KR100945684B1 - A Method of producing useful biomass using acid and heat or enzymatic pre-treatment - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해조류부터의 생물자원 추출방법에 관한 것으로, 해조류를 물에 불리는 단계와 상기 물에 불린 해조류에 2g의 셀룰로즈(cellulose)당 21%의 산(acid) 100mL을 처리하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물자원 추출방법과 해조류를 물에 불리는 단계, 상기 물에 불린 해조류와 pH4.6의 완충용액을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 및 상기 혼합물에 노보자임(Novozyme)188 : 셀루클라스트(Celluclast)1.5L = 1 : 2의 비율로 효소를 처리하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 해조류로부터의 생물자원 추출방법을 제공하여, 종래 목질계 바이오매스의 이용에 있어, 넓은 면적의 토지의 필요성, 식량 값 상승의 문제 및 자원부존량의 지역차가 큰 단점 등을 해소하고, 재생이 가능하며, 광역분산형의 자원인 해양 조류를 에너지로 전환하는 생물자원 추출방법을 제공하는 매우 뛰어난 효과가 있다.The present invention relates to a method for extracting biological resources from algae, comprising: treating algae with water and treating 100 mL of 21% acid per 2 g of cellulose in the seaweed called water. A method for extracting a biological resource and a seaweed called water, preparing a mixture by mixing the algae soaked with water and a buffer solution of pH4.6 and Novozyme 188: Celluclast in the mixture. A method of extracting biological resources from seaweeds, comprising the steps of treating enzymes at a rate of 1.5 L = 1: 2, and the use of large-scale land biomass, the necessity of land, food A biomass extraction method that solves the problem of rising prices and large regional differences in resource consumption, and is capable of regenerating and converting marine algae, which are resources of global dispersion, into energy. It has a very good effect of providing the law.

해조류, 바이오매스, biomass, 효소, 산과 열 Algae, biomass, biomass, enzymes, acids and heat

Description

산과 열처리 또는 효소 처리를 이용한 조류로부터 생물자원의 생산방법{A Method of producing useful biomass using acid and heat or enzymatic pre-treatment}A method of producing useful biomass using acid and heat or enzymatic pre-treatment

본 발명은 해조류부터의 생물자원 추출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해조류를 물에 불리는 단계와 상기 물에 불린 해조류에 2g의 셀룰로즈(cellulose)당 21%의산(acid) 100mL을 처리하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물자원 추출방법과 해조류를 물에 불리는 단계, 상기 물에 불린 해조류와 pH4.6의 완충용액을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 및 상기 혼합물에 노보자임(Novozyme)188 : 셀루클라스트(Celluclast)1.5L = 1 : 2의 비율로 효소를 처리하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 해조류로부터 산과 열 및 효소를 이용한 생물자원 추출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for extracting biological resources from seaweed, and more specifically, to a step called seaweed and water and to 100% of 21% acid per 2g of cellulose (cellulose) to the seaweed called water. Biological resource extraction method characterized in that made and the step called algae in the water, the step of mixing the algae soaked in water and a buffer solution of pH 4.6 to prepare a mixture and Novozyme 188: cellulose The present invention relates to a method for extracting biological resources using acid, heat and enzyme from seaweeds, which comprises the step of treating enzyme at a rate of 1.5L = 1: 1.

바이오매스는 에너지 전용의 작물과 나무, 농산품과 사료작물, 농작 폐기물과 찌꺼기, 임산 폐기물과 부스러기, 수초, 동물의 배설물, 도시 쓰레기, 그리고 여타의 폐기물에서 추출된 재생가능한 유기 물질로 현재 에너지원으로 사용되고 있는 목재, 식물, 농·임산 부산물, 도시 쓰레기와 산업 폐기물 내의 유기 성분 등을 일컫는다.Biomass is a renewable organic material derived from energy-only crops and trees, agricultural and feed crops, agricultural waste and debris, forest waste and debris, aquatic plants, animal waste, municipal waste, and other wastes. It refers to wood, plants, agricultural and forest by-products, municipal waste and organic components in industrial wastes.

