Kluyveromyces marxianus var. marxianus isolated as an inulin-assimilating microorganism produces inulin fructotransferase (inulaseII) which catalyses the conversion of inulin into di-D-fructofuranose 1, 2' : 2, 3' dianhydrde (DFAIII). The DFA produced by the organism was isolated by using active carbon column, and identified as DFAIII by high performance liguid chromatography. The culture medium giving maximum inulaseII production was found to consist of 1% sucrose and 0.75% yeast nitrogen base (YNB). The inulasell production was induced by inulin or sucrose as a carbon source and increased by addition of YNB as a nitrogen source. Optimal initial pH of the culture medium, culture temperature and medium volume for the enzyme production were pH 4.7, 30$\circ$C and 140 ml, respectively. Under the optimal conditions described above, the enzyme activity in the culture supematant reached 4.2 units/ml after cultivation for 36 h. The DFAIII was accumulated at 13.25 mg/ml after 48 h of culture in the Jerusalem artichoke tuber medium.
For the probiotic feed production, aerobic liquid fermentation of pulverized food wastes was attempted with a yeast Kluyveromyces marxianus. After grinding finely, optimal fermentation conditions of the substrate was investigated by shaking culture. The most active growth of the yeast was shown at solid content of 10%. The proper addition of urea(0.5g/l), o-phosphate(0.4g/l), molasses(4g/l), and yeast extract (1g/1) increased cell growth rate and viable cell count. For optimizing, the nutrients were all added to substrate and fermentation was carried in 2 litre jar fermenter. For the stimulation of hydrolyzing enzyme excretion, mixed culture with Aspersillus oryzae was also conducted. In 12 hours of fermentation, viable cell count of the yeast Kluyveromyces marxianus amounted to the number of 1.4 $\times$10$^{10}$ /1 in the culture medium.
Park, Jae-Bum;Kim, Jin-Seong;Jang, Seung-Won;Hong, Eunsoo;Ha, Suk-Jin
KSBB Journal
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제30권3호
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pp.125-131
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2015
Kluyveromyces marxianus is a well-known thermotolerant yeast. Although Saccharomyces cerevisiae is the most commonly used yeast species for ethanol production, the thermotolerant K. marxianus is more suitable for simultaneous saccharification and fermentation (SSF) processes. This is because enzymatic saccharification usually requires a higher temperature than that needed for the optimum growth of S. cerevisiae. In this study, we compared the fermentation patterns of S. cerevisiae and K. marxianus under various temperatures of fermentation. The results show that at a fermentation temperature of $45^{\circ}C$, K. marxianus exhibited more than two fold higher growth rate and ethanol production rate in comparison to S. cerevisiae. For SSF using starch or corn stover as the sole carbon source by K. marxianus, the high temperature ($45^{\circ}C$) fermentations showed higher enzymatic activities and ethanol production compared to SSF at $30^{\circ}C$. These results demonstrate the potential of the thermotolerant yeast K. marxianus for SSF in the industrial production of biofuels.
최근 모균주인 K. marxianus ATCC 36907 보다 xylose reductase의 활성이 증대된 돌연변이 K. marxianus 36907-FMEL1 균주를 개발하였다. 본 연구에서는 효율적인 xylitol의 생산을 위해 발효기를 이용하여 교반속도에 따른 효과를 확인하였다. $30^{\circ}C$ 조건에서 발효를 진행한 결과 K. marxianus 36907-FMEL1 균주는 400 rpm의 교반속도에서 가장 높은 수율 (0.57 g/g)과 생산성($0.64g{\cdot}l^{-1}{\cdot}h^{-1}$)을 확인할 수 있었다. 흥미롭게도 온도 조건을 $40^{\circ}C$로 증가하여 발효를 진행한 결과 agitation 조건 최적화를 통해 수율과 생산성이 각각 21% (0.64 g/g)와 58% ($0.90g{\cdot}l^{-1}{\cdot}h^{-1}$) 증가하였다.
To produce ethanol from Jerusalem artichoke powder efficiently, Kluyveromyces marxianus F043 cells were encapsulated in 2% sodium alginate and were cultured in a countinuous reactor to investigate the fermentation properties. Immobilized K. marxianus F043 cells were activated for 48 hours in a fermentor for continuous ethanol production. The culture in a CSTR using a Jerusalem artichoke substrate treated with 2% cellulase showed a decrease in ethanol concentration and an increase in residual saccharide concentration with a increasing dilution rate. Optimum conditions for high ethanol productivity and low residual saccharide output were clarified to be given at a dilution rate of 0.2 h$^{-1}$ and a Jerusalem artichoke medium concentration of 75 g/l. Ethanol productivity of 3.1 g/l-h and saccharide utilization of 62.6% were obtained under the optimum condition. When the fermentation was performed for 3 weeks under these conditions, the effluent medium showed stable ethanol concentrations of 16.3 - 17.9 g/l and viable cells of 6.60-7.16 log cells/ml without contamination. Trace amounts of methyl, n-propyl, iso-butyl, isoamyl alcohols besides ethanol were detected.
To develop thermostable ethanol fermentative yeast strain for lignocellulosic simultaneous saccharification and fermentation, high ethanol producing yeast, Saccharomyces cerevisiae CHY1012 and thermostable yeast, Kluyveromyces marxianus CHY1703 were fused by protoplast fusion. The thermostable fusant, CHY1612 was identified as a Kluyveromyces marxianus by phenotypic and physiological characteristics, as well as molecular analysis based on the D1/D2 domains of the large subunit (26S) rDNA gene and the internally transcribed spacer (ITS) 1 + 2 regions. For lignocellulosic ethanol production, AFEX pretreated barley straw at $150^{\circ}C$ for 90 min was used in a simultaneous saccharification and fermentation (SSF) process using thermotolerant CHY1612. The SSF from 16% pretreated barley straw at $43^{\circ}C$ gave a saccharification ratio of 90.5%, a final ethanol concentration of 38.5 g/L, and a theoretical yield of 91.2%. These results show that K. marxianus CHY1612 has potential for lignocellulosic ethanol production through simultaneous saccharification and fermentation with further development of process.
