초록 ▼

재생 바이오매스에서 유래되는 헤미셀룰로오스부터 에탄올을 생산하기 위하여 헤미셀룰로오스 탄수화물의 주성분인 D-Xylose로부터 직접 에탄올을 생산할 수 있는 효모주를 토양으로부터 분리, 선별 및 동정하여 Candida sp. BT001로 명명하였다. Candida sp. BT001에 의한 D-Xylose로부터 에탄올 생산에 미치는 제 조건을 검토한 결과, 산소의 공급이 에탄올 발효의 모든 parameters에 많은 영향을 미침을 알 수 있었으며, 최적 배양 온도와 초기 pH는 30℃와 6.0이었다. 12%(w/v)의 D-Xyl

재생 바이오매스에서 유래되는 헤미셀룰로오스부터 에탄올을 생산하기 위하여 헤미셀룰로오스 탄수화물의 주성분인 D-Xylose로부터 직접 에탄올을 생산할 수 있는 효모주를 토양으로부터 분리, 선별 및 동정하여 Candida sp. BT001로 명명하였다. Candida sp. BT001에 의한 D-Xylose로부터 에탄올 생산에 미치는 제 조건을 검토한 결과, 산소의 공급이 에탄올 발효의 모든 parameters에 많은 영향을 미침을 알 수 있었으며, 최적 배양 온도와 초기 pH는 30℃와 6.0이었다. 12%(w/v)의 D-Xylose를 사용하여 배양 96시간째에 52.3 g/L의 에탄올이 생산되었으며, 이때의 에탄올 수율, 균체 수율 및 이론적 에탄올 수율인 각각 0.436 g/g, 0.021 g/g 및 85.5%이었다. 농업 부산물인 옥수수 속대로부터 에탄올을 생산하기 위하여 옥수수 속대의 가수분해에 미치는 제 조건을 검토한 결과, HCl이 가장 좋은 가수분해 용매이었으며 2%(w/v) HCl, 1:10의 액비 및 100℃에서 60분간 가수분해하였을 때, D-Xylose가 풍부한 당용액을 얻을 수 있었으며, 당화율도 비교적 높았다. 산 가수분해물의 발효성을 전처리 방법이 가장 좋았다. 전처리된 가수분해물로 에탄올 발효를 시도한 결과, 11.5%(w/v)의 가수분해물을 사용하여 37.2 g/L의 에탄올을 생산하였으며, 이때의 이론적 에탄올 수율은 84.1%이었다.

Abstract ▼

For the production of ethanol from the renewable biomass-drived hemicellulose, yeasts capable of assimilating D-xylose and producing ethanol directly from D-xylose were isolated from soils. Of them, yeast having the best ethanol-producing capability was screened, isolated ,identified and named as Ca

For the production of ethanol from the renewable biomass-drived hemicellulose, yeasts capable of assimilating D-xylose and producing ethanol directly from D-xylose were isolated from soils. Of them, yeast having the best ethanol-producing capability was screened, isolated ,identified and named as Candida sp. BT001. The results obtained from the studies of ethanol production by Candida sp. BT001 from D-xylose showed that the supply of aeration influenced the all fermentation parameters, and the optimum pH and temperature were 6.0 and 30?. respectively. This strain produced 52.3 g/L of ethanol from 120 g/L of D-xylose after incubation of 96 hrs, which was corresponded to 85.5 % of the theoretical ethanol yield. In this time, ethanol yield and cell yield were 0.436 g/g and 0.021 g/g, respectively. For the production of ethanol from hemicellulose using corn cob as an agricultural residue, hydrolysis conditions on the corn cob meals were studied. HCl was proved as the most effective solvent on the hydrolysis of corn cob meals. With the hydrolysis of the conditions of 2 %(w/v) HCl, solid:liquid ratio of 1:10, 100?, and 60 min, high D-xylose-rich solution was obtained. To improve the fermentability of corn cob hydrolysate, several pretreatment methods were tested, of which the ionic exchange chromatography was proved as the most efficient method. Candida sp. BT001 produced 37.2 g/L of ethanol from 11.5%(w/v) reducing sugar of the pretreated hydrolysate after incubation of 7 days which was corresponded to 84.1% of the theoretical ethanol yield.

