최근 산업화로 인한 화석 연료의 과도한 사용은 지구온난화, 화석 연료의 고갈 등과 같은 여러 가지 문제를 심화시키고 있다. 이로 인해 해조류를 바이오 매스로 이용한 바이오 에탄올 생산에 대한 관심이 증대되고 있다. 해조류 중에서도 특히 갈조류에는 알긴산과 같은 당이 풍부하다. 알긴산은 당화 및 발효 공정을 거쳐 바이오 에탄올로 전환이 가능하다. 본 연구에서는 해조류로부터 알긴산 ...
최근 산업화로 인한 화석 연료의 과도한 사용은 지구온난화, 화석 연료의 고갈 등과 같은 여러 가지 문제를 심화시키고 있다. 이로 인해 해조류를 바이오 매스로 이용한 바이오 에탄올 생산에 대한 관심이 증대되고 있다. 해조류 중에서도 특히 갈조류에는 알긴산과 같은 당이 풍부하다. 알긴산은 당화 및 발효 공정을 거쳐 바이오 에탄올로 전환이 가능하다. 본 연구에서는 해조류로부터 알긴산 올리고당을 제조하기 위해 누룩으로부터 알긴산 분해능을 가진 균주를 분리하여 Erwinia sp. LJH3로 동정하였다. 균주가 생성하는 효소를 이용하여 알긴산을 효소적으로 분해하고자 하였으며, 이를 이용하여 바이오 에탄올을 생산하고자 하였다. 따라서 Erwinia sp. LJH3의 최적 배양조건, 균주가 생성해내는 알긴산 분해 효소의 성질 및 특성을 알아보았으며 에탄올 생산여부를 확인하였다. 실험 결과, 이 균주의 최적 배양을 위한 배지 내 알긴산의 최적 농도는 10 g/L, 최적 배양 시간은 36 시간이었으며, 알긴산 분해 효소의 활성은 알긴산이 10 g/L 포함된 배지에서 72 시간동안 배양했을 때 가장 높았다. 이 효소의 최적 pH는 6, 최적 온도는 20℃로 확인되었다. 또한 효소의 활성은 20℃에서 60 분까지 지속됨을 확인했다. 이 균주의 에탄올 발효능을 확인하기 위해 다시마를 기질로 사용하여 에탄올 발효를 진행한 결과, 기질의 농도가 증가할수록 효소의 활성과 에탄올이 농도 의존적으로 증가하였다. 특히, 혐기조건에서 다시마 40 g/L일 때 0.293 g/L의 에탄올이 생성되어 본 실험에 사용한 균주가 에탄올 생산이 가능하다는 것을 확인하였다. 알긴산을 기질로 사용하였을 때 역시 기질의 양이 증가될수록 효소의 활성이 증가되어 다시마를 기질로 사용했을 때와 유사한 양상을 나타내었고, 기질 농도 20 g/L일 때 0.159 g/L의 에탄올이 생성되었다. 질소원의 종류에 따른 영향을 알아본 결과 세포의 성장은 혐기조건보다 호기조건일 때, yeast extract, peptone, tryptone이 첨가된 순으로 높았다. 환원당은 배양 시간이 지날수록 지속적으로 증가하는 양상을 보였다. 에탄올 생성량은 질소원을 첨가하였을 때 오히려 감소하는 것을 확인하였다. pH에 따른 세포의 성장에는 큰 차이가 없었고, pH 6에서 가장 높은 에탄올이 생성됨을 확인하였다.
최근 산업화로 인한 화석 연료의 과도한 사용은 지구온난화, 화석 연료의 고갈 등과 같은 여러 가지 문제를 심화시키고 있다. 이로 인해 해조류를 바이오 매스로 이용한 바이오 에탄올 생산에 대한 관심이 증대되고 있다. 해조류 중에서도 특히 갈조류에는 알긴산과 같은 당이 풍부하다. 알긴산은 당화 및 발효 공정을 거쳐 바이오 에탄올로 전환이 가능하다. 본 연구에서는 해조류로부터 알긴산 올리고당을 제조하기 위해 누룩으로부터 알긴산 분해능을 가진 균주를 분리하여 Erwinia sp. LJH3로 동정하였다. 균주가 생성하는 효소를 이용하여 알긴산을 효소적으로 분해하고자 하였으며, 이를 이용하여 바이오 에탄올을 생산하고자 하였다. 따라서 Erwinia sp. LJH3의 최적 배양조건, 균주가 생성해내는 알긴산 분해 효소의 성질 및 특성을 알아보았으며 에탄올 생산여부를 확인하였다. 실험 결과, 이 균주의 최적 배양을 위한 배지 내 알긴산의 최적 농도는 10 g/L, 최적 배양 시간은 36 시간이었으며, 알긴산 분해 효소의 활성은 알긴산이 10 g/L 포함된 배지에서 72 시간동안 배양했을 때 가장 높았다. 이 효소의 최적 pH는 6, 최적 온도는 20℃로 확인되었다. 또한 효소의 활성은 20℃에서 60 분까지 지속됨을 확인했다. 이 균주의 에탄올 발효능을 확인하기 위해 다시마를 기질로 사용하여 에탄올 발효를 진행한 결과, 기질의 농도가 증가할수록 효소의 활성과 에탄올이 농도 의존적으로 증가하였다. 특히, 혐기조건에서 다시마 40 g/L일 때 0.293 g/L의 에탄올이 생성되어 본 실험에 사용한 균주가 에탄올 생산이 가능하다는 것을 확인하였다. 알긴산을 기질로 사용하였을 때 역시 기질의 양이 증가될수록 효소의 활성이 증가되어 다시마를 기질로 사용했을 때와 유사한 양상을 나타내었고, 기질 농도 20 g/L일 때 0.159 g/L의 에탄올이 생성되었다. 질소원의 종류에 따른 영향을 알아본 결과 세포의 성장은 혐기조건보다 호기조건일 때, yeast extract, peptone, tryptone이 첨가된 순으로 높았다. 환원당은 배양 시간이 지날수록 지속적으로 증가하는 양상을 보였다. 에탄올 생성량은 질소원을 첨가하였을 때 오히려 감소하는 것을 확인하였다. pH에 따른 세포의 성장에는 큰 차이가 없었고, pH 6에서 가장 높은 에탄올이 생성됨을 확인하였다.
