• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제6권4호
• /
• pp.286-291
• /
• 1996

A study was conducted to investigate the characteristics of segregation and alcohol fermentation of intergeneric fusants. The protoplast fusion of both Pichia stipitis CBS 5776 and Saccharomycess cerevisiae STV 89 was carried out. The fusion frequency was $5\times10^{-8}$ and among fusants selected, a fusant F5 showed the best results in ethanol production by sucrose and xylose fermentations. The performance of xylose fermentation by this fusant was better than that of P. stipitis CBS 5776 and fusant F5 exhibited sucrose fermentation patterns intermediate to the two parent strains. The fusant F5 was segregated into a pair of parental strains during the several culture passages. In the average, 91$%$ of colonies had a similar characteristics of P. stipitis while 7$%$ of colonies resembled S. cerevisiae. Only 2$%$ of colonies had the characteristics of the original fusants. At the sixth passage, all segregants resembled P. stipitis. From these results it is suggested that intergeneric protoplast fusion led to an integration of S. cerevisiae genes, rather than whole chromosomes, within the entire genome of P. stipitis.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제47권4호
• /
• pp.565-573
• /
• 2019

섬유소계 바이오매스로부터 바이오 연료 등과 같은 유용한 물질을 생산하기 위해서는 바이오매스로부터 유래하는 혼합당을 효과적으로 대사할 수 있는 균주의 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 xylose를 대사가 가능한 효모인 P. stipitis를 적응진화하여 cellobiose 대사효율이 향상되고 cellobiose와 xylose를 동시에 대사할 수 있는 균주를 개발하고자 하였다. 총 10회의 계대배양을 통해 얻어진 진화된 P. stipitis 돌연변이 균주는 모균주에 비해 6배 이상 증가된 cellobiose 대사속도를 나타내었으며 ethanol 생산수율을 0에서 0.4 (g ethanol/g cellobiose)로 향상시켰다. 아울러 본 실험에서 개발한 돌연변이 균주는 cellobiose와 xylose 혼합당 조건에서 모균주에 비해 2배 가까이 향상된 ethanol 생산 및 생산속도를 나타내었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제24권2호
• /
• pp.264-269
• /
• 2014

For the production of ethanol from seaweed as the source material, thermal acid hydrolysis and enzymatic saccharification were carried out for monosugars production of 25.5 g/l galactose and 7.6 g/l glucose using Gelidium amansii. The fermentation was performed with Pichia stipitis KCTC 7228 or Saccharomyces cerevisiae KCCM 1129. When wild P. stipitis and S. cerevisiae were used, the ethanol productions of 11.2 g/l and 6.9 g/l were produced, respectively. The ethanol productions of 16.6 g/l and 14.6 g/l were produced using P. stipitis and S. cerevisiae acclimated to high concentration of galactose, respectively. The yields of ethanol fermentation increased to 0.5 and 0.44 from 0.34 and 0.21 using acclimated P. stipitis and S. cerevisiae, respectively. Therefore, acclimation of yeasts to a specific sugar such as galactose reduced the glucose-induced repression on the transport of galactose.

• 생명과학회지
• /
• 제29권3호
• /
• pp.376-381
• /
• 2019

본 연구는 에탄올내성, 내열성, ${\beta}-glucanase$ 활성 및 xylose 대사가 가능한 새로운 생물시스템을 육종하기 위해 원형질체융합(protoplast fusion)이라는 방법을 사용하여 S. cerevisiae BYK-F11 균주와 P. $stipitis{\Delta}ura$ 균주와의 genome shuffling을 시도하였다. P. $stipitis{\Delta}ura$ 균주는 URA3 유전자를 결실시켜 uracil 영양요구주로 구축되었다. Protoplast fusion을 통해 몇몇의 융합체가 선별되었고, 두 모균주인 BYK-F11 균주와 P. $stipitis{\Delta}ura$ 균주의 핵형(karyotype)를 모두 가지는 BYKPS-F8 균주가 22개의 융합체중에서 최종 선정되었다. 이어 ${\beta}-glucanase$ 활성, xylose 이용능, 에탄올내성, 내열성 및 에탄올생산성에 대한 다양한 표현형이 조사되었다. BYKPS-F8 균주는 모균주인 BYK-F11 균주가 가지는 ${\beta}-glucanase$ 활성을 가지게 되었고, P. $stipitis{\Delta}ura$ 균주가 가지는 xylose 이용능도 모균주보다 1.2배 증가되었음을 확인할 수 있었다. BYKPS-F8 균주는 $40^{\circ}C$에서 내열성을 보였으며, 8% 에탄올이 첨가된 배지에서 모균주에 비해 에탄올 내성이 증가되었음을 확인 할 수 있었다. 20 g/l의 xylose가 함유된 배지에서 72시간 배양에 의해 약 7.5 g/l의 에탄올을 생산할 수 있었으며, 260시간의 장기간의 배양에도 BYKPS-F8균주에 도입한 다형질이 안정적으로 유지됨을 확인하였다. 따라서, 본 연구에서 사용된 균주 육종방법을 통해 다형질을 가진 다른 속간의 균주 융합 및 산업적으로 유용한 생물시스템의 육종이 가능함을 확인하였다.

