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- 저자 : 신경진 ( Gyeong-jin Shin ) (검색결과 3 건)
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목질계 바이오매스로부터 생산된 바이오에탄올 투과증발 과정에서 발생한 투과증발 잔류물의 항산화 활성
신경진 ( Gyeong Jin Shin ),정소연 ( So Yeon Jeong ),이홍주 ( Hong Joo Lee ),이재원 ( Jae Won Lee ) 한국목재공학회 2015 목재공학 Vol.43 No.6
본 연구에서는 목질계 바이오매스로부터 옥살산 전처리 액상 가수분해산물을 이용하여 바이오에탄올을 생산하였다. 생산된 바이오에탄올은 투과증발에 의해 분리, 농축하였으며 투과증발 잔류물에 대한 항산화 활성을 측정하였다. 옥살산 전처리 후 액상 가수분해산물에는 자일로스(37.28 g/ℓ)가 대부분을 차지하고 있었으며 발효저해물질인 초산, 푸르푸랄 및 페놀성 화합물을 포함하고 있었다. 전기투석에 의해 초산을 제거하였으며 전기투석 후 가수분해산물로 발효를 수행한 결과 12.21 g/ℓ의 에탄올을 생산하였다. 에탄올 농축 후 투과증발 잔류물의 에틸아세테이트 분획에서는 86.81mg/100 g(추출물)의 페놀성 화합물을 함유하고 있었으며 DPPH, ABTS 라디칼 소거활성 및 환원력에 대한 IC50 값은 각각 0.87 mg/mℓ, 0.85 mg/mℓ, 0.59 mg/mℓ로 나타났다. GC-MS로 구성성분을 확인한 결과 당 분해산물과 페놀 유도체들이 검출되었다. In this study, we produced bioethanol from the original hydrolysate obtained during oxalic acid pretreatment of lignocellulosic biomass. The bioethanol was separated and concentrated by pervaporation and the residue after pervaporation was evaluated for its antioxidant activity. Xylose (37.28 g/ℓ) was the major product in the original hydrolysate. The original hydrolysate contained acetic acid, furfural and total phenolic compounds (TPC) as fermentation inhibitors. Acetic acid was removed by electrodialysis (ED), and 12.21 g/ℓ of bioethanol was produced from ED-treated hydrolysate. The TPC of ethyl acetate extracts from the residue obtained (OA-E) during pervaporation was 86.81 mg/100 g (extract). The IC50 values of DPPH and ABTS radical scavenging activities, and reducing power of OA-E were 0.87 mg/mℓ, 0.85 mg/mℓ, and 0.59 mg/mℓ, respectively. Sugar degradation products and the phenolic compounds in OA-E were determined by GC-MS.
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Two-stage 산 처리에 의한 목질계 바이오매스로부터 푸르푸랄 생산과 회수
신경진 ( Gyeong Jin Shin ),정소연 ( So Yeon Jeong ),이홍주 ( Hong Joo Lee ),이재원 ( Jae Won Lee ) 한국목재공학회 2015 목재공학 Vol.43 No.1
본 연구에서는 2단계 산 처리 방법을 이용하여 목질계 바이오매스로부터 푸르푸랄(furfural) 생산 조건을 탐색하고 생성된 푸르푸랄은 XAD-4 resin을 이용하여 회수하였다. 1차 산 처리 촉매로는 옥살산(oxalic acid)과 황산(sulfuric acid)을 사용하였다. 1차 산 처리로부터 얻어진 액상가수분해산물에 포함된 자일로스 농도는 옥살산과 황산 촉매에서 각각 18.86 g/ℓ, 19.35 g/ℓ로 유사한 값을 나타냈다. 반면 올리고머 함량은 황산 촉매에서 높은 값을 나타냈다. 옥살산전처리와 2차 황산 처리(황산 0.1 mℓ, 90분)의 연속과정에서 최대 55.10%의 푸르푸랄 생산 수율을 나타냈다. 2차 산처리 과정에서 반응시간이 증가할수록 푸르푸랄 생산 수율은 증가하였다. 생성된 푸르푸랄은 XAD-4 resin을 이용하여 대부분 회수하였다. In this study, we investigated optimal reaction conditions for furfural production from lignocellulosic biomass by two-stage acid treatment. Furfural produced by this method was recovered using XAD-4 resin. Oxalic and sulfuric acid were used as catalysts for the first stage of treatment. The concentration of xylose in the hydrolysate obtained from the first stage was 18.86 g/ℓ with oxalic acid and 19.35 g/ℓ with sulfuric acid. The concentration of oligosaccharide was relatively high when sulfuric acid was used. Maximum yield of furfural, that is, 55.10% (6.71 g/ℓ), was obtained when oxalic acid was used for the first stage and 0.1 mℓ of sulfuric acid was used for the second stage of treatment for 90 min. Furfural production yield increased with increasing the reaction time. Most of the furfural produced by this two-stage treatment method was recovered using XAD-4 resin.
