KR100752928B1 - Fermentation for preparing l-lysine - Google Patents

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허영섭
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Abstract

A fermentation method for preparing L-lysine is provided to activate Corynebacterium sp. producing L-lysine by preseed culturing and seed culturing of Corynebacterium sp. in a medium containing pyrrolidone carboxylic acid, so that fermentation yield is improved. The method for preparing L-lysine comprises the steps of: preseed culturing and seed culturing Corynebacterium glutamicum(KFCC 11043) producing L-lysine in a preseed and seed medium containing 0.1-5 g/l of pyrrolidone carboxylic acid supplied as a type of beet molasses; and culturing the activated Corynebacterium glutamicum(KFCC 11043) in growth medium at 20-45 deg.C for 10-160 hours, wherein the concentration of beet molasses in the medium is 5-100 g/l.

Description

L-라이신 발효 공정{Fermentation for preparing L-lysine} L-lysine fermentation process {Fermentation for preparing L-lysine}

본 발명은 피롤리돈 카르복실산(Pyrrolidone carboxylic acid, PCA)을 포함하는 배지중에서 코리네박테리움 종(Corynebacteria sp.) 균주를 종(preseed) 배양 및 시드(seed) 배양함으로써 상기 균주를 활성화시키는 방법, 및 상기 방법에 의해 활성화된 균주를 사용하여 본 배양을 수행하는 것을 포함하는 L-라이신을 제조하는 발효공정에 관한 것이다. The present invention is to activate the strain by preseed and seed culture of Corynebacteria sp. Strains in a medium containing Pyrrolidone carboxylic acid (PCA) The method and a fermentation process for producing L-lysine comprising performing the main culture using the strain activated by the method.

L-라이신은 필수 아미노산중 하나로서, 가축의 사료첨가제, 식품첨가제, 의약 원료 등으로 사용되고 있다. 특히 가축의 사료첨가제로서의 L-라이신의 시장규모는 2005년에 약 86만톤에 이르고 있는 거대한 발효제품이라 할 수 있다. L-lysine is one of essential amino acids and is used as feed additives, food additives, and pharmaceutical raw materials for livestock. In particular, the market size of L-lysine as a feed additive for livestock is a huge fermented product reaching about 860,000 tons in 2005.

현재 이러한 L-라이신은 원당, 포도당, 당밀(사탕수수, 사탕무우) 등의 탄소원 및 옥수수 침지액(corn steep liquor, CSL), 대두박산분해물, 암모늄설페이트 등의 질소원, 비타민, 미네랄 등을 배지원료로 하는 직접발효법에 의해 공업적으로 생산되고 있다. Currently, L-lysine is a carbon source of raw sugar, glucose, molasses (sugar cane, sugar beet) and a nitrogen source such as corn steep liquor (CSL), soybean sulphate, ammonium sulfate, vitamins, minerals, etc. It is industrially produced by the direct fermentation method.

L-라이신 생산과 관련하여 종래기술을 살펴보면, 일본 특허출원공개 평4-66558호에는 물로 희석된 사탕수수 당밀(cane molasses), 사탕무우 당밀(beet molasses)을 양이온 교환 수지에 통과시킨 후, 그 용리액을 발효 배지에 첨가함으로써 L-라이신 발효농도 및 수율을 향상시키는 방법이 제시되어 있고; 일본 특허출원공개 제1982-026594호에는 물로 희석된 사탕수수 당밀, 사탕무우 당밀을 인버타아제(invertase)로 반응시킨 후 코리네박테리움(Corynebacterium)을 사용하여 발효 공정을 수행하여 L-라이신을 제조하는 방법이 기재되어 있다. Looking at the prior art with regard to the production of L-lysine, Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 4-66558 discloses sugar cane molasses and beet molasses diluted with water and then passed through a cation exchange resin. A method for improving L-lysine fermentation concentration and yield by adding an eluent to the fermentation medium is presented; In Japanese Patent Application Laid-Open No. 1982-026594, sugar cane molasses and beet molasses diluted with water are reacted with an invertase, followed by fermentation process using Corynebacterium to form L-lysine. Methods of making are described.

이에 본 발명자들은 코리네박테리움 종 균주를 피롤리돈 카르복실산을 포함하는 배지중에서 종 배양 및 시드 배양하여 상기 균주를 활성화시키는 방법을 통해 우수한 발효효율을 달성하는 L-라이신 발효 공정을 확립함으로써 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors have established a L-lysine fermentation process that achieves excellent fermentation efficiency through a method of activating the strain by seed culture and seed culture of Corynebacterium species strain in a medium containing pyrrolidone carboxylic acid. The present invention has been completed.

