• 제목/요약/키워드: 효소당화

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이온성 액체에 의한 거대억새 전처리 특성 및 리그닌의 구조적 변화 관찰 (Study on Pretreatment of Giant Miscanthus Using Ionic Liquid and Structural Change of Lignin)

  • 박신영;황혜원;장수경;최인규;최준원
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제43권3호
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    • pp.344-354
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    • 2015
  • 이온성 액체를 이용한 거대억새의 전처리 특성을 알아보기 위하여 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate ([Emim][OAc])와 1-butyl-3-methylimidazolium acetate ([Bmim][OAc]) 두 종류의 이온성 액체로 $90^{\circ}C$, $110^{\circ}C$, $130^{\circ}C$ 세 온도조건에서 전처리를 진행하였다. 반응 온도가 높아짐에 따라 cellulose-rich product (CP)의 수율은 87.2%에서 67.6%로 점차 감소하였으며 ionic liquid lignin (ILL)의 수율은 2.2%에서 9.9%로 증가하였다. CP는 ILL에 비해 탄소함량은 낮았지만, 산소함량은 높게 나타났다. CP의 효소당화 결과 $110^{\circ}C$에서 [Emim][OAc]로 전처리하여 얻은 CP의 당화율이 56.7%로 가장 높게 나타났다. ILL의 열중량 분석 결과에 의하면 전처리 온도가 증가함에 따라 최대분해율은 점차 감소하였으며, 최대분해온도는 [Emim][OAc]로 처리한 ILL이 $274{\sim}279^{\circ}C$로 [Bmim][OAc]의 $2701{\sim}294^{\circ}C$보다 낮은 경향을 나타내었다. 전처리 온도가 $90^{\circ}C$에서 $130^{\circ}C$로 증가함에 따라 ILL 내 ${\beta}$-O-4 결합빈도는 [Emim][OAc]의 경우 $2315{\mu}mol/g$에서 $591{\mu}mol/g$으로, [Bmim][OAc]의 경우 $1936{\mu}mol/g$에서 $2478{\mu}mol/g$으로 감소하였다. ILL의 S/G ratio는 [Bmim][OAc]용액으로 $110^{\circ}C$에서 처리하였을 때 1.2로 가장 높게 나타났다.

연교를 함유한 처방단 추출물의 항노화 효과 (Anti-aging Effects of Prescription Extracts Containing Forsythia viridissima L.)

  • 김미진;정택규;윤경섭
    • 대한화장품학회지
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    • 제41권1호
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    • pp.85-96
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    • 2015
  • 항산화 활성, 항염증 효과, 항균작용, 주름개선 및 미백 효과 등이 알려져 있는 연교를 함유하며, 항염증 효과를 갖는 연교승마탕(連翹升麻湯), 가미연교승마탕(加味連翹升麻湯) 및 회춘양격산(回春凉膈散) 각각의 처방단을 추출하여 항노화 관련 효능을 알아보았다. 연교처방단 추출물의 자유라디칼 및 활성산소 소거 활성, 타이로시네이즈 활성 저해효과, 최종당화산물 생성 저해효과를 알아보았으며, 콜라겐 생성 및 자외선에 의해 유도된 MMP-1 생성 저해, ${\alpha}$-MSH에 의해 유도된 멜라닌의 생성 저해효과를 확인하였다. 그 결과 항산화 및 항당화 효과를 보였으며, 효소처리 한 연교승마탕 추출물과 가미연교승마탕 75% 에탄올수용액 추출물은 콜라겐 생성 및 MMP-1 생성 저해효과를 나타내었다. 효소처리 한 회춘양격산 추출물들은 멜라닌 생성 저해효과를 나타내었다. 이로써, 연교처방단 추출물을 이용한 항노화 소재로서의 개발 가능성을 확인하였다.

