KR0143596B1 - Method for preparing L-Solvos by two stage reaction system - Google Patents

Method for preparing L-Solvos by two stage reaction system

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KR0143596B1 KR1019950001948A KR19950001948A KR0143596B1 KR 0143596 B1 KR0143596 B1 KR 0143596B1 KR 1019950001948 A KR1019950001948 A KR 1019950001948A KR 19950001948 A KR19950001948 A KR 19950001948A KR 0143596 B1 KR0143596 B1 KR 0143596B1
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김은영
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Abstract

본 발명은 두가지 균주를 이용한 2 단계 반응 시스템에 의해 L-솔보스를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 막투과 처리후 고정화시킨 자이모모나스모빌리스(Zymomonas mobilis) 균주에 의해 포도당 및 과당으로부터 솔비톨을 제조하는 단계; 및 막투과 처리후 고정화시킨 글루코노박터 서브옥시단스(Gluconobacter suboxydans) 균주에 의해 상기에서 제조된 솔비톨을 L-솔보스로 전환시키는 단계를 포함하는, 2 단계 반응 시스템에 의하면, 보다 안정되고 효율적으로 L-솔보스를 제조할 수 있다.The present invention relates to a method for preparing L-solvos by a two-step reaction system using two strains, and to prepare sorbitol from glucose and fructose by immobilization of Zymomonas mobilis strain after membrane permeation treatment. Doing; And converting the sorbitol prepared above into L-solvos by the immobilized Gluconobacter suboxydans strain after the membrane permeation treatment, and thus more stably and efficiently. L-Solvos can be prepared.

Description

2 단계 반응 시스템에 의한 L-솔보스의 제조방법Method for preparing L-Solvos by two stage reaction system

제 1 도는 본 발명에 따라 L-솔보스를 제조하기 위해 사용되는 2 단계 반응 시스템의 모식도이다.1 is a schematic of a two stage reaction system used to prepare L-Solvos according to the present invention.

본 발명은 L-솔보스의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자이모모나스모빌리스(Zymomonas mobilis)와 글루코노박터 서브옥시단스(Gluconobacter suboxydans) 균주를 이용한 2 단계 반응 시스템에 의해 L-솔보스를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing L-solvo, and more particularly, L-sol by a two-step reaction system using Zymomonas mobilis and Gluconobacter suboxydans strains. A method of manufacturing a boss.

L-솔보스는 비타민 C의 중간 원료로서, 일반적으로 비타민 C를 화학적으로 합성하는 라이히스타인(Reichstein) 공정중 다음과 같은 초기 2 공정에 의해 합성된다[Reichstein Gussner, Helv. Chim. Acta., 17, 311(1934)]. 먼저, 50% 포도당 용액에 니켈을 촉매로 하여 50 내지 180Hg/㎠의 압력하에 50 내지 150℃의 온도에서 반응시켜 D-솔비톨이 수득되면, 다음 단계로 아세토박터 자일리늄(Acetobacter xylinum), 그루코노박터 서브옥시단스 등과 같은 초산균을 이용하여 상기 D-솔비톨로부터 L-솔보스를 제조하는데, 보통 초산균에 의해 통상의 온도에서 24 시간내에 96 내지 99%가 전환된다.[Liebster et al., Chem. List, 50, 395(1956)]. 상기와 같은 L-솔보스의 제조에 초산균을 고정화하여 사용한 방법도 보고되어 있다.[Pomortseva Krasilnikova, Khim. Farm. Zh., 6, 721(1983); Donova Koshcheenko, Prik. Biokhim. Mikrobiol., 26, 214(1990); ibid., 24, 368(1988); Soetaert et al., Med. Fac. Landbouww. Rijksuniv. Gent., 54, 1511(1989); Tanaka et al., J. Ferment. Technol., 60, 431(1982); ibid., Appl. Microbiol. Biotechnol., 19, 85(1984); and Koseva et al., J. Biotechnol., 19, 301(1991)].L-Solvos is an intermediate of vitamin C, and is generally synthesized by the following two processes during the Reichstein process of chemically synthesizing vitamin C [Reichstein Gussner, Helv. Chim. Acta., 17, 311 (1934). First, when 50% glucose solution is reacted with nickel as a catalyst at a temperature of 50 to 150 ° C. under a pressure of 50 to 180 Hg / cm 2 to obtain D-sorbitol, the next step is acetobacter xylinum (Acetobacter xylinum), glucono L-sorbose is prepared from the D-sorbitol using acetic acid bacteria such as Bacter suboxydans and the like, which is usually converted to 96-99% within 24 hours by normal acetic acid. [Liebster et al., Chem. List, 50, 395 (1956). There has also been reported a method used by immobilizing acetic acid bacteria in the preparation of L-Solvos. [Pomortseva Krasilnikova, Khim. Farm. Zh., 6, 721 (1983); Donova Koshcheenko, Prik. Biokhim. Mikrobiol., 26, 214 (1990); ibid., 24, 368 (1988); Soetaert et al., Med. Fac. Landbouww. Rijksuniv. Gent., 54, 1511 (1989); Tanaka et al., J. Ferment. Technol., 60, 431 (1982); ibid., Appl. Microbiol. Biotechnol., 19, 85 (1984); and Koseva et al., J. Biotechnol., 19, 301 (1991).