바이오매스는 태양에너지를 저장하고 있는 거대한 에너지 창고이다. 이러한 바이오매스를 효과적으로 사용할 수만 있다면 현재 화석연료의 과다한 사용이 가져 오는 에너지난을 손쉽게 해결할 수 있을 것이다. 또한 이러한 바이오매스는 필요한 에너지량만큼을 배양해서 사용하기 때문에 대기 중에 이산화탄소의 과다한 축적을 방지해주므로 현재 매우 심각한 문제로 떠오르고 있는 지구 온난화 문제를 해결해 줄 수 있다. Biomass is a huge energy warehouse that stores solar energy. If such biomass can be effectively used, it will be easy to solve the energy shortage caused by the overuse of fossil fuels. In addition, the biomass is used to cultivate the amount of energy required to prevent excessive accumulation of carbon dioxide in the atmosphere, which can solve the global warming problem that is currently a very serious problem.

바이오매스는 일반적으로 연소(combustion), 건조 화학 공정(dry chemical process), 수성 공정(aqueous process)의 3가지 방법을 통하여 에너지로 전환된다. Biomass is generally converted into energy through three methods: combustion, dry chemical process, and aqueous process.

먼저, 연소는 바이오매스를 고압의 증기를 통하여 전기에너지로 전환시키는 과정이다. First, combustion is the process of converting biomass into electrical energy through high pressure steam.

둘째로, 건조 화학 공정은 바이오매스의 성격에 따라서 다시 열분해(pyrolysis), 가스화법(gasification), 수성 가스화법(hydrogasification)의 3가지 과정으로 나눠서 에너지로 전환한다. 이 중에서 열분해는 바이오매스를 기름(oil), 가스(gas), 숯(char)들로 전환시켜 주며, 가스화법은 바이오매스를 메탄(methane), 메탄올(methanol), 암모니아(ammonia) 그리고 전기로 전환시켜준다. 그리고 수성 가스화법은 바이오매스를 메탄(methane), 에탄(ethane), 숯(char)으로 전환시켜 준다. Second, depending on the nature of the biomass, the dry chemical process is divided into three processes, pyrolysis, gasification, and hydrogasification, into energy. Among them, pyrolysis converts biomass into oil, gas and char, while gasification converts biomass into methane, methanol, ammonia and electricity. To switch. Water gasification converts the biomass to methane, ethane and char.

마지막으로, 수성공정은 화학적 환원(chemical reduction), 알콜 발효(alcoholic fermentation), 혐기성 소화(anaerobic digestion)의 3가지 방법을 통하여 바이오매스를 에너지로 전환시킨다. 여기서 화학적 환원은 바이오매스를 기 름(oil)로 전환시켜주며, 알콜 발효는 바이오매스를 에탄올(ethanol)로, 혐기성 소화(anaerobic digestion)는 바이오매스를 메탄(methane)으로 전환시켜준다(Slesser and Lewis, 1979).Finally, the aqueous process converts biomass into energy through three methods: chemical reduction, alcohol fermentation, and anaerobic digestion. Here, chemical reduction converts biomass to oil, alcoholic fermentation converts biomass to ethanol, and anaerobic digestion converts biomass to methane (Slesser and Lewis, 1979).

이렇게 에너지로 전환될 수 있는 바이오매스의 종류는 상당히 많지만 그러한 바이오매스들 중에서 배양이 용이하며, 식생활에 영향을 미치지 않으며, 에너지 수요를 충당할 수 있을 만큼의 대량생산이 가능한 자원을 찾는 것이 급선무이다. 실제로 위의 여러 가지 조건들을 만족하는 바이오매스로 현재 각광받고 있는 것 중 하나가 바로 곡물(corn stock)이다, There are many different types of biomass that can be converted into energy, but it is urgent to find resources that are easy to cultivate, do not affect diet, and are capable of mass production to meet energy demand. . In fact, one of the things that is currently in the spotlight as a biomass that satisfies the above conditions is corn stock.

