바이오에탄올실험

목차

Ⅰ. Abstract……………………………………………………………Ⅰ

Ⅱ. Table Of Contents………………………………………………Ⅱ

Ⅲ. List of Table……………………………………………………Ⅲ

Ⅳ. List of Figure……………………………………………………Ⅳ


1. Introduction…………………………………………………………1
　1-1. 에탄올…………………………………………………………1
　　1-1-1. 에탄올 특성………………………………………………1
　　1-1-2. 에탄올 종류………………………………………………3
　　　1-1-2-1. 합성에탄올……………………………………………4
　　　1-1-2-2. 발효에탄올……………………………………………4
　1-2. 효모…………………………………………………………………4
　1-3. 효소반응속도……………………………………………………5
　1-4. 회분식 배양에서의 생장 형태 및 반응과정………………4

2. Experimental…………………………………………………………7

3. Data & Conclusion……………………………………………………8
　3-1. 실험Data & Conclusion…………………………………………8
　3-2. Conclusion…………………………………………………………10

4. References………………………………………………………………12

본문내용

도 있다. 접종량이 너무 적고 살아 있는 세포의 적응 때문이 아니라 적은 접종량 또는 접종균의 나쁜 상태에 연유한 것이다. 특정 영양소와 생장 인자의 농도가 낮은 경우에도 지연기가 길어진다. 예를 들어, Enterobacter aerogenes가 포도당이 들어 있는 인산 완충 용액에서 자랄 때에는, 인산화효소(phosphatase)의 활성제인 Mg2+의 농도가 감소함에 따라 지연기가 길어진다. 또 다른 한 가지 예를 보면, 종속영양균인 경우에도 CO2 고정화를 필요로 하며, 과도한 공기분사는 대사에 의해 발생되는 CO2를 너무 빨리 제거함으로써 세포의 재구성이 효율적으로 이루어지지 않을 수도 있는데, 특히 접종량이 적을 경우 그러하다.
접종균의 나이도 지연기의 길이에 큰 영향을 미친다. 이때 나이는 사용 접종균이 얼마나 오랫동안 회분식으로 배양되었는가를 말한다. 대개는 접종균의 나이에 따라 지연기가 증가한다. 어떤 경우에는 최단의 지연기를 보이는 최적 접종균의 나이에 따라 지연기가 증가한다. 어떤 경우에는 최단의 지연기를 보이는 최적 접종균 나이가 있다. 지연기를 최소화하기 위해서는 접종 전에 세포들을 생장 배지에 적응시켜야 하고, 세포들이 젊고(대수기의 세포) 활성이 있어야 하며, 접종량이 많아야 한다(부피로 5~10%), 지연기를 최소화하기 위해 영양 배지를 최적화할 필요가 있을 수도 있으며 특정 생장 인자들을 포함시켜야 할 경우도 있다. 아래의 Fig. 4.은 MgSO4 농도에 따라 지연기의 길이가 달라지는 한 예를 보여 준다. 많은 상용 발효 공장은 회분식 배양에 의존한다. 정해진 크기의 공장으로부터 높은 생산성을 얻기 위해서는 지연기를 가급적 짧게 해야 한다.
배지가 한 개 이상의 탄소원을 가질 때 여러 개의 지연기가 관찰될 수 있다. 이러한 현상은 이중 생장(diauxic growth)이라고 알려졌으며 이중 생장은 Fig. 5.을 통해 볼수가 있다. 생장 주기 중간에 대사 경로가 바뀜으로 인해 야기된다. 하나의 탄소원이 고갈되었을 때 세포들은 두 번째 탄소원을 이용하기 위해 자신들의 대사 활동을 적응시킨다. 첫 번째 탄소원은 두 번째 보다 쉽게 이용될 수 있는 것이며 이러한 탄소원의 존재는 두 번째 기질의 대사에 필요한 효소들의 합성을 억제한다.
Fig. 3.은 당측정기를 통하여 당성분을 측정결과 UV의 측정 결과 균이 자라면서 당성분이 줄어드는 것을 알 수가 있었다.