또한 솔비톨의 제조에 화학적 합성법 대신에 자이모모나스 모빌리스를 이용하는 방법도 보고된 바 있다[Chun Rogers, Appl. Microbiol. Technol., 29, 19(1988); and Jung Chun, Kyung Hee J. Genet.m 1, 35(1989)]. 또다른 방법으로는 상기 초산균을 이용하여 솔비톨을 솔보스로 전환시키는 데 있어, 톨루엔 또는 브롬화 세틸-3-메틸 암모늄으로 처리한 균체를 카라기난으로고정화함으로써 295g/1의 수준으로 75일 이상 전환시킬 수 있는 안정화 방법도 개발되었다[Rehr et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 35, 144(1991); Nains et al., Anal. Biochem., 196, 234(1991); Prabhune et al., Enzyme Microb. Technol., 14, 161(1992);and Kim et al., KIST Report BSG 70180-313-2].It has also been reported to use Zymomonas mobilis instead of chemical synthesis for the preparation of sorbitol [Chun Rogers, Appl. Microbiol. Technol., 29, 19 (1988); and Jung Chun, Kyung Hee J. Genet. m 1, 35 (1989). As another method, the conversion of sorbitol to sorbose using the acetic acid bacterium may be achieved by converting the cells treated with toluene or cetyl-3-methyl ammonium to carrageenan for at least 75 days at a level of 295 g / 1. Stabilization methods have also been developed [Rehr et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 35, 144 (1991); Nains et al., Anal. Biochem., 196, 234 (1991); Prabhune et al., Enzyme Microb. Technol., 14, 161 (1992); and Kim et al., KIST Report BSG 70180-313-2].

상기와 같은 두개의 공정을 하나로 합치는 방법, 즉 1 단계로 솔비톨을 제조한 뒤 다음 단계로 솔비톨을 아세토박터 자일리늄 또는 클루코노박터 서브옥시단스와 같은 초산균을 사용하여 솔보스로 전환시키는 방법에 있어서는, 상기 1 단계에서 생성된 글루콘산(gluconate)이 솔비톨보다 초산균의 솔비톨 탈수소효소에 대한 친화성이 강하여 솔비톨이 기질로 이용되는 것을 저해하기 때문에, 반응물내에 글루콘산의 농도가 5% 이상이 될 경우에는 솔비톨이 솔보스로 전혀 전환되지 못한다는 문제점이 있다.In the method of combining the above two processes into one, that is, to prepare sorbitol in one step, the next step is to convert sorbitol to sorbose using acetic acid bacteria such as acetobacter xylium or Cluconobacter suboxydans. In this case, since the gluconate produced in step 1 has stronger affinity for sorbitol dehydrogenase of acetic acid than sorbitol, and inhibits sorbitol from being used as a substrate, the concentration of gluconic acid in the reactant may be 5% or more. In this case, there is a problem that sorbitol is not converted to sorbose at all.

이에, 본 발명자들은 상기와 같은 글루콘산의 억제 효과를 피하고 보다 효과적으로 솔비톨을 솔보스로 전환시키기 위해 연구를 거듭한 결과, 반응 시스템을 2 단계로 분리하고 균체를 막투과 처리하여 세포막의 투과성을 좋게한 후 고정화시킴으로써 안정성이 증가된 솔보스 제조 방법을 개발하게 되었다.Therefore, the present inventors have repeatedly studied to avoid the above inhibitory effect of gluconic acid and convert sorbitol to sorbose more effectively. As a result, the reaction system is separated into two stages and the cell is permeated to improve cell membrane permeability. After the immobilization, it was possible to develop a process for producing sorbose with increased stability.

