KR100289501B1 - 콩 유래 성분을 이용한 젖산의 생산방법 - Google Patents

콩 유래 성분을 이용한 젖산의 생산방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100289501B1
KR100289501B1 KR1019990017375A KR19990017375A KR100289501B1 KR 100289501 B1 KR100289501 B1 KR 100289501B1 KR 1019990017375 A KR1019990017375 A KR 1019990017375A KR 19990017375 A KR19990017375 A KR 19990017375A KR 100289501 B1 KR100289501 B1 KR 100289501B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lactic acid
soybean
culture medium
vitamin
yeast extract
Prior art date
Application number
KR1019990017375A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20000073826A (ko
Inventor
장호남
장용근
권선훈
최동원
이평천
임성진
이우기
Original Assignee
윤덕용
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 윤덕용, 한국과학기술원 filed Critical 윤덕용
Priority to KR1019990017375A priority Critical patent/KR100289501B1/ko
Publication of KR20000073826A publication Critical patent/KR20000073826A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100289501B1 publication Critical patent/KR100289501B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/56—Lactic acid

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 미생물을 이용하여 젖산을 생산하는 발효공정에 있어서, 콩가루, 콩단백질 또는 콩단백질의 가수분해물 등 콩으로부터 유래한 성분을 젖산발효 미생물 배양배지에 포함시켜 복합질소원으로서 이용함으로써, 우수한 생산성능 및 높은 경제성으로 젖산을 생산할 수 있는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 콩 유래 성분 및 비타민을 포함하는 배양배지에 젖산 발효미생물을 접종하여 배양하고, 전기 배양물로부터 젖산을 수득하는 공정을 포함한다. 본 발명에 의하면, 젖산 발효미생물의 배양을 통한 젖산의 생산에 있어서, 효모추출물을 질소원으로 이용할 때와 비교하여 낮은 배지비용으로 60시간 안에 120g/L의 젖산을 생산할 수 있다. 이러한 결과는 종래의 방법들과 비교해 볼 때, 전체 공정의 경제성을 크게 차지하는 배지성분인 효모추출물을 곡물인 콩을 이용하여 완전히 대체할 수 있다는 것에 중요한 의미가 있는 바, 젖산의 대량생산을 위한 생산비용을 획기적으로 줄일 수 있다.

Description

콩 유래 성분을 이용한 젖산의 생산방법{Method for Manufacturing Lactic Acid Using Soybean Component}
본 발명은 콩 유래 성분을 이용한 젖산(유산, lactic acid, 2-hydroxypropionic acid)의 생산방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 미생물을 이용하여 젖산을 생산하는 발효공정에 있어서, 콩가루, 콩단백질 또는 콩단백질의 가수분해물 등 콩으로부터 유래한 성분을 젖산발효 미생물 배양배지에 포함시켜 복합질소원으로서 이용함으로써, 우수한 생산성능 및 높은 경제성으로 젖산을 생산할 수 있는 방법에 관한 것이다.
산업적으로 널리 사용되고 있는 젖산은 화학합성이나 미생물의 발효공정을 이용해서 생산할 수 있다. 최근에는 전세계 생산량의 약 50%를 차지하던 젖산의 화학합성공정은 그 비중이 줄어들고 있는 반면, 환경친화적이고 자연계에 풍부하게 존재하는 탄소원(전분, 포도당, 설탕, 유당 등)을 이용하는 젖산의 발효에 의한 생산방법이 개발되고 있으며, 젖산이 생분해성 고분자 및 환경친화적인 산업용 용제의 주원료로 사용될 수 있다는 가능성이 알려짐에 따라, 보다 낮은 비용으로 젖산을 대량생산할 수 있는 여러 가지 방법이 시도되고 있다. 특히 젖산발효의 원료비용은 전체 공정의 경제성에 가장 중요한 영향을 미치기 때문에, 보다 값싼 배양배지를 개발하여 생산비용을 낮추려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
젖산생산을 위한 미생물 배양배지는 일반적으로 탄소원과 질소원으로 구성되며, 사용되는 미생물의 영양요구특성을 맞추기 위해 비타민, 핵산, 지질등과 함께 인, 마그네슘, 황 등의 무기염류를 미생물의 특성에 맞추어 미량씩 첨가함으로써 완성되는데, 특히, 락토바실러스 등의 혐기성 균주들은 외부로부터 많은 종류의 성장인자들을 제공해 주어야만 세포의 성장과 활성이 유지되는 것으로 알려져 있다. 이런 높은 영양요구성 때문에, 기존의 젖산생산을 위한 배지에는 아미노산과 비타민 등 영양성분을 다량 포함하는 복합질소원이 필수적으로 이용되어 왔는 바, 이러한 복합질소원은 효모추출물로 대표되며, 옥수수침지액, 말트추출물, 유청(whey) 등이 사용되는 경우도 있지만, 지금까지는 효모추출물이 가장 효과적인 것으로 알려져 있고, 거의 모든 젖산균 배양공정에서 효모추출물을 질소원으로 사용하고 있다. 이러한 젖산생산용 배양배지 구성성분으로서의 효모추출물은 가격이 아주 비싸기 때문에, 미생물 배양을 통한 젖산생산에서의 전체적인 생산비용을 줄이기 위해서는 반드시 배제되거나 그 사용량을 줄여야 하는 문제가 제기되었으며, 많은 연구자들이 이를 개선하기 위한 노력을 해왔다.
