Optimization of Saccharification and Bioethanol Production by Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) from Seaweed, Saccharina japonica

Abstract

산업혁명 이후 화석연료의 사용량은 급속도로 증가하여 현재 전세계 에너지 사용량의 약 86%에 달하고 있으며, 이러한 화석연료의 사용으로 인해 지구온난화 등의 환경 문제가 범세계적으로 부각되고 있다. 이로 인하여 재생 가능한 바이오 연료에 대한 관심이 증가하고 있으며, 바이오에탄올은 액체연료인 휘발유를 대체할 수 있는 유력한 대체 연료로서 세계적으로 그 생산량이 급증하고 있다. 해조류는 신재생에너지를 생산하기 위한 제 3세대 바이오매스로 최근 관심이 집중되고 있다. 해조류를 바이오매스로 이용하여 바이오에탄올을 생산하기 위하여 해조류 탄수화물의 당화공정은 필수적이다. 본 연구에서는 해조류 다시마의 열가수분해 조건 최적화와 함께 해수분리균의 처리를 통한 당화 최적화 및 동시당화발효를 이용한 바이오에탄올 생산을 수행하였다. 묽은황산 및 공업용효소를 촉매로 이용한 열가수분해와 함께 해수로부터 직접 분리한 당화균인 Bacillus sp. JS-1의 처리를 통하여 최종 당화 수율 69.1%을 얻을 수 있었다. Bacillus sp. JS-1와 함께 에탄올 발효를 위한4가지 다른 효모인 Pichia angophorae KCTC 17574, Pichia stipitis KCTC 7228, Saccharomyces serevisiae KCCM 1129 그리고 Pachysolen tannophilus KCTC 7937를 다시마 가수분해물에 각각 접종하여 동시당화발효를 수행 한 결과 0.39 g dcw/L의 Bacillus sp. JS-1과 0.45 g dcw/L의 Pichia angophorae KCTC 17574를 이용하였을 때 7.7 g/L의 바이오에탄올을 생산하여 이론적 수율의 33.3%를 달성하는 것을 확인하였다. 이는 해조류 바이오매스로 이용한 바이오에탄올 생산공정의 효율적인 면에서 유용한 단위공정으로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.