• KSBB Journal
• /
• 제25권4호
• /
• pp.351-356
• /
• 2010

리르노셀룰로오스로부터 생산된 글루코오스와 자일로 오스의 혼합당을 동시에 발효하여 에탄올 생산을 증가시키며, 또한 에탄올 생산에서의 세포고정화의 영향과 ICR (immobilized cell reactor)을 이용한 혼합당에서의 에탄올 연속생산을 수행하였다. 고정화 P. stipitis를 이용한 플라스크에서 에탄올을 생산에 대한 혼합당과 질소원의 영향으로부터 5% 혼합당 (글루코오스/자일로오스 = 3:1)과 1% 질소원이 최적으로 타나났으며, 이때 생산된 에탄올 농도는 약 19-20 g/L이었다. 고정화된 P. stipitis을 이용하여 반복적 유가식배양 (repeated fed-batch)으로 에탄올을 생산하였을 때는 모든 당 농도에서 글루코오스는 빠르게 소비되었지만, 혼합당의 농도가 높아질수록 자일로오스의 소비속도는 점차적으로 감소하였다. 즉 혼합당 농도가 증가하면서 더불어 당 소비속도는 감소하였다. 또한 ICR에서 1% 혼합당을 연속적으로 공급하면서 에탄올을 안정적으로 생산하여, 에탄올 농도는 5.6 g/L이었고 에탄올 생산 속도는 0.13 g/$L{\cdot}h$이었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제23권10호
• /
• pp.1434-1444
• /
• 2013

We established a two-step production process using immobilized S. cerevisiae and P. stipitis yeast to produce ethanol from seaweed (U. pertusa Kjellman) hydrolysate. The process was designed to completely consume both glucose and xylose. In particular, the yeasts were immobilized using DEAE-corncob and DEAE-cotton, respectively. The first step of the process included a continuous column reactor using immobilized S. cerevisiae, and the second step included a repeated-batch reactor using immobilized P. stipitis. It was verified that the glucose and xylose in 20 L of medium containing the U. pertusa Kjellman hydrolysate was converted completely to about 5.0 g/l ethanol through the two-step process, in which the overall ethanol yield from total reducing sugar was 0.37 and the volumetric ethanol productivity was 0.126 g/l/h. The volumetric ethanol productivity of the two-step process was about 2.7 times greater than that when P. stipitis was used alone for ethanol production from U. pertusa Kjellman hydrolysate. In addition, the overall ethanol yield from glucose and xylose was superior to that when P. stipitis was used alone for ethanol production. This two-step process will not only contribute to the development of an integrated process for ethanol production from glucose-and xylose-containing biomass hydrolysates, but could also be used as an alternative method for ethanol production.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제20권1호
• /
• pp.91-95
• /
• 1992

Xylose와 cellobiose를 모두 발효할 수 있는 효모를 선발한 결과 Pichia stipitis CBS 5775와 5776이 가장 우수하였다. P.stipitis CBS 5776은 glucose, xylose 및 cellobiose에서 각각 0.4, 0.36 및 0.23g/g substrate의 에탄올 수율을 나타내었다. 혼합당에서의 발효 결과 glucose는 xylose와 cellobiose 이용에 대하여 catabolite regulation을 일으켜서 glucose가 다 소비된 후에 다른 기질이 소비되었다. 그러나 xylose와 cellobiose는 동시에 소비되었다. 혼합기질에서의 에탄올 수율은 단일기질에서의 각각의 수율의 합과 거의 유사하였다.