해조류 바이오매스로부터 Lactic acid를 제조하는 방법에 관한 연구 (A Study on the Method of Manufacturing Lactic Acid from Seaweed Biomass)

  • 이학래;고의석;심원철;김종서;김재능
    • 한국포장학회지
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    • 제28권1호
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    • pp.1-8
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    • 2022
  • 최근 전 세계적으로 코로나바이러스감염증-19(COVID-19)의 확산됨에 따라 비대면 서비스가 성장하고 이와 동시에 플라스틱 폐기물 문제가 더욱 심화되고 있다. 동시에 탄소중립과 지속가능한 순환경제와 같은 친환경 정책이 전 세계적으로 추진되고 있고 친환경 제품에 대한 높은 수요로 인해 패키징 업계에서도 PLA, PBAT 등을 사용한 친환경 포장재 개발과 새로운 비즈니스 모델 창출을 시도하고 있다. 본 연구에서는 이러한 환경적 이슈에 우리나라 남해와 제주도 연안에서 매년 대량으로 발생하여 여러 형태의 문제를 야기하고 있는 구멍갈파래(Ulva australis)를 새로운 대체 에너지 원료로서 활용하고자 묽은 산 전처리, 효소 당화, 발효 공정을 거쳐 해조류 바이오매스 유래 Lactic acid를 생산하고자 하였다. 일반적으로 해조류는 종, 수확장소, 시기 등에 따라 탄수화물의 함량과 당의 구성이 다양하며, Cellulose, Alginate, Mannan, Xylan 등의 다당류로 구성되어 있고 리그닌 성분을 함유하고 있지 않아 곡물·목질계 자원보다 유용한 특징이 있다. 구멍갈파래를 구성하고 있는 복합 다당체는 한가지 공정만으로 높은 추출 수율을 기대하기 어려우나 본 연구에서 제시된 묽은 산 및 효소 당화의 융합 공정은 구멍갈파래가 함유하고 있는 대부분의 당 추출이 가능하기 때문에 상업화 규모의 생산 공정 구축 시 높은 Lactic acid 생산 수율을 기대할 수 있을 것으로 사료된다.

전통누룩을 이용한 ale맥주 제조 및 품질특성 (Production and properties of ale beer with Nuruk, a Korean fermentation starter)

  • 정수지;정장호
    • 한국식품과학회지
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    • 제49권2호
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    • pp.132-140
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    • 2017
  • 시판 누룩을 맥주의 당화과정에 첨가하여 얻은 맥주의 특성을 확인한 결과, 가용성 고형분 함량은 발효 직후에 급격히 줄어들어 숙성기간과 저장기간 동안 비슷한 수치로 이어졌다. pH는 발효 직후 5.7에서 4.1-4.2까지 낮아졌고, 숙성과 저장 기간을 거치면서 비슷한 수치를 유지하였다. 미생물은 대부분 효모균으로 숙성기간인 6일에 약 $5.16{\times}10^5CFU/mL$에서 13일 $2.92{\times}10^6CFU/mL$로 균수는 증가하였다. 맥주의 색은 SRM 색도와 색차계로 분석한 결과 SRM은 누룩의 첨가량이 많아짐에 따라 발효, 숙성, 저장 기간 내내 높은 수치를 보였다. 색차계에서는 누룩의 첨가량이 많아질수록 명도의 L값은 약간 낮아지고 a값은 마이너스 값으로 초록색에 가깝고 황색도의 b값은 높아지는 경향성을 보였다. 맥주의 점도는 누룩의 첨가량이 많을수록 점도가 낮았다. 쓴맛 또한 누룩 첨가량이 많을수록 낮은 값이 나왔다. 아미노산도는 누룩 첨가구에서 더 높은 값이 나타났으나 첨가구내에서의 차이는 없었다. 거품 안정성은 대조구 $135.62{\pm}10.28$으로 N15는 $368.24{\pm}23.25$으로 대조군보다 2배 이상 유의적으로 차이 나는 결과를 보였다. 유리당의 포도당, 설탕, 엿당은 발효, 숙성과 숙성 기간 동안 줄어들었고 유기산은 말산, 시트르산이 효모의 대사산물로 발효, 숙성, 저장 기간에 그 수치가 높아졌다. 누룩을 맥주 당화과정의 효소제 역할로 이용한 실험결과를 통해 맥주 공정 중 당화과정에 누룩을 첨가함으로 새로운 특성의 맥주가 생산될 수 있음을 확인하였다.

