KR19990065347A - Mutant strain Candida Tropicalis SdID-101 and a method for preparing xylitol - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신규한 미생물 및 이를 이용한 자일리톨의 생산 방법에 관한 것으로서 신규한 돌연변이 균주인 캔디다 트로피칼리스 SDB-101을 이용하여 자일로즈로부터 고 수율의 자일리톨을 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel microorganism and a method for producing xylitol using the same, and to a method for producing a high yield of xylitol from xylose using a novel mutant strain, Candida Tropicalis SDB-101.

감미료로 사용되고 있는 자일리톨을 생산하는 방법으로는 화학적인 방법과 미생물을 이용한 방법이 있었으나, 화학적 방법에 의할 경우 정제가 어렵고 수율이 낮으며 위험성 및 폐기물 문제가 있으며, 미생물에 의한 방법인 경우는 비용이 저렴하고 분리 정제 과정이 용이하나, 여전히 그 수율이 낮았는 바, 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하고자 발명된 것이다.There are two methods for producing xylitol, which is used as a sweetener, but there are chemical methods and methods using microorganisms.However, chemical methods are difficult to purify, low yield, risk and waste problems. This inexpensive and easy separation and purification process, but still low yield, the present invention was invented to solve this conventional problem.

본 발명은 자일로즈로 부터 자일리톨을 고 수율로 생산하는 돌연변이 균주를 생산하여 이를 이용하여 자일리톨을 고 수율로 생산하고자 하는 발명이다. 본 발명에 있어서, 돌연변이 균주인 캔디다 트로피칼리스 SDB-101는 자일로스 제조회사의 슬러지의 시료를 이용하여 성장 속도가 빠른 균주를 1차 선발하고, 이를 자일로스, 효모 추출물, 일인산칼륨으로 구성된 배지에서 자일리톨 수율이 높은 균주를 2차 선발 한 후 NTG를 첨가한 YM배지에서 이를 도말한 후 생성된 콜로니를 다시 분리하고 이를 2회이상 반복하여 얻어진 돌연변이 균주를 자일로스를 포함하는 YM배지에 도말하여 콜로니를 다시 분리한 후 이중 수율이 높고 내열성이 높은 균주를 선발한다. 이 돌연변이 균주를 YM배지에서 배양 후 자일로스를 갖는 발효 배지에서 배양하여 고 수율의 자일리톨을 얻는 과정으로 구성된다.The present invention is to produce a mutant strain producing high yield of xylitol from xylose and to produce xylitol in high yield using the same. In the present invention, the mutant strain Candida Tropicalis SDB-101 is the first selection of a fast growth strain using a sample of sludge from the xylose company, and the medium consisting of xylose, yeast extract, potassium monophosphate After selecting the strain with high yield of xylitol at 2nd time and spreading it in YM medium added with NTG, the resulting colonies were separated again and repeated twice or more, and the resulting mutant strains were smeared on YM medium containing xylose and colonies. After isolation again, a strain with high yield and high heat resistance is selected. The mutant strain is cultured in a YM medium and then cultured in a fermentation medium having xylose to obtain a high yield of xylitol.

Description

돌연변이주 캔디다 트로피칼리스 에스디비-101 및 이에 의한 자일리톨의 제조 방법Mutant strain Candida Tropicalis SDB-101 and a method for preparing xylitol

본 발명은 신규한 미생물 및 이러한 신규의 미생물을 이용한 자일리톨의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자연으로부터 분리한 균주를 돌연변이 시킨 신규한 캔디다 트로피칼리스 SDB-101(한국 미생물 보존협회 기탁번호 KFCC-11005호) 및 이를 이용하여 자일로스(xylose)로부터 자일리톨을 얻는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel microorganism and a method for preparing xylitol using such a novel microorganism, and more particularly, a novel Candida tropicalis SDB-101 (mutation number KFCC-) 11005) and a method for obtaining xylitol from xylose using the same.

자일리톨은 1891년 화학자 에밀피셔(Emil Fisher)에 의해 처음으로 알려진 후 1960년 이후 감미료로 사용되고 있는 당 알콜로서 감미도는 설탕과 같고 용해시 용해 잠열이 크므로 시원한 청량감을 주고 충치 발생과 관련된 스트렙토뮤탄스(Streptococos mutans)의 생육을 저해하여 충치 발생을 억제하는 효과가 있는 것으로 알려져 있을 뿐 만 아니라, 인체 대사 과정에서 인슐린의 비의존성으로 당뇨 환자의 대체 당질로 사용되는 특성이 있어서 제과 제품 특히 껌, 치약등에 활발한 원료소재이므로 이러한 자일리톨에 대한 관심은 높아 졌다.Xylitol is a sugar alcohol that has been used as a sweetener since 1960, first known by chemist Emil Fisher in 1891, and its sweetness is the same as sugar and has a great latent heat of dissolution. In addition to inhibiting the growth of (Streptococos mutans), it is known to have the effect of suppressing the development of tooth decay.In addition, it is used as a substitute sugar for diabetic patients due to the independence of insulin in the metabolic process of human body, especially gum and toothpaste. As such, active interest in xylitol has increased.