• KSBB Journal
• /
• 제26권4호
• /
• pp.317-322
• /
• 2011

Ulva pertusa is one of the worst pollutant like a waste vinyl after agriculture and caused bad smell at seashore in Jejudo and south area of korean peninsular. For favorable environmental utilization of Ulva pertusa, it could be applied for ethanol production with its acid hydrolysate. The components of hydrolysate included fermentable sugar of glucose, xylose, mannose, galactose, and higher amounts of unfermentable rhamnose. Fermentable sugars were converted to ethanol with S. cerevisiae, also xylose to ethanol with P. stipitis, their maximun ethanol production at optimum conditions were 462 ${\mu}g$/mL and 475 ${\mu}g$/mL, respectively. While, rhamnose cannot be changed to ethanol with S. cerevisiae or P. stipitis, alone. Combination of S. cerevisiae and P. stipitis can convert rhamnose to ethanol, because P.stipitis degradaded rhamnose to pyruvate, and then S. cerevisiae convert to ethanol, at optimum conditions, ethanol reached to 782 ${\mu}g$/mL (30.24%) that is higher than that of 2 strain alone from 500 mg of dried Ulva pertusa contained 2586.45 ${\mu}g$/mL of reduced sugars. Ulva pertusa can be utilized for renewal energy insted of environmenatal enemy.

• KSBB Journal
• /
• 제4권1호
• /
• pp.57-61
• /
• 1989

발효액에서 hollow fiber membrane에 의한 Pichia sti-pitis의 분리 공정의 가능성을 검토해 보았다. Permeateflux는 cell의 농도, pH, antifoam agent의 농도, 여과 압력, 그리고 recircultion rate에 의해 영향을 받았으며 온도는 flux의 감소와 별로 관계가 없는 것으로 나타났다. 아울러 microcomputer에 조절되어 membrane을 backflush하는 것이 memnrane의 fouling 문제를 경감 시켜서 발효액에서 P. stipitis를 분리하는 공저의 연장된 조업을 가능케 함을 확인 하였다.

• 생명과학회지
• /
• 제27권12호
• /
• pp.1403-1409
• /
• 2017

본 연구에서는 lignocellulosic biomass (xylose)의 부가가치를 높이고 효율적인 활용을 위해 xylitol dehydrogenase를 Saccharomyces cerevisiae 숙주세포에서 분비 생산하고자 하였다. 먼저 S. cerevisiae와 Pichia stipitis유래 XYL2 유전자(S.XYL2 and P.XYL2 gene)의 발현 시스템을 구축하기 위하여 GAL10 promoter와 ADH1 promoter 하류에 각각 mating factor ${\alpha}$ ($MF{\alpha}$) signal sequence와 XYL2유전자를 가진 $pGMF{\alpha}-S.XYL2$, $pGMF{\alpha}-P.XYL2$, $pAMF{\alpha}-S.XYL2$와 $pAMF{\alpha}-P.XYL2$ plasmid를 구축하였다. 각각의 plasmid는 S. cerevisiae $SEY2102{\Delta}trp1$ 균주에 형질전환되었고, 생산된 xylitol dehydrogenase의 활성을 조사해 본 결과, GAL10 promoter가 ADH1 promoter보다 XYL2유전자의 발현에 더욱 적합함을 확인 할 수 있었다. 또한 P. stipitis 유래의 xylitol dehydrogenase 효소 활성이 S. cerevisiae 유래의 효소 활성보다 2배 이상 더 높았으며, 활성의 증가를 위해 두 유전자 모두 cofactor로 $NAD^+$에 의존한다는 것을 확인하였다. 재조합 유전자가 가지는 분비서열에 의해 $SEY2102{\Delta}trp1/pGMF{\alpha}-P.XYL2$ 균주에서 xylitol dehydrogenase의 약 77%는 periplasmic space로 분비 발현되었음을 알 수 있었다. 또한 재조합 xylitol dehydrogenase의 효율적인 생산을 위해 탄소원의 영향을 조사해본 결과, glucose 단독보다 glucose와 xylose를 혼합 배양한 경우에서 효소활성이 최대 41% 정도 증가되었음을 확인 할 수 있었다. 본 연구에서 최적화한 발현 시스템 및 배양 조건은 xylose 뿐만 아니라 다양한 biomass를 이용한 유용물질 생산을 위한 관련 단백질의 발현 분비시스템 구축 및 대량생산에도 응용될 수 있을 것이라 생각된다.