KR0180986B1 - Preparation process of xylitol by microbial fermentation from hydrolysate - Google Patents

Preparation process of xylitol by microbial fermentation from hydrolysate Download PDF

Info

Publication number
KR0180986B1
KR0180986B1 KR1019960051790A KR19960051790A KR0180986B1 KR 0180986 B1 KR0180986 B1 KR 0180986B1 KR 1019960051790 A KR1019960051790 A KR 1019960051790A KR 19960051790 A KR19960051790 A KR 19960051790A KR 0180986 B1 KR0180986 B1 KR 0180986B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
xylitol
xylose
exchange resin
fermentation
corncob
Prior art date
Application number
KR1019960051790A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR19980033943A (en
Inventor
김상용
오덕근
최진환
김수은
Original Assignee
담철곤
동양제과주식회사
정기련
주식회사보락
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 담철곤, 동양제과주식회사, 정기련, 주식회사보락 filed Critical 담철곤
Priority to KR1019960051790A priority Critical patent/KR0180986B1/en
Publication of KR19980033943A publication Critical patent/KR19980033943A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR0180986B1 publication Critical patent/KR0180986B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/18Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic polyhydric
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/26Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
    • B01D15/36Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism involving ionic interaction
    • B01D15/361Ion-exchange

Abstract

본 발명은 옥수수의 속대를 0.01∼0.2M의 황산용액으로 가수분해하고, 원심분리시켜 펄프를 제거한 후, NaOH로 중화시키고 염성분을 제거한 후 이온교환수지를 통과시켜 정제된 고농도의 자일로스 시럽을 기질로 하여 15∼35g/L로 농축된 캔디다 파랍실로시스 KFCC-10875 균체를 사용하여 발효시킴을 특징으로 하는 자일리톨의 제조방법에 관한 것이다.The present invention hydrolyzes corncob in 0.01 ~ 0.2M sulfuric acid solution, centrifuged to remove pulp, neutralized with NaOH, removed salt and passed through ion exchange resin to purify high concentration of xylose syrup. It relates to a method for producing xylitol, characterized in that the fermentation is carried out using a Candida paroxypsis KFCC-10875 cells concentrated to 15 to 35g / L as a substrate.

Description

옥수수 속대의 가수분해물로부터 미생물 발효에 의한 자일리톨의 제조방법Method for producing xylitol by microbial fermentation from hydrolyzate of corn cob

제1도는 옥수수 속대로부터 고농도의 자일로소를 얻기 위한 산 분해과정을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing an acid decomposition process for obtaining a high concentration of xylose from corn cobs.

본 발명은 캔디다 파랍실로시스 변이주(Candida parapsilosis KFCC 10875호)에 의하여 옥수수 속대로부터 얻어진 자일로스(xylose)의 농축물을 기질로 하여 자일리톨(xylitol)을 생성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing xylitol using as a substrate a concentrate of xylose obtained from corncob by Candida parapsilosis KFCC 10875.

자일리톨은 1891년 화학자 에밀 피셔(Emil Fisher)에 의하여 발견된 다섯 개의 탄소원자를 가진 당 알코올의 일종으로 C5H12O5의 화학식으로 표시되며, 주로 자일로스의 환원에 의하여 얻어진다. 자일리톨은 감미효과과 영양적인 가치가 설탕과 매우 유사하고 또한 몇 가지 중요한 물리적, 화학적, 생화학적 특성을 지녀 1970년대부터 위생학자들과 영양학자들의 관심의 대상이 되고 있는 물질이다. 특히, 자일리톨은 용해될 경우 열 감소가 일어나기 때문에 입안에서 느끼는 청량감이 크고, 섭취후 대사과정 중에 인슐린(insulin) 필요하지 않기 때문에 당뇨병 환자가 이용할 수 있으며, 충치발생과 관련된 스트렙토코커스 뮤탄스(Streptococcus mutans)균의 생육을 저해하여 충치발생을 억제되는 특성으로 당뇨병 환자의 대용당, 제품의 무설탕 원료, 치약 등에 사용되고 있다.Xylitol is a sugar alcohol with five carbon atoms discovered by the chemist Emil Fisher in 1891, and is represented by the formula C 5 H 12 O 5 , mainly obtained by reduction of xylose. Xylitol has been of interest to hygienists and nutritionists since the 1970s because its sweetness and nutritional value is very similar to sugar and has some important physical, chemical and biochemical properties. In particular, xylitol can be used by diabetics because it causes a great deal of cooling in the mouth because of heat loss when dissolved, and does not require insulin during metabolism after ingestion. It inhibits the growth of bacteria and inhibits the development of tooth decay. It is used as a substitute for diabetics, sugar-free raw materials and toothpaste of products.