그러나, 이러한 자일리톨은 채소나 과일등에 존재하기는 하나, 그 량이 미량인 바 이를 자연적으로 분리하는 것은 그다지 경제적이지 못한 단점이 있다.However, although xylitol is present in vegetables or fruits, it is not very economical to separate it naturally because it is a trace amount.

자일리톨을 생산하는 방법으로는 화학적 방법 및 미생물을 이용한 방법이 공지되어 있다.As a method for producing xylitol, chemical methods and methods using microorganisms are known.

화학적으로 생산하는 방법으로는 자일로스가 다량 함유된 반 섬유소 가수분해물(hemicellulose hydrolysate)을 환원시키는 방법이 공지되어 있으나, 반응 후 자일리톨과 잔존 가수분해물과의 분리,정제가 어렵고 그 수율이 낮으며 고압의 반응인 바, 위험성과 폐기물의 문제가 있다.As a chemical production method, a method of reducing hemicellulose hydrolysate containing a large amount of xylose is known, but after the reaction, separation and purification of xylitol and remaining hydrolyzate are difficult, yield is low, and high pressure. As a response, there are risks and waste issues.

미생물에 의한 자일리톨의 생산은 효모의 경우 캔디다(Candida) 속의 블랭키(blankii), 파랍시로시스(parapsilosis), 트로피칼리스(tropicalis), 와 사카로마이세스(Saccharomyces)속의 폼베(pombe)등을 이용한 방법이 있으며, 세균의 경우 엔테로 박터 리퀘파시엔스(Enterbacter liqufaciens), 코리네박테리움(Corynebacterium)과 마이코박테리움 스메그마티스(Mycobacterium smegmatis)등을 이용한 방법이 있다. 미생물에 의한 방법은 화학적 방법에 비하여 비용이 저렴하고 식물성 원료의 자일로스가 포함된 가수분해물로 부터 선별적으로 자일리톨로 전환시킬 수 있어 반응 후의 자일리톨의 분리 및 정제 과정이 용이하나, 그 수율이 낮은 단점 때문에 산업화하기에 어려움이 있었다.The production of xylitol by microorganisms is carried out using yeast blankii, parapsilosis, tropicalalis, and pombe in Saccharomyces. In the case of bacteria, there are methods using Enterbacter liqufaciens, Corynebacterium and Mycobacterium smegmatis. Microbial methods are cheaper than chemical methods and can be selectively converted from xylose-containing hydrolyzate of plant raw material to xylitol, which facilitates the separation and purification of xylitol after reaction, but the yield is low. The disadvantages made it difficult to industrialize.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 본 발명은 돌연 변이 균주인 캔디다 트로피칼리스 SDB-101을 이용하여 자일로스로 부터 고 수율 및 고 생산성의 자일리톨을 얻는데 그 목적이 있다.The present invention devised to solve the problems as described above is an object of obtaining a high yield and high productivity xylitol from xylose using the Candida tropicalis SDB-101 which is a mutation strain.

본 발명의 다른 목적은 신규한 돌연 변이 균주인 캔디다 트로피칼리스 SDB-101를 제공하는데 있다.Another object of the present invention to provide a novel mutation strain Candida Tropicalis SDB-101.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 포도당을 이용하여 균체 증식을 유도하고 이를 이용하여 자일로스로 부터 자일리톨을 얻는다. 균주는 자일로스의 제조 회사인 화공 2창, 중국)의 스러지로 부터 자일로스를 분해하여 자일리톨을 생산하는 균을 분리하여 그 중에서 수율과 생산성이 높은 균주를 1차로 선발하고 돌연변이시켜 야생균주보다 수율 50%, 생산성 70%로 향상된 변이주를 제조하고 본 발명을 완성한다.In order to achieve the above object, the present invention induces cell growth using glucose and obtains xylitol from xylose using the same. The strain isolates the bacteria producing xylitol by decomposing xylose from the sludge of Xylose Chemical Co., Ltd., Changchang, China, and first selects and mutants with high yield and productivity from the wild strain. The variant strain is improved to 50% and 70% productivity to complete the present invention.

본 발명의 신규한 균주인 캔디다 트로피칼리스 SDB-101를 얻는 방법을 실시예를 통하여 상세히 설명하나, 이에 제한받지는 않는다.The method for obtaining Candida Tropicalis SDB-101, a novel strain of the present invention, will be described in detail by way of examples, but is not limited thereto.