이러한 노력의 대표적인 예로서, 1996년 핀란드의 후자넨(Hujanen) 등은 미생물 발효에 의한 젖산생산시 사용되는 효모추출물의 사용량을 줄이기 위하여, 보리의 말트추출물, 펩톤, 그래스추출물(grass extract), 카제인가수분해물, 옥수수침지액 또는 알콜증류폐액사료에 의한 효과를 관찰하여, 말트추출물과 소량(4g/L)의 효모추출물을 배양배지 중의 질소원으로 이용할 경우, 발효속도는 조금 떨어지지만 효모추출물만을 사용했을 때(22g/L)와 동일한 농도(90 내지 100g/L)의 젖산을 얻을 수 있음을 보고하였다(참조: M. Hujanen and Y.-Y, Linko (1996), Effect of temperature and various nitrogen sources on L(+)-lactic acid production by Lactobacillus casei, Applied Microbiology and Biotechnology 45:307-313).
또한, 독일의 뵈가르트(Bogardts) 등은 우유처리공장의 유청폐액으로부터 젖산을 생산하는데 있어서, 효모추출물 등 복합질소원의 첨가 없이도 젖산발효가 가능한 균주를 유청으로부터 분리하고, 이를 이용한 연속발효공정과 젖산의 정제공정을 개발하는데 성공했다고 보고한 바 있다. 그들은 축산폐기물로 버려지는 유청폐액을 배양배지 중의탄소원과 질소원으로 사용할 경우, 별도의 효모추출물을 사용할 필요가 없기 때문에, 배지비용이 크게 절감되어 1 kg의 젖산을 66센트의 비용으로 생산할 수 있을 것으로 예상하였다(참조: P. Bogardts, et al., Integrated bioprocess for the simultaneous production of lactic acid and dairy sewage treatment, Bioprocess Engineering 19:321-329, 1998). 이때, 유청폐액에는 탄소원인 유당(lactose)을 물론 다량의 단백질과 기타영양성분이 포함되어 있으므로 상술한 효과가 가능했으나, 일반적으로는 유청만으로는 고농도의 젖산을 발효하기 위한 충분한 영양성분을 제공하지 못한다고 알려져 있어 이의 개선이 요구되었다.
아울러, 대한민국 특허공개 제 97-14592호 및 대한민국 특허 제 23366호 등에는 젖산을 생산하는데 있어서, 유청이나 옥수수침지액을 질소원으로 이용함으로써 효모추출물의 사용을 배제하는 방법을 개시하고 있으나, 이 또한 100g/L 이상의 높은 농도로 유청이나 옥수수침지액을 배양배지에 포함시켰기 때문에, 발효 후 젖산을 정제하는데 있어서 많은 지장을 초래하게 되었다. 이외에도, 지금까지 효모추출물의 대체를 위한 여러가지 연구결과가 발표되었으나, 아직까지 효모추출물을 완전히 대체함과 동시에, 높은 생산성능을 가지는 경제적인 젖산생산용 배양배지의 조성 및 이를 이용한 젖산의 생산방법은 개발되지 못한 상태였다.
