초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
바이오-나노 기술을 이용하여 목질계 바이오매스 재료로부터 바이오슈가 생산의 효율 증가를 위한 LPMO 바이오미메틱 효소를 개발하고 더불어 바이오매스로부터 고순도의 기능성 만노-올리고당 생산 및 정제기술을 개발하고자 하였다.

◼ 전체 내용
기존 석유 기반의 산업을 대체할 수 있는 화이트 바이오 산업의 등장에 따라 바이오매스로부터 생산되는 이세대 바이오슈가 자원의 중요성이 커지고 있다. 또한 최근 건강에 대한 관심이 증가되면서 설탕의 대안으로 떠오르는 기능성 올리고당

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
바이오-나노 기술을 이용하여 목질계 바이오매스 재료로부터 바이오슈가 생산의 효율 증가를 위한 LPMO 바이오미메틱 효소를 개발하고 더불어 바이오매스로부터 고순도의 기능성 만노-올리고당 생산 및 정제기술을 개발하고자 하였다.

◼ 전체 내용
기존 석유 기반의 산업을 대체할 수 있는 화이트 바이오 산업의 등장에 따라 바이오매스로부터 생산되는 이세대 바이오슈가 자원의 중요성이 커지고 있다. 또한 최근 건강에 대한 관심이 증가되면서 설탕의 대안으로 떠오르는 기능성 올리고당 (oligosaccharides)은 당도와 칼로리는 낮으면서 프리바이오틱스로서의 기능이 알려지면서 새로운 건강 기능식품으로 주목 받고 있다. 특히 만노-올리고당(mannno- oligosaccharide, MOS)은 그 기능이 우수함에도 불구하고 생산 공정의 어려움 때문에 아직 식품영역에 상용화되어있지 않는 실정이다. 이에 본 연구에서는 바이오-나노 기술을 이용하여 바이오매스로부터 바이오슈가와 기능성 만노-올리고당 생산 효율을 증대시킬 수 있는 기술을 개발함으로써 미활용 바이오매스를 자원화할 뿐만 아니라 저비용으로 기능성 물질의 생산을 가능하게 하고자하였다.
1. 리그노셀룰로오직 바이오매스로부터 바이오슈가 생산 효율 증대를 위해 LPMO의 기능을 모방한 LPMO 바이오미메틱(biomimetic) 효소를 개발
2. 만난(mannnan)계 헤미셀룰로오스를 다량 함유하고 있는 목질계 바이오매스로부터 생물학적 방법을 이용하여 만노-올리고당을 생산하고 맞춤형 나노 물질을 이용하여 만노-올리고당을 분리 정제하는 기술을 개발

□ 연구개발성과
바이오-나노 기술을 이용하여 목질계 바이오매스로부터 바이오슈가 생산의 효율 증가를 위해 구리이온이 결합된 바이오미메틱 LPMO 나노복합효소를 합성하였으며, 셀룰라아제 및 자일라나아제 효소와 함께 사용한 경우 시너지효과로 인해 상수리나무로부터 glucose는 1.12배, xylose는 1.18배로 생산량이 증가하였다. 또한, 커피와 알로에베라 두 종의 만난계 헤미셀룰로오스를 다량 함유하고 있는 바이오매스로부터 생물학적 방법을 이용하여 다양한 중합도 (M1-M6)의 만노-올리고당이 생산 가능하였으며, DEAE-N-cellulose 맞춤형 나노 구조체를 이용한 분리/정제를 통해 고순도의 만노-올리고당 생산할 수 있었다.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
화이트 바이오산업의 핵심 원료인 바이오슈가를 바이오매스로부터 생산하기 위해서는 많은 양의 가수분해 효소의 사용이 필수적이고 대부분의 산업용 효소는 외국으로부터 수입하고 있는 실정이므로 바이오-나노 기술을 이용하여 새로운 LPMO 바이오미메틱 보조 효소 개발은 메인 가수분해 효소 사용량을 줄일 수 있으며, 효소의 수입 대체 효과뿐만 아니라 향후 본격적인 바이오슈가 생산에 대비했을 때 새로운 효소 시장을 개척할 수 있다. 또한 바이오-나노 기술을 이용한 버려지는 바이오 매스로부터 기능성 만노-올리고당을 생산 연구는 효율적인 분리 정제 시스템을 통해 대량생산 체계를 구출할 것으로 예상되며, 고부가가치 기능성 소재의 개발 등 다양한 산업에서의 응용 가능성이 확대될 수 있다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1-1. LPMO 바이오미메틱 효소를 이용한 바이오슈가 생산 ... 5
• 1-2. 다양한 바이오매스로부터 기능성 만노-올리고당 생산 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 8
• 1) 연구수행 결과 ... 8
• 2) 목표 달성 수준 ... 8
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 8
• 5. 연구개발성과 및 활용 계획 ... 9
• 1) 연구성과 ... 9
• 2) 연구성과 활용계획 ... 10
• 6. 참고문헌 ... 10
• 끝페이지 ... 10