Fig. 4. MgSO4 농도에 따라 지연기의 길이 변화. Fig. 5. Glucose와 Lactose의 이중생장 곡선
Fig. 6.의 이중생장 곡선은 다른 두 종류의 탄소-에너지원을 순차적으로 사용하는 것을 말한다.
3-2. Conclusion
이번실험은 Yeast Extract, Dextrose, Peptone, Agar를 이용하여 액체 배지와 고체 배지를 만들어 배양함으로 바이오 에탄올 생산을 해보는 실험을 하였다. Fig. 3. 의 결과로 보면 Lag phase가 긴 것을 알 수가 있었다. 위의 내용에서 Lag phase가 긴 이유는 접종량이 적고 살아 있는 세포의 비율이 낮은 것과 특정 영양소의 생장인자의 농도가 낮은 경우와 포도당이 들어 있는 인산 완충 용액에서 자랄 때에는, 인산화효소의 활성화제인 Mg2+의 농도가 감소하는 경우, 접종균의 나이도 지연기의 길이에 큰 영향을 미친다. 우리조의 경우에는 접종량이 적고 살아 있는 세포의 비율이 낮은 경우에 해당된다고 생각된다. 이 경우에는 접종량이 적었을 수도 있지만 우리는 petri dish에서 최적 상태의 single clone을 채취 했다고 볼 수가 없다. 또한 생물 실험에서는 환경조건이 생장 반응과정에 미치는 영향도 많이 있다고 생각한다. 하지만 manual 대로의 온도와 기계조작을 한 것으로 보아 온도의 영향은 아닌 것 같다.
우리가 측정한 횟수보다 더 측정을 해보면 감속기 정지기 사멸기까지 나타났을 것이라고 생각되어진다. 10번의 측정으로서 감속기 부분부터 정확히 확인할 수 없는 점이 아쉽지만 UV측정과 당측정을 통하여 균이 증가함에 따라 당이 감소하는 것을 보아 실험은 잘 진행 되어졌다고 생각한다. UV측정과 당측정의 그래프화 하였을 경우 수치만으로 보게 되면 y축의 수치가 큰 차이가 난다. 당측정의 수치를 UV측정의 수치에 맞추어 100으로 나누어 그래프화 하여보았다. 아래의 Fig. 6.을 통해 알 수가 있다.
이번실험은 생물실험으로는 처음해보는 것이었다. 실험 기구들도 처음 보는 것들도 많이 있었고 다른 여타 실험과 달리 멸균에 신경을 쓰는 부분이 서툴렀던 것 같다. 평소의 버릇이 있어서 우리가 인지하지도 못한 사이에 오염원이 들어갔다고도 생각되어진다. 한가지의 petri dish만을 가지고 실험 결과를 판단한다는 점도 아쉽게 생각되어진다. 바이오 에탄올은 현재 처해있는 유류세 인상에 여러 가지 좋은 영향을 미칠 것으로 생각되어진다. 물론 곡물로 하는 것은 무리가 있겠지만 우리가 살고 있는 이 지구에는 현재의 쓸모없는 잡초까지도 분명히 필요하기에 존재한다고 생각된다. 이런 점에서 바이오 에탄올은 분명 우리에게 보석과 같은 존재가 될 것이라고 생각된다. 이런 실험을 해본 것에 대해서 감사하게 생각한다.
Fig. 6. UV와 당 측정을 통한 비교선도.
4. Refereces
1. 명차리, 이시훈, 신영기, 박심수, 이현순, 현대 FFV(Flecible Fuel Vehicle) 개발, 한국자동차 공학회 1992년도 춘계학술대회 논문 2-10, 1992.
2. Bang-Quan He, Jian-Xin Wang, Ji-Ming Hao, Xiao-Guang Yan, Jian-Hua Xial, A study on emission characteristics of an EFI engine with ethanol blended fuels, Atmospheric Environment, Vol. 36, pp.403-410, 2002.
3. 장호남, 서진호, 생물화학공학, 아카데미서적, pp.50-60, 2001.
4. Michael L. Shuler, Fikret Kargi, 생물공정공학, 교보문고, pp.182-196, 2003.

키워드

바이오,   에탄올,   신재생,   이산화탄소