Various mechanistic aspects of the A2 hydrolysis of methyl acetimidate were explored using the MNDO method. As in thecorresponding reactions of acetamide and methyl carbamate, a proton transfer pre-equilibrium exists between the N-protonated and the O-protonated tautomers, and the subsequent hydrolysis proceeds from the more stable N-protonated form. Of the two reaction pathways, the $A_{AL}2$ path is favored in the gas phase and in concentrated acid solutions, whereas the $A_{AC}2$ path is favored in less acidic solutions with a stable cationic tetrahedral intermediate formed in the rate determining step. Negative charge development on the alkoxy oxygen in the transition state suggested a rate increase with the increase in the electron withdrawing power of the alkoxy group. Calculations on the reaction processes with AM1 indicated that MNDO is more reliable in this type of work, although AM1 is better than MNDO in reproducing hydrogen bonds.
Kim, Seul Ki;Nguyen, Cuong Mai;Ko, Eun Hye;Kim, In-Chul;Kim, Jin-Seog;Kim, Jin-Cheol
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제27권6호
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pp.1112-1119
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2017
The aim of this study was to develop a potential process for bioethanol production from Hydrodictyon reticulatum (HR), a filamentous freshwater alga, using Saccharomyces cerevisiae (KCTC7017). From the sugar solutions prepared by the four different hydrolysis methods, bioethanol production ranged from 11.0 g/100 g dried material (acid hydrolysis) to 22.3 g/100 g dried material (enzymatic hydrolysis, EH). Bioethanol was fermented from a highly concentrated sugar solution obtained by a decompression-mediated (vacuum) enrichment method (VE). As the results, ethanol was more efficiently produced from HR when sugar solutions were concentrated by VE following EH (EH/VE). Using multiple feeding of the sugar solution prepared by EH/VE from HR, ethanol reached up to a concentration of 54.3 g/l, corresponding to 24.9 g/100 g dried material, which attained the economic level of product concentration (approximately 5%). The results indicate that by using HR, it is feasible to establish a bioethanol production process, which is effective for using microalgae as the raw material for ethanol production.
굴 자숙농축액의 AOP에 의한 가수분해조건을 확립하였다. 자숙농축액에 대한 AOP의 작용조건은 $pH 7.0{\~}7.5$와 $50{\~}60{\circ}C$이었다. 그리고 효소 반응에 의한 반응시간에 따른 분해생성물의 양은 4 시간까지는 급격히 증가하였으며, 그 이후에는 완만하게 증가하였다. 굴 자숙액에 대하여 0.128 U의 A. oryzae PF protease를 첨가하여 최적조건에서 8 시간 가수분해시켜 가수분해물의 유리 아미노산을 분석한 결과 유리아미노산은 1.41배 증가하였다. AOP 처리에 의한 자숙액의 향미성분의 변화는 대부분의 alcohol, hydrocarbon, ester 및 함황 물질의 양은 증가한 반면에 aldehyde, ketone 화합물의 양은 감소하였으며, 특히 hydrocarbon 화합물의 증감은 분자량과 다소 관련이 있는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 바이오에탄올 생산을 위한 목질계 바이오매스의 전처리, 당화, 당/산 분리, 발효, 정제에 이르는 전 공정을 조합하고, 상용공정모사기(PRO/II)를 사용하여 공정모사를 수행하였다. 주요 공정으로 강산에 의한 전처리 및 당화, SMB(simulated moving bed)를 사용한 당/산 분리, 그리고 증류 및 투과증발법(Pervaporation)을 이용한 에탄올 탈수 공정을 사용하였다. 열회수 공정을 이용하여 전 공정의 에너지 소비가 최소화 되도록 하고 강산당화공정에 의한 바이오에탄올 생산공정의 물질수지 및 열 수지를 확인하였다. 공정모사 결과, 1 kg의 에탄올을 생산하는데 필요한 바이오매스는 4.07 kg, 소요된 열량은 3,572 kcal로 계산되었다. 기존 묽은 산 당화공정(SRI 자료)에 비해 26%의 수율 증가와 30% 정도의 에너지 절감이 가능할 것으로 예상되었다. 이러한 수율을 얻기 위해서는 강산당화공정에 의한 전처리 및 당화공정에서 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스의 전환율이 90% 정도에 이르러야한다. 또한 5탄당 발효공정이 개발되어야 한다. 효율적 에너지 절감을 위해서는 SMB 공정에서 분리된 황산수용액의 농도가 20% 이상 되어야하며, SMB 공정에 의한 당/산분리 공정이 실용화되어야 강산당화공정에 의한 목절계 바이오에탄올 생산공정이 상용화될 것이다.
