Leuconostoc mesenteroides에 의한 Fructose에서 Mannitol로의 최적화 생물전환에 관한 연구 = (The) Optimization of Bioconversion of Fructose to Mannitol by Leuconstoc mesenteroides

국문 초록 (Abstract)

최근 전통적인 영양의 개념을 뛰어넘어 건강을 증진시키고 궁극적으로는 질병을 치료하는데 기여를 할 수 있는 기능성 식품에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 기능성 식품 또는 식품첨가물 중에서 당알콜은 최근 그들의 탁월한 기능성이 알려지면서 특히 수요가 증가하고 있다. 당알코올 중에서도 만니톨은 (C_(6)H_(14)O_(6)) 식품, 화장품, 제약산업 등에 매우 광범위하게 이용되고 인체에 독성이 없어 미국 FDA에 의하여 GRAS(Generally Recognized As Safe)로 승인이 되어 이에 대한 수요량이 급격히 증가하는 추세이다. 본 연구는 Leuconostoc mesenetroides B-742를 이용하여 과당으로부터 만니톨 생산을 위한 최적 생물 전환공정을 개발하기 위한 것인데, 사용 되어진 염배지는 물 1리터에 3.0g KH_(2)PO_(4). 0.01g FeSO_(4) · H_(2)O, 0.01g MnSO_(4) · 4H_(2)O, 0.2 g MgSO_(4) · 7H_(2)O, 0.01 g NaCl, and 0.05 g CaCl_(2) 등을 사용하여 제조를 하였다. 최적공정 조건을 위하여 배양 pH, 배양 온도, 효모 추출물의 농도와 과당의 농도들이 선택이 되었고 측정 되어진 범위는 pH 4.5 to 7.5, 온도 22℃ to 34℃, 효묘 추출물의 농도 0.05 to 2.0% 와 과당의 농도는 5 to 350 g/L 의 범위였다. 연구 결과 최적 조건들은 pH 6.5, 배양온도 28℃, 효모 추출물의 농도 0.5%, 과당의 농도는 30 g/L 이었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The production of functional foods providing health benefit is one of the fast growing fields in the food industry. Mannitol as GRAS (generally recognized as safe) is a functional food. Mannitol is about 70% as sweet as sucrose and slowly and incompletely absorbed from the intestine, suppling only about one-half energy value of glucose. Commecially, the mannitol is synthesized by catalytic or electrochemical reduction of glucose. However, as strong demand for natural products increased, biological techniques have been developed for mannitol production. The object of this study was to determine statistically optimum conditions for mannitol production by L. mesenteroides NRRL B-742. We optimized the processes' parameters such as pH, temperature, yeast extract concentration, and fructose concentration. The chosen ranges were 4.5 to 7.5 for pH, 22 to 34 for temperature, 0.05 to 2.0% for yeast extract and 5 to 350 g/l for fructose. The mineral medium consisted of 3.0 g KH_(2)PO_(4), 0.01 g FeSO_(4).H_(2)O, 0.01 g MnSO_(4).4H_(2)O, 0.2 g MgSO_(4).7H_(2)O, 0.01 g NaCl, and 0.05 g CaCl_(2) per 1 liter deionized water. The optimum values of pH, temperature, yeast extract, and fructose concentration were obtained at about pH 6.5, temperature 28℃, yeast extract 0.5%, and fructose 30 g/l. We hope that these findings are of particular importance for application of mannitol production industry.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = ⅰ
• 제1장 서론 = 1
• 제2장 이론 및 배경 = 3
• 제1절 당 알코올 = 3
• 1. 당 알코을 종류 및 화학적 특성 = 3
• 2. Xylitol = 6
• 3. Erythritol = 6
• 4. Mannitol = 6
• 5. Sorbitol = 9
• 제2절 만니톨 발효의 발견 = 9
• 제3절 만니톨의 화학적 방법에 의한 생산 = 12
• 제4절 발효공정의 개선 = 13
• 제3장 실험재료 및 방법 = 15
• 제1절 실험 균주 = 15
• 제2절 균주의 보관 = 15
• 제3절 만니톨 발효의 최적화 실험 = 15
• 1. 만니톨 발효의 온도에의 영향 = 15
• 2. 만니톨 발효의 배양 pH 에의 영향 = 16
• 3. 만니톨 발효의 효묘 추출물 (yeast extract)의 농도의 영향 = 16
• 4. 만니톨 발효의 과당 농도에의 영향 = 16
• 제4절 최적 조건에서의 만니톨의 생산 = 17
• 제5절 분석 방법 = 17
• 1. 균체량 측정 = 17
• 2. pH 측정 = 18
• 3. 당의 분석 = 18
• 4. 당농도의 측정 = 19
• 제4장 결과 및 고찰 = 20
• 제1절 Leuconostoc mesenteroides B-742에의한 만니톨 발효 = 20
• Ⅰ. 만니톨 발효의 온도의 영향 = 20
• 1) Leuconostoc mesenteroides B-742 의 성장의 배양 온도에 대한 영향 = 20
• 2) 만니톨의 생산과 과당의 소비에 대한 배양 온도의 영향 = 21
• 3) Leuconostoc mesenteroides 의 균체 생산과 만니톨의 수율에 대한 배양 온도의 영향 = 21
• 4) Leuconostoc mesenteroides 의 만니톨의 생산속도와 비생산 속도에 대한 배양 온도의 영향 = 22
• Ⅱ. 만니톨 발효의 pH의 영향 = 25
• 1) Leuconostoc mesenteroides B-742 의 성장의 배양 pH에 대한 영향 = 25
• 2) 만니톨의 생산과 과당의 소비에 대한 배양 pH의 영향 = 26
• 3) Leuconostoc mesenteroides 의 균체 생산과 만니톨의 수율에 대한 배양 pH의 영향 = 26
• 4) Leuconostoc mesenteroides 의 만니톨의 생산속도와 비생산 속도에 대한 배양 pH의 영향 = 27
• Ⅲ. 만니톨 발효의 이스트 추출물 농도의 영향 = 30
• 1) Leuconostoc mesenteroides B-742 의 성장에 대한 효모 추출물의 농도에 대한 영향 = 30
• 2) 만니톨의 생산과 과당의 소비에 대한 효모 추출물 농도의 영향 = 31
• 3) Leuconostoc mesenteroides 의 균체 생산과 만니톨의 수율에 대한 효모 추출물농도의 영향 = 31
• 4) Leuconostoc mesenteroides 의 만니톨의 생산속도와 비생산 속도에 대한 효모 추출물 농도의 영향 = 32
• Ⅳ. 만니톨 발효의 과당 농도의 영향 = 35
• 1) Leuconostoc mesenteroides B-742 의 성장의 과당의 농도에 대한 영향 = 35
• 2) 만니톨의 생산과 과당의 소비에 대한 과당 농도의 영향 = 36
• 3) Leuconostoc mesenteroides 의 균체 생산과 만니톨의 수율에 대한 과당 농도영향 = 36
• 4) Leuconostoc mesenteroides 의 만니톨의 생산속도와 비생산 속도에 대한 과당의 농도의 영향 = 37
• Ⅴ. 만니톨 발효의 최적 조건에서의 kinetics = 40
• 참고문헌 = 42
• ABSTRACT = 46