전처리 된 옥수수 대 가수분해물로부터의 xylitol 생산

Abstract

섬유성 농산 폐자원인 corn stover은 주로 cellulose와 hemicellulose로 구성되어있다. 이는 biomass 중 하나로서 생화학적인 방법으로 고부가 가치의 기능성 물질인 xylitol을 생산하기 위하여 원료로서 사용될 수 있다. Corn stover로부터 NaOH 전처리 및 효소당화 후, 이를 베이스로 하여 Candida tropicalis XK12K로 발효하여 xylitol을 생산하였다. 본 연구에서는, NaOH 전처리 최적화, 효소가수분해 최적화, xylitol 생산최적화, 그리고 xylitol crystallization에 대해서 연구하였다. 전처리의 최적 조건은 1% NaOH solution으로 부터, 반응온도 60 °C, 180rpm에서 반응시간 1시간 일 때 최대 total sugar recovery에 도달하였다. 또한 효소당화는 반응시간 48h, 반응온도 50°C, 180 rpm에서 수행하였으며, 효소는 Celluclast BG(1.67 FPU/g substrate)와 Novozyme 188(5 CBU/g substrate)을 사용하였다. 효소당화에서는 기질의 농도가 10%(w/v) 일 때 가장 높은 당 함유량을 보였으며 glucose의 당화율은 90%, xylose는 80%의 당화율을 보였다. Corn stover hydrolyzate의 당 농도는 glucose 21.0g/L, xylose 8.6g/L, arabinose 1.3g/L 이었다. Xylitol 배양조건은 corn sotover hydrolyzate에 추가로 유기질소원과 무기질소원인 yeast extraxt 10g/L, KH2PO4 5g/L, MgSO4∙7H2O 0.2g/L를 넣어준 뒤에 Candida tropicalis XK12K를 접종하여 180rpm, 30°C, 48시간 배양한 결과 모든 당을 소모한 뒤 최종 산물로서 xylitol을 생산되었고, 농도는 7.9g/L였으며, xylitol의 수율은 0.92g/g-xylose였다. 그 후 배양액은 활성탄을 이용하여 색소를 제거하였고, 증발을 통해 xylitol을 농축 후 크리스탈 생성 실험을 수행하였다. 그러나 citrate buffer로 인하여 xylitol 결정핵이 생성되지 않아 크리스탈이 되지 않았다.