세계 최초의 유전자 변형 균주 사용
 유전자 조작을 통해 세포대사의 흐름을 변형시킨 고효율의 균주(Candida Tropicalis) 개발
동 균주를 이용한 최적의 생산 공정기술 개발
4대 핵심 요소기술
신규 세포대사 디자인 기술 (Redesign of Xylose Metabolism)
유전자 클로닝 기술 (Gene Cloning)
유전자 제거 기술 (Gene Disruption)
배양 공정의 최적화 기술 (Optimizing of Fermentation)
세포대사 흐름을 새롭게 디자인 → 자일리톨 수율 100%
Candia Tropicalis 효모의 세포대사 경로 분석
자일리톨 탈수소효소 유전자의 염기서열 규명
유전자은행(NCBI) 정보를 이용, 목적하는 자일리톨 탈수소효소 유전자의 일부 NDA 다량 증폭 (PCR 기술)
일부 유전자 서열정보를 바탕으로 완전한 유전자 염기서열정보를 분석 (RACE 기술)
유전자를 대장균(E.coli)에서 발현시켜 원하는 유전자임을 확인
유전자 염기서열을 이용하여 자일리톨 탈수소효소 유전자 제거
제한효소, DNA 연결효소, DNA 복제효소를 이용하여 DNA 재조합
세포 유전체 내 존재하는 한쌍의 자일리톨 탈수소효소 유전자를 동시 제거
자일리톨 탈수소효소 유전자만을 선택적으로 제거시키는 DNA를 세포 안에 주입하여
유전자를 제거시키고 변형된 균주만 선택
최고의 자일리톨 생산성 및 수율 확보를 위한 발효조건 최적화
왕성한 세포의 성장과 자일리톨 생산을 위한 최적의 탄소원 탐색
최적의 산소(공기), 온도, Ph, 배양배지 조성 등의 발효조건 최적화
화학적 생산방식 대비
미생물 발효와 세포분리 공정만으로 공정 단순화
안전한 친환경적 공법 (고온고압의 니켈촉매 반응 불필요, 수소 폭발 및 화재 위험 없음)
원재료 부분에서 약 20%의 비용절감 가능 (자일로스 정제에 대한 낮은 민감도 등)
전형적인 야생형 균주 이용 생산방식 대비
20% 이상 생산수율 향상
자일리톨 결정화를 방해하는 에탄올, 글리세롤 등의 부산물 제거
대용량 발효기에서의 용존산소 농도 조절 용이
| |
화학 |
생물학(Typical) |
생물학(당사) |
| 자일로스 순도율 |
필요 |
불필요 |
불필요 |
| 반응촉매물질 |
레니니켈금속 수소가스 |
야생형 효모균주 |
유전자변형 효모균주 |
| 반응조건 및 안전성 |
위험 (135도/30기압) |
안전 (30도/1기압) |
안전 (30도/1기압) |
| 자이리톨 전환수율 |
85~90% |
70% |
98% |
| 환경오염 유발물질 |
고 |
무 |
무 |
| 비용 |
고 |
저 |
저 |
LPBIO Technology
| |
사용량(kg) |
단가(US$) |
비용(US$) |
| Xylose |
1,020 |
1.75 |
1,785,00 |
| Glycerol |
327 |
1.00 |
327.00 |
| Glucose |
4 |
0.52 |
2.08 |
| Yeast Extract |
43 |
11.58 |
497.94 |
| KH2PO4 |
5 |
1.00 |
5.00 |
| MgSO4.H2O |
1 |
0.52 |
0.52 |
| HCI (35%) |
1 |
0.37 |
0.37 |
| HaOH (98%) |
1 |
0.74 |
0.74 |
| Total |
2,818.65 |
Chemical Hydrogenation
| |
사용량(kg) |
단가(US$) |
비용(US$) |
| Xylose |
1,200 |
2.50 |
3,000,00 |
| H2 (Nm3) |
327 |
1.00 |
327.00 |
| Ni |
1.28 |
45.26 |
57.93 |
| Total |
3,116,02 |
생산성 향상을 위한 단계별 기술혁신 추진
1단계 (~2007.2분기) : 현 보유기술의 Minor Change를 통한 단기 생산성 개선
2단계 (~2007.4분기) : 현 균주를 활용한 최고 생산효율성 확보
| |
자일리톨 농도 |
발효시간 |
생산수율 |
시간당 생산량 |
| 이전 |
200 g/1 |
92 hr |
98% |
2.2 g/h |
| 2007.2 분기 |
230 g/1 |
65 hr |
98% |
3.5 g/h |
| 2007.4 분기 |
280 g/1 |
45 hr |
98% |
6.2 g/h |
| Nation |
App. No. |
Applicant |
App. Date |
Reg. No. |
Reg. Date |
| Korea |
10-2005-0079051 |
KAIST |
2005.8 |
10-0730315* |
2007.6 |
| USA |
11/667.685 |
LPBIO KAIST |
2007.1 |
|
|
| China |
200710085057.6 |
LPBIO KAIST |
2007.1 |
|
|
| USA |
11/771.081 |
LPBIO KAIST |
2007.6 |
|
|
| Australia |
2007203093 |
LPBIO KAIST |
2007.6 |
|
|
| Australia |
2007203090 |
LPBIO KAIST |
2007.6 |
|
|
| Korea |
10-2007-0077889 |
LPBIO KAIST |
2007.8 |
|
|
|
