Earticle

본 연구에서는 리그노셀룰로스 가수분해물과 유사한 조성을 갖는 합성 용액을 이용하여 무독화 실험을 진행하였다. 생물학적 무독화 방법으로는 peroxidase와 laccase와 같은 효소를 이용하였고, 이온교환과 흡착과 같은 물리화학적 방법으로는 이온교환수지와 활성탄을 이용하였다. 효소 중 peroxidase는 페놀계 화합물의 제거에 탁월한 효율을 보였으며, 5-HMF와 furfural은 활성탄에 의해 거의 모두 제거되었고, 아세트산은 음이온교환수지를 사용하는 것이 가장 효율적이었다. 활성탄과 이온교환수지는 다소간의 당손실을 일으켰다. 무독화 방법은 당화액에 포함되어 있는 저해물질의 조성을 고려하여 결정되어야 한다.

In this study, the detoxification methods were evaluated for the removal of fermentation inhibitors from synthetic solution containing the composition similar to the lignocellulosic hydrolysate. The enzyme peroxidase and laccase were used as a biological treatment method. The physico-chemical methods such as adsorption and ion exchange were applied by using activated charcoal and ion exchange resins. The enzyme peroxidase showed a excellent removal of phenolic compounds. The 5-HMF and furfural were completely removed by activated charcoal. The anion exchange resin showed a good result for detoxification of acetic acid. The activaed charcoal and ion exchange resins lead to a loss of sugars more or less. The choice of detoxification method must be made after considering the composition and inhibitors in hydrolysates.

악취방지법의 시행으로 악취의 규제가 강화됨에 따라축산 시설에서 발생하는 악취의 주요 원인 물질인 암모니아와 황화수소를 신속하고 간단한 방법으로 검지할 수 있는 방법으로 화학적 방법을 이용한 가스 검지관을 개발하였다. 악취물질의 농도를 변색길리를 통하여 알 수 있도록 발색반응 메카니즘을 규명하고 이를 정량화 하여 유리관에 충전하여 암모니아와 황화수소 검지관을 제작하였다. 암모니아 검지관은 선형성 및 재현성 평가에서 99.6%의 선형성을 나타내었으며, 검지환경에 따라서 민감한 경향을 나타내었으나, 암모니아 가스에 대한 동일한 경향성을 나타내었다. 또한 황화수소 검지관은 99.7%의 선형성을 나타내었으며, 동일한 시료를 이용한 반복 평가에서 95% 이상의 재현성을 나타내었다.

The present study was aimed for the fetor in the livestock facilities. Simple detection systems for ammonia and hydrogen sulfide were examined to see the mechanism making the discoloration length of malodorous substance concentration. Detector tube for ammonia showed a good linearity of 99.6% while hydrogen sulfide detector tube gave 99.7% linearity with reproductivity of 95%.

본 연구에서는 U-251-MG 세포를 이용하여 증식, 이동, 침윤 및 단백질분해효소의 분비에 미치는 PSA와 HGF의 효과를 확인하였다. 그 결과, PSA siRNA에 의해 U-251-MG세포의 증식은 약 37% 억제되었으나, HGF 처리 (10 ng/mL)에 의해 증식이 약 1.4배 증가되었다. PSA siRNA에 의한 U-251-MG 세포의 이동은 약 60%가 억제되었으나, HGF 처리에 의해 이동이 약 1.3배 증가되었다. 또한, PSA siRNA에 의해 U-251-MG 세포의 침윤이 약 67% 억제되었으나 HGF 처리에 의해 세포의 침윤이 약 4.3배 증가되었다. PSAsiRNA처리에 의해 MMP-2의 분비는 약 25%, MMP-9의 분비는 약 20% 억제되었으며, HGF에 의해 PSA siRNA에 의해 억제된 MMP-2 및 MMP-9의 분비가 약 2.8배 및 3.5배 증가되었다. HGF 처리에 의해 플라스민의 분비량은 약 14배 증가되었고, PSA를 억제한 U-251-MG 세포에 HGF를 처리한 결과, 플라스민의 분비가 약 1.6배 증가하였다. 또한, PSA siRNA에 의해 MMP-2의 발현은 유의할만한 변화가 없었으나, MMP-9의 발현은 약 85% 억제되었다. PSA를 억제시킨 U-251-MG 세포에 HGF를 처리한 결과, MMP-2 의 발현은 약 5.7배, MMP-9의 발현은 약 6.3배 증가되었다. 한편, MMPs의 광범위 억제제인 BB-94 처리에 의해 U-251-MG 세포의 증식, 이동 및 침윤이 유의할만하게 억제된 것은 MMP-2 및 MMP-9이 U-251-MG 세포의 증식, 이동 및 침윤에 관여할 것임을 시사해준다.

