• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제25권2호
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• pp.100-109
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• 1997

The objectives of this study was to decrease pollutions of bleaching effluent and was to enhanced brightness of non-chlorine bleached pulps by xylanase treatments. Xylanase cloned Esherichacoli(E. coli) capable of each of endo, exo-xylanase and acetyl-esterase were obtained from Bacillus stearothermophillus. These xylanase was maintained high activity in alkali and high temperature. Especially endo-xylanase would be more active in $60^{\circ}C$ and pH 11. Xylanase pretreatment(X) of unbleached pulp increased brightness, and decreased the degree of delignification. The degree of increase in brightness of pulp due to xylanase pretreatment was similar to non-enzyme treated pulp, regardless of the amount of enzyme added. Therefore, the addition of xylanase of 2 unit was recommended when considering costs of enzyme. The pulp bleached XO sequence had higher brightness and lower Kappa no, than O bleached pulp, while pulp bleached XP sequence had similar brightness and Kappa no. with P bleached pulp. In XOC/D, XOZ and XOP bleaching sequences, brightness and degree of delignification were improved. The C/D and Z stage bleached pulp was good effect on rate of raise in brightness and Kappa no., but P stage bleached pulp had similar level in non-enzyme treated bleaching sequence.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제27권4호
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• pp.65-71
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• 1999

This study was carried out to investigate the effect of xylanase pretreatment of the unbleached hardwood kraft pulp during the conventional Chlorine-Extraction- Hypochlorite (CEH) bleaching on pulp property. Optimum bleaching condition was evaluated by using Novozym produced from the fungus Humicola insolens. Also the effect of chelating agent prior to enzyme treatment was analyzed. The kappa number of enzymatic bleached pulp at the enzyme charge 10 IU/ml was slightly similar to that of bleached pulp without enzyme. By enzyme treatment, the chlorine charge in conventional CEH bleaching process of hardwood KP could be reduced by 17%, while no adverse effect on pulp yield and strength was. The optimum condition for enzyme pretreatment was 10 IU/ml xylanase charge, 3 to 4 hrs treatment, and 2% pulp consistency. In sugar composition in the enzyme pretreated pulp, arabinose and mannose were not much different, but more xylose was retained. This high content of hemicellulose in pulp seems to play an important role in pulp properties. The pulp pretreatment by chelating agent prior to enzyme treatment could improve the enzyme activity and enhance the bleaching effect at 0.2% diethylenetriamine pentaacetic acid (DTPA) charges.

• 환경생물
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• 제17권2호
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• pp.191-198
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• 1999

침엽수와 활엽수 펄프내의 리그닌(lignin) 제거 효과를 개선하기 위해 호알칼리성 균류인 Cephalospotium sp. RYM-202의 xylanase를 표백 전처리하고 이에 의한 펄프의 표백 증진 효과를 조사하였다. 두 종류의 펄프 모두 5$0^{\circ}C$에서 효소반응을 수행하였을 때 펄프내 xylan의 가수분해가 가장 높게 나타났다. 펄프내 xylan의 가수분해를 위한 효소의 최적 pH는 8.0이었으며, pH 9.0에서도 최대활성의 90%이상이 유지되었다. 각각의 펄프 재료에 효소를 전처리한 결과 표백(리그닌 제거)과정의 증진 효과를 보였으며, 침엽수와 활엽수의 kappa number는 각각 3.7과 2.0 ISO units 만큼 감소되었다. 아울러 효소처리 혹은 효소 미처리 펄프를 각각 표백한 후 수초지를 제조하여 종이의 물성을 상호 비교한 바, 효소처리는 종이의 섬유 구조에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 호알칼리성 Cephalospotium sp. RYM-202의 알칼리내성 xylanase가 알칼리 조건하에서의 펄프 전처리 과정에 매우 적합함을 의미한다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권8호
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• pp.1084-1091
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• 2012

Xylooligosaccharides are functional foods mainly produced during the hydrolysis of xylan by physical, chemical, or enzymatic methods. In this study, production of xylobiose was investigated using oil palm empty fruit bunch fiber (OPEFB) as a source material, by chemical and enzymatic methods. Xylanase-specific xylan hydrolysis followed by xylobiose production was observed. Among different xylanases, xylanase from FXY-1 released maximum xylobiose from pretreated OPEFB fiber, and this fungal strain was identified as Aspergillus terreus and subsequently deposited under the accession Number MTCC- 8661. The imperative role of lignin on xylooligosaccharides enzymatic synthesis was exemplified with the notice of xylobiose production only with delignified material. A maximum 262 mg of xylobiose was produced from 1.0 g of pretreated OPEFB fiber using FXY-1 xylanase (6,200 U/ml) at pH 6.0 and $45^{\circ}C$. At optimized environment, the yield of xylobiose was improved to 78.67 g/100 g (based on xylan in the pretreated OPEFB fiber).