Candida cylindracea 유래의 효소 Lipase-OF 360,000을 사용하여 물고기 기름을 구성하고 있는 각 지방산의 가수분해 특성을 규명하여 보았다. 물고기 기름을 구성하고 있는 다양한 지방산중 $C_{14.0}$, $C_{16.0}$ 및 $C_{18.0}$의 포화지방산과 이중결합이 하나인 $C_{16.1}$, $C_{18.1}$(n-7), $C_{18.1}$(n-9), $C_{20.1}$ 및 $C_{22.1}$의 불포화 지방산은 $\omega$-3 다중불포화지방산에 비하여 쉽게 가수분해되었다. $\omega$-3다중불포화지방산중 탄소수는 동일하나 불포화도가 상이할 경우 불포화도가 낮은 지방산이 불포화도가 높은 지방산보다 쉽게 가수분해되는 특성을 나타내었으며 불포화도는 동일하나 탄소수가 다른 경우 탄소수가 적은 지방산이 탄소수가 많은 지방산보다 쉽게 가수분해되었다. $\omega$-3 다중불포화지방산중 가수분해 반응 후 모노-, 디- 및 트리-클리세라이드 혼합물에 가장 많이 농축되는 지방산은 DHA로 물고기 기름을 구성하는 총 $\omega$-3 지방산의 31.87%에서 가수분해반응 120시간 후에는 글리세라이드 혼합물을 구성하는 총 $\omega$-3 지방산의 51.89%까지 증가하였다.
진한 산 가수분해 반응 중 2차 가수분해 조건에서 포도당과 자일로스의 반응을 수소 핵자기 공명 분광분석을 통하여 정량적으로 분석하였다. 정량분석은 아노머성 수소, 퓨란과 개미산의 특징적인 피크를 이용하여 실시하였다. 진한 산 가수분해의 2차 가수분해 조건에서 포도당의 일부가 5-hydroxymethylfufural (5-HMF) 중간 구조를 거쳐 levulinic acid와 개미산으로 분해되었음을 확인하였다. 자일로스는 furfural 중간 구조를 거쳐 개미산으로 분해가 되었으며, 포도당은 자일로스보다 2차 가수분해 조건에서 산에 의한 퓨란계 화합물의 전이가 느리게 전환되어 단당의 안정성이 높았다. 퓨란계 화합물로 전환된 이후, 산에 민감한 5-HMF는 쉽게 formic acid와 levulinic acid로 전환되었지만, furfural은 formic acid로의 분해 반응이 더디게 진행되어 furfural의 농도가 5-HMF보다 상대적으로 높게 나타났다.
치즈 제조시 생기는 유청을 reverse osmosis를 이용하여 농축한 후, 이로부터 유청음료를 제조하기 위한 최적조건을 조사하였다. 유당 가수분해도와 산생성은 Str. thermophilus와L. bulgaricus의 혼합균주가 Str. cremoris와 Str. lactis의 혼합균주에 비해 효율적이었다. 유청의 유당농축비율(LCR)이 증가할수록 적정산도는 증가하였으나 pH의 저하는 억제되었다. 원심침전량을 조사한 결과 LCR에 관련없이 모두 비슷한 수준이었으나 자연침전량의 경우 LCR 3.0 : 1은 침전이 거의 없었다. 안정제로서는 PGA가 가장 적합하였으며 LCR 3.0 : 1의 경우 0.l% 이하의 농도에서도 침전을 방지할 수 있었다. 감미료는 aspartame, 향료로는 yoghurt향이 가장 적합하였다.
