KR0141851B1

KR0141851B1 - Novel and improved preparation process of l-lysine

Info

Publication number: KR0141851B1
Application number: KR1019950016486A
Authority: KR
Inventors: 신현철; 김성준; 전영중
Original assignee: 손경식; 제일제당주식회사
Priority date: 1995-06-20
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 1998-06-15
Also published as: KR970001549A

Abstract

본 발명은 산으로 전처리된 당밀을 사용하여 미생물 발효에 의해 L-라이신을 제조함에 있어서, 전처리된 당밀중의 설탕의 분해를 최소화하기 위하여 전처리된 당밀을 멸균하기 전에 NaOH, KOH, NH₄OH 등으로 ph5.0~7.0으로 저정함으로써 L-라이신 발효농도를 획기적으로 향상시킬 수 있는 새로운 L-라이신 제조방법에 관한 것이다.In the present invention, in the preparation of L-lysine by microbial fermentation using molasses pretreated with acid, NaOH, KOH, NH ₄ OH, etc. before sterilization of pretreated molasses in order to minimize degradation of sugar in pretreated molasses It relates to a new L- lysine manufacturing method that can significantly improve the L- lysine fermentation concentration by saving to ph5.0 ~ 7.0 as.

Description

New L-Lysine Production Method with Improved L-Lysine Productivity

본 발명은 전처리된 당밀을 탄소원으로 하여 미생물 발효에 의해 L-라이신을 제조함에 있어서, 전처리된 당밀중의 설탕의 분해를 최소화함으로써 L-라이신 생산성을 증대시킬 수 있는 신규의 L-라이신 제조방법에 관한 것이다.The present invention provides a novel method for producing L-lysine which can increase the productivity of L-lysine by minimizing the decomposition of sugars in the pretreated molasses in the production of L-lysine by microbial fermentation using the pretreated molasses as a carbon source. It is about.

L-라이신은 필수아미노산의 일종으로 가축의 사료, 식품첨가제, 의약원료 등으로 사용되고 있으며, 특히 사료용으로서의 수요는 연 5~10% 확대되어 '94년말 수요는 약 26만톤으로 추정되고 있다.L-lysine is an essential amino acid used for livestock feed, food additives, and pharmaceutical raw materials. In particular, the demand for feed has increased 5-10% annually.

L-라이신의 생산방법으로는 미생물을 이용한 직접발효법이 사용되는 데, 그러한 미생물은 주로 인공돌연변이법에 의한 아미노산 영양요구주 및 약제내성주 또는 세포융합법에 의한 세포융합주이다. 이와 관련된 특허로는 대한민국 공고특허 제79-1782호, 제92-7402호 등이 있으며, 일본 공개특허로는 평02-234686호, 평04-4887호 등이 있다. 발효공정 관련 특허로는 대한민국 공고특허 제83-1444호, 대한민국 공개특허 제92-14933호와 일본 공고특허 소57-9797호, 일본 공개특허 소60-12996호, 소62-126987호, 평05-30985호 등이 있다.As a production method of L-lysine, a direct fermentation method using microorganisms is used, and such microorganisms are mainly amino acid nutritional strains by artificial mutation and drug-resistant strains or cell fusion strains by cell fusion. Related patents include Korean Patent Nos. 79-1782 and 92-7402, and Japanese Patent Laid-Open Nos. 02-234686 and 04-4887. Patents related to the fermentation process include Korean Patent Publication No. 83-1444, Korean Patent Publication No. 92-14933, Japanese Patent Publication No. 57-9797, Japanese Patent Publication No. 60-12996, 62-126987, and Pyung05. And -30985.

한편, 산업적인 규모의 아미노산 생산은 주로 값싼 당밀 또는 전분을 분해한 액당을 원료로 쓰고 있는 데, 특히 당밀의 경우는 그 주성분이 설탕(sucrose), 포도당(glucose), 과당(fructose)으로 이중 설탕이 그 대부분을 차지하고 있다. 이러한 당밀을 사용하여 아미노산을 대량 생산할 때에는, 정제공정시 첨전되어 문제를 일으키는 저허물질인 당밀내의 Ca⁺⁺이온 제거하고자 황산 등을 사용하여 CaSO₄로 침전시킨 후, 그 상등액을 탄소원으로 사용하고 있다. 이 같은 전처리 당밀의 pH는 2.5~3.5가 되는 데, 이 pH를 조정하지 않고 그대로 멸균하면 당밀내의 설탕이 100% 포도당과 과당으로 분해된다.On the other hand, industrial scale amino acid production mainly uses inexpensive molasses or starch liquid sugar, and in the case of molasses, the main ingredients are sucrose, glucose and fructose. This accounts for most of it. In the case of mass production of amino acids using such molasses, precipitated with CaSO ₄ using sulfuric acid to remove Ca ⁺⁺ ions in molasses, a low-lying substance that becomes problematic during the purification process, and then the supernatant is used as a carbon source. . The pH of such pretreated molasses is 2.5 to 3.5. If the pH is sterilized without adjusting the pH, the sugar in the molasses is decomposed into 100% glucose and fructose.

