KR100847984B1 - 26- Purification method of crude naphthalene dicarboxylic acid using recombinated microorganism and 26-naphthalene dicarboxylic acid in crystalline form obtained by using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 2-포밀-6-나프토산을 2,6-나프탈렌 디카르복실산으로 전환하는 능력을 갖는 바실러스 서브틸리스 HSB-21 유래의 크산틴 디히드로게나제 유전자 pucABCDE 또는 알데히드 디히드로게나제 유전자 aldX, aldY를 이용하여 제조한 재조합 미생물을, 조 나프탈렌 디카르복실산과 반응시켜 상기 조 나프탈렌 디카르복실산 내에 함유된 불순물인 2-포밀-6-나프토산을 2,6-나프탈렌 디카르복실산으로 전환시켜 제거한 다음, 여기에 일정 조건에서 산성용액을 투입한 후 교반하면서 상기 조 나프탈렌 디카르복실산을 결정화하고, 이를 세척하여 기타의 다른 불순물들을 제거한 후, 상기 세척물을 건조함으로써 순수한 결정 상태의 2,6-나프탈렌 디카르복실산을 수득하는 것을 특징으로 하는 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 고순도의 결정형 2,6-나프탈렌 디카르복실산을 경제적이고 환경친화적으로 대량생산할 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to the xanthine dehydrogenase gene pucABCDE or aldehyde dehydrogena derived from Bacillus subtilis HSB-21 having the ability to convert 2-formyl-6-naphthoic acid to 2,6-naphthalene dicarboxylic acid. Recombinant microorganisms prepared using the genes aldX and aldY are reacted with crude naphthalene dicarboxylic acid to form 2-formyl-6-naphthoic acid, which is an impurity contained in the crude naphthalene dicarboxylic acid, as 2,6-naphthalene dicarboxylic acid. After conversion to acid and removal, acidic solution was added thereto under certain conditions, and then the crude naphthalene dicarboxylic acid was crystallized while stirring, followed by washing to remove other impurities, followed by drying the wash. A method for purifying crude naphthalene dicarboxylic acid characterized by obtaining 2,6-naphthalene dicarboxylic acid in a crystalline state. According to the present invention, there is an advantage that mass production of high purity crystalline 2,6-naphthalene dicarboxylic acid can be economically and environmentally friendly.

재조합 미생물, 조 나프탈렌 디카르복실산(crude Naphthalene dicarboxylic acid), 2-포밀-6-나프토산(2-formyl-6-naphthoic acid), 2,6-나프탈렌 디카르복실산(2,6-naphthalene dicarboxylic acid), 결정화 Recombinant microorganisms, crude Naphthalene dicarboxylic acid, 2-formyl-6-naphthoic acid, 2,6-naphthalene dicarboxylic acid dicarboxylic acid), crystallization

Description

재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법 및 상기 방법에 의해 수득된 결정 상태의 2,6-나프탈렌 디카르복실산{Purification method of crude naphthalene dicarboxylic acid using recombinated microorganism and 2,6-naphthalene dicarboxylic acid in crystalline form obtained by using the same}Purification method of crude naphthalene dicarboxylic acid using recombinated microorganism and 2,6-naphthalene dicarboxylic acid in crystalline form obtained by using the same}

도 1은 본 발명의 바실러스 서브틸리스 HSB-21 유래의 크산틴 디히드로게나제를 코드화하는 유전자 pucABCDE를 포함하는 재조합 발현벡터 pBS-pucABCDE의 유전자 지도이고,1 is a genetic map of the recombinant expression vector pBS- pucABCDE comprising the gene pucABCDE encoding xanthine dehydrogenase from Bacillus subtilis HSB-21 of the present invention,

도 2는 본 발명의 바실러스 서브틸리스 HSB-21 유래의 알데히드 디히드로게나제를 코드화하는 유전자 aldX를 포함하는 재조합 발현벡터 pBS-aldX의 유전자 지도이고,2 is a genetic map of a recombinant expression vector pBS- alDX comprising a gene aldX encoding an aldehyde dehydrogenase derived from Bacillus subtilis HSB-21 of the present invention,

도 3은 본 발명의 바실러스 서브틸리스 HSB-21 유래의 알데히드 디히드로게나제를 코드화하는 유전자 aldY를 포함하는 재조합 발현벡터 pBS-aldY의 유전자 지도이고,3 is a genetic map of the recombinant expression vector pBS- alDY containing the gene aldY encoding aldehyde dehydrogenase from Bacillus subtilis HSB-21 of the present invention,

도 4는 본 발명의 실시예 1의 제 3단계에서 얻어진 결정화된 cNDA의 현미경 사진이고,4 is a micrograph of the crystallized cNDA obtained in the third step of Example 1 of the present invention,

도 5는 본 발명에 따른 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법을 실시하기 위한 정제 장치 시스템의 한 양상을 도시한 것이다.Figure 5 illustrates an aspect of a purification apparatus system for carrying out the process for purifying crude naphthalene dicarboxylic acid according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

A : 미생물 정제 반응기 B : 미생물 제거 장치A: microbial purification reactor B: microbial removal device

C : 결정화 반응기 D : 예비가열기C: Crystallization Reactor D: Preheater

E : 용매가열공급장치 F : 여과 및 세정장치E: Solvent heating supply device F: Filtration and cleaning device

G : 고압여과액회수장치 H : 고압슬러리회수장치G: High pressure filtrate recovery device H: High pressure slurry recovery device

I : 파우더 분리장치 J : 건조장치I: Powder Separator J: Drying Machine

본 발명은 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법 및 상기 방법에 의해 수득된 결정 상태의 2,6-나프탈렌 디카르복실산에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 2-포밀-6-나프토산을 2,6-나프탈렌 디카르복실산으로 전환하는 능력을 갖는 바실러스 서브틸리스 HSB-21(Bacillus subtilis HSB-21 KCTC 11221) 유래의 크산틴 디히드로게나제 유전자 pucABCDE 또는 알데히드 디히드로게나제 유전자 aldX, aldY를 이용하여 제조한 재조합 미생물을, 조 나프탈렌 디카르복실산과 반응시켜 상기 조 나프탈렌 디카르복실산 내에 함유된 불순물인 2-포밀-6-나프토산을 2,6-나프탈렌 디카르복실산으로 전환시켜 제거한 다음, 여기에 일정 조건에서 산성용액을 투입한 후 교반하면서 상기 조 나프탈렌 디카르복실산을 결정화하고, 이를 세척하여 기타의 다른 불순물들을 제거한 후, 상기 세척물을 건조함으로써 순수한 결정 상태의 2,6-나프탈렌 디카르복실산을 수득하는 것을 특징으로 하는 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for purifying crude naphthalene dicarboxylic acid using a recombinant microorganism and 2,6-naphthalene dicarboxylic acid in a crystalline state obtained by the above method, and more specifically, 2-formyl-6- Bacillus subtilis having the ability to convert the naphthoic acid into 2,6-naphthalene dicarboxylic acid subtilis HSB-21 (Bacillus subtilis HSB-21 KCTC 11221) derived from the xanthine dehydrogenase gene pucABCDE or the aldehyde dehydrogenase genes aldX , aldY were reacted with crude naphthalene dicarboxylic acid to react the crude naphthalene dicarboxylic acid. 2-formyl-6-naphthoic acid, which is an impurity contained in the acid, is converted to 2,6-naphthalene dicarboxylic acid and removed, and then, an acidic solution is added thereto under constant conditions, and then the crude naphthalene dicarboxylic acid is stirred. Crystallization, washing it to remove other impurities, and drying the washing to obtain 2,6-naphthalene dicarboxylic acid in pure crystalline state, wherein the crude naphthalene dicarboxylic acid is purified. It is about.

2,6-나프탈렌 디카르복실산과 2,6-나프탈렌 디카르복실산의 디에스테르는 폴리에스테르 및 폴리아미드와 같은 여러 종류의 고분자 물질을 제조하는데 유용한 단량체이다. 예를 들면 2,6-나프탈렌 디카르복실산(이하, NDA)과 2,6-나프탈렌 디카르복실산의 디에스테르(이하, NDC)를 에틸렌 글리콜과 축합반응하여 고성능 폴리에스테르 물질인 폴리(에틸렌2,6-나프탈레이트)(이하, PEN)을 생성할 수 있다. PEN으로부터 제조된 섬유 및 필름은 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(이하, PET)에 비하여 강도가 높고 열적 성질이 우수하다. 이로 인해 PEN은 자기 녹음 테이프 및 전자 부품을 제조하는데 사용될 수 있는 박막과 같은 상용품을 제조하는데 사용되는 매우 우수한 물질이다. 또한 기체 확산, 특히 이산화탄소, 산소 및 수증기에 대한 우수한 저항성으로 인해 PEN으로 제조된 필름은 식품 용기, 특히 고온 충전물용 식품 용기를 제조하는데 유용하다. 또한 타이어 코드 제조에 유용한 강화 섬유를 제조하는데 사용될 수 있다.Diesters of 2,6-naphthalene dicarboxylic acid and 2,6-naphthalene dicarboxylic acid are useful monomers for preparing various types of polymeric materials such as polyesters and polyamides. For example, poly (ethylene), which is a high performance polyester material, by condensation of a diester of 2,6-naphthalene dicarboxylic acid (hereinafter referred to as NDA) and 2,6-naphthalene dicarboxylic acid (hereinafter referred to as NDC) with ethylene glycol. 2,6-naphthalate) (hereinafter PEN) can be produced. Fibers and films made from PEN have higher strength and better thermal properties than poly (ethylene terephthalate) (hereinafter PET). This makes PEN a very good material for making commercial products such as thin films that can be used to make magnetic recording tapes and electronic components. Films made of PEN are also useful for making food containers, especially food containers for high temperature fillings, due to their good resistance to gas diffusion, in particular carbon dioxide, oxygen and water vapor. It can also be used to make reinforcing fibers useful for making tire cords.

현재 NDC는 2,6-디메틸나프탈렌(이하, 2,6-DMN)을 산화시켜 조 나프탈렌 디카르복실산(이하, cNDA)를 생산한 다음 이를 에스테르화하여 생산되고 있다. 현재 NDC가 PEN 합성시 주원료로 사용되고 있지만 NDA를 원료로 사용할 경우에 비해 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 첫째, NDA 축합반응 시에는 물이 생성되는데 비해 NDC의 경우 메탄올이 부산물로 생성되어 폭발성의 위험이 있으며, 둘째, NDC 제조 공정 중 순수한 NDC를 얻기 위하여 NDA를 에스테르화하여 정제공정을 거쳐 NDC를 생산하므로 NDA에 비하여 한 단계의 공정이 더 필요하고, 셋째로 기존의 PET 생산설 비를 가지고 있을 경우 기존 설비의 이용 차원에서 NDC의 사용이 적절치 못하다. 이러한 NDC의 단점에도 불구하고 PEN 제조시 NDA 대신 NDC가 사용되는 이유는 아직까지 중합에 필요한 순도를 가진 정제된 NDA의 제조가 어렵기 때문이다.Currently, NDC is produced by oxidizing 2,6-dimethylnaphthalene (hereinafter, 2,6-DMN) to produce crude naphthalene dicarboxylic acid (hereinafter, cNDA) and then esterifying it. Currently, NDC is used as a main raw material when synthesizing PEN, but there are some problems compared to using NDA as a raw material. First, water is produced during NDA condensation reaction, while methanol is a by-product in the case of NDC, and there is a risk of explosion. Second, NDA is esterified to obtain pure NDC during the NDC manufacturing process, and then NDC is produced through purification process. Therefore, one step process is needed compared to NDA, and thirdly, if you have existing PET production facilities, the use of NDC is not appropriate in terms of the use of existing facilities. Despite the disadvantages of NDC, NDC is used instead of NDA in PEN production because it is still difficult to produce purified NDA having the purity required for polymerization.