[실시예1]Example 1

자일로스 제조 회사의 스러지의 시료를 적당히 희석한 후 자일로스 10g/l, 펩톤 5g/l, 효모 추출물 3g/l, 아가 15g/l가 포함된 평판을 이용하여 30℃에서 성장속도가 빠른 군주를 1차 선발하고 이들 선별된 균주들을 자일로스 100g/l, 효모 추출물 5g/l, 일인산칼륨 5g/l로 구성된 배지에서 발효시켜 발효시간 30시간 경과 후 자일리톨 수율이 높은 균주를 2차 선발하였다. 0.05-0.1% NTG(Nitroso Methyl Guanidine)를 첨가한 YM배지(포도당 20g/l, 펩톤 5g/l, 효모 추출물 3g/l, 맥아 추출물 3g/l) 에 2차 선발한 야생균주를 도말 한 후 30℃에서 배양하여 생성된 콜로니를 분리하였다. 이 작업을 2회 이상 반복하여 얻어진 돌연변이주를 자외선에 조사하여 자일로스를 포함하는 YM배지에 도말하여 생성된 콜로니를 다시 분리하였다. 분리한 콜로니로부터 수율 및 생산성이 높고 내당성이 30% 이상인 균주를 최종적으로 선발하였다.After a suitable dilution of the sludge sample of the xylose company, a high growth rate monarch was grown at 30 ° C. using a plate containing 10 g / l xylose, 5 g / l peptone, 3 g / l yeast extract, and 15 g / l agar. After primary selection, these selected strains were fermented in a medium consisting of 100 g / l xylose, 5 g / l yeast extract, and 5 g / l potassium monophosphate, and a second high strain of xylitol was selected after 30 hours of fermentation. After spreading wild strains selected secondly in YM medium (glucose 20g / l, peptone 5g / l, yeast extract 3g / l, malt extract 3g / l) with 0.05-0.1% NTG (Nitroso Methyl Guanidine) Colonies produced by incubation at < RTI ID = 0.0 > The mutant strain obtained by repeating this operation two or more times was irradiated with ultraviolet rays to smear YM medium containing xylose to separate the resulting colonies. From the isolated colonies, strains having a high yield and productivity and a sugar tolerance of 30% or more were finally selected.

이러한 방법으로 선발된 캔디다 트로피칼리스 SDB-101의 균학적 특성은 하기와 같다.The bacteriological properties of Candida Tropicalis SDB-101 selected in this way are as follows.

1. 온도에 따른 균의 증식1. Growth of bacteria by temperature

20℃ : + 30℃ : + 37℃ : + 42℃ : -20 ℃: + 30 ℃: + 37 ℃: + 42 ℃:-

2. 균의 증식2. Growth of bacteria

40% D-글루코즈 : +, 50% D-글루코즈 : -, 비타민이 제거된 배지 : -40% D-glucose: +, 50% D-glucose:-, devitaminized medium:-

3. 요소 분해 : -3. Decomposition of elements:-

4. 전분 형성 : -4. Starch Formation:-

5. Diazonium blue B 형성 반응 : -5.Diazonium blue B formation reaction:-

6. 질산염의 이용 : -6. Use of Nitrate:-

7. 필라멘트 : -7. Filament:-

8. 탄소원의 이용8. Use of Carbon Sources

글루코즈 : + 갈락토즈 : + L-솔보즈 : + 슈크로즈 : +Glucose: + Galactose: + L-Solvoze: + Sucrose: +

말토즈 : + 락토즈 : - 트레할로즈 : + 셀로비오즈 : +Maltose: + Lactose:-Trehalose: + Cellobiose: +

멜리비오즈 : - 라피노즈 : + 메레지토즈 : + 가용성 전분 : +Melibiose:-Raffinose: + Merezitoz: + Soluble Starch: +

D-자일로즈 : + L-아리비노즈 : + D-아라비노즈 : - D-리보즈 : -D-Xylose: + L-Aribinose: + D-Arabinose:-D-Ribose:-

D-람노즈 : - 글리세롤 : + 에리쓰톨 : - 리비톨 : +D-Ramnose:-Glycerol: + Erythritol:-Ribitol: +

갈락티톨 : + D-만니톨 : + D-솔비톨 : + D-글루시톨 : -Galactitol: + D-mannitol: + D-sorbitol: + D-glutitol:-

자일리톨 : - 이노시톨 : - 살리신 : - 이눌린 : -Xylitol:-Inositol:-Salicyline:-Inulin:-

DL-락트산 : - 숙신산 : + 시트르산 : + 포름산 : -DL-lactic acid:-Succinic acid: + Citric acid: + Formic acid:-

에탄올 : + 메탄올 : -Ethanol: + Methanol:-

이러한 신규한 캔디다 트로피칼리스 SDB-101을 이용하여 하기와 같은 방법으로 자일리톨을 생산한다.Xylitol is produced using the novel Candida Tropicalis SDB-101 as follows.

