• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제25권8호
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• pp.1291-1298
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• 2015

Five different polymer nanofibers, namely, polyaniline nanofiber (PANI), magnetically separable polyaniline nanofiber (PAMP), magnetically separable DEAE cellulose fiber (DEAE), magnetically separable CM cellulose fiber (CM), and polystyrene nanofiber (PSNF), have been used for the immobilization of lactase (E.C. 3.2.1.23). Except for CM and PSNF, three polymers showed great properties. The catalytic activities (k_cat) of the free, PANI, PAMP, and magnetic DEAE-cellulose were determined to be 4.0, 2.05, 0.59, and 0.042 mM/min·mg protein, respectively. The lactase immobilized on DEAE, PANI, and PAMP showed improved stability and recyclability. PANI- and PAMP-lactase showed only a 0-3% decrease in activity after 3 months of vigorous shaking conditions (200 rpm) and at room temperature (25℃). PANI-, PAMP-, and DEAE-lactase showed a high percentage of conversion (100%, 47%, and 12%) after a 1 h lactose hydrolysis reaction. The residual activities of PANI-, PAMP-, and DEAE-lactase after 10 times of recycling were 98%, 96%, and 97%, respectively.

• 한국펄프종이공학회:학술대회논문집
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• 한국펄프종이공학회 2006년도 PAN PACIFIC CONFERENCE vol.1
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• pp.129-136
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• 2006

Although cleaner and cheaper deinking of ONP could be performed at the neutral or low alkaline condition excessive loss from froth-flotation is unavoidable and so reduction of alkali or caustic soda dosage sacrifices recycling yield. Now the new trade-off regarding alkali dosage versus flotation yield is urgently required in order to set the optimized neutral or low alkaline deinking process of ONP. Lipase from Thermomyces Lanuginosus has an effect on desizing and deacetylation reaction and it could be applied to the stock of pre flotation secondary stage in order to reduce the flotation reject without the sacrifice of optical properties of flotation accepts. Instead of inorganic base, lipase could be applied as a biochemical catalyst for the selective modification of valuable hydrophobic particles in deinking stock, for example cellulose fines and inorganic fillers covered by hydrophobic additives or contaminants. When the enzymatic hydrolysis of ester bond could be made on the surface of hydrophobic particulates, unwanted float of fine particles could be prevented. Now the enhancement of flotation selectivity or the modification of the hydrophobicity of deinking stock is expected to be promoted by the enzymatic pre treatment. And the reduction of recycling cost with the saves of raw material, recovered paper would be possible as a result.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권4호
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• pp.438-442
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• 2013

현재 1,2세대 바이오매스에 비해 상대적으로 값싸며 대량생산이 가능한 3세대 바이오매스인 해조류를 이용하여 다양한 바이오화합물 생산에 관한 연구들이 주목받고 있다. 이러한 이유는 해조류는 다른 바이오매스에 비해 빨리 자라나고, 큰 장비 없이도 쉽게 수확할 수 있다는 장점뿐만 아니라 다양한 화합물로 전환할 수 있는 당이 풍부하고 공정을 통해 쉽게 전환할 수 있기 때문이다. 이러한 해조류부터 다양한 바이오화합물을 생산하는데 있어서 한 가지로 resins, plasticizers, textiles, animal feed, coatings, antifreeze의 상업화된 공정에 사용할 수 있는 레불린산(levulinic acid)이 있다. 본 연구에서는 해조류로부터 효과적으로 레불린산을 생산하는데 있어서 온도, 시간, 산의 농도의 실험조건과 2단 산 처리 공정(two step acid treatment)을 통해 생산을 최적화 하는 조건을 탐색해 보았다. 첫번째 단계로는 상대적으로 저온에서 침지 공정을 통해 고상으로는 다양한 용도로 사용될 수 있는 셀룰로오스를 회수하고, 액상으로는 갈락토오스를 회수하였다. 2번째 단계로는 고온에서 회분식 공정을 통해 갈락토오스를 레불린산으로 전환하였다. 실험 결과 2단 산 처리 공정을 통해 초기바이오매스 기준 20.6%의 레불린산 수율을 확보하였다.

• 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.

