KR0175497B1 - 산화환원 전위조절에 의한 자일리톨의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 캔디다 파랍실로시스 변이주 KFCC-10875호를 사용하여 자일로스를 기질로 발효시켜 자일리톨을 제조함에 있어서, 산화환원 전위가 50∼100 mV 되도록 조절시킴을 특징으로 하는 고수율 자일리톨의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 캔디다 파랍실로시스 변이주(Candida parapsilosis KFCC-10875호)에 의한 자일리톨(xylitol) 생성시 산화환원 전위조절을 통하여 자일리톨 생산성을 향상시켜 주는 방법에 관한 것이다.
오탄당인 자일리톨은 용해시 열 감소가 일어나는 특성으로 인하여 입안에서 느끼는 청량감이 커서 식품의 여러분야에서 감미료로 응용되고 있고 특히 당뇨병 환자의 설탕대용과 충치발생의 억제용으로 사용되고 있다.
지금까지 자일리톨은 목재, 볏집이나 수수속 등을 가수분해되어 나온 자일로스(xylose)를 환원하는 화학적 방법으로 생산하여 왔으나, 화학적 방법은 분리정제가 어렵고 다량의 유기용매를 이용한 고온 고압의 반응이므로 위험성과 폐기물이 존재하는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 미생물에 의한 자일리톨의 생산방법에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
본 발명자는 이미 용존산소의 농도조절에 의한 자일리톨의 생산방법에 대하여 특허를 출원하였다(출원번호 제95-37516호). 그러나, 용존산소농도 조절에 의한 자일리톨 생산방법은 그 조절범위가 좁아(0∼1.5%) 배양시 조절하기가 매우 까다로운 단점이 있다. 이에 비하여 산화환원 전위는 용존산소의 대수관계이므로 매우 낮은 용존산소 농도에 대하여 민감하게 측정할 수 있다.
따라서, 본 발명자는 캔디다 파랍실로시스 변이주 KFCC-10875호를 이용하여 범위가 비교적 커서 조절이 용이한 산화환원 전위를 기준으로 조절하면 자일리톨의 생산성이 향상됨을 발견하고 본 발명을 완성하였다. 동 변이주 캔디다 파랍실로시스 KFCC-10875호의 분리방법은 동 발명자들이 특허출원 제95-37516호에 개시한바 있으며, 상기 변이주 생장을 위한 최적 배지 및 배양조건에 관해서는 특허출원 제96-13638호에 개시한 바 있다.
따라서 본 발명의 목적은 캔디다 파랍실로시스 KFCC-10875호를 사용하여 자일로스를 기질로 발효시켜 자일리톨을 제조함에 있어서, 산화환원 전위가 50∼100mV 되도록 조절함으로서 고수율로 자일리톨을 생산하는 방법을 제공하는 것이다. 또한 이때 15∼35 g/L로 농축된 캔디다 파랍실로시스 KFCC-10875호 균체를 사용하면 더욱 효과적으로 자일리톨을 생산할 수 있다.
이때 기질로 사용되는 자일로스의 첨가량은 초기의 자일로스의 량이 고농도가 되지 않기 위하여 자일로스를 유가식으로 나누어 첨가한다.
냉동보관(-70℃)중인 캔디다 파랍실로시스 KFCC-10875호를 YM배지(포도당 20 g/L, 펩톤 5 g/L, 효모 추출물 3 g/L, 맥아 추출물 3 g/L로 구성) 50ml가 들어 있는 250ml의 플라스크에 접종하여 진탕배양기에 240rpm, 30℃로 균체농도가 3∼4 g/L(약 14∼16시간)로 성장할 때까지 수행하였다. 종배양액을 발효배지(자일로스 50 또는 300 g/L, 효모 추출물 5 g/L, 황산암모늄 5 g/L, 이인산칼륨 5 g/L, 황산암모늄 0.2 g/L로 구성)가 들어있는 5 L 발효조(한국발효기(주))에 접종하여 배양하였다. pH는 발효 전 과정 동안 일정하게 5.0으로 조절하였고, 온도는 30℃로 하고, 통기량을 1.0 vvm으로 하였고 자일로스가 완전히 소모될 때까지 배양하였다.
저농도의 자일로스(50 g/L)에서는 생산성의 향상을 위하여 용존산소 농도가 제한되어 자일리톨이 생산되는 시점부터 교반속도를 조절에 의하여 산화환원 전위를 비교적 일정하게 유지시켰다.