따라서, 본 발명의 목적은 자이모모나스 모빌리스와 글루코노 서브옥시단스 균주를 이용한 2 단계 반응 시스템에 의해 L-솔보스를 제조하기 위한 보다 효과적이고 안정한 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a more effective and stable method for preparing L-Solvos by a two-step reaction system using Zymonas mobilis and Glucono suboxydans strains.

본 발명의 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 막투과 처리후 고정화시킨 자이모모나스 모빌리스 균주에 의해 포도당 및 과당으로부터 솔비톨을 제조하는 단계; 및 막투과 처리후 고정화시킨 글로코노박터 서브옥시단스 균주에 의해 상기에서 제조된 솔비톨을 L-솔보스로 전환시키는 단계를 포함하는, 2 단계 반응 시스템에 의한 효율적인 L-솔보스의 제조방법이 제공된다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention comprises the steps of preparing sorbitol from glucose and fructose by immobilized Zymonas mobilis strain after membrane permeation treatment; And converting the sorbitol prepared above into L-sorbose by the immobilized gloconobacter suboxydans strain after membrane permeation treatment, thereby providing an efficient method for producing L-solvos by a two-stage reaction system. do.

즉, 본 발명은 솔비톨을 합성한 후 글로코노박터 서브옥시단스를 이용해 상기 솔비톨을 솔보스로 전환시켜 솔보스를 제조하는 방법에 있어, 글루콘산에 의한 글루코노박터 서브옥시단스의 솔비톨 탈수소 효소능의 저하 현상을 극복하기 위해, 반응 시스템을 자이모모나스 모빌리스를 이용한 솔비톨 합성 단계와 글루코노박터 서브옥시단스를 이용한 솔비톨의 솔비스로의 전환 단계라는 2 단계로 분리하고, 상기 글루코노박터 서브옥시단스를 알긴산 소다로 고정화시켜 솔비톨 탈수소효소에 대한 글루콘산의 영향을 최소화함으로써 솔비톨의 솔보스로의 전환율을 높인 것이다.That is, the present invention synthesizes sorbitol and converts the sorbitol to sorbose using a gloconobacter suboxydans to produce sorbose, wherein the sorbitol dehydrogenase ability of the gluconobacter suboxydans with gluconic acid is produced. In order to overcome the deterioration of the reaction system, the reaction system was separated into two stages: a sorbitol synthesis step using Zymomonas mobilis and a conversion of sorbitol to sorbita using Gluconobacter suboxydans, and the glucobacter suboxy The conversion of sorbitol to sorbose is enhanced by minimizing the effects of gluconic acid on sorbitol dehydrogenase by immobilizing Dans with soda alginate.

이하, 본 발명을 제 1 도를 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.

먼저, 본 발명에 따른 반응 시스템의 제 1 단계로서 자이모모나스 모빌리스 ZM(ATCC 31821) 균체를 0.01 내지 2.0(w/v), 바람직하게는 0.07 내지 1.0% 브롬화 세틸-3-메틸 암모늄으로 처리하여 세포막을 투과시킨 다음, 상기 처리된 균체에 0.5 내지 5.0%, 바람직하게는 1.0 내지 4.0% 알긴산 소다 용액을 첨가하여 최적 균체 농도로 한후, 혼합물을 2% 염화 칼슘 용액에 적가하여 고정화 비이드를 제조한다. 상기 비이드를 제 1 도에 나타낸 바와 같은 충진형 반응기인 제 1 반응기(1)에 충진시키고, 여기에 반응기질로서 포도당과 과당 각각 2% 수용액을 반응기질 저장조(3)로부터 분당 0.1㎖의 속도로 공급해준다.First, as a first step of the reaction system according to the present invention, Zymonas mobilis ZM (ATCC 31821) cells are treated with 0.01 to 2.0 (w / v), preferably 0.07 to 1.0% cetyl-3-methyl ammonium bromide. After permeation of the cell membrane, 0.5 to 5.0%, preferably 1.0 to 4.0% sodium alginate solution was added to the treated cells to obtain an optimal cell concentration, and the mixture was added dropwise to 2% calcium chloride solution to obtain immobilized beads. Manufacture. The beads were filled in the first reactor 1, which is a packed reactor as shown in FIG. 1, to which a 2% aqueous solution of glucose and fructose, respectively, as a reactor was carried out at a rate of 0.1 ml per minute from the reactor tank 3. To supply.

