보트리오코쿠스 브라위니

Botryococcus braunii
보트리오코쿠스 브라위니
Botryococcus braunii.jpg
과학적 분류 edit
(랭킹되지 않음): 비리디식물
망울: 엽록소
클래스: 트르보우시초과
순서: 트레부시알레스목
패밀리: 보트리오코쿠스과
속: 보트리오코쿠스
종:
B. 브라위니
이항식 이름
보트리오코쿠스 브라위니

보트리오커스 브라니(Botryoccus braunii)는 녹색의 피라미드 모양의 플랑크토닉 마이크로알가로 생명공학 분야에서 잠재적으로 매우 중요한 역할을 한다. 지질 바이오 필름 매트릭스에 의해 함께 있는 군락은 온대 또는 열대 과두영양 호수와 강에서 발견될 수 있으며, 용해된 무기인 인의 높은 레벨이 있을 때 꽃을 피울 것이다. 이 종은 일반적으로 건조한 중량의 약 30~40%에 달하는, 특히 트라이테르펜 형태의 기름을 대량으로 생산할 수 있는 능력으로 유명하다.[1] 다른 녹색 알헤지 종에 비해 세포벽이 상대적으로 두꺼워 이전의 세포분열로부터 축적되어 세포질 성분의 추출이 다소 어렵다. 유용한 탄화수소 오일의 대부분은 세포 밖에 있다.[2]

최적성장환경

보트리오쿠스 브라유니는 23℃, 광강도는 60W/m2, 광강도는 하루 12시간, 염도는 0.15 mol NaCl에서 가장 잘 자라는 것으로 나타났다.[3] 그러나 이것은 하나의 변종으로 시험한 결과였고, 다른 것은 확실히 어느 정도 차이가 있다. 실험실에서, B. braunii는 보통 추 13 medium의 문화에서 자란다.

유독성 꽃과 경쟁

Botryoccus brauni의 꽃들은 다른 미생물과 물고기들에게 독성이 있는 것으로 밝혀졌다. 개화의 원인과 그 이후의 다른 유기체의 개체군에 대한 손상이 연구되었다. 자유지방산 형태의 보트리오코쿠스 브라유니(Botryococcus braunii)가 배출된 것이 원인으로 확인됐다. 높은 알칼리성은 이러한 자유지방산을 다른 종에 더 독성이 강한 형태로 변화시켜, 따라서 보트리오코쿠스 브라위니가 더 지배적이 되는 원인이 된다. 더 높은 알칼리성은 불에 탄 부위의 재를 물로 씻을 때 종종 발생한다. 보트리오쿠스 브라유니의 지배는 수역의 환경적 다양성을 해치는 것으로 볼 수 있지만, 어떻게 그것이 지배력을 얻고 유지하는가에 대한 지식은 연료 작물로써 연못을 키우려는 사람들에게 유용하다.[citation needed]

Botryococcus 오일의 바이오 연료 응용

주요기사 : 보트리오케센의 바이오연료 응용

경작의 관행은 조류독감으로 알려져 있다. Botryoccus braunii는 화학적으로 연료로 전환될 수 있는 탄화수소 때문에 조류독감의 잠재력이 크다. 보트리오커스 브라유니 건조 중량의 최대 86%가 롱 체인 탄화수소가 될 수 있다.[4] 이러한 탄화수소의 대부분은 보트리오쿠스 오일이다: 보트리오쿠센, 알카디엔, 알카트리엔. 바트리오코커스 오일로 바이오디젤을 만드는 데에는 트랜세스터화를 사용할 수 없다.[citation needed] 왜냐하면 이러한 기름들은 지방산 트리글리세리드라는 일반적인 의미의 식물성 기름이 아니기 때문이다. 보트리오코커스 오일은 식물성 기원의 오일인 반면, 그것들은 트리테펜으로 먹을 수 없고 화학적으로 매우 다르며, 트랜시스터에 필요한 자유 산소 원자가 부족하다. 보트리오코커스 오일은 정유 공장에서 옥탄(가솔린, 등유, 디젤)을 생산하는 하이드로크래킹의 원료로 사용될 수 있다.[5] (채소 오일 정제 참조). 보트리오카센은 옥탄가 등급이 높은 연료로 변질될 가능성이 높아 하이드로크래킹은 알카디엔, 알카트리엔보다 보트리오카센이 선호된다.

