[논문]담수조류 그물말로부터 당 용액의 효율적 제조를 위한 가수분해 방법

김지현; 김슬기; 고은혜; 김진철; 김진석

doi:10.5660/wts.2013.2.2.176

[국내논문] 담수조류 그물말로부터 당 용액의 효율적 제조를 위한 가수분해 방법
Hydrolysis Methods for the Efficient Manufacture of Sugar Solutions from the Freshwater Alga Water-net (Hydrodictyon reticulatum) 원문보기

Weed & Turfgrass Science, v.2 no.2, 2013년, pp.176 - 183

김지현 (한국화학연구원 바이오화학연구센터) , 김슬기 (한국화학연구원 바이오화학연구센터) , 고은혜 (한국화학연구원 바이오화학연구센터) , 김진철 (한국화학연구원 바이오화학연구센터) , 김진석 (한국화학연구원 바이오화학연구센터)

초록
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담수조류인 그물말 (Hydrodictyon reticulatum, HR)의 실용적 당화조건 확립을 위해 산 가수분해 방법으로서 one-step acid hydrolysis과 two-step acid hydrolysis, 그리고 산가수분해 후 효소가수분해를 병행하는 combined hydrolysis를 검토하였다. One-step acid hydrolysis의 경우, $120^{\circ}C$에서 HR 4% 고형분을 2% 황산 용액에 넣어 1시간 동안 반응시킬 경우가 적정하였다. Two-step acid hydrolysis의 적정조건은 1차 가수분해시 HR 건조중: 72% 황산을 1 g : 1.5mL로 하여 $60^{\circ}C$에서 1시간 반응시킨 다음, 증류수 23.5 mL를 첨가하고 $120^{\circ}C$에서 1시간 가수분해시키는 것이었다. Combined hydrolysis의 경우, 2% 염산에 25%의 HR 고형분을 넣고 $120^{\circ}C$에서 1시간 반응시킨 후, citrate buffer로 4% 고형분 함량이 되도록 희석하고 E1+E2 효소를 각각 1+0.2 mL g $DM^{-1}$ 수준으로 첨가하여 $50^{\circ}C$에서 1~2일 동안 반응시키는 것이 바람직하였다. Glucose 생성량, 발효억제물질(HMF, furfural) 생성량, 강산 사용제한 등을 종합적으로 감안할 때, combined hydolysis가 보다 유용할 것으로 판단되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

To explore hydrolysis methods for the efficient manufacture of sugar solutions from the freshwater alga Water-net (Hydrodictyon reticulatum, HR), acid hydrolysis, enzymatic hydrolysis, and combined hydrolysis (acid followed by enzymatic hydrolysis) were investigated. In the one-step acid hydrolysis, the reaction of 8% solids content using 2% sulfuric acid at $120^{\circ}C$ for 1 hour was desirable. In this case, glucose 27.44 g 100 g $DM^{-1}$ could be obtained from the HR-d13 samples. In the two-step acid hydrolysis, the primary hydrolysis (HR powder : 72% sulfuric acid = 1 g : 1.5 mL) was carried out for 1 hour at $60^{\circ}C$, and then the secondary hydrolysis was done for 1 hour at $120^{\circ}C$ after addition of distilled water 23.5 mL. In this case, glucose 35.11 g/100 g DM could be obtained from the HR-d13 samples. In the combined hydrolysis, 25% solids content using 2% hydrochloric acid were reacted for 1 hour at $120^{\circ}C$, and then citrate buffer and hydrolysis enzyme complexes (E1 1.0 mL+E2 0.2 mL $g^{-1}$ dried matter) were added and reacted for 1 - 2 days at $50^{\circ}C$. In this case, glucose 33.5 g 100 g $DM^{-1}$ could be obtained from the HR-d23+26 samples. In conclusion, combined hydrolysis was likely to be more useful saccharification method of HR biomass at a practical level, considering the glucose productivity, generation of fermentation-inhibiting substances (hydroxyl methyl furfural, furfural), and limited use of strong acid.