또한, 마이아르 반응(Maillard reaction)에 대하여 화학적으로 무반응 하다는 것도 주목할만한 특성이며 단당류이기 때문에 설탕과 달리 전화될 수 없으며, 따라서 변질의 우려 없이 산성 환경에서도 사용할 수 있으며, 끊는 점이 95 ℃이기 때문에 변성되지 않고 끊는 점에 도달 할 수 있어 당의(sugar-coating)를 입히는데 사용할 경우 특별히 물에 용해시켜 사용해야 할 필요가 없다는 장점을 지닌다.In addition, the chemically non-reactive reaction to the Maillard reaction is a remarkable property, and since it is a monosaccharide, it cannot be converted unlike sugar, so it can be used in an acidic environment without fear of alteration, and because the break point is 95 ° C. It can be reached without breaking down, so it can be used to apply sugar-coating, so it does not need to be dissolved in water.

자일리톨은 여러 가지의 과일이나 채소에 자연상태로 존재하지만 이 경우에는 극히 미량으로만 존재하기 때문에 이와 같이, 과일이나 채소로부터 추출하는 것 산업적으로 경제성이 없다. 자일리톨을 추출법으로 생산할 수 없다는 점을 고려하여 자일로스로부터 자일리톨을 합성해내는 방법을 생각하게 되었는데, 산업적으로 합성에 의한 자일리톨을 생산하는 방법은 다음과 같은 4단계를 통하여 식물성 원료에 포함되어 있는 자일란(xylan)을 가수분해되어 나온 자일로스를 이용하여 이루어진다.Xylitol exists naturally in various fruits and vegetables, but in this case only a very small amount, and thus extracting from fruits or vegetables is not economically feasible. In consideration of the fact that xylitol cannot be produced by the extraction method, the method of synthesizing xylitol from xylose was considered.In the industrial method of producing xylitol by synthesis, xylan contained in the plant raw material is carried out through the following four steps. (xylan) is made using xylose that is hydrolyzed.

-식물성 원료의 산 가수분해Acid hydrolysis of vegetable raw materials

-가수분해로 얻어진 혼할물로부터의 자일로스의 분리정제Separation and Purification of Xylose from Mixtures Obtained by Hydrolysis

-자일로스의 수소첨가 환원반응에 의한 자일리톨의 합성Synthesis of Xylitol by Hydrogenation Reduction of Xylose

-자일리톨의 분리 및 결정화Separation and Crystallization of Xylitol

이론적으로 자일리톨은 화학적, 생화학적, 생물학적 방법 등 3가지 방법에 의하여 자일로스로 부터 환원반응에 의하여 자일리톨을 얻을 수 있다.In theory, xylitol can be obtained by xylitol reduction from xylose by three methods: chemical, biochemical and biological methods.

화학적 방법은 현재 산업적으로 자일리톨을 생산하는 방법으로서 식물성 원료의 가수분해물 중에 들어있는 자일로스를 고온 고압에서 붕화수소 나트륨 화합물이나 라니-니켈(Raney Nickel)의 촉매 하에서 수소화 첨가반응에 의하여 생산된다. 화학적 방법은 기술의 세부내용과 상관없이 다가의 알코올류(poly-alcohol)의 혼합물이 생성되는데, 이 중에서 높은 순도의 자일리톨을 얻기 위해서는 다단계의 크로마토그라피를 시행한 후 결정화하여야 한다. 그러므로 대규모의 설비투자와 불가피하고 이로 인한 원가상승을 감수해야 한다. 따라서 산업적으로 식물성 원료의 가수분해물로부터 선별적으로 자일리톨만 전환시키는 것은 매우 중요하다. 식물성 원료의 가수분해물로부터 선별적으로 자일리톨만 전환하는 방법으로 생화학적인 방법 있는데 사용하는 효소가 불안정하고 조효소로 사용되는 NADPH나 NADH는 고가인 문제점이 있다. 이에 비하여 생물학적 방법은 고가의 방법이 아니고 식물성 원료의 가수분해물로부터 선별적으로 자일리톨만 전환시킬 수 있어 반응후의 자일리톨의 분리 정제과정을 매우 용이하게 할 수 있다.The chemical method is currently industrially producing xylitol, and is produced by hydrogenation of xylose contained in a hydrolyzate of a plant raw material under a catalyst of sodium hydrogen borohydride compound or Raney Nickel at high temperature and high pressure. Regardless of the technical details, chemical methods produce a mixture of polyalcohols, which must be crystallized after multistage chromatography to obtain high purity xylitol. Therefore, large-scale facility investment and inevitable cost increase should be paid. Therefore, it is very important industrially to selectively convert only xylitol from hydrolyzate of vegetable raw materials. It is a biochemical method to selectively convert only xylitol from hydrolyzate of vegetable raw materials, but there is a problem that the enzyme used is unstable and NADPH or NADH used as a coenzyme is expensive. On the other hand, the biological method is not an expensive method, and can only selectively convert xylitol from hydrolyzate of a vegetable raw material, thereby facilitating the separation and purification of xylitol after the reaction.

