미세조류 세포벽은 셀룰로오스가 주요 구성성분으로 리그닌을 포함하지 않아 낮은 온도의 전처리 조건에서도 효과적으로 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스 분해가 가능하다. 차세대 바이오매스로 주목 받는 미세조류(Tetraselmis KCTC 12236BP)로부터 $120^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도 조건에서 열수전처리를 이용한 발효당 생산 증대를 위해 공정조건을 최적화하였다. 주요 공정조건인 추출온도, 황산농도와 추출시간에 따른 당화율 변화를 확인하였을 때, 온도와 황산농도가 글루코오스 생산에 큰 영향을 컸으며 당화율이 비례하여 증가하는 경향을 보였다. 경제성을 고려한 열수전처리 최적조건은 $120^{\circ}C$, 2 mol 황산, 40분으로 95.9%의 당화율을 얻을 수 있었다. 탈지미세조류의 황산 열수전처리와 효소당화를 비교했을 때, 황산 열수전처리의 당화율이 2.1배 이상 높고 전처리 시간이 짧아 황산 열수전처리가 효소당화에 비해 효과적인 공정임을 확인하였다.
목질계 바이오매스는 조성분간의 결합이 치밀하고 높은 함량의 리그닌을 포함하여 전처리 공정이 필수적이다. 전처리 용매 중 테트라하이드로퓨란(THF)은 유기용매로 재사용이 가능하다는 장점이 있다. THF는 가격이 저렴하고 다양한 반응 조건에서 선택적으로 리그닌을 제거하고 물 혹은 이온성 액체와 공용매로 사용된다. 수산화 나트륨(Sodium hydroxide)은 바이오매스 내 ether결합을 파괴하여 리그닌을 우선적으로 용해시키며 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스의 표면적을 확장시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 NaOH/THF 공용매 전처리 공정을 적용하여 효과적 리그닌을 제거를 위한 전처리 특성을 파악하고 후속 공정인 산촉매 전환 공정을 통해 최적의 레불린산 전환 수율을 얻었다. 전처리 공정은 NaOH/THF 공용매 비율을 16가지 부피 비율로 수행되었으며 반응조건은 180℃에서 60분으로 고정하였다. 최적의 공용매 조건은 NaOH(5 wt%)/THF 공용매 90:10(v/v%)이였으며 76.8% 글루칸을 수득과 함께 90.1%의 리그닌을 제거하였다. 전처리 후속 공정인 산촉매 전환 공정은 반응시간 30~90분, 반응온도 160~200 ℃로 수행하였을 때, 산촉매 전환 공정의 최적 조건은 180 ℃에서 반응시간 60분이었며, 이 때의 레불린산 전환수율은 84.7%이다.
본 연구에서는 목질계 바이오매스인 돼지감자 줄기에 대한 전처리 공정을 수행하였다. 공정은 효소 당화 수율을 높이기 위하여 흐름형 침출 전처리 공정에 2단 전처리 공정으로 적용하였다. 전처리 용매로 암모니아수에 의한 탈 리그닌 효과와 황산 용액에 의한 헤미셀룰로오스의 분해가 효소당화 및 발효에 미치는 영향을 확인하였다. 암모니아수와 황산용액을 이용한 2단 전처리 공정을 수행하였다. 먼저 1단계 공정은 40분 동안 $163.2^{\circ}C$의 온도에서 암모니아수로 처리를 진행하였고 다음 2단계 공정은 $169.7^{\circ}C$에서 20분 동안 황산 용액으로 처리를 수행하여 물질수지를 구하였다. 그리고 앞의 공정과 반대의 순서로 황산 용액을 먼저 처리한 후 암모니아수를 처리한 2단 전처리 공정을 수행하였다. 이때 암모니아수를 먼저 처리한 공정에서 글루코오스 생산량은 30.7 g으로 72.4%의 수율이 나타났다. 반대로 황산 용액을 먼저 처리한 후 암모니아수를 처리한 2단 전처리 공정에서는 글루코오스 생산량이 20.9 g으로 49.3%의 수율을 보였다.
This work elucidates the effects of pretreatment of the sewage sludge from wastewater treatment plant by microwave irradiation on elutriated acid fermentation. These experiments typically fell into two process; pretreatment as microwave irradiation and elutriated acid fermentation for hydrolysis and acidification as main process of primary sludge. The results of maximum solubilization rate of B, D primary and secondary sludge were 0.042, 0.086 and 0.15 gSCODprod./gICODin and the optimum irradiation time of microwave on 2,450 MHz and 900 W were 5 min. for primary sludge and 7 min. for secondary sludge. From batch tests on elutriated acid fermentation that was used the pretreated primary sludge as microwave, the optimum pH and HRT (hydraulic retention time) were 7 and 5 days at $35^{\circ}C$ condition.
