earticle

영어

In order to produce xylitol with high yield, experiments were carried out to develope xylitol dehydrogenase (XDH) defective mutant from Pichia stipitis and to investigate the xylitol fermentation characteristics of mutant strain. After treatment of P. stipitis with EMS, mutant PXM-4 was selected based on the XDH activity and xylitol production capability. Among the tested
cosubstrates, galactose was selected as an adequate cosubstrate on xylitol production of mutant PXM-4. With the increase of galactose concentration, xylitol production was decreased because the transport of xylose into cell was inhibited by galactose. The optimal concentration of galactose for the production of xylitol using 20 g/L xylose was 20 g/L. Under this condition, maximum concentration of xylitol and yield were 14.4 g/L and 97%, respectively. In order to prevent the inhibitory effect of xylose transport by galactose, galactose was fed with low concentration and the concentration of xylitol produced was increased up to 25 g/L. In the fermentation of corn cob hydrolyzate by mutant PXM-4, xylose was completely converted
to xylitol with a 100% yield in 4 days culture.

한국어

본 연구에서는 높은 수율로 xylitol을 생산하기 위하여 P. stipitis CBS 5776으로부터 xylitol dehydrogenase (XDH)의 활성이 결여된 변이균주의 개발과 xylitol 발효 특성에 관한 실험을 수행하였다. EMS를 처리하여 XDH defective 변이균주인 PXM-4를 최종적으로 선별하였고, 변이균주 PXM-4의
XDH 활성을 측정하여 XDH 활성이 완전히 제거된 변이균주임을 확인하였다. 변이균주 PXM-4의 xylitol 발효에서 가장 적합한 cosubstrate로서 galactose를 선정하였다. Galactose와 xylose의 혼합당 배지에서 xylitol 발효를 수행한 결과 galactose의 농도가 20 g/L 이상에서는 xylitol 생산이 오히려
낮아졌고, 20 g/L의 xylose를 이용한 xylitol 발효에서 가장 적합한 galactose의 농도는 20 g/L 이었으며, 생산된 xylitol의 농도는 14.4 g/L 이었고, 수율은 97% 이었다. 또한 잔존하는 xylose를 완전히 xylitol로 전환시키기 위하여 xylitol 농도가 증가되지 않는 시기에 galactose를 첨가함으로써 최종 xylitol 농도를 25 g/L 까지 향상시켰다. 옥수수 속의 산 가수분해용액을 이용한 xylitol 발효에서 배지 내 존재하는 xylose는 모두 xylitol로 전환됨을 확인하였다. 이와 같은 결과에 따라 XDH defective 변이균주를 개발함으로써 높은 수율의 xylitol 생산이 가능함을 확인하였다.