• KSBB Journal
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• 제4권3호
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• pp.276-280
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• 1989

Phenol / /;H^2O$를 유기용매로 사용하여 이태리 포플라(Populus euramericana)를 무촉매와 산촉매(HCI)하에서 170, 180, 190, 20$0^{\circ}C$에서 각각 30, 60, 90분간 전처리 하였다. 각 조건에서의 목분수율, 리그닌 제거율, 그리고 효소 가수분해에 의한 당화율을 비교 검토하였다. 무촉매하에서의 전처리 결과, 전체 목분수율은 71.5(17$0^{\circ}C$, 30분)에서 41.8%(20$0^{\circ}C$, 90분)의 분포를 보였고, 19$0^{\circ}C$, 60분 조건에서 가장 높은 전처리 효과를 나타내였는 바 이 때의 리그닌 제거율은 98.2%로서 거의 대부분이 추출되었으며 72시간 효소 가수분해 결과 생성된 전체 환원당 농도는 43.9g/1였고 전화율(당화율)은 83.4%였다. 이때 전체 환원당중 glicose의 농도는 36.2g/l로 82.5%를 차지하였다. 산촉매(HCL)를 사용하였을때는 무촉매에 비해 13.1$\pm$3.45%의 낮은 목분수율을 보였고 16.53$\pm$13.15%의 높은 리그닌 제거율을 나타내었다. 가장 높은 당화율은 17$0^{\circ}C$, 60분에서 전처리한 것으로 59.1%였다. 따라서 산촉매하에서의 당화율이 무촉매의 경우보다 훨씬 낮아 산촉매가 부적합함을 보였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제21권8호
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• pp.818-821
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• 2011

An agar-degrading bacterium was isolated from the guts of spiny turban shells. It was identified as a Pseudoalteromonas species and named Pseudoalteromonas sp. JYBCL 1. The viscosity of the inoculated agar medium decreased by more than 60% after 20 h cultivation. The agarase produced by the isolate had optimal activities at $35^{\circ}C$ and pH 7. The enzyme had extremely strong resistance to ionic stress compared with other known agarases. Its molecular mass was estimated at about 60 kDa by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis. The agarase could saccharify Gelidium amansii directly, with an efficiency about half that compared with agar saccharification.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제20권5호
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• pp.889-892
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• 2010

We investigated a potential for glucose production from cellulose material using two kinds of hyperthermophilic enzymes, endocellulase (EG) and beta-glucosidase (BGL). Two BGLs, from hyperthermophile Pyrococcus furiosus and mesophile Aspergillus aculeatus, were compared with P. horikoshii endocellulase (EGPh) for complete hydrolysis of cellulose. The combination reactions by each BGL enzyme and EGPh could produce only glucose without the other oligosaccharides from phosphoric acid swollen Avicel (PSA). The combination of both the hyperthermophilic cellulases, BGLPf and EGPh, will be adaptable to a high efficiency system to produce glucose at high temperature.

• 공업화학
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• 제30권5호
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• pp.627-632
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• 2019

본 연구에서는 호기성 혼합 균주의 기질로서 Laminaria japonica를 사용하여 수용성 당과 환원당을 생산하였다. Laminaria japonica는 대표적인 갈조류 바이오매스로 높은 생장율, 저렴한 가격 및 탄수화물 함량이 높은 특성을 가지고 있다. 본 실험에 적용된 당화공정은 호기성 혼합 균주를 배양 및 순응시켜서 안정화하였다. 수용성 당과 환원당의 생산이 각기 다른 수리학적 체류시간에서 관찰되었으며, 당화 효율은 수리학적 체류시간을 낮출수록 증가하였다. 또한, 연속식 공정을 이용하여 1 day의 수리학적 체류시간 조건에서 최대 당화 효율을 나타내었으며, 17.96 g/L/day의 가용화된 탄수화물과 4.30 g/L/day의 환원당을 수득하였다. 그러나 수리학적 체류시간을 0.5 day로 낮추었을 때 당화수율이 급격히 감소하는 현상을 확인할 수 있었다. 실험결과를 통하여 Laminaria japonica가 바이오리파이너리 공정을 통하여 유용물질을 생산하기에 매우 적합한 바이오매스임이 확인되었다. 결론적으로 혼합균주를 이용한 연속 생물학적 전처리 시스템이 바이오리파이너리 기술에 성공적으로 사용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제17권4호
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• pp.349-357
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• 1989