본 발명의 목적은 L-라이신 발효에 이용되는 코리네박테리움 종을 활성화시키는 방법에 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a method for activating Corynebacterium species used for L-lysine fermentation.

본 발명 다른 목적은 상기 방법에 의해 활성화된 코리네박테리움 종을 사용하여 L-라이신을 제조하는 발효공정을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a fermentation process for producing L-lysine using Corynebacterium species activated by the above method.

본 발명은, 피롤리돈 카르복실산을 포함하는 배지중에서 코리네박테리움 종 균주를 종 배양 및 시드 배양함으로써 상기 균주를 활성화시키는 방법을 제공한다. The present invention provides a method of activating said strain by species culture and seed culture of a Corynebacterium species strain in a medium comprising pyrrolidone carboxylic acid.

본 발명에 있어서, 상기 코리네박테리움 종 균주는 코리네박테레움 속에 속하고, L-라이신 생산능을 갖는 것이면 어느 것이나 포함된다. 상기 코리네박테리움 종의 예에는 코리네박테리움 글루타미쿰 (Corynebacterium glutamicum), 코리네 박테리움 써모아미노게네스 (Corynebacterium thermoaminogenes), 코리네박테리움 플라붐 (Corynebacterium flavum), 및 코리네박테리움 락토페르멘툼 (Corynebacterium lactofermentum)으로 이루어지는 종의 군으로부터 선택되는 균주가 포함될 수 있다. In the present invention, the Corynebacterium spp. Strain is included in the Corynebacterium genus, and any one having L-lysine production ability is included. The four examples of Corey tumefaciens species include Corynebacterium glutamicum (Corynebacterium contain a strain selected from the glutamicum), Corynebacterium thermo amino to Ness (Corynebacterium thermoaminogenes), Corynebacterium Plastic boom (Corynebacterium flavum), and Corynebacterium, Lactobacillus Peer lactofermentum of species the group consisting of (Corynebacterium lactofermentum) Can be.

본 발명의 코리네박테리움 종(Corynebacterium sp.) 균주는, 바람직하게는 코리네박테리움 글루타미컴(Corynebacteria glutamicum, 수탁번호: KFCC 11043)이다. Corynebacterium sp. Strain of the present invention is preferably Corynebacterium glutamicum ( Corynebacteria glutamicum , Accession No .: KFCC 11043).

본 발명은 L-라이신을 제조하기 위한 발효공정중의 종배양 및 시드배양 배지에 피롤리돈 카르복실산 또는 이를 함유하는 물질을 첨가하여 코리네박테리움 종을 배양함으로써 상기 균주를 활성화시키는 방법에 관한 것이다. 이때 종배양 및 시드 배양후 수행되는 본 발효 공정에서는 피롤리돈 카르복실산 또는 이를 함유하는 물질을 배지에 첨가하지 않아도 발효 효율에 크게 영향을 미치지 않는다. The present invention provides a method for activating the strain by culturing Corynebacterium species by adding pyrrolidone carboxylic acid or a substance containing the same to the seed culture medium and seed culture medium during the fermentation process for producing L-lysine. It is about. In this fermentation process carried out after the seed culture and seed culture does not significantly affect the fermentation efficiency even if pyrrolidone carboxylic acid or a substance containing the same is not added to the medium.

일반적으로, 발효공정은 크게 종배양, 시드배양 및 본 발효(본배양) 공정으로 구성된다. In general, the fermentation process is largely composed of seed culture, seed culture and main fermentation (main culture) process.

종배양은 생산 현장에서 효율적인 생산을 위해 시드배양 이전에 순수 배양을 유지하고 지속적으로 활성을 유지하기 위해서 수행된다. Species culture is carried out to maintain and maintain pure culture prior to seed culture for efficient production at the production site.

종배양 후에 수행하는 시드 배양은, 본 배양으로 들어가기 전의 중간단계로서 균체량 및 활성을 증대시키기 위한 단계이며, 일반적으로 발효공정의 효율성을 높이기 위해서는 본 발효 최초부피의 5~30% 배양액이 필요하므로 본 발효 공정 이전에 시드 배양이 수행되는 것이 일반적이다. 시드 배양은, 상기 종배양에서 순수 하게 배양된 균주를 본 배양에 이용될 수 있을 정도의 균체량과 활성을 갖도록 배양하는 것이다. 시드 배양액은 본 발효 공정에 직접 사용된다. Seed culture carried out after the seed culture is an intermediate step before entering the main culture step to increase the cell mass and activity, and in order to increase the efficiency of the fermentation process, 5 ~ 30% of the initial volume of the fermentation is required. It is common for the seed culture to be carried out before the fermentation process. Seed culture is to culture the strain purely cultured in the species culture to have a cell mass and activity to the extent that can be used in the present culture. Seed cultures are used directly for this fermentation process.