한편, 콩의 1996년 전세계 생산량은 약 1억 3천만 톤으로, 이 중 49%가 미국에서 생산되고 있으며, 콩은 전세계 유지종자(oil seed)의 50% 이상, 단백질 공급용 곡물가루(protein meal)의 60% 이상을 차지하는 등, 옥수수, 밀 등과 함께 막대한 양의 생산이 이루어지고 있는 바, 타 곡물에 비해 단백질(건조 중량기준 약 40%)과 식물성 유지(건조 중량기준 약 20%)를 다량 포함하고 있기 때문에, 식품으로서 뿐만 아니라, 축산사료, 산업용 유지 등 대단히 많은 상품의 원료로 이용되고 있다. 또한, 전기 콩으로부터 제조되는 콩가루(soybean meal)는 식품 및 사료의 원료로 대량 사용되고 있으며, 1996년 미국에서의 가격은 곡물 중 아주 낮은 가격대인 1 톤당 289미국달러였다(참조: SOYSTATS, A Reference Guide (1998) in American Soybean Association's WWW site, http://www.oilseeds.org/asa). 이러한 콩의 영양학적 장점과 낮은 생산가격을 감안할 때, 미생물 배양에 의한 젖산생산에 사용되는 1kg 당 약 3.3미국달러(미국 Universal Food 사의 효모추출물 제품인 Amberex 1003의 1991년 가격)인 효모추출물과 충분히 경쟁력이 있을 것으로 추측되었다.
아울러, 유(Yoo) 등은 락토바실러스 카세이(Lactobacillus casei)의 젖산생산에 있어서, 고가의 효모추출물을 일부 대체하기 위하여, 카제인, 글루텐, 목화씨, 콩단백질 또는 동물조직의 가수분해물의 영향에 대해 실험한 결과, 5가지 비타민(엽산, 비타민 B2, 비타민 B5, 비타민 B6, 니코틴산)과 콩단백질의 가수분해물인 엔-지-소이펩톤(N-Z-soy peptone) 3.3g/L를 배양배지에 첨가함으로써, 10g/L의 효모추출물 농도를 5g/L로 줄일 수 있음을 발표하였다(참조: I. K. Yoo, et al., 'Effect of B vitamin supplementation on lactic acid production by Lactobacillus casei', Journal of Fermentation and biotechnology, 84:172-175, 1997). 그러나, 전기 개시된 방법은 효모추출물을 완전히 대체할 수 없는 방법이었으며, 첨가시켜주는 비타민에 대한 자세한 구성이 개시되지 못하여, 젖산생산의 효율과 생산비를 낮추는데 있어서 더욱 개선이 필요한 실정이었다. 따라서, 효모추출물을 완전히 대체시킬 수 있는 젖산생산용 배양배지의 새로운 질소원을 개발하고, 이를 이용하여 고효율 및 저생산비에 의한 젖산생산을 가능하게 하는 방법을 개발하여야 할 필요성이 끊임없이 대두되었다.
이에, 본 발명자들은 젖산발효 미생물의 배양배지에서 효모추출물의 사용을 완전히 대체할 수 있는 새로운 배지를 개발하고, 이를 이용하여 고농도의 젖산을 경제적으로 생산할 수 있는 기술을 확립하고자 예의 노력한 결과, 콩 유래 성분을 배양배지 중의 질소원으로 이용하고, 보조제로서 비타민을 첨가시켜줄 경우, 효모추출물을 사용할 때보다 적은 비용으로 우수한 젖산생산이 가능함을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
결국, 본 발명의 주된 목적은 콩 유래 성분을 포함하는 배양배지를 이용하여 고농도의 젖산을 낮은 배지비용으로 생산함으로써, 공정의 경제성을 크게 향상시킬 수 있는 젖산의 경제적인 생산방법을 제공하는 것이다.
