현재 국내 주정공장에서 사용되고 있는 타파오카를 액화 및 당화시켜 얻은 당화액과 당화액에서 분 리된 고형분으로 회분실험과 total cell retention c culture 실험을 하였다. 당화액에 의한 회분 실험결과 에탄올 수율은 0.48 g-ethanol/g- (reducing s sugar)으로서 약 $180g/\ell$의 환원당이 36시간만에 거의 다 소모되어 약 $84g/\ell$의 에탄올이 생성되었다. 이 때 최종 효모농도는 $8.5{\times}107$ cellsjml(약$2.30g/\ell$) 이었다. 원료 중 환원당농도가 $224g/\ell$이고 희석속도가 $0.18h^{-1}$ 인 total cell retention culture 실험에서는 효모농도가 약 $40g/\ell$, 잔류 환원당농도 가 약 $15g/\ell$로서 포도당은 거의 소모된 것으로 나 타났다. 에탄올농도는 약 $81.4g/\ell$로서 이의 부피 생산성이 약 $14.7g/\ell$-h이었다. 원료 중 환원당농도가 $205g/\ell$ 이고 희석속도가 $0.2h^{-1}$이며 bleed가 있 는 cell retention culture 실험에서는 효모의 농도가 약 $22g/\ell$까지 증가하였고 에탄올농도는 $685g/\ell$부근에서 진통하였으며 생산성은 약 $13.6g/\ell$-h이 다. 약 $12g/\ell$의 잔류 환원당 중에 약 $4.5g/\ell$의 포도당이 포함되어 있었다. 타피오카 당화액으로부터 분리된 고형분을 사용한 실험을 통하여 고형분도 기 질로서 효용가치가 어느 정도 있는 것으로 판명되었으며 당화액 발효조와 별도로 고형분 발효조의 개발도 필요한 것으로 생각되었다.
Ethanol fermentations were carried out using simultaneous saccharification and fermentation (SSF) and separated hydrolysis and fermentation (SHF) processes with monosaccharides from seaweed, Saccharina japonica (sea tangle, Dasima) as the biomass. The pretreatment was carried out by thermal acid hydrolysis with $H_2SO_4$ or HCl. Optimal pretreatment condition was determined at 10% (w/v) seaweed slurry with 37.5 mM $H_2SO_4$ at $121^{\circ}C$ for 60 min. To increase the yield of saccharfication, isolated marine bacteria Bacillus sp. JS-1 was used and 48 g/L of reducing sugar were produced. Ethanol fermentation was performed using SSF and SHF process with Pachysolen tannophilus KCTC 7937. The ethanol concentration was 6.5 g/L by SSF and 6.0 g/L by SHF.
부채전분원에서 분리, 동정한 Aspergillus niger를 사용하여 koji를 조제하고 생전분 당화와 에탄을 발호의 조건을 검토한 결과는 다음과 같다. (1) Koji(효소제)는 4일간 배양한 경우에 가장 높은 활성을 가졌고 생전분 당화의 최적pH는 3.3. 최적온도는 $40{\sim}50^{\circ}C$ 이었다. (2) 전분별에 따른 당화는 옥수수전분. 고구마전분. 감자전분의 순위였다. (3) 알코올 발효시 전분의 최초 담금농도는 $20{\sim}30%$이었다. (4) 전분원료중 쌀, 고구마, 옥수수에서 무증자전분의 알코올 발효가 가능함을 보였으나, 증자한 전분들 보다 발효종료일은 약 $1{\sim}2$일 지체되었다. (5) 무증자에 의한 전분의 당파와 동시 알코올 발효에서 $30^{\circ}C$. pH3.3, 100rpm 왕복진탕 발효시 최적발효일은 5일, 쌀, 고구마, 옥수수전분에서 최종 에탄올수율은 약95%이었다.
섬유성 물질을 자화(資化)하는 미생물을 자연계로 부터 분리하여 효소생산 및 당화조건을 검토하였다. 분리 균주 256주 중 효소생산에 가장 유효하다고 인정되는 Aspergillus fumigatus KC-1을 우수 균주로 선발하였다. 본 균은 alkaline peroxide로 전처리한 현사시 목분 1%를 탄소원으로하여 $45^{\circ}C$에서 진탕 배양시 4~5일째 효소생성(여지, Avicel, 탈지면, CMC, Salicine 및 Xylan 당화활성)이 최고치에 달했다. 효소의 최적 pH는 4.5, 최적온도는 $60^{\circ}C$였다. 본 균의 효소에 의한 현사시 목분의 가수 분해시 1 % NaOH와 20% 과초산으로 탈리그닌한 목분의 가수 분해율이 가장 높았고, 최종 산물로 glucose와 약간의 cellobiose 및 xylose가 검출되었다. 따라서 본균의 cellulase는 cellulose를 쉽게 glucose로 당화하는데 매우 유효한 효소로 판단되었다. 현사시 목분의 효소분해에 대한 탈리그닌 정도, 기질의 크기 및 농도의 영향도 아울러 검토하였다.
