팝핑 전처리를 이용한 폐목재의 효소당화

Popping Pretreatment for Enzymatic Hydrolysis of Waste Wood

본 연구는 새로운 전처리 방법인 팝핑법을 이용하여 폐목재에 처리하였고, 전처리 된 시료에 효소를 처리하여 당화 수율을 비교 분석하였다. 폐목재의 팝핑 전처리 전후의 화학적 조성 분석 결과 홀로셀룰로오스의 경우 각각 65.9%, 58.8%였으며, 리그닌과 알코올-벤젠을 이용한 유기용매 추출물, 회분의 함량은 전처리 전보다 각각 3.1%, 3.9%, 0.7% 정도 증가하였다. 그리고 폐목재의 팝핑 전처리 전과 후의 시료에 각각 효소 처리 후 환원당을 측정한 결과 팝핑 전처리를 한 경우 전처리 전보다 1.0~1.5 mg/$m{\ell}$ 증가하였다. 시료 50 mg (1%, w/v)에 대한 효소 가수분해율은 셀룰레이즈와 자일란네이즈를 50 U씩 1 : 1로 섞어 처리하였을 때 가장 효과적이었다. 또한 팝핑 된 시료에 효소를 처리하여 가수분해되어 나온 상등액을 HPLC 분석법을 이용하여 분석한 결과 팝핑 전처리 후 셀룰레이즈와 자일란네이즈를 처리하였을 때 피크가 증가하였으며, 주된 피크는 글루코스와 자일로스였다. 또한 GC 분석법을 이용하여 팝핑 후 효소가수분해 한 잔여물의 중성당 분석 결과 잔류 글루코스와 자일로스가 각각 팝핑 전보다 57.5%, 64.2% 감소하였다. 글루코스와 자일로스 당전환율은 각각 약 45.9%, 38.7%였다.

We have investigated pretreatment of waste wood using milling refinery combined with poping method, which can save energy for pretreatment and enzyme loading for enzymatic hydrolysis. The chemical analysis of holocellulose of non and popping treated waste wood showed 65.9% and 58.8%, and the lignin, organic extracts and ash were increased by 3%, 4% and 0.7% after pretreatment, respectively. The reducing sugar yields of pretreated waste wood were increased four times more than non-pretreated one and the synergistic effect of cellulase and xylanase were evaluated compare with individual enzyme treatment. Especially, enzyme cocktail (cellulase 50 U and xylanase 50 U) treatment was very efficient in 1% substrate (50 mg). Also, glucose and xylose conversion rate of pretreated waste wood by GC analysis were 45.9% and 38.7%, respectively.