• Preventive Nutrition and Food Science
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• 제2권2호
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• pp.174-179
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• 1997

CMCase produced by recombinant E. coli JM109 (pCEH#4) containing CMCase gene from Cellulomonas sp. YE-5 was purified to 24.3 fold and 2.6% yield by ammoniumsulfate precipitation, DEAE-cellulose column chromatography and gel filtration on Sephadex G-100. The optimum pH and temperature for CMCase activity were pH 7.0 and 5$0^{\circ}C$. The enzyme was stable between pH 5.0 and 10.0, and up to 6$0^{\circ}C$. The molecular weight of he enzyme was estimated to be approximately 40,000 daltons by SDS-PAGE. Analysis of the amino acid composition showed that the enzyme contained many glycines and acidic amino acids. The enzyme was an endo-type CMCase and the final enzyme reaction product from hydrolysis of Cm-cellulose by the enzyme was cellobiose. {TEX}$K_{M}${/TEX} value determined with CM-cellulose was 1.28mM.

• 한국동물학회지
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• 제33권4호
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• pp.468-475
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• 1990

개선된 방법인 알칼리 가수분해와 얇은 층 cellulose전기 영동 (TLE)으로 in vitro 조건에서 쥐 뇌의 용해부분에서의 단백질 황산화의 특성을 추가로 조사하였다. 단백질 황산화는 방사능을 띤 [35 S] 3'-phosphoadenosine-5'-phosphosulfate (PAPS),Tris-maleate buffer (pH 8), MgCI$_2$, 그리고 쥐 뇌의 용해 단백질이 포함된 반응체 내에서 실행되었다. 황산화된 단백질들은 acetone에 의해 침전된 후 황산화된 아미노산을 얻기위해 알칼리 가수분해를 하였다. 더나아가 그 가수분해물을 TLE로 분리하고 황산화된 잔기들을 fluorography를 통해 확인하였다. 일차원 TLE의 fluorography에서는 tryosine-O-sulfate를 포함한 적어도 9개의 황산된 잔기들이 나타났다. tryosine-O-sulfate를 제외한 다른 잔기들은 아직 분명하게 밝혀지지 않고 있다. 이런 방법으로 단백질 황산기전달효소(PST)의 일반적 성질들 즉, PAPS농도, pH,반응온도,그리고 $Mg^2$+등의 효과를 재조사하였다. 이런 결고들은 쥐 뇌에서 각황산화된 잔기들에 해당하는 여러개의 PST의 존재가 가능하며 단백질 황산화가 tryosine뿐만 아니라 다른 잔기들에서도 일어날 수 있음을 암시한다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제18권7호
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• pp.1257-1265
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• 2008

To lower the cost of ethanol distillation of fermentation broths, a high initial glucose concentration is desired. However, an increase in the substrate concentration typically reduces the ethanol yield because of insufficient mass and heat transfer. In addition, different operating temperatures are required to optimize the enzymatic hydrolysis (50$^{\circ}C$) and fermentation (30$^{\circ}C$). Thus, to overcome these incompatible temperatures, saccharification followed by fermentation (SFF) was employed with relatively high solid concentrations (10% to 20%) using a portion loading method. In this study, glucose and ethanol were produced from Solka Floc, which was first digested by enzymes at 50$^{\circ}C$ for 48 h, followed by fermentation. In this process, commercial enzymes were used in combination with a recombinant strain of Zymomonas mobilis (39679:pZB4L). The effects of the substrate concentration (10% to 20%, w/v) and reactor configuration were also investigated. In the first step, the enzyme reaction was achieved using 20 FPU/g cellulose at 50$^{\circ}C$ for 96 h. The fermentation was then performed at 30$^{\circ}C$ for 96 h. The enzymatic digestibility was 50.7%, 38.4%, and 29.4% after 96 h with a baffled Rushton impeller and initial solid concentration of 10%, 15%, and 20% (w/v), respectively, which was significantly higher than that obtained with a baffled marine impeller. The highest ethanol yield of 83.6%, 73.4%, and 21.8%, based on the theoretical amount of glucose, was obtained with a substrate concentration of 10%, 15%, and 20%, respectively, which also corresponded to 80.5%, 68.6%, and 19.1%, based on the theoretical amount of the cell biomass and soluble glucose present after 48 h of SFF.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권3호
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• pp.414-422
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• 2022