종 배양은 냉동 보관된 돌연변이 균주를 YM배지 50ml가 들어 있는 250ml플라스크에 접종하여 220rpm 으로 10시간 성장시킨다. 이러한 종 배양액의 10%를 발효배지(최적 배지,즉, 탄소원으로 자일로스 100g/l를 사용하였고 질소원으로는 효모 추출물 10g/l,일인산칼륨 5g/l,황산 마그네슘 0.2g/l으로 구성된 배지)에 접종한 후, 진탕배양기로 220rpm에서 자일로스가 완전히 소모 될 때 까지 배양한다. 발효조 배양은 발효 초기에 200g의 자일로스가 함유된 배지 부피가 3L인 5L 발효조(한국발효기(주))를 사용한다.Species cultures were inoculated in a 250 ml flask containing 50 ml of YM medium incubated for 10 hours at 220 rpm. 10% of these species cultures were fermentation broth (optimal medium, i.e., 100g / l of xylose was used as a carbon source, and 10g / l of yeast extract, 5g / l of potassium monophosphate, 0.2g / l of magnesium sulfate as a nitrogen source). After inoculation, incubate at 220 rpm using a shaker until the xylose is completely consumed. Fermenter culture is used a 5L fermenter (Korea Fermenter Co., Ltd.) having a medium volume of 3L containing 200g of xylose at the beginning of fermentation.

자일로스와 자일리톨 및 균체 등의 농도 측정은 Carbohydrate Aminex-87C칼럼(Boi-Rad,USA)이 장착된 HPLC(WATERS,USA)의 Refractive Index Detector를 이용하여 측정하였다. 이때, 용매는 물을 사용하였고 온도는 85℃이고 유속은 0.6ml/min이다.The concentration of xylose, xylitol, and cells were measured using a Refractive Index Detector of HPLC (WATERS, USA) equipped with Carbohydrate Aminex-87C column (Boi-Rad, USA). At this time, the solvent was water, the temperature is 85 ℃ and the flow rate is 0.6ml / min.

균체농도는 탁도계를 이용하여 600mm에서 현탁도를 측정하여 미리 측정한 표준곡선을 이용하여 건조 중량으로 환산하였다. 용존 산소는 Ingold(Swiss,polarographic type)의 용존 산소 전극을 사용하여 측정하였다.Cell concentration was converted to dry weight using a standard curve measured in advance by measuring the suspension at 600mm using a turbidimeter. Dissolved oxygen was measured using an Ingold (Swiss, polarographic type) dissolved oxygen electrode.

하기의 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세히 설명한다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

[실시예2]Example 2

본 발명의 신규한 돌연변이 균주인 캔디다 트로피칼리스 SDB-101(KFCC-11005)을 YM 배지 50m가 들어있는 250ml플라스크에 접종하여 220rpm 30℃ 으로 10시간 배양하였다. 그후 이 종배양액을 발효 배지(최적배지) 50ml가 들어있는 250ml플라스크에 접종한 후 진탕 배양기로 220rpm에서 30℃로 자일로스가 완전히 소모 될 때까지 배양하였다. 시간 경과에 따른 자일리톨의 생산을 살펴 본 결과는 표 1과 같다.Candida Tropicalis SDB-101 (KFCC-11005), a novel mutant strain of the present invention, was inoculated into a 250 ml flask containing 50 m of YM medium and incubated at 220 rpm for 30 hours for 10 hours. This seed culture solution was then inoculated into a 250 ml flask containing 50 ml of fermentation medium (optimal medium) and then incubated with a shake incubator at 220 rpm at 30 ° C. until the xylose was completely consumed. The results of examining the production of xylitol over time are shown in Table 1.

(250ml 플라스크에서 초기 자일로스 농도가 100g/l인 경우 분리 균주의 시간에 따른 자일리톨의 생성)(Generation of xylitol over time of the isolated strain when the initial xylose concentration is 100 g / l in a 250 ml flask) 배양시간 (시간)Incubation time (hours) 균체농도(g/l)Cell concentration (g / l) 자일로스(g/l)Xylose (g / l) 자일리톨(g/l)Xylitol (g / l) 00 0.030.03 100100 1010 3.53.5 92.092.0 00 2020 5.215.21 52.752.7 3737 3030 5.505.50 12.612.6 7373 3232 5.375.37 0.00.0 8282

자일로스 초기 농도가 50-150g/l인 경우 자일리톨의 생산 수율이 높았다.The yield of xylitol was high when the initial concentration of xylose was 50-150 g / l.