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문제 정의

HR을 바이오화학산업제품의 범용 원료소재로서 사용하기 위해서는 당화용액을 제조하여 이를 기반 화학물질(platform chemicals)의 생산기질로 이용하는 방법이 가장 바람직한데, 이를 위해서는 경제성 확보가 우선이므로 가장 낮은 비용으로 당화시킬 수 있는 기술이 확립되어야 할 것이다. 본 연구에서는 당용액의 실용적 생산에 있어서 가장 비용이 낮게 소요된다고 알려진 산가수분해(acid hydrolysis)를 중심으로, HR 당화공정을 확립하기 위한 최적 가수분해조건을 탐색하고자 하였다.
본 실험에서는 먼저 적정 HR 고형분 함량을 알아보고자 실험하였다. 기본 실험조건은 72% 황산 1 mL를 30℃에서 1시간 동안 1차 처리한 후, 증류수 24 mL를 추가하여 120℃에서 1시간 동안 2차 산가수분해 반응을 실시하였다.
2005). 이러한 단점을 최소화시키면서 보다 고농도 고형분에서 당화시킬 수 있는 방법을 확립하고자 본 연구에서는 산가수분해와 효소가수분해를 조합하여 실시하였다. 예비 실험 결과, 초기 산가수분해시 고농도 고형분을 사용하고자 할 때는 황산보다 염산을 사용하는 것이 glucose의 생산에 유리하였고 HR-d23+26 건조분말 5g에 2% 염산 20 mL 사용하여 120℃에서 1시간 반응하는 것이 바람직하였다.