A glucan and a fructan producing enzymes from Leuconostoc mesenteroides NRRL B-1149 were prepared and concentrated from the cu1ture of 1.5% sucrose using polysulfone ultrafiltration hollow fiber in the presence of 0.1% (w/v) Tween 80, 1 mM $CaCl_2$, and 0.02% $NaN_3$. The molecular masses of the enzymes were estimated to be about 213.6 kDa and 180 kDa, respectively, based on the PAS staining for the glucosyltransferase and Mukasa method for fructosyltransferase. Polymers produced by the enzymes showed different solubility; an insoluble glucan and a soluble fructan. The linkages of polymers were determined by methylation using Hakomori reagent and following acid hydrolysis. The glucan was composed of ${\alpha}$-1,6 and 1,3 linkages and the fructan showed similar linkage data of levan.
krill을 식용화하기 위한 한 방법으로서 paste상 및 분말상의 krill soluble을 가공하고 제품의 구성아미노산 및 유리아미노 리의 조성을 검토하였다. 생동결 krill, 자가소화 및 $0.2\%$의 pronase-p의 첨가후의 가수분해에 의한 paste상과 분말상의 krill solube의 구성아미노산 중에는 glutamic acid, lysinge 및 aspartic acid가 가장 많았으며, cystine과 histidine이 가장 적었다. 생동결 krill의 유리아미노산중에는 lysine, arginine, proline, glycine, alanine 및 leucine이 가장 많았으며, cystine과 histidine 그리고 구성아미노산에서 그 함량이 많던 glutamic acid와 aspartic acid가 가장 적었다. 자가소화에 의한 paste상의 krill soluble의 유리아미노산에서는 생동결 krill에서 보다 glutamin acid, serine threonine, isoleucine, aspartic acid, valine 등의 량이 많아졌으며, 특히 glutamic acid는 거의 40배정도로 증가하였다. 전체적으로는 lysine, leucine, threonine 및 alanine 등이 많았으며 cystine, aspartic acid 및 histidine의 량이 적었다. $0.2\%$의 pronase-p를 첨가하여 가수분해한 paste상의 krill soluble 유리아미노산에는 aspartic acid와 glutamic acid이 량이 자가소화시보다 월등히 큰 증가폭을 보였으며 전체적으로는 lysine, leucine, arginine, alanine 및 proline이 많았으며 cystine, histidine, serine 등의 량이 적었다. 생동결 krill 및 drill soluble의 필수아미노산은 함량면에서 달걀과 비교하여 손색이 없었다.
주목열매에서 분리한 과육과 씨를 95% EtOH 용액을 사용하여 각각 1.15 kg과 0.94 kg을 유리 용기에 침지하여 추출하고, 농축된 추출용액을 용매의 극성에 따라 n-hexane, dichloromethane, ethyl acetate 및 수용성으로 순차 분획한 후, 동결건조하였다. 혼합물로부터 순수한 화합물을 분리하기 위하여 ethyl acetate 및 수용성 분획에 대하여 Sephadex-LH 20 칼럼크로마토그래피를 실시하였다. 단리된 화합물들의 구조는 flavan 화합물의 경우 $^1H$-NMR, $^{13}C$-NMR 및 EI-MS 스펙트럼을 측정하였으며, 탄수화물은 보다 정확한 구조를 결정하기 위해 COSY, HSQC와 같은 2-D NMR과 LC/MS 스펙트럼을 이용하여 구조를 결정하였다. 또한 구성당 분석을 위해 acid hydrolysis, permethylation을 실시하여 구성당의 성분과 결합위치를 확인하였다. 위의 실험을 통하여 (+)-catechin (1), (-)-epicatechin (2), (+)-gallocatechin (3), (-)-epigallocatechin(4) 및 ${\beta}$-D-fructofuranose-($2{\rightarrow}4$)-O-${\beta}$-D-glucopyranose($1{\rightarrow}4$)-O-${\alpha}$-D-glucopyranose-($1{\rightarrow}2$)-O-${\beta}$-D-fructofuranose (5)의 구조를 결정하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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