[실시예3]Example 3

배양 방법은 실시예 2와 동일하며 자일로스 100g/l, 질소원 5g/l, 일인산 칼륨 5g/l로 구성된 발효배지에서 발효시간 30시간 후 질소원이 자일리톨의 생산에 미치는 영향을 살펴본 결과는 표 2와 같다.The cultivation method is the same as in Example 2, and the result of examining the effect of the nitrogen source on the production of xylitol after 30 hours of fermentation in a fermentation medium consisting of 100 g / l of xylose, 5 g / l of nitrogen and 5 g / l of potassium phosphate Same as

(250ml플라스크에서 자일리톨의 생성에 미치는 질소원의 영향)Effect of Nitrogen Source on the Production of Xylitol in a 250ml Flask 질소원Nitrogen source 균체 농도(g/l)Cell concentration (g / l) 자일리톨(g/l)Xylitol (g / l) 효모 추출물Yeast extract 5.105.10 72.872.8 효모질소Yeast nitrogen 6.906.90 62.462.4 트립톤Trypton 4.534.53 15.915.9 대두박Soybean meal 6.516.51 9.49.4 옥수수 침지액Corn Soak 7.247.24 5.45.4 맥아 추출물Malt Extract 4.854.85 5.45.4 펩톤peptone 3.313.31 6.86.8

질소원 중 효모 추출물이 가장 좋은 질소원임을 알수 있다.Yeast extract is the best nitrogen source among the nitrogen source.

[실시예 4]Example 4

배양방법, 발효 배지는 실시예 2와 동일하며 이중 효모 추출물의 농도를 변화 시켜 30시간 동안 배양한 결과는 표 3과 같다.The culture method and fermentation medium are the same as in Example 2, and the result of incubating for 30 hours by changing the concentration of the double yeast extract is shown in Table 3.

(250ml 플라스크에서 효모 추출물 농도별 자일리톨의 생성량)(Production amount of xylitol by yeast extract concentration in 250ml flask) 효모 추출물(g/l)Yeast Extract (g / l) 균체농도(g/l)Cell concentration (g / l) 자일리톨(g/l)Xylitol (g / l) 1One 1.21.2 0.00.0 55 5.55.5 73.073.0 1010 5.25.2 84.884.8 2020 3.43.4 72.872.8

효모 추출물의 농도가 5-25g/l 일 때 자일리톨 생산 수율이 높았다.The yield of xylitol was high when the concentration of yeast extract was 5-25 g / l.

[실시예5]Example 5

배양 방법 및 배양 배지는 실시예 2와 동일하며 본 배양에서 발효 배지중 일인산 칼륨의 농도를 변화시키면서 30시간 동안 배양한 결과를 표 4에 표시하였다.The culture method and the culture medium are the same as in Example 2, and the results of incubation for 30 hours while changing the concentration of potassium monophosphate in the fermentation medium in this culture are shown in Table 4.

(250ml 플라스크에서 일인산칼륨 농도별 자일리톨의 생성량)(Production amount of xylitol by potassium monophosphate concentration in 250ml flask) 일인산칼륨(g/l)Potassium monophosphate (g / l) 균체농도(g/l)Cell concentration (g / l) 자일리톨(g/l)Xylitol (g / l) 00 0.030.03 0.00.0 22 5.35.3 56.856.8 55 5.55.5 84.984.9 77 5.25.2 80.1580.15

일인산칼륨의 농도가 2-25g/l인 경우 자일리톨 생산 수율이 높게 나타났다.When the concentration of potassium monophosphate was 2-25 g / l, the yield of xylitol was high.

[실시예6]Example 6

배양방법 및 배양배지는 실시예2와 동일하며 본 배양에서 발효 배지 중 황산 마그네슘의 농도를 변화시키면서 30시간 동안 배양한 결과를 표 5에 표시하였다.The culture method and the culture medium were the same as in Example 2, and the results of incubation for 30 hours while changing the concentration of magnesium sulfate in the fermentation medium in this culture were shown in Table 5.

(250ml플라스크에서 황산 마그네슘 농도 별 자일리톨의 생성량(Production amount of xylitol by magnesium sulfate concentration in 250ml flask 황산 마그네슘(g/l)Magnesium sulfate (g / l) 균체농도(g/l)Cell concentration (g / l) 자일리톨(g/l)Xylitol (g / l) 0.00.0 5.45.4 8484 0.10.1 5.385.38 85.585.5 0.20.2 5.75.7 87.087.0 1.041.04 6.06.0 83.783.7

황산마그네슘의 농도가 0.1-5g/l인 경우 자일리톨 생산수율이 높게 나타났다.When the concentration of magnesium sulfate was 0.1-5 g / l, the yield of xylitol was high.