곡물과 같은 목질계 바이오매스들을 에너지로 전환하기 위해서 최근 몇 십 년 동안 화학적(chemical) 방법과 물리적인 방법 그리고 효소(enzyme)를 이용해서 셀룰로즈를 글루코즈로 전환하는 기술이 활발히 연구되어왔다. 더 나아가서는 셀룰로즈 물질(cellulose material)의 전처리를 통해 얻은 글루코즈를 원료로 미생물(microorganism)을 이용한 발효를 통한 에탄올(ethanol) 생성에 대한 연구도 상당히 활발하게 진행되어 왔다.In recent decades, techniques for converting cellulose to glucose using chemical and physical methods and enzymes have been actively studied to convert wood-based biomass such as grain into energy. Furthermore, studies on the production of ethanol through fermentation using microorganisms as a raw material of glucose obtained through the pretreatment of cellulose materials have been actively conducted.

이렇게 수십년 동안 발전해온 전처리 기술은 현재까지 모두 셀룰로즈 물질(cellulose material)로 식물을 이용해왔다. 식물 속의 셀룰로즈를 분해하는 방법으로 가장 널리 이용하는 방법은 효소(enzyme)를 이용한 전처리 방법이다. 그러나 식물 속의 셀룰로즈는 리그닌(ligin)과 헤미셀룰로즈(hemicellulose)로 보호되어 있다는 것을 발견하고 부터는 산 처리와 열처리와 같은 화학적 및 물리적 방법들을 이용하여 효소가 셀룰로즈에 접근하기 용이하게 하는 방법들이 함께 사용되어 왔다. 이렇게 발전해온 전처리 방법들의 원리들을 자세히 살펴보면 다음과 같다. All of these advances in pretreatment technology have used plants as cellulose materials to date. The most widely used method of decomposing cellulose in plants is pretreatment using enzymes. However, after discovering that cellulose in plants is protected by lignin and hemicellulose, a combination of methods to facilitate enzyme access to cellulose using chemical and physical methods such as acid treatment and heat treatment have been used. come. The principles of the preprocessing methods that have been developed in this way are as follows.

우선, 화학적(chemical) 가수분해(hydrolysis)는 H2SO4 또는 HCl과 같은 산들을 이용하여 약산 처리를 하는 방법이다. 이렇게 산 처리 후에는 대부분 고온에서 몇 시간 동안 끓여주는 열처리를 하여 셀룰로즈의 글루코즈 전환율을 최대화 시킨다. First, chemical hydrolysis is a method of weak acid treatment using acids such as H 2 SO 4 or HCl. After the acid treatment, most of the heat treatment for several hours at high temperature to maximize the glucose conversion of cellulose.

다음으로 효소를 이용하는 방법은 셀룰로즈를 효소의 활성이 가장 좋은 최적의 온도와 pH로 맞춘 후, β-글루코시다제(β-glucosidase), 크실라나아제(xylanase), β-크실로시다제(β-xylosidse), α-L-아라비노-프라노시다제(α-L-arabino-franosidase)와 같이 셀룰로즈 가수분해(hydrolysis)에 관여하는 효소들을 넣어주는 방법이다. 이렇게 효소를 이용하는 방법은 셀룰로즈의 글루코즈 전환율을 높이기 위해서 산 처리나 열처리와 함께 병행되기도 한다.Next, the method using the enzyme is to adjust the cellulose to the optimum temperature and pH, the best activity of the enzyme, and then β-glucosidase, xylanase, β-xylosidase ( It is a method of adding enzymes involved in cellulose hydrolysis such as β-xylosidse and α-L-arabino-franosidase. This method of using enzymes may be combined with acid treatment or heat treatment to increase the glucose conversion of cellulose.

그러나 이러한 목질계 바이오매스는 배양하는데 넓은 면적의 땅이 필요한데에 그 한계점이 있다. 또한 이러한 목질계 바이오매스 중에는 에너지화했을 경우 식량 값의 상승을 가져오는 것들도 많다.However, these wood-based biomass have a limitation in that a large area of land is required for cultivation. In addition, many of these wood-based biomass, if energized brings a rise in food prices.

