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동시당화발효공정을 위한 바이오캡슐 형성
Bio-capsule Formation for Synchronous Saccharification and Fermentation Process 원문보기

Microbiology and biotechnology letters = 한국미생물·생명공학회지, v.45 no.2, 2017년, pp.162 - 167  

신경연 (창원대학교 생물학화학융합학부) ,  최혜정 (창원대학교 생물학화학융합학부) ,  강양래 (일산실업(주) 칠서에탄올공장부설기술연구소) ,  남기두 (일산실업(주) 칠서에탄올공장부설기술연구소) ,  송주영 (창원대학교 토목환경화공융합공학부) ,  주우홍 (창원대학교 생물학화학융합학부)

초록
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본 연구에서는 동시당화발효공정으로 바이오에탄올을 생산하기 위하여 바이오캡슐 형성을 시도하였다. 다수의 당화곰팡이 균주들과 발효 효모 균주들이 먼저 탐색되었다. Aspergillus sp. BCNU 6200, Penicillium sp. BCNU 6201 및 P. chrysogenum KACC 44363이 ${\alpha}$-amylase와 glucoamylase와 같은 당화 효소를 우수하게 생산하는 균주이었으며, Saccharomyces cerevisiae IFO-M-07이 조사된 균주 중에서 가장 에탄올 생산능이 높았다. 다음으로 pellet 형성 및 바이오 캡슐 형성을 위한 최적 조건을 평가하였다. 모든 조사된 곰팡이 모두 pellet을 형성하였으며, 바이오캡슐의 최적조건은 $28^{\circ}C$, 120 rpm이었다. 최종적으로 형성된 바이오캡슐을 이용하여 동시당화발효를 수행하여, Aspergillus sp. BCNU 6200의 바이오캡슐(Aspergillus sp. BCNU 6200 + S. cerevisiae IFO-M-07)이 10일간 발효시 $30^{\circ}C$, 120 rpm에서 3.9%의 에탄올을 생산함을 확인하였다. 본 실험 결과는 동시 당화발효 공정으로 바이오에탄올을 생산하는데 있어서 바이오캡슐을 활용함에 관한 유용한 정보를 제공하고 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

For the production of bioethanol by the synchronous saccharification and fermentation (SSF) process, bio-capsule formation was attempted. Many saccharifying fungal strains and fermentative yeast strains were first screened. Aspergillus sp. BCNU 6200, Penicillium sp. BCNU 6201, and P. chrysogenum KAC...

