아임계 및 초임계수에 의한 목질바이오매스의 당화특성을 분석하기 위하여 분해공정 동안 압력을 23MPa(물의 임계압력)로 고정하고 물의 아임계 온도$(325^{\circ}C,\;350^{\circ}C)$와 초임계 온도$(380^{\circ}C,\;400^{\circ}C,\;425^{\circ}C)$에서 현사시나무 목분을 각각 60초 동안 처리하였다. 생성된 현사시나무의 분해산물에는 액상과 고형분의 분해산물이 섞여 있었다. 각 처리조건에 따른 목질바이오매스의 분해율은 온도가 상승함에 따라 증가하였으며 초임계 온도인 $425^{\circ}C$에서 최고 83.1%의 분해율을 나타냈다. 아임계 및 초임계수에 의해서 생성된 단당류는 고성능 음이온 교환 크로바토그래프(HPAEC)를 이용하여 분석하였다. 목질바이오매스의 초임계수 분해과정에서 처리 온도가 높아지면서 단당류 수율은 증가하는 경향을 보였으며, $425^{\circ}C$에서 가장 높은 7.3%의 단당류 수율을 나타내었다. 아임계 온도 범위에서는 현사시나무의 섬유소 성분 중에서 자일란이 우선적으로 분해되어 자일로스의 생성비율이 비교적 높았으며, 처리온도가 높아지면서 셀롤로오스의 분해에 의한 글루코오스 생성율이 급격히 상승하였다. 이렇게 생성된 단당류 성분들은 고온의 반응조건하에서 열분해 반응에 의해서 더욱 분해되어 퓨란계 화합물로 변형되었다.
Ethanol production by the simultaneous saccharification and fermentation (SSF) of low-value rice wine cake (RWC) without cooking was investigated. RWC is the filtered solid waste of fermented rice wine mash and contains 53% raw starch. For the SSF, the RWC slurry was mixed with the raw-starch-digesting enzyme of Rhizopus sp. and yeast, where the yeast strain was selected from 300 strains and identified as Saccharomyces cerevisiae KV25. The highest efficiency (94%) of ethanol production was achieved when the uncooked RWC slurry contained 23.03% starch. The optimal SSF conditions were determined as 1.125 units of the raw-starch-digesting enzyme per gram of RWC, a fermentation temperature of $30^{\circ}C$, slurry pH of 4.5, 36-h-old seeding culture, initial yeast cell number of $2{\times}10^7$ per ml of slurry, 17 mM of urea as the nitrogen additive, 0.25 mM of $Cu^{2+}$ as the metal ion additive, and a fermentation time of 90 h. Under these optimal conditions, the ethanol production resulting from the SSF of the uncooked RWC slurry was improved to 16.8% (v/v) from 15.1% (v/v) of pre-optimization.
Xu, Jian;Thomsen, Mette Hedegaard;Thomsen, Anne Belinda
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제19권8호
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pp.845-850
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2009
Bioethanol derived from lignocellulosic biomass has the potential to replace gasoline. Cellulose is naturally recalcitrant to enzymatic attack, and it also surrounded by the matrix of xylan and lignin, which enhances the recalcitrance. Therefore, lignocellulosic materials must be pretreated to make the cellulose easily degraded into sugars and further fermented to ethanol. In this work, hydrothermal pretreatment on corn stover at $195^{\circ}C$ for 15 min with and without lower concentration of formic acid was compared in terms of sugar recoveries and ethanol fermentation. For pretreatment with formic acid, the overall glucan recovery was 89% and pretreatment without formic acid yielded the recovery of 94%. Compared with glucan, xylan was more sensitive to the pretreatment condition. The lowest xylan recovery of 55% was obtained after pretreatment with formic acid and the highest of 75% found following pretreatment without formic acid. Toxicity tests of liquor parts showed that there were no inhibitions found for both pretreatment conditions. After simultaneous saccharification and fermentation (SSF) of the pretreated corn stover with Baker's yeast, the highest ethanol yield of 76.5% of the theoretical was observed from corn stover pretreated at $195^{\circ}C$ for 15 min with formic acid.