회분식 발효의 경우, 순수하게 분리된 균주를 소용량의 반응기에서 배양하다가 그 균체량이 일정 수준으로 증가하게 되면 대용량의 반응기로 옮겨 이동시키는데 이러한 배양 단계를 (경우에 따라서는 수회) 거침으로써, 비로소 본 배양에 사용할 수 있을 정도로 그 균체량과 활성이 증가한 배양액을 얻을 수 있는 것이다. In batch fermentation, purely isolated strains are cultured in a small volume of reactor, and when the cell mass increases to a certain level, they are transferred to a large volume of reactors. It is possible to obtain a culture medium in which the cell mass and activity is increased to such an extent that it can be used.

본 발명에 있어서, 본 발효 공정 이전에 수행하는 코리네박테리움 종의 종배양 또는/및 시드배양 배지에 천연 보습인자로 알려져 있는 피롤리돈 카르복실산 또는 이를 함유하는 물질을 첨가하여 배양함으로써, 상기 균주가 활성화되고 그 결과 본 발효 공정에서의 L-라이신의 생산성도 향상된다. In the present invention, by culturing by adding a pyrrolidone carboxylic acid or a substance containing the same to the species culture and / or seed culture medium of Corynebacterium species carried out before the present fermentation process, The strain is activated and the productivity of L-lysine in the present fermentation process is also improved.

본 발명에 있어서, 피롤리돈 카르복실산은 단독으로 첨가될 수 있고, 또는 이를 함유하는 물질의 형태로 첨가될 수 있다. In the present invention, pyrrolidone carboxylic acid may be added alone or in the form of a substance containing it.

본 발명에 있어서, 상기 피롤리돈 카르복실산은 종배양 배지 및 시드배양 배지에 0.1 내지 5g/l의 농도로 첨가되는 것이 바람직하다. In the present invention, the pyrrolidone carboxylic acid is preferably added at a concentration of 0.1 to 5g / l to the seed culture medium and seed culture medium.

피롤리돈 카르복실산을 함유하는 물질로는 동물의 피부, 알로에, 사탕무우 등이 있으며, 바람직하게는 사탕무우 당밀이 있다. 사탕무우 당밀을 사용하는 경우, 종배양 배지 및 시드배양 배지에 상기 사탕무우 당밀은 5 내지 100g/l의 농도로 첨가되는 것이 바람직하다. 사탕무우 당밀은 일반적으로 피롤리돈 카르복실산 함량이 약 2 내지 3%이다. Substances containing pyrrolidone carboxylic acid include animal skin, aloe, beet, and the like, and preferably beet molasses. When beet molasses is used, the beet molasses is preferably added to the culture medium and seed culture medium at a concentration of 5 to 100 g / l. Beet molasses generally have a pyrrolidone carboxylic acid content of about 2-3%.

피롤리돈 카르복실산 이외의 종배양 배지, 시드배양 배지, 및 본 발효 배지 성분으로는 다양한 탄소원, 질소원 및 미량원소 성분 등이 있다. Seed culture medium, seed culture medium, and other fermentation medium components other than pyrrolidone carboxylic acid include various carbon sources, nitrogen sources and trace element components.

사용될 수 있는 탄소원의 예에는, 포도당, 자당, 과당, 말토즈, 전분와 같은 탄수화물, 아세트산, 유산과 같은 유기산이 포함된다. 이들 탄소원은 단독 또는 조합되어 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 질소원의 예에는, 펩톤, 효모 추출물, 육즙, 맥아 추출물, 옥수수 침지액, 및 대두밀과 같은 유기 질소원 및 요소, 황산암모늄, 염화암모늄, 인산암모늄 및 질산암모늄과 같은 무기 질소원이 포함된다. 이들 질소원은 단독 또는 조합되어 사용될 수 있다. 상기 배지에는 인원으로서, 인산이수소칼륨, 인산수소이칼륨 및 대응되는 소듐-함유 염이 포함될 수 있다. 또한, 황산마그네슘 또는 황산철과 같은 금속염을 포함할 수 있다. 그 외에, 아미노산, 비타민, 및 적절한 전구체 등이 포함될 수 있다. 이들 배지 또는 전구체는 배양물에 회분식 또는 연속식으로 첨가될 수 있다. Examples of carbon sources that can be used include glucose, sucrose, fructose, maltose, carbohydrates such as starch, organic acids such as acetic acid and lactic acid. These carbon sources may be used alone or in combination. Examples of nitrogen sources that can be used include organic nitrogen sources such as peptone, yeast extract, gravy, malt extract, corn steep liquor, and soybean wheat and inorganic nitrogen sources such as urea, ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium phosphate and ammonium nitrate. These nitrogen sources may be used alone or in combination. The medium may include potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate and the corresponding sodium-containing salts as a person. It may also include metal salts such as magnesium sulfate or iron sulfate. In addition, amino acids, vitamins, and appropriate precursors may be included. These media or precursors may be added batchwise or continuously to the culture.