주제어

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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 바이오에탄올 생산공정에서 동시당화발효 공정을 적용하기 위하여 당화능이 우수한 곰팡이와 알코올 발효능이 우수한 효모를 탐색 및 분리하여 이들 균주들을 이용하여 바이오캡슐 형성 최적 조건을 검토하였다. 나아가 바이오캡슐을 적용하여 동시당화발효를 수행하여 그 결과를 보고하고자 한다.
  • 곰팡이와 효모를 이용한 바이오캡슐 형성은 영양원이 제한된 환경에서 효모는 한 세대 이상 성장하지 못하므로 곰팡이가 형성하는 pellet 사이로 들어가 엮여 자연적으로 공고정화되는 원리를 이용한 것이다[12]. 따라서 곰팡이의 pellet 형성은 바이오캡슐의 기초가 되므로 당화능이 우수한 3 균주에 대한 pellet 형성 여부를 조사하였다. 그 결과, P.
  • 따라서 본 연구에서는 바이오에탄올 생산공정에서 동시당화발효 공정을 적용하기 위하여 당화능이 우수한 곰팡이와 알코올 발효능이 우수한 효모를 탐색 및 분리하여 이들 균주들을 이용하여 바이오캡슐 형성 최적 조건을 검토하였다. 나아가 바이오캡슐을 적용하여 동시당화발효를 수행하여 그 결과를 보고하고자 한다.
  • 본 연구에서는 당화능이 우수한 균주 및 에탄올 발효능이 우수한 균주를 탐색하였으며, 이를 이용하여 바이오캡슐을 형성하기 위한 최적 조건을 조사하여 동시당화발효를 수행하였다. 이번 결과는 향후 바이오에탄올 생성공정에서 바이오캡슐을 이용하여 동시당화발효를 수행하기 위한 기초자료로 활용될 수 있으며, 이상의 연구를 바탕으로 에탄올 수율 향상을 위한 추후 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.
  • 본 연구에서는 동시당화발효공정으로 바이오에탄올을 생산하기 위하여 바이오캡슐 형성을 시도하였다. 다수의 당화 곰팡이 균주들과 발효 효모 균주들이 먼저 탐색되었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
동시당화발효란 무엇인가? 이에 생산 비용을 보다 절감하기 위하여 최근에는 재생 가능하며 저렴한 미세조류[6], 산업 폐액[7] 및 음식 폐기물[8, 9] 등을 자원으로 이용하거나 동시당화발효(Synchronous saccharification and fermentation, SSF) [8, 10]를 통한 바이오에탄올 생산에 대한 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 동시당화발효는 기존의 공정과 달리 당화효소를 분비하는 미생물과 발효 미생물을 혼합하여 당화공정과 발효공정을 동시에 수행하는 것으로, 곰팡이에 의해 생성된 포도당이 효모에 의해 빠르게 에탄올로 전환되어 포도당에 의한 전분의 효소적 가수분해에 대한 저해 작용을 최대한 줄이며 동시에 공정비용을 절감시킴으로써 공정의 효율을 향상시킬 수 있다[9].
효모를 이용하는 에탄올 발효 공정의 단점은 무엇인가? 3)를 사용하는 당화, 마지막으로 효모를 이용하는 에탄올 발효 공정으로 크게 3단계로 나누어져 있다[5]. 이러한 공정의 전분 용액화 및 당화를 위해 상업적 효소를 이용하는 전처리 과정은 에탄올 발효에 관여하는 효모의 전분 분해력 결여로 인한 것으로, 상업효소 사용경비로 인해 에탄올 생산 비용이 상대적으로 높다[3, 5]. 이에 생산 비용을 보다 절감하기 위하여 최근에는 재생 가능하며 저렴한 미세조류[6], 산업 폐액[7] 및 음식 폐기물[8, 9] 등을 자원으로 이용하거나 동시당화발효(Synchronous saccharification and fermentation, SSF) [8, 10]를 통한 바이오에탄올 생산에 대한 연구가 지속적으로 진행되고 있다.
동시당화발효의 장점은? 이에 생산 비용을 보다 절감하기 위하여 최근에는 재생 가능하며 저렴한 미세조류[6], 산업 폐액[7] 및 음식 폐기물[8, 9] 등을 자원으로 이용하거나 동시당화발효(Synchronous saccharification and fermentation, SSF) [8, 10]를 통한 바이오에탄올 생산에 대한 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 동시당화발효는 기존의 공정과 달리 당화효소를 분비하는 미생물과 발효 미생물을 혼합하여 당화공정과 발효공정을 동시에 수행하는 것으로, 곰팡이에 의해 생성된 포도당이 효모에 의해 빠르게 에탄올로 전환되어 포도당에 의한 전분의 효소적 가수분해에 대한 저해 작용을 최대한 줄이며 동시에 공정비용을 절감시킴으로써 공정의 효율을 향상시킬 수 있다[9].
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참고문헌 (20)

  1. Song HS, Ramkrishna D. 2010. Issues with increasing bioethanol productivity: a model directed study. Korean J. Chem. Eng. 27: 576-586. 

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  14. Groboillot A, Boadi DK, Poncelet D, Neufeld RJ. 1994. Immobilization of cells for application in the food industry. Crit. Rev. Biotechnol. 14: 75-107. 

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  18. Lee WS, Chen IC, Chang CH, Yang SS. 2012. Bioethanol production from sweet potato by co-immobilization of saccharolytic molds and Saccharomyces cerevisiae. Renew Energy 39: 216-222. 

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  20. Kang SC, Lee DG. 1999. Effects of loess on the mycelial pellet formation of phosphate dissolving fungus, Penicillium sp. GL-101 in the submerged culture. Korean J. Biotechnol. Bioeng. 14: 337-341. 

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