본 연구는 바이오에탄올 발효 과정 중 발생하는 부산물들과 발효후 남은 찌꺼기의 재활용 가능 여부, 그리고 이들을 쉽게 분해하여 제2차 산업물질로의 고부가 가치 물질 생산을 도모하고자 한 것으로, 여러 종류의 기능성 미생물들의 유기물 분해능과 기능성 물질로의 생전환능을 조사 분석 하였다.
미생물의 생리활성 물질 탐색과 미생물의 생물전환능(bioconversion)을 탐색하기 위해 실험실 내 기보유 미생물 KA111, KA115, KA182, KA198, KA217, KA222의 16S rDNA염기서열 분석을 통한 동정한 결과 KA11 1균주는Pseudomonas fragi와 99% KA115 균주는 Bacillus methylotrophicu와 99% KA182 균주는 Bacillus subtilis와 99%, KA198 균주는 Bacillus safensis와 97% KA217 균주는 Bacillus pumilus와 99%, KA222 균주는 Bacillus licheniformis와 99%의 상동성을 보였다.
KA111, KA115, KA182, KA198, KA217, KA222 미생물들의 생리활성을 측정한 결과 셀룰로오즈분해활성 (CA:Cellulolytic activity), 전분분해활성(AA:Amylolytic activity), 단백질분해활성 (PA:Proteolytic activity)과 같은 여러 가지 유기물분해활성능이 강한 균으로 확인되었다. 특히 KA115 (Bacillus methylotrophicu)균주는 셀룰로우즈분해능(CA), 전분분해능(AA), 지질분해능 (LA:Lipolytic activity) 활성능이 강함을 확인 하였다. KA182 (Bacillus subtilis)균주는 셀룰로우즈분해능(CA), 전분분해능(AA), 지질분해능(LA), 불용성인산염가용화능(IPSSA; Tri-Mg) 활성능이 강함을 확인 하였다. KA198 (Bacillus safensis)균주는 전분분해능(AA), 단백질분해능(PA), 불용성인산염가용화능(IPSSA:insolube phosphate salt solubilizing activity Tri-Mg) 활성능이 강함을 확인 하였다. KA217 (Bacillus pumilus)균주는 전분분해능(AA), 불용성인산염가용화능(IPSSA: Tri-Mg, Tri-Ca) 활성능이 강함을 확인 하였다. KA222 (Bacillus licheniformis)균주는 전분분해능(AA), 단백질분해능(PA), 불용성인산염가용화능(IPSSA; Tri-Ca), Ligninase 활성능이 강함을 확인 하였다.
또한 생물전환능 (bioconversion)에 대한 연구에서는 KA111, KA115, KA182, KA198, KA217, KA222 균주 모두에서 독특한 생물전환능이 있음을 알 수 있었다. Malt Extract Medium (MEM) 에서 KA111, KA115, KA182, KA198, KA217, KA222 균주들 모두에서 Arginine (Arg)을 Ornithine (Orn)으로 70%이상 전환하고, KA217 (Bacillus pumilus), KA222 (Bacillus licheniformis)균주들에서는 Citrulline (Cit)까지 전환하는 생물전환능 (bioconversion)이 강한 것으로 밝혀졌다.
이를 토대로 반응물질(기질) Arginine(Arg)의 농도를 3배(3X), 5배(5X)를 높여 최대 생물전환능 (bioconversion) 연구를 수행한 결과, 모든 배지에서 KA222 (Bacillus licheniformis) 균주만이 Arginine(Arg)의 농도를 높일수록 Ornithine (Orn)과 Citrulline (Cit)까지 강한 생물전환능(bioconversion)을 보여주었다. 즉 Arginine(Arg)의 농도를 높일수록 Citrulline(Cit)의 밴드가 진하게 나타나고 있다는 것이다.
따라서 전분분해활성(AA) 셀룰로우즈분해활성(CA), 단백질분해활성(PA)들이 좋은 기능성 미생물 KA111, KA115, KA182, KA198, KA217, KA222은 바이오 에탄올 공정과정 중 생성되는 부산물 및 발효 후 남은 찌꺼기들을 친환경적으로 빠른 시일 내에 전분, 단백질, 셀룰로우즈 등을 분해하여 퇴비등 2차 산업물질로 재사용할 수 있을 것으로 사료된다. 더 나아가, 이들 기능성 미생물을 통해 바이오 에탄올 발효과정 중 발생하는 모든 부산물 및 발효 후 남은 찌꺼기를 재활용하여 친환경적 방법인 upcycling을 통해 새로운 고부가 가치 물질 생산 (면역증강제제, 화장품, 생물비료, 퇴비 등)이 가능할 것으로 사료된다.