The Strain TFM-7, Which has an antitumor effect, was isolated from Kefir and identified based on analysis using the API 50 CHL kit and 265 rDNA sequencing. Strain TFM-7 was confirmed to belong to the genus Kluyveromyces. Analysis of the 265 rDNA nucleotide sequences found strain TFM-7 to be related to Kluyveromyces marxianus. NRRL Y-828IT. K. marxianus. TFM-7 was cultured with potato dektrose broth medium at $27^{\circ}C$ for 72 hr, and its inhibition effects on the proliferation of seven tumor cell lines and a normal cell line were assessed using the MTT assay. The antitumor effects and growth characteristics of K. marxianus TFM-7 were investigated during a culture period of 7 days. By the $3^{rd}\;day$, K. marxianus TFM-7 showed a dry cell weight 2.39 g/L, a pH of 4.39, an ethanol content of 0.89%, and an inhibition effect on the proliferation of seven tumor cell lines above 50%, except for A-549 tumor cell line. K. marxianus TFM-7 was the most effective at inhibiting the growth of Hep-2 cell line among all tumor cell lines tested. Growth inhibition of a normal cell line, NIH/3T3, was less than 35%, suggesting a decreased level of cytotoxicity toward normal cells. These results indicate that K. marxianus TFM-7 may have used as a yeast strain with antitumor activity.
치즈 제조시 생기는 부산물인 유청을 이용하여 알코올 발효 음료를 만들기 위해 유당을 이용하는 효모인 K. marxianus KCCM 32422와 유당을 이용하지 않는 S. cerevisiae KCCM 12028의 2종류의 효모 균주와 7균주의 젖산균을 혼합 배양하여 알코올 생성량 $CO_2\;gas$의 생산량, 적정산도의 변화, 그리고 관능적 특성을 조사하였다. K. marxianus KCCM 32422와 Lb. bulgaricus Lb-12를 혼합배양시에는 4일째 알코올 함량이 2.8%였으며, S. cerevisiae KCCM 12028과 Lb.bulgaricus Lb-12를 혼합배양시에는 4일째 알코올 함량이 0.2%였다. 효모를 첨가하는 최적시간은 K. marxianus KCCM 32422는 젖산균을 접종후 24시간에, S. cerevisiae KCCM 12028은 젖산균 접종후 16시간에 하는 것이 효과적이었다. K. marxianus KCCM 32422와 7균주의 젖산균을 혼합배양시에는 K. marxianus KCCM 32422와 L. lacis KCCM 32406가 배양 96시간에 알코올 2.3%, $CO_2\;gas$는 1.9%로 다른 젖산균에 비하여 알코올과 $CO_2\;gas$의 높은 생산량을 나타내었다. 배양 온도는 $37^{\circ}C$에서 하는 경우가 $20^{\circ}C,\;30^{\circ}C,\;42^{\circ}C$에서 발효시키는 것보다 높은 알코올과 $CO_2\;gas$생산량을 나타내었다. 전반적인 기호도는 L. lacits KCCM 32406가 신맛은 조금 강하고 쓴맛은 전혀 없으며 알코올 맛은 조금강하여 가장 적당하다고 평가되었다.
돼지감자 분말을 원료로 alginate에 고정화된 Kluyveromyces marxianus FO43의 에탄올 생산성을 향상시키기 위한 연구를 수행하였다. 15% 돼지감자 배지에서 발효시킨 고정화 효모에 의한 에탄올 농도와 이론치에 대한 에탄올 수율은 4일 후에 각각 3.38%(w/v), 54.20%로 이것은 고정화하지 않은 효모의 3.76%(w/v), 71.13% 보다 낮았다. Cellulase의 첨가는 $15{\sim}20%$ 돼지감자 배지의 점조성을 크게 낮추어 고정화 효모의 에탄올 생산성을 증가시켰다. 그리하여 20% 배지에서도 효소를 처리하여 고정화 효모를 4일 발효 시키면 에탄올 농도를 5.57%(w/v), 이론치에 대한 에탄올 수율을 68.86%까지 얻을 수 있었다. Repeated batch culture를 실시한 결과 bead의 활성이 22일 동안 저하되지 않고 유지되었다.
돼지감자 분말로부터 대체에너지용 알코올을 생산하기 위하여 우수 inulin 자화 균주로 알려진 Kluyveromyces marxianus UCD(FST)55-82로 알코올 발효 최적 배양조건을 조사한 바 배양 최적 온도 30'C, 최적pH 5.44(돼직감자 자체의 pH), 교반속도 100rpm, 배지의 양 1,000ml(2.5l jar fermenter), 통기하지 않은 상태에서 알코올 생성률이 가장 높았으며 효모의 접종량은 배지량의 2.5로 충분하였다. 또한, 0.01 antifoam A concentrate(silicon polymer)와 0.1 urea의 첨가는 알코올 농도를 효과적으로 증가시키고 발효기간을 단축시켰다. 이와 같은 최적 조건에서 총당질은 배양 하루만에 89.62가 분해되어 알코올 생성 수율이 91.9, 알코올 productivity가 2.71g ethanol/l/h이었고 배양 4일 후에슨 0.7g ethanol/l/h으로 발효액의 알코올 농도는 6.8가 되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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