선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 효소를 이용한 바이오디젤의 효과적인 생산을 위해 방사선 그라프트 중합법을 적용한 GMA 부직포에 이온 교환기를 도입시킨 재료를 합성하였다. 그리고 합성된 재료의 효율을 높이기 위한 효소 활성화에 대해 조사한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 이러한 효소법의 단점을 보완하기 위해 다공성 중공사막에 방사선 그라프트 중합법을 이용하여 그라프트 체인을 형성하고 친수기의 음이온 교환기를 도입 [9] 하여 효소의 활성도를 유지하고자 했다 [10]. 그러나 이 음이온 교환막에 기름을 투과시킴에 있어 막힘 현상이 나타나 유속이 저하되는 문제점이 나타났다.
제안 방법
- 04mol/h・kg으로나타났다. polyethylene과 polypropylene의 EtA 효소 고정 부직포를 이용한 효소 활성화를 비교하였다. 그 결과 각각 1.
- 교환기를 도입하였다. 그 중 비교적 제조방법이나 시간이 간단한 EtA와 DEA-EtA를 이용하여 부직포에 이온교환을 시도하였다. 이 이온교환부직포를 제작하기 위해 DEA 수용액 303 K에서 5 시간 반응시켰다.
- 부직포(50 cm2)를 질소 분위기 하에서 200 KGy 선량으로 전자선을 조사하여 라디칼을 발생시킨 후, 10 v/v% GMA-methanol 용액에 넣고 일정한 시간 동안 그라프트 중합을 하였다. 그라프트율 (degree of grafting, dg)은 다음과 같이 정의하였다.
- 음이온 교환기가 도입된 부직포의 물성변화를 측정하기 위해 SEM(Philips, Model XL-30S-FEG)과 FT-IR Microscope(Thermo Electron, Model Nicolet 6700)을 이용하였고, 효소정량을 위해 UV (Shimadzu, UV-1201)을 사용하였다. 지방산과 지방산 에스테르 분석은 GC/MSD(HP, Model 5973)로 분석하였다.
- 이때 작성된 부직포를 DEA-EtA 부직포라 하며, 친 수화 반응만을 거친 부직포를 EtA 부직포라 한다. 이 기재의 물성은 적외선 흡수 스펙트럼 (FT-IR)과 전자현미경사진 (SEM)을 400배율로 확대하여 측정하였다.
- 10에 나타냈다. 이것은 40 oC로 일정하게 유지된 항온조에서 실험하였으며 EtA 부직포에 효소 고정량을 거의 동일하게평균 12.33 mg/g, 표준편차 0.76)하여 기름과 알코올의 혼합 용액에 침전시킨 후 시간 변화에 따른 전이에스테르를 측정한 결과로 침전시키는 방법을 사용하였다. 그 결과 1:1의 몰비를 가질 때 단시간에 높은 에스테르화 (129 mM)가 나타남을 알 수 있었다.
- 2(b) 에 나타난 장치를 이용해 투과시킨다. 이렇게 투과된 기름을 GC/ MSD를 이용해 지방산 에스테르를 분석한다. 이렇게 분석된 지방산에스테르의 농도를 통해 효소의 반응 속도를 나타내는 효소의 활성화는 식 (4)로 정의하였다[12].
- 따라서 본 연구에서는 효과적인 효소 고정을 위한 방법으로 다공성 중공 사막보다 기공이 큰 부직포를 사용함으로써 유속 저하의 문제를 극복할 수 있었다. 즉, 방사선 그라프트 중합법을 적용하여 부직포에 전자선을 조사한 후 이ycidyl methacrylate(GMA)를 그라프트 중합하여 음이온 교환기(EtA, DEA-EtA)를 도입시켜 음이온 교환 부직포를 합성하였고 여기에 리파아제를 흡착시켜 효소 고정 부직포를 작성하고 기름을 투과시키는 방법으로 효율적인 바이오 디젤생산을 위한 효소의 흡착 특성과 효소 활성화 특성을 검토하였다.
- UV-1201)을 사용하였다. 지방산과 지방산 에스테르 분석은 GC/MSD(HP, Model 5973)로 분석하였다.
- 12는 온도를 40 oC로 일정하게 유지시킨 항온조에서 실험한 것으로 투과 속도에 따른 에스테르화 농도를 나타낸 것이다. 투과속도는 각각 1, 5, 10mL/h로 일정하게 유지하였으며 동일한 조건의 효소 고정 부직포와 기름을 사용하였다. 그 결과 각각 28, 27, 26.
