모자반 가수분해물을 이용한 바이오 에탄올 생산 (Bioethanol Production from Hydrolysate of Seaweed Sargassum sagamianum)

서지정보

· 발행기관 : 한국생물공학회
· 수록지 정보 : KSBB Journal / 25권 / 3호 / 283 ~ 288페이지
· 저자명 : 연지현, 서현범, 오성호, 최원석, 강도형, 이현용, 정경환

초록

모자반 (Sargassum sagamianum)은 우리나라의 동남해안과 일본 해안에 분포하는 갈조류 (brown seaweed)의 한종류로서 우리나라에서는 모자반속의 많은 종류가 식용으로 이용되기도 하며 alginate의 원료와 비료로 사용되어져왔다. 또한 연안 어류가 먹이를 얻거나 산란하기 적합한환경을 제공하여 어족자원 확보에 매우 중요한 구실을 하기도 한다 [1].
Brown seaweed의 추출물 중의 주된 carbohydrate 성분으로 alginate가 알려져 왔으며 [2,3], 이것을 이용한 bioethanol 생산이 renewable energy 생산의 한 방편으로 관심을 끌고있다 [4]. Brown seaweed에서의 alginate 함량은 30~50% [2]혹은 19.2% [3]로 보고되고 있으며, Sargassum sp.의 또다른 carbohydrate 성분으로 sulfated heteropolysaccharide 도 알려져 있다 [5-11]. 이 sulfated heteropolysaccharide의구성성분으로 fucose, xylose, galactose, glucose, uronate,glucuronic acid, arabinose, mannose, rhamnose 등의 단당류가 보고되고 있다. 이때 fucose는 약 20% 정도의 함량을보이며 나머지 단당류들은 brown seaweed의 종류에 따라많은 조성의 편차를 보이고 있다.
Seaweed를 이용한 bioethanol 생산에 관한 연구는 국내외적으로 아직까지 활발한 연구가 이루어지지 못하고 있으며 몇 편의 제한된 연구 결과만이 보고되고 있다 [12-14].
이러한 연구 결과에서도 seaweed의 가수분해물로부터bioethanol이 생산되는지에 대한 검증과 적절한 균주를screening하는데 그치고 있고, 효모가 bioethanol 생산에 사용하는 다양하고 복합적인 단당류의 구성성분이 어떠한 경로로 bioethanol로 전환되는지에 대한 구체적인 연구결과는 없다.
본 연구에서는 특징적으로 모자반의 전처리 가수분해물을 고압액화 추출기를 이용하여 만든 후, 이 가수분해물을이용하여 bioethanol을 생산하는 연구를 수행하였다. 이에앞서서 6탄당과 5탄당을 이용하는 효모 중에서 가장 적절한 효모를 선별하는 연구를 bottle culture를 통하여 수행하였고, 5탄당의 bioethanol로의 전환 수율을 증가시키기 위하여 발효조에서 bioethanol을 생산하는 실험을 실시 할경우에는 surface aeration을 통하여 미량의 공기를 주입하였다. 본 연구는 모자반의 가수분해물로부터 bioethanol을생산하는 기반연구 결과를 얻는데 목적이 있다고 할 수 있으며, 그 결과를 이미 보고된 연구결과와 비교 분석하였다.

영어초록

We investigated the feasibility of bioethanol production from hydrolysate of brown seaweed Sargassum sagamianum.
Prior to bioethanol production using yeasts, six yeast strains were compared and the best ones in terms of the ethanol production levels were selected. Pichia stipitis ATCC 7126, Pichia stipitis ATCC 58784, and Pichia stipitis ATCC 58376 were superior to others in terms of ethanol production. These yeast strains were used for producing bioethanol by the shaking bottle culture and the fermentor culture. Out of approximately 30 g/L reducing sugar, about 3~6 g/L and 4~7 g/L bioethanol were produced in the bottle culture and the fermentor one, respectively. Furthermore, it was observed that around 12~28 g-bioethanol was produced from 1 kilogram of Sargassum sagamianum. Compared with those previously published, these data were almost three to eight times higher in value.

참고자료

· 없음