Pilot Scale의 박테리아 셀룰로오스 생산 및 그의 물성 (Production of Bacterial Cellulose by Pilot Scale and Its Properties)

  • 김성준;송효정;장미화;최창남
    • KSBB Journal
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    • 제22권2호
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    • pp.91-96
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    • 2007
  • 본 연구에서는 음식폐기물 효소당화액을 BC생산 배지원으로 이용하여, flask정치배양과 50 L로 규모확대한 공기순환배양기에서 BC생산성을 검토하고, 생산된 BC의 제반물성을 조사하였다. 전단력을 낮추기 위해 당화액배지에 agar를 첨가하여 10 L, 50 L 공기순환배양기에서 배양한 결과, 50 L 규모로 scale-up한 반응기에서 5.64 g/L로 10 L 공기순환배양기 (5.84 g/L)에서와 동등한 BC 농도가 얻어져 BC 대량생산에 효과적인 배양방법임이 입증되었다. 50 L 규모로 확대된 공기순환배양기를 이용하는 본 배양 방법은 BC의 저비용 대량생산을 위한 효율적인 생산 방법 중 하나가 되리라 사료된다. 또한, 당화액을 배지로 하여 공기순환 방법으로 제조한 BC의 물성을 정치배양 방법으로 제조한 BC의 물성과 비교 검토한 결과, 공기순환법으로 제조하였을 때 중합도 및 역학적 성질이 약간 저하하였으나 결정성은 비슷하였으며, 배양기 용량의 대소에 따른 물성의 변화는 거의 없었다.

셀룰로오스계 원료작물로서 수수-수단그래스 교잡종의 바이오에탄올 생산량 평가 (Evaluation of Bioethanol Productivity from Sorghum × Sudangrass Hybrid for Cellulosic Feedstocks)

  • 차영록;문윤호;구본철;안종웅;윤영미;남상식;김중곤;안기홍;박광근
    • 한국작물학회지
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    • 제58권1호
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    • pp.71-77
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    • 2013
  • 본 연구는 바이오에탄올 생산용 작물 선발을 위해 국내재배 가능한 일년생 작물중에서 바이오매스 생산량이 우수한 수수-수단그래스 교잡종에 대한 바이오에탄올 생산성을 조사하였으며 그 결과는 다음과 같다. 1. 총 11 품종의 수수-수단그래스 교잡종 대한 화학적 특성 검증 결과 셀룰로오스 함량은 Green Star 품종이 가장 높았으며 발효율 검정을 위해 Green Star, Revolution, KF429 그리고 SS504 4품종을 선발하였다. 2. 선발된 4품종으로부터 발효 당을 추출하기 위해 시료와 1 M NaOH 용매를 1:14의 비율로 혼합하고 $150^{\circ}C$에서 30분간 전처리하였을 때 시료내 셀룰로오스 함량은 55%이상 이였으며, 발효 저해 작용을 하는 리그닌 및 회분 함량은 65%이상 제거 되었다. 3. 전처리물의 당화율 검정을 위해 celli CTEC II 효소 30 FPU/g-cellulose를 사용하였으며 4품종의 당화율은 평균 86%이었다. 4. 수수-수단그래스 교잡종의 발효율 검정은 동시당화발효(SSF)방법으로 수행하였으며 발효균주로는 Saccharomysis cerevisiae CHY1011를 사용하였고, 결과적으로 Green Star의 발효율이 92.4%로 가장 높았으며 에탄올 생산량은 6,206 L/ha임을 확인하였다.

제주민속 좁쌀약주 발효를 위한 우수균주의 선발 (Screening of Brewing Yeasts and Saccharifying Molds for Foxtail Millet-Wine Making)

  • 김지용;고정삼
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제47권1호
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    • pp.78-84
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    • 2004
  • 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.

음료 개발을 위한 가공용 쌀의 수화, 호화 및 당화특성 비교 (Comparison of the Hydration, Gelatinization and Saccharification Properties of Processing Type Rice for Beverage Development)