제안 방법

이를 알루미늄 pressure vessel에 넣고, 120~150℃에서 1시간 동안 산가수분해 반응을 시켰다. 그 후 CaCO₃로 반응액을 중화시키고 12,000 rpm에서 10분 동안 원심분리하여 상징액을 취한 다음, 얻어진 가수분해물에 대해 glucose, 환원당, hydroxyl methyl furfural(HMF) 및 furfural 분석을 실시하였다.
이를 알루미늄 pressure vessel에 넣고, 120℃에서 1시간 동안 산가수분해 반응을 시켰다. 그 후 CaCO₃로 반응액을 중화시키고 12,000 rpm에서 10분 동안 원심분리하여 상징액을 취한 다음, 얻어진 가수분해물에 대해 glucose, 환원당, HMF 및 furfural 분석을 실시하였다.
건조된 HR 분말(0.1 g, 1.0 g)을 28 mL 유리 시험관에 담고, 72% 황산을 1.0 mL 또는 1.5 mL를 주입하여 10분마다 저어주면서 25℃ 수조에서 1시간 동안 반응시켰다(1차 산가수분해). 그 후 1차 산가수분해물에 증류수 23.
5~24 mL를 가하고 1분 동안 잘 섞어준 다음 알루미늄 pressure vessel에 시험관을 넣고, 120℃에서 1시간 동안 2차 가수분해를 실시하였다. 가수분해 종료 후 CaCO₃로 반응액을 중화시키고, 12,000 rpm에서 10분 동안 원심분리하여 상징액을 취한 다음, 얻어진 가수분해물에 대해 glucose, 환원당, HMF 및 furfural 분석을 실시하였다.
건조된 HR 분말 1.0 g을 28 mL 유리 시험관에 담고, 72% 황산을 1.5 mL를 주입하여 10분 마다 저어주면서 수조에서 여러 온도별로(30~80℃) 1시간 동안 1차 가수분해를 실시하였다. 그 후 1차 산가수분해물에 증류수 23.
0까지 중화시켜 125 mL 삼각플라스크에 옮겼다. 그 후 1% NaN3가 포함된 0.1 M citrate buffer를 여러 부피(3.8, 4.88, 10.8, 11.88, 22.8, 23.88 mL)로 주입하여 잘 혼합한 다음 당화효소 E1+E2 (0.12~1.2 mL)를 가하였다. 조제된 반응 용액을 Shaking incubator에 넣고, 150 rpm, 50℃에서 24시간 동안 효소가수분해를 실시하였다.
조제된 반응 용액을 Shaking incubator에 넣고, 150 rpm, 50℃에서 24시간 동안 효소가수분해를 실시하였다. 반응 종료 후 12,000 rpm 에서 10분 동안 원심분리하여 얻어진 상징액에 대하여 glucose, 환원당, HMF 및 furfural 분석을 실시하였다.
D-glucose의 정량은 YSI 2700 Select Bi℃hemistry Analyzer (YSI Incorporated, Ohio, USA)를 가지고 제시된 assay kit를 이용하여 분석하였다.
환원당 정량은 3,5-dinitrosalicylic acid를 포함한 DNS reagent를 시료와 혼합하여 100℃ 수조에서 5분 30초 동안 반응시킨 후 spectrophotometer에서 540 nm의 흡광도를 측정하였다(Matrai et al., 2000; Nguyen et al., 2012). 환원당의 표준곡선은 D-glucose를 농도별로 희석하여 시료와 동일하게 DNS reagent와 반응 시킨 후 흡광도를 측정하여 작성하였다.
, 2012). 환원당의 표준곡선은 D-glucose를 농도별로 희석하여 시료와 동일하게 DNS reagent와 반응 시킨 후 흡광도를 측정하여 작성하였다.
담수조류인 HR의 가수분해를 보다 저비용으로 수행할 수 있는 방안으로서 산당화 조건을 검토하였다. 바이오매스의 산당화를 실시할 때 보다 경제성을 확보하려면 저농도 고형분 함량보다는 고농도 고형분 함량에서의 당화조건을 확립하는 것이 바람직하다.
