Candida peltata의 온전한 세포 또는 비정제 효소에 의한 xylose가 xylitol로의 전기화학적 환원에 대한 연구 = Study of electrochemical reduction of xylose to xylitol by whole cells or crude enzyme of Candida peltata

국문 초록 (Abstract)

Xylose를 xylitol로 환원하는 것을 증가시키기 위해 C. paltata의 온전한 세포와 비정제 효소를 전기화학적 생물반응기에 적용시켰다.
Neutral red는 온전한 세포 반응기에서 전자전달 매개체로 사용하였고, graphite-Mn(Ⅳ) 전극은 효소 반응기에서 NAD+를 NADH로의 전기화학적 환원을 위한 촉매로 각각 사용하였다. 온전한 세포를 생촉매로 이용할 때 전기화학적 생물반응기에서 xylose가 xylitol로의 환원율은 종래의 생물반응기에서보다 5배 이상 높았다. 한편, graphite-Mn(Ⅳ) 전극과 NAD+를 첨가한 효소 반응기에서는 xylose가 xylitol로의 환원율은 종래의 생물반응기보다 2배 이상 높았다. NAD+를 NADH로의 환원 촉매 기능을 하는 graphite-Mn(Ⅳ) 전극을 사용하여 생물전자촉매를 설계하였다. 즉, 산화환원효소 (e.g. xylose reductase)와 NAD+는 NAD+/NADH의 재순환을 위해 전자 매개체와 2차 산화환원효소 없이 생물전환을 위한 기능을 할 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Whole cells and crude enzyme of C. peltata were applied to the electrochemical bioreactor to induce increment of xylose reduction to xylitol. Neutral red was used as an electron mediator in the whole cell reactor and graphite-Mn(IV) electrode was used as a catalyst for the electrochemical reduction of NAD+ to NADH in the enzyme reactor, respectively. The reduction efficiency of xylose to xylitol in the electrochemical bioreactor was five times higher than that in the conventional bioreactor when whole cells were used as the biocatalyst. Meanwhile, the reduction efficiency of xylose to xylitol in the enzyme reactor with graphite-Mn(IV) electrode and NAD+ was two times higher than that in the conventional bioreactor with NADH as the reducing power. By using the graphite-Mn(IV) electrode with catalytic function of NAD+reduction to NADH, the bioelectrocatalyst was engineered, namely, oxidoreductase (e.g. xylose reductase) and NAD+ can function for biotransformation without electron mediator and second oxidoreductase for NAD+/NADH recycling.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 2. 재료 및 방법 3
• 2.1 시약 3
• 2.2 촉매 3
• 2.3 Xylose reductase 활성 측정 3
• 2.4 전략 구성 4
• 2.5 도자기 막 (Porcelain membrane) 4
• 2.6 전기화학적 생물반응기와 종래의 생물반응기 4
• 2.7 D-xylose와 xylitol의 분석 7
• 3. 결과 및 고찰 8
• 3.1 비정제 효소 xylose reductase의 활성 8
• 3.2 휴지 세포에 의한 xylitol 생산 8
• 3.3 효소 반응기에서 xylitol 생산 13
• 4. 결론 16
• 5. 참고문헌 17
• 요약(국문) 22