배양 중에 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아와 같은 화합물을 배양물에 적절한 방식으로 첨가하여, 배양물의 pH를 조정할 수 있다. 또한, 배양 중에는 지방산 폴리글리콜 에스테르와 같은 소포제를 사용하여 기포 생성을 억제할 수 있다. 또한, 배양물의 호기상태를 유지하기 위하여, 배양물내로 산소 또는 산소-함유 기체(예, 공기)를 주입한다. 배양물의 온도는 보통 20 내지 45℃, 바람직하게는 25 내지 40℃이다. 배양 기간은 원하는 L-라이신의 생성량이 얻어질 때까지 계속할 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 160시간이다. During the culture, compounds such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia can be added to the culture in an appropriate manner to adjust the pH of the culture. In addition, during the culture, antifoaming agents such as fatty acid polyglycol esters can be used to suppress bubble generation. In addition, to maintain the aerobic state of the culture, oxygen or oxygen-containing gas (eg, air) is injected into the culture. The temperature of the culture is usually 20 to 45 ° C, preferably 25 to 40 ° C. The incubation period can continue until the desired amount of L-lysine production is obtained, preferably 10 to 160 hours.

상기 배양 방법의 예에는, 회분식, 연속식 및 유가식 배양이 포함된다. 상기 유가식 배양에는 주입 배치 및 반복 주입 배치 배양이 포함되나, 여기에 한정되 는 것은 아니다. Examples of the culturing method include batch, continuous and fed-batch cultivation. The fed-batch culture includes, but is not limited to, injection batches and repeated injection batch cultures.

본 발명은 또한, 상기 방법에 의해 활성화된 코리네박테리움 종 균주를 사용하여 본 배양을 수행함을 포함하는, L-라이신을 제조하기 위한 발효공정에 관한 것이다. The present invention also relates to a fermentation process for preparing L-lysine, comprising performing the main culture using the Corynebacterium sp. Strain activated by the above method.

본 발효 공정의 배양물로부터의 L-라이신의 분리는 당업계에 알려진 통상적인 방법에 의하여 분리될 수 있다. 이러한 분리 방법에는, 원심분리, 막여과, 이온교환크로마토그래피,및 결정화 등의 방법이 이용될 수 있다. 예를 들면, 배양물을 저속 원심분리하거나 막을 이용하여 바이오매스를 제거하고 얻어진 상등액을, 이온교환크로마토그래피를 통하여 분리할 수 있다. Isolation of L-lysine from the culture of the present fermentation process can be separated by conventional methods known in the art. In such separation methods, methods such as centrifugation, membrane filtration, ion exchange chromatography, and crystallization may be used. For example, the culture may be centrifuged at low speed or the supernatant obtained by removing the biomass using a membrane may be separated by ion exchange chromatography.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are for illustrative purposes only and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1Example 1

본 실시예에서는 피롤리돈 카르복실산(PCA)이 균주 활성 증가에 미치는 효과를 살펴 보았다. In this example, the effect of pyrrolidone carboxylic acid (PCA) on the increase of strain activity was examined.

동결건조된 균체에서 순수하게 분리한후 그 역가가 충분히 확인된 코리네박테리움 글루타미컴(수탁번호: KFCC 11043)을 LB(Luria Bertani) 액체배지에서 20시간 배양한 다음, 무균 생리식염수로 3회 세척한 후 PCA의 농도가 0, 0.1, 0.25, 0.5 및 1.0g/l로 첨가된 최소배지에 접종한 후, 30℃, 220rpm에서 20시간 동안 진 탕배양하였다. After pure separation from lyophilized cells, Corynebacterium glutamicum (Accession No .: KFCC 11043), which was sufficiently identified for its titer, was incubated in LB (Luria Bertani) liquid medium for 20 hours, and then After washing several times, the PCA concentrations were inoculated into the minimum medium added with 0, 0.1, 0.25, 0.5 and 1.0 g / l, and then incubated at 30 ° C. and 220 rpm for 20 hours.