[실시예7]Example 7

종 배양은 실시예 2와 같고, 본 배양은 최적 발효 배지(자일로스 100g/l,효모 추출물 10g/l, 일인산칼륨 5g/l, 황산 마그네슘 0.2 g/l, 황산암모늄 5g/l)로 3l인 5l발효조를 사용하여 배양하였다. 배양온도30℃에서 여러 pH별 실험을 수행하였다. pH를 변화시켜 자일로스가 완전히 소모 될 때까지 배양한 결과는 표 6과 같다.Species culture was the same as in Example 2, this culture was 3 l with an optimal fermentation medium (xylose 100 g / l, yeast extract 10 g / l, potassium monophosphate 5 g / l, magnesium sulfate 0.2 g / l, ammonium sulfate 5 g / l) Culture was carried out using a phosphorus 5 l fermentation tank. Several pH-specific experiments were performed at a culture temperature of 30 ° C. The result of incubation until the xylose was completely consumed by changing the pH is shown in Table 6.

(5l발효조에서 pH별 자일리톨의 생성량)(Production amount of xylitol by pH in 5l fermentation tank) pHpH 균체 농도(g/l)Cell concentration (g / l) 자일리톨(g/l)Xylitol (g / l) 배양시간(시간)Incubation time (hours) 3.53.5 5.25.2 62.262.2 4343 4.54.5 5.355.35 86.586.5 2929 5.55.5 6.56.5 81.681.6 2626 6.56.5 7.37.3 50.750.7 2828

pH 4.0-6.0에서 자일리톨 생산 수율이 높았다.The yield of xylitol was high at pH 4.0-6.0.

[실시예 8]Example 8

배양 방법과 발효 배지는 실시예 7과 같고 본 배양에서 배양 pH는 4.5로 하여 배양 온도별 실험을 수행하였고 배양한 결과는 표 7과 같다.The culturing method and the fermentation medium were the same as in Example 7, and the experiments were carried out according to the culture temperature at the culture pH of 4.5 in this culture, and the culture results are shown in Table 7.

(5l 발효조에서 온도별 자일리톨의 생성량)(Production amount of xylitol by temperature in 5l fermenter) 온도Temperature 균체 농도(g/l)Cell concentration (g / l) 자일리톨 농도(g/l)Xylitol concentration (g / l) 배양시간(시간)Incubation time (hours) 2727 7.47.4 85.185.1 3333 3030 5.85.8 86.286.2 3030 3333 5.45.4 76.776.7 3636 3636 4.54.5 57.957.9 4343 3939 1.51.5 3.503.50 8282

배양온도 23-35℃에서 자일리톨 생산 수율이 가장 높았다.The highest yield of xylitol was produced at 23-35 ℃.

[실시예 9]Example 9

선정된 최적 배지에서 자일로스의 농도를 300g/l로 증가시켜 발효조에서 자일로스의 유가식 배양을 수행하였다. 배양은 발효 초기에 200의 자일로스가 함유된 배지 부피가 21인 5l발효조(한국 발효기 (주) 판매)를 사용하였다. 발효 과정 중에 175g의 자일로스가 함유된 250ml의 용액을 4번 (19.5시간,26시간,32시간,37.5시간)간헐적으로 추가하여 최종 배양액의 부피는 3L였다. 용존 산소는 교반 속도를 300-600rpm으로 조절하여 초기에는 10%이상 유지시키고 균체 농도가 약 10g/l되는 시점에서 교반 속도를 150-400rpm으로 변화 시켜 용존산소를 제한하였다. 시간에 따른 자일리톨의 생산은 표 8과 같다. 이러한 방법으로 300g/l의 자일로스로 부터 4시간만에 252g/l의 자일리톨을 얻었다.The fed-batch culture of xylose was carried out in a fermenter by increasing the concentration of xylose to 300 g / l in the selected optimum medium. Cultivation was carried out using a 5 l fermentation tank (sold by Korea Fermentor Co., Ltd.) having a medium volume of 21 containing 200 xylose at the beginning of fermentation. During the fermentation, a 250 ml solution containing 175 g of xylose was added intermittently four times (19.5 hours, 26 hours, 32 hours, 37.5 hours) and the final culture volume was 3 L. Dissolved oxygen was controlled to 300-600rpm to initially maintain 10% or more, and the dissolved oxygen was limited by changing the stirring rate to 150-400rpm when the cell concentration was about 10g / l. The production of xylitol over time is shown in Table 8. In this way, 252 g / l xylitol was obtained in 4 hours from 300 g / l xylose.

(발효 조에서 300g/l의 자일로스로부터 시간 별 자일리톨의 생성량)(Production amount of xylitol per hour from 300 g / l xylose in fermentation bath) 배양시간(시간)Incubation time (hours) 균체 농도(g/l)Cell concentration (g / l) 자일로스(g/l)Xylose (g / l) 자일리톨(g/l)Xylitol (g / l) 00 0.10.1 100100 66 0.560.56 99.599.5 1212 14.014.0 7070 2020 21.921.9 22 58.258.2 2020 17.817.8 7979 5252 2525 21.821.8 2.12.1 119.5119.5 2525 18.518.5 7373 106.3106.3 3232 22.622.6 2.82.8 175.0175.0 3232 19.819.8 6767 159.6159.6 3636 21.821.8 5.75.7 211.6211.6 3636 18.618.6 63.963.9 195.5195.5 4141 20.520.5 0.00.0 252.0252.0

본 실시예와 같이 용존 산소를 조절하면 용존 산소를 조절하지 않았을 때의 수율인 50%이하에 비하여 34%향상된 84%의 높은 수율을 얻을 수 있는 것이며, 자일로스 배지에 자일로스를 간헐적으로 첨가함으로서 수율을 좀 더 높일 수 있다.By adjusting the dissolved oxygen as in the present embodiment, a high yield of 84% can be obtained, which is an improved yield of 34% compared to the yield of 50% or less when the dissolved oxygen is not controlled. Yields can be increased further.

[실시예10]Example 10

배양 방법 및 배양 배지는 실시예 2와 동일하며 플라스크에 균체를 접종한 후 30℃로 30시간까지 배양하였고 배지의 pH는 발효 초기에 5.0으로 조절한 후 조절하지 않았다. 이때 배지 성분은 포도당 0-30g/l, 자일로스 100 g/l, 효모 추출물 5g/l, 황산암모늄 5g/l, 일인산칼륨 5g/l이었다. 발효 배지에 포도당 첨가 농도에 따른 자일리톨의 생산을 살펴본 결과는 표 8과 같다.The culture method and the culture medium were the same as in Example 2, after inoculating the flasks with cells and incubated at 30 ° C. for 30 hours, and the pH of the medium was not adjusted after adjusting to 5.0 at the beginning of fermentation. At this time, the media components were glucose 0-30g / l, xylose 100 g / l, yeast extract 5g / l, ammonium sulfate 5g / l, potassium monophosphate 5g / l. Table 8 shows the results of xylitol production according to the concentration of glucose added to the fermentation medium.

(250ml플라스크에서 포도당의 농도에 따른 자일리톨의 생성)(Production of Xylitol According to Glucose Concentration in 250ml Flask) 포도당(g/l)Glucose (g / l) 균체농도(g/l)Cell concentration (g / l) 자일리톨(g/l)Xylitol (g / l) 00 5.255.25 75.175.1 55 5.715.71 91.391.3 1010 6.096.09 94.494.4 1515 6.236.23 89.789.7 2020 6.506.50 80.380.3 3030 7.427.42 58.958.9

배양결과 포도당을 5-20g/l를 첨가하였을 경우 첨가하지 아니한 대조구에 비하여 수율이 높아지는 것을 알 수있다.As a result of the culture, when 5-20 g / l of glucose was added, the yield was higher than that of the control group.

[실시예11]Example 11

종 배양은 실시예2와 동일하며 균체 농축을 위한 전단계 배양으로서 포도당 배지(포도당 30g/l, 효모추출물 10g/l, 일인산칼륨 5g/l, 황산마그네슘 0.2g/l)가 3L들어 있는 5L발효조를 사용하여 12시간 동안 배양하였다. 이때, 배양 pH와 온도는 각각 5.0과 30℃였다. 시간에 따른 균체농도, 자일로스농도 및 자일리톨 농도는 표 10과 같다.Species culture was the same as in Example 2, 5L fermentation tank containing 3L of glucose medium (glucose 30g / l, yeast extract 10g / l, potassium monophosphate 5g / l, magnesium sulfate 0.2g / l) Incubated for 12 hours. At this time, the culture pH and temperature were 5.0 and 30 ℃, respectively. Cell concentration, xylose concentration and xylitol concentration over time are shown in Table 10.

(포도당으로 증식시킨 캔디다 트로피칼리스 SDB-101 의 농축균체를 이용한 자일리톨의 생성량)(Production amount of xylitol using concentrated bacteria of Candida Tropicalis SDB-101 grown with glucose) 시간(시)Hour 균체농도(g/l)Cell concentration (g / l) 자일로스 농도(g/l)Xylose concentration (g / l) 자일리톨 농도(g/l)Xylitol concentration (g / l) 00 20.620.6 100.0100.0 0.00.0 3.53.5 21.321.3 75.675.6 13.513.5 55 21.521.5 44.344.3 49.549.5 66 21.721.7 22.022.0 68.068.0 77 21.121.1 0.00.0 88.288.2

배양결과 캔디다 트로피칼리스 SDB-101에 의한 자일리톨 생산 수율은 88%이었고 평균 용적 생산성은 14.5g-자일리톨/ L-h를 얻었다.이러한 결과는 자일로스 대신 포도당에서 성장시킨 균체를 농축하면 균체 농도와 비례적으로 자일리톨의 생산성은 증가한다는 것을 나타낸다.Xylitol production yield by Candida Tropicalis SDB-101 was 88% and the average volumetric productivity was 14.5g-xylitol / Lh. These results were proportional to the cell concentration when the cells grown in glucose instead of xylose were concentrated. It indicates that the productivity of xylitol increases.