공(Gong)의 논문 Biotechnol. Bioeng., 25, 87 (1983)와 프리즈(Preez)의 논문 Enzyme Microb. Technol., 16, 944 (1994)에 의하면 자일리톨을 비교적 많이 생산할 수 있는 효모는 켄디다속의 블랑키(blankii), 귀리몬디(guilliermndii), 트롭피칼리스(tropicalis), 유틸리스(utilis)와 사카로마이세스(Saccharomyces)속의 바알리(bailii), 룩시(rouxii), 우바리움(uvarium)와 시조사카로마이세스(Schizosaccharomyces)속의 폼브(pombe)등이 있다. 이들 균주는 다른 균주보다는 비교적 자일리톨의 생산수율이 높으나, 생산성은 0.3~1.5 g/L-h로 낮은 단점 때문에 산업화에 어려움이 있다.Gong's paper Biotechnol. Bioeng., 25, 87 (1983) and Preez, Enzyme Microb. According to Technol., 16, 944 (1994), yeast that can produce relatively high amounts of xylitol are blankii, guilliermndii, tropicalis, utilis and saccharomyces of Kendida. Baili in the Saccharomyces, rouxii, uvarium and pombe in the Schizosaccharomyces. These strains have a relatively higher yield of xylitol than other strains, but the productivity is difficult to industrialize because of the low 0.3 ~ 1.5 g / L-h.

자일로스를 포함한 여러 당의 혼합물중에서 자일로스만을 선별적으로 자일리톨로 만들어주는 미생물로 효모균의 자연종(wild type)이나 변종(mutant type)을 찾아보자는 여러 가지 시도가 있었는데, 공(Gong)의 논문 Biotechnol. Lett. 3, 130 (1981)에서 보고한 Candida tropicalis 변종을 자일로스를 함유한 YME(yeast-malt extract-peptone)배지에서 배양한 경우 자일로스로 부터 96%의 수율의 자일리톨을 얻었다고 보고 하였으나, 여기에서는 3 g/L의 효모 추출물, 3 g/L의 맥아 추출물, 5 g/L의 펩톤 등을 포함하는 값비싼 배지여서 산업적인 적용이 불가능하고 250mL의 플라스크 규모결과이므로 산업화의 생산으로 응용하기에는 무리가 있다.Several attempts have been made to look for wild or mutant types of yeast as a microorganism that selectively makes xylose only from xylose-containing mixtures of sugars. Gong's paper Biotechnol. Lett. 3, 130 (1981) reported that Candida tropicalis strains were obtained in xylos containing yeast-malt extract-peptone (YME) media, yielding 96% yield of xylitol from xylose. Expensive medium containing 3 g / L yeast extract, 3 g / L malt extract, 5 g / L peptone, etc., making it impossible to apply industrially and the 250 mL flask scale result. have.

또한 공(Gong)은 (J. Food Sci. 50, 226 (1985)) 사탕수수 가수분해물로부터 자일리톨을 얻을 수 있는 가능성을 연구하였다. 가수분해 생성물에 의해 적응된 Candida sp. B-22를 사용하여 91.9%의 높은 수율을 얻었으나, 사용된 배양액은 30 g/L의 포도당과 47g/L의 아라비노스(arabinose)가 존재할 뿐 아니라 사용한 배지가 고가의 물질(3g/L의 효모 추출물, 3g/L의 맥아 추출물, 5g/L의 펩톤)이고, 사용된 접whd량이 1∼3×108세포/mL 수준이므로 이 접동량의 세포를 존재하려면 막대한 비용이 소모된다. 또한 실험을 250mL의 플라스크에서 수행하여서 산업화와는 거리가 있다.Gong also investigated the possibility of obtaining xylitol from sugarcane hydrolyzate (J. Food Sci. 50, 226 (1985)). Candida sp., Adapted by hydrolysis products. A high yield of 91.9% was obtained using B-22, but the culture medium used contained 30 g / L of glucose and 47 g / L of arabinose, and the medium used was expensive (3 g / L). Yeast extract, 3 g / L malt extract, 5 g / L peptone), and the amount of contact used is 1 to 3 × 10 8 cells / mL, so the presence of cells of this sliding amount is expensive. The experiment was also carried out in a 250 mL flask, which is far from industrialization.

