• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권8호
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• pp.1092-1098
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• 2013

Cassava constitutes an abundant substrate in tropical regions. The production of butanol in ABE fermentation by Clostridium beijerinckii BA101 using cassava flour (CF) was scaled-up to bioreactor level (5 L). Optimized fermentation conditions were applied; that is, $40^{\circ}C$, 60 g/l CF, and enzymatic pretreatment of the substrate. The batch fermentation profile presented an acidogenic phase for the first 24 h and a solventogenic phase afterwards. An average of 37.01 g/l ABE was produced after 83 h, with a productivity of 0.446 g/l/h. Butanol production was 25.71 g/l with a productivity of 0.310 g/l/h, high or similar to analogous batch processes described for other substrates. Solvent separation by different combinations of fractioned and azeotropic distillation and liquid-liquid separation were assessed to evaluate energetic and economic costs in downstream processing. Results suggest that the use of cassava as a substrate in ABE fermentation could be a cost-effective way of producing butanol in tropical regions.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제2권3호
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• pp.416-417
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• 1989

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제31권10호
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• pp.1393-1400
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• 2021

Acetone-butanol-ethanol (ABE) fermentation by the anaerobic bacterium Clostridium acetobutylicum has been considered a promising process of industrial biofuel production. Phosphotransbutyrylase (phosphate butyryltransferase, PTB) plays a crucial role in butyrate metabolism by catalyzing the reversible conversion of butyryl-CoA into butyryl phosphate. Here, we report the crystal structure of PTB from the Clostridial host for ABE fermentation, C. acetobutylicum, (CaPTB) at a 2.9 Å resolution. The overall structure of the CaPTB monomer is quite similar to those of other acyltransferases, with some regional structural differences. The monomeric structure of CaPTB consists of two distinct domains, the N- and C-terminal domains. The active site cleft was formed at the interface between the two domains. Interestingly, the crystal structure of CaPTB contained eight molecules per asymmetric unit, forming an octamer, and the size-exclusion chromatography experiment also suggested that the enzyme exists as an octamer in solution. The structural analysis of CaPTB identifies the substrate binding mode of the enzyme and comparisons with other acyltransferase structures lead us to speculate that the enzyme undergoes a conformational change upon binding of its substrate.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권5호
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• pp.580-586
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• 2013

본 연구에서는 투과증발 공정에서 지지체에 따른 투과특성의 차이를 알아보기 위해 고분자 지지체 복합막과 세라믹 지지체 복합막을 제조하였다. 고분자 지지체로는 polyvinylidene fluoride (PVDF)를 사용하였으며 세라믹 지지체로는 $a-Al_2O_3$ 를 사용하였다. 활성층으로는 각각의 지지체에 고무상 고분자인 polydimethoxysilane (PDMS)를 코팅하였다. 제조한 복합막의 구조와 특성을 살펴보기 위해 SEM, contact angle, XPS로 분석하였으며, 이를 투과증발 공정에 적용하여 다성분계의 혼합용액에서 복합막의 지지체에 따른 투과 특성을 알아보았다. 투과 증발 실험 결과 세라믹 지지체 복합막의 투과 플럭스는 $250.87g/m^2h$로 고분자 지지체 복합막의 $159.64g/m^2h$ 보다 높은 투과 플럭스를 나타내었다. 그러나 선택도의 경우 고분자 지지체 복합막이 31.98로 20.66인 세라믹 지지체 복합막보다 더 높게 나타나는 것을 확인하였다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.243-246
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• 2000

Clostridium.aetobutylicum Bl8에 의한 부탄올 발효에서 농도, extra nutrient, pH대한 부탄올 생성량을 알아보았다. 실험결과 extra nutrient를 주입했을 때 부탄올의 농도가 주입하지 않았던 배양에서보다 약 17%정도 증가하는 결과를 보였고, pH를 control 했을 때에는 glucose 60g/L 회분 실험을 기준으로 부탄올 생산량이 약 41%정도가 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제45권3호
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• pp.236-242
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• 2017