전분질을 당화시킬 때 유리구와 같은 분쇄마찰매체 (attrition-milling media)를 첨가하여 교반함으로써 생전분질 -효소 현탄액에 분쇄마찰효과를 주어 전분입자를 구조적으로 변화시켜 당화를 현저히 촉진시키는 적절한 무증자 당화법을 연구해오고 있다. 본 연구는 전분질의 무증자 당화에 적합한 고효율 및 저에너지 소모형 분쇄마찰매체 함유 효소반응기의 개발을 목포로, impeller를 갖춘 agitated bead type bloattritor를 설계 제작하여 그 효용성을 검토하였다. 무증자 옥수수전분을 기질로 당화에 적합한 bioattritor의 최적 조작조건을 검토하였고, 일정한 탄성계수를 지닌 spiral spring coil을 내장한 torque 측정장치를 개발하여 부하되는 torque 및 분쇄마찰 매체의 교반에 소요되는 energy를 측정하였고 중요 변수의 영향을 검토하였다. 또한 energy 소모와 생 전분의 효소당화 촉진효과와의 상관관계를 규명하였으며, bioattritor의 경제성을 전망하였다. 전분질의 최적 당화조건에서 분쇄마찰매체의 교반에 소요되는 동력은 1.53watt/ι로서 매우 적었다. 분쇄마찰매체 함유 효소반응계는 에너지 절약형 공정으로 사료되며, 이를 이용한 무증자 전분 효소당화공정의 산업적 활용 전망이 예상된다.

• KSBB Journal
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• 제23권3호
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• pp.276-280
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• 2008

동시당화발효 공정을 이용한 국내산 원료의 바이오 에탄올 생산성을 비교해 보았다. 먼저 바이오 에탄올 생산비를 절감하기 위해 에탄올 생산의 전처리 공정인 호화, 액화 공정의 최적조건을 탐색하였고 이를 바탕으로 각 원료별 에탄올 생산성을 알아보았다. 그 결과 각 원료별로 모두 다른 최적의 전처리 조건을 나타내었는데, 이는 원료에 따른 전분 입자의 구조 때문인 것으로 판단된다. 또한 에탄올 생산성에 있어서도 원료별로 많은 차이를 보였다. 옥수수의 경우 에탄올 전환 수율이 90.45%로 가장 높았고 발효속도 면에서는 절간고구마 가장 빠른 것으로 나타났다. 이는 대부분의 원료에서 전분함량이 높을수록 에탄올 생산량은 많았지만 발효 속도에는 크게 영향을 미치지 않는 것으로 보아 원료에 포함된 다른 조효소나 보조인자들이 영향을 미치는 것을 의미한다. 그러므로 고효율의 바이오 에탄올을 생성하기 위해서는 각 원료에 따른 특성 파악이 중요하며 발효에 영향을 미치는 요소들에 대하여 많은 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• KSBB Journal
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• 제4권3호
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• pp.215-220
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• 1989

불용성 기질인 섬유소의 고효율 효소당화에 적합한 저에너지 소모형 분쇄마찰매체 함유 효소반응기의 개발을 목표로 수평형 회전축에 부착된 paddle에 의해 반응조 내부의 섬유소-분쇄마찰매체-효소의 혼합액을 교반 마찰시키는 horizontal paddle type bioreactor를 제작하여 효용성과 당화조건을 검토하였다. 여러 실험조건하에서 당생성효율과 분쇄마찰매체의 교반시 소모되는 에너지를 다른 두 형태의 bioreactor와 비교 분석함으로서 공업적 활용을 위한 기술적, 경제적 타당성을 비교평가하였다. 표준당화조건은 3mm의 분쇄마찰매체를 500g / L로 첨가하여 200rpm에서 교반할 때였으며, 특히 HPTB는 고농도 기질의 당화에 적합한 bioreactor로 판단된다. 표준당화조건에서 분쇄마찰매체의 교반시 소모되는 동력은 1.7watch/g였으며, 고농도 기질을 이용할 경우 더욱 낮은 동력소모로 당을 생산할 수 있었다. 뿐만 아니라 scale up이 용이할 것으로 예상되는 등 섬유소의 고농도 당화에 적합한 고효율 분쇄마찰매체함유 효소반응기로 판단된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권9호
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• pp.1649-1656
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• 2017

