발효 초기조건이 에탄올 발효 특성치에 미치는 영향 = Effect of Initial Condition on the Characteristics of Ethanol Fermentation

국문 초록 (Abstract)

Saccharomyces cerevisiae ATCC 24858의 회분식 에탄올 발효에서 초기 균체 농도가 에탄올 발효 특성치에 미치는 영향을 규명하여 보았다. 발효 특성치는 초기 당 농도 60 내지 230 g/ℓ 범위에서 초기 균체 농도 0.3 내지 85 g/ℓ 범위에 대하여 규명된 값들이다. 초기 당이 1시간내에 완전히 소모되는데 필요한 초기 균체 농도는 초기 당 농도가 60 g/ℓ 인 경우에는 약 27 g/ℓ이었으며, 초기 당 농도가 230 g/ℓ 인 경우에는 85 g/ℓ이었다. 에탄올 생산성은 초기 균체 농도가 증가하면 상승되었다. 초기 균체 농도 55 g/ℓ, 초기 당 농도가 100 g/ℓ 인 경우 에탄올 생산성은 55 g/ℓ·hr까지 향상되었다. 균체의 비 성장 속도는 초기 균체 농도 증가에 따라 감소하는 경향을 나타내었으며 균체 농도가 55 g/ℓ에서는 초기 당 농도에 상관없이 균체 성장이 멈추어졌다. 균체 성장은 초기 균체 농도 이외에 에탄올 농도에도 크게 영향을 받았다. 에탄올 농도가 증가하면 균체 성장 속도는 감소하였으며 에탄올 농도 95 g/ℓ 이상에서는 균체 성장이 완전히 멈추었다. 에탄올의 생산성은 균체의 초기 농도, 초기 당 농도에 따라 서로 다른 결과를 나타내었다. 초기 당 농도가 60 내지 100 g/ℓ 인 경우에는 균체 증가량에 대한 에탄올 생산성 증가비가 1보다 큰 값을 나타내었으며, 초기 당 농도가 120 내지 150 g/ℓ 인 경우에는 이 비가 선형적인 관계를 나타내었고, 초기 당 농도가 200 내지 230 g/ℓ 인 경우에는 이 비가 1보다 작은 값을 나타내었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The effect of initial cell concentration on the characteristics of ethanol fermentation was investigated in the batch fermentation of Saccharomyces cerevisiae ATCC 24858. The characteristics were investigated in the range of 60 to 230 g/ℓ of the initial sugar concentrations and 0.5 to 85 g/ℓ of the initial cell concentrations. When the initial cell concentrations were 27 g/ℓ for 60 g/ℓ of the initial sugar and 85 g/ℓ for 230 g/ℓ, the fermentation time required for the complete consumption of the initial sugar was one hour, respectively. The ethanol productivity increased with the initial cell concentration so that, in the case of 100 g/ℓ of initial sugar, the productivity rose up to 55 g/ℓ/hr at 55 g/ℓ of the initial cell concentration. The specific growth rate decreased according to the increase in the initial biomass concentration and finally became zero at around 25 g/ℓ of the cell concentration regardless of the initial sugar concentration. The specific ethanol production rate was constant as 1.02 g/ℓ/hr up to 150 g/ℓ of the initial sugar. However, the rates decreased sharply with the augmentation of concentration of the initial sugar above 160 g/ℓ. The overall ethanol yield represented a constant value, 0.475 g/g irrespective of the initial cell and sugar concentrations. The overall biomass yield showed a trend to diminish in values with the biomass and ultimately to reach zero more than 25 g/ℓ of the initial cell concentration.