본 연구에서는 미역을 이용하여 초고온 열산 가수분해, 효소 당화, 발효과정을 거쳐 아세톤, 부탄올, 에탄올을 생성하는 실험에 대해 진행하였다. 초고온 열산 가수분해에서의 최적 조건은 10%의 slurry, 270 mM의 황산, $160^{\circ}C$에서의 7.5분이었다. 초고온 열산 가수분해는 열처리 시간을 줄이고 적은 농도의 황산을 사용해도 더 많은 당과 적은 저해물질을 생성해 낸다는 장점이 있다. 효소 당화에서는 Viscozyme L (${\beta}-glucanase$, Novozymes)을 12 unit/ml으로 처리하는 것이 25.1 g/l로 가장 많은 단당을 생성했다. 발효에서는 C. acetobutylicum KCTC 1724이 비교적 낮은 pH 5.0에서 많은 아세톤, 부탄올, 에탄올을 생성하는 장점이 있었지만 mannitol을 모두 소비하지 못하는 단점이 있어 고농도의 mannitol 배지에 순치한 C. acetobutylicum KCTC 1724을 사용하여 발효를 진행하였다. 그 결과, 아세톤, 부탄올, 에탄올이 각각 0.99 g/l, 5.62 g/l, 2.44 g/l로 순치하지 않은 C. acetobutylicum KCTC 1724를 이용해 발효했을 때 보다 부탄올은 2.45 g/l, 에탄올은 1.10 g/l 증가했으며 수율($Y_{ABE}$)은 0.24에서 0.37로 증가했다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권1호
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• pp.78-84
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• 2019

최근 지속 가능형 에너지로 바이오 부탄올(bio-butanol)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 이의 상업화에는 저렴한 바이오메스 개발 및 경제적 분리 방법 등 선결해야 할 문제들이 있다. 전통적인 ABE 바이오부탄올 발효공정은 아세톤, 부탄올, 에탄올과 함께 유기산(organic acid)과 같은 부산물을 생성한다. 따라서 이들의 상호분리를 위해 아세톤, 부탄올, 에탄올 및 아세틱 산에 대한 상평형 데이터 등은 많이 발표되었으나, 탄소수가 큰 유기산에 대한 상평형 및 혼합물성 데이터는 매우 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 $C_3-C_6$ 유기산 조합의 이성분계 혼합물에 대한 고-액 상평형과 혼합물성으로 과잉부피($V^E$), 굴절율 편차(${\Delta}R$) 그리고 점도 편차(${\Delta}v$)를 298.15 K에서 실험적으로 측정하였다. 측정된 고-액 상평형 데이터는 NRTL, UNIQUAC식을 이용하여 상관시켰으며 RMSD, 0.5 K이하로 잘 상관되었다. 또한 동일 이성분계 혼합물에 대한 $V^E$, ${\Delta}R$ 및 ${\Delta}v$의 혼합물성 데이터는 Redlich-Kister 다항식을 이용해 매개변수를 상관하였으며 약 0.004 이하의 표준편차로 잘 상관됨을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권2호
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• pp.226-232
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• 2013

부탄올을 생산하는 발효반응기에서는 아세톤, 부탄올 그리고 에탄올을 주로 생산하는 Clostridium acetobutylicum이 사용된다. 본 연구에서는 이 미생물을 이용한 발효공정의 개발을 위하여, Clostridium acetobutylicum ATCC824의 대사망의 동적 모델이 제안되었다. 많은 효소기반의 대사반응들로 구성된 대사망의 복잡성과 대사반응속도식의 비선형적 특성 때문에, 유전 알고리듬과 Levenberg-Marquardt 알고리듬이 결합된 효율적인 최적화 기법을 이용하여 회분식 발효반응기의 실험 결과값으로 58개의 반응속도상수들을 결정하였다. 그리고 이 반응속도상수 결정의 정확도를 제고하기 위하여, 유전자 조작을 통해 특정 대사경로를 차단한 미생물을 이용했을 때의 실험과 초기 글루코스의 농도를 다르게 한 실험들을 수행하여 개발된 대사망의 동적모델을 분석하였다. 결과적으로, 본 연구를 통해서 개발된 대사망 모델의 정확도를 확인하였고, 이를 활용하여 발효반응공정의 생산성 향상을 위한 적절한 클로스트리듐의 개발과 발효반응기의 최적화를 위한 연구에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.