이러한 목질계의 단점을 극복하기 위하여 최근에는 해양 속의 바이오매스들을 에너지로 전환 시키는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 해양 속의 바이오매스 조류(algae)는 생장속도가 빨라 대량 생산이 가능하며, 별도의 비료나 농업용수를 필요로 하지 않으며, 여러 가지 당 성분과 알긴산을 다량 함유하고 있어서 에너지로 전환하기에 적합하며, 탄수화물의 함량이 목질계 원료에 비해 1.5-2배 정도 높 은 데다 목질계 원료에서 반드시 제거해야 하는 리그닌 성분이 없어 제조공정이 간편 해양 속의 바이오매스들을 전처리하기 위한 방법들은 주로 기존의 목질계 바이오매스들을 에너지화하기 위해서 사용하던 전처리 기술들을 응용한 것들이며, 아직 해양조류를 에너지로 전환하는 기술이 아직 명확하게 확립되어있지 않다. In order to overcome the drawbacks of the woody system, research has recently been actively conducted to convert biomass in the ocean into energy. Biomass algae in the ocean grow rapidly and can be mass-produced, do not require separate fertilizer or agricultural water, and contain a large amount of various sugars and alginic acid, which is suitable for conversion to energy. Carbohydrate content is 1.5-2 times higher than that of wood-based raw materials, and there is no lignin component that must be removed from wood-based raw materials. The manufacturing process is simple. The methods for pretreatment of biomass in the ocean are mainly existing wood-based biomass. It is the application of pretreatment techniques used to energize them, and the technology to convert marine algae into energy is not yet clearly established.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 종래의 목질계 바이오매스의 이용에 있어, 넓은 면적의 토지의 필요성, 식량 값 상승의 문제 및 자원부존량의 지역차가 큰 문제점을 해소하기 위하여 해양 속의 바이오매스 조류를 전처리하기 위한 기술에 대하여 예의 연구를 거듭한 결과 본 발명에 이르게 되었다.Therefore, the present inventors have pretreated the biomass algae in the ocean to solve the problem of the need for a large area of land, the rise of food value and the regional difference in resource consumption in the use of the conventional wood-based biomass as described above. As a result of intensive research on the technology for the present invention, the present invention has been achieved.

따라서 본 발명의 목적은 재생이 가능하며, 광역분산형의 자원인 해양 조류를 이용하여 효소처리를 통해 생물자원 생산방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a biomass through the enzymatic treatment using a marine algae, which is renewable and is a resource of a global dispersion type.

본 발명의 다른 목적은 조류를 이용하여 산과 열처리를 통해 생물자원 생산방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a biomass production method through heat treatment with acid using algae.

본 발명의 상기 목적은, 갈조류(brown algae)에 산과 열 및 효소를 이용하는 전처리 방법을 제공하여 당 성분인 글루코즈와 만니톨을 수득함으로써 달성하였다.The object of the present invention was achieved by providing a pretreatment method using acid, heat and enzyme in brown algae to obtain glucose and mannitol as sugar components.

본 발명은 해조류를 물에 불리는 단계, 상기 물에 불린 해조류와 2g의 셀룰로즈당 21%의 산(acid) 100mL를 처리하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 해조류로부터의 생물자원 추출방법을 제공한다.The present invention provides a method for extracting biomass from algae, which comprises the step of calling algae in water, and processing 100 mL of 21% acid per 2 g of cellulose and algae in water.

본 발명에서 상기 해조류는 미역이며, 100℃~120℃에서 1시간~1시간 30분 동안 반응시키는 것을 특징으로 하는 생물자원 추출방법을 제공한다.In the present invention, the seaweed is seaweed, and provides a biological resource extraction method characterized in that for 1 hour to 1 hour 30 minutes to react at 100 ℃ ~ 120 ℃.

본 발명은 또한 해조류를 물에 불리는 단계, 상기 물에 불린 해조류와 pH4.6의 완충용액을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 및 상기 혼합물에 노보자임(Novozyme)188 : 셀루클라스트(Celluclast)1.5L = 1 : 2의 비율로 효소를 처리하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 해조류로부터의 생물자원 추출방법을 제공한다.The present invention also comprises the steps of the algae called water, mixing the algae soaked in water and a buffer solution of pH 4.6 to prepare a mixture and Novozyme 188: Celluclast 1.5L to the mixture It provides a method for extracting biological resources from algae, characterized in that the step of treating the enzyme at a ratio of 1: 1.