도 1은 콩 유래 성분을 포함하는 배양배지를 이용한 젖산발효에 있어서, 시간에 따른 젖산의 농도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 콩 유래 성분을 포함하는 배양배지를 이용한 젖산발효에 있어서, 시간에 따른 포도당의 농도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 콩 유래 성분을 포함하는 배양배지를 이용한 젖산발효에 있어서, 시간에 따른 젖산 발효미생물의 농도를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 콩 유래 성분을 이용한 젖산의 생산방법은 콩 유래 성분 및 비타민을 포함하는 배양배지에 젖산 발효미생물을 접종하여 배양하고, 전기 배양물로부터 젖산을 수득하는 공정을 포함한다. 이때, 콩 유래 성분으로서는 콩가루, 콩단백질 또는 콩단백질의 가수분해물을 이용할 수 있으며, 전기 콩 유래 성분은 제조된 상태에 따라 농도 및 성분이 다르기 때문에, 사용하는 미생물의 종류 및 포도당의 사용양에 따라 그 사용양이 달라질 수 있으나, 일반적으로 배양배지의 탄소원 함유량 1㎏을 기준으로, 배양배지 리터 당 50 내지 300g, 바람직하게는 70 내지 200g 포함시켜 사용한다. 콩단백질은 콩으로부터 정제된 통상의 콩단백질을 사용할 수 있으며, 콩단백질의 가수분해물은 콩가루로부터 효소반응을 통하여 제조할 수 있는데, 참고로 미국특허 제 4,882,180호에는 식품용 콩가수분해물의 제조방법에 대한 자세한 방법이 기술되어 있으며, 예로부터 간장 등 콩분해식품의 제조에 사용되는 미생물 및 상업화되어있는 단백질 분해효소을 이용하여 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 콩 유래 성분을 배양배지에 포함시켜 이용할 시에는 보조제로서 비타민을 소량 첨가해 주는 것이 필수적인 바, 비타민 B1, 비타민 B2, 비타민 B5, 비타민 B6, 비오틴, 니코틴산, 아미노벤조익산 및 이들의 등가물로 구성된 그룹으로부터 4가지 이상을 각각 배양배지 리터 당 0.1㎍ 내지 10㎎씩 포함시켜 주어야 한다. 이때, 비타민은 정제된 비타민을 조합하여 사용할 수도 있고, 각 비타민 성분을 다량 포함하는 통상의 산업용 배지성분 중에서 해당 비타민의 첨가범위에 맞추어 첨가시켜 줄 수도 있다. 배양배지는 젖산 발효미생물을 배양할 수 있는 통상의 설탕, 포도당, 유당으로 대표될 수 있는 탄소원 및 미량의 금속이온과 무기염이 포함된 배양배지를 사용할 수 있으며, 젖산 발효미생물은 바실러스(Bacillus), 락토바실러스(Lactobacillus), 락토코커스(Lactococcus) 또는 스트렙토코커스 (Streptococcus) 속의 통상적인 젖산 발효미생물을 이용할 수 있다. 구체적으로, 콩 유래 성분을 포함하는 배양배지를 적용시킬 수 있는 젖산 발효미생물로는 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus), 바실러스 코아규란스(Bacillus coagulans), 바실러스 레보락티커스(Bacillus laevolacticus), 락토바실러스 아밀로필러스(Lactobacillus amylophilus), 락토바실러스 아밀로보러스(Lactobacillus amylovorous), 락토바실러스 카제이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 델브루에키(Lactobacillus delbrueckii), 락토바실러스 헬베티커스(Lactobacillus helveticus), 락토바실러스 락티스(Lactobacillus lactis), 스트렙토코커스 페칼리스(Streptococcus faecalis), 스트렙토코커스 서모필러스(Streptococcus thermophilus), 스트렙토코커스 이눌리니스(Streptococcus inulinis), 스트렙토코커스 크레모리스(Streptococcus cremoris) 등이 있다.
아울러, 젖산 발효미생물의 배양은 통상적인 회분식 또는 연속식 배양을 이용할 수 있으며, 각 젖산 발효미생물의 특성에 맞는 배양조건에 의하여 35 내지 45℃의 온도 및 pH 5.0 내지 6.5 범위에서, 혐기조건으로 배양을 수행한다. 전술한 방법에 의하여 젓산 발효미생물의 배양이 이루어진 후에는, 원심분리, 막분리, 산처리, 전기투석, 증발 등의 일련의 공지된 회수공정을 통하여 젖산용액을 배양물로부터 용이하게 수득할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
비교 실시예 1: 효모추출물을 이용한 젖산생산