In these days, the excessive use of fossil fuels has been causing many problems like global warming and exhaustion of resource around the world due to industrialization. As a result, production of bio-ethanol using seaweed has been investigating to develop new renewable energies. Brown algae is rich...
In these days, the excessive use of fossil fuels has been causing many problems like global warming and exhaustion of resource around the world due to industrialization. As a result, production of bio-ethanol using seaweed has been investigating to develop new renewable energies. Brown algae is rich in polysaccharides such as alginate, especially. Alginate is possible to convert to bio-ehanol through saccharification and fermentation. For produce alginate oligosaccharides from brown algae, alginate-degrading bacteria were isolated from Nuruk and identified as Erwinia sp. LJH3. In this study, I observed optimal culture condition of Erwinia sp. LJH3, and characterization of alginate lyase secreting Erwinia sp. LJH3. And I investigated ethanol fermentation by enzymatic hydrolysis of plentiful alginate in Laminaria japonica. Erwinia sp. LJH3 was shown suitable growth when cultured for 36 h in broth media on concentration of 10 g/L alginate. The enzyme showed the highest level of alginate lyase activity when cultured on broth media containing 10 g/L sodium alginate for 72 h. Optimal condition of pH, temperature and duration time for alginate lyase activity were found to be pH 6, 20℃ and 60 min, respectively. Production of ethanol at anaerobic condition was superior to that at aerobic condition. Produced ethanol according to the amount of substrate was no significant difference on the alginate medium at aerobic condition. However, ethanol was found to be 0.16 g/L and 0.19 g/L at the substrate of 5 g/L and 10 g/L, respectively, at anaerobic condition. L. japonica media at aerobic and anaerobic condition was produced maximum 0.192 g/L and 0.327 g/L ethanol, respectively. Cell growth at anaerobic condition was improved by yeast extract(2.4 times), peptone(1.7 times), tryptone(2.0 times) than aerobic condition. Alginate lyase activity at anaerobic condition was improved by peptone(1.6 times), NH4Cl(1.4 times) than aerobic condition. Optimal nitrogen sources were peptone because of enzyme activity and ethanol production. And initial pH was 6 while cultivating for 48 h.
In these days, the excessive use of fossil fuels has been causing many problems like global warming and exhaustion of resource around the world due to industrialization. As a result, production of bio-ethanol using seaweed has been investigating to develop new renewable energies. Brown algae is rich in polysaccharides such as alginate, especially. Alginate is possible to convert to bio-ehanol through saccharification and fermentation. For produce alginate oligosaccharides from brown algae, alginate-degrading bacteria were isolated from Nuruk and identified as Erwinia sp. LJH3. In this study, I observed optimal culture condition of Erwinia sp. LJH3, and characterization of alginate lyase secreting Erwinia sp. LJH3. And I investigated ethanol fermentation by enzymatic hydrolysis of plentiful alginate in Laminaria japonica. Erwinia sp. LJH3 was shown suitable growth when cultured for 36 h in broth media on concentration of 10 g/L alginate. The enzyme showed the highest level of alginate lyase activity when cultured on broth media containing 10 g/L sodium alginate for 72 h. Optimal condition of pH, temperature and duration time for alginate lyase activity were found to be pH 6, 20℃ and 60 min, respectively. Production of ethanol at anaerobic condition was superior to that at aerobic condition. Produced ethanol according to the amount of substrate was no significant difference on the alginate medium at aerobic condition. However, ethanol was found to be 0.16 g/L and 0.19 g/L at the substrate of 5 g/L and 10 g/L, respectively, at anaerobic condition. L. japonica media at aerobic and anaerobic condition was produced maximum 0.192 g/L and 0.327 g/L ethanol, respectively. Cell growth at anaerobic condition was improved by yeast extract(2.4 times), peptone(1.7 times), tryptone(2.0 times) than aerobic condition. Alginate lyase activity at anaerobic condition was improved by peptone(1.6 times), NH4Cl(1.4 times) than aerobic condition. Optimal nitrogen sources were peptone because of enzyme activity and ethanol production. And initial pH was 6 while cultivating for 48 h.
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