본 연구에서는 효모 생촉매 농도에 따른 XOSs 생산 양상을 분석하였다. 그 결과, S. cerevisiae 세포 표면에 발현된 endoxylanase를 사용하여 높은 기질 농도와 짧은 반응시간 동안에 XOSs의 수율과 생산성을 크게 개선할 수 있음을 확인하였다. 또한 기질에 따라 선택적인 XOSs 생산이 가능함을 알 수 있었다. 이러한 결과는 XOSs 생성을 위한 최적 온도와 반응시간을 제시하고 있다.
<h2>생촉매 농도와 반응은도에 따른 XOSs 승산</h2><p>효모 생촉매 농도에 따른 XOSs 생산 양상을 확인하기 위해 생촉매 농도 \( (2.5 \sim 25 \mathrm{unit} / \mathrm{mL}) \)과 \( 6 \%\) OSX를 \( 50^{\circ} \mathrm{C} \)에서 30분 동안 반응 후 반응 생성물을 TLC로 분석하였다. 4가지 생촉매 공도에서 X2, X3가 생성되었고 이 중 X3가 주산물이었다. \( 10 \mathrm{unit} / \mathrm{mL} \)의 농도로 생촉매를 첨가하였을 때 가장 많은 XOSs가 생성되었으며, 이 이상의 생촉매 농도에서는 xylan 분해 속도는 빠르지만 \( 5 \mathrm{unit} / \mathrm{mL} \)와 비교해서 그리 큰 차이를 보이지 읺았다. 따라서, XOS 생성 효율 및 생촉매 비용 등을 고려할 때 최적 생촉매 농도는 \(5 \mathrm{unit}/ \( \mathrm{mL} \)로 판단되었다.</p><p>XOSs 생산을 위한 최적 온도를 확인하기 위해 \( 40^{\circ} \mathrm{C} \sim 70^{\circ} \mathrm{C} \) 의 범위에서 \( 6 \%\) OSX, \(5 \mathrm{unit} / \mathrm{mL} \) 농도로 생촉매를 사용하여 (총 반응액 부피 \( 10 \mathrm{~mL} \) ) 1시간동안 반응을 수행한 결과 \( 50^{\circ} \mathrm{C} \)에서 최대 XOSs 생성 활성을 확인하였다. 이러한 결과는 반응액 부피를 \( 60 \mathrm{~mL} \)로 늘려도 비슷하게 나타났다. \( 60^{\circ} \mathrm{C} \)에서 활성이 다소 감소하여 적은 양의 XOSs가 생성되었지만, \( 70^{\circ} \mathrm{C} \)에서도 XOSs 생성 활성이 어느 정도 나타나는 것을 확인하였다. 이와 같은 열안정성 증대는 Rhizopus oryzae lipase와 Candida antarctica lipase B를 S. cerevisiae 세포에 표면발현시킨 경우에도 관찰되었다.</p><h2>최적 조건에서 기질에 따른 XOSs 생성 양상</h2><p>앞에서 결정된 최적 조건 하에서 xylan의 종류에 따른 XOSs 생성 양상을 조사하기 위해 생촉매 농도 5 unit/mL를 사용하여 \( 6 \%\) OSX 또는 \( 6 \%\) CCX과 함께 \( 50^{\circ} \mathrm{C} \)에서 12시간 반응시켰다. 반응 생성물을 TLC로 분석한 결과, OSX를 기질로 사용하였을 때는 효소반응 10분부터 X3가 생성되었으며 반응 30분 후에는 X2가 생성됙을 확인할 수 있었다. 또한 반응 2시간 이후에는 더 이상 X3와 X2의 생성이 증가하지 않았다. X4 이상의 중합도(Degree of Polymerization)가 높은 XOSs의 생성양 변화도 관찰되지 않았다. CCX를 기질로 사용한 경우 반응 10분부터 X3가 생성되었지만 X2는 거의 생성되지 않았으며, 반응 4시간째 이후는 더 이상 X3 또는 X2의 생성이 없어 endoxylanase 반응이 종결됨을 확인하였다. 또 반응 12시간이 경과해도 X3의 분해가 일어나지 않았으며 xylose의 생성도 관찰되지 않았다.</p><p>S. cerevisiae에서 발현시킨 Trichoderma reesei xylanase의 경우, 재조합 효소는 생성된 XOSs에 친화성을 보여 결국 XOSs가 xylose로 전환되었다. B. halodurans endoxylanase를 K. lactis에서 발현한 경우, 중합도가 높은 XOSs (X4, X5 등)가 생성되지만 이들은 X2 또는 xylose로 최종 가수분해되었다. B. licheniformis xylanase와 A. niger xylanase를 Pichia에서 발현시킬 경우, BWX으로부터 다양한 중합도의 XOSs (X2 \(\sim\) X6)가 생성되지만 결국 그 효소에 의해 단당류(환원당)로 가수분해되었다. 즉, 이들은 XOSs 생성에 적합하지 않음을 알 수 있고, 본 연구의 xynB를 이용할 경우, OSX로부터 X3 함량이 높은 XOSs를, CCX로부터 X3만 선택적으로 생산할 수 있음을 알 수 있었다.</p><p>이상의 결과로부터 S. cerevisiae 세포 표면에 발현된 endoxylanase를 사용할 경우, 높은 기질 농도 \(6\%\)와 상대적으로 짧은 반응시간(\( 2\sim4\)시간) 때문에 XOSs의 수율과 생산성을 크게 개선할 수 있고, 특히 기질에 따라 선택적인 XOSs 생산이 가능함을 알았다.</p>