효모추출물을 포함하는 배양배지를 사용했을 때의 젖산의 생산특성을 확인하기 위하여, 열멸균시킨 효모추출물을 포함하는 배양배지와 열멸균을 피하여 여과멸균시킨 효모추출물을 포함하는 배양배지를 이용한 회분식 배양을 수행하였다: 배양에 사용된 젖산 발효미생물은 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus ATCC 10863)이고, 전기 균주를 글리세롤이 포함된 MRS(Difco, 미국) 배지에서 1㎖씩 분주한 다음, -75℃의 냉동고에 보관하고 모든 발효의 배양종균으로 사용하였다. 회분식 배양을 위한 배양배지는 포도당 150g/L, 효모추출물(yeast extract, Difco, 미국) 15g/L, KH2PO42.5g/L, Na3-citrate·2H2O 0.5g/L, MgSO4·7H2O 0.2g/L, MnSO4·H2O 0.03g/L, FeSO4·7H2O 0.03g/L 및 H2SO40.01㎖/L가 되도록 제조하였으며, 100㎖의 2배 희석된 MRS 배지에 배양종균을 접종하고 12시간동안 진탕배양한 다음, 종배양배지의 효과를 줄이기 위하여 원심분리하여 증류수로 1회 세척하였으며, 초기 발효부피 2리터인 발효기에 접종하였다. 젖산 발효미생물의 배양에 따라 생성되는 젖산을 중화시키기 위하여, 암모니아수 원액을 사용하여 pH 6.0으로 배양배지의 pH를 유지시켰으며, 발효온도는 42℃로 유지하면서 약 60시간동안 배양을 진행하였다. 배양액 중의 세포농도는 채취한 배양액을 적절히 희석한 다음, 분광광도계(Ultrospec-3000, Pharmacia, 영국)를 이용하여 620nm의 파장에서 측정된 흡광도로부터 환산하였으며, 배양액 중의 포도당과 젖산의 농도는 배양액을 원심분리하여 미생물을 제거한 다음, 굴절율 검출기(RI detector)가 부착된 HPLC로 측정하였다: 이때, HPLC에 사용된 컬럼은 Aminex HPX-87H(Biorad, 미국)이었고, 10배 희석된 배양액을 10㎕씩 주입하여 분석하였다. 약 60시간 동안의 배양과정 중 시간에 따른 세포농도와 포도당 및 젖산의 농도를 상술한 방법으로 측정하였다(참조: 도 1 내지 도 3의 (●)). 도 1 내지 도 3에서 보듯이, 121℃에서 15분간 멸균시킨 효모추출물을 포함하는 배양배지를 이용한 회분식 배양에 의해서는 최고 112g/L 농도의 젖산이 60시간 내에 생산되었다.
다음으로, 전기 실험에서 배양배지에 포함시킨 26g의 효모추출물은 121℃에서 15분간 열멸균했기 때문에, 효모추출물에 포함된 비타민이 열에 의해 변성되었을 우려가 있으므로, 필터를 이용하여 여과멸균시킨 효모추출물을 이용하여 같은 방법으로 회분식 배양을 진행하여 그 효과를 알아보았다(참조: 도 1 내지 도 3의 (○)). 도 1 내지 도 3에서 보듯이, 열멸균을 피하여 여과멸균시킨 효모추출물을 포함하는 배양배지를 이용할 경우, 최고 119g/L 농도의 젖산이 60시간 내에 생산됨으로써, 효모추출물을 열멸균하지 않고 여과멸균함으로써, 효모추출물에 포함된 비타민 등의 영양성분 파괴가 일어나지 않아, 젖산 발효미생물의 젖산 생산속도 뿐만 아니라 세포성장에 특히 큰 도움을 준다는 것을 확인할 수 있었고, 본 발명의 효과를 자세히 관찰하기 위한 하기의 실시예 2에서 이 여과멸균된 효모추출물을 이용한 배양결과를 대조군으로 이용하였다.
실시예 1: 콩 유래 성분을 이용한 젖산생산
효모추출물과 비교하여 콩 유래 성분의 젖산 생산성 향상효과를 관찰하기 위하여, 250㎖ 용량의 플라스크에서 젖산 발효미생물 배양을 수행하였다: 배양액의 부피는 100㎖이고, 생성되는 젖산을 중화하기 위하여 탄산칼슘을 50g/L의 농도로 첨가하였으며, 효모추출물을 제외시킨 것과 염화암모늄 5g/L을 추가시킨 것을 제외하고는, 비교 실시예 1의 조성과 동일한 배양배지를 제조하였으며, 콩 유래 성분으로서 콩가루 1(soybean flour I, SIGMA, 미국), 콩가루 2(soybean flour II, SIGMA, 미국), 아미소이(Amisoy™, QEUST, 미국) 또는 소이톤(Soytone™, DIFCO, 미국)을 각각의 플라스크에 유기질소(아미노산)의 농도가 동일하게 포함되도록 첨가하고, 대조군으로서는 열멸균된 효모추출물을 15g/L 농도로 첨가시킨 다음, 종배양액 0.2㎖를 접종하여 42℃에서 72시간 동안 진탕배양하면서 생성된 젖산과 잔류 포도당의 농도를 비교 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였다. 이때, 콩가루 1은 탈지한 콩가루이며, 콩가루 2는 콩가루 1을 구운 것이고, 아미소이는 콩단백질을 산으로 가수분해한 것이며, 소이톤은 콩단백질을 효소를 이용하여 가수분해한 것이다.