Hepatocyte growth factor (HGF) and its receptor play an important role in the formation and progression of glioma. In this study, I investigated the ability of HGF to recover of the PSA siRNA-suppressed cell proliferation, migration and invasion in U-251-MG cells. PSA siRNA-transfected U-251-MG cells showed the reduction of the proliferation, migration and invasion with compared to control. Treatment of HGF on the PSA siRNA-transfected U-251-MG cells recovered the ability of proliferation, migration and invasion. These data suggest that PSA and HGF may use unique and parallel signaling cascade leading to the proliferative, migrative and invasive phenotype of U-251-MG cells. I also showed that PSA cooperated with HGF to a migrative and invasive henotype via the increased secretion of matrix metalloproteinase-2 (MMP-2) and MMP-9.

본 연구는 환경샘플 중 병원균을 진단하기 위한 목적을 가진다. 최소 챔버 칩에서 환경 샘플 중 병원균을 농축하고 mRNA를 증폭하여 효과적이고 간단한 진단방법을 고안하였다. PDMS로 면적 1.5 cm x 1.5 cm, 높이 100 μL의 칩을 제작하여 유리에 부착시켰다. RNase에 의한 진단 오류또는 실패를 막고자 RNase away 처리를 하고, RNA와 PDMS의 결합을 막기 위해 BSA 처리를 하였다. 수질에 있는 병원균은 매우 적은 농도로 존재하므로 농축의 과정이 필요하다. 농축의 방법에는 여러 가지가 있으나 본 연구에 서는 유리 비드를 칩 내에 삽입하고 저농도의 시료를 주입함으로서 고농도로 농축을 하는 방법을 사용하였다. 그러나 부피가 작은 칩 내에서 수행하기에는 내부 압력이 작용하여 문제가 발생하여 100 μm의 유리 비드를 사용하고 유리비드의 칩 내부 이탈을 방지하기 위하여 댐을 만들어 농축에 가장 적합한 칩의 형태를 잡았다. 시료의 주입속도에 따라 내부 압력이 상승하여 댐의 기능이 상실하여 유리 비드가 이탈하게 되므로 그것을 방지하기 위하여 칩 내에 댐을 강화하여 만들고 내부압력 증가가 방지되는 최적의 댐을 개발하여 시료의 주입 속도 5 mL/min까지 유리 비드의 이탈을 막았다. 유리 비드에서의 RNA 농축은 pH 5에서 효과적이고 pH가 증가할수록 유리 비드와 RNA의 결합이끊어지는 현상을 보였으므로 시료에 pH 5의 버퍼를 첨가하여 농축을 진행하고 중성의 NASBA 용액을 주입하여 유리비드에서 탈착된 농축된 고농도의 RNA를 증폭하였다. NASBA는 항온 수조에서 온도에 변화 없이 41℃에서 1시간30분 동안 진행하며 증폭된 mRNA는 직접 확인하였다. 이 방법은 LOC 기술을 적용하여 저농도의 시료를 효과적으로 측정할 수 있도록 편리한 바이오 칩을 개발함으로써 대용량의 샘플 중 극 저농도의 대장균을 효과적으로 검출할 수 있는 장점을 가지고 있다.

