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문제 정의
- 본 연구에서는 E. spinosum을 이용한 효모 4종 K. marxianus, P. stipitis, S. cerevisiae와 C. torpicalis로부터 바이오에탄올 생산에 관한 연구를 수행하였다. 바이오에탄올 생산을 위해 11% (w/v) E.
제안 방법
- 8 mm)을 사용하였다. Column의 온도는 65℃로 하였고 이동상은 5 mM 황산을 사용하였으며, 유속 0.6 mL/min로 하여 각 시료를 35분간 분석하였다.
- 5L (Novozyme, Bagsvaerd, Denmark)을 이용하여 효소당화를 하였다. 또한 전처리 시 생성된 발효저해물질 HMF를 제거하기 위해 활성탄을 처리하였다. 전처리, 효소당화와 활성탄 처리가 끝난 후 Kluyveromyces marxianus KCTC 7150, Pichia stipitis KCTC 7728, Saccharomyces cerevisiae KCCM 1126, Candida tropicalis KCTC 7212 를 사용하여 에탄올 생산 효율 비교를 하였다.
- spinosum을 이용하여 바이오에탄올을 생산하였다. 먼저 전처리는 황산을 처리하여 열산가수분해를 진행하였으며, 효소 Celluclast 1.5L (Novozyme, Bagsvaerd, Denmark)을 이용하여 효소당화를 하였다. 또한 전처리 시 생성된 발효저해물질 HMF를 제거하기 위해 활성탄을 처리하였다.
- 발효하기 전 효모 균체량의 측정은 UV-Vis spectrophotometer(UltrospecTM 6300 pro UV/Visible Spectrophotometer, Amersham Biosciences Inc, Sweden)를 사용하여 600 nm에서 흡광도를 측정하였다. 에탄올, HMF 및 유기산 측정은 HPLC (Agilent 1100 Series, Agilent, Inc.
- 산 촉매 열 가수분해 전처리로 11% (w/v) 슬러리에 150 mM 황산을 첨가하여 121℃에서 40분간 열처리를 하였다. 효소당화를 위해 전처리 후 10 N NaOH를 이용하여 pH 4.
- 열산 처리 후 효소당화를 실시하고 발효저해물질인 HMF를 제거하기 위해 활성탄을 사용하였다. 앞서 제조한 가수분해물 11% (w/v)에 효모 4종을 10% (v/v)로 접종 후 30o C, 190 rpm으로 최대 96시간 배양하였으며, 에탄올 함량 분석을 위해 시료를 12,000 rpm에서 10분동안 원심분리를 한 후 상층 액을 HPLC (Agilent 1100 Series, Agilent. Inc., USA)를 이용 하여 분석하였다.
- 6300 pro UV/Visible Spectrophotometer, Amersham Biosciences Inc, Sweden)를 사용하여 600 nm에서 흡광도를 측정하였다. 에탄올, HMF 및 유기산 측정은 HPLC (Agilent 1100 Series, Agilent, Inc., USA)를 이용하였다. HPLC의 검출기는 Agilent G1362A refractive index detector (RID)를 사용하였으며 column은 Biorad Aminex HPX-87H column(300×7.
- 5L를 이용하여 효소당화하였다. 전처리 시 생성된 HMF를 제거하기 위해 활성탄 5% (w/v)을 이용하여 HMF를 제거한 뒤 바이오 에탄올 생산을 하였다. 에탄올 발효를 한 결과 K.
- 또한 전처리 시 생성된 발효저해물질 HMF를 제거하기 위해 활성탄을 처리하였다. 전처리, 효소당화와 활성탄 처리가 끝난 후 Kluyveromyces marxianus KCTC 7150, Pichia stipitis KCTC 7728, Saccharomyces cerevisiae KCCM 1126, Candida tropicalis KCTC 7212 를 사용하여 에탄올 생산 효율 비교를 하였다.
- 홍조류 E. spinosum을 이용하여 열산가수분해를 통한 전처리와 효소당화를 실시하고, 활성탄을 첨가하여 HMF를 제거한 뒤 에탄올 발효를 진행하였다. 활성탄을 이용하여 HMF를 제거한 결과 전처리 후 생성된 5.
대상 데이터
- E. spinosum은 자연 건조한 뒤 분쇄기로 갈아서 입자 크기가 200 µm 이하의 분말을 사용하였다.
- HPLC의 검출기는 Agilent G1362A refractive index detector (RID)를 사용하였으며 column은 Biorad Aminex HPX-87H column(300×7.8 mm)을 사용하였다.
- 2%로 파래와 다시마 보다 20-30% 높은 것을 확인할 수 있었다. 따라서 다른 갈조류나 녹조류보다 탄수화물이 많이 포함된 홍조류 E. spinosum을 바이오에탄올 생산에 사용하였다.
