식물체의 구성성분은 크게 cellulose, hemicellulose, lignin등으로 나뉘는데, 그 중 hemicellulose는 연간 약 450 억 톤이나 생산됨에도 불구하고 대부분 활용이 되고 있지 않다. 특히 hemicellulose의 대부분을 차지하는 xylan은 농산폐기물이나 목재 성분의 약 30%를 차지하여 cellulose 다음으로 자연계에 풍부하다. xylan의 화학적 분해법은 고온,고압 또는 강산, 강알카리 조건하에 이루어져 xylanase를 이용하는 효소적 분해법에 비해 경제성이 낮고, 부반응에 의한 부산물의 생산 및 부산물 제거문제, 분해 반응 후 의 폐기물 양산에 따른 환경오염 문제 등이 있다. xylan의 생물학적 분해기술은 그 분해산물인 xylose, xylooli-gosaccharide, 대체 감미료 xylitol 등의 생산 기술과 연계되어 산업적 가치가 크다고 할 수 있다.
<h1>서론</h1> <p>식물체의 구성성분은 크게 cellulose, hemicellulose, lignin등으로 나눌 수 있는데, 그 중 hemicellulose는 cellulose 다음으로 풍부한 탄수화물로 연간 약 \(450 \) 억 톤이 생산되고 있지만 아직 산업적으로 거의 활용이 되고 있지 않다. 특히 hemi-cellulose의 대부분을 차지하는 xylan은 농산 폐기물 또는 목재 성분의 약 \( 30 \% \) 를 차지하여 cellulose 다음으로 자연계에 풍부한 자원물질이다. Xylan은 xylose의 \( \beta \)-D- \(1,4 \) 사슬결합으로 이루어진 고분자 물질로서 xylan의 가수분해에는 endo- \( \beta \) - \(1,4 \)-xylanase, \( \beta \)-D-xylosidase, \( \alpha \)-glucuronidase, \( \alpha \)-L-arabino-furanosidase, acetyl xylan esterase 등 여러 효소들의 상호작용이 필요하다. 이 중 xylanase는 미생물이 생산하는 다양한 효소 중의 하나로써, 현재 그 이용성이 매우 높으며 앞으로도 다양한 용도로 개발될 것으로 기대되는 효소이다. 이 효소의 이용 가능성으로써 가장 중요한 것은 지구상에서 가장 풍부하고 태양에너지에 의해 재생 가능한 생물자원인 식물성 섬유물질을 분해-당화하여 에너지 자원화하는 것이지만, 현재 실용화되고 있는 것은 고급용지의 생산(biobleaching) 및 폐지재생 , 과일음료 및 맥주의 혼탁물 제거, 커피와 식물성 기름 및 전분의 추출, 그리고 xylooligosaccharide 생산 등과 같은 산업적 응용을 들 수 있다. 최근 들어서는 ethanol생산에의 응용, 사료 첨가용 효소와 xylooligosaccharide의 생산효소로서 xylanase의 유용성이 증대되고 있다. 그러나, 아직까지 천연자원인 xylan의 활용은 본격화되지 못하고 있으며, xylose 및 xylose 유래 당 화합물 등의 생물공학적 산물을 대량생산하려는 복합적인 연구(유전공학 및 생물화화공학의 접목)도 미비한 실정이다. 특히, xylan을 분해하는 화학적 분해법은 고온, 고압 또는 강산, 강알카리 조건하에서 이루어지기 때문에 xylanase를 이용하는 효소적 분해법에 비해 경제성이 멀어지며, 부반웅에 의한 부산물의 생산 및 그에 따른 부산물 제거문제, 분해 반응 후 의 폐기물 양산에 따른 환경 오염문제 등 많은 문제점을 가지고 있다. 따라서, 이러한 문제를 해결하고 농산 부산물인 bio-mass (xylan)를 고부가가치 유용물질로의 전환, 심각해지는 자원난의 해결책 등으로 효소적 분해법의 개발이 필요하다. 또한 화학적 분해법의 문제점 해결을 위한 내열성 및 내알칼리성 xylanase의 발현 및 생산도 보고되어지고 있다.</p> <p>Xylooligosaccharide은 xylose가 2개에서 5개 정도로 결합 된 것의 흔함물로서 온화감미를 갖는 시럽 또는 분말상 물질이며 Bifidus, Lactobacillus 등과 같은 장내 유용미생물을 선택적으로 증식시킴으로서 장기능을 개선시키는 가능성 식품소재이다. 톡히 식품분야에 사용하는 xylooligosaccharide 중 2당류(xylobiose), 3당류(xylotriose)가 장내 유용 미생물 증식에 가장 효과적이며, 그 효과가 다른 올리고당보다 뛰어나 식품 외에도 의약품, 사로 및 농업분야를 포함하는 다양한 분야에서 매우 유용하게 사용할 수 있다. 따라서 xylan의 생물학적 분해기술은 그 분해산물인 xylose, xylooli-gosaccharide, 대체 감미료 xylitol 등의 생산 기술로 연계되기 때문에 산업적 웅용가치가 매우 크다.</p>