Here, we demonstrated simple nucleic acid, RNA, concentration method using polymer micro chip containing glass bead (100 μm). Polymer micro chip was fabricated by PDMS (1.5 cm x 1.5 cm, 100 μm in the height) including pillar structure (160 μm (l) x 80 μm (w) x 100 μm (h), gap size 50 μm) for blocking micro bead. RNA could be adsorbed on micro glass bead at low pH by hydrogen bonding whereas RNA was released at high pH by electrostatic force between silica surface and RNA. Amount of glass beads and flow rate were optimized in aspects of adsorption and desorption of RNA. Adsorption and desorption rate was measured with real time PCR. This concentrated RNA was applied to amplification micro chip in which NASBA (Nucleic Acid Sequence Based Amplification) was performed. As a result, E.coli O157：H7 in the concentration of 10 c.f.u./10 mL was successfully detected by these serial processes (concentration and amplification) with polymer micro chips. It implies this simple concentration method using polymer micro chip can be directly applied to ultra sensitive method to measure viable bacteria and virus in clinical samples as well as environmental samples.

목질계 바이오매스 전처리시 발생하는 저해물질로써 퓨란류, 유기산류, 페놀류를 포함한 발효에 있어, S. cerevisiae K35와 P. stipitis KCCM 12009가 에탄올 생산에 미치는 영향을 중심으로 연구를 수행하였다. 본 연구에 사용된 두균주 모두 24시간 내에 100 g/L의 glucose를 모두 소비하였으며, 40 g/L 이상의 에탄올을 생산하였다. 저해물질로 퓨란 (5-HMF, furfural)류가 1-2 g/L 존재시, S. cerevisiae K35는 furfural에 비해 5-HMF에 의한 저해영향을 높았으며, P. stipitis KCCM 12009는 그와 반대의 경향을 보 였다. Acetate가 5 g/L 이상 존재하는 경우, S. cerevisiae K35와 P. stipitis KCCM 12009 두 균주 모두에 균체량 및 에탄올 생산에 대한 저해정도가 가장 높았다. 또한, 페놀류 (syringaldehyde, vanillic acid, syringic acid)가 각각 1-2 g/L 존재시, S. cerevisiae K35는 비교적 적은 세포성장 저해영향과 소량 증가하는 에탄올 생산량을 보인 반면, P. stipitis KCCM 12009는 전반적으로 S. cerevisiae K35의 세포성장과 에탄올 생산에 있어 유사한 경향을 보였으나, syringaldehyde와 vanillic acid가 2 g/L 존재시에는 24시간에 균생장이 급격히 감소함과 동시에 에탄올 생산량도 감소함을 보였고, 48시간 배양 후 저해물질의 영향에서 벗어나 정상적인 세포성장과 에탄올을 생산하는 경향을 보였다. S. cerevisiae K35와 P. stipitis KCCM 12009에 동일한 농도의 저해물질이 존재시 저해영향의 차이를 보이는 것은 균주자체의 특성 차이로 인한 저해물질에 대한 민감도를 나타내는 것으로 보인다. 본 연구를 통해 두 균주를 이용한 바이오에탄올 생산시 발생되는 저해물질의 농도별 선택적 특이성을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 목질계 바이오매스 전처리시 발생되는 저해물질의 적정농도를 확인할 수 있었다.

The process for ethanol production requires lignocellulosic biomass to be hydrolyzed to generate monomeric sugars for the fermentation. During hydrolysis step, a monomeric sugars and a broad range of inhibitory compounds (furan derivatives, weak acids, phenolics) are formed and released. In this study, we investigated the effects of inhibitory compounds on the fermentative performance of Saccharomyces cerevisiae K35 and Pichia stipitis KCCM 12009 in ethanol production, two yeast strains were fermented in the synthetic medium including six inhibitory compounds such as 5-hydroxymethylfurfura (5-HMF), furfural, acetic acid, syringaldehyde, vanillic acid and syringic acid. Ethanol of over 40 g/L was produced by two yeast strains in the absence of inhibitory compounds, respectively. Most inhibitory compounds except acetic acid had a little effect on the ethanol production, but acetic acid showed high inhibition effect on the cell growth and ethanol production.

