초록 ▼

연구의 목적 및 내용
· 고활성의 cellobiose dehydrogenase의 유전자 확보 및 Pichia stipitis 를 이용한 발현 연구.
· 변형체 고효율 당화 효소 복합체(셀룰로좀)를 효모 기주에 도입 목질계 바이오매스 당화 및 발효 과정을 동시에 수행하는 경제적인 에탄올 생산 융합공정을 연구
· 균주에 미치는 알코올 및 부산물의 영향을 줄이며 발효 공정의 시간을 감소시키는 신개념 마이크로 반응기를 개발
연구결과
· Cellobiose dehydrogenase 생산능력이 우수한 균주 선별 및

연구의 목적 및 내용
· 고활성의 cellobiose dehydrogenase의 유전자 확보 및 Pichia stipitis 를 이용한 발현 연구.
· 변형체 고효율 당화 효소 복합체(셀룰로좀)를 효모 기주에 도입 목질계 바이오매스 당화 및 발효 과정을 동시에 수행하는 경제적인 에탄올 생산 융합공정을 연구
· 균주에 미치는 알코올 및 부산물의 영향을 줄이며 발효 공정의 시간을 감소시키는 신개념 마이크로 반응기를 개발
연구결과
· Cellobiose dehydrogenase 생산능력이 우수한 균주 선별 및 선별된 균주로부터 고활성의 cellobiose dehydrogenase의 유전자 확보함.
- Cellobiose dehydrogenase 생산균주의 효소활성도 분석 및 고농도 효소발현을 위한 배지최적화
- 고활성 균주의 cellobiose dehydrogenase 유전자 확보
- 확보된 유전자를 P ichia stipitis 에서 발현 시스템 구축.
· 셀룰로좀 생산 변형체 효모의 리그노셀룰로오스 바이오매스 당화시 탄소성분과 셀룰로좀 소단위체효소 조합의 시너지 분석 cellulase활성 및 에탄올 발효조건의 최적화
- pESC Vector에 Promoter가 GAPDH Promoter로 교체된 pGAPa vector를 구축함.
- 섬유소 분해효소 복합체의 세포 표면 고정화를 위한 유전자 설계와 발현 및 활성 분석
- Cell– Enzyme– Substrate 의 거대 복합체를 형성하여 당화 효율을 극대화시킬 수 있게 함.
· 복합분해효소 셀룰로오좀의 바이오매스 원재료에 따른 유전자변형 복합체의 최적조건 연구
- 섬유소 분해 효소가 도입된 재조합 균주의 실제 섬유소 당화 및 발효능 분석
- 섬유소를 직접 분해하여 당화액을 만들어 슈가 플렛폼을 구축함
· 발효 시간을 대폭 단축시킨 연속 immobilized cell channel reactor를 개발하여 바이오에탄올을 제조하였다. 이 반응기는 cell의 activity 측정, kinetics 도출 등에도 쉽게 적용할 수 있다. 또한 바이오에탄올을 고농도로 농축시킬 수 있는 silicalate membrane 장치를 개발하였다.
연구결과의 활용계획
· 지구상에서 가장 풍부하고 고갈 없이 재생이 가능한 식물자원으로 대표되는 목질자원 리그노셀 룰로오스(lignocelluloses)을 이용하여 바이오 에너지로의 효율적인 전환기술을 개발함으로써 폐기물 처리 효과를 얻고 더 나아가 바이오연료 생산을 통하여 화석연료 의존도를 줄이고 원유의 수입량 감소에 일조를 할 수 있음.
· 생명공학기술을 이용하여 저 비용의 기질을 이용하여 바이오에너지로의 전환기술 개발을 통한 수출시장 확대 및 핵심 기술을 통한 국내 원료의 자원부족의 불리한 조건을 극복할 수 있음. 또 한 국내 발효공업 및 화학소재 산업의 경쟁력을 증대하는데 기여할 것으로 기대함.
· Immobilized cell channel reactor는기체를 연속적으로 분리하며 항생물질 및 항암물질, 유기산, 아미노산 발효 생산등을 할 수 있는 복합 반응기이며 다양한 연구에 Tool로서 활용 가능하다.

Abstract ▼

Purpose(500자내외)
· Identification of the gene using RT-PCR and expression by P . stipitis
· Development of more efficient cellulase systems called ' mini Cellulosome' using Clostridium cellulovorans cellulosome for producing bioethanol in recombinant Saccharomyces cerevisiae strains
· Develo

Purpose(500자내외)
· Identification of the gene using RT-PCR and expression by P . stipitis
· Development of more efficient cellulase systems called ' mini Cellulosome' using Clostridium cellulovorans cellulosome for producing bioethanol in recombinant Saccharomyces cerevisiae strains
· Development of a novel microreactor to reduce the time of fermentation process and the contamination of microorganisms which is caused by alcohol and other sideproducts.
Contents(1000자내외)
· Screening of the cellulase dehydrogenase producing fungal strains
- Optimization of media composition for high activity of cellulase dehydrogenase
- Identification of the gene using RT-PCR and its expression by P . stipitis
· The optimization of cellulase activity and the fermenation condition in saccharification process of lignicellulosic biomass using recombinant yeast producing cellulosome
- Construction of pGAPa vector, modified pESC vector containing GAPDH promoter
- Activity analysis and design of genes for cell surface display of minicellulosome
- The formation of Cell-Enzyme-Substrate complex for increasing the saccharification efficiency of cellulsic materials
· Study of the optimization in minicellulosome complex to degrade raw cellulosoic biomass
- Development of sugar platform by recombinant strains expressing minicellulosome The bioethanol was produced by the immobilized cell reactor which was developed to reduce the fermentation time significantly. This reactor can be easily applied to measure the activity of cell and the kinetics. Furthermore, silicalate membrane equipment was developed to produced highly-enriched bioethanol
Expected Contribution (500자내외) (응용분야 및 활용범위 포함)
· The use of renewable waste substrates is an environmentally friendly choice that also contributes to the reduction of waste treatment costs and increases the economic value of by-products.
· This bioconversion would directly benefit the environment by obtaining biodegradable polymers, promoting the use of biodieseland reducing petroleum dependency.
· The development of processes for converting inexpensive feedstock into higher value products is expected to make bioethanol production more economical and will thus help establish more biorefineries.
· The immobilized cell reactor is a combined reactor which can separate the gas phase continuously, produce a wide variety of products such as and be utilized as a tool in various studies

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구)최종보고서 ... 1
• 목 차 ... 3
• Ⅰ. 연구계획 요약문 ... 4
• 연구계획 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구결과 요약문 ... 5
• 국문요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 36
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 36
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 40
• 7. 주관연구책임자(공동연구원) 대표적 연구실적 ... 40
• 8. 참고문헌 ... 41
• 9. 연구성과 ... 41
• 10. 기타사항 ... 46
• [별첨1]대 표 연 구 성 과 ... 47
• 자체평가 의견서 ... 49