한편, 콩 유래 성분을 이용한 젖산생산에 미치는 비타민의 효과를 확인하기 위해서, 콩의 성분과 비교하여 효모추출물에 특히 많이 존재하는 7가지 비타민(비타민 B1, B2, B5, B6, 비오틴, 니코틴산 및 아미노벤조익산, SIGMA, 미국)을 대조군으로 사용된 효모추출물의 농도와 같게 제조한 다음, 열변성을 막기 위해 필터로 멸균하고 배지에 첨가한 다음, 동일한 방법으로 배양을 수행하면서 생성된 젖산과 잔류 포도당의 농도를 측정하였으며, 이 결과를 비타민을 첨가하지 않은 배양결과와 비교하였다(참조: 표 1).
콩 유래 성분을 이용한 젖산의 생산
성분* 첨가농도(g/L) 세포농도(g-건조세포/L) 젖산농도(g/L) 잔류포도당 농도(g/L)
효모추출물 + V 15 8.26 95 40
효모추출물 (대조군) 15 8.26 86 42
콩가루 1 + V 19.7 - 50 97
콩가루 1 19.7 - 48 103
콩가루 2 + V 19.7 - 64 77
콩가루 2 19.7 - 51 101
아미소이 + V 12.3 3.01 0 152
아미소이 12.3 0.96 0 156
소이톤 + V 17.1 9.60 96 37
소이톤 17.1 0 0 156
*: V 는 비타민을 첨가한 실험을 나타내며, 콩가루를 사용한 실험에서는
배지의 탁도가 높아 미생물 농도를 측정하지 못함.
표 1에서 보듯이, 콩 유래 성분 중 콩의 효소적 가수분해물(소이톤)을 포함시키는 배양배지를 이용할 경우, 비타민의 첨가가 필수적으로 요구됨을 확인하였으며, 효모추출물에 비타민을 첨가한 배양배지가 효모추출물만을 포함시킨 배양배지를 이용했을 경우에 비하여 젖산생산의 상승효과를 나타낸 것은 배지를 121℃에서 15분간 멸균하였기 때문에, 효모추출물내의 비타민이 상당히 손실된 때문이라고 판단되었다. 또한, 콩가루를 배양배지에 포함시켰을 경우에는 별도의 비타민을 첨가하지 않아도 젖산의 생산이 진행되었는 바, 콩가루가 가수분해물(아미소이 및 소이톤)보다는 가공이 덜 된 것이기 때문에, 영양성분이 다소 존재하여 비타민을 첨가하지 않아도 젖산의 생산이 이루어진 것으로 분석되었다. 그러나, 비타민의 첨가효과가 미미한 이유는, 콩가루내의 아미노산이 가수분해되지 않은 단백질형태로 존재하기 때문에, 미생물이 이용하는데 어려움이 있기 때문으로 추측되었다. 또한, 아미소이를 포함시킨 배양배지를 이용하였을 경우, 전혀 젖산생성활성을 보이지 않았으며, 그 이유는 가수분해를 위한 산처리 단계에서 미생물 성장 및 젖산생산에 필요한 중요성분이 상실되었기 때문으로 추측되었다. 소이톤에 비타민을 첨가시킨 배양배지를 이용할 경우, 효모추출물을 포함시킨 배양배지의 경우와 동일한 결과를 얻었기 때문에, 이 결과로부터 콩단백의 효소에 의한 가수분해물을 포함하는 배양배지 및 전기 배양배지에 적절한 비타민을 첨가함으로써, 효모추출물을 대체할 수 있는 대등한 젖산 생산효과를 가지게 되는 것을 예측할 수 있었으며, 첨가되는 비타민의 적정농도를 찾기 위한 몇 가지 기초실험을 수행한 후, 다음의 실시예 2를 진행하였다.
