KSBB Journal

The Korean Society for Biotechnology and Bioengineering (한국생물공학회)
권호 표지

Production of Bio-ethanol from Brown algae by Enzymic Hydrolysis

효소적 가수분해에 의한 갈조류 바이오 에탄올 생산

  • Lee, Sung-Mok (Department of Bioscience and Biotechnology, Silla University) ;
  • Choi, In-Soon (Department of Bioscience and Biotechnology, Silla University) ;
  • Kim, Sung-Koo (Department of Biotechnology, Pukyong National University) ;
  • Lee, Jae-Hwa (Department of Bioscience and Biotechnology, Silla University)
  • Published : 2009.10.29
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Abstract

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.

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 효소 활성을 측정하였다. 또한 다시마, 모자반, 톳에 대한 직접적인 갈조류 가수분해 효과를 확인 하였다. 조효소에 의한 가수분해는 alginate에서 특히 높게 나타났으며, laminaran에서도 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 다르기 때문으로 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/L로 유사하게 나왔다. 모자반에서의 에탄올 생산은 발효균주를 Saccharomyces cerevisiae로 하였을 때 최대 0.14 g/L로 확인 되었으며, 톳에서는 Saccharomyces cerevisiae를 이용한 발효에서 에탄올생산이 전혀 확인되지 않았으며, Pachysolen tannophilus 에서만 0.09 g/L의 에탄올 생산이 생산되었다.

Keywords

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