2,6-DMN의 산화시에는 2-포밀-6-나프토산(이하, FNA), 2-나프토산(이하, NA), 트리멜리트산(이하, TMLA) 등 각종 불순물이 포함되어 있는 cNDA가 생성된다. 이 중 특히 FNA가 존재하면 중합반응이 중간에서 멈추게 되어 중합도 저하의 원인이 되어 중합체의 물성에 나쁜 영향을 미치거나 폴리에스테르의 착색의 원인이 되므로 FNA를 제거해야 되나 이의 제거에는 어려운 문제가 존재한다.In the oxidation of 2,6-DMN, cNDA containing various impurities such as 2-formyl-6-naphthoic acid (hereinafter referred to as FNA), 2-naphthoic acid (hereinafter referred to as NA) and trimellitic acid (hereinafter referred to as TMLA) Is generated. In particular, the presence of FNA causes the polymerization reaction to stop in the middle, which leads to a decrease in the degree of polymerization, which adversely affects the physical properties of the polymer or causes the coloring of the polyester. Therefore, the FNA must be removed, but there is a difficult problem. .

따라서 cNDA에 존재하는 FNA를 제거하기 위하여 또는 NDA를 정제하기 위하여, 재결정법, 산화공정을 한번 더 거치는 방법, cNDA를 메탄올을 이용하여 NDC로 제조한 후 수화시켜 NDA를 제조하거나 수소화 공정에 의해 정제된 NDA를 제조하는 방법 등 여러 가지의 화학적 방법이 연구되어 왔으며, 그 외에도 용매 처리, 용융 결정, 고압 결정, 초임계 추출 등 다양한 정제방법이 사용되고 있다.Therefore, in order to remove FNA present in cNDA or to purify NDA, recrystallization method, oxidation process is performed once more, cNDA is prepared by NDC using methanol and then hydrated to produce NDA or purification by hydrogenation process. Various chemical methods have been studied, such as the preparation of NDA, and in addition, various purification methods such as solvent treatment, melted crystal, high pressure crystal, and supercritical extraction have been used.

그 구체적인 예로 미국특허공보 제5,859,294호는 cNDA를 알리패틱 아민(aliphatic amine) 또는 알리사이클릭 아민(alicyclic amine)을 포함하는 수용액에 용해시키고, 그에 포함된 불순물인 중금속 성분을 100 ppm 이하가 될 때까지 제거한 다음, 상기 나프탈렌 디카르복실산 아민 염을 함유하는 수용액을 가열하여 아민 성분을 증류시킴으로써 나프탈렌 디카르복실산을 생산하는 방법에 대해 개시하고 있고,As a specific example, U.S. Patent No. 5,859,294 discloses that when cNDA is dissolved in an aqueous solution containing aliphatic amine or alicyclic amine, the impurity contained therein becomes 100 ppm or less. It is disclosed that a method for producing naphthalene dicarboxylic acid by removing the solution up to and then distilling the amine component by heating the aqueous solution containing the naphthalene dicarboxylic acid amine salt,

다른 미국특허공보 제6,255,525호는 불순물이 포함된 방향족 카르복실 산(aromatic carboxylic acid)과 물의 혼합용액을 277 내지 316℃, 77-121 kg/cm2, 수소 가스의 존재 하에서 수소화 금속 성분(hydrogenation metal component)이 없는 탄소 촉매와 접촉시킨 다음, 상기 혼합용액을 냉각하여 상기 방향족 카르복실산을 결정화하고, 상기 냉각된 혼합용액으로부터 결정화된 방향족 카르복실산을 회수함으로써 고순도의 방향족 카르복실산을 제조하는 방법에 대해 개시하고 있다.Another U. S. Patent No. 6,255, 525 discloses a mixture of aromatic carboxylic acid containing impurities and water at 277 to 316 DEG C, 77-121 kg / cm 2 , and hydrogenation metal component in the presence of hydrogen gas. a high purity aromatic carboxylic acid by contacting with a carbon catalyst having no component) and then cooling the mixed solution to crystallize the aromatic carboxylic acid, and recovering the crystallized aromatic carboxylic acid from the cooled mixed solution. The method is disclosed.

또한 NDA의 결정화 반응과 관련하여 미국특허공보 제6,087,531호는 폴리(알킬렌 나프탈렌 디카르복실레이트)[poly(alkylene naphthalene dicarboxylate)]를 125 내지 400℃에서 염기성 용액(알칼리 금속 염기성 용액, 하이드록사이드(hydroxide) 또는 알칼리의 금속의 카보네이트)에 용해시킨 다음 170 내지 240℃에서 산으로 중화시켜 NDA 결정을 회수하거나, 폴리에스테르 물질을 170 내지 240℃에서 NaOH 용액 또는 KOH 용액으로 용해시킨 다음 아세트산으로 중화하여 NDA 결정을 회수하는 방법을 공개하고 있으며, Also in connection with the crystallization of NDA, U.S. Patent No. 6,087,531 discloses a poly (alkylene naphthalene dicarboxylate) [poly (alkylene naphthalene dicarboxylate)] at a basic solution (alkali metal basic solution, hydroxide) at 125 to 400 ° C. (hydroxide) or alkali metal carbonate) and neutralized with acid at 170-240 ° C. to recover NDA crystals, or the polyester material was dissolved in NaOH solution or KOH solution at 170-240 ° C. and then neutralized with acetic acid. To disclose how to recover an NDA decision,

미국특허공보 제6,426,431호는 K2-NDA 수용액을 0-50℃, 0-200 psi 조건에서 CO2로 처리하여 KH-NDA를 형성한 다음, 상기 KH-NDA를 물에 1:8 이상의 비율로 현탁하고, 100℃ 이상(140-160℃), 100 psi 이상(175-250 psi)의 조건에서 다시 CO2 로 처리하여 2,6-NDA의 정제 수율을 약 45%로 높이는 방법에 대해 공개하고 있다.U.S. Patent No. 6,426,431 describes KH-NDA by treating K 2 -NDA aqueous solution with CO 2 at 0-50 ° C. and 0-200 psi to form KH-NDA. Suspended and disclosed to increase the purification yield of 2,6-NDA to about 45% by treatment with CO 2 again at 100 ° C. or higher (140-160 ° C.) and 100 psi or higher (175-250 psi) conditions. have.

그러나 상기한 방법들은 고순도의 NDA 결정을 수득하기 위하여, 고온 및 고압 조건, 장시간 처리, 다량의 고가 재료 등을 필요로 함으로써 경제성이 떨어진다는 문제점이 있으며, 정제 수율 및 순도가 매우 낮고, 얻어진 NDA 개별 결정 간에 응집 현상이 존재하여 실제 생산에 적용하기 곤란하다는 문제점이 있다.However, in order to obtain high purity NDA crystals, the above-mentioned methods have a problem in that it is economically inadequate by requiring high temperature and high pressure conditions, a long time treatment, a large amount of expensive materials, etc., the purification yield and purity are very low, and the obtained NDA individual There is a problem that agglomeration phenomenon between crystals is difficult to apply to actual production.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 FNA를 NDA로 전환하는 새로운 재조합 미생물을 이용하여 상온 및 상압 조건하에서 cNDA를 정제 및 결정화함으로써 고수율 및 고순도의 NDA 결정을 효율적으로 수득하는 방법을 제공하는데 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention by using a novel recombinant microorganism converting FNA to NDA to purify and crystallize cNDA at room temperature and atmospheric pressure conditions to determine the high yield and high purity NDA To provide a method for efficiently obtaining the.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의해 얻어진 고순도의 균일한 크기를 갖는 NDA 결정을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a NDA crystal having a high purity uniform size obtained by the above method.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법에 관계한다.One aspect of the present invention for achieving the above object relates to a method for purifying crude naphthalene dicarboxylic acid using recombinant microorganisms.

보다 구체적으로, 본 발명은 More specifically, the present invention

(a) 서열번호 1로 표시되는 바실러스 서브틸리스 HSB-21(Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221) 유래의 크산틴 디히드로게나제 유전자 pucABCDE나 상기 유전자와 90% 이상의 상동성을 갖는 유전자를 포함하는 재조합 발현벡터로 형질전환시켜 얻은 재조합 미생물; 서열번호 4로 표시되는 바실러스 서브틸리스 HSB-21(Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221) 유래의 알데히드 디히드로게나제 유전자 aldX나 상기 유전자와 90% 이상의 상동성을 갖는 유전자를 포함하는 재조합 발현벡터로 형질전환시켜 얻은 재조합 미생물; 또는 서열번호 7로 표시되는 바실러스 서브틸리스 HSB-21(Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221) 유래의 알데히드 디히드로게나제 유 전자 aldY나 상기 유전자와 90% 이상의 상동성을 갖는 유전자를 포함하는 재조합 발현벡터로 형질전환시켜 얻은 재조합 미생물을 조 나프탈렌 디카르복실산(crude naphthalene dimethylcarboxylic acid)과 반응시켜 상기 조 나프탈렌 디카르복실산 내의 2-포밀-6-나프토산을 2,6-나프탈렌 디카르복실산으로 전환시켜 제거하는 단계;(a) Bacillus subtilis HSB-21 represented by SEQ ID NO: 1 ( Bacillus a recombinant microorganism obtained by transformation with a xanthine dehydrogenase gene pucABCDE derived from subtilis HSB-21 KFCC 11221) or a recombinant expression vector comprising a gene having a homology of 90% or more with the gene; As a recombinant expression vector comprising an aldehyde dehydrogenase gene aldX derived from Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221 represented by SEQ ID NO: 4 or a gene having a homology of 90% or more to the gene. Recombinant microorganisms obtained by transformation; Or a recombinant expression comprising an aldehyde dehydrogenase gene aldY derived from Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221 represented by SEQ ID NO: 7 or a gene having at least 90% homology with the gene. Recombinant microorganisms obtained by transformation with a vector are reacted with crude naphthalene dimethylcarboxylic acid to convert 2-formyl-6-naphthoic acid in the crude naphthalene dicarboxylic acid to 2,6-naphthalene dicarboxylic acid. Switching to and removing;

(b) 상기 (a) 단계에서 얻어진 반응용액에 산성용액을 투입하여 pH를 조정한 다음 교반하면서 반응시킴으로써 상기 조 나프탈렌 디카르복실산을 결정화하는 단계;(b) crystallizing the crude naphthalene dicarboxylic acid by adding an acidic solution to the reaction solution obtained in step (a) to adjust pH and then reacting with stirring;

(c) 상기 결정화된 조 나프탈렌 디카르복실산을 세척하여 그에 포함된 불순물들을 제거하는 단계로서, 상기 단계는 결정화된 조 나프탈렌 디메틸카르복실산을 물에 분산시킨 후 압력 1 내지 60 kg/cm2, 온도 100 내지 270℃에서 10분 내지 1시간 동안 교반한 다음 여과하여 물을 제거하는 과정을 여러 번 반복함으로써 수행하는 단계; 및(c) washing the crystallized crude naphthalene dicarboxylic acid to remove impurities contained therein, the step of dispersing the crystallized crude naphthalene dimethylcarboxylic acid in water, followed by a pressure of 1 to 60 kg / cm 2 Agitating for 10 minutes to 1 hour at a temperature of 100 to 270 ° C., followed by filtration to remove the water several times; And

(d) 상기 세척물을 건조하여 순수한 결정 상태의 2,6-나프탈렌 디카르복실산을 수득하는 단계를 포함하는 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산(crude Naphthalene dicarboxylic acid)의 정제방법에 관계한다.(d) a method of purifying crude naphthalene dicarboxylic acid using a recombinant microorganism comprising drying the wash to obtain 2,6-naphthalene dicarboxylic acid in a pure crystalline state. do.

