초록 ▼

* 본 연구에서는 지난 3년 동안, 미세조류 당화를 위한 산 촉매 선정과 반응조건 최적화 연구를 수행하였으며 원 단위 사용량을 절감하면서 고농도의 당화액을 제조하는 기술을 개발하였음.
* 고체 산 촉매와 액체 산 촉매를 동시사용하는 미세조류 당화공정도 개발하였으며, 고체산 촉매를 사용하여 재활용 가능성이 있으며, 추후 중화공정 및 탈염공정이 필요하지 않아 공정비용 절감효과가 뛰어남.
* 미세조류 당화액을 이용하여 미생물을 발효를 통해 바이오에탄올은 물론 2, 3-BDO, rapamycin 등 고부가가치의 유용물질을 생산하

* 본 연구에서는 지난 3년 동안, 미세조류 당화를 위한 산 촉매 선정과 반응조건 최적화 연구를 수행하였으며 원 단위 사용량을 절감하면서 고농도의 당화액을 제조하는 기술을 개발하였음.
* 고체 산 촉매와 액체 산 촉매를 동시사용하는 미세조류 당화공정도 개발하였으며, 고체산 촉매를 사용하여 재활용 가능성이 있으며, 추후 중화공정 및 탈염공정이 필요하지 않아 공정비용 절감효과가 뛰어남.
* 미세조류 당화액을 이용하여 미생물을 발효를 통해 바이오에탄올은 물론 2, 3-BDO, rapamycin 등 고부가가치의 유용물질을 생산하고자 하는 것은 전혀 새로운 시도임.
* 특히 순차적 기질 사용을 통한 발효기술은 미세조류바이오매스의 이용가치 제고는 물론 한정된 자원의 사용효율을 극대화한다는 면에서 바이오리파이너리 공정개발에 파급효과가 클 것으로 기대됨.

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

IV. R&D result
For saccharification of microalgae, the componet of microalgae and the composition of saccharified solution are analyzed. Nannochloropsis oceanica and Golenkinia sp. are used in this research. While saccharification liquid of N.oceanica has many kinds of sugars like glucose, galact

IV. R&D result
For saccharification of microalgae, the componet of microalgae and the composition of saccharified solution are analyzed. Nannochloropsis oceanica and Golenkinia sp. are used in this research. While saccharification liquid of N.oceanica has many kinds of sugars like glucose, galactose, rhamnose, mannose, xylose, fucose, ribose, the solution of Golenkinia sp. was only detected glucose and galactose. The maximum saccharification yield was 80% in 10g/l of N.oceanica saccharified with 2N nitric acid at 90oC in 90min. 3.2g/l glucose was taken by 100g/l of N.oceanica saccharification at the Fed-batch process which to make high concentration of saccharification liquid. In the saccharification of Golenkinia sp., liquid and solid acid catalysts are used simultaneously to know probability of low usage of liquid acid catalyst. As a result, the saccharification with 0.05N of nitric acid and 9.23g/l Amberlyst36 which name of solid acid catalyst was detected glucose 3.4g/L and galactose 0.77g/L which amount is better than 0.1N nitric acid used as a catalyst. Also, this process using solid and liquid catalyst at the same time don't need to desolinization or neutralization process after the main saccharification stage. It means solid and liquid acid catalyst can be made synergy if those are used simultaneously.
The membrane reactor system which is combined high temperature reactor and nano module is constructed and it used to measure galactose yield in the continuous process at the change of MWCO of membrane and temperature. In conclusion, the galactose collection could be possible but permeate flux became lower rapidly followed by temperature rising because of fouling effect of membrane. To solve this problem, the membrane which has more MWCO(Molecular Weight Cut Off) was settled. But it is showed same result because of fouling effect. Therefore, antifouling process or solution filtering would be needed to use continuous process with membrane reactor.
In saccharification of microalgae(Nannochloropsis oceanica), many sugars could be detected like glucose, galactose, rhamnose, mannose, xylose, ribose, fucose. For metaboliting these sugars, recombinant actinomyces(Streptomyces lividans TK24) and Klebsiella oxytoca is chosen. Recombinant actinomyces makes ethanol and DagA(Agarase) by the metabolite reconstruction. As a result, recombinant actinomyces can take the all sugars which are referred above except fucose. It means that it has possibility of production of the Rapamycin and DagA(Agarase). Streptomyces lividans can take the all sugars to make the agarase except fucose. Defined media which mimicking the real saccharifiation solution, however, the strain can not uptake all sugars perfectly and it is showed glucose catabolic repression exists. In case of the process that glucose and galactose are not exist, it is showed high enzyme activity though it has low amount of sugars. Therefore, glucose and galactose must be removed by the other microorganisms before the main process is proceeded with S.lividans to make the enzyme effectively.
S.cereviseae incubated at the defined media which mimicking the real saccharifiation solution makes ethanol with consuming the glucose, galactose, mannose gradually. After this, the enzymes are made with S.lividans comsumed the left of sugars. In this case, substrate utilization could be up to 95.2%.

(출처 : SUMMARY 10p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• S U M M A R Y ... 8
• CONTENTS ... 12
• 목차 ... 14
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 16
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 19
• 제 1절 국내 기술개발 현황 ... 19
• 제 2절 해외 기술개발 현황 ... 19
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 21
• 제 1절 이론적 배경 ... 21
• 1. 미세조류 바이오매스 당화관련 기초연구 ... 21
• 2. 막반응기 시스템 구축 및 제작 ... 21
• 3. 당화액 내 독성물질 과 염분 규명 및 제거 ... 22
• 4. 미세조류 바이오매스 당화액으로부터 미생물을 이용한 유용물질 생산 ... 22
• 제 2절 연구수행 방법 및 결과 ... 25
• 1. 미세조류 산분해 및 당화 ... 25
• 2. 막 분리 기술을 이용한 독성물질 및 염 제거 기술 개발 ... 44
• 3. 미세조류 당화액으로부터 미생물 배양을 통한 유용물질 생산 ... 50
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 63
• 제 1절 연차별 연구 개발 목표, 내용, 결과 및 달성도 ... 63
• 1. 1년차 ... 63
• 2. 2년차 ... 64
• 3. 3년차 ... 66
• 제 2절 본 연구의 질적 우수성 및 관련 분야 기여도 ... 67
• 제 5 장 연구 개발 결과의 활용계획 ... 68
• 제 1절 연구 개발 성과의 응용 잠재력 및 사업화 가능성 ... 68
• 1. 기술적 응용 잠재력 ... 68
• 2. 사업화로서의 활용 가능성 ... 68
• 제 2절 연구개발 성과의 파급 효과 ... 69
• 1. 과학기술적 파급효과 ... 69
• 2. 경제사회적 파급효과 ... 69
• 제 6 장 연구개발 과정에서 수집한 해외과학기술 정보 ... 70
• 제 7 장 참고문헌 ... 71
• 끝페이지 ... 72