오일스

보트리오코쿠스 브라유니의 3대 종족이 알려져 있으며, 그 기름의 구조로 구별된다. Botryoccenes는 CH라는n2n-10 공식을 가지고 있는 brunched isoprenoid triterpenes이다. A 종족은 알카디엔과 알카트리엔(지방산의 분자)을 생성하는데, 여기서 n은 홀수 23~31이다. B 경주는 n이 30에서 37 사이의 범위에 있는 보트리오케네를 생산한다. 보트리오카네는 가솔린 형태의 탄화수소에 대한 하이드로크랙킹에 사용되는 바이오 연료다. "L" 변종은 다른 종류의 보트리오커스 브라니에 의해 형성되지 않는 기름을 만든다. 이 주요 분류 내에서 다양한 종류의 Botryococcus는 구성 탄화수소 오일의 정확한 구조와 농도에 따라 다를 것이다.[6]

수생종 프로그램 보고서 30페이지에 따르면 보트리오코커스 브라니이의 A-strain은 성장이 더뎌(72시간마다 1개씩 2배씩) 지질 기반 연료 생산의 공급원료로 제 기능을 하지 못했다.[7] 그러나 진의 후속 연구에서는 최적의 성장 환경에서 두 배로 늘어난 시간이 48시간으로 단축될 수 있다는 것을 보여주었다.[3] Frenz의 발견에 비추어 볼 때,[6] 두 배의 시간은 탄화수소 수확 방법만큼 중요하지 않을 수도 있다. 아쿠아틱종 프로그램은 또한 A-스트레인 보트리오코커스 브라니오일이 이상적이지 않고, 대부분의 지질을29 C에서34 C-알리파틱 탄화수소로 가지고 있으며18, C 지방산의 풍부함도 낮다는 것을 발견했다. 이러한 보트리오코커스 브라유니의 기름 평가는 보트리오코커스 브라유니가 평가될 당시 수생종 프로그램의 초점이 되었던 트랜세스터화 적합성(즉, 바이오디젤 생성)과 관련하여 이루어졌다. 수생 종 프로그램은 일부 후속 연구들이 "B" 종족에 대해 행해졌듯이, 수생 종 프로그램은 수생 크랙킹에 적합한 보트리오코쿠스 브라유니의 기름을 연구하지 않았다.

보트리오코커스 브라유니 탄화수소 오일 성분[5]
화합물 % 질량
이소보트리오코센 4%
보트리오코센 9%
C34H58 11%
C36H62 34%
C36H62 4%
C37H64 20%
기타 탄화수소 18%

나열된 두 개의3662 CH 항목은 오타가 아니며 두 개의 다른 등위수를 위한 것이다.

오일 추출

다른 녹조종에 비해 보트리오코커스 브라유니는 세포벽이 상대적으로 두꺼워 기존 세포분열에서 축적돼 세포질 성분의 추출이 다소 어렵다. 유용한 탄화수소 오일의 대부분은 세포 외부에 있으며,[2] 개별 세포를 집락으로 모으는 바이오필름의 역할을 한다. 세포의 손상을 최소화하면서 세포에서 기름을 분리하는 최선의 방법이 오랫동안 모색되어 왔다. 한동안 헥산느가 이 기능을 수행할 수 있는 것으로 알려져 왔다. 그러나 전기적 방법은 전체적으로 더 깨끗하고 좋을 수 있다. 전장은 세포벽을 약화시켜 다른 종의 미세조류에서 탄화수소를 추출하기 위해 짧은 펄스로 적용되어 왔다. 이 펄스는 길이가 마이크로초에서 밀리초 사이였습니다. 2017년 4월, 일본 구마모토 대학의 연구원들은 보트리오커스 브라니(Botryoccus brauni)의 세포외 매트릭스를 목표로 짧은 나노초 길이의 펄스를 사용했다고 보고되었다[8]. 그들은 전기적 방법이 다른 방법들에 비해 비용이 적게 들고 세포에 손상을 덜 준다는 것을 발견했다. 쿠나모토 과학자들은 초당 10회 펄스를 가했을 때, 최적의 자기장 강도가 센티미터 당 50킬로볼트였고, 최적의 에너지는 보트리오커스 브라니 매트릭스의 밀리터 당 55.6 줄스라는 것을 발견했다. 다당류 또한 행렬로부터 추출되어 기름으로부터 분리되어야 한다.

리서치

화석연료의 대체연료에 대한 관심이 높아짐에 따라, Botryoccus brauni에 대한 연구가 증가했다. 2017년 4월 미국 텍사스 A&M대(TAMU) 팀 데바렌 박사는 bb의 게놈 유전자 염기서열이 완료됐다고 발표했다.[9] 1년 전인 2016년 TAMU의 데바렌 박사팀은 리코파디엔으로 알려진 Bb유 생성의 책임이 있는 효소를 발견했다. 이 효소는 리코파디엔 신타아제로 알려져 있으며, 여러 종류의 기름을 만들 수 있다. 데바렌느는 이 LOS 유전자가 더 빠른 신진대사를 통해 다른 조류에 이식될 수도 있다고 제안했다.[10]

잠재적으로 유용한 균주

이 표제는 잠재적인 효용성 때문에 음의 변종이다. 이러한 변종들 중 일부는 적극적인 DNA 수정의 결과로 특허를 받은 반면, 다른 일부는 전통적인 선택 과정에서 나온 것이다.

