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만니톨의 효소 가수분해 반응 조건 최적화
Optimization for Enzymatic Hydrolysis of Mannitol 원문보기

KSBB Journal, v.28 no.2, 2013년, pp.65 - 73  

박은영 (서울시립대학교 에너지환경시스템공학과) ,  김용진 (목포해양대학교 환경.생명공학과) ,  정승미 (목포해양대학교 환경.생명공학과) ,  이동훈 (서울시립대학교 에너지환경시스템공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study aimed to investigate the enzymatic hydrolysis of mannitol using Viscozyme$^{(R)}$ L, Celluclast$^{(R)}$ 1.5 L, Saczyme$^{(R)}$, Novozym$^{(R)}$, Fungamyl$^{(R)}$ 800 L, Driselase$^{(R)}$ Basidiomycetes sp., and Alginate Lya...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 의 단계변화값이다 [13,14]. 따라서 독립변수 (Xi)는 효소 주입량 (X1, 1~9%, v/w), 반응시간 (X2, 10~30 h), pH (X3, 3~7) 및 반응온도 (X4, 30~70℃)이고 이들 변수들간의 상호작용을 관찰하고 환원당의 생산성을 최대화시키고자 하였다. 효소 가수분해의 최적화를 위해 중심합성회전설계법을 이용한 독립변수와 부호화 한 실험계획을 Table 2에 나타내었다.
  • 본 연구는 만니톨을 효소 가수분해하여 환원당 생산성을 최대화하기 위해 반응표면분석법을 적용하여 실험 방법의 최적화를 시도하였다. 환원당을 종속변수로 설정하여 Table 3에 그 실험결과를 나타내었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
해조류의 구성성분은 무엇인가? 해조류의 구성성분을 보면 일반적으로 탄수화물의 함량이 높으며, 특히 갈조류는 건조중량 기준으로 36~60%의 탄수화물을 함유하고 있다 [6]. 갈조류의 탄수화물은 세포벽의 주 구성성분으로 존재하거나 저장 탄수화물 형태로 존재하는데, 세포벽에 존재하는 탄수화물은 알긴산 (alginate)과 후코이단 (fucoidan)으로 주로 구성되어 있으며 셀룰로오스 섬유 (cellulose fiber) 등이 소량 존재한다.
만니톨이 NAD+를 재생하기 위해서 필요한 것은 무엇인가? 만니톨은 탈수소효소 (mannitol dehydrogenase)에 의해 과당 (fructose)으로 산화되어 NADH가 생성되기 때문에 발효과정에서 효모 (Saccharomyces cerevisiae)가 쉽게 이용할 수 없다. NAD+를 재생하기 위해서, 산소 (활성 전자전달체: active electron transport chain) 또는 수소전달효소 (transhydrogenase)가 필요하다. 박테리움 (Zymobacter palmae)과 산소 및 수소전달효소가 존재한다면, 만니톨은 에탄올 생성을 위한 탄소원으로 이용 가능하며[10], 저장 당은 낮은 pH와 높은 온도에서 가공 해조류에서 쉽게 추출할 수 있다고 보고하고 있다 [11].
해조류 바이오에너지 산업의 특징은 무엇인가? 우리나라는 온실가스 배출량 기준으로 세계 9위로 교토의정서에 의한 2차 온실가스 감축의무 이행 기간이 시작되는 2013년부터 온실가스 저감 의무를 지게 될 것이 확실시되기 때문에 [1], 온실가스 저감을 위한 바이오에너지 등과 같은 대체에너지 개발이 불가피한 상황이다. 특히 해조류 바이오에너지 산업은 온실가스 감축 효과가 크고, 부지제약이 없어 차세대 대체에너지 산업으로의 발전가능성이 높다고 판단되며 [2], 따라서 육상계 바이오매스의 한계를 극복할 수 있는 차세대 바이오매스로서 재조명 받기 시작했다 [3]. 해조류에 대한 수요가 증가하고 있고, 기후변화 대응책으로 가치가 있음에도 불구하고 해조류의 가치 및 기능은 평가 절하되어 있고 [4], 해조류로부터 알코올을 생산하기 위한 발효성 당류의 생산과 관련된 연구는 아직까지 많이 이루어지지 못하고 있는 실정이다 [5].
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참고문헌 (23)

  1. Hong, H. P. and C. M. Ma (2009) Policy research: The present condition of the bioenergy industry and direction of policy using the seaweed. The institute for national security strategy. 160: 29-64. 

