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영어

We established a strategy for bioethanol production using the hydrolysate of rape stem, in which the inhibitor cocktail was added intentionally. The final goal of this study was to circumvent the detoxification process when the hydrolysate of lignocelluloisic biomass contained the toxic substances in high concentration. When six yeast strains were examined, Sacchromyces cerevisiae ATCC 96581 and Pichia stipitis CBS 7126 were relatively resistant to inhibitor cocktail. Then, using strains 96581 and 7126, we designed a process strategy for bioethanol production, assuming that the concentration of toxic substance in the hydrolysate of rape stem was remarkably high. When strains 96581 and 7126 were inoculated simultaneously, it was observed that strain 7126 produced bioethanol as well as strain 96581, although the concentration of inhibitor cocktail was 18.2% (v/v). Finally, throughout this co-cultivation of strains 96581 and 7126, bioethanol was produced about 6.0 (g/L), and bioethanol yield reached at 0.4 (g-bioethanol/g-reducing sugar) (78.4% of theoretical value).

한국어

Bioethanol을 생산하기 위하여 lignocellulosic biomass를 가 수분해 할 때 furan 유도체 (furfural, 5-hydroxymethlyfurfural), phenolic compounds 그리고 유기산과 같은 toxic substance [1-7]가 약 0.6-3.0 g/L 정도 만들지는 것으로 알려져 있 다 [3,4]. 또한 이러한 물질은 효모의 cell growth rate과 ethanol production rate, membrane function 등에 좋지 않은 영향을 주어서 bioethanol 생산성을 감소시키는 것으로 알 려져 있다 [1,7,8]. 그래서 많은 연구자들은 detoxification 방법을 사용하여 이러한 toxic substance의 ethanol 생산에 대한 inhibition을 제거하려고 시도하여 왔다 [9,10]. 그 동안의 연구 결과에 비추어 볼 때, inhibitor를 제거하 는 detoxification 공정 또한 bioethanol 생산 전체공정에 서 부가적인 공정이라 생각되어지기 때문에, 본 연구에서 는 공정의 편의성을 위하여 detoxifocation 공정을 생략하거 나, 혹은 detoxification 공정으로 완전히 inhibitor가 제거되 지 않을 경우를 대비하여, inhibitor에 저항성이 있는 효모 균주를 선별/확보하려고 시도하였다. 본 연구에서는 먼저 2단 고온 전처리 방법 [11]을 이용한 유채대 가수분해물에 인위적으로 inhibitor cocktail을 첨가 한 배지 [2]를 만들어서 가장 잘 견디는 효모 균주를 선별 하는 실험을 실시하였다. 이때 inhibitor cocktail은 발표된 연구문헌을 근거로 biomass의 가수분해물에서 나올 수 있 는 6가지의 inhibitor가 선정되었고, 또 그 농도도 정해졌 다. 그리고 본 연구팀의 선행연구 결과에서 ethanol 생산성 을 근거로 선별된 [12,13] 각각 세 종류의 Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae)와 Pichia stipitis (P. stipitis) 균주를 가지고 실험을 실시하였는데, 최종적으로 inhibitor에서 더 잘 견디는 S. cerevisiae와 P. stipitis 효모 균주를 각각 한 가지 씩 선별하여 동시배양법으로 bioethanol 생산을 시도하였다.