• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.858-862
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• 2008

분리 당화발효(Separate Hydrolysis and Fermentation, SHF)는 당화와 발효공정을 따로 수행하는 방법으로 최종 생성물인 글루코오스에 의해 억제 영향을 받기 때문에 반응에 진행됨에 따라 축적된 글루코오스의 농도가 높아지면 반응이 종결되는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 효소의 양을 늘리는 방법이 있지만, 효소의 생산비용이 비싸기 때문에 경제적인 방법이 될 수 없다. 이러한 분리 당화발효 공정의 단점을 극복하기 위해서 동시당화발효 공정(Simultaneous Saccharification and Fermentation, SSF)은 하나의 반응기에서 당화와 발효를 동시에 수행한다. 동시당화발효 공정에서는 당화과정에서 글루코오스가 생성되자마자 효모가 발효과정을 통해 글루코오스를 바로 제거하기 때문에 반응기내에서 당의 축적을 최소화할 수 있다. 따라서 동시당화발효 공정은 최종 생성물의 억제 작용을 방지할 수 있고, 효소의 가수분해 반응을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 동시당화발효에서 에탄올의 수율에 관여하는 조건들(pH, 반응온도, 효소 투입량, 반응시간)의 최적 조건을 찾는 연구를 수행하였다. 기질로는 감자전분을 사용하였고, 효소는 glucoamylase, 균주는 Saccharomyces cerevisiae가 각각 사용되었다. 동시당화발효의 최적의 조건은 pH 4, 온도 38로 나타났다. 최적의 조건으로 감자전분을 동시당화발효하였을 때 반응 18시간 후에 에탄올은 최대 수율 86%에 도달하였다.

• 청정기술
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• 제17권2호
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• pp.156-165
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• 2011

본 연구에서는 바이오에탄올 생산을 위한 목질계 바이오매스의 전처리, 당화, 당/산 분리, 발효, 정제에 이르는 전 공정을 조합하고, 상용공정모사기(PRO/II)를 사용하여 공정모사를 수행하였다. 주요 공정으로 강산에 의한 전처리 및 당화, SMB(simulated moving bed)를 사용한 당/산 분리, 그리고 증류 및 투과증발법(Pervaporation)을 이용한 에탄올 탈수 공정을 사용하였다. 열회수 공정을 이용하여 전 공정의 에너지 소비가 최소화 되도록 하고 강산당화공정에 의한 바이오에탄올 생산공정의 물질수지 및 열 수지를 확인하였다. 공정모사 결과, 1 kg의 에탄올을 생산하는데 필요한 바이오매스는 4.07 kg, 소요된 열량은 3,572 kcal로 계산되었다. 기존 묽은 산 당화공정(SRI 자료)에 비해 26%의 수율 증가와 30% 정도의 에너지 절감이 가능할 것으로 예상되었다. 이러한 수율을 얻기 위해서는 강산당화공정에 의한 전처리 및 당화공정에서 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스의 전환율이 90% 정도에 이르러야한다. 또한 5탄당 발효공정이 개발되어야 한다. 효율적 에너지 절감을 위해서는 SMB 공정에서 분리된 황산수용액의 농도가 20% 이상 되어야하며, SMB 공정에 의한 당/산분리 공정이 실용화되어야 강산당화공정에 의한 목절계 바이오에탄올 생산공정이 상용화될 것이다.

• 공업화학
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• 제23권3호
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• pp.326-332
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• 2012

다양한 전처리 방법 중에서 묽은 황산법으로 전처리한 폐옥수수대가 효소적 당화 공정을 거쳤을 때 가장 높은 포도당 수율을 보였다. 이 효소적 당화공정을 통계적으로 분석한 결과 효소량, 고액비, 반응시간 모두 당화효율과 비례적인 관계를 보였으며 그 중에서 효소량이 가장 큰 영향을 주는 인자로 파악되었으며 최적 조건에서 76.1%의 당화 효율을 보일 것으로 예측되었다. 분리당화 발효공정에서, Saccharomyces cerevisiae는 효소 당화를 거쳐 얻은 포도당의 80%이상을 에탄올 수율 37%, 생산성 0.42 $g/L{\cdot}hr$로 바이오에탄올을 생산하였다. 동시당화 발효공정에서는 전처리된 시료가 가진 글루칸 59.5%가 0.20 $g/L{\cdot}hr$의 생산성으로 에탄올로 전환되었다. 두 공정을 통해서 얻을 수 있는 폐옥수수대 1 kg 당 바이오에탄올 양은 88 g 정도로 거의 같은 것으로 나타났다. 분리당화 발효공정과 동시당화 발효공정을 통해 강원도 폐옥수수대로부터 생산할 수 있는 바이오에탄올은 수거율 50% 기준으로 약 190만 리터로 예측되었다.