이와 같이, 현재까지 실험실에서 생물학적 방법에 의한 자일로스로부터 자일리톨의 생산과 관련한 여러 보고들이 비록 당 혼합물에서 선별적으로 자일리톨로 변화시킨다는 가능성을 보여주기는 했으나, 산업적인 측면에서 아직까지 사용 가능한 공정(process)을 만들지는 못한다.As such, to date laboratory reports on the production of xylitol from xylose by biological methods have shown the possibility of selectively converting sugar mixtures to xylitol, but industrially available processes ( it does not create a process.

본 발명자들은 캔디다 파랍실로시스(Candida parapsilosis)의 자연종으로 부터 변종을 찾아내어(특허출원 제95-37516호 개시)상기 변이주의 자일리톨의 생산을 위한 최적 배지 및 배양조건에 관하여 특허출원 제96-13638호에 개시하였고, 발효 후 균체를 농축하거나 발효과정중에 균체를 농축하는 방법으로 자일리톨의 생산성을 증가시켜 특허출원 제96-30577호에 개시하였고, 발효과정중의 산소분압의 조절에 의한 자일리톨 최적화에 대하여 특허출원 제95-37516호에 개시하였으며, 산소분압의 조절범위가 좁아 제어가 어렵기 때문에 산고분압과 일정관계가 있으며 조절이 용이한 산화환원전위의 조절에 의한 자일리톨의 제조방법에 관하여 특허출원 제96-30578호에 개시한 바 있으며, 관련 돌연변이주는 한국종균협의에 KFCC-10875호로 기탁한 바 있다.The inventors have found a strain from a natural species of Candida parapsilosis (disclosed in patent application No. 95-37516), and the patent application No. 96- about the optimal medium and culture conditions for the production of the mutant xylitol. It was disclosed in Korean Patent Application No. 13638 and disclosed in Patent Application No. 96-30577 by increasing the productivity of xylitol by concentrating the cells after fermentation or concentrating the cells during fermentation, and optimizing xylitol by controlling oxygen partial pressure during fermentation Patent Application No. 95-37516 discloses a patent for a method for preparing xylitol by controlling the redox potential, which has a constant relationship with acid high partial pressure and is easy to control because the control range of oxygen partial pressure is narrow. It was disclosed in the application 96-30578, and the related mutant strain was deposited with KFCC-10875 in the Korean spawn consultation.

현재까지의 발효방법은 대부분 상업적인 자일로스의 완제품을 가지고 발효를 수행한 것으로서 자일로스의 완제품의 가격이 고가여서 생산원가를 맞출 수 없다는 단점을 가진다. 따라서 본 발명자들은 자일로스가 비교적 많이 함유된 옥수수 속대(corn corp)의 가수분해물로부터 캔디다 파랍실로시스 KFCC-10875호를 이용하여 자일리톨을 제도하는 방법을 완성하였다.Most fermentation methods to date have been carried out with commercial products of xylose, which has the disadvantage of not being able to meet the cost of production due to the high price of the finished product of xylose. Therefore, the present inventors have completed a method of drawing xylitol from the hydrolyzate of corn corp, which contains relatively high amounts of xylose, using Candida paroxylosis KFCC-10875.

본 발명의 목적은 옥수수의 속대를 0.01∼0.2M의 황산용액으로 가수분해하고 원심분리시켜 펄프를 제거한 후 NaOH로 중화시키고 염성분을 제거한 후 이온교환 수지를 통과시켜 정제된 고농도의 자일로스 시럽을 기질로 하여 15∼35g/L로 농축된 캔디다 파랍실로시스 KFCC-10875균체를 사용하여 높은 생산성으로 자일리톨을 얻는 방법을 제공하는 것이다. 이때 기질로 사용되는 자일로스의 첨가량을 초기의 자일로스의 량이 고동도가 되지 않기 위하여 자일로스를 유가식으로 나누어 첨가한다. 이때 당혼합물로 부터 자일로스를 정제하기 위한 수자는 다이비닐벤젠이 교차결합된 황산화 폴리스틸렌 형태의 강산 양이온 교환수지임을 특징으로 한다.An object of the present invention is to hydrolyze the corncob in 0.01 ~ 0.2M sulfuric acid solution and centrifuged to remove the pulp, neutralize with NaOH, remove the salt component, and then pass through an ion exchange resin to purify the highly concentrated xylose syrup. It is to provide a method for obtaining xylitol with high productivity using a Candida paroxypsis KFCC-10875 cells concentrated at 15 to 35 g / L as a substrate. At this time, the amount of xylose used as the substrate is added to the xylose by dividing the oil price in order to prevent the initial amount of xylose from becoming high. At this time, the water for purifying xylose from the sugar mixture is characterized in that the strong acid cation exchange resin in the form of sulfated polystyrene cross-linked divinylbenzene.

