옥수수대의 전처리와 당화공정 개발

Abstract

Corn stover로부터 효율적으로 glucose, xylose,arabinose를 생산하기 위하여 전처리 및 당화공정 최적화를 연구하였다. Corn stover로부터 glucose, xylose, arabinose를 생산하기 위한 최적의 염기 가수분해 조건은 우선 OFAT(one factor at a time) 방법을 이용하여 중심점을 설정한 후 RSM(Response surface method)을 이용하여 당 생산을 최적화하였다. Corn stover로부터 당 생성을 위한 최적의 NaOH 가수분해 조건은 0.25%, 51℃, 145분간 처리하였을 경우 77%의 수율이 예측되었다. 당화 공정에 이용된 전처리 시료는 수율이 높은 것과 낮은 시료를 각각 2개씩 선정하여 실험을 진행하였다. 당화는 값이 저렴한 황산을 이용하는 방법과 상업적으로 많이 이용되는 Celluclast 1.5L과 Novozyme 188을 이용하는 효소당화(enzyme saccharification)을 진행하였다. 황산당화(aicd saccharification)의 경우 1,3%(v/v)으로 희석하여 기질의 농도는 1,3,5%, 반응시간은 20,40,60분으로 autoclave에서 100℃로 실시하였다. 황산을 희석하여 당화를 실시한 결과 기질의 농도가 높고 황산의 농도가 높을수록 glucose의 전환율이 높게 나타나는 것을 볼 수 있었으며 반응시간은 대체로 60분일 경우에 효과가 좋은 것으로 나왔다. 효소당화의 경우 Celluclast 1.5L을 70FPU/ml로 Novozyme 188을 30CBU/ml을 1:1.75비율로 첨가하여 실험을 실시하였다. 0.5% NaOH 50℃ 60,120분으로 전처리 후 효소 당화를 실시한 결과 50℃, pH 4.8에서 28%, 32%의 전환율을 보였다. 1.5% NaOH, 90℃ 60,120분으로 전처리 후 효소당화를 실시한 결과 50℃, pH 4.5에서 20%, 28%의 전환율을 보였다. 모든 시료를 비교해보면 온도는 55℃보다는 50℃가 더 높은 전환율을 보여주었다. 대부분 50시간 정도 반응을 시키면 최대 전환율을 보이는 경향을 나타냈다. pH의 경우에는 lignin의 함량이 높을 경우에는 pH 4.8에서, lignin의 함량이 낮을 경우에는 pH 4.5에서 전환율이 좋은 것으로 나타났다.