[보고서]나노-바이오촉매(효소)를 활용한 화학소재 생물전환 생산공정 개발

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[국가R&D연구보고서] 나노-바이오촉매(효소)를 활용한 화학소재 생물전환 생산공정 개발
Development of bioconversion process for the production of chemical feedstocks using nanobiocatalysts(nano-enzymes) 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	조선대학교 Chosun University
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2015-09
과제시작연도	2014
주관부처	미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning
연구관리전문기관	한국연구재단 National Research Foundation of Korea
등록번호	TRKO201600009581
과제고유번호	1345220296
사업명	일반연구자지원
DB 구축일자	2016-10-01
DOI	https://doi.org/10.23000/TRKO201600009581

초록 ▼

본 연구에서는 선행연구에서 개발한 nanofiber material을 활용하여 안정성이 증가하고 재사용이 가능한 생촉매를 개발하고 이를 활용하여 생물공정을 통하여 생산되는 원료로 하여 화학소재를 생산하는 생물학적 전환공정을 완성하고자 하였다.

- 표면적이 넓고 효소의 고정화 성능이 우수한 nanofiber 및 nano-material의 성능을 개선.
- Glycerol을 전환하여 1,3-propanediol을 생산하는 효소들의 생산분리.
- 생촉매 고정화를 통한 나노-생촉매 시스템 개발
- 나노-생촉매를 활용한 회분식 생산공정의 개발 및 활용.
- 연속생산공정의 개발 및 laboratory scale 연속 전환공정개발.

1. 생촉매 고정화를 위한 나노재료의 합성 및 효능 분석
선행연구에서 본 연구진은 비표면적이 크고 효소 고정화 성능이 우수한 자석으로 분리가 가능한 polyaniline nanomaterial을 개발하여 이를 효소 고정화에 응용하였다. 각 효소의 특성에 따라 고정화 특성이 다르기 때문에 효소의 고정화에는 어려운 점이 있다. 본 연구에서는 nanomaterial의 성능개선을 활용하여 고정화가 가능한 나노 담체를 개발하였다.
2. Glycerol을 전환하여 1,3-PDO를 생산하는 효소생산 및 분리
본 연구에서는 선행 연구 결과를 토대로 1,3-PDO생산 효소를 대량 생산하고 그 균주로부터 1,3-PDO를 생산에 중요하게 관여하는 효소들을 생산 분리할 수 있는 방법을 개발 하였다.
3. 생촉매 고정화를 통한 나노-생촉매 시스템 개발
다양한 고정화 기법과 nanomaterial의 개선을 통한 효율적인 나노생촉매 시스템을 개발하여 이를 생물전환 공정에 활용 하였다.
4. Biofeedstock생산 회분식 효소반응기 설계 및 개발
균주를 사용하지 않고 회수가 가능한 고정화 효소를 이용하여 1,3-PDO를 생산할 수 있는 회분식 효소 반응공정을 개발하고 대량생산이 가능한 회분식 효소 반응기를 설계, 개발하였다.

연구결과 생물전환 공정에 필요한 효소를 분리하고 생산하여 대체화학 소재를 생산하는 경로의 효소를 확보하였다. 또한 효소를 안정화 시킬 수 있도록 하기 위한 고정화를 위한 나노 물질을 개발하여 효소를 고정화 시켰을 때 나노 생촉매의 회수 가능성과 안정성 증가 등의 효과를 달성하였다.

참고문헌 (25)

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