목차 Contents

• I. 서 론...9
• II. 연구 방법...17
• 1. D-Xylose로부터 에탄올 생산...17
• 1.1 D-Xylose로부터 직접 에탄올을 생산할 수 있는 균주의 분리 및 선별...17
• 1.2 분리 효모주의 동정...18
• 1.3 Candida sp. BTOO1에 의한 D-xylose로부터 에탄올 생산의 제조건의 검토...18
• 1.3.1 Candida sp. BTOO1에 의한 D-xylose의 에톤올 발효의 형태(pattern)...18
• 1.3.2 Candida sp. BTOO1에 의한 여러 당류의 에탄올 발효...18
• 1.3.3 Candida sp. BTOO1의 생육과 에탄올 생산에 미치는 통기 효과...19
• 1.3.4 Candida sp. BTOO1에 의한 에탄올 생산에 미치는 초기 pH의 영향...19
• 1.3.5 Candida sp. BTOO1에 의한 에탄올 생산에 미치는 배양 온도의 영향...19
• 1.3.6 Candida sp. BTOO1에 의한 에탄올 생산에 미치는 D-xylose 농도의 영향...20
• 2. 헤미셀룰로오스 가수분해물로부터 에탄올 생산...20
• 2.1 옥수수 속대 헤미셀룰로오스의 산 가수분해...20
• 2.1.1 공시 재료 및 시료의 제조...20
• 2.1.2 옥수수 속대의 화학적 조성분 분석...20
• 2.1.3 옥수수 속대의 산 가수분해 조건의 검토...21
• 2.2 옥수수 속대 헤미셀룰로오스의 산 가수분해물의 전처리...21
• 2.2.1 헤미셀룰로오스 가수분해물의 제조...21
• 2.2.2 헤미셀룰로오스 가수분해물의 전처리...22
• 가. Ethylether에 의한 추출법...22
• 나. 이온 교환 크로마토그래피법...22
• 다. 활성탄의 처리...22
• 라. pH Shift...23
• 마. Steaming distillation...23
• 2.2.3 전처리된 가수분해물상에서의 균주의 생육...23
• 2.2.4 Candida sp. BTOO1의 호기적 생육에 미치는 furfural의 영향...23
• 2.3 Candida sp. BTOO1에 의한 헤미셀룰로오스 가수분해물의 에탄올 발효...24
• 2.4 분석방법...24
• 2.4.1 당화율의 측정...24
• 2.4.2 산 가수분해물중의 중성 탄수화물의 정량...24
• 2.4.3 환원당 및 에탄올의 정량...25
• 2.4.4 균체의 생육...25
• III. 결과 및 고찰...26
• 1. D-Xylose로부터 에탄올 생산...26
• 1.1 D-Xylose로부터 직접 에탄올을 생산할 수 있는 균주의 분리 및 선별...26
• 1.2 토양으로부터 분리된 효모주 BTOO1의 동정...26
• 1.3 Candida sp. BTOO1에 의한 D-xylose로부터 에탄올 발효의 형식(pattern)...27
• 1.4 Candida sp. BTOO1에 의한 여러 가지 당류로부터 에탄올 생산...28
• 1.5 Candida sp. BTOO1에 의한 에탄올 생산에 미치는 통기 효과...29
• 1.6 Candida sp. BTOO1에 의한 에탄올 생산에 미치는 초기 pH의 영향...30
• 1.7 Candida sp. BTOO1에 의한 에탄올 생산에 미치는 온도의 영향...30
• 1.8 Candida sp. BTOO1에 의한 에탄올 생산에 미치는 D-xylose 농도의 영향...31
• 2. 헤미셀룰로오스 가수분해물로부터 에탄올 생산...32
• 2.1 옥수수 속대의 화학적 조성분...32
• 2.2 옥수수 속대의 산 가수부해 조건의 검토...33
• 2.2.1 가수분해에 미치는 추출 용매의 영향...33
• 2.2.2 HCl 농도의 영향...33
• 2.2.3 HCl의 농도와 가수분해 시간의 영향...34
• 2.2.4 가수분해 온? 영향...35
• 2.3 헤미셀룰로오스 가수분해물의 전처리...36
• 2.4 Candida sp. BTOO1의 호기적 생육에 미치는 furfural의 영향...37
• 2.5 Candida sp. BTOO1에 의한 전처리 가수분해물로부터 에탄올 생산...38
• V. 참고문헌...40