본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The present invention is described in more detail as follows.

옥수수 속대의 산 가수분해는 25 L부피의 스테인레스 스틸 반응기를 이용하여 140∼150℃에서 18∼22분 동안 교반하며 수행하였다. 진한황산 65∼75g을 옥수수 속대 1000g 첨가한 후 9∼10 L의 충분한 물을 첨가하여 액체와 고체의 비율을 10 : 1로 만들 후 4500∼5500 rpm에서 12∼18분 동안 원심분리하여 펄프를 제거하였다. pH는 0.8∼1.2인 옥수수 속대의 가수분해물질을 NaOH로 중화하여 pH를 7.0근처로 조절한 후 65∼75℃에서 건공건조로 농축하였다. 농축된 가수분해물질의 pH를 9.5∼10.5까지 올린 후 5.0∼5.5으로 낮추어 침전된 고체성분(주로염)을 4500∼5500 rpm에서 12∼18분 동안 원심분리하여 제거하였다. 탈염된 가수분해물을 65∼75℃에서 건조량이 65∼70% 정도까지 건공건조로 농축하였다. 자일리톨을 생산하기 위하여 이 가수분해물을 얻는다. 상기의 방법으로 얻어진 옥수수 속대 가수분해물을 20∼30%의 농도로 조절한 후 3∼4% 다이비닐벤젠이 교차 결합된 황산화 폴리스틸렌 형태의 강산 양이온 교환수지에 통과시켜 자일로스의 농도를 80∼95%로 농축하였다.Acid hydrolysis of the corncob was carried out using a 25 L volume of stainless steel reactor with stirring at 140-150 ° C. for 18-22 minutes. Add 65-75 g of concentrated sulfuric acid to 1000 g of corncob, add 9-10 L of sufficient water to make the ratio of liquid and solid to 10: 1, and centrifuge at 4500-5500 rpm for 12-18 minutes to remove pulp. It was. The hydrolyzate of corncob of 0.8-1.2 was neutralized with NaOH to adjust the pH to around 7.0, and then concentrated to dryness at 65-75 ° C. The pH of the concentrated hydrolyzate was raised to 9.5-10.5 and then lowered to 5.0-5.5 to remove the precipitated solid component (mainly salt) by centrifugation at 4500-5500 rpm for 12-18 minutes. The desalted hydrolyzate was concentrated to dryness at 65-75 ° C. to 65-70% dryness. This hydrolyzate is obtained to produce xylitol. The corncob hydrolyzate obtained by the above method was adjusted to a concentration of 20-30%, and then passed through a strong acid cation exchange resin in the form of sulfated polystyrene cross-linked with 3-4% divinylbenzene to increase the concentration of xylose 80-. Concentrated to 95%.

농축된 자일로스를 이용하여 자일리톨을 발효 생성하는 방법은 다음과 같다.The method for fermenting xylitol using the concentrated xylose is as follows.

냉동보관(-70℃)중인 균주 캔디다 파랍실로시스 KFCC-10875호를 YM배지(포도당 20g/L, 펩톤 5g/L, 효모 추출물 3g/L, 맥아 추출물3g/L로 구성) 50mL가 들어있는 250 mL의 플라스크에 접종하여 진탕배양기에서 240 rpm, 30℃로 균체농도가 3-4g/L(약 14-16시간)로 성장할 때까지 수행하였다. 균체농도가 자일리톨의 생산에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 종 배양액을 발효배지(자일로스 50 g/L, 효모추출물 5g/L, 황산암모늄 5g/L, 이인산칼륨 5g/L, 황산암모늄 0.2g/L로 구성)가 6L 들어있는 10L 발효조에 접종하여 배양온도는 30℃ 하여 균체농도가 약 10g/L가 될 때까지 배양한 후 원심분리를 하였다.Strained Candida Parasilosis KFCC-10875, frozen strain (-70 ° C), contains 250 mL of 50 ml of YM medium (20 g / L glucose, 5 g / L peptone, 3 g / L yeast extract, 3 g / L malt extract). Inoculated in a mL flask was performed at 240 rpm, 30 ℃ in a shaking incubator until the cell concentration grew to 3-4 g / L (about 14-16 hours). In order to examine the effect of cell concentration on the production of xylitol, the seed culture medium was fermented medium (xylose 50 g / L, yeast extract 5g / L, ammonium sulfate 5g / L, potassium diphosphate 5g / L, ammonium sulfate 0.2g / 10L fermenter containing 6L) was inoculated and cultured at 30 ° C., and cultured until the cell concentration reached about 10 g / L, followed by centrifugation.

