본 연구에서는 해양유래 해조류 자원을 활용한 환원당과 levulinic acid 생산에 관한 연구를 수행하였다. 모자반은 다른 홍조류와 녹조류에 비해 낮은 levulinic acid 농도를 나타냈으며, 이는 각 해조류의 탄수화물 조성 및 구성에 따라 달라지는 것으로 판단되었다. 특히, 모자반의 주요 당 성분인 alginate는 levulinic acid로의 전환이 어려운 것으로 보고되었다. 또한, 환원당의 경우, CSF 증가에 따라 선형적으로 감소하는 경향을 보였다.
<p>Table 3 에 해양유래 해조류 자원으로부터 환원당과 levulinic acid의 생산과 관련된 연구결과를 비교하였다. 다양한 종류의 해조류로부터 환원당의 생산에 대한 연구결과가 보고되고 있다. 홍조류인 Palmaria palmate의 산가수분해로부터 \( 218 \mathrm{mg} / \mathrm{g} \) biomass의 환원당을 얻었다는 보고가 있다. 또한 갈조류인 Undaria pinnatifida로부터 \(\mathrm{28.65 g/l}\)의 환원당을 생산하였다는 보고, 그리고 Saccharina japonica로부터 산가수분해와 미생물 당화를 통해 \(69.1\%\)의 당화수율을 얻었다고 보고되었다. 또한 녹조류인 Enteromopha intestinalis로부터 열수전처리와 효소가수분해를 통하여 \(\mathrm{20.1 g/l}\)의 환원당을 얻었다고 보고되었다.</p> <p>위의 다양한 해조류로부터 환원당의 생산은 각각의 해조류를 구성하고 있는 당 성분의 구성 및 함량이 다르고, 이에따른 결과의 직접적인 비교는 어렵다고 판단된다. 그러나 환원당을 생산하는 방법으로는 묽은 산을 이용하여 1단계로 생산하는 방법과 산 또는 열수 전처리 후 미생물이나 효소를사용하여 2단계로 환원당을 생산하는 방법으로 크게 분류할수 있었다. 전처리를 이용하는 방법은 대체적으로 낮은 산농도에서 처리하여 조직의 구조를 완화한 후 효소나 미생물을사용하여 당화하였다. 이는 직접적인 1단계 방법에 비하여반응시간이 길고, 부과적으로 효소나 미생물의 반응에 필요한 비용이 증가하는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점은 묽은 산가수분해를 통한 모자반으로부터 환원당의 생산으로극복할 가능성이 충분하다고 판단된다.</p> <p>해조류로부터 levulinic acid의 생산과 관련한 적은 수의연구가 보고되었다. 홍조류인 Gelidium amansii의 경우 \(\mathrm{9.74 g/l}\)을 생산하였다고 보고되었으며, 녹조류인 Codiumfragile의 경우에서는 \(\mathrm{4.26 g/l}\)의 levulinic acid를 생산하였다고 보고되었다. 기존의 연구에서는 해조류 중 갈조류를이용한 연구가 수행되지 않아 직접적인 비교는 어려우나, 본 연구에서 사용한 모자반의 경우는 홍조류와 녹조류의 연구결과와 비교하여 낮은 levulinic acid 농도를 나타내었다. 이는 각 해조류 종류에 따른 탄수화물의 조성 및 구성이상이하여 levulinic acid로 전환이 쉬운 당으로 구성되어 있는 경우에는 많은 양의 levulinic acid가 생성되었으리라 판단된다. 특히 홍조류의 경우에서는 구성성분 중 galactose와1,3-anhydro-L-galactose가 많이 함유되어 있어 levulinicacid로 쉽게 전환된 것으로 판단된다. 또한 모자반의주요 당 성분인 alginate가 levulinic acid로 전환되기 어려운 것으로 판단된다. 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 판단된다.</p> <h2>Combined severity factor의 영향</h2> <p>Fig. 4는 combined severity factor (CSF)가 모자반으로부터 환원당과 levulinic acid 생산에 미치는 영향을 나타낸 것이다. 환원당의 경우에서는 CSF가 증가할수록 선형적으로 감소하는 경향을 나타내었다. Levulinic acid의 경우에서는 CSF가 증가할수록 증가하는 경향을 보였다. 이는 과도한 CSF의 조건(높은 반응온도, 높은 촉매농도, 긴 반응시간)에서는 모자반으로부터 생성된 환원당이 5-HMF, furfural,levulinic acid와 같은 다른 화학물질로 전환되었기 때문이라고 판단된다.</p>