Jimenez-Quero, A.;Pollet, E.;Zhao, M.;Marchioni, E.;Averous, L.;Phalip, V.
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제27권1호
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pp.1-8
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2017
The production of high-value chemicals from natural resources as an alternative for petroleum-based products is currently expanding in parallel with biorefinery. The use of lignocellulosic biomass as raw material is promising to achieve economic and environmental sustainability. Filamentous fungi, particularly Aspergillus species, are already used industrially to produce organic acid as well as many enzymes. The production of lignocellulose-degrading enzymes opens the possibility for direct fungal fermentation towards organic acids such as itaconic acid (IA) and fumaric acid (FA). These acids have wide-range applications and potentially addressable markets as platform chemicals. However, current technologies for the production of these compounds are mostly based on submerged fermentation. This work showed the capacity of two Aspergillus species (A. terreus and A. oryzae) to yield both acids by solid-state fermentation and simultaneous saccharification and fermentation. FA was optimally produced at by A. oryzae in simultaneous saccharification and fermentation (0.54 mg/g wheat bran). The yield of 0.11 mg IA/g biomass by A. oryzae is the highest reported in the literature for simultaneous solid-state fermentation without sugar supplements.
Sunwoo, In Yung;Nguyen, Trung Hau;Sukwong, Pailin;Jeong, Gwi-Teak;Kim, Sung-Koo
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제28권3호
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pp.401-408
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2018
The waste seaweed from Gwangalli beach, Busan, Korea was utilized as biomass for ethanol production. Sagassum fulvellum (brown seaweed, Mojaban in Korean name) comprised 72% of the biomass. The optimal hyper thermal acid hydrolysis conditions were obtained as 8% slurry contents, 138 mM sulfuric acid, and $160^{\circ}C$ of treatment temperature for 10 min with a low content of inhibitory compounds. To obtain more monosaccharides, enzymatic saccharification was carried out with Viscozyme L for 48 h. After pretreatment, 34 g/l of monosaccharides were obtained. Pichia stipitis and Pichia angophorae were selected as optimal co-fermentation yeasts to convert all of the monosaccharides in the hydrolysate to ethanol. Co-fermentation was carried out with various inoculum ratios of P. stipitis and P. angophorae. The maximum ethanol concentration of 16.0 g/l was produced using P. stipitis and P. angophorae in a 3:1 inoculum ratio, with an ethanol yield of 0.47 in 72 h. Ethanol fermentation using yeast co-culture may offer an efficient disposal method for waste seaweed while enhancing the utilization of monosaccharides and production of ethanol.
Wu, Chien-Hui;Chien, Wei-Chen;Chou, Han-Kai;Yang, Jungwoo;Lin, Hong-Ting Victor
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제24권9호
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pp.1245-1253
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2014
One-step sulfuric acid saccharification of the red alga Pterocladiella capillacea was optimized, and various detoxification methods (neutralization, overliming, and electrodialysis) of the acid hydrolysate were evaluated for fermentation with the thermotolerant yeast Kluyveromyces marxianus. A proximate composition analysis indicated that P. capillacea was rich in carbohydrates. A significant galactose recovery of $81.1{\pm}5%$ was also achieved under the conditions of a 12% (w/v) biomass load, 5% (v/v) sulfuric acid, $121^{\circ}C$, and hydrolysis for 30 min. Among the various detoxification methods, electrodialysis was identified as the most suitable for fermentable sugar recovery and organic acid removal (100% reduction of formic and levulinic acids), even though it failed to reduce the amount of the inhibitor 5-HMF. As a result, K. marxianus fermentation with the electrodialyzed acid hydrolysate of P. capillacea resulted in the best ethanol levels and fermentation efficiency.