• KSBB Journal
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• 제10권2호
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• pp.183-190
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• 1995

효소를 이용한 펄프의 전 처리가 펄프의 표백 효 과에 미치는 영향을 조사하였다. 펄프의 kappa number 감소율은, 효소를 사용하지 않고 IN NaOH 용액으로 추출하였을 경우에는 13.7% 였으나 xyla nase(EC 3.2.1.8, Pulpzyme HB)를 사용하여 전 처 리를 하였을 경우에는 IN NaOH 추출 후 25.2%로 증가하였다. Xylanase와 함께 peroxidase mc 1.11.1.7, Novozyme 502) 빛 $H_2O_2$(O.lmM)를 사용하여 전 처리를 하였을 때, 페놀성 물질을 radical carrier 로 사용할 수 있는 가능성을 조사하였다. Radical carner로서 guaiacol(ImM)을 사용하면 kappa number의 감소율이 29.6%로 증가하였다. 그러나 phenol, p-chlorophenol 등을 radical carrier로서 샤용하거나 높은 농도의 $H_2O_2$(ImM)를 사용할 경우 에는 kappa number의 감소율은 줄어들므로 radi cal의 생성 속도 및 radical의 안정성이 중요한 변수 가 됨을 알 수 있었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권7호
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• pp.930-938
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• 2012

High levels of xylanase activity (143.98 IU/ml) produced by the newly isolated Paenibacillus campinasensis G1-1 were detected when it was cultivated in a synthetic medium. A thermostable xylanase, designated XynG1-1, from P. campinasensis G1-1 was purified to homogeneity by Octyl-Sepharose hydrophobic-interaction chromatography, Sephadex G75 gel-filter chromatography, and Q-Sepharose ion-exchange chromatography, consecutively. By multistep purification, the specific activity of XynG1-1 was up to 1,865.5 IU/mg with a 9.1-fold purification. The molecular mass of purified XynG1-1 was about 41.3 kDa as estimated by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). Sequence analysis revealed that XynG1-1 containing 377 amino acids encoded by 1,134 bp genomic sequences of P. campinasensis G1-1 shared 96% homology with XylX from Paenibacillus campinasensis BL11 and 77%~78% homology with xylanases from Bacillus sp. YA-335 and Bacillus sp. 41M-1, respectively. The activity of XynG1-1 was stimulated by $Ca^{2+}$, $Ba^{2+}$, DTT, and ${\beta}$-mercaptoethanol, but was inhibited by $Ni^{2+}$, $Fe^{2+}$, $Fe^{3+}$, $Zn^{2+}$, SDS, and EDTA. The purified XynG1-1 displayed a greater affinity for birchwood xylan, with an optimal temperature of $60^{\circ}C$ and an optimal pH of 7.5. The fact that XynG1-1 is cellulose-free, thermostable (stability at high temperature of $70^{\circ}C{\sim}80^{\circ}C$), and active over a wide pH range (pH 5.0~9.0) suggests that the enzyme is potentially valuable for various industrial applications, especially for pulp bleaching pretreatment.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제38권6호
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• pp.561-567
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• 2010

본 연구는 diethyl oxalate 처리로부터 얻어진 가문비나무 가수분해산물을 이용하여 에탄올 생산에 적합한 조건을 탐색하였다. 가문비나무 가수분해산물의 단당류 분석 결과 아라비노오스를 제외한 발효가능한 당 농도 는 29.04 g/${\ell}$이었으며 가수분해산물에 포함된 올리고머로부터 분해된 단당은 대부분 만노오스(39.26 g/${\ell}$)와 갈락토오스(12.83 g/${\ell}$)가 차지하였다. 발효저해물질인 5-HMF, furfural의 농도는 각각 0.09 g/${\ell}$, 0.04 g/${\ell}$, acetic acid는 1.4 g/${\ell}$, total phenolic compounds는 2.83 g/${\ell}$로 나타났다. 가수분해산물을 이용한 에탄올 생산 최적 pH는 6.0으로 발효 48시간 후 11.7 g/${\ell}$의 에탄올을 생산하였다. 시간당 에탄올 생산량은 pH 5.0와 5.5에서 0.15 (g/(${\ell}^*h$))로 나타났으며 pH 6.0에서는 0.24 (g/(${\ell}^*h$))로 나타났다. 시간당 생성된 에탄올 생산량은 에탄올 발효 초기 pH에 따라 차이를 나타냈다. 가수분해산물에 xylanase 20 IU를 첨가하여 올리고머를 분해한 후 발효를 실시한 결과 48시간 후 14.3 g/${\ell}$의 에탄올을 생산하였다. 이것은 xylanase를 첨가하지 않았을 때 보다 에탄올 생산량이 22.2% 증가되었음을 나타내고 있다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제39권1호
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• pp.95-103
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• 2011