약20g/L로 농축된 균체를 3L의 발효배지가 들어있는 5L의 발효조에 접종하였다. 배양초기에는 300g의 자일로스가 함유된 2L의 배양액으로 배양하였고 발효과정 중에 300g의 자일로스가 함유된 500mL의 용액을 2번 첨가하여 최종배양액의 부피가 3L(최종 첨가한 자일로스의 농도는 300g/L)가 되게 하는 유가식 배양을 하였다. PH는 발효 전 과정 동안 일정하게 4.5∼5.5으로 조절하였고, 온도는 28∼32℃로 하고, 통기량을 0.8℃1.2 vvm으로 하였고 용존산소는 교반속도를 350∼380 rpm로 조절하여 용존산소 농도를 0.7-1.5 % 정도로 유지하여 (산화환원 전위는 80-110 mV에 해당) 자일로스가 완전히 소모될 때까지 배양하였다.Cells concentrated to about 20 g / L was inoculated into a 5 L fermenter containing 3 L of fermentation broth. In the early stage of culture, 2L of culture medium containing 300g of xylose was incubated, and 500mL solution containing 300g of xylose was added twice during the fermentation process, and the final culture solution had a volume of 3L (final concentration of 300g of xylose added). Fed-batch cultivation to become / L). The pH was constantly adjusted to 4.5-5.5 during the whole fermentation process, the temperature was 28-32 ° C., the aeration rate was 0.8 ° C. 1.2 vvm, and the dissolved oxygen was adjusted to 350-380 rpm to adjust the dissolved oxygen concentration. The culture was maintained at about 0.7-1.5% (redox potential corresponds to 80-110 mV) until the xylose was consumed completely.

자일로스와 자일리톨의 농도는 Sugar-Pak Ⅰ컬럼이 장착된 HPLC(Shimadzu C-R7A, Japan)를 이용하여 측정하였으며, 이때 용매는 물을 사용하였고, 온도는 90℃이었고, 유속은 0.5 mL/min이었으며, 검출기는 RI를 사용하였다. 균체농도는 탁도계 이용하여 파장 600nm에서 현탁도를 측정하여 미리 측정한 표준곡선을 이용하여 건조중량으로 환산하였다. 발효과정 중의 용존산소의 농도는 용존산소전극(Ingold, Swiss)을 이용하여 측정하였다.The concentrations of xylose and xylitol were measured by HPLC (Shimadzu C-R7A, Japan) equipped with Sugar-Pak I column. The solvent was water, the temperature was 90 ° C, and the flow rate was 0.5 mL / min. The detector used RI. Cell concentration was converted to dry weight using a standard curve measured in advance by measuring the suspension at a wavelength of 600nm using a turbidimeter. The concentration of dissolved oxygen during fermentation was measured by using dissolved oxygen electrodes (Ingold, Swiss).

본 발명을 시시예에 따라 상술하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail according to the embodiment.

[실시예 1]Example 1

옥수수 속대로부터 고농도의 자일로스를 얻기 위한 과정의 물질수지를 제 1도에 나타내었다. 옥수수 속대의 산 가수분해는 25L부피의 stainless steel 반응기를 이용하여 145℃에서 20분 동안교반하며 수행하였다. 진한황산 70g을 옥수수속대 1000g에 첨가한 후 충분한 물을 첨가하여 액체와 고체의 비율을 10 : 1로 만들 후 5000rpm에서 15분 동안 원심분리하여 펄프를 제거하였다. pH는 0.90인 옥수수 속대의 가수분해물을 NaOH로 중화하여 pH를 7.0 근처로 조절한 후 70℃에서 건공건조가 농축하였다. 농축된 가수분해물질의 pH를 10.0까지 올린 후 5.3으로 낮추어 침전된 고체성분(주로 염)을 5000 rpm에서 15분 동안 원심분리하여 제거하였다. 탈염된 가수분해물을 70℃에서 건조량이 68% 정도까지 건공건조로 농축하였다. 자일리톨을 생산하기 위하여 이 가수분해물을 발효조에 넣어 사용하였다.The mass balance of the process for obtaining high concentration of xylose from corn cobs is shown in FIG. Acid hydrolysis of corncob was performed by stirring at 145 ° C for 20 minutes using a 25 L volume of stainless steel reactor. 70 g of concentrated sulfuric acid was added to 1000 g of corncob and sufficient water was added to make the ratio of liquid and solid to 10: 1 and centrifuged at 5000 rpm for 15 minutes to remove pulp. The pH of the corncob of 0.90 was neutralized with NaOH to adjust the pH to around 7.0, and the dry drying was concentrated at 70 ° C. The pH of the concentrated hydrolyzate was raised to 10.0 and then lowered to 5.3 to remove the precipitated solid component (mainly salt) by centrifugation at 5000 rpm for 15 minutes. The dehydrated hydrolyzate was concentrated to dryness at 70 ° C. to about 68% dryness. To produce xylitol, this hydrolyzate was used in a fermenter.