이하, 본 발명의 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법을 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the method for purifying crude naphthalene dicarboxylic acid of the present invention will be described in detail step by step.

(ⅰ) 제 1단계: 재조합 미생물을 이용한 정제 공정(Iii) First step: purification process using recombinant microorganisms

먼저, 서열번호 1로 표시되는 바실러스 서브틸리스 HSB-21(Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221) 유래의 크산틴 디히드로게나제 유전자 pucABCDE나 상기 유전자와 90% 이상의 상동성을 갖는 유전자를 포함하는 재조합 발현벡터로 형질 전환시켜 얻은 재조합 미생물; 서열번호 4로 표시되는 바실러스 서브틸리스 HSB-21(Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221) 유래의 알데히드 디히드로게나제 유전자 aldX나 상기 유전자와 90% 이상의 상동성을 갖는 유전자를 포함하는 재조합 발현벡터로 형질전환시켜 얻은 재조합 미생물; 또는 서열번호 7로 표시되는 바실러스 서브틸리스 HSB-21(Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221) 유래의 알데히드 디히드로게나제 유전자 aldY나 상기 유전자와 90% 이상의 상동성을 갖는 유전자를 포함하는 재조합 발현벡터로 형질전환시켜 얻은 재조합 미생물을 조 나프탈렌 디카르복실산(crude naphthalene dimethylcarboxylic acid)과 반응시켜 상기 조 나프탈렌 디카르복실산 내의 2-포밀-6-나프토산을 2,6-나프탈렌 디카르복실산으로 전환하여 제거한다.First, a recombination comprising a xanthine dehydrogenase gene pucABCDE derived from Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221 represented by SEQ ID NO: 1 or a gene having a homology of 90% or more with the gene Recombinant microorganisms obtained by transformation with expression vectors; As a recombinant expression vector comprising an aldehyde dehydrogenase gene aldX derived from Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221 represented by SEQ ID NO: 4 or a gene having a homology of 90% or more to the gene. Recombinant microorganisms obtained by transformation; Or Bacillus subtilis HSB-21 represented by SEQ ID NO: 7 ( Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221) derived from the aldehyde dehydrogenase gene aldY or a recombinant microorganism obtained by transforming with a recombinant expression vector containing a gene having at least 90% homology with the gene, crude naphthalene dicarboxylic acid (crude) naphthalene dimethylcarboxylic acid) to remove 2-formyl-6-naphthoic acid in the crude naphthalene dicarboxylic acid by conversion to 2,6-naphthalene dicarboxylic acid.

이 때, 본 발명에서 "90% 이상의 상동성을 갖는 유전자"란 본 발명에서 사용되는 효소 유전자, 즉 크산틴 디히드로게나제 유전자 pucABCDE나 알데히드 디히드로게나제 유전자 aldX 또는 aldY와 염기서열 또는 아미노산 서열 수준에서 90% 이상의 상동성을 갖는 유전자로, 유전자의 염기서열 또는 아미노산 서열 부분이 10% 이내에서 상이하나 상기 효소들의 기능과 동일한 기능을 나타내는 유전자를 의미한다. 상기 상이한 서열 부분은 상기 효소들, 즉 크산틴 디히드로게나제 또는 알데히드 디히드로게나제의 고유한 기능에 크게 영향을 주지 않으면서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 변형될 수 있는 모든 경우를 포함한다.At this time, in the present invention, "gene having a homology of 90% or more" means an enzyme gene used in the present invention, that is, a base sequence or amino acid sequence with the xanthine dehydrogenase gene pucABCDE or the aldehyde dehydrogenase gene aldX or aldY. A gene having a homology of 90% or more at the level means a gene having a nucleotide sequence or an amino acid sequence portion of the gene which is different within 10% but exhibits the same function as that of the enzymes. The different sequence portions may be modified in any case that can be modified by one of ordinary skill in the art without significantly affecting the inherent function of the enzymes, ie, xanthine dehydrogenase or aldehyde dehydrogenase. Include.

본 단계는 구체적으로는 1) 상기 재조합 미생물을 액체배지에 접종하여 크산틴 디히드로게나제 또는 알데히드 디히드로게나제의 발현을 유도시킨 후 원심분리를 통해 회수한 균체를 생리식염수 또는 증류수로 현탁하여 반응용 균체를 준비하는 단계; 2) 기질인 조 나프탈렌 디카르복실산을 완충용액과 혼합한 다음 여기에 알칼리 용액을 첨가하여 혼합액의 pH를 조절하여 정제반응액을 만드는 단계; 및 3) 상기 1) 과정에서 준비한 반응용 균체와 상기 2) 과정에서 준비한 반응액을 반응시켜 2-포밀-6-나프토산을 2,6-나프탈렌 디카르복실산으로 전환하여 2,6-나프탈렌 디카르복실산의 순도를 높이는 단계로 이루어진다.Specifically, the step 1) inoculates the recombinant microorganism into a liquid medium to induce the expression of xanthine dehydrogenase or aldehyde dehydrogenase, and then the cells recovered through centrifugation are suspended in physiological saline or distilled water. Preparing a reaction cell; 2) mixing the crude naphthalene dicarboxylic acid as a substrate with a buffer solution and then adding an alkaline solution to adjust the pH of the mixed solution to form a purification reaction solution; And 3) reacting the reaction cells prepared in step 1) with the reaction solution prepared in step 2) to convert 2-formyl-6-naphthoic acid to 2,6-naphthalene dicarboxylic acid to 2,6-naphthalene. Increasing the purity of the dicarboxylic acid.

본 발명에서 사용되는 재조합 미생물들은, 서열번호 1로 표시되는 바실러스 서브틸리스 HSB-21(Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221) 유래의 크산틴 디히드로게나제 유전자 pucABCDE나 상기 유전자와 90% 이상의 상동성을 갖는 유전자; 서열번호 4로 표시되는 바실러스 서브틸리스 HSB-21(Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221) 유래의 알데히드 디히드로게나제 유전자 aldX나 상기 유전자와 90% 이상의 상동성을 갖는 유전자; 또는 서열번호 7로 표시되는 바실러스 서브틸리스 HSB-21(Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221) 유래의 알데히드 디히드로게나제 유전자 aldY나 상기 유전자와 90% 이상의 상동성을 갖는 유전자를 통상 알려져 있는 일반적인 방법에 따라 클로닝하고 발현벡터에 도입하여 재조합 발현벡터를 제조한 후, 이를 역시 종래 공지되어 있는 일반적인 방법에 따라 미생물 내에 도입하여 형질전환시킴으로써 얻어질 수 있다.Recombinant microorganisms used in the present invention, Bacillus subtilis HSB-21 represented by SEQ ID NO: 1 ( Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221) xanthine dehydrogenase gene pucABCDE or gene having at least 90% homology with said gene; Bacillus subtilis HSB-21 represented by SEQ ID NO: 4 ( Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221) aldehyde dehydrogenase gene aldX or a gene having at least 90% homology with the gene; Or a general method in which a aldehyde dehydrogenase gene aldY derived from Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221, represented by SEQ ID NO: 7, or a gene having at least 90% homology with the gene is commonly known. After cloning and introducing into an expression vector to produce a recombinant expression vector, it can also be obtained by introducing into a microorganism and transforming it according to conventional methods known in the art.

구체적으로 다음과 같은 방법에 의해 얻어질 수 있다: Specifically, it can be obtained by the following method:

즉, 먼저 상기 각각의 효소 유전자, pucABCDE, aldX, 또는 aldY를 클로닝하기 위해, 바실러스 서브틸리스 HSB-21로부터 분리한 지놈성 DNA(genomic DNA)를 주 형으로 사용하고, 상기 각 유전자로부터 제작한 프라이머를 사용하여 PCR을 수행함으로써 상기 각 효소를 코드화하는 유전자를 수득한다. 이 때, 경우에 따라서는 당업계에 알려져 있는 통상적인 방법에 따라 일부 염기서열이 변형된 유전자를 수득할 수도 있다.That is, in order to clone each of the enzyme genes, pucABCDE , aldX , or aldY , genomic DNA isolated from Bacillus subtilis HSB-21 is used as a template, and then, PCR is performed using the primers to obtain genes encoding each of the above enzymes. In this case, in some cases, according to a conventional method known in the art, it is also possible to obtain a gene in which some nucleotide sequences are modified.

이어서, 상기 클로닝된 pucABCDE, aldX, 또는 aldY 유전자를 각각 통상적인 방법으로 발현벡터의 프로모터에 작동 가능하도록 연결함으로써 재조합 발현벡터를 제조한다. Subsequently, the cloned pucABCDE , aldX , or aldY genes are operably linked to the promoter of the expression vector, respectively, in a conventional manner to prepare a recombinant expression vector.

이 때, 상기 발현벡터로는 특별히 제한되지 않는데, 숙주에서 유전자의 최적 발현을 가능케하는 벡터를 이용하는 것이 바람직하며, 예를 들어, 플라스미드, 파지 또는 다른 DNA에 삽입시키는 것이 가능하다. 상기 플라스미드의 예로는, 특별히 제한되는 것은 아니나, 대장균(E. coli)에서는 공지의 pForexT 벡터, pHCEIIB(Nde I), pLG338, pACYC184, pBR322, pUC119, pUC18, pUC19, pKC30, pRep4, pHS1, pHS2, pPLc236, pMBL24, pLG200, pUR290, pIN-III138-B1, λgt11 또는 pBDCl 등을 들 수 있고, 스트렙토마이세스에서는(Streptomyces)에서는 pIJ101, pIJ364, pIJ702 또는 pIJ361 등을 들 수 있으며, 바실러스(Bacillus)에서는 pUB110, pC194 또는 pBD214, 그리고 효모에서는 2μM, pAG-1. YEp6, YEp13 또는 pEMBLYe23 등을 들 수 있다. At this time, the expression vector is not particularly limited, but it is preferable to use a vector that enables optimal expression of a gene in the host, and for example, it can be inserted into a plasmid, phage or other DNA. Examples of the plasmid include, but are not particularly limited to, E. coli , known pForexT vectors, pHCEIIB (Nde I), pLG338, pACYC184, pBR322, pUC119, pUC18, pUC19, pKC30, pRep4, pHS1, pHS2, pPLc236, pMBL24, pLG200, pUR290, pIN-III 138- B1, λgt11, or pBDCl, and the like in Streptomyces , pIJ101, pIJ364, pIJ702 or pIJ361, and in Bacillus . pUB110, pC194 or pBD214, and 2 μM in yeast, pAG-1. YEp6, YEp13, pEMBLYe23, and the like.

상기 프로모터로는 그램음성균에서 유익하게 사용되는 cos, tac, trp, tet, trp-tet, lpp, lac, lpp-lac, lacIq, T7, T5, T3, gal, trc, ara, SP6, λ-PR 또는 λ-PL 프로모터 등을 이용할 수 있고, 그램양성프로모터 amy 및 SPO2, 또는 진균 또는 효모 프로모터 ADC1, MFα, AC, P-60, CYC1, GAPDH, TEF, rp28, ADH 프로모터등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The promoter is cos, tac, trp, tet, trp-tet, lpp, lac, lpp-lac, lacI q , T7, T5, T3, gal, trc, ara, SP6, λ- P R or λ-P L promoter and the like can be used, gram positive promoter amy and SPO2, or fungal or yeast promoter ADC1, MFα, AC, P-60, CYC1, GAPDH, TEF, rp28, ADH promoter, etc. can be used. However, the present invention is not limited thereto.

또한 선별된 숙주 생물체 또는 유전자에 따라 최적의 발현을 증가시키기 위하여 3' 말단 및/또는 5' 말단에 조절서열을 추가로 포함시키는 것도 가능하다.It is also possible to further include regulatory sequences at the 3 'end and / or 5' end to increase optimal expression depending on the host organism or gene selected.