In this study, dilute acid pretreatment of $Liriodendron$$tulipifera$ was performed for enzymatic hydrolysis. As the pretreatment temperature was increased, enzymatic hydrolysis and enzyme adsorption yield also increased. The highest enzymatic hydrolysis yield was 57% (g/g) and enzyme adsorption was 44% (g/g). Enzymatic hydrolysis yield was determined with weight loss of pretreated biomass by enzyme, and enzyme adsorption was a percentage of enzyme weight attaching on pretreated biomass compared with input enzyme weight. When $L.$$tulipifera$ was pretreated with 1% sulfuric acid at $160^{\circ}C$ for 5 min., hemicellulose was significantly removed in pretreatment, but the lignin contents were constant. Other changes in surface morphology were detected on biomass pretreated at $160^{\circ}C$ by a field emission scanning electron microscope (FESEM). A large number of spherical shapes known as lignin droplets were observed over the entire biomass surface after pretreatment. Hemicellulose removal and morphological changes improved enzyme accessibility to cellulose by increasing cellulose exposure to enzyme. It is thus evidence that enzyme adsorption is a significant factor to understand pretreatment effectiveness.
This study was done to investigate the quality characteristics of salmon frame with citric acid pretreatment. Sliced salmon frame samples were cured in soy sauce, sugar, pepper, and sodium nitrate for 12 h and then dried at 3 h and then dried at $60^{\circ}C$ for 3 h. As the autoclaving at $130^{\circ}C$ for 15 min, the pH, moisture content, crude ash, crude fat, crude protein, acid value (AV), peroxide value (POV), volatile basic nitrogen (VBN), trimethylamine (TMA), total plate count and E. coli were measured at $4^{\circ}C$, $25^{\circ}C$ and $35^{\circ}C$ of storage days. The AV, POV, VBN, TMA and total plate count for all samples significantly increased as during storage days (p<0.05). All samples of storage, for autoclaving on salmon frame, there were no growth on E.coli. In the making of autoclaving on salmon frame, technologies for more safety from microbial growth should accompany pretreatment with citric acid.
The objective of this study was to understand the conversion characteristics of glucose and xylose using the major monosaccharide standards for lignocellulosic biomass. The acid-catalyzed organosolv pretreatment conducted using ethanol was significantly different from the acid-catalyzed process conducted in an aqueous medium. 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF), levulinic acid and furfural were produced from glucose conversion. The maximum yield of 5-HMF was 5.5%, at 200℃, when 0.5% sulfuric acid was used. The maximum yield of levulinic acid was 21.5%, at 220℃, when 1.0% sulfuric acid was used. Furfural was produced from xylose conversion and under 0.5% sulfuric acid, furfural reached the maximum yield 48.5% at 210℃. Ethyl levulinate and methyl levulinate were also formed from the glucose standard following the esterification reaction conducted under conditions of the combined conversion method, which proceeded under both ethanol-rich and water-rich conditions.
Soybean hull is an attractive feedstock for glucose production. To increase the glucose conversion in acid hydrolysis, a pretreatment method combined steam explosion with alkali pretreatment for soybean hull was studied. For first step pretreatment, steam explosion conditions (log Ro 2.45) were optimized to obtain maximum solid recovery and cellulose content. In the second step pretreatment, the conditions for potassium hydroxide pretreatment of steam exploded soybean hull were optimized by using RSM (response surface methodology). The optimum conditions for minimum lignin content were determined to be 0.6% potassium hydroxide concentration, $70^{\circ}C$ reaction temperature and 198 min reaction time. The predicted lignin content was 2.2% at the optimum conditions. Experimental verification of the optimum conditions gave the lignin content in similar value with the estimated value of the model. Finally, glucose conversion of pretreated soybean hull using acid hydrolysis resulted in $97.1{\pm}0.4%$. This research of two-step pretreatment was a promising method for increasing the glucose conversion in the cellulose-to-glucose process.
Myung-Ju Kim;Min-Jun Kim;Il-Kyu Yoon;Byung-Hyun Lee
한국초지조사료학회지
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제44권3호
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pp.210-214
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2024
Drought stress is one of the major factors that reduce plant growth and productivity. This study was conducted to investigate the effect of exogenous acetic acid pretreatment on drought stress tolerance response in plants. Fourteen-day-old alfalfa plants were pretreated with 15 mM acetic acid, and then subsequently subjected to drought stress for 6 days. The fresh weight and relative water content in the leaves of acetic acid pretreated alfalfa plants were increased compared to the control group. The chlorophyll and carotenoid contents were slightly decreased in the acetic acid treatment. The H2O2 and proline contents were also significantly decreased in the acetic acid treatment. These results suggest that the scavenging mechanism of reactive oxygen species in alfalfa activated by acetic acid pretreatment is involved in conferring tolerance to drought stress.
The efficiency of acid, enzyme and microbial pretreatment of rice bran was compared based on the content of cellulose, hemicellulose, reducing sugars and xylose in the substrate. An isolate of Aspergillus niger or a strain of Trichoderma viride(MTCC 800) was employed for microbial pretreatment of rice bran in solid state. Acid pretreatment resulted in the highest amount of reducing sugars followed by enzyme and microbial pretreatment. A. niger showed a higher rate of hydrolysis than T. viride. The rice bran hydrolysate obtained from the different methods was subsequently fermented to ethanol either by Zymomonas mobilis(NCIM 806) or by Pichia stipitis(NCIM 3497). P. stipitis fermentation resulted in higher ethanol(37% higher) and biomass production($76{\sim}83%$ higher) than those of Z. mobilis. Maximum ethanol production resulted at 12h in Zymomonas fermentation, while in Pichia fermentation, it was observed at 60h. Microbial pretreatment of rice bran by A. niger followed by fermentation employing P. stipitis was more efficient but slower than the other microbial pretreatment and fermentation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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