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에탄올 생산 향상을 위한 발효저해물질 제거와 리그닌 유래 발효저해물질이 에탄올 발효에 미치는 영향
엄민 ( Min Um ),신경진 ( Gyeong-jin Shin ),이재원 ( Jae-won Lee ) 한국목재공학회 2016 목재공학 Vol.44 No.3
본 연구에서는 옥살산 전처리 바이오매스의 액상가수분해산물에 포함된 발효저해물질을 전기투석과 XAD 수지 처리하여 제거한 후 에탄올을 생산하였다. 전기투석 과정에서 아세트산은 대부분 제거되었으며(95.6%), 비이온성 발효저해물질(Total phenolic compound: TPC, 5-hydroxymethyl furfural: HMF, furfural)은 XAD 수지 처리에 의해 효과적으로 제거되었다. 전기투석과 XAD 수지 처리된 액상가수분해산물로 발효를 수행한 결과 XAD 수지의 침지시간이 짧을수록 에탄올 생산이 향상되었다. 최대 에탄올 생산은 발효 72시간 후 6.16 g/ℓ로 전기투석 후 액상가수분해산물을 XAD-4 수지에서 5분 침지하였을 때 나타났다. 리그닌 유래 발효저해물질 중 syringaldehyde는 저농도(1 mM, 2 mM)에서 에탄올 생산을 향상시켰으며 5 mM에서는 발효에 부정적인 영향을 주었다. 리그닌 유래 발효저해물질의 시너지효과를 확인하고자 합성배지로 발효를 수행하였으며, Syringaldehyde (1 mM)와 ferulic acid (1 mM) 합성배지를 이용하여 발효를 수행한 결과 syringaldehyde보다 ferulic acid의 영향으로 에탄올 생산이 감소했다. In this study, ethanol was produced from a biomass hydrolysate that had been treated by electrodialysis (ED) and Amberlite XAD resin to remove fermentation inhibitors. Most of the acetic acid (95.6%) was removed during the ED process. Non-ionizable compounds such as total phenolic compounds, 5-hydroxymethyl furfural, and furfural were effectively removed by the XAD resin treatment. Ethanol production was improved when the ED-treated hydrolysate was treated with XAD-4 resin for a short reaction time. The highest ethanol production from ED-treated hydrolysate was 6.16 g/ℓ (after 72 h of fermentation) when the treatment with XAD-4 resin was for 5 min. Among the ligninderived fermentation inhibitors tested, syringaldehyde in low concentrations (1 and 2 mM) in the hydrolysate increased ethanol production, whereas a high concentration (5 mM) inhibited the ethanol production process. A synthetic medium containing syringaldehyde and ferulic acid was prepared to investigate the synergistic effect of inhibitors on ethanol fermentation. Ethanol production decreased in the mixture of 1 mM syringaldehyde and 1 mM ferulic acid, implying that the effect of ferulic acid on ethanol fermentation is comparable to that of syringaldehyde.
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