한편으로, 글루코노박터 서브옥시단스 KCTC 2111 균체를 1 내지 20%, 바람직하게는 5 내지 15%의 톨루엔을 함유하는 초산 완충용액(100 mM, pH 5.8)으로 처리하여 세포막을 투과시킨 다음, 상기 막투과 처리한 균체 또는 처리하지 않은 글루코노박터 서브옥시단스 KCTC 211 균체에 0.5 내지 5.0%, 바람직하게는 1.0 내지 4.0% 알긴산 소다 용액을 첨가하여 최적 균체 농도로 한 후, 혼합물을 2% 염화칼슘 용액에 적가하여 고정화 비이드를 제조한다. 상기 비이드는 제 1 도에 나타낸 바와 같은 유동층 반응기인 제 2 반응기(2)에 충진시키고, 여기에 압축 공기 탱크(7)로 부터 공기압 조정기(5)를 통해 압축 공기를 5 vvM으로 공급하면서 각각 2%의 솔비톨과 글루콘산을 함유한 100 mM 초산 완충 용액(pH 5.5)을 공급한다.On the other hand, Gluconobacter suboxydans KCTC 2111 cells were treated with acetic acid buffer solution (100 mM, pH 5.8) containing 1 to 20%, preferably 5 to 15% toluene, to permeate the cell membrane, and then To the optimum cell concentration by adding 0.5-5.0%, preferably 1.0-4.0% alginate soda solution to the membrane-treated or untreated Gluconobacter suboxydans KCTC 211 cells, the mixture was subjected to 2% calcium chloride solution. Immobilized beads are prepared by dropwise addition. The beads were filled in a second reactor 2, which is a fluidized bed reactor as shown in FIG. 1, and supplied with compressed air at 5 vvM from the compressed air tank 7 through an air pressure regulator 5, respectively. A 100 mM acetic acid buffer solution (pH 5.5) containing 2% sorbitol and gluconic acid is supplied.

이어서, 상기 제 1 반응기 및 제 2 반응기를 제 1 도에 나타낸 바와 같이 연결한 후 제 1 반응기의 최상층부에서 0.1 ㎖/분의 속도로 반응 용액을 제 2 반응기로 공급하여 제 1 반응기의 유출액과 제 2 반응기의 반응물을 반응시킨다. 제 2 반응기의 반응 생성물은 0.1 ㎖/분의 속도로 반응 생성물 저장조(6)에 회수하여 분석을 수행한다. 상기와 같은 본 발명에 따른 2 단계 반응 시스템에서 1 단계로 자이모모나스 모빌리스에 의해 생성된 솔비톨은 2 단계에서 막투과 및 고정화 처리를 거친 글루코노박터 서브옥시단스에 의해 75% 까지 전환되었다.Subsequently, after connecting the first reactor and the second reactor as shown in FIG. 1, the reaction solution was fed to the second reactor at a rate of 0.1 ml / min from the uppermost part of the first reactor, and the effluent of the first reactor and the first reactor were 2 React the reactants in the reactor. The reaction product of the second reactor is recovered to the reaction product reservoir 6 at a rate of 0.1 ml / min to carry out the analysis. Sorbitol produced by Zymonas mobilis in one step in the two-step reaction system according to the present invention was converted to 75% by Glunobacter suboxydans after membrane permeation and immobilization in two steps.