- 효소 활성화 특성을 조사하기 위해 제작된 부직포에 올리브유의 주성분인 이eic acid와 Methanol을 1:1로 혼합하여 5 mL/h로 투과법에 의해 에스테르화를 수행하였다. Fig.
- 효소의 활성도를 높이기 위해 GMA 부직포에 친수기 (-OH)가 붙은 음이온 교환기를 도입하였다. 그 중 비교적 제조방법이나 시간이 간단한 EtA와 DEA-EtA를 이용하여 부직포에 이온교환을 시도하였다.
- 효소의 활성화에 적합한 조건을 찾기 위해 그라프트율에 변화를 주었다. 그 결과를 Fig.
대상 데이터
- 9에 나타냈다. EtA 효소 고정 부직포를 사용하였으며, 기름과 알코올의 혼합비율은 몰비 1:1로 동일하게 하였다. 효소 활성화는 식 (4)를 이용하였으며 40 oC 조건에서 5 ml/h로 일정한 유속으로 30시간 반응하였을 때 알코올의 종류를 methan 이을 사용한 경우 0.
- Nam Yang non-woven fabric Co.로부터 PP100 부직포(Polypropylene based 부직포)를 기재로 사용하였다. 음이온 교환 반응에 사용된 시약으로는 diethylamine(DEA:C2H5C2H5NH) 을 사용하였고, 친수화 반응에는 ethanolamine(EtA:NH2C2H4OH)을 그대로 사용하였다 [11].
- 효소 고정막 제작을 위해 사용된 리파아제는 Amano enzyme Co. 의 F-AP15(Rhizopus oryzae) 을 사용하였다. 그 외 다른 시약은 특급이나 그 이상의 등급을 사용하였다.
성능/효과
- (1) GMA 부직포에 이온 교환기를 도입하고 효소를 고정시켜 특성 조사를 한 결과, DEA-EtA 부직포가 높은 효소 고정량에 비해 효소 활성화에 있어 기능이 현저히 떨어지는 것을 알 수 있었다.
- (2) 작성된 EtA 부직포는 그라프트율 50%, 온도 40 oC 일 때 가장 높은 효소 활성이 나타났다. 또한 효소 고정 부직포를 사용하는 장수에 따라 다른 효소 활성이 나타났다.
- (3) 에스테르화를 위한 치환반응에 사용되는 알코올은 methanol 보다 ethan이이 결과적으로 더 높은 효소 활성화를 가져오며 비교적 짧은 시간에 높은 에스테르화가 되는 것을 알 수 있었다.
- (4) base polymer는 polyethylene보匸} polypropylene이 적은 양의 효소 고정량을 나타냈지만 높은 효소 활성화를 보이므로 보다 효과적인 기재인 것을 알 수 있었다.
- 가교를 실시할 때 효소의 소모가 많고 안정성이 떨어져 반응 시간이 중요하게 작용된다. 24시간 전후로는 효소 고정량이 적은 것으로 보아 24시간 가교시키는 것이 적합하다고 할 수 있다. 실험을 통해 얻은 효소 고정 부직포를 효과적인 방법으로 제작한 결과 EtA, DEA-EtA 부직포의 최종 효소 고정량은 각각 15.
- 또한 부직포의 표면뿐 아니라 내부에도 방사선 그라프트 중합법에 의한 그라프트 체인이 생성되었다는 것을 알 수 있었다 [13]. Fig. 4에 나타난 적외선 흡수 스펙트럼의 측정결과 GMA를 방사선 그라프트 중합함으로서 peak 760, 840, 910, 1, 270 cm1의 에폭시기, 1, 730 cm1의 C=O와 1, 130~1, 160 cm1의 C-O의 특성 피크가 나타났으며 , peak 3, 387~3, 416 cm1 사이의 특성 피크의 조합으로 -OH 그룹의 존재도 확인할 수 있었다. 음이온 교환기가 도입되면서 에폭시기의 흡수피크가 모두 사라지는 것으로 보아 이온교환기가 도입됨을 알 수 있다.
- 76)하여 기름과 알코올의 혼합 용액에 침전시킨 후 시간 변화에 따른 전이에스테르를 측정한 결과로 침전시키는 방법을 사용하였다. 그 결과 1:1의 몰비를 가질 때 단시간에 높은 에스테르화 (129 mM)가 나타남을 알 수 있었다. 또한 투과법을 이용한 에스테르화 역시 1:1의 비율이 빠른 시간에 높은 에스테르화(125 mM)을보였으며, 전체적으로 에스테르화 반응 시간이 단축된 것을 알 수 있었다.