다음으로는 one-step acid hydrolysis에 있어서 적정 HR 고형분 함량을 알아보기 위해 위 실험에서 확립한 2% 황산, 120℃ 1시간 가수분해 조건에서 HR 고형분 함량별당화정도의 차이를 조사하였다. 그 결과, 2~4% 고형분에서 glucose 생성량이 27 g 100 g DM^-1 내외였으나 그 이상의 고형분에서는 glucose 생성량이 다소 감소하는 경향을 나타내었으나 그 차이는 미약하였다(Table 2).
보다 개선된 산가수분해를 위해 two-step acid hydrolysis를 실시하였다. 이는 1차, 2차 산 가수분해를 통해 당화하는 과정으로서 1차 산 가수분해는 고농도 산용액에서(72% 황산) 신속히 조직을 swelling 및 softening 시키고, 2차 가수분해에서 고분자를 보다 효율적으로 단당화시키고자 하는 방법이다(NREL, 2010).
지금까지의 실험을 통해서 확립한 조건(4% 고형분 함량, 1차 가수분해시 72% 황산 1.5 mL를 30℃에서 1시간동안 반응한 후, 2차 산 가수분해시 증류수를 넣은 후 120℃에서 1시간 동안 반응)에서 1차 가수분해시의 온도를 30℃에서 80℃까지 달리하여 당화실험을 실시하였다. 그 결과, glucose 생성량의 경우 60℃까지 온도가 증가할수록 증가하다가 60℃ 이상부터는 점차 감소하는 경향이 었다(Table 5).
담수조류인 그물말 (Hydrodictyon reticulatum, HR)의 실용적 당화조건 확립을 위해 산 가수분해 방법으로서 onestep acid hydrolysis과 two-step acid hydrolysis, 그리고 산가수분해 후 효소가수분해를 병행하는 combined hydrolysis 를 검토하였다. One-step acid hydrolysis의 경우, 120℃에서 HR 4% 고형분을 2% 황산 용액에 넣어 1시간 동안 반응시킬 경우가 적정하였다.
한편 1차 산 가수분해시의 산용액(72% 황산) 부피를 1 mL에서 1.5 mL로 증가시킨 후 당화율을 검토해 보았다. HR 4% 고형분 함량 조건에서 위의 실험조건과 동일하게 twostep hydrolysis를 실시한 결과, 1차 가수분해 산용액 부피를 1.

대상 데이터

당화효소는 cellulase(Celluclast 1.5 L 또는 Celluclast Conc. BG, Novozymes사 제품, E1으로 표시)와 β-glucosidase (Sigma C6105, 311 U/mL, E2로 표시)를 사용하였다.
담수 녹조류 중의 하나인 그물말(Hydrodictyon reticulatum, HR)은 대전시 유성구 소재 갑천에서 수집하여 실내에서 배양한 것을 45℃ 건조기에서 2~4일 말린 후 믹서기로 분말화하여 비닐플라스틱 봉지에 담고 4℃에 보관하면서 실험재료로 사용하였다. 미세조류 실내배양에는 기본 조류 배양배지(Allen’s medium)에 25℃ 항온, 12시간 광주기, 50~130 µmol m^-2s^-1의 광도에서 7~15일 배양하여 사용하였다(Kim et al.
Column은 Comosil 5C18-MS-II (4×150 mm)을 사용하였고, 이동상은 0분 water : methanol (98 : 2, v/v), 10분 water : methanol (75 : 25, v/v), 15분 water : methanol (40 : 60, v/v), 20분 water : methanol (0 : 100, v/v), 30분 water : methanol (0 : 100, v/v)로 설정하여 수행하였고, flow rate는 0.6 mL min-1 이었다.