[실시예 2]Example 2

실시예 1에 의하여 얻어진 옥수수 속대 가수분해물을 25%의 농도로 조절한 후 3.5% 다이비닐벤젠이 교차 결합된 황산화 폴리스틸렌 형태의 강산 양이온 교환수지를 처리하였다. 이 때 수지처리 전후의 당성분의 조성을 살펴보면 표 1과 같다.The corncob hydrolyzate obtained in Example 1 was adjusted to a concentration of 25% and then treated with a strong acid cation exchange resin in the form of sulfated polystyrene crosslinked with 3.5% divinylbenzene. At this time, looking at the composition of the sugar component before and after the resin treatment is shown in Table 1.

[실시예 3]Example 3

실시예 2를 통하여 얻은 물질을 기질로 하여 캔디다 파랍실로시스 변이주KFCC-10875호의 농축균주 20g/L를 사용하여 한편은 시약용 자일로스 50g/L, 효모추출물 5g/L, 황산암모늄 5g/L, 이인산칼륨 5g/L, 황산암모늄 0.2g/L가 들어있는 3L배지를 포함한 5L발효조에서, 또 한편은 옥수수 속대 가수분해물로부터 얻은 자일로스 50g/L, 효모추출물 5g/L, 황산암모늄 5g/L, 이인산칼륨 5g/L황산암모늄 0.2g/L가 들어있는 3L배지를 포함한 5L발효조에서 30℃, 350∼380 rpm, pH 4.5∼5.0에서 배양하였을 때의 자일로스로부터 자일리톨 생산수율과 자일리톨 생산성을 표 2에 표시하였다.Using the material obtained in Example 2 as a substrate, using 20 g / L of the concentrated strain of KFCC-10875 Candida paraxilosis mutant KFCC-10875, on the other hand, 50 g / L for reagents, 5 g / L yeast extract, 5 g / L ammonium sulfate, In a 5 L fermentation tank containing 3 g medium containing 5 g / L potassium diphosphate and 0.2 g / L ammonium sulfate, on the other hand, 50 g / L xylose obtained from the hydrolysate of corn cob, 5 g / L yeast extract, 5 g / L ammonium sulfate Xylitol production yield and xylitol productivity from xylose when incubated at 30 ° C, 350-380 rpm, pH 4.5-5.0 in a 5 L fermentation tank containing 3 g medium containing 5 g / L ammonium sulfate 2 g / L potassium diphosphate Table 2 shows.

[실시예 4]Example 4

앞의 실시예 3에 설명된 실험조건 하에서 300g/L의 자일로스를 유가식방법으로 첨가하고 20g/L의 농축균체를 이용하여 배양한 후 자일로스가 모두 소모된 시점에서 원심분리를 이용하여 백양액을 제거하고 세포는 다시 사용하기 위하여 새로운 배지가 들어있는 5L 발효기 안에 첨가하였다. 균주를 그대로 이용하고 배지만 교체하여 자일리톨을 생산하는 작업을 5번 반복하였을 때 자일리톨의 생산량, 수율과 생산성을 표 3에 나타내었다. 한 반복 구간 동안 첨가된 총 자일로스의 농도는 300g/L이였으며 한 반복구간 끝나는 시점의 배지의 부피는 3L이였다.Under the experimental conditions described in Example 3, 300 g / L of xylose was added by a fed-batch method, incubated with 20 g / L of concentrated cells, and then centrifuged at a time point when all of the xylose was consumed. The nutrient solution was removed and cells were added into a 5L fermentor containing fresh medium for reuse. Xylitol production, yield and productivity are shown in Table 3 when the strain is used as it is, and only the medium is replaced to produce xylitol five times. The concentration of total xylose added during one repetition period was 300 g / L and the volume of medium at the end of one repetition period was 3 L.