실시예 2: 비타민 첨가량에 따른 젖산의 생산량
효모추출물 대신 19.3g/L의 소이톤을 사용하고, 10㎖, 20㎖ 또는 50㎖의 비타민 용액을 첨가시킨 것을 제외하고는, 비교 실시예 1과 동일한 조성의 배양배지를 제조하여, 비교 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 배양을 수행하였으며, 배양배지 중의 젖산, 포도당 및 젖산 발효미생물의 농도를 측정하였다. 이때 사용된 비타민 용액의 조성은 표 2에 나타내었으며, 이 결과를 도 1 내지 도 3에 비교 실시예 1의 결과와 비교하여 나타내었다. 도 1 내지 도 3에서 (▼)는 비타민 용액 10㎖; (▽)는 비타민 용액 20㎖; 및, (■)는 비타민 용액 50㎖을 첨가시킨 배양배지를 이용하였을 경우의 배양배지 중 젖산, 포도당 및 젖산 발효미생물의 농도를 나타낸다.
비타민 용액의 조성
비타민 일반명 농도( mg / L )
비타민 B1 thiamine hydrochloride 13.4
비타민 B2 riboflavin 23.4
비타민 B5 d-pantothenic acid hemicalcium salt 554.9
비타민 B6 pyridoxine hydrochloride 5.8
비오틴(비타민 H) d-biotin 0.1
니코틴산 nicotinic acid ( niacin ) 171.5
아미노벤조익산 p-aminobenzoic acid ( PABA ) 11.4
도 1 내지 도 3에서 보듯이, 콩단백의 가수분해물인 소이톤을 포함하는 배양배지를 이용하여 젖산을 생산할 때, 표 2에 나타낸 7 가지의 비타민을 적당한 양 첨가함으로써, 효모추출물의 효과에 상응하는 젖산생산능을 유도할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 또한, 젖산 발효미생물의 성장은 효모추출물을 포함하는 배양배지를 사용할 때가 가장 효과적인 것으로 나타났으나, 젖산의 고농도 생성은 비타민과 콩단백의 가수분해물 및 비타민을 포함하는 배양배지를 이용할 경우가 가장 효율적인 것으로 밝혀졌다. 또한, 50㎖의 비타민 용액을 첨가시켰을 때 가장 빠른 젖산생산을 보이지만, 20㎖의 비타민 용액을 첨가시킨 경우에도 150g/L의 포도당을 충분히 젖산으로 전환하여 60시간 안에 120g/L의 젖산을 생산할 수 있는 것으로 나타나, 효모추출물의 효과에 상응하는 결과를 가진다는 것을 확인할 수 있었다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시예일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 본 발명은 콩 유래 성분을 젖산 발효미생물 배양배지의 복합질소원으로 사용하여, 젖산을 낮은 배지비용으로 경제적으로 생산하는 방법을 제공한다. 본 발명에 의하면, 젖산 발효미생물의 배양을 통한 젖산의 생산에 있어서, 효모추출물을 질소원으로 이용할 때와 비교하여 낮은 배지비용으로 60시간 안에 120g/L의 젖산을 생산할 수 있다. 이러한 결과는 종래의 방법들과 비교해 볼 때, 전체 공정의 경제성을 크게 차지하는 배지성분인 효모추출물을 곡물인 콩을 이용하여 완전히 대체할 수 있다는 것에 중요한 의미가 있는 바, 젖산의 대량생산을 위한 생산비용을 획기적으로 줄일 수 있다.

Claims (6)

  1. 콩 유래 성분 및 비타민을 포함하는 배양배지에 젖산 발효미생물을 접종하여 배양하고, 전기 배양물로부터 젖산을 수득하는 공정을 포함하는 콩 유래 성분을 이용한 젖산의 생산방법.
  2. 제1항에 있어서,
    콩 유래 성분은 콩가루, 콩단백질 또는 콩단백질의 가수분해물인 것을 특징으로 하는
    콩 유래 성분을 이용한 젖산의 생산방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    콩 유래 성분은 배양배지의 탄소원 함유량 1㎏을 기준으로 배양배지 리터 당 50 내지 300g 포함시키는 것을 특징으로 하는
    콩 유래 성분을 이용한 젖산의 생산방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    비타민은 비타민 B1, 비타민 B2, 비타민 B5, 비타민 B6, 비오틴, 니코틴산 및 아미노벤조익산으로 구성된 그룹으로부터 4가지 이상을 각각 배양배지 리터 당 0.1㎍ 내지 10㎎씩 포함시키는 것을 특징으로 하는
    콩 유래 성분을 이용한 젖산의 생산방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    젖산 발효미생물은 바실러스(Bacillus), 락토바실러스(Lactobacillus), 락토코커스(Lactococcus) 또는 스트렙토코커스(Streptococcus) 속인 것을 특징으로 하는
    콩 유래 성분을 이용한 젖산의 생산방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    35 내지 45℃의 온도 및 pH 5.0 내지 6.5 범위에서, 혐기조건으로 회분식 또는 연속식으로 배양하는 것을 특징으로 하는
    콩 유래 성분을 이용한 젖산의 생산방법.
