earticle

영어

The study examined the optimal pretreatment condition for enzymatic hydrolysis of Ulva pertusa kjellman in order to transfer to bioenergy. Acids were examined for the pretreatment and HCl was selected as a proper candidate. In the experiments of changing acid concentration and temperature, hydrolysis rate of 51.6% was obtained under the condition of 121oC for 15 min with 0.1M HCl. High temperature condition had an large influence on the hydrolysis efficiency. The pretreated U. pertusa kjellman with HCl was followed by the enzymatic hydrolysis using Viscozyme or xylanase, which were efficient for the hydrolysis. The hydrolysis rates of two enzymes at condition of 0.1 Unit/ml were 52.5, 50.6%, respectively. When two enzymes were used under a mixture of 2 : 1, the hydrolysis rate of 58.8% was obtained. In consequence, it was tentatively determined that an optimal condition of enzymatic hydrolysis containing acid pretreatment of U. pertusa kjellman was the condition of 121oC for 15 min with 0.1M HCl followed by enzymatic hydrolysis using the mixture of Viscozyme and Xylanase of 2 : 1. In addition, HPLC analysis of the hydrolite obtained from various pretreatment and hydrolysis conditions showed that sugars, such as rhamnose, xylose, glucose. fructose, were found in almost samples treated with enzymes, and that mannose and galactose were additively found in the sample treated with HCl. The results indicate that a strain available of C5 sugar as well as C6 should be employed for a bioenergy fermentation because the hydrolite is composed of the mixture of C5 and C6 sugars.

한국어

본 연구에서는 해조류인 구멍갈파래를 바이오에너지로 전환하고자 파래의 효소가수분해 최적조건을 검토하였다. 효소가수분해 이전에 전처리방법으로써 산을 이용하였고 HCl이 가장 적절한 것으로 확인 되었다. 구멍갈파래의 산 전처리 방법을 최적화 하기위해 산농도, 온도별 가수분해율을 검토한 결과 0.1M HCl 처리 Autoclave에서 121oC, 1.5기압, 15 min 고압멸균시 51.6% 가수분해 율을 얻었다. 산 농도 보다는 열처리 조건이 가수분해 효율에 큰 영향을 미쳤다. 후속 효소가수분해 공정으로서 파래를 가수분해 할 수 있는 상업용 효소 중에서 Viscozyme, Xylanase이 가장 효과적이었고, 0.1 Unit/mL 농도를 사용한 경우 각각 52.5, 50.6%의 가수분해율이 얻어졌다. 그리고 두 효소를 혼합하여 가수분해 반응하였을 때 2 : 1에서 58.8%로 가장 가수분해 율이 높았다. 결과적으로 최적 산 전처리 및 효소가수분해 조건은 0.1M HCl, 121oC, 1.5기압, 15 min 산 전처리 후, Viscozyme, Xylanase를 2대 1의 비율로 혼합하여 효소가수분해 하는 것이 최적으로 판명되었다. 그리고 HPLC 당 조성 분석결과 주로 Rhamnose, Xylose, Glucose. Fructose가 검출되었다.
0.1M HCl 전처리 후 효소가수분해 반응에서는 추가로 Mannose, Galactose도 검출 되었으며, 이와 같이 오탄당(C5)과 육탄당(C6)이 혼재된 상태로 검출된 것으로 보아 에탄올 발효균은 위의 당을 동시에 이용할 수 있는 균을 사용해야 할 것으로 사료된다.