본 발명자들은 L-라이신 생산균주인 코리네박테리아(혹은 브레비박테리아)는 포도당을 탄소원으로 사용하여 L-라이신 발효를 시행할 경우 대사억제(catabolite repression)와 L-라이신 생합성 경로에 바람직하지 않은 영향을 줌으로써 동량의 설탕을 사용할 때보다 발효농도가 저하됨을 확인하였다. 따라서, 전처리 당밀중에 설탕의 함량이 많을수록 L-라이신 발효에 유리한 것은 물론이며, 설탕이 외부적인 요인 즉, 황산 또는 고온과 기타 복합요인에 의해 포도당과 과당으로 분해되어 L-라이신 발효에 사용되어 발효농도가 저하된다면 산업적인 규모에서의 그 손실을 매우 크다고 할 수 있겠다.The present inventors found that L-lysine producing strain Corynebacteria (or Brevibacteria) has an undesirable effect on catabolite repression and L-lysine biosynthetic pathway when L-lysine fermentation is performed using glucose as a carbon source. It was confirmed that the fermentation concentration was lower than when using the same amount of sugar. Therefore, the higher the sugar content in the pretreated molasses, the more favorable the L-lysine fermentation, the sugar is decomposed into glucose and fructose by external factors, that is, sulfuric acid or high temperature and other complex factors are used for L-lysine fermentation If the concentration drops, the loss on the industrial scale is very large.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 종래의 문제점 즉, 전처리 당밀 중의 설탕이 분해되어 결과적으로 L-라이신 발효농도를 저하시키는 문제점을 해결하기 위하여, 전처리 당밀의 pH를 2.5~3.5에서 5.0~7.0으로 조정하여 멸균함으로써, pH를 조정하지 않고 멸균한 전처리된 당밀을 사용한 경우보다 획기적으로 L-라이신 발효농도를 증대시킬 수 있었다.Therefore, in the present invention, in order to solve the conventional problems as described above, that is, the sugar in the pre-treated molasses and consequently lower the L-lysine fermentation concentration, by adjusting the pH of the pre-treated molasses from 2.5 to 3.5 to 5.0 to 7.0 By sterilization, it was possible to significantly increase the L-lysine fermentation concentration than when using sterilized pretreated molasses without adjusting the pH.

이하 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 L-라이신 제조방법에서는 통상의 전처리 공정에 의해 전처리된 pH2.5~3.5의 전처리 당밀을, NaOH, KOH 또는 NH₄OH 등을 사용하여 pH5.0~7.0으로 조정함으로써 전처리 당밀중의 설탕의 분해를 최소화한 당밀을 탄소원으로 사용함을 특징으로 한다.In the method for preparing L-lysine according to the present invention, the pretreatment molasses of pH 2.5 to 3.5 pretreated by a conventional pretreatment step is adjusted to pH 5.0 to 7.0 using NaOH, KOH, or NH ₄ OH, and the like. Molasses, which minimizes the decomposition of sugar, is used as a carbon source.

본 발명에서와 같이 pH가 조정되어 설탕함량이 높은 전처리 당밀을 사용하여 발효할 경우, L-라이신 생산성을 현저히 증대시킬 수 있다.As in the present invention, when the pH is adjusted to ferment using pretreated molasses with high sugar content, L-lysine productivity can be significantly increased.

