Studies on the Microbial Utilization of Agricultural Wastes (Part 13) Optimization of Simultaneous Hydrolysis-Fermentation for Ethanol Production from Rice Straw

농생폐자원의 미생물학적 이용에 관한 연구 (제13보) Ethanol 생산을 위한 동시당화-발효조건의 검사

Studies were made to optimize the simultaneous hydrolysis-fermentation (SSF) process for the production of ethanol from rice straw. Trichoderma sp. KI 7-2 was selected to produced cellulase by solid culture for SSF. Ethanol production was highest when the SSF process utilized koji culture of the fungus grown on a medium of wheat bran-rice straw 3 : 2 mixture with moisture content of 50% adjusted to pH 4.5 for 7 days as the enzyme source. It was found that pretreatment of the substrate is not necessary. To ferment 1g of rice straw by SSF 2.47 units of cellulase were required, and the initial yeast concentration of 2.5$\times$10$^{7}$ cell/$m\ell$ was found to be sufficient. Optimum pH and temperature for the process were 4.5 and 4$0^{\circ}C$, respectively. It was also found that higher ethanol concentration in the broth can be obtained by the addition of substrate or substrate and enzyme to SSF broth.

Trichoderma sp. KI 7-2와 내열성 효모를 이용하여 볏짚에서 ethanol을 생산하기 위한 동시당화-발효의 최적조건을 검토하였다. 발효생산시 고체배양에서의 배지는 밀기울과 볏짚을 3 : 2 로 혼합하고 pH를 4.5로 조절한 수분함량 50%의 고체배지에서 7일간 배양한 koji를 사용했을 때 가장 높은 ethanol이 생산되었다. 기질의 전처리는 ethanol 생산성에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 볏짚의 동시당화-발효를 위해서는 효소량은 볏짚 1g당 2.47units가 요구되며, 발효액중 초기 효모 농도가 2.5$\times$$10^{7}$ cell/$m\ell$이면 충분하였다. 동시당화-발효 과정을 위한 최적 pH와 온도는 각각 4.5와 4$0^{\circ}C$였다. 또한 동시당화-발효액에 다시 기질 또는 효소와 기질을 첨가하여 최종 ethanol 농도를 높일 수 있었다.