  • 신동선;최예지;심은영;오세관;김시주;이석기;우관식;김현주;박혜영
    • 한국식품영양학회지
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    • 제29권5호
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    • pp.618-627
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    • 2016
  • 쌀음료베이스 개발을 위한 품종별 가공용 쌀의 기초자료 확보를 위해 국내산 쌀 7종(삼광, 일품, 설갱, 안다, 다산1호, 고아미4호, 단미)과 수입쌀 3종(미국쌀, 중국쌀, 태국쌀)을 대상으로 수화, 호화 및 당화 관련 특성을 살펴보았다. 품종별쌀의 수분함량은 11.88~15.26% 범위로 나타났으며, 수분흡수율은 안다, 미국쌀이 가장 높게 나타났다. 수분결합력은 태국쌀이 가장 높았으며, 단미, 고아미4호 및 설갱은 낮은 수분결합력을 나타내었다. 용해도는 10종의 시료 중 단미가 월등히 높은 26.6%를 나타내었으며, 팽윤력은 설갱, 안다, 미국쌀이 유의적으로 높은 수준을 나타냈다(p<0.05). 품종별 쌀가루의 아밀로오스 함량은 고아미4호와 태국쌀이 가장 높은 반면, 단미가 가장 낮았다. RVA를 측정한 결과, 호화온도는 단미와 고아미4호가 각각 $91.6^{\circ}C$$78.5^{\circ}C$로 가장 높았고, 그 외 품종은 $68.0{\sim}71.1^{\circ}C$로 나타났다. 최고점도와 최종점도는 다산1호가 가장 높았고, 단미가 가장 낮게 나타났다. 치반점도는 일품과 미국쌀이 낮게 나타나, 노화가 더디게 진행될 것으로 예상되었다. 한편, 쌀, 수침처리 쌀, 건식쌀가루, 습식쌀가루로 가공용 쌀 전처리를 달리하고, 수침시 흡수되는 수분량을 고려하여 물을 첨가하고, 고온용 ${\alpha}$-amylase 처리 후 당화특성을 비교하였다. 당화액의 pH는 일품을 제외한 모든 품종에서 습식쌀가루가 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 가용성 고형분 함량은 대부분 수침처리한 것보다 수침처리하지 않는 것, 쌀보다는 쌀가루의 효소처리가 더 효과적으로 높게 나타났다. 환원당 함량은 전처리 방법에 따라 수침처리하지 않는 것보다 수침처리한 것, 쌀보다는 쌀가루가 유의적으로 더 높게 나타났다(p<0.05). 색도는 L값의 경우 고아미4호를 제외한 대부분 품종에서 쌀보다 수침처리한 쌀이 낮은 값을 보였다. a값은 수침처리하지 않는 쌀과 습식쌀가루에서 낮은 값을 보였으며, b값은 쌀보다 수침처리한 쌀, 건식쌀가루보다 습식쌀가루가 품종에 따라 다소 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05). 이러한 연구결과를 종합해 보면, 쌀을 원료로 한 음료베이스 개발을 위해서는 원료곡의 호화, 액화 및 당화에 영향을 주는 여러 가지 인자와 품종별 특성을 고려한 접근이 이루어져야 할 것이다.

섬유질자원(纖維質資源)의 사료(飼料) 전환(轉換) (A Study on the Conversion to Feed Stuff from Cellulosic Biomass)