본 발명에 따른 반응 시스템에 있어, 각각 브롬화 세틸-3-메틸 암모늄과 톨루엔으로 세포막 투과 처리된 각각의 미생물은 0.05 내지 2.0 %, 바람직하게는 0.1 내지 1.0 % 글루타르알데히드 용액으로 처리하여 안정화시킨 다음 고정화 처리에 적용될 수 있다. 고정화 처리를 거쳐 고정화된 균체의 비이드내 농도는 20 내지 300 mg/㎖, 바람직하게는 30 내지 250 mg/㎖ 로서, 상기 충진형 제 1 반응기에 사용되는 자이모모나스 모빌리스의 비이드내 최적 균체 농도는 100 mg/㎖ 이고, 유동층 제 2 반응기에 사용되는 글루코노박터 서브옥시단스의 비이드내 최적 균체 농도는 80 mg/㎖ 인 것이 바람직하다. 또한 각 반응기에 공급되는 비이드의 양은 자이모모나스 모빌리스의경우는 조업 용적의 50 %, 글루코노박터 서브옥시단스의 경우는 조업 용적의 20 %로 조절하는 것이 바람직하다.In the reaction system according to the present invention, each microorganism treated with cell membrane permeation with cetyl-3-methyl ammonium bromide and toluene, respectively, is stabilized by treatment with 0.05-2.0%, preferably 0.1-1.0% glutaraldehyde solution. It can be applied to the immobilization process. The concentration in the beads of the cells immobilized through the immobilization treatment is 20 to 300 mg / ml, preferably 30 to 250 mg / ml, which is optimal in the beads of Zymomonas mobilis used in the packed first reactor. The cell concentration is 100 mg / ml, and the optimum cell concentration in the beads of the Gluconobacter suboxydans used in the fluidized bed second reactor is preferably 80 mg / ml. In addition, the amount of beads supplied to each reactor is preferably adjusted to 50% of the operation volume in the case of Zymonas mobilis, and 20% of the operation volume in the case of Gluconobacter suboxydans.

상기 반응 시스템에서, 제 1 반응기의 유출액과 제 2 반응기의 반응물을 반응시킬 때의 반응 온도는 온도 조절용 수조(4)를 사용하여 20 내지 50 ℃ , 바람직하게는 25 내지 45 ℃로 조정한다. 또한 반응시의 수소이온농도(pH)는 초산 완충액을 사용하여 4.0 내지 8.0, 바람직하게는 4.2 내지 7.5로 유지시키고, 반응기중의 용존 산소 농도는 포화농도의 5 내지 60 5, 바람직하게는 8 내지 50 %로 유지시킨다.In the reaction system, the reaction temperature at the time of reacting the effluent of the first reactor with the reactant of the second reactor is adjusted to 20 to 50 ° C., preferably 25 to 45 ° C., using the temperature control bath 4. In addition, the hydrogen ion concentration (pH) in the reaction is maintained at 4.0 to 8.0, preferably 4.2 to 7.5 using acetic acid buffer solution, dissolved oxygen concentration in the reactor is 5 to 60 5, preferably 8 to saturation concentration Keep at 50%.

반응 기질로 사용되는 포도당 및 과당, 반응물중의솔비톨, 솔보스 및 글루콘산의 정량 분석은 미국 백크만 (Beckman)사의 μ-Spherogel(300 ㎜ x 6.5 ㎜) 컬럼을 이용하고, 케토글루콘산은 미국 바이오래드(Biorad)사 제품인 A-27(250 ㎜ x 4.6 ㎜) 커럼을 이용하여 미국 벡크만사의 HPLC 및 RI 검출기를 사용하여 수행하였다.For quantitative analysis of glucose and fructose, sorbitol, sorbose and gluconic acid in the reaction substrate, a μ-Spherogel (300 mm x 6.5 mm) column from Beckman, USA was used. The A-27 (250 mm x 4.6 mm) column from Biorad was performed using HPLC and RI detectors from Beckman, USA.

이하에서 하기의 실시예에 의거하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하겠지만, 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 태양을 예시하기 위한 것이며 본 발명의 범위를 이로 한정하는 것이 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, which are intended to illustrate preferred embodiments of the present invention and are not intended to limit the scope thereof.

[실시예]EXAMPLE

[실시예 1]: 자이모모나스 모빌리스에 의한 솔비톨 합성Example 1 Synthesis of Sorbitol by Zymonas Mobilis

단계 1: 균체의 배양 및 막투과 처리Step 1: Culture and Transmembrane Treatment of Cells

포도당 10 %, 황산 암모늄 0.1 %, 황산 마그네슘 0.1 %, 제 2 인산 칼륨 0.1 % 및 효모 엑기스 0.5 %를 함유한 배지(pH 5.0)에서 30 ℃로 48 시간 동안 정치 배양하여 얻은 자이모모나스 모빌리스 ZM4(ATCC 31821) 균체를 100 mM 초산완충액(pH 5.5)으로 세척한 후, 0.2 % 브롬화 세틸-3-메틸 암모늄 용액에 첨가하고 4 ℃에서 10 분간 교반하였다.Zymonas mobilis ZM4 obtained by stationary cultivation at 30 ° C. for 48 hours in a medium (pH 5.0) containing 10% glucose, 0.1% ammonium sulfate, 0.1% magnesium sulfate, 0.1% dibasic potassium phosphate and 0.5% yeast extract (ATCC 31821) The cells were washed with 100 mM acetic acid buffer (pH 5.5), added to a 0.2% cetyl-3-methyl ammonium bromide solution, and stirred at 4 ° C for 10 minutes.