본 연구에선 바이오부탄올 생산을 위한 추출발효에 적용하고자 부탄올 추출에 효율적이고 미생물에 독성을 주지 않는 적합한 추출용매를 선정하고자 하였다. 추출 용매를 선정하기 위하여 부틸 부틸레이트, oleyl alcohol, 친환경 용매인 소수성 이온성 액체 2 종류를 이용하여 분배계수를 구한 결과, 부틸 부틸레이트와 oleyl alcohol이 높은 부탄올 분배계수를 나타내었고 부탄올 농도 1-20 g/L와 pH 4-5.5 범위에서 80% 이상의 우수하고 안정적인 추출효율을 나타내었다. 미생물에 독성이 없는 oleyl alcohol를 사용한 회분식 추출발효에서는 추출을 하지 않은 회분식배양보다 11% 향상된 부탄올 생산을 보였다 (11.2 g/L vs. 12.4 g/L). 이는 배양액 내의 부탄올이 추출되어 배양액내의 부탄올 농도가 낮게 유지됨으로써 부탄올 독성 영향이 감소되었고, 이로 인해 향상된 부탄올 생산이 이루어진 것으로 판단된다. Oleyl alcohol：부틸부티레이트 부피비를 9：1로 혼합한 용매를 사용했을 경우는 미생물 생장에 는 저해 영향이 미미했으나 부탄올 생산은 추출발효를 하지 않은 회분식 배양에 비해 60%에 그쳤다. 부틸부티레이 트를 20% 이상 미생물 생장에 심각한 저해를 주는 것으로 관찰되어졌다. 본 연구를 통해, 실험에 사용된 4가지추출 용매 중에서 oleyl alcohol이 미생물에게 독성영향을 끼치지 않으면서 부탄올 추출을 효율적으로 할 수 있음을 알 수 있었고, oleyl alcohol을 바이오 부탄올 연속 추출발효에 적용한다면 향상된 부탄올 생산성을 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

Oleyl alcohol, butyl butyrate, and two different ionic liquids were evaluated for the extraction of butanol from culture broth without toxic effect to cells. The tested solvents showed more than 50% extraction efficiency, and oleyl alcohol was chosen as the best extractant for butanol among the used extractants with a partition coefficient of 2.89. When oleyl alcohol was used as an extractant, more than 80% of butanol was extracted in the wide range of butanol concentrations (1-20 g/L) and pH values (pH 4-5.5). In extractive fermentation using oleyl alcohol only, there was 11% more butanol production and glucose consumption when compared to that without extractive fermentation, implicating a reduced inhibitory effect of butanol due to butanol removal to the oleyl alcohol phase. In addition, oleyl alcohol did not inhibit cell growth, while a mixture of oleyl alcohol and butyl butyrate with the volume ratio of 9：1~7：3 inhibited either butanol production or cell growth significantly due to the toxicity of butyl butyrate to cells. In conclusion, oleyl alcohol can be used as an efficient and non-toxic solvent for extractive fermentation for butanol production.

본 실험에 사용된 균주는 유류로 오염된 지역의 토양시료로부터 직접 분리한 Rhodococcus fascians로 이전 연구에서 항공유의 분해에 효과가 있는 것으로 밝혀진 균주이다. 디젤유가 항공유보다 R. fascians의 생장에 영향을 주는 것으로 나타났다. 해수중의 디젤 분해를 위해서는 2%이상의 접종량이 효과적이며 접종량이 증가할 경우 잔류량이 더 감소하였으나 큰 차이는 없었다. 해수중의 디젤이 5% 이상에서는 디젤유의 독성에 의해 R. fascians의 생장이 저해를 받아 디젤 잔류량이 높게 나타났다. R. fascians는 pH 8에서 가장 높은 디젤 분해속도를 보였으며 비교적 넓은 pH 범위에서 디젤 분해도가 유지되는 것으로 나타났다. R. fascians의 최적 성장온도 보다 높은 32℃에서는 디젤의 분해에 온도증가에 따른 자연분해의 영향이 큰 것으로 나타났다. R. fascians의 해수중 디젤유분해의 최적온도는 27℃로 최적 생장온도에서 분해가 활발히 이루어지는 것을 알 수 있었다.

