이번 호에서는 광서과학기술대학 생물및화학공정학원 우복성 부교수과제팀이 Microbial Cell Factories에 발표한 글을 추천합니다. Key role of K⁺그리고 Ca²⁺in high-yield ethanol production by S. Cerevisiae from concentrated sugarcane molasses。본 연구는 상압실온 등 이온체를 이용하여 유인하여 서로 다른 협박 요소(고투압, 고알코올, 고온, 고염이온 및 고농도 사탕수수 당밀)에 대해 각각 노봉의 성능을 가진 양조효모 균주를 선별하였다.그중 이로부터 고농도 사탕수수 당밀에 대해 노봉성능을 가진 양조효모 에탄올의 합성생산량은 현재 물리유도고수준 (111.65g/L, 당알코올전환률은 95.53%) 에 달하였다.마지막으로 효모의 세포형태, 발효생산능력 및 그룹학분석을 결합하여 양조효모가 고농도 사탕수수당밀 고농도 에탄올의 발효를 실현할수 없도록 제한하는 주요한 제한성요소가 K라는것을 밝혀냈다.⁺및 Ca²⁺동시에 존재하는 영향.

바이오에탄올의 합성원료는 매우 많은데 환경보호, 경제, 부민의 각도에서 연구개발하는것이 중점이다.우리 나라는 인구대국으로서 매년 식품첨가, 공업응용 등으로 소모되는 당량이 세계 앞자리를 차지한다.사탕수수는 당분 추출의 주요 원자재 중 하나로 당분을 추출하는 동시에 당밀이 생성되며, 초기 연구 데이터에 따르면 3톤의 설탕을 생산하면서 약 1톤의 당밀을 생산할 수 있다.당밀은 일종의 혼합물로 성분이 복잡하여 직접 배출하거나 밭에 비료를 주는 것은 낭비를 초래하고 환경오염을 초래할 뿐만 아니라 자원을 충분히 이용하지 못한다.그러나 당밀 (비식량) 생물자원을 리용하여 술을 빚는 효모의 에탄올합성을 진행하면 사람들의 에탄올사용량에 대한 수요를 끊임없이 만족시키는 동시에 국가의 록색저탄소에너지발전을 추진할수 있다.양조효모가 당밀을 리용하여 에탄올을 발효하는 공예는 이미 비교적 성숙되였지만 고농도의 당밀을 리용하여 고농도의 에탄올효률을 생산하는 면에서 하나의 도전으로서 그 원인은 바로 여러가지 협박성요소의 영향이다.그러나 과학 연구의 관점에서 어느 것이 제한적인 핵심 영향 요소인지 정확히 설명하는 것은 초기에 아직 연구 보도되지 않았다.

연구자들은 ARTP (실온 플라즈마) 유도, 적응성 진화 및 높은 통량의 트리페닐-2H-테트라졸 염화암모늄 (TTC) 및 전구체 아세톤산 (또는 아세톤산 자유기 이온) 기반 및 Fe³⁺락합 반응이 발생하여 노란색을 나타내는 이중 하이패스 필터링 방법(Py-Fe³⁺) 고농도 사탕수수 당밀(총당 농도 300g/L 달성) 및 사탕수수 첨가 모델에 대한 고온(37℃), 고알코올(10%), 고투과압(400g/L 발효 가능 총당) 및 고농도 K 획득⁺(15 g/L), Ca²⁺(8 g/L), K⁺& 카²⁺(15g/L & 8g/L) 발효 환경에서의 노봉형 양조효모 균주 7주(그림1, 표1).각 노봉형 균주가 고농도 사탕수수 당밀 환경에서 세포 형태 비교 (그림 2), 에탄올 합성의 생산율 및 세포 수 (그림 3, 그림 4), 노봉형 균주 비교 게놈학, 비교 전사조학 GO, KEGG 분석 연구를 통해 K⁺그리고 Ca²⁺동시에 존재하는 것이야말로 양조효모의 고농도 사탕수수 당밀 에탄올의 발효를 제한하는 주요 요인이다.

표 1 동일한 발효 조건에서 야생형 J108에 비해 생산량 차이

그림 2는 250g/L의 당밀에서 서로 다른 균주를 발효시키는 세포 형태

그림 4. 5L 발효 탱크 체계에서 250g/L의 사탕수수 당밀을 이용하여 발효하면 균주 NGTM-F1의 에탄올 생산량은 111.65g/L에 달한다