최소 배지의 조성(pH 7.0, 살균 전): Composition of the minimum medium (pH 7.0, before sterilization) :

포도당 10g, (NH4)2SO4 2g, 요소 2g, KH2PO4 1.0g, K2HPO4 3.0g, MgSO4.7H2O 0.5g, FeSO4.7H2O 10mg, MnSO4.5H2O 10mg, 바이오틴 100㎍, 티아민ㆍHCl 100㎍, 니아신아마이드 1mg, 판토텐산 칼슘 1mg, CaCl2ㆍ2H2O 0.1g, Na2B4O7ㆍ10H2O 80㎍, (NH4)6MoO27ㆍ4H2O 40㎍, ZnSO4ㆍ7H2O 10㎍, CuSO4.7H2O 300㎍, MnCl2ㆍ4H2O 10㎍, FeCl3ㆍ6H2O 1mg (증류수 1리터 기준). Glucose 10g, (NH 4) 2 SO 4 2g, elements 2g, KH 2 PO 4 1.0g, K 2 HPO 4 3.0g, MgSO 4 .7H 2 O 0.5g, FeSO 4 .7H 2 O 10mg, MnSO 4 .5H 2 O 10 mg, biotin 100 μg, thiamine HCl 100 μg, niacinamide 1 mg, calcium pantothenate 1 mg, CaCl 2 2H 2 O 0.1 g, Na 2 B 4 O 7 10H 2 O 80 μg, (NH 4 ) 6 MoO and 27 4H 2 O 40㎍, ZnSO 4 and 7H 2 O 10㎍, CuSO 4 .7H 2 O 300㎍, MnCl 2 and 4H 2 O 10㎍, FeCl 3 and 6H 2 O 1mg (in 1 liter of distilled water).

그런 다음, LB 고체배지에 희석 도말, 30 내지 32℃에서 2일 배양한 후 콜로니(colony) 수를 측정하였다. Then, the colony (colony) number was measured after diluting smear in LB solid medium, 2 days incubation at 30 to 32 ℃.

생균수는 0.85% 무균 생리식염수로 배양액을 적당히 희석한 뒤 LB(Luria Bertani) 배지(펩톤 10g/l, 효소 추출물 5g/l, NaCl 5g/l, 한천 20g/)에 도말, 배양후 콜로니 수를 측정하였다. 당량은 필요한 경우 버트란트(Bertrand)법을 사용하여 정량하였다. The number of viable cells was diluted with 0.85% sterile saline solution, and then diluted in LB (Luria Bertani) medium (peptone 10g / l, enzyme extract 5g / l, NaCl 5g / l, agar 20g /) and cultured. Measured. Equivalent weight was quantified using Bertrand method if necessary.

PCA 첨가량(g/l)PCA addition amount (g / l) 00 0.10.1 0.250.25 0.50.5 1.01.0 배지 단위부피당 균체수 (개수/ml)Number of Cells per Unit Volume (Number / ml) 5X106 5X10 6 6X108 6X10 8 7X108 7X10 8 3X108 3X10 8 5X108 5X10 8

상기 표 1로부터, PCA의 첨가에 의해 상기 코리네박테리움 글루타미컴 KFCC 11043의 활성이 향상되었음을 확인하였다. 이러한 결과는 PCA가 생리학적으로 세포막에 영향을 주어 외부환경(배지내 pH, 삼투압 변화 등)에 대한 저항성을 강화시켜 균체수를 증가시킨 것으로 추측된다. From Table 1, it was confirmed that the activity of Corynebacterium glutamicum KFCC 11043 was improved by the addition of PCA. These results suggest that PCA increased the number of cells by physiologically affecting the cell membrane and enhancing resistance to the external environment (eg, pH, osmotic pressure change in medium).

실시예 2: 플라스크 및 소형발효조에서의 발효Example 2: Fermentation in Flasks and Small Fermenters

본 실시예에서는 L-라이신 생산균주인 코리네박테리움 글루타미컴 KFCC 11043을 가지고 플라스크 및 소형발효조에서 발효 공정을 수행하였다. In this example, the fermentation process was carried out in a flask and a small fermenter with L-lysine producing strain Corynebacterium glutamicum KFCC 11043.

(1) 플라스크 발효 실험 (1) flask fermentation experiment

본 실시예에서는 250ml 바플 플라스크에 종배양 배지 25ml를 첨가한 후 진탕배양한 후, 500ml 바플 플라스크에 발효 배지 50ml를 첨가하여 진탕배양한 후 분석하였다. In this example, 25 ml of the culture medium was added to a 250 ml baffle flask, followed by shaking culture, and 50 ml of the fermentation medium was added to the 500 ml baffle flask, followed by shaking culture.

종배양 배지와 발효배지에 PCA를 각각 0, 0.5, 1.0 및 2.5 g/l의 농도가 되도록 첨가하였다. PCA 이외의 배지 조성은 다음과 같다.PCA was added to the culture medium and the fermentation broth at concentrations of 0, 0.5, 1.0 and 2.5 g / l, respectively. The medium composition other than PCA is as follows.