KR1019990017375A 1999-05-14 1999-05-14 콩 유래 성분을 이용한 젖산의 생산방법 KR100289501B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990017375A KR100289501B1 (ko) 1999-05-14 1999-05-14 콩 유래 성분을 이용한 젖산의 생산방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990017375A KR100289501B1 (ko) 1999-05-14 1999-05-14 콩 유래 성분을 이용한 젖산의 생산방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000073826A KR20000073826A (ko) 2000-12-05
KR100289501B1 true KR100289501B1 (ko) 2001-05-02

Family

ID=19585565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990017375A KR100289501B1 (ko) 1999-05-14 1999-05-14 콩 유래 성분을 이용한 젖산의 생산방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100289501B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7090875B2 (en) * 2000-12-19 2006-08-15 Kabushiki Kaisha Yakult Honsha External skin preparations and process for producing the same
KR20020096432A (ko) * 2001-06-19 2002-12-31 윤현희 젖산제조 장치 및 제조방법
KR100464597B1 (ko) * 2001-10-11 2005-01-03 윤현희 음식물쓰레기를 이용한 젖산 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20000073826A (ko) 2000-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Vandenberghe et al. Solid-state fermentation for the production of organic acids
Wee et al. Biotechnological production of lactic acid and its recent applications
Nigam et al. Biotechnology for agro-industrial residues utilisation: utilisation of agro-residues
Kwon et al. Production of lactic acid by Lactobacillus rhamnosus with vitamin-supplemented soybean hydrolysate
Berovic et al. Citric acid production
Yadav et al. Bioconversion of renewable resources into lactic acid: an industrial view
Nancib et al. The effect of supplementation by different nitrogen sources on the production of lactic acid from date juice by Lactobacillus casei subsp. rhamnosus
Wang et al. The optimization of L-lactic acid production from sweet sorghum juice by mixed fermentation of Bacillus coagulans and Lactobacillus rhamnosus under unsterile conditions
KR20160130950A (ko) 대두박추출물로부터 분리된 유산균을 이용한 발효대두박의 제조방법
EP3569714A1 (en) Process for producing a rhamnolipid produced by pseudomonas or enterobacter using andiroba or murumuru seed waste
JP2024501297A (ja) 真菌バイオマスの生産
Dietz et al. Leguminose green juice as an efficient nutrient for l (+)-lactic acid production
Yadav et al. Organic acids: microbial sources, production, and applications
Singh et al. Evaluation of agro-food byproducts for gluconic acid production by Aspergillus niger ORS-4.410
Yee et al. The production of functional γ-aminobutyric acid Malaysian soy sauce koji and moromi using the trio of Aspergillus oryzae NSK, Bacillus cereus KBC, and the newly identified Tetragenococcus halophilus KBC in liquid-state fermentation
KR100289501B1 (ko) 콩 유래 성분을 이용한 젖산의 생산방법
Furuta et al. Utilization of fermented barley extract obtained from a by-product of barley shochu for nisin production
KR100687599B1 (ko) 쌀도정 부산물을 이용한 ｇａｂａ의 제조방법
Singh nee’ Nigam Production of organic acids from agro-industrial residues
Paranthaman et al. Optimization of fermentation conditions for production of tannase enzyme by Aspergillus oryzae using sugarcane baggasse and rice straw
WO1999062347A1 (fr) Procede de production d'assaisonnements liquides ayant la saveur de legumes marines dans une pate de son de riz salee
KR20150004088A (ko) 대두박추출물로부터 분리된 유산균 균주 및 이를 이용한 발효대두박의 제조방법
Murphy et al. Antibiotics, Enzymes and
Eveleva et al. Technological features of production of lactate-containing additives from milk whey fermented with lactic acid bacteria
Chanalia et al. Lactic acid production vis-à-vis biowaste management using lactic acid bacteria

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20040128

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee