Oleaginous yeast has attracted great attention as high potentials for the biodiesel production because it grows fast and its final cell density is high. However, the oleaginous yeast utilizes organic substrates for its growth, and it causes the price of biodiesel to rise sharply. This research focuses on using a low cost substrate, Jerusalem artichoke for the cultivation of oleaginous yeast Cryptococcus sp, which was isolated from fermented seafood.
Jerusalem artichoke is a non-food crop because the major component is inulin, which is not digested by a human enzyme system. Moreover it has an excellent environmental adaptability, and is easy to be cultivated. For these reasons, Jerusalem artichoke seems to be a potential feedstock candidate. However, to utilize inulin (fructose polymers) of Jerusalem artichoke as a microbial substrate, pretreatment process is absolutely needed.
Nitric acid, as an acidic catalyst for hydrolysis of raw materials, has been few applied to several studies. However, Rodrı
바이오디젤은 동식물성 오일을 촉매와 함께 알코올과 반응하여 에스테르교환 반응을 통해 생성된 지방산메틸에스테르 (Fatty acid metyl ester, FAME)를 말한다. 바이오디젤의 원료로는 1세대 식용 작물에서 2세대 비 식용 작물, 그리고 3 세대 미생물로 점차 발전되고 있다. 제 3세대 바이오 원료인 미생물 중 세포 내 20 % 이상의 지질을 축적하는 고 지질 함유 미생물만을 바이오디젤의 원료로써 사용되는데, 그러한 미생물의 종류로는 미세조류, 효모류, 곰팡이류 등으로 다양하다. 그 중 효모류는 1980년대 이후로 많은 연구가 진행되고 있는데, 빠른 성장 속도(배가시간이 시 (h)단위)와 세포 내 축적된 지질의 성분이 현재 시판되고 있는 식물성 오일과 비슷한 양상을 보인다는 점에서 대체 바이오디젤 연료로서의 가능성을 보여주고 있다. 효모를 배양하기 위해서는 에너지원으로 유기물이 필요한데, 가격 경쟁력이 있으면서 충분한 양의 유기물이 포함된 저가 기질을 선택하는 것이 중요하다.
첫 번째 연구에서는 본 연구실에서 순수 분리한 효모 Cryptococcus sp. 를 배양하기 위해 기질로 돼지감자를 선택하였다. 돼지감자의 뿌리 성분은 이눌린 (inulin)을 함유하고 있는데 이는 과당 (fructose)이 ß (2→1) 결합으로 이루어진 중합체이다. 인체에는 이눌린을 분해하는 이눌라아제 (inulinase) 효소가 없어 돼지감자를 비 식용 작물로 여겨지며, 한번 심어 놓으면 없애기 어려울 정도로 번식력이 강하며, 사람이 특별히 재배하지 않아도 야생에서 저절로 자라 수확량 또한 뛰어나다. 돼지감자를 미생물의 기질로 활용하기 위해 질산을 촉매로 한 가수분해 반응을 진행하였다. 질산 전처리법은 이눌린의 가수분해를 위한 산 촉매 역할 뿐만 아니라 미생물의 성장에 필수적인 질소원 역할을 동시에 할 수 있으므로 질산과 돼지감자 외의 다른 추가적인 양분을 공급하지 않고 효모를 배양하였다. 효율적인 전처리 조건을 찾기 위하여 통계학적 방법인 RSM 프로그램을 이용하였다.
두 번째 연구는 자연계에 존재하는 고 지질 함유 효모의 분리 방법을 소개하였다. 일반 배지 내에 디젤유만을 기질로 제공하여 이를 분해할 수 있는 효모만을 선택적으로 분리하였는데, 이는 디젤유를 잘 분해할 수 있는 미생물은 뛰어난 ß-oxidation 시스템을 보유하고 있는 동시에 세포 내 지방산 합성 및 축적이 클 것이라는 가정이 바탕이 된다. 고 지질 함유 효모의 분리를 위하여 젓갈을 샘플로 정하였는데, 그 이유는 오메가-3와 같은 고품질의 지방산이 젓갈에는 많이 내재되어있기 때문이다. 젓갈로부터 분리된 고 지질 함유 효모에 대해서 최적의 성장과 지질을 축적하기 위하여 다양한 조건 (온도, pH, 탄소원 등)에서 배양하였다.