- 본 실험에서는 E. spinosum을 이용하여 바이오에탄올을 생산하였다. 먼저 전처리는 황산을 처리하여 열산가수분해를 진행하였으며, 효소 Celluclast 1.
- 본 실험에서는 에탄올 발효를 위하여 인도네시아에서 생산된 Eucheuma spinosum을 바이오매스로 사용하였다. E.
- 에탄올 발효 효모는 Kluyveromyces marxianus KCTC 7150, Pichia stipitis KCTC 7728, Saccharomyces cerevisiae KCCM 1126, Candida tropicalis KCTC 7212 4종의 효모를 사용하였다. 효모 종배양 배지는 YPG broth (yeast extract 10.
- 열산 처리 후 효소당화를 실시하고 발효저해물질인 HMF를 제거하기 위해 활성탄을 사용하였다. 앞서 제조한 가수분해물 11% (w/v)에 효모 4종을 10% (v/v)로 접종 후 30o C, 190 rpm으로 최대 96시간 배양하였으며, 에탄올 함량 분석을 위해 시료를 12,000 rpm에서 10분동안 원심분리를 한 후 상층 액을 HPLC (Agilent 1100 Series, Agilent.
- 에탄올 발효 효모는 Kluyveromyces marxianus KCTC 7150, Pichia stipitis KCTC 7728, Saccharomyces cerevisiae KCCM 1126, Candida tropicalis KCTC 7212 4종의 효모를 사용하였다. 효모 종배양 배지는 YPG broth (yeast extract 10.0 g/L, peptone 20.0 g/L, galactose 20.0 g/L)를 사용하였다. 균 접종 후 30℃에서 160 rpm으로 18시간 배양하였다.
성능/효과
- tropicalis는 각각 16 g/L, 15 g/L, 10 g/L의 에탄올을 생산하였다. K. marxianus의 에탄올 생산 수율 (YEtOH)은 0.50로 다른 효모보다 높은 것을 확인할 수 있었으며, 시간당 에탄올 생산량(PEtOH)도 0.38 g/L/h로 가장 높았다. 이 결과로서 K.
- ]. 녹조류나 갈조류의 경우 총 탄수화물이 39.1%와 59.9%이였으며, E. spinosum의 총 탄수화물은 69.2%로 파래와 다시마 보다 20-30% 높은 것을 확인할 수 있었다. 따라서 다른 갈조류나 녹조류보다 탄수화물이 많이 포함된 홍조류 E.
- 22 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한 K. marxianus의 시간당 에탄올 생산량 (PEtOH)은 0.38 g/L/h로 P. stipitis, S. cerevisiae, C. torpicalis의 각 에탄올 생산량 (PEtOH)인 0.17 g/L/h, 0.16 g/L/h, 0.17 g/L/h보다 2배 높은 것을 확인할 수 있었다 [Table 2]. 해조류의 경우 염이 에탄올 생산에 저해제로 작용할 수 있기 때문에 염 농도가 중요하다.
- 28으로 나타났다. 또한 에탄올 생산 수율 (YEtOH)을 비교하였을 때 K. marxianus가 P. stipitis와 S. cerevisiae보다 높았으며, C. tropicalis보다는 0.22 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한 K.
- 전처리 시 생성된 HMF를 제거하기 위해 활성탄 5% (w/v)을 이용하여 HMF를 제거한 뒤 바이오 에탄올 생산을 하였다. 에탄올 발효를 한 결과 K. marxianu가 18 g/L의 에탄올을 생산하였으며 P. stipites, S. cerevisiae, C. tropicalis는 각각 16 g/L, 15 g/L, 10 g/L의 에탄올을 생산하였다. K.
- 38 g/L/h로 가장 높았다. 이 결과로서 K. marxianus가 E. spinosum으로부터 바이오에탄올 생산에 적합한 것으로 판단된다.
- spinosum을 이용하여 열산가수분해를 통한 전처리와 효소당화를 실시하고, 활성탄을 첨가하여 HMF를 제거한 뒤 에탄올 발효를 진행하였다. 활성탄을 이용하여 HMF를 제거한 결과 전처리 후 생성된 5.7 g/L의 HMF가 0.3 g/L로 감소하였다. 에탄올 발효를 시작하기 전 전처리와 효소당화 후 생성된 당은 25 g/L의 갈락토오스와 11 g/L의 글루코오스가 생성되었다.
- cerevisiae보다 5-8 g/L 적은 농도의 에탄올을 생산하였다. 효모 4종으로부터 Table 2에 나타난 바와 같이 생산된 에탄올의 에탄올 생산 수율 (YEtOH)은 K. marxianus는 0.5, P. stipitis는 0.44, S. cerevisiae는 0.42 였고 C. tropicalis는 0.28으로 나타났다. 또한 에탄올 생산 수율 (YEtOH)을 비교하였을 때 K.
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