이와 관련하여 도 1은 본 발명의 일 실시예에서 사용한 바실러스 서브틸리스 HSB-21 유래의 크산틴 디히드로게나제를 코드화하는 유전자 pucABCDE를 포함하는 재조합 발현벡터 pBS-pucABCDE의 유전자 지도를 보여주고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에서 사용한 바실러스 서브틸리스 HSB-21 유래의 알데히드 디히드로게나제를 코드화하는 유전자 aldX를 포함하는 재조합 발현벡터 pBS-aldX의 유전자 지도를 보여주며, 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에서 사용한 바실러스 서브틸리스 HSB-21 유래의 알데히드 디히드로게나제를 코드화하는 유전자 aldY를 포함하는 재조합 발현벡터 pBS-aldY의 유전자 지도를 보여준다.In this regard, Figure 1 shows a genetic map of the recombinant expression vector pBS- pucABCDE comprising the gene pucABCDE encoding xanthine dehydrogenase derived from Bacillus subtilis HSB-21 used in one embodiment of the present invention, Figure 2 shows a genetic map of the recombinant expression vector pBS- aldX comprising the gene aldX encoding aldehyde dehydrogenase derived from Bacillus subtilis HSB-21 used in another embodiment of the present invention, Figure 3 The gene map of the recombinant expression vector pBS- alDY containing the gene aldY encoding the aldehyde dehydrogenase derived from Bacillus subtilis HSB-21 used in another embodiment of the invention is shown.

이러한 재조합 발현벡터 내로의 각 효소 유전자의 클로닝은 제한효소 절단 및 염기서열 분석 등을 통해 확인할 수 있다.Cloning of each enzyme gene into such a recombinant expression vector can be confirmed through restriction enzyme cleavage and sequence analysis.

그 다음, 제조된 재조합 발현벡터를 통상 알려져 있는 일반적인 방법에 따라 숙주 미생물에 도입하여 상기 미생물을 형질전환시킴으로써 재조합 미생물을 얻는다. 이 때, 상기 숙주 미생물로는 모든 원핵 또는 진핵 생물체를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 세균, 진균 또는 효모와 같은 미생물을 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적인 예를 들면, 그램 양성균 또는 그램 음성균, 바람직하게는 엔테로박테리아세(Enterobacteriaceae) 또는 노르카디아세(Norcardiace)군의 세균을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 에쉐리아키아(Escherichia), 슈도모나스, 로도코코스, 바실러스 속의 세균을 사용할 수 있다. 가장 바람직하게는 이콜라이(E. Coli) 속 또는 종을 사용할 수 있는데, 구체적으로는 MC1061(E. coli), JM109(E. coli), XL1-Blue(E.coli), DH5α(E. coli) 등을 예로 들 수 있다. 형질전환 방법으로는 열처리, 전기충격법, 미세주입법, 염화칼슘법, 염화루비듐법, 압력을 이용한 분사법 등을 이용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.Then, the recombinant microorganism is obtained by transforming the microorganism by introducing the prepared recombinant expression vector into the host microorganism according to a generally known method. At this time, all prokaryotic or eukaryotic organisms may be used as the host microorganism, and examples thereof include microorganisms such as bacteria, fungi or yeast, but are not necessarily limited thereto. For example, Gram-positive bacteria or Gram-negative bacteria, preferably Enterobacteriaceae or Norrcardiace bacteria can be used, and more preferably Escherichia, Pseudomonas, and Rhodokocos , Bacteria of the genus Bacillus can be used. Most preferably, the genus or species of E. Coli may be used, specifically, MC1061 ( E. coli ), JM109 ( E. coli ), XL1-Blue ( E. coli ), DH5α ( E. coli ) Etc. can be mentioned. As a transformation method, a heat treatment, an electric shock method, a micro injection method, a calcium chloride method, a rubidium chloride method, a spray method using a pressure, etc. may be used, but are not necessarily limited thereto.

구체적으로는, 상기 재조합 미생물을 통상의 배양온도인 25 내지 45℃, 바람직하게는 37℃에서 충분히 전배양하고, 이를 다시 100 내지 200 ml의 액체배지(예: LB 배지 또는 LBA 배지)에 0.1 내지 1%(v/v)가 되도록 접종하여 37℃에서 충분한 시간 동안 진탕배양함으로써 각 효소의 발현을 유도할 수 있다. 이러한 재조합 미생물의 배양 및 효소의 발현은 상기 방법에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 알려진 모든 방법을 제한없이 사용할 수 있다.Specifically, the recombinant microorganism is sufficiently preincubated at a normal culture temperature of 25 to 45 ° C., preferably 37 ° C., which is then 0.1 to 100 to 200 ml of liquid medium (eg, LB medium or LBA medium). Expression of each enzyme can be induced by inoculation to 1% (v / v) and shaken at 37 ° C. for a sufficient time. Cultivation of such recombinant microorganisms and expression of enzymes are not limited to the above methods, and any method known to those skilled in the art to which the present invention pertains may be used without limitation.

본 발명의 재조합 미생물은 상기와 같이 효소의 고발현이 가능하기 때문에 고농도 배양이 용이하며 경제적으로 유리한 효과가 있다.Since the recombinant microorganism of the present invention is capable of high expression of the enzyme as described above, it is easy to cultivate high concentrations and has an economically advantageous effect.

상기 효소가 고발현된 재조합 미생물은 배양액으로부터 원심분리를 통해 균체만을 회수한 후 이를 생리식염수 또는 증류수에 현탁하여 조 나프탈렌 카르복실산을 정제하기 위한 반응용 균체로 사용한다.The recombinant microorganism with high expression of the enzyme recovers only the cells through centrifugation from the culture medium and suspends them in physiological saline or distilled water and uses them as reaction cells for purifying crude naphthalene carboxylic acid.

상기 완충용액으로는 특별히 제한되는 것은 아니나, 물, 탄산나트륨 완충용액, 글리신 완충용액, 인산칼륨 완충용액, 인산나트륨 완충용액, 숙신산 완충용액, 아세트산나트륨 완충용액, 시트르산 완충용액, 피로인산나트륨 완충용액, 붕산 완충용액, 붕산나트륨 완충용액 등이 사용될 수 있다. 바람직하게는 pH 6.0 내지 9.0의 완충용액 범위를 가지는 칼륨 인산 완충용액 또는 붕산 완충용액을 사용하는 것이 좋다. 이 때, 상기 완충용액의 농도는 0.01 내지 100 mM의 농도로 사용하는 것이 바람직하다.The buffer solution is not particularly limited, but water, sodium carbonate buffer solution, glycine buffer solution, potassium phosphate buffer solution, sodium phosphate buffer solution, succinic acid buffer solution, sodium acetate buffer solution, citric acid buffer solution, sodium pyrophosphate buffer solution, Boric acid buffer, sodium borate buffer, and the like can be used. Preferably, potassium phosphate buffer or boric acid buffer solution having a pH range of 6.0 to 9.0 is used. At this time, the concentration of the buffer solution is preferably used at a concentration of 0.01 to 100 mM.

상기 알칼리 용액으로는 반드시 제한되는 것은 아니나 NaOH 용액 또는 KOH 용액을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 혼합액의 pH는 6 내지 10, 나아가 7 내지 9로 조절하는 것이 바람직하다.Although not necessarily limited to the alkaline solution, it is preferable to use NaOH solution or KOH solution, and the pH of the mixed solution is preferably adjusted to 6 to 10, further 7 to 9.

한편 상기 2)단계에서의 혼합액에는 cNDA를 용해시키기 위한 목적으로 유기용매가 추가로 첨가될 수 있다. 바람직한 유기용매의 예에는 디메틸설폭사이드(Dimethylsulfoxide, "DMSO"), 디메틸포름아미드(N,N-Dimethylformamide, "DMF"), 디메틸아세트아미드(N,N-Dimethylacetamide, "DMA"), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, "THF") 등이 포함되며, 그 중에서도 디메틸설폭사이드를 사용하는 것이 효소 활성 측면에서 가장 바람직하다. 이 때, 유기용매의 첨가농도는 0.01 내지 20중량%인 것이 바람직하며, 0.1 내지 10중량%인 것이 보다 바람직하다. 가장 바람직하게는 첨가하지 않는 것이 좋다. 한편, 상기 유기용매를 20중량%를 초과하여 첨가하면 미생물의 세포막을 용해시켜 반응을 저해하는 결과를 보인다.Meanwhile, an organic solvent may be additionally added to the mixed solution in step 2) for the purpose of dissolving cNDA. Examples of preferred organic solvents include dimethylsulfoxide ("DMSO"), dimethylformamide (N, N-Dimethylformamide, "DMF"), dimethylacetamide (N, N-Dimethylacetamide, "DMA"), tetrahydrofuran (Tetrahydrofuran, "THF") and the like, among which dimethyl sulfoxide is most preferably used in terms of enzymatic activity. At this time, the concentration of the organic solvent is preferably 0.01 to 20% by weight, more preferably 0.1 to 10% by weight. Most preferably not added. On the other hand, the addition of more than 20% by weight of the organic solvent shows a result of inhibiting the reaction by dissolving the cell membrane of the microorganism.

상기 3)단계에서의 반응온도 및 반응시간은 각각 25 내지 80℃, 1분 내지 2시간인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 40 내지 60℃, 10분 내지 40분 동안 반응시키는 것이 좋다. 특히 반응온도가 25℃ 미만이거나 80℃를 초과할 경우에는 반응성이 현저하게 감소하여 부적당하다.The reaction temperature and reaction time in the step 3) is preferably 25 to 80 ℃, 1 minute to 2 hours, more preferably 40 to 60 ℃, 10 minutes to 40 minutes to react. In particular, when the reaction temperature is less than 25 ° C or more than 80 ° C, the reactivity is significantly reduced and unsuitable.

한편, cNDA 내의 FNA 함량, 반응액의 cNDA 농도, 그리고 FNA의 완전 제거를 위해 필요한 균체량 사이에는 밀접한 관계가 있는데, cNDA 내의 FNA 함량이 높을수록, 또한 반응액 내의 cNDA 농도가 높을수록 많은 양의 균체를 사용하는 것이 바람직하다. On the other hand, there is a close relationship between the FNA content in the cNDA, the cNDA concentration of the reaction solution, and the amount of cells required for complete removal of the FNA. The higher the FNA content in the cNDA and the higher the concentration of cNDA in the reaction solution, the higher the amount of cells. Preference is given to using.

구체적으로, 본 발명에서 상기 정제반응액 내의 cNDA 농도는 0.001 내지 20중량%인 것이 바람직하며, cNDA 내의 FNA 함량은 0.001 내지 10중량%, 바람직하게는 1 내지 3중량%인 것을 사용하는 것이 좋다.Specifically, in the present invention, the concentration of cNDA in the purification reaction solution is preferably 0.001 to 20% by weight, and the FNA content in cNDA is preferably used in an amount of 0.001 to 10% by weight, preferably 1 to 3% by weight.

또한, 본 발명에서 FNA 1g을 완전 제거하기 위해 필요한 균체량은 5g 정도이다. 이는 FNA를 NDA로 전환하는 능력을 갖는 것으로 밝혀진 일반 미생물, 즉 예를 들어 상기 바실러스 속 F-1, F-3 등의 균주(본 발명자들에 의해 출원, 국내출원번호 제2002-0087819호)가 FNA 1g을 완전 제거하기 위해 10g 정도를 필요로 한다는 사실에 비추어 볼 때, 본 발명의 재조합 미생물을 이용한 cNDA의 정제가 경제적인 면에서 보다 효용성이 높다는 사실을 뒷받침한다.In addition, in the present invention, the amount of cells required to completely remove 1 g of FNA is about 5 g. This is because the general microorganisms found to have the ability to convert FNA to NDA, that is, for example, the strains of the genus F-1, F-3, etc. (filed by the present inventors, domestic application No. 2002-0087819) In view of the fact that about 10g is required to completely remove 1g of FNA, it is supported that the purification of cNDA using the recombinant microorganism of the present invention is more economically effective.

