바이오에탄올실험

목차

Abstract

Table of contents ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․Ⅰ

List of figures ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․Ⅱ

List of tables ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․Ⅲ

1. Introduction ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․1

1-1. 에탄올 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․1

1-1-1. 에탄올의 정의 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․1

1-1-2. 바이오에탄올의 생산 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․2

1-1-3. 수송용 에탄올의 물성 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․3

1-2. 효모(Yeast) ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․3

1-2-1. 발효공정 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․4

1-2-2. 효모의 생리작용 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․7

1-2-3. 효모의 탄소원(Carbon source)영양요구성 ․․․․․․․․․․․․․․․7

1-2-4. Saccharomyces cerevisiae ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․8

1-2-5. 당류의 발효 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․10

1-3. 멸균과 소독 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 4

1-3-1.화염멸균법(Flaming sterilization) ․․․․․․․․․․․․․․․․ 5

1-3-2. 건열 멸균법(Dry sterilization) ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 5

1-3-3. 상압증기 멸균법(sterilization by flowing steam) ․․․․․․․․․․ 5

1-3-4. 고압증기멸균법(sterilization by high perssure steam) ․․․․․․․ 6

1-4. 배지 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 6

1-4-1. 상용되는 배지의 재료 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 7

1-5. 생장곡선 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 7

1-5-1. 유도기(lag phase) ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 8

1-5-2. 지수 성장시(exponential phase) ․․․․․․․․․․․․․․․ 8

1-5-3. 대수기(exponential phase, log phase)․․․․․․․․․․․․․․․ 9

1-5-4. 사멸기(death phase)․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 9

1-6. 배양시간에 따른 glucose의 농도 변화․․․․․․․․․․․․․․․․ 10

2. Experiment ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․11

2-1. 실험 장치 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․11

2-2. 실험 방법 ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․11

3. Result & Discussion ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․12

3-1. Result ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 12

3-2. Discussion ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 13

4. Conclusion ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․14

Reference ․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․ 15

Fig.1. Embden-Meyerhof-Parnas scheme(EMP경로).․․․․․․․․․․․․4

Fig.2. 생장곡선 (Growth curve)․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․․8