단계 2: 균체의 안정화 및 고정화Step 2: Stabilization and Immobilization of Cells

상기 단계 1 에서 막투과 처리한 균체를 원심분리하여 회수한 다음, 0.3 % 글루타르알데히드 용액으로 처리하였다. 처리된 균체를 100 mM 초산완충액(pH 5.5)으로 2 회 세척한 후 동일한 완충용액에 분산시켜 얻은 세포액에 3 % 알긴산 소다 용액을 균체 1 g 당 10 ㎖의 비율로 첨가하여 균체 농도를 100 mg/㎖로 유지하면서 4 ℃에서 15 시간 동안 교반하였다. 이어서, 상기 혼합물을 1.5 kgf/㎠ 의 속도로 주사기를 이용하여 2 % 염화 칼슘 용액에 적가하여 고정화 비이드를 제조하였다. 수득된 비이드를 신선한 염화 칼슘 용액에서 30 분간 정치시킨 후 0.2% 염화 칼슘을 함유한 초산 완충액(pH 5.5)으로 세척하여 사용시까지 4 ℃에서 보관하였다.The cell membranes subjected to membrane permeation in step 1 were recovered by centrifugation, and then treated with 0.3% glutaraldehyde solution. The treated cells were washed twice with 100 mM acetic acid buffer (pH 5.5) and then dispersed in the same buffer solution. To the cell solution obtained, 3% alginate solution was added at a rate of 10 ml per 1 g of cells to increase the cell concentration to 100 mg / g. Stir at 4 ° C. for 15 h while maintaining in ml. The mixture was then added dropwise to 2% calcium chloride solution using a syringe at a rate of 1.5 kgf / cm 2 to prepare immobilized beads. The beads obtained were left standing in fresh calcium chloride solution for 30 minutes, washed with acetic acid buffer solution containing 0.2% calcium chloride (pH 5.5) and stored at 4 ° C until use.

단계 3: 솔비톨의 합성Step 3: Synthesis of Sorbitol

상기 단계 2 에서 제조한 균체 비이드를 40 ㎜ x 300 ㎜ 크기의 충진형 반응기에 조업 용적의 50 %의 양으로 충진한 후, 반응기질로서 초산 완충액(pH 5.5) 중의 포도당 및 과당 각 2 % 용액을 0.1 ㎖/분의 속도로 반응기에 공급하였다. 반응물 분석 결과 반응물의 조성이 솔비톨과 글루콘산 만으로 구성된 것으로 나타나 솔비톨로의 전환율은 100 % 였다.The cell beads prepared in step 2 were charged to a 40 mm x 300 mm sized reactor in an amount of 50% of the working volume, and then 2% solution of glucose and fructose in acetic acid buffer (pH 5.5) as the reactor mass. Was fed to the reactor at a rate of 0.1 ml / min. Analysis of the reactants showed that the composition of the reactants consisted of only sorbitol and gluconic acid, and the conversion to sorbitol was 100%.

[실시예 2]: 글루코노박터 서브옥시단스에 의한 솔보스 생성Example 2 Solvose Production by Gluconobacter Suboxydans

단계 1: 균체의 배양 및 막투과 처리Step 1: Culture and Transmembrane Treatment of Cells

솔비톨 5 %, 박토 펩톤 1 % 및 효모 엑기스 0.5 %를 함유한 배지(pH 5.8)에서 30 ℃로 48 시간 동안 진탕 배양하여 얻은 글루코노박터 서브옥시단스 KCTC 2111 균체를 100mM 초산 완충액(pH 5.5)으로 세척한 후 원심분리하여 균체를 회수하는 한편, 상기 세척한 균체를 10 %, 톨루엔을 함유하는 초산 완충용액에 첨가하여 4 ℃에서 10 분간 교반하였다.Gluconobacter suboxydans KCTC 2111 cells obtained by shaking culture at 30 ° C. for 48 hours in a medium containing 5% sorbitol, 1% bactopeptone and 0.5% yeast extract at 30 ° C. were treated with 100 mM acetic acid buffer (pH 5.5). After washing, the cells were recovered by centrifugation, and the washed cells were added to 10% acetic acid buffer solution containing toluene and stirred at 4 ° C. for 10 minutes.

