동시당화발효 (Simultaneous Saccharification and Fermentation)
한 줄 정의: 효소에 의한 당화 반응과 미생물에 의한 발효 반응을 하나의 반응기에서 동시에 진행하는 공정 방식입니다.
쉽게 풀면
보통은 큰 분자를 잘게 쪼개는 당화 단계와 그 당을 미생물이 먹어 발효 산물로 바꾸는 발효 단계를 따로 진행합니다. 동시당화발효는 이 두 단계를 하나의 통에서 동시에 진행하는 방식으로, 효소가 당을 만들어내는 즉시 옆에 있는 미생물이 그 당을 바로 소비해버립니다. 두 단계를 합쳐 시간과 설비를 아낄 수 있는 접근입니다.
왜 중요한가
바이오에탄올 같은 바이오연료 생산 공정에서 생성된 당이 쌓여 효소 반응을 저해하는 문제를 줄이고 전체 공정 시간과 설비 비용을 절감할 수 있어, 공정 경제성을 개선하는 방법으로 활발히 연구되고 있습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"Simultaneous saccharification and fermentation reduced end-product inhibition of cellulase compared to separate hydrolysis and fermentation."
동시당화발효가 별도의 가수분해와 발효를 진행하는 방식에 비해 셀룰레이스의 최종산물 저해를 줄였다는 내용입니다.
"A compromise temperature was selected to balance enzymatic hydrolysis and fermentative activity during simultaneous saccharification and fermentation."
동시당화발효 과정에서 효소 가수분해 활성과 발효 활성의 균형을 맞추기 위해 절충 온도를 선택했다는 설명입니다.
조금 더 깊게 보면
동시당화발효는 당화 효소의 최적 온도와 발효 미생물의 최적 생장 온도가 서로 다른 경우가 많아, 두 반응 모두에 적합한 절충 조건을 찾는 것이 공정 설계의 핵심 과제입니다. 생성되는 당이 즉시 소비되기 때문에 별도 진행 방식보다 당 축적에 의한 효소 저해가 줄어드는 장점이 보고되고 있습니다.
주의할 점
당화와 발효를 동시에 진행하면 각 단계의 조건을 독립적으로 최적화하기 어려워, 개별적으로 진행할 때보다 각 반응의 최대 효율을 내지 못할 수 있다는 점에 유의해야 합니다.