  • 이계호;성창근;정규옥
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제27권
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    • pp.29-46
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    • 1984
  • 속성수로서 현재까지 이용연이 그리 넓지 못한 활엽수(闊葉樹)를 이용(利用)한 당화액(糖化液)으로 단세포단백질(單細胞蛋白質) 생산(生産)에 의(依)한 사료화(飼料化) 전환(轉換)에 관(關)한 기초적(基礎的)인 몇가지 실험(實驗)을 한 결과(結果)는 아래와 같다. Aspergillus niger sm-10, Irpex lacteus, Tricoderma viride sm-6 3균주(菌株)의 셀룰라아제 역가(力價)를 비교(比較)해 본 결과(結果) Tricoderma viride sm­6 의 역가(力價)가 가장 높았으며, 이들을 combination하였을 때에는 상조에 의한 역가상승(力價上昇)(Synergistic effect)은 보이지 않았다. T. viride sm-6의 배양학적(培養學的)인 면을 살펴본 결과(結果) 밀기울배지에 질소원으로서 proteose peptone, 유도제 (inducer)로서 Tween 80, cellulose를 첨가(添加)했을때 역가증가(力價增加) 현상(現象)이 나타났으며 이와 같은 배지에서 배양시(培養時) C.M. Cellulose와 Filter paper 분해 효소역가(酵素力價)는 120hr에 최고에 도달(到澾)했다. 기질(基質)에 효소(酵素)를 반응(反應)시켜 당화액(糖化液)을 생성(生成)하는데 있어서 전처리(前處理)를 한 기질(基質)은 대조주에 비해 약 40%의 환원당 증가(增加)를 보였고, 또한 기질입자(基質粒子)가 작을수록 환원당 증가현상(增加現象)을 보였으며 글루코스 등의 당(糖)은 반응액중(反應液中) 적은 농도(濃度)에서도 커다란 feed back inhibition현상을 나타냈다. 기질(基質)을 rehydralysis시에는 약 31%의 환원당 전환율(轉換率)을 보였다. 이때 당화액(糖化液)을 정량해 본 결과(結果) glucose : xylose의 양이 1.77:1로서 glucose의 양이 많았다. 여기에 단세포(單細胞) 단백질(蛋白質)을 생산(生産)할 목적(目的)으로 부식토, 퇴비, 수액, 토양등의 42점의 시료로부터 xylose 자화성 효모(酵母) 13균주(菌株)를 선별하였으며 그때의 우수균주(優秀菌株)로서 3개균주(個菌株)를 선발(選拔)하였다. 이들 분리주의 배양학적(培養學的) 특징(特徵)을 살펴 본 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 분리주중(分離株中) CHS-2, CHS-3, ST-40, CHS -12, CHS-13 균주(菌株)가 당화액(糖化液)을 잘 자화함을 알았다. 2. 분리균주중(分離菌株中) CHS-13 균주(菌株)의 생육도(生育度)가 가장 양호하였으며 초기 최적 pH는 4.4이었으며 최적온도(最適溫度)는 $30^{\circ}C$이었다. 3. CHS-3 균주(菌株)의 specific growth rate는 $0.23\;h^{-1}$, generation time 은 3.01h이었다. 4. CHS -13균주(菌株)의 기질소비율(基質消費率)은 81%이었다. 5. CHS-13 균주(菌株)의 형태학적(形態學的) 배양학적(培養學的) 특성(特性)을 조사(調査)한 결과(結果) Candida guilliermondii var. guilliermondii 로 동정(同定)되었다. 6. CHS-13 균주(菌株)를 당화액(糖化液)에 배양(培養)시켰을 때 Lowry-protein 함량은 $0.72\;mg/m{\ell}$ 이었으며 , yeast extract 첨가(添加)하여 배양시(培養時)는 yeast extract 농도(濃度)가 증가(增加)함에 따라 단백질(蛋白質) 함량(含量)도 증가(增加)하였다. 7. CHS-13 균주(菌株)의 RNA 함량(含量)은 $4.92{\times}10^{-2 }\;mg/m{\ell}$이었으며 yeast extract 농도(濃度)가 증가(增加)함에 따라 증가(增加)하다가 농도(濃度) 0.2%에서 최대함량(最大含量)을 나타내고 그후는 감소(減少)하였다.

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초본계 바이오매스의 물리-화학적 유기용매 전처리 공정 (Physico-Chemical Pretreatment of Herbaceous Biomass by Organosolv Flow-Through Process)

  • 김준석
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제56권4호
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    • pp.441-446
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    • 2018
  • 초본계 바이오매스는 목본계 바이오매스에 비해 구조가 견고하지 않아 화학적 전환이 용이하다. 하지만 당질계 바이오매스에 비해 리그닌이 많아 전처리가 필수적으로 요구된다. 오르가노솔브는 리그닌과 같은 효소당화에 저해가 되는 물질을 분별하기 쉬우며 특히 에탄올과 같은 낮은 분자량의 용매는 증류를 통해 재사용이 용이하다는 장점이 있다. 한편 침출식 전처리 공정은 기존의 회분식 공정에서 문제점으로 언급되었던 분별된 성분들의 재결합 현상을 방지할 수 있고 고-액 분리가 용이하다는 장점이 있으며, 향후 스케일업에도 유리하다. 아직까지는 바이오알코올 생산 공정 중 전처리 과정에서 소모되는 에너지 비용이 크기 때문에 본 연구의 전처리에서는 촉매 없이 에탄올만을 이용해 부가공정의 발생을 줄이려고 했다. 침출식 전처리는 $150{\sim}190^{\circ}C$에서 30~99.5 wt% 에탄올을 이용하여 20~60분 동안 수행되었다. 높은 반응온도와 긴 반응시간은 에너지 소모가 크기 때문에 물리적 전처리 방법과의 연계를 적용하여 에너지 저감의 가능성을 알아보았다.