이상과 같이, 감미료로 사용되고 있는 자일리톨은 천연적으로 생산하기 어려운 화합물인 바 이를 생산하는 종래의 기술이 다수 공지되어 있기는 하나, 화학적 방법 및 미생물을 이용한 방법 모두 단점을 갖고 있다. 따라서, 본 발명에 의하면 자일로즈를 탄소원으로 이용 가능할 뿐 만 아니라, 자일리톨 생산 수율이 높은 돌연 변이 균주인 캔디다 트로피칼리스 SDB-101을 생산하여 고 수율로 자일리톨을 생산하기에 이른 것이다. 뿐 만 아니라, 화학적 방법에 비하여 비용이 저렴하고 정제과정이 매우 용이한 효과를 아울러 갖는다.As described above, xylitol, which is used as a sweetener, is a compound that is difficult to produce naturally, but many conventional techniques for producing the same are known, but both chemical methods and methods using microorganisms have disadvantages. Therefore, according to the present invention, not only can xylose be used as a carbon source, but also to produce xylitol in high yield by producing Candida Tropicalis SDB-101, a mutant strain having a high yield of xylitol production. In addition, it has a low cost and a very easy purification process compared to the chemical method.

Claims (8)

돌연변이 균주인 캔디다 트로피칼리스 SDB-101(KFCC-11005호).Mutant strain Candida Tropicalis SDB-101 (KFCC-11005). 제1항의 캔디다 트로피칼리스 SDB-101를 이용하여 자일로스로부터 자일리톨을 생산하는 방법.A method of producing xylitol from xylose using the Candida Tropicalis SDB-101 of claim 1. 제 2항에 있어서, 캔디다 트로피칼리스 SDB-101의 배양 배지는 포도당, 펩톤, 효모 추출물, 맥아 추출물로 구성된 YM배지이고, 발효배지는 자일로스, 질소원으로 효모 추출물, 무기염으로 일인산칼륨과 황산마그네슘이 사용된 것을 특징으로 하는 자일로스로부터 자일리톨을 생산하는 방법.The culture medium of Candida Tropicalis SDB-101 is a YM medium consisting of glucose, peptone, yeast extract and malt extract, and the fermentation medium is xylose, yeast extract as a nitrogen source, potassium monophosphate and sulfuric acid as inorganic salts. A method for producing xylitol from xylose, characterized in that magnesium is used. 제 3항에 있어서, 발효 배지 조성이 자일로스 5-15%, 효모 추출물 0.1-2.5%,일인산칼륨0.1-2.5% 및 황산마그네슘 0.001-0.5%인 것을 특징으로 하는 자일로스로 부터 자일리톨을 생산하는 방법.4. The xylitol is produced from xylose according to claim 3, wherein the composition of the fermentation medium is xylose 5-15%, yeast extract 0.1-2.5%, potassium monophosphate 0.1-2.5% and magnesium sulfate 0.001-0.5%. How to. 제 3항에 있어서, 자일로스 배지에 포도당을 5-20g/l를 첨가하여 자일리톨 생산성을 높이는 것을 특징으로 하는 자일로스로부터 자일리톨을 생산하는 방법.The method for producing xylitol from xylose according to claim 3, wherein xylitol productivity is increased by adding 5-20 g / l of glucose to the xylose medium. 제 3항에 있어서, 자일로스 배지는 배양 pH가 4.0-6.0이고 배양온도가 25-35℃인 것을 특징으로 하는 자일로스로부터 자일리톨을 생산하는 방법.4. The method of claim 3, wherein the xylose medium has a culture pH of 4.0-6.0 and a culture temperature of 25-35 ° C. 제 3항에 있어서, 자일로스 배지에 자일로스를 간헐적으로 첨가하여 자일리톨의 생산성을 높이는 것을 특징으로 하는 자일로스로부터 자일리톨을 생산하는 방법.4. The method for producing xylitol from xylose according to claim 3, wherein the productivity of xylitol is increased by intermittently adding xylose to the xylose medium. 제 3항에 있어서, 발효 초기 균체 증식기에서는 높은 용존 산소농도를 유지하고 자일리톨 생산기에는 용존 산소농도를 제한하여 자일리톨의 생산성을 높이는 것을 특징으로 하는 자일로스로부터 자일리톨을 생산하는 방법.4. The method for producing xylitol from xylose according to claim 3, wherein the cell growth stage at the beginning of fermentation maintains a high dissolved oxygen concentration and the xylitol producer increases the productivity of xylitol by limiting the dissolved oxygen concentration.
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