식물고분자 탄수화물인 cellulose와 hemi-cellulose, 그리고 페놀계 중합체인 리그닌으로 이루어진 섬유성 바이오메스의 처리 방법은 크게 물리화학적 방법과 효소적 처리로 구분된다. 본 연구는 친환경적인 효소 처리를 통해 볏짚에서 수용성 탄수화물을 생산하며, 이 과정에서 cellulase, hemicellulase, xylanase의 상호작용과 주요 효과를 분석하였다.
<h1>서론</h1> <p>식물 세포벽에 존재하는 섬유소를 단순당으로 전환시키는 과정에는 다양한 효소들이 관여하며, 농생명산업 등 다양한 산업분야에서 매우 중요한 의미를 가지고 있다. 볏짚은 쌀이 주식인 나라에서 생산되는 주요 농업부산물이며, 전세계적으로 연간 731,000,000톤이 생산되며, 이 양은 \( 205 \mathrm{~GL} \)의 바이오에탄올로 전환될 수 있다. 섬유성 바이오메스를 구성하는 식물고분자 탄수화물은 주로 cellulose와 hemi-cellulose 및 페놀계 중합체인 리그닌으로 구성되어 있다. 이러한 물질들의 분해를 통하여 생성된 수용성탄수화물들은 바이오에탄올 생산의 원료로서 사용되며, 반추동물의 탄소원으로도 이용될 수 있다. 특히 반추동물에 있어 수용성 탄수화물의 섭취량 증가는 소장 내 아미노산 흡수율 증가 및 산유량을 향상 시킬 수 있다고 보고되었다. 섬유성 바이오메스의 주요 성분인 cellulose는 glucose가 \( \beta\)-1,4 결합을 통하여 결정형 연결구조를 이루며 섬유소를 형성하며, hemi-cellulose는 cellulose에 비하여 비교적 약한 결정형 구조이며 hetero-\( \beta\)-1,4-D-xylan이 주성분으로 이루어져 있다. 섬유성 바이오매스의 이용 방법은 크게 물리화학적 처리방법과 효소처리(생물학적처리)로 나뉘어 지며, 효소적 처리는 친환경처리 방법으로 알려져 있다. 섬유성 바이오매스를 구성하는 성분들은 섬유소 분해 효율에 있어 상호간에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다 . 따라서 기질의 종류에 따라서 다양한 효소들의 상호관계의 이해는 섬유성 바이오매스의 분해 효율성 향상에 중요한 역할을 할 수 있다. 여러 가지 요인들의 효과를 조사하는 방법으로 한번에 한가지 요인들을 검정해가는 OFAT (one factor at a time) 방법이 있다. 그러나 이 방법은 시간과 노력이 많이 드는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 full factorial design 방법이 적용되었으며, 이 방법은 요인들의 주효과와 상호작용을 알 수 있는 장점이 있는 반면, 요인분석을 위하여 수많은 실험이 요구되는 단점이 있다. 이러한 이유에서 fractional factorial design(FFD)이 고안되었고, 주효과 만을 탐색할 경우에는 Plackett-Burman design이 주로 사용되며, 요인들간의 상호작용까지 조사하여 최적화 모형을 도출할 경우에는 central composite design 혹은 Box Behnken design이 주로 사용된다.</p> <p>따라서, 본 연구는 볏짚을 효소 처리하여 수용성 탄수화물을 생산하는 과정에 있어, cellulase, hemicellulase 및 xylanase의 주효과 및 상호작용을 알아보기 위하여 수행되었다.</p>