeast cell concentration released from immobilized beads during the fermentation. However, no differences were shown in the contents of alcohol, residual sugar and CO2 pressure after fermentation. In case concentration of yeast cells released from immobilized beads during bottle fermentation, the higher concentration of alginate had and the lower had.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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