Contamination of marine environment with hazardous and toxic chemicals is more common these days. Bioremediation is the application of microorganism or microbial processes to degrade environmental contaminant. Because of low water solubility and volatility of diesel, bioremediation is more efficient than physical and chemical methods. The objective of this study is biodegradation of diesel in sea water by using Rhodococcus fascians which is isolated petroleum-contaminated soil. R. fascians was cultured on sea water containing diesel to determine the diesel degradability. Changes in biodegradability of diesel with various inoculum sizes, diesel concentrations, initial pH, and culture temperature were analyzed by TPH analysis using gas chromatography. The inoculum size 2% was effective for biodegrdation of diesel in sea water by R. fascians. When diesel concentration was 5%, the growth of cell was inhibited by the toxicity of diesel. The optimal temperature and initial pH for degradation of diesel in sea water were 27℃ and pH 8.

황산 수용액에 재생 피브로인을 녹이고 가열하여 황산을 반응물과 동시에 촉매로 사용하여 황산-피브로인을 제조하였다. 황산의 농도 및 반응온도를 달리하여 얻어진 시료로부터 적외선 흡광 스펙트럼, UV 흡광 스펙트럼, NMR및 GPC를 사용하여 반응조건에 따른 황산기의 도입 정도 및 피브로인 분자의 분해 정도를 분석하였다. 황산-피브로인의 수율은 5%의 황산을 사용하여 60℃에서 반응시킬때 가장 높았으며 적외선 흡광 스펙트럼의 1109 cm-1의 피크가 나타내는 도입된 황산기의 량은 황산의 농도가 증가하면 같이 증가하였다. 단백질에 도입된 황산기는 피브로인 분자를 주로 구성하고 있는 세린 및 타이로신의 hydroxyl 그룹과 반응하여 O-sulfate ester를 형성할 것으로 예상되는데, 이는 274 nm에서의 UV 흡광도의 감소 및 3300 cm-1의 적외선 흡광 스펙트럼의 감소가 관찰되는 결과와 일치하였다. GPC 분석을 통하여 황산-피브로인이 가수분해되어 원래 피브로인의 분자량 보다 분자량이 작으며 동시에 가수분해된 저분자 황산 피브로인 펩타이드와 덜 가수분해된 비교적 분자량이 큰 펩타이드로 구성되어 있음 이 확인되고 있다.

Silk fibroin is a structural protein from Bombyx mori and can be sulfated to provide biofunctional polypeptides showing antiviral and anticoagulating activities. However, the sulfated fibroins have not been characterized enough to present their compositions and structures. In this report, sulfation reaction was investigated by varying the reaction temperature and sulfuric acid concentration and analysis of the resulting peptides were carried out. The degree of sulfation was proportion to sulfuric acid concentration but the maximum product yield was obtained at 60℃ and 5% of sulfuric acid concentration. FT-IR spectrum, UV absorption and NMR spectrum support that o-sulfate ester was formed at the hydroxyl group of serine and tyrosine residues. Size exclusion chromatography identified that sulfated fibroin was composed of a highly hydrolyzed polypeptide mixtures and peptides of relatively higher molecular weight.

셀레늄 함유 펩타이드 (셀레늄 펩타이드)는 무기 셀레늄이 포함된 배지에서 효모를 배양하여 효모의 자가분해에 의해 만들었다. 효모 배양에 의해 만들어진 셀레늄 펩타이드는 GPx 유사 활성을 보였으며, UVB 조사가 된 인간 섬유아세포에 대하여 세포 보호효과를 나타냈다. 셀레늄 나이트레이트는 10-9 몰 농도에서 낮은 세포독성을 보인반면 셀레늄 펩타이드는 최소의 독성만을 보였다. 또한 셀레늄 펩타이드는 인간 섬유아세포의 성장과 procollagen type I을 증가시킨 반면 MMP-1의 감소를 가져왔다. 연구결과 셀레늄 펩타이드가 무독성의 항산화제로서의 가능성을 보여주었다.