Claims (3)

옥수수의 속대를 0.01∼0.2M의 황산용액으로 가수분해하고, 원심분리시켜 펄프를 제거한 후, NaOH로 중화시키고 염성분을 제거한 후 이온교환수지를 통과시켜 정제된 고농도의 자일로스 시럽을 기질로 하여 15∼35g/L로 농축된 캔디다파랍실로시스 KFCC-10875호 균체를 사용하여 발효시킴을 특징으로 하는 자일리톨의 제조방법.The corncob is hydrolyzed with 0.01 ~ 0.2M sulfuric acid solution, centrifuged to remove pulp, neutralized with NaOH, salt removed and passed through ion exchange resin as a substrate. A method for producing xylitol, characterized in that the fermentation is carried out using the Candida parapsilocysis KFCC-10875 cells concentrated at 15 to 35 g / L. 제 1항에 있어서, 이온교환수지는 다이비닐벤젠이 교차결합된 황산화 폴리스틸렌 형태의 강산 양이온 교환수지임을 특징으로 하는 자일리톨의 제조방법.The method for preparing xylitol according to claim 1, wherein the ion exchange resin is a strong acid cation exchange resin in the form of sulfated polystyrene crosslinked with divinylbenzene. 제 1항에 있어서, 옥수수 속대 가수분해로 얻어진 자일로스의 첨가량을 초기의 자일로스의 량이 고농도가 되지 않기 위하여 자일로스를 유가식으로 나누어 첨가 발효시킴을 특징으로 하는 자일리톨의 제조방법.The method for producing xylitol according to claim 1, wherein the added amount of xylose obtained by hydrolysis of corn cob is added and fermented by dividing xylose into a fed-batch formula so that the amount of initial xylose does not become a high concentration.
KR1019960051790A 1996-11-04 1996-11-04 Preparation process of xylitol by microbial fermentation from hydrolysate KR0180986B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960051790A KR0180986B1 (en) 1996-11-04 1996-11-04 Preparation process of xylitol by microbial fermentation from hydrolysate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960051790A KR0180986B1 (en) 1996-11-04 1996-11-04 Preparation process of xylitol by microbial fermentation from hydrolysate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980033943A KR19980033943A (en) 1998-08-05
KR0180986B1 true KR0180986B1 (en) 1999-04-01

Family

ID=19480692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019960051790A KR0180986B1 (en) 1996-11-04 1996-11-04 Preparation process of xylitol by microbial fermentation from hydrolysate

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR0180986B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
KR19980033943A (en) 1998-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI106265B (en) Process for preparing xylitol from xylose-containing mixtures
FI86440C (en) FRAME FOR SAMPLING OF XYLITOL OR ETHANOL.
JP5337773B2 (en) Production of lactic acid from pentose-containing substrates
Parekh et al. Pilot-scale production of butanol by Clostridium beijerinckii BA101 using a low-cost fermentation medium based on corn steep water
FR2671560A1 (en) PROCESS FOR SIMULTANEOUS SACCHARIFICATION AND FERMENTATION FOR THE PRODUCTION OF ETHANOL USING BRETTANOMYCES CUSTERSII YEAST (CBS 5512) FERTILIZING CELLOBIOSE
Roberto et al. Influence of k L a on bioconversion of rice straw hemicellulose hydrolysate to xylitol
JPS6013677B2 (en) Enzymatic transfructosylation method of sucrose
US7083955B2 (en) Preparation of lactic acid from a pentose-containing substrate
US5998181A (en) Fermentation process for preparing xylitol using Candida tropicalis
US5686277A (en) Fermentation process for preparing xylitol using mutant cells
KR100271137B1 (en) Trichosporonoides media ds911 and method for producing erythritol using the same
JP4365862B2 (en) Candida tropicalis CJ-FID strain (KCTC10457BP) and xylitol production method using the same
KR0180986B1 (en) Preparation process of xylitol by microbial fermentation from hydrolysate
Parekh et al. Production of glycerol by Hansenula anomala
CN113337547A (en) Comprehensive vinasse recycling method
US20020132313A1 (en) Erythritol - producing moniliella strains
CN113234609A (en) Special strain for synthesizing fructo-oligosaccharide and method for synthesizing fructo-oligosaccharide by using special strain
EP0350355A1 (en) Process for the preparation of normal butyric acid by fermentation starting from a sugar substrate in the presence of at least one strain of the species clostridium
EP4133095B1 (en) Process for preparing phenylacetic acid
KR0175641B1 (en) Process for preparing xylitol using concentrated fungi
PARK et al. A New Method for the Preparation of β-1, 4-Mannotriose from Brown Copra Meal Using the Crude Enzyme from Penicillium prupurogenum
KR0162168B1 (en) A process for preparing erythritol
Badgujar et al. Xylitol–Low Calorie Sugar from Indian Brewer’s Spent Grain
CN117467727A (en) Preparation method for preparing jerusalem artichoke peptide by using jerusalem artichoke powder enzyme
SK500332008A3 (en) The method for producing D-galactose

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131106

Year of fee payment: 16

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141117

Year of fee payment: 17

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151112

Year of fee payment: 18

EXPY Expiration of term