(ⅱ) 제 2단계: 결정화 공정(Ii) second step: crystallization process

이 단계에서는 상기 (ⅰ) 단계에서 얻어진 반응용액에 산성용액을 투입하여 pH를 조정한 다음 교반하면서 반응시켜 상기 조 나프탈렌 디카르복실산을 결정화한다.In this step, an acidic solution is added to the reaction solution obtained in step (iii) to adjust the pH, and then reacted with stirring to crystallize the crude naphthalene dicarboxylic acid.

좀 더 구체적으로, FNA가 제거된 상태의 cNDA 정제반응 용액 내에 존재하는 비결정 상태의 cNDA를 결정화하기 위하여, 교반기가 장착된 반응기 내에서 상기 (ⅰ) 단계에서 얻어진 반응용액에 산성용액을 적당량 투입하여 pH를 일정범위로 조정한 다음 계속 교반하면서 적절한 온도로 조절하여 유지 반응시킴으로써, 상온 및 상압 조건하에서 결정화가 이루어지도록 한다.More specifically, in order to crystallize the cNDA in the amorphous state present in the cNDA purification reaction solution with FNA removed, an appropriate amount of an acidic solution is added to the reaction solution obtained in step (iii) in a reactor equipped with a stirrer. The pH is adjusted to a certain range, and then the reaction is maintained at an appropriate temperature with continued stirring, so that crystallization is performed at room temperature and atmospheric pressure.

본 발명의 결정화 공정에 따르면, 상온 및 상압 조건 하에서 100 ㎛ 이상 크기의 균일한 cNDA 결정을 얻을 수 있으므로 제조비용 및 공정 면에서 경제적이며, 수득된 cNDA 개별 결정 간에 응집 현상이 존재하지 않아 실용성 및 회수율이 높은 효과가 있다.According to the crystallization process of the present invention, uniform cNDA crystals having a size of 100 µm or more under normal temperature and atmospheric conditions can be obtained, and thus are economical in terms of manufacturing cost and process, and there is no agglomeration phenomenon between the obtained cNDA individual crystals. This has a high effect.

이 때, 상기 산성용액으로는 황산, 염산, 빙초산, 질산 등을 사용할 수 있으며, cNDA 결정의 크기 및 수율 면에서 황산 또는 염산을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 즉, 황산 또는 염산을 투입하는 경우, 100 ㎛ 이상의 균일한 크기의 cNDA 결정을 고수율로 수득할 수 있다. In this case, sulfuric acid, hydrochloric acid, glacial acetic acid, nitric acid, and the like may be used as the acid solution, and sulfuric acid or hydrochloric acid is more preferable in terms of the size and yield of cNDA crystals. That is, when sulfuric acid or hydrochloric acid is added, cNDA crystals having a uniform size of 100 µm or more can be obtained in high yield.

상기 pH 범위는 회수율 면에서 1 내지 4로 조정하는 것이 바람직한데, pH가 낮을수록 회수율이 99.9%로 높아지는 경향을 보인다.The pH range is preferably adjusted to 1 to 4 in terms of recovery rate, and the lower the pH, the higher the recovery rate to 99.9%.

또한 결정화 온도는 약 4 내지 130℃, 바람직하게는 30 내지 100℃, 보다 바람직하게는 50 내지 90℃인 것이 결정화 반응을 수행하는데 적절하며, 반응 시간은 약 1분 내지 12시간, 바람직하게는 2분 내지 5시간, 보다 바람직하게는 10분 내지 1시간 범위인 것이 연속 공정의 면에서 좋다. 가장 바람직한 결정화 온도 및 반응시간은 75℃, 20분 내지 30분간이다. 결정화 시간이 너무 짧으면 결정화도가 낮아 중합반응시 개별 결정 간에 응집이 일어날 수 있으며, 결정화 시간이 지나치게 길어지면 불필요한 에너지 손실을 초래할 수 있다.In addition, the crystallization temperature is about 4 to 130 ℃, preferably 30 to 100 ℃, more preferably 50 to 90 ℃ suitable for carrying out the crystallization reaction, the reaction time is about 1 minute to 12 hours, preferably 2 Minutes to 5 hours, more preferably 10 minutes to 1 hour range is preferable in terms of the continuous process. Most preferred crystallization temperature and reaction time is 75 ° C., 20 to 30 minutes. If the crystallization time is too short, the degree of crystallinity is low, aggregation may occur between individual crystals during the polymerization reaction, and excessively long crystallization time may cause unnecessary energy loss.

결정화를 수행하는 적정 교반속도로는 0 rpm 초과 1000 rpm 이하, 바람직하게는 0 rpm 초과 400 rpm 이하, 보다 바람직하게는 30 내지 200 rpm에서 실시하는 것이 바람직하다.As a suitable stirring speed which performs crystallization, it is preferable to carry out at 0 rpm and 1000 rpm or less, Preferably it is 0 rpm and 400 rpm or less, More preferably, it is performed at 30-200 rpm.

(ⅲ) 제 3단계: 세척 공정(Iii) step 3: cleaning process

이 단계에서는 상기 (ⅱ) 단계를 통해 결정화된 조 나프탈렌 디카르복실산을 세척하여 그에 포함된 불순물들을 제거한다.In this step, the crude naphthalene dicarboxylic acid crystallized through step (ii) is washed to remove impurities contained therein.

재조합 미생물을 이용한 정제 반응 및 결정화 반응 후에도 FNA는 NDA로 전환되어 제거되지만, 기타 2-나프토산(NA), 메틸나프토산(MNA), 트리멜리트산 (TLMA)등의 불순물은 제거되지 않고 그대로 존재하게 된다. 따라서, 결정화된 cNDA를 물에 분산시킨 후 일정 조건 하에서 여러 번 세척하면 용해도 차이를 이용하여 상기의 기타 불순물들을 깨끗이 제거할 수 있다. 이 때, 상기의 불순물뿐만 아니라 cNDA를 정제하기 위해 사용된 재조합 미생물도 함께 제거된다.After purification and crystallization using recombinant microorganisms, FNA is converted to NDA and removed, but other impurities such as 2-naphthoic acid (NA), methylnaphthoic acid (MNA), and trimellitic acid (TLMA) remain as they are without being removed. Done. Therefore, if the crystallized cNDA is dispersed in water and washed several times under certain conditions, it is possible to remove the other impurities by using the difference in solubility. At this time, not only the impurities but also the recombinant microorganisms used to purify cNDA are also removed.

본 단계에서는 반응 부산물들이 용매에 용해되어 있으면서 최대한 많은 양의 NDA가 석출되는 상태에서 분리하는 것이 좋으며, 이러한 온도 범위는 100 내지 270℃, 바람직하게는 150 내지 240℃이다. 270℃를 초과하는 온도에서 용매를 분리할 경우에는 정제된 NDA의 손실량이 증가하여 수율이 현저히 떨어지는 문제점이 있으며, 100℃ 미만의 온도에서 분리할 경우에는 NA, MNA, TLMA등의 부산물이 잘 용해되지 않아 바람직하지 않다.In this step, it is preferable that the reaction by-products are dissolved in the solvent and separated as much as possible from NDA, and the temperature range is 100 to 270 ° C, preferably 150 to 240 ° C. When the solvent is separated at a temperature exceeding 270 ℃, the loss of purified NDA increases, there is a problem that the yield is significantly reduced, when the separation at less than 100 ℃ by-products such as NA, MNA, TLMA is well dissolved Not preferred.

보다 구체적으로는, 결정화된 cNDA를 물에 분산시킨 후 압력 1 내지 60 kg/cm2, 온도 100 내지 270℃에서 10분 내지 1시간 동안 교반한 다음 여과하여 물을 제거하는 과정을 여러 번 반복함으로써 불순물들을 제거할 수 있으며, 이 때 용매의 양은 NDA 중량대비 5 내지 20배를 사용하는 것이 바람직하다.More specifically, by dispersing the crystallized cNDA in water and then stirred for 10 minutes to 1 hour at a pressure of 1 to 60 kg / cm 2 , temperature 100 to 270 ℃ and then filtered to remove the water several times Impurities can be removed, where the amount of solvent is preferably used 5 to 20 times the weight of NDA.

(ⅳ) 제 4단계: 건조 공정(Iii) 4th step: drying process

마지막으로, 상기 세척공정을 통해 불순물이 제거된 NDA 결정을 일정 온도에서 건조함으로써 최종적인 순수한 NDA 결정을 수득한다. 이 때, 상기 건조 처리는 40 내지 200℃, 바람직하게는 50 내지 150℃에서 수행되는 것이 좋으며, 건조방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지된 통상의 건조방법을 제한없이 이용할 수 있다.Finally, the NDA crystal from which impurities are removed through the washing process is dried at a constant temperature to obtain final pure NDA crystal. At this time, the drying treatment is preferably carried out at 40 to 200 ℃, preferably 50 to 150 ℃, the drying method can be used without limitation the conventional drying method known in the art to which the present invention belongs.

한편, 본 발명의 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법은 상기 (ⅰ)단계와 (ⅱ)단계 사이에 상기 (ⅰ)단계에서 사용한 재조합 미생물을 제거하는 단계를 추가 로 포함할 수 있다. On the other hand, the crude naphthalene dicarboxylic acid purification method of the present invention may further comprise the step of removing the recombinant microorganism used in the step (iii) between the step (iii) and (ii).

이와 같이, cNDA의 정제 후 미리 재조합 미생물을 제거하여 결정화 반응을 수행하면 NDA 결정의 순도 및 회수율을 보다 향상시킬 수 있다.As such, if the recombinant microorganism is removed after the purification of cNDA in advance to perform a crystallization reaction, the purity and recovery of NDA crystals may be further improved.

상기 재조합 미생물을 제거하기 위한 방법으로는 통상의 공지된 방법을 제한 없이 이용할 수 있으며, 구체적으로는 마이크로필터 시스템, 연속원심분리기 또는 디칸터(decanter) 등을 사용하여 제거할 수 있다. 이 때, 상기 마이크로필터 시스템의 경우에는 0.1 내지 2.0㎛의 포어 크기(pore size)를 가지며, 세라믹, 스테인레스, 폴리프로필렌, PET 등의 재질로 된 필터를 사용할 수 있다.As a method for removing the recombinant microorganism, a conventionally known method may be used without limitation, and specifically, may be removed using a microfilter system, a continuous centrifuge or a decanter. In this case, in the case of the microfilter system, a filter having a pore size of 0.1 to 2.0 μm and made of a material such as ceramic, stainless steel, polypropylene, or PET may be used.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은 본 발명의 정제방법에 의해 수득되는 순수한 결정 상태의 2,6-나프탈렌 디카르복실산에 관계한다.Another aspect of the present invention for achieving the above object relates to 2,6-naphthalene dicarboxylic acid in pure crystalline state obtained by the purification method of the present invention.

본 발명이 제공하는 2,6-나프탈렌 디카르복실산은 상기한 본 발명의 정제방법에 따라 수득됨으로써 99.9% 이상의 고수율 및 고순도로 얻어지며, 용도 및 경우에 따라 처리조건을 조절함으로써 정형 또는 무정형의 결정 상태로 얻을 수 있다. 특히 정형의 경우에는 격자구조를 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The 2,6-naphthalene dicarboxylic acid provided by the present invention is obtained according to the above-described purification method of the present invention and is obtained in high yield and high purity of 99.9% or more. Can be obtained in a crystalline state. In particular, in the case of the shape can have a lattice structure, but is not necessarily limited thereto.