과육을 제거한 산수유 씨의 MeOH 추출물의 EtOAc 분획물로부터 이용하여 10종의 화합물을 분리하였다. 이들 중에서 (+)- pinoresinol, (-)-balanophonin, vanillin, 4-hydroxybenzaldehyde, coniferaldehyde, betulinic acid는 이 식물에서 처음으로 분리된 물질들이다. 본 연구에서 분리된 10종의 화합물에 대한 in vitro 최종당화산물(AGEs) 생성억제효능 실험결과, (-)-balanophonin (화합물 2)과 gallicin(화합물 3)이 각각 $IC_{50}$ 값 27.81과 18.04${\mu}M$로 비교양성대조군인 aminoguanidine(974.59 ${\mu}M$)보다 훨씬 우수한 효능을 나타내었다.
제주민속주인 좁쌀약주의 주질 개선을 위하여 전국에서 수집된 35종의 누룩으로부터 우수 곰팡이와 효모를 분리하였다. 수집된 누룩의 균수는 1 g당 곰팡이가 $6.4{\times}10^5{\sim}4.5{\times}10^7$개, 효모는 $1.4{\times}10^4{\sim}7.7{\times}10^7$개로 나타났다. 이 중에서 곰팡이 169균주, 효모 103균주를 분리하였으며 전분당화력이 좋은 곰팡이 16균주와 내당성 및 내알로올성이 강한 효모 1균주를 선발하였다. 분리된 곰팡이 균주들의 효소활성을 측정한 결과 A8-3이 glucoamylase활성, 액화력, xylanase 활성이 가장 높았고, B23-3은 당화력이 가장 우수하였다. 우수효모를 선발하기 위하여 pH,무게 감량, 내당성, 내알코올성 등을 측정한 결과, Saccharomyces속으로 추정된 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 $10{\sim}13%$, 총당은 $55{\sim}70%$조 단백질은 $10{\sim}18%$조지방은 $0.2{\sim}1.0%$,회분은 $1.8{\sim}2.1%$이었다. 본 연구에서 제조한 누룩은 수분이 $12{\sim}15%$,총 당은 $61{\sim}71%$, 조단백질은 $15{\sim}20%$, 조지방은 $0.4{\sim}1.5%$, 회분은 $1.1{\sim}1.5%$이었다.
섬유소계 바이오매스는 전분질계 바이오매스에 비해 리그닌이 많아 전처리가 필수적으로 요구된다. 섬유소계 바이오매스를 전처리하기 위한 용매인 에탄올은 효소당화(enzymatic hydrolysis)에 저해가 되는 물질을 분별하기 쉬우며, 증류를 과정을 통해 쉽게 재사용이 가능하다. 침출식 전처리 공정은 반응기 내에서 연속적으로 성분을 분별하여 고-액 분리가 용이하며 향후 스케일업에서도 유리하다. 본 연구에서는 이러한 장점들을 활용하여 대표 섬유소계 바이오매스인 옥수수대(corn stover)로 전처리를 진행하였으며 해당 공정을 밀대(wheat straw)와 거대억새(miscanthus)에 적용하여 추가적인 바이오매스의 적용 가능성을 확인하였다.
본 연구에서는 느릅나무 뿌리껍질에서 분리한 신규 균주인 Enterobacter sp. SSYL(KCTC 0687BP)을 사용하여 세포밖 당화합물(exopolysaccharide, EPS)을 생산하여, EPS의 면역활성에 의한 항암효과를 실험적으로 제시하였다. EPS는 총당함량이 43.0% 내지 70.8%였으며, 총산성당 함량은 7.1% 내지 11.4%, 총단백질 함량은 19.3% 내지 20.6%로, 분자량은 100,000에서 1,000,000 Da의 당단백질임을 알 수 있었다. EPS의 당구성성분을 보면 glucuronic acid (46.7%), fucose(10.8%), fructose (0.2%), glucose(29.9%), galactose(11.0%)이었고, 이외 미지의 성분이 1.3% 정도였다. EPS의 면역활성 검정에 따르면 EPS는 면역세포의 증식을 자극하는 mitogen역할을 하며, 특히 T 세포에 의한 면역증강효과를 나타내었다. B16 흑색종 이식마우스를 이용한 생체내 면역활성에 의한 항암효과를 관찰한 결과 유의성 있는 항암효과를 나타내었으며, 천연물인 유근피 추출 단백다당체의 결과(3 mg/kg에서 약 140%의 생존연장효과를 보임)와 비교해 볼 때 1/10의 농도인 0.3mg/kg에서 약 138.1%의 비슷한 항암효과를 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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