고수율 자일리톨 생산 균주 개발
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KAIST, 미생물 균주 제조공정 수율 98% 이상 … 원가절감 효과도 화학적 방법을 대체해 생물학적 방법으로 자일리톨(Xylitol)을 대체 생산할 수 있는 세계 최고수율의 미생물 균주(Candida Tropicallis) 및 제조공정이 개발됐다.KAIST(한국과학기술원)는 김정회 생명과학과 교수팀이 첨단 바이오기술을 이용해 세계 최고 수율의 자일리톨 생산 미생물 균주 및 생산공정을 개발했다고 발표했다. 미생물 균주(Candida Tropicallis) 김정회 교수팀이 개발한 자일리톨 생산 균주는 친환경 및 인체무해 특성을 유지하면서 생산수율 또한 이론치에 근접한 98% 이상으로 향상시켜 원가절감을 통한 경제성을 확보할 수 있을 것으로 전망된다.
지금까지의 자일리톨 생산방법은 자작나무와 옥수수 속대(Corncob) 등의 원재료를 가수분해해 자일로스(Xylose)를 추출한 후 고온ㆍ고압 하에 중금속 니켈을 촉매로 사용해 수소첨가반응을 이용하는 화학적 방법을 사용해 왔는데, 환경문제와 더불어 니켈의 인체 유해성, 고온ㆍ고압 이용에 따른 대형 폭발과 화재의 위험이 문제가 돼왔다. 또 화학적 방법은 원재료에서 추출한 자일로스를 다른 부산물들과 분리해 고순도로 정재하는 공정에 따라 생산비용이 크게 증가할 뿐만 아니라 정제과정에서 발생하는 자일로스의 유실로 인해 최종 수율이 50-60% 수준에 불과하다. 김정회 교수팀이 개발한 자일리톨 생산 균주를 적용하면 원재료에서 추출한 자일로스를 정제과정 없이 직접 미생물 반응으로 98% 이상의 자일리톨로 전환할 수 있고 자일로스를 고순도로 정제할 필요도 없어 생산원가 절감은 물론 정제로 인한 자일로스 유실이 없어 생산성을 크게 향상 시킬 수 있는 것으로 나타났다. 특히, 기존 균주 사용시 필요했던 용존산소농도 조절 등 까다로운 관리공정이 필요하지 않아 생물학적 방법을 통한 대량생산에 적용할 수 있게 됨으로써 자일리톨 생산기업들로부터 주목받고 있는 것으로 알려졌다. 김정회 교수는 “대량생산에 실제 적용 가능한 고수율 자일리톨 생산 균주 개발은 세계 최초”라면서 “기존의 화학적 방법보다 20% 이상의 원가 절감을 달성할 수 있어 앞으로 지배적인 자일리톨 생산기술로 자리잡을 것으로 기대된다”고 밝혔다. 현재 김정회 교수팀은 관련기술에 대한 국내특허 1건을 등록했으며 추가적으로 국제특허 5건과 국내특허 1건을 출원하고 국내 바이오 전문기업과 협력해 대량생산을 위한 시험생산 테스트를 완료했으며 중국, 미국, 유럽, 오스트레일리아, 남미 등 자일리톨 생산기업을 대상으로 기술이전 및 상용화를 추진하고 있다. 한편, 세계 자일리톨 시장은 최근 2-3년간 연평균 35% 이상의 성장하고 있으며 2007년에는 6000억원 이상의 시장을 형성했고 중국 수요 급증으로 성장이 가속화하고 있다. <김 은 기자> <화학저널 2007/08/29> |
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