초록 ▼

■ 연구 목적
리그닌 분해효소를 대량생산하는 형질전환체 개발로 바이오에탄올 생산을 위한 목질계 바이오매스의 생물학적 전처리 효율 향상
■ 연구 내용
○ 바이오에탄올 생산을 위한 목질계 바이오매스 전처리 개요
- 최근 지구 온난화와 화석자원의 고갈로 인해 바이오에탄올이 수송연료용 대체 에너지로 대두되었으며, 곡물가 상승 및 식량부족의 문제점을 유발하는 식량자원 대신 목질계 자원을 이용한 바이오에탄올 생산 기술의 필요성이 증대 됨.
- 셀룰로오스와 결합한 리그닌을 분해하는 전처리 공정이 목질계 자원을 이용한

■ 연구 목적
리그닌 분해효소를 대량생산하는 형질전환체 개발로 바이오에탄올 생산을 위한 목질계 바이오매스의 생물학적 전처리 효율 향상
■ 연구 내용
○ 바이오에탄올 생산을 위한 목질계 바이오매스 전처리 개요
- 최근 지구 온난화와 화석자원의 고갈로 인해 바이오에탄올이 수송연료용 대체 에너지로 대두되었으며, 곡물가 상승 및 식량부족의 문제점을 유발하는 식량자원 대신 목질계 자원을 이용한 바이오에탄올 생산 기술의 필요성이 증대 됨.
- 셀룰로오스와 결합한 리그닌을 분해하는 전처리 공정이 목질계 자원을 이용한 바이오에탄올 생산의 걸림돌이 되고 있으나 백색부후균의 리그닌 분해효소를 이용하면 저비용으로 친환경적인 전처리가 가능함.
○ 리그닌분해효소 대량생산용 형질전환체 개발
- 성장속도가 빠르고 배양이 쉬운 유기체를 이용하여 백색부후균의 리그닌분해 효소 유전자를 형질전환하여 재조합 단백질을 합성
- 대장균, 누룩곰팡이, 효모 2종: 4종류 리그닌분해효소(겨울우산버섯의 라카아제 및 망간퍼옥시다아제, 아교버섯의 라카아제, 그리고 구름버섯의 망간퍼옥시다아제) 형질전환체 개발 됨.
- 대량배양과 크로마토그래피 등을 통해 재조합 효소 형태로 생산 및 순수분리 됨.
○ 리그닌분해효소 복합체를 이용한 전처리
- 효소 분비 효율성 증가를 위해 리그닌분해효소를 세포밖으로 분비되는 단백질과 함께 재조합 한 후 복합체 형태로 생산
- 2종의 리그닌분해효소 복합체를 생산하는 형질전환체를 확보하였고 생산된 효소의 활성 및 안정성 3배 증가됨.
- 보리짚 전처리에 복합체를 적용하여 대조구보다 당 생산성이 3배 증가됨.
○ 백색부후균 형질전환체를 이용한 전처리
- 리그닌분해효소 생산성이 강화된 백색부후균 형질전환체를 이용하여 소나무 및 백합나무 목재칩을 전처리하여 효과 분석
- 형질전환체로 전처리 시 소나무와 백합나무의 리그닌분해가 대조구보다 3배 증가됨.
- 전처리 후 소나무와 백합나무의 당화율 및 에탄올 생산성이 대조구보다 약 2배 증가됨.
○ 리그닌분해효소 정제 및 고정화효소 제작
- 리그닌분해효소 특성을 구명하고 장기보관 및 재활용을 위한 고정화효소 제작 조건 확립
- 리그닌분해효소의 고정화를 통해 4주 이상 냉장보관 및 2회 재활용 가능

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 발간사 ... 5
• 목차 ... 7
• 연구보고 요약 ... 9
• 제1장 바이오에탄올 생산을 위한 목질계 바이오매스 전처리 개요 ... 13
• 1. 목질계 바이오에탄올 생산의 필요성 ... 13
• 2. 목질계 바이오매스의 리그닌 ... 16
• 3. 목질계 바이오매스의 전처리 방법 ... 21
• 4. 리그닌분해(전처리)효소 ... 22
• 5. 참고문헌 ... 27
• 제2장 리그닌분해효소 대량생산용 형질전환체 개발 ... 31
• 1. 서론 ... 31
• 2. 대장균(Escherichia coli) 활용 리그닌분해효소 형질전환체 개발 ... 32
• 3. 진균류(Aspergillus oryzae) 활용 리그닌분해효소 형질전환체 개발 ... 41
• 4. 효모(Saccharomyces cerevisiae) 활용 리그닌분해효소 형질전환체 개발 ... 49
• 5. 효모(Pichia pastoris) 활용 리그닌분해효소 형질전환체 개발 ... 58
• 6. 참고문헌 ... 71
• 제3장 리그닌분해효소 복합체를 이용한 전처리 ... 75
• 1. 서론 ... 75
• 2. 리그닌분해효소 복합체의 생산 및 전처리효과 분석 ... 77
• 3. 참고문헌 ... 82
• 제4장 백색부후균 형질전환체를 이용한 전처리 ... 85
• 1. 서론 ... 85
• 2. 리그닌분해효소 과발현 백색부후균 형질전환체를 이용한 전처리 ... 86
• 3. 참고문헌 ... 103
• 제5장 리그닌분해효소 정제 및 고정화효소 제작 ... 107
• 1. 서론 ... 107
• 2. 겨울우산버섯의 라카아제 정제 ... 108
• 3. 리그닌분해효소 고정화 ... 115
• 4. 참고문헌 ... 121