자일로스와 자일리톨의 농도는 Sugar-PakⅠ컬럼이 장착된 HPLC(Shimadzu C-R7A, Japan)를 이용하여 측정하였으며, 이때 용매는 물을 사용하였고, 온도는 90℃이었고, 유속은 0.5 ml/min 이었으며, 검출기는 RI를 사용하였다. 균체농도는 탁도계를 이용하여 파장 600nm에서 현탁도를 측정하여 미리 측정한 표준곡선을 이용하여 건조중량으로 환산하였다. 발효과정 중의 용존산소의 농도는 용존산소 전극(Ingold, Swiss)을 이용하여 측정하였고, 산화환원 전위는 플라틴늄(platinum) 산화환원 전극(Ingold, Swiss)을 이용하여 측정하였다.
본 발명의 실시예에 따라 상술하면 다음과 같다.
[실시예 1]
캔디다 파랍실로시스 변이주 KFCC-10875호의 균체를 50 g/L의 자일로스가 함유된 배지에 접종하여 발효조에서 교반속도 190 rpm, 통기량 1.0 vvm로 하여 발효시간 경과에 따른 산화환원 전위, 균체농도, 자일로스 농도 및 자일리톨 농도를 표1에 나타내었다.
[실시예 2]
교반속도를 변화시켜 발효조에서 자일리톨 생성시간 동안의 평균 산화환원 전위에 따른 자일로스에 대한 자일리톨 수율 및 비 자일리톨 생산속도를 살펴본 결과를 표2에 표시하였다.
[실시예 3]
자일리톨의 생산성은 균체농도와 비 자일리톨 생산속도의 곱으로 나타난다.
그러므로, 균체농도를 최대한 증가시킨후 비 자일리톨 생산속도가 최적인 산화환원 전위로 조절한다면 자일리톨 생산성이 현저히 증가할 것이다. 본 실험에서는 자일리톨 생산성 증가방법으로 고농도의 균체를 얻기 위하여 지수증식기인 배양초기에 높은 산화환원 전위(용존산소의 농도를 20% 이상) 유지시켜 짧은 시간내(20시간)에 30 g/L까지 성장 시킨후, 성장 농축된 균체를 이용하여 산화환원 전위를 50에서 100 mV(교반속도는 370에서 420 rpm) 사이로 유지되게 배양하여 자일리톨을 생산하는 방법을 사용하였다. 이때, 기질의 농도는 자일리톨의 생산성을 향상시키기 위하여 초기에 자일로스의 량이 고농도가 되지 않기 위아혀 자일로스를 나누어 첨가하였다. 5 L 발효조에서 배양초기에는 300 g의 자일로스가 함유된 2 L의 배양액으로 배양하였고 배양시간 30시간과 48시간 부근에서 300 g의 자일로스가 함유된 500 ml의 용액을 각각 첨가하여 최종 배양액의 부피가 3 L가 되게하였다.
이때, 총첨가한 자일로스는 300 g/L이었다. 발효과정 중에 균체, 자일로스 및 자일리톨의 농도를 표3에 나타내었다.
Claims (3)
- 캔디다 파랍실로시스 변이주 KFCC-10875호를 사용하여 자일로스를 기질로 발효시켜 자일리톨을 제조함에 있어서, 산화환원 전위가 50∼100 mV 되도록 조절시킴을 특징으로 하는 고수율 자일리톨의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 15∼35 g/L로 농축된 캔디다 파랍실로시스 변이주 KFCC-10875호 균체를 사용함을 특징으로 하는 고수율 자일리톨의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 자일로스의 첨가량은 초기의 자일로스의 량이 고농도가 되지 않기 위하여 자일로스를 유가식으로 나누어 첨가함을 특징으로 하는 고수율 자일리톨의 제조방법.
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| KR1019960030578A KR0175497B1 (ko) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 산화환원 전위조절에 의한 자일리톨의 제조방법 |
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| KR980009462A KR980009462A (ko) | 1998-04-30 |
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| KR (1) | KR0175497B1 (ko) |
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|---|---|---|---|---|
| KR20200003413A (ko) | 2017-05-19 | 2020-01-09 | 아우토리브 디벨롭먼트 아베 | 사이드 에어백 장치 |
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1996
- 1996-07-26 KR KR1019960030578A patent/KR0175497B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR980009462A (ko) | 1998-04-30 |
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