이론/모형

Table 2. Effect of various solid contents on the saccharification of H. reticulatum in one-step acid hydrolysis method.
Table 3. Saccharification efficiency according to solid contents of H. reticulatum in two-step acid hydrolysis method.

성능/효과

4 g 100 g DM^-1)의 73%에 불과한 수치이다. 그리고 150℃에서 산가수분해를 할 경우에는 2% 황산까지 glucose 생성량이 증가하다가 그 이상의 산농도에서는 산농도가 증가할수록 glucose 생성량이 점차 감소되는 경향을 보였는데, 그 정도는 0.5시간 처리보다 1시간 처리에서 더 뚜렷하였다(Table 1). 이는 강산조건으로 인해 당이 타 성분으로 전환되기 때문으로 판단되었다.
1). 한편 단당류의 가수분해 산물이면서 발효억제물질로서 알려진 HMF+furfural 함량을 조사한 결과를 보면 예상한 바와 같이 120℃ 처리조건에서보다 150℃ 처리조건에서 그 함량이 높은 경향이었다. 즉, 120℃ 1시간 반응의 경우 5%까지 황산농도가 증가함에 따라 HMF 또는 furfural도 증가하였지만 5% 이상의 황산농도에서는 별다른 차이가 없었다.
2). 이들 실험결과로부터 2%의 황산 용액으로 120℃에서 1시간동안 가수분해시킬 때 상대적으로 당수율도 우수하고, HMF+furfural 생성량도 낮은 것으로 판단되었다(Table 1, Fig. 2).
다음으로는 one-step acid hydrolysis에 있어서 적정 HR 고형분 함량을 알아보기 위해 위 실험에서 확립한 2% 황산, 120℃ 1시간 가수분해 조건에서 HR 고형분 함량별당화정도의 차이를 조사하였다. 그 결과, 2~4% 고형분에서 glucose 생성량이 27 g 100 g DM^-1 내외였으나 그 이상의 고형분에서는 glucose 생성량이 다소 감소하는 경향을 나타내었으나 그 차이는 미약하였다(Table 2). 그러나 HMF+furfural 생성량은 고형분의 농도가 높아짐에 따라 뚜렷하게 증가하였다.
따라서 최소한의 발효억제물질 생성과 최대한의 당수득율, 공정비용 절감 등을 고려하여 HR의 one-step acid hydrolysis는 120℃에서 4% 고형분을 2%의 황산 용액에서 1시간동안 반응시키는 것이 적절한 것으로 판단되었다. 그런데 이러한 one-step acid hydrolysis에서 생성되는 glucose 함량도 사전실험의 효소당화시 보다는 낮은 수준이므로 보다 개선된 방법의 탐색이 요구되었다.
기본 실험조건은 72% 황산 1 mL를 30℃에서 1시간 동안 1차 처리한 후, 증류수 24 mL를 추가하여 120℃에서 1시간 동안 2차 산가수분해 반응을 실시하였다. 그 결과, 고형분 함량이 증가될수록 glucose 생성량은 감소하는 경향이었다(Table 3). 2차 산가수분해 당시의 고형분 함량을 기준으로 검토하여 보았을 때, 0.
그 결과, 고형분 함량이 증가될수록 glucose 생성량은 감소하는 경향이었다(Table 3). 2차 산가수분해 당시의 고형분 함량을 기준으로 검토하여 보았을 때, 0.4% 고형분 함량에서 glucose 생성량이 35.88 g 100 g DM^-1 이었고, 4% 고형분 함량에서의 glucose 생성량은 29.3 g 100 g DM^-1 이었으며 4% 고형분 함량의 one-step acid hydrolysis 결과와 비교해 볼 때 약간 증가된 생산성을 나타내었다.
5 mL로 증가시킨 후 당화율을 검토해 보았다. HR 4% 고형분 함량 조건에서 위의 실험조건과 동일하게 twostep hydrolysis를 실시한 결과, 1차 가수분해 산용액 부피를 1.5 mL로 하였을 때 glucose 생성량이 31.50 g 100 g DM^-1로서 1.0 mL 처리에서의 glucose 생성량(30.33 g 100 g DM^-1) 보다 증가하였다. 그런데 HMF 및 furfural 생성은 1.
5 mL를 30℃에서 1시간동안 반응한 후, 2차 산 가수분해시 증류수를 넣은 후 120℃에서 1시간 동안 반응)에서 1차 가수분해시의 온도를 30℃에서 80℃까지 달리하여 당화실험을 실시하였다. 그 결과, glucose 생성량의 경우 60℃까지 온도가 증가할수록 증가하다가 60℃ 이상부터는 점차 감소하는 경향이 었다(Table 5). 그리고 60℃에서의 glucose 생성량은 효소 당화시킨 것과 유사하였다.
아울러 HMF 및 furfural 생성량도 60℃에서 가장 낮은 것으로 나타났다. 결과적으로, HR-d13의 4% 고형분 함량조건에서 HR 건조중 : 72% 황산을 1 g : 1.5 mL로 하여 1시간 동안 1차 가수분해시킨 다음, 증류수 23.5 mL를 가한 후 120℃에서 1시간 가수분해하면 가장 바람직한 당화 결과를 보여주는 것으로 확인되었다. HR-d13 시료는 고형분 함량 2%와 8% 조건에서 효소당화시킬 경우 glucose 생성량이 각각 40.
