홍조류 E. denticulatum의 총 탄수화물 함량이 섬유를 포함하여 약 69.4%이며, 이는 바이오에탄올 생산에 적합하다. 인산을 최적의 산으로 선정하여, E. denticulatum 슬러리에 대해 인산 농도를 조절하며 150°C에서 10분 동안 초고온 열가수분해를 실시하였다. 인산 농도가 90mM에서 180mM로 증가할 때 전처리와 당화효율은 47.4%에서 46.6%로 큰 차이가 없었다. 가수분해산물 내 환원당을 DNS 측정 방법으로 측정하였고, Duncan's multiple range test를 통해 각 그룹간의 유의적 차이를 분석하였다 (p<0.05).
<p>여기서 \( [EtOH]_ {\max } \)는 에탄올 발효로 인해 생성되는 최종 에탄올의 농도( \( \mathrm { g } / \mathrm { l } \))이며, \([Sugar]_ { ini } \)는 에탄올 발효 초기 단당 환원당의 농도 \( ( \mathrm { g } / \mathrm { l } ) \)이다. 최대 이론적 에탄올 수율은 0.51이다.</p> <h2>분석방법</h2> <p>E. denticulatum 가수분해산물 내 환원당은 DNS 측정 방법으로 \( 575 \mathrm { nm } \)에서 흡광도를 측정하였다. 저해물질(5-ydroxymethylfurfural, HMF)과 에탄올의 농도 측정은 HPLC와 RID 분석기를 이용하였다. 컬럼은 Biorad Aminex HPX-87H column \( (300.0 \times 7.8 \mathrm { mm } ) \)를 사용하여 온도 \( 65 ^ {\circ } \mathrm { C } \), 이동상 \( 5 \mathrm { mM } \) 황산, 유속 \( 0.6 \mathrm { ml } / \mathrm { min } \)로 하여 각 시료를 35분간 분석하였다. 통계학적인 분석방법(SPSS, Cary, USA)으로 일원분산분석(one way analysis of variance, ANOVA)의 post-processing인 Duncan's multiple range test를 이용하여 각 group간의 유의적인 차이를 분석하였다 \( (p<0.05) \).</p> <h1>결과 및 고찰</h1> <h2>E. denticulatum의 초고온 열가수분해</h2> <p>거대 홍조류인 E. denticulatum의 구성성분을 AOAC 방법으로 분석한 결과 \( 64.7 \% \) 탄수화물, \( 4.7 \% \) 섬유, \( 4.5 \% \) 단백질, \( 4.6 \% \) 지방, \( 21.5 \% \) ash 등으로 구성되어 있었다. 이 결과를 통해 홍조류 E. denticulatum에서 사용할 수 있는 총 탄수화물 함량은 섬유를 포함한 \( 69.4 \% \)이며, 이는 바이오에탄올 생산에 적합한 바이오 매스라고 판단되어 실험에 사용하였다.</p> <p>해조류의 발효 가능한 단당을 최대로 생산하기 위해 초고온 열가수분해와 효소당화의 최적 조건을 확립하였다. 일반적으로 초고온 열가수분해 전처리에서 희석한 산의 사용은 바이오매스의 구조를 가수분해에 의해 용이하게 단당류로 전환시키고 신속하게 가수분해를 시킬 수 있다. Fig. 1에서 나타난 바와 같이 \( 12 \%( \mathrm { w } / \mathrm { v } ) \)의 E. denticulatum 슬러리, \( 150 ^ {\circ } \mathrm { C } \), 10분 동안 \( 360 \mathrm { mM } \)의 황산, 인산, 염산, 질산에 따른 초고온 열가수분해를 수행하였다. Fig. 1A는 홍조류인 E. denticulatum에 황산, 인산, 염산, 질산으로 초고온 열가수 분해를 하고 환원당 농도와 효율을 나타낸 그래프이다. 초고온 열가수분해 전처리의 효율은 황산, 인산, 염산, 질산에서 각각 \( 39.6 \%, 46.7 \%, 42.3 \%, 43.0 \% \)의 효율을 나타내었다. 따라서 최적 산 종류를 인산으로 설정하였다. Fig. 1B는 \( 12 \% \) \( ( \mathrm { w } / \mathrm { v } ) \)의 E. denticulatum 슬러리, \( 150 ^ {\circ } \mathrm { C } \), 10분 동안 인산 농도를 달리하여 초고온 열가수분해를 실시한 결과이며, 인산 농도가 \( 90 \mathrm { mM } \)에서 \( 180 \mathrm { mM } \)로 증가할수록 전처리와 당화효율은 \( 47.4 \% \)에서 \( 46.6 \% \)로 큰 차이는 없었다. 따라서 최적 산 농도는 \( 90 \mathrm { mM } \)로 설정하였다.</p>