본 연구의 목적은 국내 대표적인 농경잔류물인, 볏짚과 보릿짚을 이용하여 헤미셀룰로오스 부분의 최대 가용화를 위한 산 촉매 열수 분별공정의 타당성을 조사한 것이다. 1.2-2.9 범위의 반응가혹도(CS; Combined reaction severity)에서 다양한 분별 조건들을 사용하여 초기 반응조건 기준을 설정했다. 볏짚의 경우, 160 ℃의 반응온도, 0.75%(w/v)의 H₂SO₄, 20분의 반응시간, 그리고 1:15의 고체/액체 비율을 가진 반응 조건에서 56.6%의 헤미셀룰로스 당 수율을 얻을 수 있었으며, 보릿짚의 경우, 150 ℃ 반응온도, 0.75%(w/v) H₂SO₄, 15분의 반응시간, 1:10의 고체/액체 비율에서 83.0%의 헤미셀룰로스 당 수율을 얻었다. 따라서, 볏짚과 비교하여 보릿짚의 경우 산촉매 열수분획을 효과적으로 수행할 수 있었다. 분별과정 후 남은 분획된 고형분은 볏짚과 보릿짚에서 각각 48.5%와 57.5%였다. 분별된 볏짚과 보릿짚의 XMG(Xylan+Mannan+Galactan) 함량은 17.3% 및 17.6%에서 6.0% 및 2.6%로 각각 감소하였으며, 이는 원료 짚 기준으로 각각 16.7% 및 8.5%에 해당한다. 또한, 보리 짚의 산촉매 열수분별 과정에서 과도한 분해로 인해 셀룰로오스 및 XMG의 5.6% 및 8.5%만 손실된 반면, 볏짚의 셀룰로오스 및 XMG 손실은 6.4% 및 26.6%이었다. 볏짚의 헤미셀룰로스 당은 산 촉매 열수 분별공정중, 다소 높은 반응가혹도로 인해 심하게 과분해된 것에 기인한다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제32권1호
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• pp.28-34
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• 2004

본 연구는 자기가수분해전 처리를 통하여 제조한 반응성이 높은 셀룰로오스(high reactive cellulose, HRC)기질의 카르복시메틸화(carboxymethylation, CM화) 특성을 알기 위하여 수행되었으며, 비교를 위하여 시판 알파셀룰로오스(commercial α-cellulose, CAC) 및 침엽수 리파이나기계펄프(Refiner mechanical pulp, RMP) 2종의 시료를 사용하였다. HRC는 12시간 당화처리로 70%, 24시간 처리로 90%, 72시간 처리로 99.5%의 높은 당화율을 나타냈다. 아울러 Cellulase 효소활성에 있어서 처리 전후에 측정된 CMCase 및 Avicelase의 효소활성의 큰 변화가 없었다. 이에 대하여 72시간 처리로 CAC는 57%의 당화율을, 리그닌을 많이 포함하는 RMP는 38%의 매우 낮은 당화율을 보였다. CM화시 리그닌함량이 낮은 HRC 및 CAC시료의 CM화가 용이하였고, 1.13-1.15의 높은 치환도를, 리그닌함량이 많은 RMP는 0.85 정도의 낮은 치환도를 나타냈다. 모든 시료에서 알칼리의 농도는 30%, 3시간 처리가 가장 높은 치환도를 보여주었다. CM화물로부터의 수용성부분은 HRC 및 CAC에서 98-98.5%, RMP 로부터는 31.5%로 매우 낮았다. 비표면적이 낮은 RMP는 보수도가 매우 낮았으며, 비표면적이 높았던 CAC 및 HRC는 435% 및 321%의 매우 높은 보수도 값을 나타냈다. 팽윤도에 있어서는 비표면적과는 무관하게 HRC, RMP 그리고 CAC 순으로 팽윤율이 커졌다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.265-272
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• 2023

목질계 바이오매스는 조성분간의 결합이 치밀하고 높은 함량의 리그닌을 포함하여 전처리 공정이 필수적이다. 전처리 용매 중 테트라하이드로퓨란(THF)은 유기용매로 재사용이 가능하다는 장점이 있다. THF는 가격이 저렴하고 다양한 반응 조건에서 선택적으로 리그닌을 제거하고 물 혹은 이온성 액체와 공용매로 사용된다. 수산화 나트륨(Sodium hydroxide)은 바이오매스 내 ether결합을 파괴하여 리그닌을 우선적으로 용해시키며 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스의 표면적을 확장시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 NaOH/THF 공용매 전처리 공정을 적용하여 효과적 리그닌을 제거를 위한 전처리 특성을 파악하고 후속 공정인 산촉매 전환 공정을 통해 최적의 레불린산 전환 수율을 얻었다. 전처리 공정은 NaOH/THF 공용매 비율을 16가지 부피 비율로 수행되었으며 반응조건은 180℃에서 60분으로 고정하였다. 최적의 공용매 조건은 NaOH(5 wt%)/THF 공용매 90:10(v/v%)이였으며 76.8% 글루칸을 수득과 함께 90.1%의 리그닌을 제거하였다. 전처리 후속 공정인 산촉매 전환 공정은 반응시간 30~90분, 반응온도 160~200 ℃로 수행하였을 때, 산촉매 전환 공정의 최적 조건은 180 ℃에서 반응시간 60분이었며, 이 때의 레불린산 전환수율은 84.7%이다.