또한 본 발명에서 생성된 2,6-나프탈렌 디카르복실산 결정은, 평균 입경이 100 ㎛ 이상으로 크고 균일한 입자 형태를 가지므로, PEN 중합 공정시 에틸렌 글리콜과 저점도 슬러리를 형성하기에 매우 적합한 결정형태이다. 평균 입경이 작으면 제품의 취급이 까다롭고 PEN 중합 공정에서 에틸렌 글리콜과 혼합해 슬러리를 조제 할 때 슬러리 형성능력이 떨어지기 때문에 동력소모가 많은 문제점이 있다. 바람직하게는 본 발명의 2,6-나프탈렌 디카르복실산 결정은 100 내지 200 ㎛, 보다 바람직하게는 110 내지 170 ㎛ 범위의 평균입경을 갖는다.In addition, the 2,6-naphthalene dicarboxylic acid crystal produced in the present invention has a large and uniform particle shape with an average particle diameter of 100 µm or more, and thus is very suitable for forming ethylene glycol and a low viscosity slurry during the PEN polymerization process. It is a crystalline form. If the average particle size is small, handling of the product is difficult and power consumption is problematic because the slurry formation ability is poor when the slurry is mixed with ethylene glycol in the PEN polymerization process. Preferably the 2,6-naphthalene dicarboxylic acid crystals of the present invention have an average particle diameter in the range of 100 to 200 μm, more preferably 110 to 170 μm.

한편, 도 5는 본 발명에 따른 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법을 실시하기 위한 정제 장치 시스템의 한 양상을 도시한 것이다. 상기 도 5에 근거하여 본 발명에 의한 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법의 일 실시형태에 대하여 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.On the other hand, Figure 5 shows an aspect of a purification apparatus system for carrying out the method for purifying crude naphthalene dicarboxylic acid according to the present invention. An embodiment of the method for purifying crude naphthalene dicarboxylic acid according to the present invention based on FIG. 5 will be described in more detail as follows.

먼저 미생물 정제 반응기(A)에 일정량의 완충용액을 주입하고, 여기에 cNDA를 첨가하여 교반하면서 알칼리 용액을 첨가하여 반응액의 pH를 조절한 다음, 다시 일정량의 물을 첨가하여 정제반응액을 제조한다. 상기 반응액을 일정한 온도로 유지하면서 미리 준비한 반응용 재조합 미생물 균체를 투입하여 반응시킨다. 이러한 과정을 통해 상기 미생물 정제 반응기(A)에서 cNDA 내의 FNA를 NDA로 전환시켜 FNA를 제거할 수 있다. First, a certain amount of buffer solution is injected into the microbial purification reactor (A), and cNDA is added thereto to add an alkali solution while stirring to adjust the pH of the reaction solution, and then a predetermined amount of water is added to prepare a purification reaction solution. do. While maintaining the reaction solution at a constant temperature, the prepared recombinant microbial cells for reaction are prepared and reacted. Through this process, FNA can be removed by converting FNA in cNDA into NDA in the microbial purification reactor (A).

반응이 완료된 상기 정제반응액을 미생물 제거 장치(B)로 통과시켜 FNA를 제거하기 위해 사용한 재조합 미생물을 제거한다. 이 미생물 제거 장치(B)를 이용한 재조합 미생물 제거 공정은 필요에 따라 생략할 수 있다. 미생물 제거 공정을 생략하여도 후단의 여과 및 세정장치(F)에서 재조합 미생물을 제거할 수 있다.The purified reaction solution is passed through the microbial removal device (B) to remove the recombinant microorganism used to remove the FNA. The recombinant microorganism removal process using this microorganism removal apparatus B can be omitted as needed. Even if the microorganism removal step is omitted, the recombinant microorganism can be removed by the rear filtration and washing apparatus (F).

재조합 미생물이 제거된 정제반응액을 결정화 반응기(C)로 이송하고, 여기에 산성용액을 첨가하는 동시에 교반하면서 결정화 반응을 진행시킨다.The purified reaction solution from which the recombinant microorganisms have been removed is transferred to a crystallization reactor (C), and an acidic solution is added thereto and the crystallization reaction proceeds while stirring.

그 다음, 상기 결정화가 완료된 cNDA를 포함하는 슬러리를 예비가열기(D)에 의해 100 내지 270℃ 정도로 가열하여 여과 및 세정장치(F)에 투입한다. 상기 여과 및 세정장치(F)에는 상기 슬러리 용액의 온도를 100 내지 270℃로 유지시켜주기 위한 가열수단이 구비되어 있다. 또한 압력은 1 내지 60 kg/cm2로 유지되며, 여과를 위하여 10 내지 100㎛의 여과기가 구비되어 있다.Then, the slurry containing the crystallized cNDA is heated to about 100 to 270 ℃ by the preheater (D) and introduced into the filtration and washing apparatus (F). The filtration and washing apparatus (F) is provided with heating means for maintaining the temperature of the slurry solution at 100 to 270 ℃. In addition, the pressure is maintained at 1 to 60 kg / cm 2 , it is equipped with a filter of 10 to 100 ㎛ for filtration.

상기 여과 및 세정장치(F)는 고압여과액회수장치(G)와 연결되어 있어 상기 고압여과액회수장치(G)로 여과액을 방출하고 고상분을 여과기에 거른다. The filtration and cleaning device (F) is connected to the high pressure filtrate recovery device (G) to discharge the filtrate to the high pressure filtrate recovery device (G) and filter the solid phase into the filter.

여기에 다시 용매가열공급장치(E)로부터 100 내지 270℃로 미리 예열된 물을 여과 및 세정장치(D)에 투입하고, 일정시간 교반한 후, 고압여과액회수장치(G)로 2차 여과액을 방출한다. 필요한 경우 위의 세정단계를 동일하게 1, 2회 더 반복할 수 있다. 세정 후 남은 순수한 NDA는 용매가열공급장치(E)로부터 100 내지 270℃로 미리 예열된 물에 의해 슬러리를 형성하고, 슬러리 방출라인을 통해 고압슬러리회수장치(H)로 보내진다. 상기 고압슬러리회수장치(H)로 보내진 순수한 NDA 슬러리를, 압력을 상압까지 강하시키고 파우더 분리장치(I)를 통해 용매를 제거한 후 건조장치(J)에서 건조하면, 순수한 NDA를 회수할 수 있다.Water preheated to 100 to 270 ° C. from the solvent heating supply device (E) was added to the filtration and washing device (D) again, stirred for a while, and then filtered through a high pressure filtrate recovery device (G). Release the liquid. If necessary, the above washing steps may be repeated one or two more times. The pure NDA remaining after washing forms a slurry with water pre-heated from 100 ° C. to 270 ° C. from the solvent heating supply device E, and is sent to the high pressure slurry recovery device H through the slurry discharge line. Pure NDA slurry sent to the high pressure slurry recovery device (H), the pressure is lowered to normal pressure, the solvent is removed through the powder separation device (I) and dried in the drying device (J), pure NDA can be recovered.

이하 본 발명의 구체적인 구성과 작용을 실시예 및 실험예에 의하여 설명하나, 이는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.Hereinafter, the specific configuration and operation of the present invention will be described by Examples and Experimental Examples, which are intended to illustrate the present invention and should not be construed as limiting the scope of the present invention.

[[ 실시예Example 1] One]

제 1단계: 재조합 미생물의 제조Step 1: Preparation of Recombinant Microorganisms

(1) pucABCDE 유전자의 클로닝(1) Cloning of the pucABCDE Gene

바실러스 서브틸리스 HSB-21(Bacillus subtilis HSB-21 KCTC 11221) 유래의 크산틴 디히드로게나제를 코딩하는 pucABCDE 유전자(서열번호 1)를 클로닝하기 위하여, 먼저 상기 pucABCDE 유전자 서열을 포함하는 지놈성 DNA를 분리하였다(참조: Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989). 상기 분리한 지놈성 DNA를 주형 DNA로 하여, pucABCDE (참조: GenBank Sequence Database, BSUB0017) 유전자의 DNA 염기서열을 기초로 제작한 프라이머 1 (5'-ATGGGGAATTTTCACACGATGTTAGATGCG-3': 서열번호 2) 및 프라이머 2 (5'-TTAAAAGCCGGACTCCCGTCTACCCCCGTT-3': 서열번호 3)를 사용하여 중합효소 연쇄반응을 수행하였다. Bacillus subtilis HSB-21 ( Bacillus To clone the pucABCDE gene (SEQ ID NO: 1) encoding xanthine dehydrogenase from subtilis HSB-21 KCTC 11221), genome DNA comprising the pucABCDE gene sequence was first isolated (see Sambrook et al. al ., Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989). Primer 1 (5'-ATGGGGAATTTTCACACGATGTTAGATGCG-3 'and SEQ ID NO: 2) prepared based on the DNA sequence of the pucABCDE (GenBank Sequence Database, BSUB0017) gene using the isolated genomic DNA as template DNA. Polymerase chain reaction was performed using (5'-TTAAAAGCCGGACTCCCGTCTACCCCCGTT-3 ': SEQ ID NO: 3).

중합효소 연쇄반응은, 첫 번째 변성(denaturation) 단계를 94℃에서 5분간 1회 수행하였고, 이후 두 번째 변성 단계를 94℃에서 1분간, 교잡(annealing) 단계는 60℃에서 1분 30초간, 연장(extension) 단계는 72℃에서 7분간 수행하였으며, 이를 35회 반복하였다. 이와 같은 방법으로 얻어진 절편에서 서열 1로 표시되는 약 5.2kb 크기의 DNA 절편을 분리하고 이를 pHCEIIB(Nde I) 벡터(Takara)에 클로닝하여 도 1에 나타나는 것과 같은 재조합 발현벡터 pBS-pucABCDE를 제조하였다.In the polymerase chain reaction, the first denaturation step was performed once at 94 ° C. for 5 minutes, and then the second denaturation step was performed at 94 ° C. for 1 minute, and the annealing step at 60 ° C. for 1 minute and 30 seconds, The extension step was performed at 72 ° C. for 7 minutes and was repeated 35 times. The fragment obtained by the above method was isolated from a DNA fragment of about 5.2 kb represented by SEQ ID NO: 1 and cloned into a pHCEIIB (Nde I) vector (Takara) to prepare a recombinant expression vector pBS- pucABCDE as shown in FIG. .

(2) 클로닝된 유전자 분석(2) Cloned Gene Analysis

상기 (1)에서 제조된 재조합 벡터(pBS-pucABCDE)의 클로닝된 유전자의 염기서열 분석을 위하여, M13mp18과 M13mp19 두 벡터의 계열지도를 토대로 여러 가지 제한효소를 이용하여 상기 재조합 벡터를 절단하고, 각각의 조각을 M13mp18과 M13mp19에 아클로닝(subcloning)하였으며, 이들을 AmpliTaq DNA 중합효소를 이용한 ABI PRISM BigDye primer cycle-sequencing kit(Perkin-Elmer, 미국)를 이용하여 서열분석하였다. 이때, 두 가닥 DNA의 양쪽 방향을 다 읽기 위하여 부분적으로 합성 뉴클레오타이드를 만들었으며, 이를 통하여 클로닝된 DNA 절편 유전자의 염기서열을 분석하여, GenBank에 등록된 염기서열(GenBank Accession Number Z99120)과 비교해 본 결과, pucABCDE 유전자가 클로닝되었음이 확인되었다.For sequencing of the cloned gene of the recombinant vector (pBS- pucABCDE ) prepared in (1), the recombinant vector was cleaved using various restriction enzymes based on a sequence map of two vectors M13mp18 and M13mp19, respectively. The fragments of were subcloned into M13mp18 and M13mp19, and they were sequenced using ABI PRISM BigDye primer cycle-sequencing kit (Perkin-Elmer, USA) using AmpliTaq DNA polymerase. At this time, in order to read both directions of both strands of DNA, a synthetic nucleotide was partially prepared, and the nucleotide sequence of the cloned DNA fragment gene was analyzed and compared with the nucleotide sequence registered in GenBank (GenBank Accession Number Z99120). It was confirmed that the pucABCDE gene was cloned.

