Effect of Xylose and Glucose on Xylitol Production by Candida parapsilosis

Candida parapsilosis에 의한 Xylitol 생산시 Xylose와 Glucose가 미치는 영향

Effects of xylose and glucose on the xylitol production were investigated with Candida parapsilosis KFCC 10875. With increasing the ratio of glucose to xylose, xylitol production decreased but ethanol and glycerol production increased. The maximum concentrations of ethanol and glycerol were 21.5 g/l and 3.6 g/l, respectively, in a medium consisting of 10 g/l xylose and 40 g/l glucose. No xylitol was formed in the glucose medium without xylose since xylitol could not be produced from glucose alone. The inhibitory effect of ethanol, a major by-product, on xylitol production was also studied. As the added ethanol concentration was increased, xylitol production decreased. When cells were inoculated in a xylose medium after removing the by-product (ethanol), xylitol production was not inhibited. The concentrated cells grown on xylose or glucose were inoculated in a fermentor containing the xylose medium. The total activities $(specific{\;}activities{\times}\;cell\;concentration)$ of xylose reductase and xylitol dehydrogenase in concentrated cells grown on glucose were the same as those in a normal fermentation; the specific activities of the above enzymes in the cells grown on xylose were the same as those in a normal fermentation. It indicates that the xylitol productivity of concentrated cells grown on xylose could be increased with increasing the cell concentration. By using concentrated cells of 20 g/l grown on xylose, the final xylitol concentration of 40 g/l was obtained for 18 h fermentation from 50 g/l xylose.

Candida parapsilosis KFCC-10875를 사용하여 xylose와 glucose가 xylitol 생산에 미치는 영향을 조사하였다. Xylose만 50 g/l 함유하는 배지에서 배양하면 xylitol만 생성되었고 xylose에 glucose를 첨가하여 배양하면 부산물로 ethanol과 glycerol이 생성되었다. Glucose 함량이 높을수록 xylitol 생성량은 감소하였지만 ethanol과 glycerol의 양은 증가하여 xylose 10 g/l와 glucose 40/l일 때 최대값 각각 21.5 /l, 3.6 g/l의 최대값을 나타내었다. Glucose에서는 xylitol이 생성되지 못하기 때문에 glucose만 존재하는 배지에서는 xylitol이 전혀 생성되지 않았다. Xylose에 대한 glucose의 비율을 증가시키며 배양한 결과 glucose 비율이 높을수록 이용된 xylose에 대한 생성된 xylitol의 수율이 감소하였다. 첨가하는 ethanol의 농도를 변화시키면서 배양한 결과 첨가된 ethanol의 농도가 증가할수록 xylose에 대한 생성된 xylitol의 생산이 감소하였고 부산물을 제거한 후 배양할 경우 xylitol생산이 저해되지 않았다. 이것은 xylose에 대한 생성된 xylitol의 수율이 ethanol가 같은 부산물에 의한 것이라는 것을 의미한다. Xylose 또는 glucose에서 성장한 균체를 약 20 g/l로 농축하여 xylose 50g/l가 포함된 발효배지에 접종하여 배양하였다. Glucose에서 성장한 균체를 사용한 xylitol 생산에서 xylose reductase와 xylitol dehydrogenase의 총역가는 농축균체를 사용하지 않는 일반 배양의 그것과 거의 비슷하였다. 그러나, xylose에서 성장한 농축균체를 사용한 발효에서의 xylose reductase의 역가와 xylitol dehydrogenase의 역가는 비교적 높게 나타나 일반배양의 역가와 비슷하였다. 그러므로 xylitol 생산성은 균체농도를 증가시킬수록 비례적으로 증가하여 xylose에서 성장한 농축균체로 발효시간 18시간에 50 g/l의 xylose로부터 40 g/l의 xylitol을 얻을 수 있었다.