• 한국식품저장유통학회:학술대회논문집
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• 한국식품저장유통학회 2003년도 제23차 추계총회 및 국제학술심포지움
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• pp.199.1-199
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• 2003

제주민속주인 좁쌀약주의 제조를 위하여 전국에서 수집된 35종의 누룩으로부터 우수 곰팡이와 효모를 분리하였다. 수집된 누룩의 균수는 곰팡이가 6.4$\times$105~107개, 효모는 1.4$\times$104~107개로 나타났고, 이 중에서 곰팡이 169균주, 효모 103균주를 분리하였으며 전분당화력이 좋은 곰팡이 16균주와 효모 1균주를 선발하였다. 이 중에서 전분당화 균주의 효소활성을 분석한 결과 Aspergillus속으로 동정된 A8-3이 glucoamylase 활성, 액화력, xylanase 활성이 가장 높았고, Rhizopus속으로 동정된 B23-3은 당화력이 가장 우수하였다. 우수효모를 선발하기 위하여 pH, 무게 감량, 내당성, 내알코올성 등을 측정한 결과, Saccharomyces속인 A10-4가 가장 우수하였다. 같은 원료비율로 만든 누룩에 우수균주를 접종하였을 때, 단일 균주를 처리할 때보다 A8-3과 B23-3인 두 균주를 혼합하여 처리한 경우가 당화력이 높게 나타났다. 누룩을 원반형의 누룩과 팰릿(개량형) 형태로 만들어 혼합종균 배양액을 접종한 후 당화력을 측정한 결과, 비슷한 당화력을 나타내었다. 개량형 누룩을 사용하여 양조하는 경우, 좁쌀주 양조에 발효효율을 높일 수 있을 것으로 판단되었다. 수집된 누룩은 수분이 10~13%, 총당은 55~70%, 조단백질은 10~18% 조지방은 0.2~l.0%, 회분은 1.8~2.1%이었다. 본 연구에서 제조한 누룩은 수분이 12~15%, 총당은 61~7l%, 조단백질은 15~20%, 조지방은 0.4~1.5%, 회분은 1.1~1.5%이었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제44권4호
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• pp.529-534
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• 2016

해조류 중 갈조류인 미역으로부터 분리당화발효(SHF)를 위한 전처리 및 효소당화를 검토하고, 기존의 분리당화발효(SHF)를 개선하기 위해 공배양발효(co-culture)를 수행하였다. 비순치 효모와 고농도 mannitol에 순치(adaptive evolution)한 효모를 이용한 공배양발효를 실시한 결과 발효 72시간에 12.2 g/l의 에탄올과 에탄올 수율($Y_{EtOH}$) 0.41을 나타내었다. 이러한 기존의 분리당화발효(SHF)를 개선한 공배양발효를 통해 에탄올 생산 수율이 0.23에서 0.41로 35.2% 증가하였으며, 에탄올 발효시간도 108시간에서 72시간으로 33.3% 감소하였다. 이러한 연구결과는 해양 바이오매스인 해조류로부터 바이오연료 생산과정에 있어 유용한 정보를 제공하는 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권6호
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• pp.609-614
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• 2010

유기성 폐기물인 음식물쓰레기를 이용하여 유용한 에너지원인 바이오에탄올을 생산하고자 하였으며, 에탄올 생산 균주는 Saccharomyces cerevisiae를 이용하였다. 음식물쓰레기의 당화를 위하여 carbohydrase와 glucoamylase 효소를 이용한 결과 carbohydrase가 glucoamylase보다 당화효율이 우수하였으며, carbohydrase 이용시 건조 음식물쓰레기 기준 glucose 생산량 0.63 g/g-TS을 얻을 수 있었다. 에탄올 생산은 동시당화발효에서 0.44 g/$L{\cdot}hr$, 분리당화발효가 0.27 g/$L{\cdot}hr$이었다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제25권1호
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• pp.170-179
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• 1996