(3) 형질전환체의 제조(3) Preparation of transformant

염화칼슘법을 이용하여(참조: Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989) 대장균 XL1-Blue를 pBS-pucABCDE 벡터로 형질전환 시켰다. 이를 엠피실린(ampicillin, 100㎎/L)과 박토-아가(bacto-agar, 15g/L)가 첨가된 LB 평판배지(이스트 추출물, 5g/L; 트립톤, 10g/L; NaCl, 10g/L)에서 배양하여 엠피실린에 대해 내성을 보이는 형질전환균주 XL1-Blue(pBS-pucABCDE)를 1차 선별하였다.Using the calcium chloride method (see Sambrook et. al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, were transformed Cold Spring Harbor, NY, 1989) E. coli XL1-Blue to pBS- pucABCDE vector. LB plate medium (yeast extract, 5 g / L; tryptone, 10 g / L; NaCl, 10 g / L) to which ampicillin (100 mg / L) and bacto-agar (15 g / L) were added. ) Was first selected for transforming strain XL1-Blue (pBS- pucABCDE ) resistant to empicillin .

상기 1차 선별된 대장균을 엠피실린(ampicillin, 100mg/L)이 포함된 5 ml LB 액체배지에 접종한 다음, 37℃의 온도에서 충분한 시간동안 진탕배양하고, 5%의 크산틴과 엠피실린이 포함된 LB 고체배지에 상기의 배양액을 100㎕ 도말하여 37℃ 배양기에서 24시간 배양한 뒤에 콜로니 주변에 hollow의 형성여부를 관찰하였다. 그 결과 상기 대장균의 콜로니 주변에 hollow가 형성되는 것이 확인되었다.The primary screened E. coli was inoculated into 5 ml LB liquid medium containing ampicillin (ampicillin, 100mg / L), and then shaken at 37 ° C. for a sufficient time, and 5% of xanthine and empicillin 100 μl of the culture solution was added to the included LB solid medium and cultured in a 37 ° C. incubator for 24 hours, and then the formation of hollow around the colonies was observed. As a result, it was confirmed that the hollow is formed around the colony of E. coli.

(4) pucABCDE 유전자의 발현(4) Expression of the pucABCDE gene

pucABCDE 유전자를 형질전환 미생물에서 발현시키기 위해, 상기 (3)에서 수득한 대장균을 엠피실린(100mg/L)이 포함된 LB 배지 5 ㎖에 접종하여 37℃에서 12시간 동안 전배양한 후, 이를 다시 엠피실린(100mg/L)이 포함된 100 ㎖의 LB 배지에 1%(v/v)가 되도록 접종하여 37℃에서 16시간 동안 진탕배양함으로써 pucABCDE 유전자의 발현을 유도한 후, 다시 37℃에서 배양하였다. In order to express the pucABCDE gene in the transformed microorganism, E. coli obtained in (3) was inoculated in 5 ml of LB medium containing empicillin (100 mg / L), preincubated for 12 hours at 37 ° C, and then again. Inoculate 1% (v / v) in 100 ml LB medium containing empicillin (100 mg / L) and incubate for 16 hours at 37 ° C. to induce the expression of the pucABCDE gene, and then incubate at 37 ° C. It was.

제 2단계: 재조합 미생물을 이용한 Second step: using recombinant microorganisms cNDAcNDA 의 정제Tablets

상기 제 1단계에서 수득한 크산틴 디히드로게나제가 발현된 재조합 미생물의 배양액을 원심분리하여 균체를 회수하고, 이를 0.85% 생리식염수로 세척한 후 다시 0.85% 생리식염수 5 L에 현탁하여 반응용 균체를 준비하였다.Centrifugation of the culture medium of the recombinant microorganism expressing the xanthine dehydrogenase obtained in the first step was recovered, washed with 0.85% saline solution and suspended again in 5 L of 0.85% saline solution for the reaction cells Was prepared.

미생물 정제 반응기(A)에 50 mM 칼륨 인산 완충용액 80 L를 주입하고, 여기에 cNDA 10 kg를 첨가하여 교반하면서 KOH 용액을 첨가하여 반응액의 pH를 8.0이 되도록 조절한 다음, 다시 물을 첨가하여 95 L의 정제반응액(cNDA 농도: 10%, cNDA 내의 FNA 함량: 1.57%)을 제조하였다.Inject 80 L of 50 mM potassium phosphate buffer solution into the microbial purification reactor (A), add 10 kg of cNDA thereto, add KOH solution while stirring to adjust the pH of the reaction solution to 8.0, and then add water again. 95 L of a purification reaction solution (cNDA concentration: 10%, FNA content in cNDA: 1.57%) was prepared.

상기 반응액을 50℃로 유지하면서 상기 반응용 균체를 0.29kg/5L 투입한 다음 50℃에서 30분간 반응시켜 상기 cNDA 내의 FNA를 NDA로 전환시켜 제거하였다.While maintaining the reaction solution at 50 ° C., 0.29 kg / 5 L of the reaction cell was added thereto, followed by reaction at 50 ° C. for 30 minutes, thereby converting FNA in the cNDA into NDA.

제 3단계: 정제된 Step 3: Refined cNDAcNDA 의 결정화Crystallization

상기 제 2단계에서 얻어진 cNDA 정제용액 100 L를 교반장치가 부착된 결정화 반응기(C)로 이송하고 여기에 황산 용액을 첨가하여 pH가 3.0이 되도록 조정한 다음, 교반속도를 50 rpm, 온도를 75℃로 유지하면서 25분간 결정화 반응을 진행하였다. 100 L of the cNDA purified solution obtained in the second step was transferred to a crystallization reactor (C) equipped with a stirring device, and adjusted to a pH of 3.0 by adding sulfuric acid solution thereto, and then the stirring speed was 50 rpm and the temperature was 75 The crystallization reaction proceeded for 25 minutes while maintaining at ℃.

결정화를 완료한 후 현미경과 입도분석기를 사용하여 결정을 분석한 결과, 결정화가 제대로 진행되었으며, 개별 결정 간에 서로 엉겨붙는 현상이 발생하지 않았음을 확인할 수 있었다. 또한 결정화된 cNDA 의 평균결정크기는 약 162.3 ㎛ 로 분석되었다. 상기 결정화된 cNDA의 현미경 사진을 도 4에 도시하였다.After the crystallization was completed, the crystals were analyzed using a microscope and a particle size analyzer. As a result, the crystallization proceeded well, and it was confirmed that entanglement between the individual crystals did not occur. In addition, the average crystal size of crystallized cNDA was analyzed to be about 162.3 ㎛. A micrograph of the crystallized cNDA is shown in FIG. 4.

제 4단계: 결정화된 Step 4: Crystallize cNDAcNDA 의 세척 및 건조Washing and drying

상기 제 3단계에서 결정화된 cNDA 슬러리 용액을 예비가열기(D)를 통해 220℃ 이상으로 가열한 후, 여과 및 세정장치(F)에 투입하여 압력 28 kg/cm2, 온도 225℃에서 30분간 교반한 다음, 여과하여 고압여과액회수장치(G)로 물을 제거하였다. 여기에 다시 용매가열공급장치(E)로부터 225℃, 물 100L를 첨가한 후, 동일한 조건에서 30분간 교반한 다음 여과하여, 고압여과액회수장치(G)로 물을 제거하는 공정 을 2회 반복하였다. 여기에 다시 상기 용매가열공급장치(E)로부터 225℃, 물 100L를 첨가한 후, 30분 이상 교반시켜 고르게 분산시킨 다음, 고압슬러지회수장치(H)로 이송하여 상압까지 감압하고, 파우더 분리장치(I)인 디칸터(decanter)를 이용하여 물을 제거한 후, 건조장치(J)에서 130℃ 건조하여 순수한 결정 상태의 NDA를 수득하였다.The cNDA slurry solution crystallized in the third step was heated to 220 ° C. or higher through a preheater (D), and then charged into a filtration and washing apparatus (F) for 30 minutes at a pressure of 28 kg / cm 2 and a temperature of 225 ° C. After stirring, the mixture was filtered to remove water with a high pressure filtrate recovery device (G). After adding 225 ° C. and 100 L of water from the solvent heating supply device (E) again, the mixture was stirred for 30 minutes under the same conditions and then filtered, and the process of removing water with the high-pressure filtrate recovery device (G) was repeated twice. It was. Then, 225 ° C. and 100 L of water were added from the solvent heating supply device (E) again, followed by stirring for 30 minutes or more to disperse evenly, and then transferred to a high pressure sludge recovery device (H) to depressurize to atmospheric pressure, and a powder separation device. Water was removed using a decanter (I), followed by drying at 130 ° C. in a drying apparatus (J) to obtain NDA in pure crystalline state.

[[ 실시예Example 2] 2]

제 1단계를 하기와 같이 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 순수한 결정 상태의 NDA를 수득하였다.Except that the first step was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a pure crystalline NDA.

(1) aldX 유전자의 클로닝(1) Cloning of the aldX Gene

바실러스 서브틸리스 HSB-21(Bacillus subtilis HSB-21 KCTC 11221) 유래의 알데히드 디히드로게나제를 코딩하는 aldX 유전자(서열번호 4)를 클로닝하기 위하여, 먼저 상기 aldX 유전자 서열을 포함하는 지놈성 DNA를 분리하였다(참조: Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989). 상기 분리한 지놈성 DNA를 주형 DNA로 하여, aldX (참조: GenBank Sequence Database, BSUB0021) 유전자의 DNA 염기서열을 기초로 제작한 프라이머 1 (5'-GAGGGGGATTTTCATATGGAACAGCAAGTA-3': 서열번호 5) 및 프라이머 2 (5'-GGAATTCCATATGCATCACCATCACCATCACATGGAACAGCAAGTAAAGGACGACA-3': 서열번호 6)를 사용하여 중합효소 연쇄반응을 수행하였다. Bacillus subtilis HSB-21 ( Bacillus To clone the aldX gene (SEQ ID NO: 4) encoding aldehyde dehydrogenase from subtilis HSB-21 KCTC 11221), genome DNA comprising the aldX gene sequence was first isolated (see Sambrook et al. al ., Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989). To the separation a genome DNA as the template DNA sex, aldX (reference: GenBank Sequence Database, BSUB0021) a first primer produced based on the DNA base sequence of the gene (5'-GAGGGGGATTTTCATATGGAACAGCAAGTA-3 ': SEQ ID NO: 5) and primer 2 Polymerase chain reaction was performed using (5'-GGAATTCCATATGCATCACCATCACCATCACATGGAACAGCAAGTAAAGGACGACA-3 ': SEQ ID NO: 6).

중합효소 연쇄반응은, 첫 번째 변성(denaturation) 단계를 94℃에서 5분간 1회 수행하였고, 이후 두 번째 변성 단계를 94℃에서 1분간, 교잡(annealing) 단계는 56℃에서 1분간, 연장(extension) 단계는 72℃에서 1.5분간 수행하였으며, 이를 40회 반복하고, 이후 72℃에서 10분간 마지막 연장 단계를 1회 수행하였다. 이와 같은 방법으로 얻어진 절편에서 서열 4로 표시되는 약 1.33kb 크기의 DNA 절편을 분리하고 이를 pHCEIIB(Nde I) 벡터에 클로닝하여 도 2에 나타나는 것과 같은 재조합 발현벡터 pBS-aldX를 제조하였다.In the polymerase chain reaction, the first denaturation step was performed once at 94 ° C. for 5 minutes, and then the second denaturation step was performed at 94 ° C. for 1 minute, and the annealing step was performed at 56 ° C. for 1 minute, and extended ( extension) step was performed at 72 ° C. for 1.5 minutes, this was repeated 40 times, and then the last extension step was performed once at 72 ° C. for 10 minutes. In the fragment obtained in this manner, a DNA fragment of about 1.33 kb represented by SEQ ID NO: 4 was isolated and cloned into a pHCEIIB (Nde I) vector to prepare a recombinant expression vector pBS- aldX as shown in FIG. 2.