Nguyen, Trung Hau;Ra, Chae Hun;Sunwoo, In Yung;Jeong, Gwi-Taek;Kim, Sung-Koo
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제26권7호
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pp.1259-1266
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2016
Bioethanol was produced from Kappaphycus alvarezii seaweed biomass using separate hydrolysis and fermentation (SHF). Pretreatment was evaluated for 60 min at 121℃ using 12% (w/v) biomass slurry with 364 mM H2SO4. Enzymatic saccharification was then carried out at 45℃ for 48 h using Celluclast 1.5 L. Ethanol fermentation with 12% (w/v) K. alvarezii hydrolyzate was performed using the yeasts Saccharomyces cerevisiae KCTC1126, Kluyveromyces marxianus KCTC7150, and Candida lusitaniae ATCC42720 with or without prior adaptation to high concentrations of galactose. When non-adapted S. cerevisiae, K. marxianus, and C. lusitaniae were used, 11.5 g/l, 6.7 g/l, and 6.0 g/l of ethanol were produced, respectively. When adapted S. cerevisiae, K. marxianus, and C. lusitaniae were used, 15.8 g/l, 11.6 g/l, and 13.4 g/l of ethanol were obtained, respectively. The highest ethanol concentration was 15.8 g/l, with YEtOH = 0.43 and YT% = 84.3%, which was obtained using adapted S. cerevisiae.
This paper presents bio-ethanol production from fruit wastes as it possibly alternate fossil fuel in the future. To illustrate the component ratio in exocarps of fruit wastes such as pears, apples, and persimmons, the amount of moisture, lignin, $\alpha$, $\beta$, $\gamma$-cellulose, and ash content were respectively examined by the ingredient analysis. Also, the amount of the glucose obtained from the enzyme hydrolysis using the axocarps was investigated. It was found in our results that the energy efficient process requires different temperature conditions for the saccharification step($50^{\circ}C$ and the fermentation step($30^{\circ}C$ in ethanol synthesis.
에너지소모를 최소화하고 최대의 당화효과를 얻을 수 있는 고효율 당화장치의 개발을 목표로 impeller교반형 bioattritor를 설계, 제작하여 불용성 섬유소를 기질로 실험하였다. Bioattrotor의 효용성과 효소당화촉진 mechan-ism을 규명하였으며, 최적운전조건을 검토하였다. 분쇄 마찰매체함유 반응기에 일정한 탄성계수를 지닌 spiral spring coil을 내장한 torzue측정장치를 개발, 부하되는 torque, power, 그리고 소요에너지를 측정하여 이를 당화촉진과 비교함으로서 bioattritor의 경제성을 검토하였다. 분쇄마찰매체의 첨가량 및 종류, impeller형태, 교반속도는 중요한 요소로서 작용하였다. 비록 더 연구가 필요하나 분쇄마찰매체의 교반에 소모되는 동력은 당화 촉진효과의 증대에 따른 당화시간의 단축과 섬유소의 고효율 전환에 따른 고농도당의 확보등에 의해 보상되리라 예상된다.
This study was undertaken to investigate the effect of cereals on the physicochemical and sensory characteristics of Noti. Noti is one of Korean traditional pan-fried glutinous cereal cakes. Noti made from the steamed glutinous rice flour, glutinous Chinese millet flour, glutinous millet flour or glutinous Indian millet flour is saccharified with malt, and then pan-fried. Noti also has sweet taste without sugar added. In addition, Noti has elastic characteristic, high calorie and good flavor. Long storage makes it better taste. In this case, Noti was made from the steamed glutinous rice flour. By the sensory evaluation, color, flavor and moistness were unfavorable according to the storage. Consistency was not strongly increased when comparing with the common rice cake depending upon the storage. The texture tended to increase by storage period. Optimum conditions of the safe storage and overall acceptability were to add 15% malt and keep 6hr saccharification time at 60$^{\circ}C$. During the period of storage for 90 days, reducing sugar content was similar, moisture content was low and maintained, and the acid value was not increased abruptly. The hardness was not increased rapidly and fungal growth was considerably low. Cohesiveness and elasticity were increased during storage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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