반응표면분석법을 이용한 아세트산과 퍼푸랄의 동시조건하에서의 발효조건 최적화 = Optimization of Fermentation Conditions under Simultaneous Conditions of Acetic Acid and Furfural Using Response Surface Methodology
저자
안지은 ( Ji-eun An ) ; 이동민 ( Dongmin Lee ) ; 이수민 ( Soo Min Lee ) 연구자관계분석
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학술지명
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발행연도
2019
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-자료형태
학술저널
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41-41(1쪽)
제공처
목질계 바이오매스의 초임계수 처리 후 얻어진 당화액 내에는 유기산 및 furfural, 5-hydroxymethylfurfural과 같은 다양한 부산물들이 존재한다. 이러한 부산물은 효모의 성장 및 에탄올 발효를 저해시키므로 효율적인 에탄올 발효를 위해서는 당화액 내 저해물질을 제거하는 것이 중요하다. 당화액의 정제는 공정에서 생산단가 상승으로 이어지기 때문에 당화액 내 발효저해물질의 농도를 결정하는 것이 필요하다.
이전 연구에 의하면 목탄을 이용하여 저해물질을 약 95% 이상 제거한 바 있으나, 여전히 당화액에는 다양한 부산물이 존재하여 미생물을 이용한 에탄올 발효 과정에서 발효균주의 생장과 발효효율 저해 요인으로 작용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 당화액에 포함되어있는 저해물질 중 아세트산과 furfural이 동시에 존재하는 환경에서 상업용 에탄올 생산 균주인 I. orientalis 와 S. cerevisiae의 발효능을 조사함으로써 발효저해물질의 농도를 정하고자 하였다.
구체적으로 furfural과 아세트산이 포함된 환경에서 최적 발효 조건을 설정하기 위해 반응표면분석법(RSM)의 중심합성디자인에 따라 설계된 9가지 조건에서 발효를 수행하였고, 여기서 생산된 에탄올을 종속변수로 설정하였다. 종속변수인 생산된 에탄올의 목표 값을 수율 기준 90%로 설정하여 통계적으로 산출한 결과, 최적값은 72시간 기준 I. orientalis 는 아세트산 0.75%, furfural 0.11% 로 나타났으며 S. cerevisiae는 아세트산 0.98%, furfural 0.10%로 나타났다.
실질적으로 정제 공정에서 부산물의 완전 제거는 어려우므로 본 연구의 결과는 당화액의 부산물 중 아세트산과 furfural의 제거 범위를 결정하는 과정에서 기초 데이타로 응용할 수 있다.
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