Selenium-containing peptide (Selenium peptide) was produced by autolysis of Saccharomyces cerevisiae which was cultured in inorganic selenium-supplemented medium. Selenium peptide showed antioxidant activity and protective effects on UVB irradiated human fibroblast. Minimal toxicity of selenium peptide was observed whereas selenium nitrate exhibited cell toxicity as low as 10-9 M. Selenium peptide also increased human fibroblast growth, procollagen type I and also decreased MMP-1 (matrix metalloprotease-1). This result showed the potential of selenium peptide as a nontoxic antioxidant.

The antioxidant activities of two crude extracts (CH2Cl2 and MeOH) and their solvent fractions (n-hexane, 85% aq. MeOH, n-BuOH, and H2O fractions) from Corydalis heterocarpa were etermined by evaluating authentic ONOOand ONOO- generated from SIN-1 (3-morpholinsydnonimine) in vitro as well as by measuring the degree of occurrence of intracellular reactive oxygen species (ROS) and nitric oxide (NO). Scavenging activities of solvent fractions on authentic ONOO- increased in the order of n-BuOH > 85% aq. MeOH > H2O > n-hexane fractions, while those on ONOO- generated from SIN-1 increased in the order of n-BuOH > 85% aq. MeOH > H2O > n-hexane fractions. In addition, all solvent fractions effectively inhibited the intracellular ROS and NO levels. The n-BuOH fraction especially exhibited the strongest ROS scavenging effect. Further purification of n-BuOH fraction led to the isolation of cnidimoside A, which presented the potent ROS scavenging effect at 10 μM. From these results, extracts of C. heterocarpa and its component, cnidimoside A, were predicted to be potentially useful as ingredients for protecting against oxidation.

본 연구는 포도가공부산물로부터 유용성분을 추출하여 자원의 활용과 환경오염을 줄이고, 공정을 간결하게 하여실제산업현장에서 이용할 수 있는 공정의 개발을 목적으로 하였다. 포도가공 부산물을 포도과피와 포도씨로 나누어 과피에서는 anthocyanin을 씨에서는 oligomeric proanthocyanidin (OPC)를 주 대상물질로 하여 추출하기 위한 공정을 개발하였다. 추출된 항산화물질은 HPLC를 이용하여 정량하였 으며, 이들의 효능은 DPPH법, SOD법을 이용하여 대조군들과의 비교를 통하여 확인하였다. 두 방법 모두 포도씨 추출물의 효능이 포도과피 추출물보다 뛰어난 항산화도를 보였다. 이렇게 생산된 추출물을 이용하여 multiple lamella emulsion의 화장품 제형을 개발하였고 이 제형의 안전성 과 안정성을 실험적으로 확인하였다.

Anthocyanin and origomeric proanthocyanidin (OPC) fractions showing antioxidizing activity are present in grape extracts. Grape extracts are widely used in cosmetic applications as functional ingredients. The aim of our study is to isolate the antioxidant fraction from waste of grape products. The extraction was done using soxhlet apparatus. Next, the extraction was subjected for identification of antioxidants by using HPLC. Antioxidant assay was performed by using 2,2-diphenyl-picryl-hydrazyl (DPPH) and superoxide dismutase (SOD) method. Antioxidizing activity was found to be higher in grape seed extract when compared to grape skin extract. Using the extract, a novel formula with multi lamella emulsion structure has been developed and its safety and stability were confirmed by standard protocols.