Fig.3. 시간에 따른 glucose의 농도 ․․ ․․․․․․․․․․․․․․․․․10

Fig.4. 배양시간에 따른 UV흡광도 변화량 및 당 농도의 변화량․․․․․․ 12

본문내용

에Yeast Exract 1wt%, Dextrose 2wt%, Peptone 2wt% 를 측정하여 넣고 증류수를 100㎖, 200㎖넣어 용해시켜 2개의 액체배지를 만들었다. 고체배지는 액체배지 제조순서와 동일하나 1.5wt%의 Agar를 더 첨가하여 만들었다. 양은 10개의 petri dish에 약 25~30㎖씩 부어줄 것이므로 300㎖를 만들었다. 액체배지 삼각플라스크에는 면전을 끼워 넣고 호일로 덮어주고, 고체배지 삼각플라스크에는 호일로만 덮은 뒤 121℃에서 15분간 Autoclave 멸균해주었다. 기압이 떨어지는 시간까지 고려하여 1시간 30분후에 Autoclave 멸균기에서 꺼내어 clean blench에 두고 약간 식힌 뒤 알콜 램프로 호일, 면전, 삼각 플라스크 입구를 멸균시키고 고체배지를 petri dish에 25~30㎖씩 부어 하루이상 건조시켰다. 식힌 액체배지를 알콜 램프로 멸균한 백금이를 이용하여 Yeast를 약간 묻혀 액체배지(100㎖)에 넣어주고 진탕 배양기에서 약30℃로 배양시켰다.
둘째날
petri dish에 건조시킨 고체배지에 화염 멸균한 백금이를 이용해 진탕 배양시킨 액체배지에서 균을 묻혀 streaking했다. streaking해준 플레이트를 뒤집어서 incubator에 넣고 약30℃에서 하루 이상 배양시켰다.
셋째날
70% 알콜로 손을 소독한 후 clean bench에서 화염 멸균한 백금이로 고체배지에서 배양된 균을 묻혀 액체배지(200㎖)에 균을 담가 풀어지도록 하였다. sampling해서 초기값을 측정하기 위해 UV측정, 당분석을 하였다. 준비된 배양액을 shacking incubator에서 34℃배양시키고 이를 1시간마다 sampling해서 UV측정, 당분석을 하였다.
3. Result & Discussion
3-1. Result
Table 2. 액체 배지의 UV와 당 측정
시간(hr)
UV 흡광도
당측정(㎎/ℓ)
0
0
18995
1
0.074
18180
2
0.074
16910
3
0.076
18250
4
0.078
18430
5
0.076
17780
6
0.081
18500
Fig.4. 배양시간에 따른 UV흡광도 변화량 및 당 농도의 변화량.
3-2. Discussion
이번 바이오에탄올 실험은 Yeast를 이용한 에탄올 생성 실험으로써, 시간 변화에 따른 [S],[P],[C] 그래프를 그려 에탄올의 생성정도, 미생물의 증식, 당 농도의 변화 등을 알 수 있는 실험이었다.
하지만 Ethanol생성곡선은 GC(Gas Chromatography)를 이용하여 측정해야한다. 하지만 실험실 사정에 의해 Ethanol의 생성정도는 측정할 수 없었다. 따라서 1시간마다 yeast를 배양시킨 액체배지를 sampling을 해서 UV(OD)측정을 통한 미생물의 증식정도와 당분석기를 통해 당 농도의 변화를 측정하였다. 원래 정상적인 실험에 의하면 Fig.2 와 같이 미생물의 증식은 시간이 지남에 따라 적응기를 지나 대수기까지 해서 점차 증가하는 경향을 보이다가 정지기에서 얼마동안 증식이 정지하는 경향을 보인 후, 사멸기에서 감소하는 경향을 보이게 된다. 본래 실험에서는 OD값을 측정하여 증가하는 대수기, 정지기까지 확인하는 것이였다. 하지만 우리 실험에서는 초기에 미생물 증식에 있어 실수를 범해서였는지 실험결과인 Fig.4를 보면 OD값이 증가하지 않았다. 이는 미생물이 증식을 하지 않았음을 의미하는 것이였다. 당의 농도는 본래 Fig.3 과 같이 미생물이 시간에 따라 증식하면서 당의 농도는 감소하는데, 이것은 미생물이 당을 이용하여 증식을 하므로 당의 농도가 감소하는 것이다. 하지만 Fig.4에서 당 농도의 변화를 보면 커다란 변화가 없었다. 이는 미생물이 증식 하지 않아 당의 농도가 감소하지 않았고 Ethanol또한 생성되지 않았음을 알려주는 것이다.
Ethanol의 생성정도는 측정을 할 수는 없었지만, 미생물의 증식이 급격히 증가할 때부터 Ethanol이 생성되었을 것이라고 생각된다. 실험이 실패하여 미생물의 증식과정이나, 당 분석을 정확히 측정하지 못해 아쉬움이 컸지만, 많은 시간을 요구하는 실험과정에 의해 다시 실험할 수 없는 상황이어서 실험은 실패를 했지만, 조원들과의 토론을 통해 이 실험의 결과에 대한 이해를 다 하고 갈수 있는 좋은 기회이지 않았나 생각된다.
4. Conclusion
이번 바이오 에탄올 실험은 YPD배지를 만들어 균을 접종하고 배양하여 에탄올의 생성정도를 알아보는 실험이었다. 미생물을 이용하는 실험은 주위의 오염에 각별히 신경써야 하기 때문에 실험이 Clean bench 안에서 주로 이루어졌다.
액체배지에 Yeast를 접종시켜 하루정도 shaking incubator에서 배양한 후, 배양한 균을 고체배지에 streaking해주어 이틀정도 배양을 한다. 고체배지에서 배양된 균의 single colony를 멸균한 백금이를 이용하여 액체배지에 접종시켜 30℃ shaking incubator에서 배양시켜 1시간마다 sampling하여 당분석과 UV측정을 한다.
우리 실험은 실패하여, 결과를 확인할 수 없었지만, 정상적인 실험에서는 적응기를 지나 대수기, 정지기, 사멸기까지 해서 미생물의 증식변화를 확인할 수 있다. 미생물이 시간에 따라 증식하면서 당의 농도는 감소하는데, 이것은 미생물이 당을 이용하여 증식을 하므로 당의 농도가 감소한다는 것이다. 또, 이번 실험에서는 에탄올을 측정이 불가능 했지만, 당이 발효를 하면서 감소하게 되면 에탄올을 생성할 것이라고 예측할 수 있다.
References
[1] 서승교 이응수, 신편 미생물 실험법 , 보문각 p30 ~ p65
[2] 민경찬, 식품미생물학, 광문각 p45~p70
[3] 이계준, 발효 미생물학, 라이프사이언스 p133~p161
[4] 정충섭, 바이오에탄올 혼합연료유 도입을 위한 실증평가 연구, 지식 경제부(2008) , p34~p40
[5] http://blog.naver.com/pow1987?Redirect=Log&logNo=52881795
[6] http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%97%90%ED%83%84%EC%98%AC

키워드

바이오,   에탄올,   신재생