돼지감자 분말을 이용한 고정화 Kluyveromyces marxianus sp.의 에탄올 연속발효 = Continuous Ethanol Fermentation by Immobilized Kluyveromyces marxianus F043 Using Jerusalem Artichoke Powder

국문 초록 (Abstract)

돼지감자 분말로부터 에탄올을 효율적으로 생산하기 위하여 Kluyveromyces marxianus F043을 2% sodium alginate에 고정화시키고 연속발효를 수행하여 발효특성을 조사하였다. 연속발효 수행시 고정화 효모는 48시간으로 활성화되었다. 2% cellulase로 처리된 돼지감자배지의 CSTR 연속발효에서 희석속도가 증가할수록 에탄올 농도는 감소하였고 잔당 농도는 증가하였다. 에탄올 생산성이 높고 당의 유실율이 낮은 최적조건은 희석속도 0.2h^(-1), 유입 배지농도 75 g/ℓ이었으며 이때 에탄올 생산성은 3.1 g/ℓ·h, 기질이용율은 62.6%이었다. 최적조건에서 3주 동안 연속발효를 수행하였을 때 유출액 중의 에탄올 농도는 16.3∼17.9 g/ℓ, 생균수는 6.60∼7.16 log cells/㎖로 거의 일정하게 유지되었고 에탄올 이외에 methyl, n-propyl, iso-butyl, iso-amyl alcohol이 미량 검출되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

To produce ethanol from Jerusalem artichoke powder efficiently, Kluyveromyces marxianus F043 cells were encapsulated in 2% sodium alginate and were cultured in a countinuous reactor to investigate the fermentation properties. Immobilized K. marxianus F043 cells were activated for 48 hours in a fermentor for continuous ethanol production. The culture in a CSTR using a Jerusalem artichoke substrate treated with 2% cellulase showed a decrease in ethanol concentration and an increase in residual saccharide concentration with a increasing dilution rate. Optimum conditions for high ethanol productivity and low residual saccharide outpu were clarified to be given at a dilution rate of 0.2 h^(-1) and a Jerusalem artichoke medium concentration of 75 g/ℓ. Ethanol productivity of 3.1 g/ℓ·h and saccharide utilization of 62.6% were obtained under the optimum condition. When the fermentation was performed for 3 weeks under these conditions, the effluent medium showed stable ethanol concentrations of 16.3∼17.9 g/ℓ and viable cells of 6.60∼7.16 log cells/㎖ without contamination. Trace amounts of methyl, n-propyl, iso-butyl, iso-amyl alcohols besides ethanol were detected.