종배양 배지 조성(pH 7.0, 살균전):Seed culture composition (pH 7.0, before sterilization):

원당 50g/l, 대두박산분해물 10g/l, 효모 추출물 1g/l, KH2PO4 1.5g/l, MgSO4ㆍ7H2O 0.5g/l, 우레아 5g/l, 바이오틴 50㎍/l. 50 g / l of raw sugar, 10 g / l of soybean lysate, 1 g / l of yeast extract, 1.5 g / l of KH 2 PO 4 , MgSO 4 7H 2 O 0.5 g / l, urea 5 g / l, biotin 50 μg / l.

발효배지의 조성(pH 7.0, 살균후):Fermentation medium composition (pH 7.0, after sterilization):

원당 또는 포도당 100g, 대두박산가수분해물 10g, (NH4)2SO4 40g, 요소 4g, KH2PO4 1g, NaCl 2.5g, MgSO4ㆍ7H2O 0.5g, FeSO4ㆍ7H2O 10mg, MnSO4ㆍ5H2O 10mg, 바이오틴 100㎍, 티아민ㆍHCl 200㎍, CaCO4 40g (공정수 1리터 기준). 100 g of raw sugar or glucose, 10 g of soybean acid hydrolysate, (NH 4 ) 2 SO 4 40 g, urea 4 g, KH 2 PO 4 1 g, NaCl 2.5 g, MgSO 4 7H 2 O 0.5 g, FeSO 4 7H 2 O 10 mg, 10 mg of MnSO 4 5H 2 O, 100 μg of biotin, 200 μg of thiamin-HCl, 40 g of CaCO 4 (based on 1 liter of process water).

각 배양 조건은 32℃, 220 rpm에서 72시간 동안 배양하였다. Each culture condition was incubated for 72 hours at 32 ℃, 220 rpm.

배양이 완료되면, 배양물을 고성능 액체 크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)로 분석하여 L-라이신의 농도, 배양물의 OD를 측정하였으며, 잔당은 버르란트법으로 계산하였는 바, 그 결과는 다음과 같다. When the culture was completed, the culture was analyzed by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) to determine the concentration of L-lysine and the OD of the culture, and the residue was calculated by the Berland method. Same as

PCA 첨가 농도PCA addition concentration L-라이신 HCl 농도 (g/L)L-lysine HCl concentration (g / L) L-라이신 HCl 대당수율 (%)L-Lysine HCl Yield (%) OD * (x100)OD * (x100) 잔당(%)Residual (%) 무첨가No addition 52.152.1 52.152.1 0.350.35 00 0.5g/l0.5 g / l 54.854.8 54.854.8 0.290.29 00 1.0g/l1.0 g / l 56.356.3 56.356.3 0.320.32 00 2.5g/l2.5 g / l 56.056.0 56.056.0 0.330.33 00 * 0.1N HCl을 희석수(100배)로 사용하여 잔존하는 CaCO4 제거후 562nm에서 OD 측정 * OD measurement at 562 nm using 0.1 N HCl as dilution water (100 times) after removal of remaining CaCO 4

(2) 소형발효조 실험  (2) Small fermentation tank experiment

진탕배양기에서 종배양한 후, 5L 소형발효조에서 시드 배양한 후, 30L 발효조에서 유가식(fed-batch) 방법으로 본 발효공정을 수행하였다. After culturing in a shaker incubator, seed cultured in a 5L small fermenter, the fermentation process was carried out by fed-batch method in a 30L fermenter.

먼저 종배양은(배지부피 25ml/250ml 바플 플라스크)에서 30℃ 및 220 rpm에서 20시간 동안 하기 종배양 배지에 각각 0(무첨가), 1.0, 2.5g/l의 농도가 되도록 PCA를 첨가하거나, 또는 10, 20g/l의 농도가 되도록 사탕무우 당밀을 첨가하여 진탕배양을 수행하였다. The seed culture is first added with PCA to a concentration of 0 (no addition), 1.0 and 2.5 g / l in the following seed culture medium for 20 hours at 30 ° C. and 220 rpm in a medium volume (medium volume 25 ml / 250 ml baffle flask), or Shake culture was performed by adding beet molasses to a concentration of 10, 20 g / l.

종배양 배지의 조성(pH 7.0, 멸균전): Composition of the seed culture medium (pH 7.0, before sterilization) :

원당 50g/l, 대두박산분해물 10g/l, 효모 추출물 1g/l, KH2PO4 1.5g/l, MgSO4ㆍ7H2O 0.5g/l, 우레아 5g/l, 바이오틴 50㎍/l. 50 g / l of raw sugar, 10 g / l of soybean lysate, 1 g / l of yeast extract, 1.5 g / l of KH 2 PO 4 , MgSO 4 7H 2 O 0.5 g / l, urea 5 g / l, biotin 50 μg / l.