본 발명에서 상기 해조류는 미역이며, 110 rpm에서 반응시키는 것을 특징으로 하는 생물자원 추출방법을 제공한다.In the present invention, the seaweed is seaweed, and provides a biological resource extraction method characterized in that the reaction at 110 rpm.

본 발명에서 상기 반응시간은 72시간인 것을 특징으로 하는 생물자원 추출방법을 제공한다.In the present invention, the reaction time provides a biological resource extraction method, characterized in that 72 hours.

본 발명 산과 열처리 또는 효소 처리를 이용한 조류로부터 생물자원의 생산방법은 종래 목질계 바이오매스의 이용에 있어서 넓은 면적의 토지의 필요성, 에너지화했을 경우 식량 값의 상승의 문제 및 자원부존량의 지역차가 큰 단점 등을 해소하고, 재생이 가능하며 광역분산형의 자원인 해양 조류를 에너지로 전환하는 생물자원 추출방법을 제공하는 뛰어난 효과가 있어 생물 자원산업상 매우 우수한 효과가 있다.In the present invention, a method for producing a biomass from algae using acid and heat treatment or enzyme treatment requires a large area of land in the use of conventional wood-based biomass, a problem of increase in food value when energized, and a large regional difference in resource consumption. There is an excellent effect in eliminating disadvantages and providing a biomass extraction method for converting marine algae, which is renewable and renewable resources, into energy, which is very excellent in the biomass industry.

이하, 본 발명의 구체적인 방법을 실시예를 들어 상세하게 설명하고자 하며, 본 발명의 권리범위는 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a specific method of the present invention will be described in detail with reference to Examples, and the scope of the present invention is not limited to these Examples.

실시예1Example 1 : 효소를 이용한 조류의 전처리 방법: Algae pretreatment method

자연 건조시킨 미역(brown algae)을 준비하고, 표면에 알긴산이 많은 미역일 경우 3% NaCl로 씻은 후, 미역을 4mm 크기로 절단하였다. 전처리에 사용할 효소의 활동도가 가장 바람직한 pH인 pH4.6으로 구연산(citric acid)과 구연산나트륨(sodium citrate)을 혼합하여 완충용액(buffer)을 맞춘 후에 미역과 완충용액을 혼합하여 오토클레이브(autoclave) 시켰다. β-글루코시다제, 크실라나아제(xylanase), β-크실로시다제(β-xylosidse)와 같이 미역 속의 셀룰로오스를 분해하는데 필요한 효소들을 셀룰로즈 100g 당 4mL 첨가하였다. 그 후 45℃, 110 rpm에서 흔들면서(shaking) 72시간 동안 반응시켰다. 그 결과 얻은 반응물을 HPLC로 분석하였다.Naturally dried brown algae was prepared, and in the case of seaweed with a lot of alginic acid on the surface, it was washed with 3% NaCl, and then seaweed was cut into 4 mm size. The pH of the enzyme for use in the pretreatment is the most desirable pH, pH4.6, the citric acid (sodium citrate) is mixed with the buffer (buffer) and then the wakame and buffer solution by mixing the autoclave ) 4 mL of enzyme per 100 g of cellulose was added to break down cellulose in seaweed, such as β-glucosidase, xylanase and β-xylosidse. Then, the mixture was reacted for 72 hours by shaking at 45 ° C. and 110 rpm. The resulting reaction was analyzed by HPLC.

