바이오디젤은 식물성 오일 또는 동물성 지방과 알코올이 반응하여 에스테르 교환 반응이나 에스테르화 반응을 통해 생성되는 원유 기반 경유 대체 연료이다. 바이오디젤 생산에는 화학적 촉매 방법과 효소 촉매 방법이 주로 사용되며, 효소 촉매 방법에 사용되는 리파아제는 높은 기질선택성, 위치선택성 및 입체 선택성을 가진 산업적으로 널리 사용되는 효소이다.
<h1>서 론</h1> <p>바이오디젤은 원유 기반의 경유를 대체할 수 있는 연료로서, 각종 식물성 오일 또는 동물성 지방과 알코올이 반응하여 에스테르교환반응 또는 지방산과 알코올이 반응하여 에스테르화 반응에 의해 생성된다. 바이오디젤은 독성이 없고, 생분해성을 가지고 있으며 특히, 온실가스\( \left(\mathrm{CO}, \mathrm{CO}_{2}, \mathrm{SO}_{\mathrm{x}}\right) \)와 같은 배기가스 배출량이 디젤연료보다 낮아 환경친화적인 재생 에너지이다.</p> <p>바이오디젤을 생산하는 방법으로는 크게 화학적 촉매 방법과 효소 촉매 방법이 있다. 화학적 촉매 공정이 바이오디젤 생성량이 높아 산업공정에 많이 쓰이고 있지만, 생성물인 바이오디젤과 부산물이 쉽게 분리되지 않는다는 점과 다량의 유기용매를 처리하는 과정에서 생기는 폐수와 부산물등이 환경오염을 유발시키는 문제점을 갖고 있다. 또한 반응 온도가 매우 높기 때문에 에너지적인 측면에서도 매우 불리하다. 그러나 리파아제를 이용한 효소 촉매 공정을 이용할 경우 이러한 단점을 극복 할 수 있다.</p> <p>리파아제(triacylglycerol hydrolases, lipase)는 산업적으로 광범위하게 사용되는 효소로서 높은 기질선택성, 위치선택성, 입체 선택성을 가지고 있다. 효소 촉매 공정의 경우, 화학적 촉매 공정에 비하여 낮은 온도에서 반응이 진행되기 때문에 공정에서 요구하는 에너지 양이 상대적으로 적으며, 부산물인 글리세롤과 바이오디젤 간의 분리가 쉬워 생성물의 회수가 용이하다[21, 24]. 또한 유기용매의 사용량이 상대적으로 매우 적기 때문에 이로 인한 환경문제를 줄일 수 있다. 그러나 높은 효소 단가와 반응 공정 시, 효소의 낮은안정성이 단점이다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 효소의 고정화 기술을 도입하였다. 고정화 기술을 통해 재회수하여 다시 반응 공정에 이용함으로써 효소의 단가를 낮출 수 있으며, 효소의 활성 또는 안정성을 증가시킨다.</p> <p>고정화 기술로는 효소의 결합 형태에 따라 물리적 방법과 화학적 방법이 있다. 화학적 방법으로는 흡착법(adsorption), 이온결합법(ionic bonding), 공유결합법(covalent bonding)이 있으며, 물리적 방법에는 포괄법(entrapment)과 캡슐화(encapsulation)가 있다. 그 중 흡착법은 Van der Waals 또는 소수성 결합 또는 dispersion force 등을 이용하여 효소를 고체형태의 담체 표면에 고정시키는 방법이다. 이 방법은 가장 간단한 고정화 방법이며 회수가 용이하다. 고정화 비용이 비싸지 않아 산업적 공정에서 많이 적용하고 있으며 리파아제 고정에서도 많이 쓰이고 있다[9, 20]. 다양한 균주에서 유래한 리파아제를 흡착법을 이용한 고정화를 통해 바이오디젤을 생산함으로써 효과적인 바이오디젤 생산 결과를 보여주고 있다.</p> <p>선행연구에서 Proteus vulgaris로부터 생산되는 리파아제 K80을 재조합 벡터를 제조하여 E. coli에서 발현한 결과 매우 높은 리파아제 활성을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 높은 리파아제 활성을 가진 리파아제 K80을 E.coli에서 대량 발현하여 얻은 효소액을 통해 바이오디젤 생산을 수행하고 흡착법을 통해 고정화된 리파아제 K80을 이용하여 효율적으로 바이오디젤을 생산할 수 있는지 확인하고자 한다.</p>