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목질섬유소를 원료로 하는 액체 생물연료를 발전시키는 것은 ldquo;경작지를 보호하고 양식생산량을 보호하는 rdquo; 중국의 생물연료정책에 적합하다. 옥수수줄기는 중국 농업생산에서 산출하는 대표적인 목질섬유소 원료이며 분포가 넓고 생산량이 많으며 비효과적인 처리는 환경오염을 초래하기 쉽다. 따라서 옥수수줄기를 생물적 전환 방법으로 부탄올을 생산하는 것은 폐기물을 보물로 만들 수 있어 많은 이득을 본다. 옥수수줄기를 원료로 하는 생물발효과정에서 옥수수줄기 전처리는 목질섬유소를 분해하고 가용성 리그닌(Soluble lignin compounds)으로 불리는 일련의 구조가 다른 가용성 화합물을 생성하도록 한다. 가용성 리그닌은 하류(downstream) 미생물 발효과정을 억제하고 발효생성물의 비례를 현저하게 변화시킨다. 비록 과학자들이 이러한 억제작용에 대해 대량의 연구를 진행하였지만 구체적인 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았다. 중국과학원 청도생물에너지과정연구소 미생물자원연구팀에서 옥수수줄기 가수 분해물이 부탄올을 생성하는 클로스트리듐(clostridium)의 세균에 미치는 영향을 심도 있게 연구한 결과, 옥수수줄기 가수 분해물이 클로스트리듐의 세균 성장과 당이용을 억제하고 수산화칼슘(calcium hydroxide) 독소제거방법으로 이러한 억제작용을 제거할 수 있다는 것을 발견하였다. 가수 분해물의 가용성 리그닌은 산화 압력을 생성하고 부탄올을 생성하는 클로스트리듐의 세균은 산화 압력을 제거하는 과정에서 환원력(NADH)이 감소한다. 이것은 발효 최종 생성물의 아세톤(acetone)과 부탄올의 변화를 조성하고 아세톤이 총 용제에서의 비중을 현저하게 제고시켰다. 미생물 발효과정에서 가수 분해물의 가용성 리그닌은 전자를 제공하고 부탄올을 생성하는 클로스트리듐의 세균 생성을 촉진한다. 이러한 결과는 향후 목질섬유소를 원료로 하는 부탄올 연구에 중요한 정보를 제공하였다. 연구 성과는 온라인으로 ldquo;응용환경미생물학 rdquo;(Applied Environmental Microbiology)저널에 발표되었다. 동 작업은 연구소 해양 탄소흡수원(carbon sink)단체, 동북대학 및 중국석유화학 무순연구원과 협력하여 연구를 진행했다. 논문정보: Zi-Yong Liu, Xiu-Qing Yao, Quan Zhang, Zhen Liu, Ze-Jie Wang, Yong-Yu Zhang, Fu-Li Li , (2017), doi:10.1128/AEM.03386-16. |