단계 2: 균체의 안정화 및 고정화Step 2: Stabilization and Immobilization of Cells

상기 단계 1 에서 배양한 글루코노박터 서브옥시단스 KCTC 2111 균체를 톨루엔으로 막투과 처리하고 비이드내 균체 농도를 80 mg/㎖로 유지함을 제외하고는 상기 실시예의 단계 2 에서와 동일한 방법으로 처리하여 고정화된 균체 비이드를 제조하였다.Gluconobacter suboxydans KCTC 2111 cells incubated in step 1 were treated with toluene in a membrane and treated in the same manner as in step 2 of the above example except that the cell concentration in the beads was maintained at 80 mg / ml. Immobilized cell beads were prepared.

단계 3: 글루코노박터 서브옥시단스에 의한 솔비톨의 솔보스로의 전환Step 3: Conversion of Sorbitol to Solvos by Gluconobacter Suboxydans

상기 단계 2 에서 제조한 균체 비이드를 60 ㎜ x 270 ㎜ 크기의 유동층 반응기에 조업 용적의 20 % 의 양으로 충진한 후, 공기를 5 vvm으로 공급하면서 반응 기질로서 초산 완충액(pH 5.5) 중의 솔비톨 및 글루콘산 각 2 % 용액을 0.1 ㎖/분의 속도로 반응기에 공급하였다. 반응물 분석 결과 반응물의 조성이 L-솔보스와 케토글루콘산 만으로 구성된 것으로 나타나 솔보스로의 전환율은 100 % 였다.The cell beads prepared in step 2 were charged to a 60 mm x 270 mm fluidized bed reactor in an amount of 20% of the operating volume, followed by sorbitol in acetic acid buffer (pH 5.5) as a reaction substrate while supplying air at 5 vvm. And 2% solution of each gluconic acid was fed to the reactor at a rate of 0.1 ml / min. Analysis of the reactants showed that the composition of the reactants consisted of only L-sorbose and ketogluconic acid, and the conversion to solvose was 100%.

[실시예 3]: 2 단계 반응 시스템에 의한 L-솔보스의 합성Example 3 Synthesis of L-Solvos by Two Stage Reaction System

상기 실시예 1 과 실시예 2 의 각 반응기를 제 1 도와 같이 연결한 후, 과당 및 포도당 각 2 % 용액을 제 1 반응기에 0.1 ㎖/분의 속도로 반응기 밑으로 공급하여 제 1 반응기중에서 자이모모나스 모빌리스 ATCC 31821 균주에 의한 솔비톨합성 반응을 수행시키고, 상기 제 1 반응기의 최상층부에서 0.1 ㎖/분의 속도로 반응용액을 뽑아 제 2 반응기의 하부로 공급하여 제 2 반응기중에서의 글루코노박터 서브옥시단스 KCTC 2111 균주에 의한 솔보스 전환 반응을 수행시켰다. 이어서, ㎖/분의 속도로 상기 제 2 반응기의 최상층부로 부터 반응 생성물을 회수하였다. 상기 회수된 반응 생성물을 분석한 결과 제 1 반응기에서 생성된 솔비톨의 75 %가 L-솔보스로 전환된 것으로 확인되었다. 상기 2 단계 반응시스템은 연속식으로 300 시간까지 안정하게 유지되었다.After connecting the reactors of Example 1 and Example 2 together with the first degree, the 2% solution of fructose and glucose was supplied to the first reactor at a rate of 0.1 ml / min to the bottom of the reactor and the Zymomo in the first reactor. The sorbitol synthesis reaction was carried out by the Nas Mobilelis ATCC 31821 strain, and the reaction solution was extracted at the rate of 0.1 ml / min from the uppermost part of the first reactor and fed to the lower part of the second reactor, thereby providing the gluconobacter sub in the second reactor. The sorbose conversion reaction with the Oxydans KCTC 2111 strain was performed. The reaction product was then recovered from the top of the second reactor at a rate of ml / min. Analysis of the recovered reaction product found that 75% of the sorbitol produced in the first reactor was converted to L-Solvos. The two stage reaction system remained stable for up to 300 hours continuously.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 2 단계 반응 시스템에 의하면 포도당과 과당으로부터 보다 안정하고 효율적으로 L-솔보스를 제조할 수 있다.As described above, according to the two-stage reaction system according to the present invention, it is possible to prepare L-solvos more stably and efficiently from glucose and fructose.