- polyethylene과 polypropylene의 EtA 효소 고정 부직포를 이용한 효소 활성화를 비교하였다. 그 결과 각각 1.04, 8.73 mol/h-kg 으로 base polymer롤 polypropylene으로 사용하는 것이 약 8배 높은 것을 알 수 있었다.
- 투과속도는 각각 1, 5, 10mL/h로 일정하게 유지하였으며 동일한 조건의 효소 고정 부직포와 기름을 사용하였다. 그 결과 각각 28, 27, 26.7 mM로 거의 비슷하게 나타난 것으로 보아 투과 유속은 효소 활성화에 크게 영향을 미치지 못하는 것으로 알 수 있었다.
- 그러나 이 음이온 교환막에 기름을 투과시킴에 있어 막힘 현상이 나타나 유속이 저하되는 문제점이 나타났다. 따라서 본 연구에서는 효과적인 효소 고정을 위한 방법으로 다공성 중공 사막보다 기공이 큰 부직포를 사용함으로써 유속 저하의 문제를 극복할 수 있었다. 즉, 방사선 그라프트 중합법을 적용하여 부직포에 전자선을 조사한 후 이ycidyl methacrylate(GMA)를 그라프트 중합하여 음이온 교환기(EtA, DEA-EtA)를 도입시켜 음이온 교환 부직포를 합성하였고 여기에 리파아제를 흡착시켜 효소 고정 부직포를 작성하고 기름을 투과시키는 방법으로 효율적인 바이오 디젤생산을 위한 효소의 흡착 특성과 효소 활성화 특성을 검토하였다.
- 38 m/h으로 EtA 부직포가 EtA 막보다 약 350배 빠른 것을 알 수 있었다. 또한 16.30 mg/g의 효소 고정량을 가진 EtA 부직포가 2.21 mg/ g의 효소 고정량을 가진 EtA 부직포보다 유속이 현저하게 떨어짐을 보였고 효율적인 바이오 디젤 생산을 위해서는 최적의 효소 고정량을 가진 부직포가 필요함을 알 수 있었다.
- 이것은 methanol 이 단백질인 효소에 독성을 띄어 효소의 활성도가 떨어졌다고 할 수 있다. 또한 일정한 속도로 투과시켰을 때 투과 10시간 이후로 고른 효소 활성화가 나타남을 알 수 있었다.
- 그 결과 1:1의 몰비를 가질 때 단시간에 높은 에스테르화 (129 mM)가 나타남을 알 수 있었다. 또한 투과법을 이용한 에스테르화 역시 1:1의 비율이 빠른 시간에 높은 에스테르화(125 mM)을보였으며, 전체적으로 에스테르화 반응 시간이 단축된 것을 알 수 있었다.
- 비슷한 양의 효소 고정량을 가지는 EtA 막과 EtA 부직포의 유속측정 결과를 식 (3)과 (5)를 통해 계산하였으며, 각각 평균 0.06 m/h, 20.38 m/h으로 EtA 부직포가 EtA 막보다 약 350배 빠른 것을 알 수 있었다. 또한 16.
- 24시간 전후로는 효소 고정량이 적은 것으로 보아 24시간 가교시키는 것이 적합하다고 할 수 있다. 실험을 통해 얻은 효소 고정 부직포를 효과적인 방법으로 제작한 결과 EtA, DEA-EtA 부직포의 최종 효소 고정량은 각각 15.59, 14.45 mg/g로 나타났다.
- 13에 나타냈다. 총 50시간 측정한 결과 투과법이 최종적인 에스테르화 농도에 도달하는 시간이 빠른 것을 알 수 있었다. 또한 여러 장을 사용하였을 경우 초기에 높은 에스테르화를 나타냈지만 시간이 지나더라도 에스테르화는 더 이상 나타나지 않았다.
- 6(a) 에 나타냈다. 침전 시간이 18시간이 되기까지는 대체적으로 흡착량이 증가되는 것을 볼 수 있으나 그 이후에는 흡착량이 줄어드는 것으로 보아 침전시간은 18시간이 적합하다는 것을 알 수 있었다. 이것은 그라프트 체인의 밀도에 따라 다른 양상이 나타남을 알 수 있는데 일정 시간이 지난 후에는 효소가 더 이상 흡착하지 못하고 떨어져 나감을 알 수 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.