본 연구는 새로운 전처리 방법인 팝핑법을 이용하여 폐목재에 처리하였고, 전처리 된 시료에 효소를 처리하여 당화 수율을 비교 분석하였다. 폐목재의 팝핑 전처리 전후의 화학적 조성 분석 결과 홀로셀룰로오스의 경우 각각 65.9%, 58.8%였으며, 리그닌과 알코올-벤젠을 이용한 유기용매 추출물, 회분의 함량은 전처리 전보다 각각 3.1%, 3.9%, 0.7% 정도 증가하였다. 그리고 폐목재의 팝핑 전처리 전과 후의 시료에 각각 효소 처리 후 환원당을 측정한 결과 팝핑 전처리를 한 경우 전처리 전보다 1.0~1.5 mg/$m{\ell}$ 증가하였다. 시료 50 mg (1%, w/v)에 대한 효소 가수분해율은 셀룰레이즈와 자일란네이즈를 50 U씩 1 : 1로 섞어 처리하였을 때 가장 효과적이었다. 또한 팝핑 된 시료에 효소를 처리하여 가수분해되어 나온 상등액을 HPLC 분석법을 이용하여 분석한 결과 팝핑 전처리 후 셀룰레이즈와 자일란네이즈를 처리하였을 때 피크가 증가하였으며, 주된 피크는 글루코스와 자일로스였다. 또한 GC 분석법을 이용하여 팝핑 후 효소가수분해 한 잔여물의 중성당 분석 결과 잔류 글루코스와 자일로스가 각각 팝핑 전보다 57.5%, 64.2% 감소하였다. 글루코스와 자일로스 당전환율은 각각 약 45.9%, 38.7%였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제40권3호
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• pp.147-155
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• 2012

본 연구에서는 스위치그라스를 바이오에탄올 생산용 바이오매스로 선정하여 팝핑 전처리, 효소가수분해 및 발효 과정을 거쳐 바이오 에탄올의 생산 가능성을 조사하였다. 팝핑 전처리 된 스위치그라스에 효소를 처리하여 가수분해 한 결과 95% 이상의 효소 가수분해 효율을 보였고, 가수분해 후 생성된 당화액을 효모(Saccharomyces cerevisiae)로 발효하였을 때 생산된 바이오에탄올의 수율은 89.6%에 이르렀다. 팝핑 전처리 후 바이오매스의 글루코스와 자일로스의 함량은 각각 40.8%와 20.3%로 나타나 전처리 후 글루코스 함량에는 큰 변화가 없었으나, 자일로스의 함량이 4.7% 감소하는 것으로 보아 헤미셀룰로스 영역이 전처리 과정에서 제거된 것으로 보인다. 또한, 주사형 전자현미경 결과에 의하면 전처리 전에는 스위치그라스 표면이 비교적 매끈하고, 입방체 모양을 이루고 있었으나, 전처리 후에는 섬유가 각각 분리되어 있었으며 표면에 많은 미세공극이 생겨난 것을 관찰할 수 있었다. 그러므로 팝핑 전처리는 스위치그라스 시료의 셀룰로스 노출면적을 넓혀주는 역할을 하여 셀룰레이즈 효소의 접근성을 높여 효소 당화 효율을 증대시키는 것으로 사료된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권12호
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• pp.1681-1691
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• 2012

This work was conducted to evaluate the effect of dilute sodium hydroxide (NaOH) on barley straw at boiling temperature and fractionation of its biomass components into lignin, hemicellulose, and reducing sugars. To this end, various concentrations of NaOH (0.5% to 2%) were applied for pretreatment of barley straw at $105^{\circ}C$ for 10 min. Scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy studies revealed that 2% NaOH-pretreated barley straw exposed cellulose fibers on which surface granules were abolished due to comprehensive removal of lignin and hemicellulose. The X-ray diffractometer (XRD) result showed that the crystalline index was increased with increased concentration of NaOH and found a maximum 71.5% for 2% NaOH-pretreated sample. The maximum removal of lignin and hemicellulose was 84.8% and 79.5% from 2% NaOH-pretreated liquor, respectively. Reducing sugar yield was 86.5% from 2% NaOH-pretreated sample using an enzyme dose containing 20 FPU of cellulase, 40 IU of ${\beta}$-glucosidase, and 4 FXU of xylanase/g substrate. The results of this study suggest that it is possible to produce the bioethanol precursor from barley straw using 2% NaOH at boiling temperature.