이러한 단점을 최소화시키면서 보다 고농도 고형분에서 당화시킬 수 있는 방법을 확립하고자 본 연구에서는 산가수분해와 효소가수분해를 조합하여 실시하였다. 예비 실험 결과, 초기 산가수분해시 고농도 고형분을 사용하고자 할 때는 황산보다 염산을 사용하는 것이 glucose의 생산에 유리하였고 HR-d23+26 건조분말 5g에 2% 염산 20 mL 사용하여 120℃에서 1시간 반응하는 것이 바람직하였다. 따라서 이들 산가수분해 조건을 고정시키고 이후 효소가수분해시의 buffer 추가량 및 효소 첨가량의 최적조건을 파악하기 위한 실험 결과, glucose 생산량은 첨가된 buffer양이 많아질수록 증가되었고, E1+E2 효소의 고농도(1+0.
예비 실험 결과, 초기 산가수분해시 고농도 고형분을 사용하고자 할 때는 황산보다 염산을 사용하는 것이 glucose의 생산에 유리하였고 HR-d23+26 건조분말 5g에 2% 염산 20 mL 사용하여 120℃에서 1시간 반응하는 것이 바람직하였다. 따라서 이들 산가수분해 조건을 고정시키고 이후 효소가수분해시의 buffer 추가량 및 효소 첨가량의 최적조건을 파악하기 위한 실험 결과, glucose 생산량은 첨가된 buffer양이 많아질수록 증가되었고, E1+E2 효소의 고농도(1+0.2 mL g DM^-1) 처리시가 저농도(0.1+0.02 mL g DM^-1) 처리시보다 glucose 생성율이 약 25% 증가되었다(Table 6). 이는 반응액의 점도와 관련이 있을 것으로 추정된다.
이는 반응액의 점도와 관련이 있을 것으로 추정된다. 결국 1차 산가수분해물에 buffer 22.8 mL를 추가하고 E1 + E2 효소를 각각 1+0.2 mL g DM^-1 첨가하여 효소가수분해를 실시했을 때 glucose 생성량이 33.5 g 100 g DM^-1 으로서 가장 우수한 결과를 보였다(Table 6). 이는 초기 고형분 함량이 25%인 조건에서 산가수분해를 실시하고, 이어서 4.
5 g 100 g DM^-1 으로서 가장 우수한 결과를 보였다(Table 6). 이는 초기 고형분 함량이 25%인 조건에서 산가수분해를 실시하고, 이어서 4.0% 고형분 함량이 되도록 buffer와 효소를 첨가한 다음 효소가수분해를 실시하는 과정으로서, 궁극적으로 고농도 고형분 함량에서 산 또는 효소 단독으로 가수분해를 수행하는 것보다 우수한 당화 결과를 보여 주었다. 이러한 판단의 근거는 본 실험에 사용되었던 HR-d23+26시료의 경우, 예비실험에서 10% 고형분 함량의 효소가수분해만을 통해 33.
이상의 결과로부터, HR의 당화를 위해서는 효소가수분해와(Kim et al. 2012) 더불어 two-step acid hydrolysis와 산+효소 복합가수분해(combined hydrolysis)가 우수한 것으로 나타났다. 즉, two-step acid hydrolysis에서는 효소가수분해의 94% 수준에 달하는 glucose를 얻을 수 있었고, combined hydrolysis를 통해서는 고농도 고형분 함량(25%)에서 가수분해를 시작하여 비슷한 량의 glucose를 생산 할 수 있었다.
2012) 더불어 two-step acid hydrolysis와 산+효소 복합가수분해(combined hydrolysis)가 우수한 것으로 나타났다. 즉, two-step acid hydrolysis에서는 효소가수분해의 94% 수준에 달하는 glucose를 얻을 수 있었고, combined hydrolysis를 통해서는 고농도 고형분 함량(25%)에서 가수분해를 시작하여 비슷한 량의 glucose를 생산 할 수 있었다. 일반적으로 산가수분해의 경우는 지금까지 보고된 기술 중에서 상대적으로 가장 값싼 공정으로 인정받고 있으나 장비 부식, 산용액 배출, 발효억제물질 HMF 또는 fufural의 용이한 발생 등이 단점으로 지적되고 있다.
, 2012). 같은 실험에서 G. amansii를 사용할 경우에는 3% 고형분 함량에서 galactose 49%+glucose 13%가 얻어졌고, 80.71%의 당화율을 나타내었다. G.
, 2011). 이상에서 보는 바와 같이 기존의 연구되었던 여러 조건과 본 연구의 HR 가수분해 조건을 종합적으로 비교해보았을 때, HR은 특별한 전처리 없이 보다 완화된 조건에서 당화가 용이하게 이루어짐을 확인할 수 있었다(Kim et al. 2012). 이는 HR이 보다 친환경적으로, 또한 저비용으로 당용액을 제조할 수 있음을 의미하므로 향후 당용액을 이용한 바이오화학제품 제조시 보다 경쟁력 있는 공정이 개발될 수 있으리라고 여겨진다.
2 mL g DM^-1 수준으로 첨가하여 50℃에서 1~2일 동안 반응시키는 것이 바람직하였다. Glucose 생성량, 발효 억제물질(HMF, furfural) 생성량, 강산 사용제한 등을 종합적으로 감안할 때, combined hydolysis가 보다 유용할 것으로 판단되었다.
, 2005), 이들 성분의 생성을 최소화시키기 위해서는 산처리 농도, 반응시간, 반응온도 등의 최적화가 필요하다. 이를 위해 여러 산 농도에서 반응온도 및 시간차이에 따른 당 수득율 및 발효억제물질 생성정도를 비교한 결과, 2% 이상의 황산을 이용하여 120℃에서 1시간동안 가수분해 시킬 경우 다른 산처리 조건에서보다 glucose 생성량이 높았다(Table 1). 그렇지만 본 실험의 산가수분해 조건에서 가장 높게 생성된 glucose 함량은 27.