누룩은 생소맥을 조분쇄하여 물로 혼합시켜 자연적으로 공지중의 여러 종류의 미생물을 배양시켜 만들었다. 그러므로 누룩에서는 많은 종류의 사상균, 호모와 세균이 증식하였다. 누룩의 당화력은 원료 생소맥의 당화력과 대부분의 사상균의 당화력과 알붕의 세균성 당화력에 기인하여, 발효력은 누룩효모와 극소수의 사상균애 의하여 이루어지고 있다. 1945년 이전까지 누룩으로부터 12속 59종의 사상균이, 8속 29종의 효모와 4속 16종의 세균이 분리 되었다. 누룩사상균은 Aspergillus 속이 주종을 이루었고 Rhizopus속, Absidia속, Nucor속의 순으로 분포하고 있었고, Aspergillus속과 Rhizopus속은 중요한 누룩 당화균으로 작용하였다. 누룩의 대표적 효모는 Saccharomyces cerevisiae 이며 , 이균이 알코올 발효에 가장 큰 역할을 담당하며, Saccharomyces cerevisiae도 전통 민속주의 탁주와 약주의 발효역에 깊이관여한다고 사료된다. 누룩 중에 증식하는 세균은 양조학상 특별한 역할을 담당하지않지만 Bacillus 속 과 젖산세균이 많이 분리되었으며, 젖산세균은 담금초기에 pH의 안정화에 기여할 수 있다고 추측할 수 있다.

• 한국균학회지
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• 제15권3호
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• pp.169-174
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• 1987

생전분 당화효소 생산능이 우수한 균주를 얻기위하여 방앗간의 폐수, 주정회사의 폐수와 산성막걸리 공장의 토양 등에서 생전분 당화효소 생산능이 있는 효모 29종, 세균 35종, 곰팡이 40종을 순수분리하고 이들중에서 가장 생전분 당화력이 강한 곰팡이 1종을 선정하여 동정한 후 효소생산 조건과 pH 안정성을 측정한 결과는 다음과 같다. 1. 생전분 당화효소 생산능이 가장 강한 분리균주는 Aspergillus sp. SN-871로 동정되었다. 2. 효소생산 조건은 pH 4.0, 온도 $30^{\circ}C$와 배양기간이 5일 일때 가장 좋았다. 3. 탄소원으로 생전분 종류에서는 1% raw cornstarch 첨가시, 생전분 대신의 첨가에서는 0.5% frutose 첨가시 효과가 가장 좋았다. 4. 질소원으로는 0.1%의 $NaNO_3$ 첨가가 가장 효과가 좋았다. 5. 조효소의 pH 안정범위는 pH 2.0에서 pH 5.0까지가 비교적 안정하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제20권4호
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• pp.437-444
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• 1992

분쇄마찰매체함유 불균일상 효소반응계를 활용한 생전분의 무증자당화법은 고농도, 고순도의 포도당을 고효율로 직접 얻을 수 있는 새로운 당화법으로 이를 high fructose corn syrup(HFCS) 제조공정에 응용코져 연구하였다. 400g/$\ell$ 생전분을 24시간 무증자당화시켜 이성화반응에 적합한 고농도인 398g/$\ell$와 고순조인 98 포도당 용액을 농축과정을 거치지 않고 직접 얻을 수 있었다. 전분에 대한 포도당수율은 0.90으로, 미반응 잔유전분은 쉽게 원심분리되었으며, 재당화도 용이하였다. 또한 무증자당화액은 단백질성 변성물, 이온 등 불순물의 함량이 매우 적어, 이성화 반응 전단계인 분리 정제과정을 단순화할 수 있었다. 생성된 당용액의 고정화 포도당 이성화효소 기질로서의 적합성을 검토하여 우수한 결과를 얻었다. 생전분 직접당화법을 도입한 새로운 HFCS 제조공정은 액화/당화공정을 경유하는 기존의 공정에 비하여 여러가지 장점이 있어 산업적 활용이 기대되며, 이를 위한 후속연구가 요망된다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XIII)
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• pp.512-516
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• 2003

토양에서 분리된 pectinase 생산균 strain KL34를 이용하여 폐섬유소의 효소학적 당화에 관한 연구를 수행하였다. 섬유소폐기물을 이용한 효소생산에서 폐야채보다는 과일껍질을 기질로 사용했을 때 높은 효소활성을 보여주었으며, 과일껍질 1.0%(w/v)를 기질로 사용했을 때 3.8U/ml의 pectinase활성을 얻을 수 있었다. 폐야채와 과일껍질을 기질로 사용하고, 5U/ml의 pectinase 활성을 가지는 배양 상등액을 사용하여 효소학적 당화를 수행한 결과 사과껍질 10%를 기질로 사용했을 때 7.1%의 당화율을 얻을 수 있었으며, 이때 생산된 환원당은 9.5g/L였다. 또한 생산된 효소액을 음식물 쓰레기의 당화에 적용하여 pectinase의 사용 가능성을 검토한 결과 KL34의 배양 상등액과 cellulase를 함께 사용한 당화액에서 12.7g/L의 환원당을 얻어, cellulase만을 사용했을 때 보다 1.6배의 당화효율을 얻을 수 있었다.