Claims (11)

막투과 처리후 고정화시킨 자이모모나스 모빌리스(Zymomonas mobilis) 균주에 의해 포도당 및 과당으로부터 솔비톨을 제조하는 단계; 및 막투과 처리후 고정화시킨 글루코노박터 서브옥시단스(Gluconobacter suboxydans) 균주에 의해 상기에서 제조된 솔비톨을 L-솔보스로 전환시키는 단계를 포함하는, 2 단계 반응 시스템에 의한 L-솔보스의 제조방법.Preparing sorbitol from glucose and fructose by immobilization of Zymomonas mobilis strain after immobilization; And converting the sorbitol prepared above into L-solvos by the immobilized Gluconobacter suboxydans strain after the membrane permeation treatment. Way. 제 1 항에 있어서, 상기 자이모모나스 모빌리스와 글루코노박터 서브옥시단스의 막 투과 처리가 각각 0.01 내지 2.0 % 브롬화 세틸-3-메틸암모늄 및 1 내지 20 % 톨루엔 용액을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The membrane permeation treatment of Zymomonas mobilis and Glunobacter suboxydans is performed using 0.01 to 2.0% cetyl-3-methylammonium bromide and 1 to 20% toluene solution, respectively. How to. 제 2 항에 있어서, 상기 브롬화 세틸-3-메틸 암모늄 용액의 농도가 0.07 내지 1.0 5 이고, 상기 톨루엔 용액의 농도가 5 내지 15 % 인것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 2, wherein the concentration of cetyl-3-methyl ammonium bromide solution is 0.07 to 1.0 5 and the concentration of the toluene solution is 5 to 15%. 제 1 항에 있어서, 상기 미생물의 고정화가 0.5 내지 5.0 % 알긴산 소다 용액을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the immobilization of the microorganism is carried out using a 0.5 to 5.0% sodium alginate solution. 제 4 항에 있어서, 상기 알긴산 소다 용액의 농도가 1.0 내지 4.0 % 인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 4, wherein the concentration of the soda alginate solution is 1.0 to 4.0%. 제 1 항에 있어서, 상기 반응이 20 내지 50 ℃의 온도 및 포화농도의 5 내지 60 %의 용존산소농도에서 4.0 내지 8.0의 pH를 유지하면서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the reaction is carried out while maintaining a pH of 4.0 to 8.0 at a temperature of 20 to 50 ℃ and a dissolved oxygen concentration of 5 to 60% of the saturation concentration. 제 6항에 있어서, 상기 반응 온도가 25 내지 45 ℃이고, 용존산소농도가 포화농도의 8 내지 50 %이며, pH가 4.2 내지 7.5인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 6, wherein the reaction temperature is 25 to 45 ℃, dissolved oxygen concentration is 8 to 50% of the saturation concentration, pH is 4.2 to 7.5. 제 4항에 있어서, 상기 고정화된 균체의 농도가 20 내지 300 mg/㎖ 인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 4, wherein the concentration of the immobilized cells is characterized in that 20 to 300 mg / ㎖. 제 8 항에 있어서, 상기 고정화된 균체의 농도가 30 내지 250 mg/㎖ 인 것을 특징으로 하는 방법.9. The method according to claim 8, wherein the concentration of the immobilized cells is 30 to 250 mg / ml. 제 2 항에 있어서, 상기 막투과 처리된 미생물을 0.05 내지 2.0 %의 글루타르알데히드 용액으로 처리하여 안정화시키는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 2, wherein the membrane-treated microorganisms are stabilized by treatment with 0.05 to 2.0% glutaraldehyde solution. 제 10 항에 있어서, 상기 글루타르알데히드 용액의 농도가 0.1 내지 1.0 % 인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 10, wherein the concentration of glutaraldehyde solution is 0.1 to 1.0%.
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