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액체 이산화탄소 조건에서의 캐놀라 오일 유래의 효소적 바이오디젤 생산
이명구(Myunggu Lee),박철환(Chulhwan Park),조재훈(Jaehoon Cho),이준학(Junhak Lee),이도훈(Dohoon Lee),김상용(Sangyong Kim) 한국생물공학회 2010 KSBB Journal Vol.25 No.4
액체 이산화탄소를 반응용매로 사용하여 메탄올에 의한 효소 활성이 저해되는 것을 방지하고 친환경적이며 에너지 절감 효과가 우수한 바이오디젤 생산 방법을 제시하고자 유기용매(t-butanol, acetone, chloroform, hexane, THF, cyclohexane, toluene)와 액체 이산화탄소 비교실험을 통해 액체 이산화탄소가 기타 유기용매와 같은 메탄올 저해를 방지하는 역할을 함으로써 반응 용매로서의 적합함을 확인하였다. 또한 동일 이산화탄소를 이용한 초임계 이산화탄소와 비교 실험을 수행하여 초임계 이산화탄소를 이용한 바이오디젤 생산과 유사한 결과를 나타냄으로써 액체 이산화탄소를 이용한 바이오디젤 생산방법이 에너지절약형 친환경 바이오디젤 생산에 더욱 적합함을 확인할 수 있었다. 그리고 액체 이산화탄소 상태에서 바이오디젤 생산의 최적화를 통해 고효율 효소는 novozym 435, lipozyme RM IM 및 lipozyme TL IM 중에서 1,3-위치 선택적 특이성을 가진 lipozyme TL IM이 가장 우수함을 확인할 수 있었다. 또한 경제적 최적 조건과 고전환율 최적조건을 도출하여 각각 88.3%, 99.7%의 높은 전환율을 얻었다. 본 연구를 통해 액체 이산화탄소가 메탄올에 의한 효소활성 저해를 방지하는 반응 용매로 적합하며, 지구 온난화의 주요 요인인 이산화탄소를 이용할 뿐 아니라 비독성 용매로서 친환경적이며 초임계 이산화탄소 상태보다 에너지 절감효과가 우수하여 효소적 바이오디젤 생산 방법에 새로운 방안을 제시 할 수 있었다. It has been well known that organic solvents like t-butanol and n-hexane can protect lipases from the inhibition by short-chain alcohols in the enzymatic transesterification. However, use of the organic solvents should be minimized considering their negative effects on environment and human health. Therefore, use of the greener solvents has been pursued in various are as including the enzymatic biotranformation. In this study, the liquid carbon dioxide (LCO₂) was employed as an alternative media for the enzymatic transesterification of canola oil. The conversion in the LCO₂ was comparable with those in organic solvents and the supercritical carbon dioxide, and under optimum conditions, the value reached 99.7%. It is expected that this method can provide a new type of biodiesel production process with higher energy efficiency and lower environmental impact.
바이오매스 유래의 저해물질이 에탄올 생산에 미치는 영향
이명구(Myunggu Lee),조대행(Dae Haeng Cho),김용환(Yong Hwan Kim),이진원(Jinwon Lee),이종호(Jong Ho Lee),김승욱(Seung Wook Kim),조재훈(Jaehoon Cho),김상용(Sangyong Kim),박철환(Chulhwan Park) 한국생물공학회 2009 KSBB Journal Vol.24 No.5
목질계 바이오매스 전처리시 발생하는 저해물질로써 퓨란류, 유기산류, 페놀류를 포함한 발효에 있어, S. cerevisiae K35와 P. stipitis KCCM 12009가 에탄올 생산에 미치는 영향을 중심으로 연구를 수행하였다. 본 연구에 사용된 두 균주 모두 24시간 내에 100 g/L의 glucose를 모두 소비하였으며, 40 g/L 이상의 에탄올을 생산하였다. 저해물질로 퓨란 (5-HMF, furfural)류가 1-2 g/L 존재시, S. cerevisiae K35는 furfural에 비해 5-HMF에 의한 저해영향을 높았으며, P. stipitis KCCM 12009는 그와 반대의 경향을 보였다. Acetate가 5 g/L 이상 존재하는 경우, S. cerevisiae K35와 P. stipitis KCCM 12009 두 균주 모두에 균체량 및 에탄올 생산에 대한 저해정도가 가장 높았다. 또한, 페놀류 (syringaldehyde, vanillic acid, syringic acid)가 각각 1-2 g/L 존재시, S. cerevisiae K35는 비교적 적은 세포성장 저해영향과 소량 증가하는 에탄올 생산량을 보인 반면, P.stipitis KCCM 12009는 전반적으로 S. cerevisiae K35의 세포성장과 에탄올 생산에 있어 유사한 경향을 보였으나, syringaldehyde와 vanillic acid가 2 g/L 존재시에는 24시간에 균생장이 급격히 감소함과 동시에 에탄올 생산량도 감소함을 보였고, 48시간 배양 후 저해물질의 영향에서 벗어나 정상적인 세포성장과 에탄올을 생산하는 경향을 보였다. S.cerevisiae K35와 P. stipitis KCCM 12009에 동일한 농도의 저해물질이 존재시 저해영향의 차이를 보이는 것은 균주 자체의 특성 차이로 인한 저해물질에 대한 민감도를 나타내는 것으로 보인다. 본 연구를 통해 두 균주를 이용한 바이오 에탄올 생산시 발생되는 저해물질의 농도별 선택적 특이성을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 목질계 바이오매스 전처리시 발생되는 저해물질의 적정농도를 확인할 수 있었다. The process for ethanol production requires lignocellulosic biomass to be hydrolyzed to generate monomeric sugars for the fermentation. During hydrolysis step, a monomeric sugars and a broad range of inhibitory compounds (furan derivatives, weak acids, phenolics) are formed and released. In this study, we investigated the effects of inhibitory compounds on the fermentative performance of Saccharomyces cerevisiae K35 and Pichia stipitis KCCM 12009 in ethanol production, two yeast strains were fermented in the synthetic medium including six inhibitory compounds such as 5-hydroxymethylfurfura (5-HMF), furfural, acetic acid, syringaldehyde, vanillic acid and syringic acid. Ethanol of over 40 g/L was produced by two yeast strains in the absence of inhibitory compounds, respectively. Most inhibitory compounds except acetic acid had a little effect on the ethanol production, but acetic acid showed high inhibition effect on the cell growth and ethanol production.
박병현 ( Byunghyun Pak ),이준헌 ( Junheon Lee ),채창우 ( Changwoo Chae ),이주형 ( Juhyung Lee ),이명구 ( Myunggu Lee ),송창섭 ( Changseob Song ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-
The objective of this study is improve the technology by various testing devices for measuring degree of compaction. The methods for quality control for compaction are very various. But, normally the specifications have provided PBT(Plate Bearing Test) method when inspector tested quality control. In spite of the PBT has a few weak points to reduce process and cost. In order to improve quality control method, analyzed in-situ test results between PBT and other devices.(LWDT and Geogauge)