후속연구

현재 바이오화학산업용 바이오매스의 원료로서 산업화되는 것은 주로 농산물(옥수수, 밀 등의 곡물) 또는 농산물 부산물이다. 그러나 앞으로는 적어도 바이오화학산업용으로 사용될 바이오매스의 경우는 농산물과 경합되지 않는 바이오매스로 대체하는 것이 바람직하며, 또한 생산된 바이오화학제품의 가격 경쟁력을 갖추기 위해서는 바이오매스 활용에 있어서도 저에너지/저비용 공정 기술이 확립되어야 할 것이다. 그물말(Hydrodictyon reticulum, HR)은 담수녹조류 중의 하나로서 생장이 빠르고 수확하기가 용이한 사상조류의 일종이며, 탄수화물 축적이 높고 당화하기 용이한 특성을 가진다고 보고되었다(Kim et al.
, 2012). HR을 바이오화학산업제품의 범용 원료소재로서 사용하기 위해서는 당화용액을 제조하여 이를 기반 화학물질(platform chemicals)의 생산기질로 이용하는 방법이 가장 바람직한데, 이를 위해서는 경제성 확보가 우선이므로 가장 낮은 비용으로 당화시킬 수 있는 기술이 확립되어야 할 것이다. 본 연구에서는 당용액의 실용적 생산에 있어서 가장 비용이 낮게 소요된다고 알려진 산가수분해(acid hydrolysis)를 중심으로, HR 당화공정을 확립하기 위한 최적 가수분해조건을 탐색하고자 하였다.
47 g 100 g DM^-1 이었다. 결국 산가수분해만을 통해서 효소당 화의 90-95%까지 glucose를 수득할 수 있기 때문에 1차 가수분해 시 강산을 사용한다는 점이 단점이 있기는 하지만, 본 공정은 보다 빠른 시간 내에 HR로부터 저비용으로 당화액을 조제할 수 있는 방법이 될 것으로 판단되었다.
2012). 이는 HR이 보다 친환경적으로, 또한 저비용으로 당용액을 제조할 수 있음을 의미하므로 향후 당용액을 이용한 바이오화학제품 제조시 보다 경쟁력 있는 공정이 개발될 수 있으리라고 여겨진다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	제3세대 바이오매스로 알려진 조류가 식물자원 바이오매스의 효율적 활용기술에 적합한 이유는 무엇인가	석유자원의 고갈, 에너지 수요 증가, 지구온난화와 CO2배출, 환경규제 강화 등 여러 문제에 직면한 상황에서 미래 환경과 자원고갈에 슬기롭게 대비하기 위해서는 필수적으로 식물자원 바이오매스의 효율적 활용기술 개발이 필요한 바, 이에 적합한 식물자원중의 하나는 제3세대 바이오매스로 알려진 조류(algae)이다(Kim et al 2012). 왜냐하면 algae는 대부분 비식용자원으로서 담수 또는 해수 등 다양한 환경에서 생장이 가능하고 생장속도가 빠르며, 이산화탄소 고함유 폐가스나 각종 폐수를 활용하여 대량생산할 수도 있기 때문이다(Brennan and Owende, 2010; Mata et al., 2010). 특히 조류 중에는 특정 성분이 고함량 존재하는 종들이 많고, 리그닌이 거의 없기 때문에 리그노셀룰로오스계 바이오매스(리그닌 15~30% 함유)보다 값싼 공정개발이 가능하다. 그리하여 최근 미세조류 또는 해양 거대조류를 활용하여 바이오연료 또는 바이오화학소재 생산을 위한 많은 연구(Adams et al.
	그물말의 특징은 무엇인가	그러나 앞으로는 적어도 바이오화학산업용으로 사용될 바이오매스의 경우는 농산물과 경합되지 않는 바이오매스로 대체하는 것이 바람직하며, 또한 생산된 바이오화학제품의 가격 경쟁력을 갖추기 위해서는 바이오매스 활용에 있어서도 저에너지/저비용 공정 기술이 확립되어야 할 것이다. 그물말(Hydrodictyon reticulum, HR)은 담수녹조류 중의 하나로서 생장이 빠르고 수확하기가 용이한 사상조류의 일종이며, 탄수화물 축적이 높고 당화하기 용이한 특성을 가진다고 보고되었다(Kim et al., 2012).
	HR을 바이오화학산업제품의 범용 원료소재로서 사용하기 위해서 어떠한 방법이 바람직한가	, 2012). HR을 바이오화학산업제품의 범용 원료소재로서 사용하기 위해서는 당화용액을 제조하여 이를 기반 화학물질(platform chemicals)의 생산기질로 이용하는 방법이 가장 바람직한데, 이를 위해서는 경제성 확보가 우선이므로 가장 낮은 비용으로 당화시킬 수 있는 기술이 확립되어야 할 것이다. 본 연구에서는 당용액의 실용적 생산에 있어서 가장 비용이 낮게 소요된다고 알려진 산가수분해(acid hydrolysis)를 중심으로, HR 당화공정을 확립하기 위한 최적 가수분해조건을 탐색하고자 하였다.

참고문헌 (26)

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표제어: PCR

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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