실험예1Experimental Example 1 : 효소를 통한 갈조류(: Brown algae brownbrown algaealgae )의 가수분해Hydrolysis of

마른 미역을 4mm 크기로 절단한 후, 이를 20g 물에 1시간 불리고, 불린 미역에서 물을 따라낸 후, 1L당 21.01g 구연산 25.5mL, 1L당 29.41g의 구연산 나트륨 24.5mL와 물 50mL이 혼합된 완충용액을(buffer) 미역과 혼합하였다. 그 후 셀룰로즈 100g당 노보자임(Novozyme)188 : 셀루클라스트(Celluclast)1.5L = 1 : 2의 비율로 효소 4mL를 첨가한 후 100℃, 110 rpm에서 배양(incubating)하면서 72시간 동안 반응시켰다. After cutting the dry seaweed into 4mm size, it is soaked in 20g water for 1 hour, and after draining the water in soaked seaweed, 25.5mL of 21.01g citric acid per 1L, 24.5mL of 29.41g sodium citrate and 50mL of water Buffer was mixed with seaweed. Thereafter, 4 mL of the enzyme was added at a ratio of Novozyme 188: Celluclast 1.5L = 1: 2 per 100 g of cellulose, followed by reacting for 72 hours while incubating at 100 ° C. and 110 rpm.

그 결과 얻은 반응물을 HPLC로 분석하였으며, 본 발명에 사용된 HPLC 분석용 컬럼은 Aminex®HPX-87H 컬럼(길이 300mm, 내경 7.8mm)이며, 이동상은 0.01N H2SO4이며, 온도는 50℃이다. 이 컬럼에 반응물50μL를 분당 0.6mL 유속으로 흘려 주어 글루코즈, 만니톨은 각각 9.8067분, 10.84분의 retention time을 갖고 용출되었다. The resulting reaction was analyzed by HPLC. The HPLC analytical column used in the present invention was an Aminex ® HPX-87H column (length 300 mm, inner diameter 7.8 mm), the mobile phase was 0.01 NH 2 SO 4 , and the temperature was 50 ° C. . 50 μL of the reactant was flowed to the column at a flow rate of 0.6 mL per minute, and glucose and mannitol were eluted with retention times of 9.8067 and 10.84 minutes, respectively.

도 1a에 도시한 바와 같이, 9.74분에 글루코즈가 용출되는 것을 확인할 수 있었으며, 도 1b는 도 1a의 반응물을 HPLC로 분석할 당시 같이 찍은 글루코즈의 피크이며, 도 1c는 시간대별 글루코즈의 몰농도를 나타낸 도이다.As shown in FIG. 1A, it was confirmed that glucose was eluted at 9.74 minutes. FIG. 1B is a peak of glucose taken at the time of analyzing the reaction product of FIG. 1A by HPLC, and FIG. 1C shows the molar concentration of glucose by time. The figure shown.

실험예2Experimental Example 2 : 효소를 통한 갈조류(: Brown algae brownbrown algaealgae )의 가수분해Hydrolysis of

마른 미역을 4mm 크기로 절단한 후, 이를 20g 물에 1시간 불리고, 불린 미역에서 물을 따라낸 후, NaCl 3%로 미역 표면을 씻었으며, 1L당 21.01g 구연산25.5mL, 1L당 29.41g의 구연산 나트륨 24.5mL와 물 50mL이 혼합된 완충용액을(buffer) 미역과 섞었다. 그 후 셀룰로즈 100g당 노보자임(Novozyme)188 : 셀루클라스트(Celluclast)1.5L = 1 : 2의 비율로 효소 4mL를 첨가한 후 100℃, 110 rpm에서 배양(incubating)하면서 72시간 동안 반응시켰다. After cutting the dry seaweed into 4mm size, it was soaked in 20g water for 1 hour, drained from the soaked seaweed, washed the surface of the seaweed with 3% NaCl, 25.5mL per 1L citric acid, 29.41g per 1L A buffer solution of 24.5 mL of sodium citrate and 50 mL of water was mixed with seaweed. Thereafter, 4 mL of the enzyme was added at a ratio of Novozyme 188: Celluclast 1.5L = 1: 2 per 100 g of cellulose, followed by reacting for 72 hours while incubating at 100 ° C. and 110 rpm.