본 연구는 갈조류인 다시마, 모자반, 톳을 효소적 방법으로 가수분해하여 이를 이용한 바이오 에탄올 생산 가능성을 확인하고자 하였다. 가수분해 효소 분리 및 바이오 에탄올 생산 실험 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. 효소는 해수 및 채취한 갈조류 시료에서 분리하였으며, 갈조류의 주요 다당류인 alginate와 laminaran에 대한 효소활성을 측정하였다. 또한 다시마, 모자반, 톳에 대한 직접적인 갈조류 가수분해 효과를 확인 하였다. 조효소에 의한 가수분해는 alginate에서 특히 높게 나타났으며, laminaran 에서도 일부 활성을 보였다. 갈조류의 전처리에서 환원당의 생성은 외분비 효소와 전체 조효소에서 크게 차이가 없었으며, 기질로는 다시마에서 최대 1.90 g/L로 가장 높게 확인되었다. 모자반과 톳에서의 가수분해가 12 h 안에 완료되는 것에 비해 다시마는 72 h 동안 반응이 지속적으로 일어났다. 에탄올 발효는 환원당 생성량과는 무관하게 나타났는데 이는 전처리 방법에 따라 갈조류 다당류의 가수분해에 미치는 영향이 다르기때문으로 생각되며, 또한 전처리 과정에서 생성되는 부산물이 영향을 미치기 때문인 것으로 생각된다. 갈조류 에탄올 발효에서 기질로 다시마를 이용했을 때 에탄올 생산 수율이 가장 높았다. 다시마를 이용한 발효에서는 발효균주 및 효소처리에 따른 에탄올 생산량이 대략 0.90 g/L 로 유사하게 나왔다. 모자반에서의 에탄올 생산은 발효균주를 Saccharomyces cerevisiae로 하였을 때 최대 0.14 g/L 로 확인 되었으며, 톳에서는 Saccharomyces cerevisiae를 이용한 발효에서 에탄올생산이 전혀 확인되지 않았으며, Pachysolen tannophilus 에서만 0.09 g/L의 에탄올 생산이 생산되었다.

The Brown-algae polysaccharide consisting of alginate and laminaran is usable as high bio-ethanol production if hydrolyzed to monomer unit. The objective of this study is to produce bio-ethanol from brown-algae using enzymatic saccharification. Bio-ethanol was produced by Saccharomyces cerevisiae KCCM 1129 and Pachysolen tannophilus KCTC 7937 strains. The substrate used Laminaria japonica, Sargassum fulvellum and Hizikia fusiformis. We isolated a new alginate lyase and laminaran lyase producing microorganism for hydrolysis of brown-algae from southern sea of Gijang. The reducing sugar was obtained 1.90 g/L from Laminarin japonica 20 g/L that used enzyme from Bacterium antarctica. In pretreatment of the most suitable brown-algae for ethanol production, ethanol concentration of 0.93 g/L and yield of 4.65% were obtained in condition of Laminaria japonica in medium.

우리 연구팀은, 농산부산물인 유채대의 알콜 발효용 당화물 생산 가능성을 연구하였다. 이를 위해 농산부산물인 유채대를 연속적으로 5 mL/min의 속도로 산을 이용하지 않고 증류수만을 이용해 이단 고온 처리 (200℃ and 15 Mpa, 375℃ and 23 Mpa)하였다. 본 전처리 공정을 통한 가수수분해물의 당화물 생성은 최종적으로 자일로스와 글루코스의 경우 25.6 g/L, 5.5 g/L가 생성되었다. 이는 유채대에 존재하는 글루코스와 자일로스의 초기 양 대비 각각 18%와 59%의 전환 수율을 나타낸다. 또한 이 공정은 타 공정들에 비하여 대표발효 저해 산물인 HMF의 생성량이 0.2 ppm으로 극히 낮은 수치를 보였으며, 가수분해물의 에탄올 생산시, 글루코스의 발효를 통한 에탄올 생성 전환수율이 90% 이상으로 높은 생성율을 보였다. 따라서 본 공정을 통해 다른 농산부산물이나 해조류 전체에 응용된다면, 고 수율의 에탄올 생산용 당화물을 생산할 것으로 예상한다.

Two-step pretreatment process was investigated to efficiently hydrolyzed rape stems for obtaining fermentable sugars. The process was consisted of two consecutive steps as 200℃ and 15 MPa and 374℃ and 24 MPa with the flow rate of 5 mL/min. Under this condition, 5.5 (g/L) of glucose and 25.6 (g/L) of xylose were obtained from rape stems, showing 18% of glucose yield based on 25% cellulose in the rape stems. It was also found that this process could generate less amounts of toxic residues, such as HMF (Hydroxy- Methyl-Furfural) and other fulfural components during hydrolysis process. It could reaction maintain relatively high ethanol production yield as 90% of theoretical conversion yield from glucose. Therefore, this pretreatment process could be applied to hydrolyze other cellulosic and marine resources such as woods, stem and algae for bioethanol production.