In simultaneous saccharification and fermentation (SSF) for production of cellulosic biofuels, engineered Saccharomyces cerevisiae capable of fermenting cellobiose has provided several benefits, such as lower enzyme costs and faster fermentation rate compared with wild-type S. cerevisiae fermenting glucose. In this study, the effects of an alternative intracellular cellobiose utilization pathway-a phosphorolytic pathway based on a mutant cellodextrin transporter (CDT-1 (F213L)) and cellobiose phosphorylase (SdCBP)-was investigated by comparing with a hydrolytic pathway based on the same transporter and an intracellular ${\beta}$-glucosidase (GH1-1) for their SSF performances under various conditions. Whereas the phosphorolytic and hydrolytic cellobiose-fermenting S. cerevisiae strains performed similarly under the anoxic SSF conditions, the hydrolytic S. cerevisiae performed slightly better than the phosphorolytic S. cerevisiae under the microaerobic SSF conditions. Nonetheless, the phosphorolytic S. cerevisiae expressing the mutant CDT-1 showed better ethanol production than the glucose-fermenting S. cerevisiae with an extracellular ${\beta}$-glucosidase, regardless of SSF conditions. These results clearly prove that introduction of the intracellular cellobiose metabolic pathway into yeast can be effective on cellulosic ethanol production in SSF. They also demonstrate that enhancement of cellobiose transport activity in engineered yeast is the most important factor affecting the efficiency of SSF of cellulose.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제32권1호
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• pp.117-125
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• 2022

Until recently, four types of cellobiose-fermenting Saccharomyces cerevisiae strains have been developed by introduction of a cellobiose metabolic pathway based on either intracellular β-glucosidase (GH1-1) or cellobiose phosphorylase (CBP), along with either an energy-consuming active cellodextrin transporter (CDT-1) or a non-energy-consuming passive cellodextrin facilitator (CDT-2). In this study, the ethanol production performance of two cellobiose-fermenting S. cerevisiae strains expressing mutant CDT-2 (N306I) with GH1-1 or CBP were compared with two cellobiose-fermenting S. cerevisiae strains expressing mutant CDT-1 (F213L) with GH1-1 or CBP in the simultaneous saccharification and fermentation (SSF) of cellulose under various conditions. It was found that, regardless of the SSF conditions, the phosphorolytic cellobiose-fermenting S. cerevisiae expressing mutant CDT-2 with CBP showed the best ethanol production among the four strains. In addition, during SSF contaminated by lactic acid bacteria, the phosphorolytic cellobiose-fermenting S. cerevisiae expressing mutant CDT-2 with CBP showed the highest ethanol production and the lowest lactate formation compared with those of other strains, such as the hydrolytic cellobiose-fermenting S. cerevisiae expressing mutant CDT-1 with GH1-1, and the glucose-fermenting S. cerevisiae with extracellular β-glucosidase. These results suggest that the cellobiose-fermenting yeast strain exhibiting low energy consumption can enhance the efficiency of the SSF of cellulosic biomass.

• 농업과학연구
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• 제36권2호
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• pp.225-232
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• 2009

The ratio of saccharification and formation of furans during the acid hydrolysis of agar with oxalic acid and sulfuric acid were examined base on the contents of the agar and acids. The ratio of saccharification in oxalic acid appeared to be 51~59% somewhat higher than 49~61% of sulfuric acid. Formation of the furans during the acid hydrolysis increased proportional to the contents of agar and acid. The relative formation ratio was high 10~47% for furfural (FUR) and 15~29% for hydroxy-methyl furfural (HMF) in 0.5~1.25% sulfuric acid rather than those of oxalic acid. When comparing the removal efficiency of the furans using an alkali treatment, steam stripping and hydrophobic resins, FUR was eliminated 60% by the alkali treatment, 62~90% by steam stripping and 71~75% by Amberlite XAD4 and 7HP, while HMF was removed to low levels of 10.5%, 4~17% and 13~25%, respectively. The loss of reducing sugar was also observed in process of the removal of furans, and the loss rate was the level of 2~4% in alkali treatment, 11~16% in steam stripping and 7~9% in Amberlite resins.