그 결과 얻은 반응물을 HPLC로 분석하였으며, 본 발명에 사용된 HPLC 분석용 컬럼은 Aminex®HPX-87H 컬럼(길이 300mm, 내경 7.8mm)이며, 이동상은 0.01N H2SO4이며, 온도는 50℃이다. 이 컬럼에 반응물 50μL를 분당 0.6mL 유속으로 흘려 주면, 도 2에 도시한 바와 같이, 20 hr에 글루코즈가 최대로 용출되는 것을 확인할 수 있었다. 20시간 후에는 글루코즈가 다시 분해되어 점차 없어지는 것으로 추정되었다. 또한 산성인 버퍼 속에서 장시간 노출된 미역으로부터 만니톨도 용출되는 것을 확인할 수 있었다. The resulting reaction was analyzed by HPLC, HPLC column used in the present invention is Aminex ® HPX-87H column (length 300mm, inner diameter 7.8mm), mobile phase is 0.01NH 2 SO 4 , temperature is 50 ℃. . When 50 μL of the reactant was flowed to the column at a flow rate of 0.6 mL per minute, as shown in FIG. 2, it was confirmed that glucose was eluted maximum at 20 hr. After 20 hours, it was estimated that glucose was broken down again and gradually disappeared. In addition, it was confirmed that mannitol was eluted from seaweed exposed for a long time in an acidic buffer.

실시예Example 2: 산과 열처리를 통한 조류의 전처리 방법 2: pretreatment of algae through acid and heat treatment

자연 건조시킨 미역을 준비하고, 표면에 알긴산이 많은 미역일 경우 3% NaCl로 씻어준다. 그 후 미역을 4mm 크기로 절단한 후, 절단한 미역에 2g 셀룰로즈 당 21%의 H2SO4를 100mL 넣어주었다. 이때, 조류의 종류에 따라서 최적의 H2SO4의 %농도는 달라질 수 있다. Prepare seaweed dried naturally and wash it with 3% NaCl if seaweed with a lot of alginic acid on the surface. Thereafter, the seaweed was cut into 4 mm size, and 100 mL of 21% H 2 SO 4 per 2 g of cellulose was added to the cut seaweed. At this time, the optimal concentration of H 2 SO 4 may vary depending on the type of algae.

그 후 100℃에서 1시간 동안 열처리를 하였다. 그 후 일정 시간 동안 채취한 시료를 HPLC로 분석하였다.Thereafter, heat treatment was performed at 100 ° C. for 1 hour. Then, the sample taken for a certain time was analyzed by HPLC.

실험예Experimental Example 1: 산과 열처리를 통한 갈조류( 1: brown algae through acid and heat treatment ( brownbrown algaealgae )의 가수분해Hydrolysis of

마른 미역을 4 mm 크기로 절단한 후, 마른 미역 20g을 물에 1시간 불린 후에, 불린 미역에서 물을 따라내었다. 그 후 NaCl 3%로 미역의 표면 씻었으며, 2g 셀룰로즈 당 21%의 H2SO4 100mL를 미역과 혼합한 후, 100℃에서 1시간30분 동안 가열하였다.After cutting the dry seaweed into 4 mm size, 20 g of dry seaweed was soaked in water for 1 hour, and the water was drained from the soaked seaweed. The surface of the seaweed was then washed with NaCl 3% and 21% H 2 SO 4 per 2g cellulose. 100 mL was mixed with seaweed and heated at 100 ° C. for 1 h 30 min.

그 결과 얻은 반응물을 HPLC로 분석하였으며, 본 발명에 사용된 HPLC 분석용 컬럼은 Aminex®HPX-87H 컬럼(길이 300mm, 내경 7.8mm)이며, 이동상은 0.01N H2SO4이며, 온도는 50℃였다. 이 컬럼에 반응물 50μL를 분당 0.6mL 유속으로 흘려 주면, 도 3a에 도시한 바와 같이 셀로바이오스나 lamminaran으로 추정되나 HPLC로 확인 불가능한 물질, 글루코즈, 만니톨은 각 8.1533분, 9.9150분, 11.8017 분의 머무름 시간을 갖고 용출되었다. 상기 반응물에 0.05M의 만니톨(mannitol)과 0.1M의 만니톨을 넣고 상기와 같은 조건에서 HPLC로 분석하였으며, 그 결과 각각 도 3b와 도 3c와 같은 결론을 얻을 수 있었다. As a result, the obtained reaction product was analyzed by HPLC, and the column for HPLC analysis Aminex ® HPX-87H column (length 300mm, internal diameter 7.8mm) used in the present invention, the mobile phase is a 0.01NH 2 SO 4, the temperature was 50 ℃ . When 50 μL of the reactant was flowed to the column at a flow rate of 0.6 mL per minute, as shown in FIG. 3A, a substance, glucose, and mannitol, which were estimated as cellobiose or lamminaran but could not be confirmed by HPLC, were retained for 8.1533 minutes, 9.9150 minutes, and 11.8017 minutes, respectively. Eluted with. 0.05 M of mannitol and 0.1 M of mannitol were added to the reactants and analyzed by HPLC under the same conditions as above. As a result, conclusions as shown in FIGS.