본 발명은 L-라이신 생산균주라면 어떤 균이든지 적용가능하며 본 실험예 및 실시예에서는 코리네박테리움 글루타미컴(Corynebacterium qlutamicum) KFCC 10821을 사용하였다. 이 균주는 α-아미노-β-하이드록시 발레릭산, S-(β-아미노에틸)-L-시스테인, 메틸라이신 등의 내성과 루이신, 호모세린 영양요구성 및 아르지닌 유출(leaky) 특성을 가진다.The present invention can be applied to any bacteria as long as L-lysine producing strains and Corynebacterium glutamicum KFCC 10821 was used in the present experiments and examples. This strain is resistant to α-amino-β-hydroxy valeric acid, S- (β-aminoethyl) -L-cysteine, methyl lysine and leucine, homoserine nutrition and arginine leaky properties. Have

통상의 당밀 전처리 방법은 하기에 요약한 바와 같으며, 전처리 당밀의 당분석은 버트란트법 및 HPLC(High Performance Liquid Chromatography)로 정량분석하였고, L-라이신의 정량분석 역시 HPLC를 사용하였다. 한편, 본 발명에 사용된 플라스크 역가배지 성분은 다음 표 1과 같다.Conventional molasses pretreatment methods are summarized below, and the sugar analysis of pretreatment molasses was quantitated by the Bertrant method and High Performance Liquid Chromatography (HPLC), and quantitative analysis of L-lysine was also used by HPLC. On the other hand, the flask titer medium used in the present invention is shown in Table 1 below.

이하 실험예 및 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Examples.

[실험예 1]Experimental Example 1

L-라이신 생산균주인 코리네박테리움 글루타미컴 KFCC 10821을 사용하여 설탕, 포도당, 과당이 L-라이신 발효에 어떤 영향을 주는가를 관찰하였다. 플라스크 역가배지는 상술한 배지를 사용하였으며, 배양은 30~32℃, 220~230rpm의 진탕조건에서 60~65시간 배양한 후 그 상등액을 HPLC로 정량 분석하였다. 그 결과 표 2와 같이 설탕, 포도당, 과당의 순서로 발효농도가 높았다.Using L-lysine producing strain Corynebacterium glutamicum KFCC 10821, sugar, glucose and fructose The effect on fermentation was observed. The flask titer was used as the medium described above, the culture was incubated for 60 to 65 hours at 30 ~ 32 ℃, shaking conditions of 220 ~ 230rpm and the supernatant was quantitatively analyzed by HPLC. As a result, as shown in Table 2, the fermentation concentrations were high in order of sugar, glucose, and fructose.

[실험예 2]Experimental Example 2

다음 표 3은 전처리 당밀만을 100g/1 사용했을 때, 멸균하지 않은 전처리 당밀(멸균전)과 NaOH, KOH, NH₄OH 등을 사용하여 pH를 5.0~7.0으로 조정한 후 멸균한 전처리 당밀 및 pH를 조정하지 않고 멸균한 전처리 당밀의 당분석 결과를 나타낸 것으로, pH를 조정하지 않고 멸균한 당밀의 설탕은 100% 포도당과 과당으로 분해됨을 알 수 있었다.The following Table 3 shows the use of 100g / 1 of pretreatment molasses, using pre-sterilized molasses (pre-sterilization) and using NaOH, KOH, NH ₄ OH, etc. to adjust the pH to 5.0-7.0 and then sterilized pre-assembly molasses and pH. As a result of the analysis of the sugar of the sterilized pretreated molasses without adjusting, it was found that the sugar of the molten molasses without adjusting the pH was decomposed into 100% glucose and fructose.

[실시예]EXAMPLE

상술한 플라스크 역가배지의 탄소원으로 pH 조정후 멸균한 당밀(pH 5.0~7.0)과 pH 무조정 멸균 당밀만을 100g/1로 사용하여 실험예 1에서와 동일한 조건으로 발효를 실시한 결과, pH 조정후 멸균한 당밀의 L-라이신 발효농도가 pH 무조정 멸균 당밀을 사용한 경우에 비해 3.6g/1(10%)이상 증대되었음을 알 수 있었다(표 4). 따라서 전처리된 당밀을 사용하여 산업적인 규모로 L-라이신을 생산할 경우 멸균전 당밀의 pH를 5.0~7.0으로 조정함으로써 그 농도를 획기적으로 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.As a result of fermentation under the same conditions as in Experimental Example 1 using only 100 g / 1 of sterilized molasses (pH 5.0 to 7.0) and pH unregulated sterile molasses after adjusting the pH with the carbon source of the flask titer medium, the sterilized molasses after adjusting the pH L-lysine fermentation concentration of 3.6g / 1 (10%) was increased compared to the case of using the pH-free sterile molasses (Table 4). Therefore, the production of L-lysine on an industrial scale using pretreated molasses was confirmed that the concentration can be significantly improved by adjusting the pH of the molasses before sterilization to 5.0 ~ 7.0.

Claims

In preparing L-lysine by fermenting molasses pretreated with acid, the preparation of L-lysine is characterized by sterilizing the fermented molasses with NaOH, KOH or NH ₄ OH adjusted to pH5.0-7.0, followed by sterilization. Way.