종배양을 수행한 후, 하기 시드 배양 배지상에서 온도 30℃, pH 7.2(암모니아 가스로 조정) 및 600rpm에서 24시간 동안 5L 발효조에서 시드 배양을 수행하였다. 통기량은 1vvm이었고, 하기 시드 배양 배지에 각각 0(무첨가), 1.0, 2.5g/l의 농도가 되도록 PCA를 첨가하거나, 또는 10, 20g/l의 농도가 되도록 사탕무우 당밀을 첨가하여 배양을 수행하였다.After the seed culture was carried out, seed culture was performed in a 5L fermenter for 24 hours at a temperature of 30 ° C., pH 7.2 (adjusted with ammonia gas) and 600 rpm on the following seed culture medium. The aeration amount was 1 vvm, and the culture was carried out by adding PCA to the following seed culture medium with concentrations of 0 (no addition), 1.0 and 2.5 g / l, or beet molasses to a concentration of 10 and 20 g / l, respectively. Was performed.

시드 배양 배지의 조성:Composition of seed culture medium:

원당 70g/l, 대두박산가수분해물 5g/l, (NH4)2SO4 10g/l, KH2PO4 1.0g/l, MgSO4ㆍ7H2O 0.5 g/l, 바이오틴 300㎍/l, 티아민ㆍHCl 1,000㎍/l, 니아신아마이드 2,000㎍/l , 판토텐산 500㎍/l, 소포제 3㎖/l. 70 g / l of raw sugar, 5 g / l of soybean acid hydrolysate, (NH 4 ) 2 SO 4 10 g / l, KH 2 PO 4 1.0 g / l, MgSO 4 ㆍ 7H 2 O 0.5 g / l, biotin 300 µg / l, Thiamine / HCl 1,000 µg / l, Niacinamide 2,000 µg / l, Pantothenic Acid 500 µg / l, Defoamer 3 ml / l.

시드 배양을 수행한 후, 하기 본 발효 배지상에서, 온도 32℃, pH 7.0(암모니아가스로 조정), 600rpm에서 50 내지 80시간 동안 30L 발효조에서 본 발효 반응을 수행하였다. 통기량은 1vvm이었다. 본 발효 배지에 PCA를 각각 0(무첨가), 1.0, 2.5g/l의 농도가 되도록 첨가하여 배양을 수행하였다.After the seed culture was carried out, the main fermentation reaction was carried out in a 30L fermenter for 50 to 80 hours at 600 rpm, temperature of 32 ℃, pH 7.0 (adjusted with ammonia gas) on the main fermentation medium. Aeration was 1vvm. The culture was performed by adding PCA to the fermentation broth at concentrations of 0 (no addition), 1.0, and 2.5 g / l, respectively.

본 발효 배지 조성:This fermentation medium composition:

원당 360g/l, 당밀(환원당으로서) 10g/l, 대두박산분해물 30g/l(배지조제시 암모니아가스 사용하여 pH 2~3 조정후 별도 살균 투입), (NH4)2SO4 55g/l, KH2PO4 2.0g/l, MgSO4ㆍ7H2O 1.5g/l, FeSO4ㆍ7H2O 50mg/l, MnSO4ㆍ5H2O 50mg/l, 바이오틴 300㎍/l, 티아민ㆍHCl 1,000㎍/l, 니아신아마이드 2,000㎍/l , 판토텐산 500㎍/l, 소포제 3㎖/l. 360g / l of raw sugar, molasses (as reducing sugar) 10g / l, soybean acid decomposition product 30g / l (additional sterilization after adjusting pH 2-3 using ammonia gas when preparing medium), (NH 4 ) 2 SO 4 55g / l, KH 2 PO 4 2.0g / l, MgSO 4 and 7H 2 O 1.5g / l, FeSO 4 and 7H 2 O 50mg / l, MnSO 4 and 5H 2 O 50mg / l, biotin 300㎍ / l, thiamine HCl and 1,000㎍ / l, niacinamide 2,000 µg / l, pantothenic acid 500 µg / l, antifoam 3 ml / l.

배양이 완료되면, 배양물을 고성능 액체 크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)로 분석하여 L-라이신의 농도를 측정하였는 바, 그 결과는 하기 표 3 및 4와 같다. When the culture was completed, the culture was analyzed by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) to determine the concentration of L-lysine. The results are shown in Tables 3 and 4 below.