1988년 UCBerkeley는 노벨상 수상자의 신재생 수송 연료 개발을 위한 획기적인 학제간 프로그램의 일환으로 UC 버클리 과학자인 아서 노노무라(Arthur Nonomura)가 개발한 보트리오커스 브라니 버라이어티 쇼와(Botryoccus Brouni Various Showa)에 대한 미국 플랜트 특허 6169를 받았다. 특허 출원은 "쇼와"의 건조 중량의 20%로 구성된 매우 재현 가능한 보트리오카네 탄화수소 함량 때문에 주목할 만했다고 특허 출원은 말한다. 쇼와가 당대의 탄화수소의 최고 공급원으로 여겨졌음은 분명하다. 특허는 2008년 4월에 만료되었다.

2006년 5월 노노무라는 엽록소에 대한 소설적 성장과 수확 과정을 공개하는 국제특허신청서를 제출했다.[11] 기존 가솔린 정유소에서 연료 수송을 위해 가공할 수 있는 it botryoccus brauni variety 닌세이에 대한 별도의 식물 특허도 출원한다.

2011년 8월, 버라이어티 에노모토는 IHI NeoG G녹조 LLC에 의해 발표되었다.[12] 그것은 "세계에서 발견된 모든 조류에서 이 연료 생산량이 가장 높다"고 주장했으며, 월별 성장률은 보통 균주인 보트리오커스 브라니이보다 천 배나 높다. 또한 매우 튼튼하다고 하며,[13] 이는 아마도 개방된 환경(광생물작용제 대신 연못)에서 자랄 수 있다는 것을 의미한다.

참고 항목

참조

  1. ^ Metzger, P.; Largeau, C. (2005). "Botryococcus braunii: a rich source for hydrocarbons and related ether lipids". Applied Microbiology and Biotechnology. 66 (25): 486–96. doi:10.1007/s00253-004-1779-z. PMID 15630516. S2CID 26975859.
  2. ^ a b Wolf, Fred R.; Nonomura, Arthur M.; Bassham, James A. (1985). "Growth and Branched Hydrocarbon Production in a Strain of Botryococcus braunii (Chlorophyta)1". Journal of Phycology. 21 (3): 388. doi:10.1111/j.0022-3646.1985.00388.x. S2CID 84950470.
  3. ^ a b Jian Qin (2005). "Bio-Hydrocarbons from Algae: Impacts of temperature, light and salinity on algae growth" (PDF). Rural Industries Research and Development Corporation, Australia. Archived from the original (PDF) on 2011-07-15. Retrieved 2010-09-11.
  4. ^ 녹조 기름 산출량 – 조류 변종, 고유량 조류 종에 대한 산출량 데이터. Oilgae.com (2009-12-02) 2016-11-04년에 검색됨.
  5. ^ a b L.W. Hillen; et al. (1982). "Hydrocracking of the Oils of Botryococcus braunii to Transport Fuels". Biotechnology and Bioengineering. 24 (1): 193–205. doi:10.1002/bit.260240116. PMID 18546110. S2CID 43310427. Archived from the original on 2012-12-10.
  6. ^ a b J. Frenz; et al. (1989). "Hydrocarbon Recovery and Biocompatibility of Solvents for Extraction from Cultures of Botryococcus braunii". Biotechnology and Bioengineering. 34 (6): 755–62. doi:10.1002/bit.260340605. PMID 18588162. S2CID 20585307.
  7. ^ 녹조로부터 바이오디젤 생산. 미국 에너지 수생종 프로그램
  8. ^ "Fast, low energy, and continuous biofuel extraction from microalgae". ScienceDaily. 2017-04-28.
  9. ^ Browne, Daniel; Devarenne, Timothy (20 April 2017). "Draft Nuclear Genome Sequence of the Liquid Hydrocarbon–Accumulating Green Microalga Botryococcus braunii Race B (Showa)". Genome Announcements. 5 (16). doi:10.1128/genomeA.01498-17. PMC 5786678. PMID 29371352.
  10. ^ "Enzyme discovery leads scientists further down path to pumping oil from plants". AgriLife TODAY. Texas A&M University. Retrieved 31 May 2019.
  11. ^ 노노무라, 아서 M. (2006년 5월 5일) "보트리오커스 sp 내 탄화수소 성장을 위한 방법 및 구성" 미국 특허 7923,228
  12. ^ "A new Japanese venture to pursue mass production of algae biofuel". Shimbun Denki. 2011-07-12. Archived from the original on 2011-07-13.
  13. ^ "Formation of the Joint Venture by IHI and Neo-Morgan Laboratory for Bio-fuel production using Algae". mmdnewswire.com. Archived from the original on 2011-09-30. Retrieved 2011-08-13.

외부 링크