  2. Kim, H. H., Y. S. Go, Y. M. Im, and C. H. Lee (2009) CEO Information: The next generation bio-industry 5 kind choice which Korea will have to pay attention to. Samsung economic reserch institute. 731: 1-21. 

  3. Lee, S. Y., J. W. Ahn, H. J. Hwang, and S. B. Lee (2011) Seaweed biomass resources in Korea. Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal. 26: 267-276. 

  4. Ryu, J. G., J. H. Cho, and D. Y. Kim (2009) Strategies to industrialize the algae bio-business and policy direction. Korea maritime institute. 13: 1-196. 

  5. Ministry for Food, Agriculture, Forestry and Fisheries (2009) The seaweed massive raising for biomass and bio energy production technology development roadmap (feasibility study) research. Ministry for Food Agriculture. 

  6. Park, E. Y., S. M. Jeong, Y. J. Kim, and D. H. Lee (2012) Review on hydrolysis methods of the macroalgae for production of bioethanol. Korea Society of Waste Management. 29: 323-333. 

  7. Horn, S. J. (2000) Bioenergy from brown seaweeds. Ph. D. Thesis. Norwegian University of Science and Technology NTNU, Trondheim, Norway. 

  8. Obluchinskaya, E. D. (2008) Comparative chemical composition of the barents sea brown algae. Applied Biochemistry and Microbiology. 44: 305-309. 

  9. Klindukh, M. P., E. D. Obluchinskaya, and A. G. G. Matishov (2011) Seasonal changes in the mannitol and proline contents of the brown alga Fucus vesiculosus L. on the murman coast of the barents sea. Doklady Biological Sciences. 441: 373-376. 

  10. Horn, S. J., I. M. Aasen, and K. ostgaard (2000) Production of ethanol from mannitol by Zymobacter palmae. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology. 24: 51-57. 

  11. Percival, E. and R. H. Mcdowell (1967) Chemistry and Enzymology of Marine algal Polysaccharides., pp. 1-219. Academic Press, London and New York. 

  12. Iwamoto, K and Y. Shiraiwa (2005) Salt-regulated mannitol metabolism in algae. Marine Biotechnology. 7: 407-415. 

  13. Xiao, G. and Y. Huiyuan (2008) Optimization of viscozyme Lassisted extraction of oat bran protein using response surface meth odology. Food chemistry. 106: 345-351. 

  14. Jing, L., G. Xiao, Z. Daqi, and S. Jun (2008) Optimization of the enzymatic pretreatment in oat bran protein extraction by particle swarm optimization algorithms for response surface modeling. LWT-Food science and technology. 41: 1913-1918. 

  15. Park, S. H. and J. U. Kim (2011) The Modern Experimental Design Utilizing Minitab., pp. 421-464. Minyoungsa, Korea. 

  16. Jeong, G. T. and D. H. Park (2010) Production of sugar and levulinic acid from Marine biomass Gelidium amansii. Applies Biochemistry and Biotechnology. 161: 41-52. 

  17. Jeong, S. M. (2011) Ethanol Fermentation of Hexose and Pentose from Food Wastes by Saccharomyces coreanus and Pichia stipitis. Ph.D. Thesis. The University of Seoul, Korea. 

  18. Miller, G. L. (1959) Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Analytical chemistry. 31: 426-428. 

  19. Novozymes Homepage. http://www.novozymes.com. (2012). 

  20. SIGMA-ALDRICH Homepage. http://www.sigmaaldrich.com. (2012). 

  21. Lee, D. S. (2000) Carbohydrate Enzymatic Reactions. pp. 80-83. Hanrimwon. Korea. 

  22. Graf, E. and I. S. Saguy (1990) Food Product Development from Concept to Marketplace. pp. 211-230. In: A. M. Joglekar, and A. T. May. Product Excellence Through Experimental Design. An aspen Publication, USA. 

  23. Lee, S. B. (2008) The Example-centered Experimental Design. pp. 101-286. Eretec, Korea. 

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