PCA 첨가농도(g/l)PCA concentration (g / l) L-라이신 HCl 농도(g/l)L-lysine HCl concentration (g / l) L-라이신 HCl 대당 수율(%)Yield per L-lysine HCl (%) 발효 생산성(g/l.시간)Fermentation productivity (g / l. Hours) 종/시드배양Species / seed culture 본 발효This fermentation 무첨가/무첨가No addition / no addition 무첨가No addition 165165 51.051.0 2.542.54 0.5/0.50.5 / 0.5 무첨가No addition 190190 52.052.0 2.922.92 0.50.5 189189 52.052.0 2.922.92 1.0/1.01.0 / 1.0 무첨가No addition 188188 51.851.8 2.892.89 1.01.0 186186 51.651.6 2.862.86 2.5/2.52.5 / 2.5 무첨가No addition 191191 52.052.0 2.942.94 2.52.5 187187 51.651.6 2.882.88

PCA/사탕무우당밀 첨가농도(g/l)PCA / sugar beet molasses concentration (g / l) L-라이신 HCl 농도(g/l)L-lysine HCl concentration (g / l) L-라이신 HCl 대당 수율(%)Yield per L-lysine HCl (%) 발효 생산성(g/l.시간)Fermentation productivity (g / l. Hours) 종/시드배양Species / seed culture 본 발효This fermentation 무첨가/무첨가No addition / no addition 무첨가No addition 163163 51.051.0 2.502.50 PCA(0.5)/PCA(0.5)PCA (0.5) / PCA (0.5) 무첨가No addition 192192 52.252.2 2.952.95 사탕무우당밀(10)/ 사탕무우당밀(10)/Beet molasses (10) / Beet molasses (10) / 무첨가No addition 190190 51.951.9 2.922.92 사탕무우당밀(20)/ 사탕무우당밀(20)Beet molasses (20) / Beet molasses (20) 무첨가No addition 188188 51.851.8 2.892.89

상기 표 3에 따르면, 종/시드 배양 배지에 각각 0.5, 1.0 및 2.5g/l의 PCA를 첨가하여 배양한 경우에는 본 발효 반응에 PCA를 첨가했는지 여부와 관계없이 기존 방법(PCA 모두 무첨가)에 비하여 발효생산성은 15%, 대당수율은 2% 증가하였다. According to Table 3 above, when 0.5, 1.0, and 2.5 g / l of PCA were added to the seed / seed culture medium, respectively, regardless of whether PCA was added to the fermentation reaction, the conventional method (without PCA) was used. In comparison, fermentation productivity increased by 15% and yield was increased by 2%.

한편, 피롤리돈 카르복실산을 함유하는 물질인 사탕무우 당밀(beet molasses)을 사용한 경우에도 유사한 효과를 달성하였다(표 4 참조). On the other hand, similar effects were achieved when beet molasses, a substance containing pyrrolidone carboxylic acid, was used (see Table 4).

본 발명을 따르는 발효공정에 따라 L-라이신을 제조하게 되면 우수한 생산성 및 대당 수율을 달성할 수 있다.The production of L-lysine according to the fermentation process according to the present invention can achieve excellent productivity and yield per unit.

Claims (6)

피롤리돈 카르복실산(Pyrrolidone carboxylic acid)을 포함하는 배지중에서 코리네박테리움 종(Corynebacteria sp.) 균주를 종(preseed) 배양 및 시드(seed) 배양함에 의하여 그리고 상기 피롤리돈 카르복실산은 사탕무우 당밀(Beet molasses)의 형태로 배지에 공급되는 것에 의하여 상기 균주를 활성화시키는 방법.By preseed and seed culturing Corynebacteria sp. Strain in a medium comprising pyrrolidone carboxylic acid and the pyrrolidone carboxylic acid is A method of activating the strain by feeding the medium in the form of beet molasses. 제1항에 있어서, 상기 배지중의 피롤리돈 카르복실산의 농도가 0.1 내지 5 g/l로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the concentration of pyrrolidone carboxylic acid in the medium is present at 0.1 to 5 g / l. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 사탕무우 당밀의 배지중의 농도가 5 내지 100 g/l인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the concentration of beet molasses in the medium is 5 to 100 g / l. 제1항에 있어서, 상기 코리네박테리움 종 균주는 코리네박테리움 글루타미컴(Corynebacteria glutamicum, 수탁번호: KFCC 11043)인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the Corynebacterium sp. Strain is Corynebacteria glutamicum (Accession Number: KFCC 11043), characterized in that. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 활성화된 코리네박테리움 종 균주를 배양하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 L-라이신 제조방법.A method for producing L-lysine, comprising culturing the activated Corynebacterium spp. Strain according to any one of claims 1, 2, 4 and 5.
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