이상 실시예에서 명백한 바와 같이 본 발명은, 해조류에 산과 열 및 효소를 이용하는 전처리 방법을 제공함으로써 당 성분인 글루코즈 및 만니톨을 수득하였으며, 이를 원료로 미생물을 이용한 에탄올 발효를 통하여 생물자원으로서 일상생활에 필요한 생물 제품과 에너지 생산에 활용될 수 있다.As is clear from the above examples, the present invention provides glucose and mannitol as sugar components by providing a pretreatment method using acid, heat and enzymes in seaweed, which are used as raw materials for daily life through ethanol fermentation using microorganisms as raw materials. It can be used to produce the necessary biological products and energy.

도 1은 (a) 미역으로부터 효소를 이용한 생물자원 추출결과를 HPLC로 분석한 도이다.1 is a diagram illustrating (a) HPLC analysis of biomass extraction results using enzymes from wakame.

(b) 도 1a의 반응물을 HPLC로 분석할 당시 같이 찍은 글루코즈의 피크(peak)를 도시한 도이다.(b) Fig. 1a shows the peak of glucose taken together when the reaction of HPLC was analyzed.

(c) 도 1a의 시간대별 글루코즈 몰농도를 도시한 도이다.(c) FIG. 1A is a diagram showing the glucose molar concentration for each time zone.

도 2는 미역으로부터 효소를 이용한 생물자원 추출결과를 HPLC로 분석한 도이다,FIG. 2 is a diagram analyzing the result of extracting biological resources using enzyme from wakame seaweed,

도 3은 (a)는 미역으로부터 산과 열을 이용한 생물자원 추출결과를 HPLC로 분석한 도이다.Figure 3 (a) is a diagram analyzing the biological resource extraction results using acid and heat from seaweed by HPLC.

(b) 도 3a의 반응물에 0.05M 만니톨(mannitol)을 넣고 HPLC로 분석한 도이다. 반응물에 만니톨이 함유되어 있음을 알 수 있다.(b) 0.05M mannitol was added to the reaction product of FIG. 3A and analyzed by HPLC. It can be seen that the reactant contains mannitol.

(c) 는 도 3a의 반응물에 0.1M 만니톨(mannitol)을 넣고 HPLC로 분석한 도이다.(c) is 0.1 M mannitol (mannitol) in the reaction of Figure 3a is a diagram analyzed by HPLC.

Claims (5)

삭제delete 삭제delete 해조류를 물에 불리는 단계;Calling algae into water; 상기 물에 불린 해조류와 pH4.6의 구연산과 구연산 나트륨 혼합 완충용액을 혼합하여 오토클레이브시켜 혼합물을 제조하는 단계; 및 Preparing a mixture by autoclaving the algae soaked in water with citric acid and sodium citrate mixed buffer at pH4.6; And 상기 혼합물에 셀룰로즈 가수분해효소를 가하고, 45℃ 110 rpm에서 배양하면서 72시간 동안 반응시켜 해조류의 셀룰로즈를 글루코즈로 전환시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 해조류 셀룰로즈를 글루코즈로 전환시키는 방법.Adding cellulose hydrolase to the mixture and culturing at 45 ° C. and 110 rpm for 72 hours to convert cellulose in algae to glucose, and converting algae cellulose into glucose. 삭제delete 삭제delete
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