(2) 클로닝된 유전자 분석(2) Cloned Gene Analysis

상기 (1)에서 제조된 재조합 벡터(pBS-aldX)의 클로닝된 유전자의 염기서열 분석을 위하여, M13mp18과 M13mp19 두 벡터의 계열지도를 토대로 여러 가지 제한효소를 이용하여 상기 재조합 벡터를 절단하고, 각각의 조각을 M13mp18과 M13mp19에 아클로닝(subcloning)하였으며, 이들을 AmpliTaq DNA 중합효소를 이용한 ABI PRISM BigDye primer cycle-sequencing kit(Perkin-Elmer, 미국)를 이용하여 서열분석하였다. 이 때, 두 가닥 DNA의 양쪽 방향을 다 읽기 위하여 부분적으로 합성 뉴클레오타이드를 만들었으며, 이를 통하여 클로닝된 DNA 절편 유전자의 염기서열을 분석하여, GenBank에 등록된 염기서열(GenBank Accession Number Z99124)과 비교해 본 결과, aldX 유전자가 클로닝되었음이 확인되었다.For sequencing of the cloned gene of the recombinant vector (pBS- alDX ) prepared in (1), the recombinant vector was cleaved using various restriction enzymes based on a sequence map of two vectors M13mp18 and M13mp19, respectively. The fragments of were subcloned into M13mp18 and M13mp19, and they were sequenced using ABI PRISM BigDye primer cycle-sequencing kit (Perkin-Elmer, USA) using AmpliTaq DNA polymerase. At this time, in order to read both directions of both strands of DNA, a synthetic nucleotide was partially prepared, and the nucleotide sequence of the cloned DNA fragment gene was analyzed and compared with the nucleotide sequence registered in GenBank (GenBank Accession Number Z99124). Result, aldX It was confirmed that the gene was cloned.

(3) 형질전환체의 제조(3) Preparation of transformant

염화칼슘법을 이용하여(참조: Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989) 대장균 XL1-Blue를 pBS-aldX벡터로 형질전환 시켰다. 이를 엠피실린(ampicillin, 100㎎/L)과 박토-아가(bacto-agar, 15g/L)가 첨가된 LB 평판배지(이스트 추출물, 5g/L; 트립톤, 10g/L; NaCl, 10g/L)에서 배양하여 엠피실린에 대해 내성을 보이는 형질전환균주 XL1-Blue(pBS-aldX)를 1차 선별하였다.Using the calcium chloride method (see Sambrook et. al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, were transformed Cold Spring Harbor, NY, 1989) E. coli XL1-Blue to pBS- aldX vector. LB plate medium (yeast extract, 5 g / L; tryptone, 10 g / L; NaCl, 10 g / L) to which ampicillin (100 mg / L) and bacto-agar (15 g / L) were added. ) Was first selected for transforming strain XL1-Blue (pBS- aldX ) resistant to empicillin .

상기 1차 선별된 대장균을 엠피실린(ampicillin, 100mg/L)이 포함된 5 ml LB 액체배지에 접종하여 37℃에서 12시간 동안 전배양한 다음, 0.1% 배양액을 다시 엠피실린이 포함된 200 ml LB 배지에 접종하여 16시간 동안 진탕배양하고 원심분리하여 균체를 얻었다. 회수한 균체를 pH 7.0의 50 mM 칼륨 인산 완충용액(KH2PO4-KOH)으로 현탁시킨 다음 초음파로 파괴한 뒤 다시 원심분리하여 상등액을 취하였다. 상기 상등액의 알데히드 디히드로게나제 효소 역가를 측정하여 활성을 보이는 균주를 알데히드 디히드로게나제 생성균주로 최종 선별하였다.The first selected E. coli was inoculated into 5 ml LB liquid medium containing ampicillin (ampicillin, 100 mg / L), pre-incubated at 37 ° C. for 12 hours, and the 0.1% culture was again 200 ml containing empicillin. The cells were inoculated in LB medium and shaken for 16 hours and centrifuged to obtain cells. The recovered cells were suspended in 50 mM potassium phosphate buffer (KH 2 PO 4 -KOH) at pH 7.0, destroyed by ultrasonication, and centrifuged again to obtain supernatant. The aldehyde dehydrogenase enzyme titer of the supernatant was measured and finally selected as an aldehyde dehydrogenase producing strain.

이 때, 효소 역가는 효소액 0.5 ml에 NAD 용액 3 ml와 1%(v/v)의 벤즈 알데히드 용액 0.5 ml를 넣어 25℃에서 10분간 반응시킨 후 상기 반응액을 340 nm에서 흡광도를 측정하여 결정하였다.At this time, the enzyme titer was determined by adding 3 ml of NAD solution and 0.5 ml of 1% (v / v) benzaldehyde solution to 0.5 ml of enzyme solution for 10 minutes at 25 ° C., and measuring the absorbance at 340 nm. It was.

(4) aldX 유전자의 발현(4) expression of aldX gene

aldX 유전자를 형질전환 미생물에서 발현시키기 위해, 상기 (3)에서 수득한 대장균을 엠피실린(100mg/L)이 포함된 LBA 배지 5 ㎖에 접종하여 37℃에서 12시간 동안 전배양한 후, 이를 다시 엠피실린(100mg/L)이 포함된 100 ㎖의 LBA 배지에 1%(v/v)가 되도록 접종하여 37℃에서 16시간 동안 진탕배양하였다. In order to express the aldX gene in the transformed microorganism, E. coli obtained in (3) was inoculated in 5 ml of LBA medium containing empicillin (100 mg / L), pre-incubated at 37 ° C. for 12 hours, and then again. 100 ml LBA medium containing empicillin (100 mg / L) was inoculated to 1% (v / v) was incubated for 16 hours at 37 ℃.

[[ 실시예Example 3] 3]

제 1단계를 하기와 같이 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 순수한 결정 상태의 NDA를 수득하였다.Except that the first step was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a pure crystalline NDA.

(1) aldY 유전자의 클로닝(1) Cloning of the aldY Gene

바실러스 서브틸리스 HSB-21(Bacillus subtilis HSB-21 KCTC 11221) 유래의 알데히드 디히드로게나제를 코딩하는 aldY 유전자(서열번호 7)를 클로닝하기 위하여, 먼저 상기 aldY 유전자 서열을 포함하는 지놈성 DNA를 분리하였다(참조: Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989). 상기 분리한 지놈성 DNA를 주형 DNA로 하여, 참조: GenBank Sequence Database, BSUB0020) 유전자의 DNA 염기서열을 기초로 제작한 프라이머 1 (5'-AAGGAGGGTCATATGAGTTTCGAAACG-3': 서열번호 8) 및 프라이머 2 (5'-CCCAAGCTTTTAATGGTGATGGTGATGGTGGAACGGATATTTGCGGTATTGCTTC-3': 서열번호 9)를 사용하여 중합효소 연쇄반응을 수행하였다. 이 때, 상기 프라이머 2는 aldY 유전자에 히스티딘 태그를 붙여서 제작하였다.Bacillus subtilis HSB-21 ( Bacillus To clone the aldY gene (SEQ ID NO: 7) encoding aldehyde dehydrogenase from subtilis HSB-21 KCTC 11221), genome DNA comprising the aldY gene sequence was first isolated (see Sambrook et al. al ., Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989). Primer 1 (5'-AAGGAGGGTCATATGAGTTTCGAAACG-3 ': SEQ ID NO: 8) and Primer 2 (5) prepared based on the DNA base sequence of the GenBank Sequence Database (BSUB0020) gene. The polymerase chain reaction was carried out using '-CCCAAGCTTTTAATGGTGATGGTGATGGTGGAACGGATATTTGCGGTATTGCTTC-3': SEQ ID NO: 9). At this time, the primer 2 was prepared by attaching a histidine tag to the aldY gene.

중합효소 연쇄반응은, 첫 번째 변성(denaturation) 단계를 94℃에서 5분간 1 회 수행하였고, 이후 두 번째 변성 단계를 94℃에서 1분간, 교잡(annealing) 단계는 60℃에서 1분 30초간, 연장(extension) 단계는 72℃에서 2분간 수행하였으며, 이를 35회 반복하였다. 이와 같은 방법으로 얻어진 절편에서 서열 1로 표시되는 약 1.5kb 크기의 DNA 절편을 분리하고 이를 pHCEIIB(Nde I)에 클로닝하여 도 3에 나타나는 것과 같은 재조합 발현벡터 pBS-aldY를 제조하였다.In the polymerase chain reaction, the first denaturation step was performed once at 94 ° C. for 5 minutes, and the second denaturation step was performed at 94 ° C. for 1 minute, and the annealing step was performed at 60 ° C. for 1 minute and 30 seconds, The extension step was carried out at 72 ° C. for 2 minutes and was repeated 35 times. DNA fragments of about 1.5 kb represented by SEQ ID NO: 1 were isolated from the fragments obtained by the above method, and cloned into pHCEIIB (Nde I) to prepare a recombinant expression vector pBS- aldY as shown in FIG. 3.

(2) 클로닝된 유전자 분석(2) Cloned Gene Analysis

상기 (1)에서 제조된 재조합 벡터(pBS-aldY)의 클로닝된 유전자의 염기서열 분석을 위하여, M13mp18과 M13mp19 두 벡터의 계열지도를 토대로 여러 가지 제한효소를 이용하여 상기 재조합 벡터를 절단하고, 각각의 조각을 M13mp18과 M13mp19에 아클로닝(subcloning)하였으며, 이들을 AmpliTaq DNA 중합효소를 이용한 ABI PRISM BigDye primer cycle-sequencing kit(Perkin-Elmer, 미국)를 이용하여 서열분석하였다. 이때, 두 가닥 DNA의 양쪽 방향을 다 읽기 위하여 부분적으로 합성 뉴클레오타이드를 만들었으며, 이를 통하여 클로닝된 DNA 절편 유전자의 염기서열을 분석하여, GenBank에 등록된 염기서열(GenBank Accession Number Z99123)과 비교해 본 결과, aldY 유전자가 클로닝되었음이 확인되었다.For sequencing of the cloned gene of the recombinant vector (pBS- alDY ) prepared in (1), the recombinant vector was cleaved using various restriction enzymes based on a sequence map of two vectors, M13mp18 and M13mp19, respectively. The fragments of were subcloned into M13mp18 and M13mp19, and they were sequenced using ABI PRISM BigDye primer cycle-sequencing kit (Perkin-Elmer, USA) using AmpliTaq DNA polymerase. At this time, in order to read both directions of both strands of DNA, a synthetic nucleotide was partially prepared, and the nucleotide sequence of the cloned DNA fragment gene was analyzed and compared with the nucleotide sequence registered in GenBank (GenBank Accession Number Z99123). It was confirmed that the aldY gene was cloned.

(3) 형질전환체의 제조(3) Preparation of transformant

염화칼슘법을 이용하여(참조: Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, 1989) 대장균 XL1-Blue를 pBS-aldY 벡터로 형질전환 시켰다. 이를 엠피실린(ampicillin, 100㎎/L)과 박토-아가(bacto-agar, 15g/L)가 첨가된 LB 평판배지(이스트 추출물, 5g/L; 트립톤, 10g/L; NaCl, 10g/L)에서 배양하여 엠피실린에 대해 내성을 보이는 형질전환균주 XL1-Blue(pBS-aldY)를 선별하였다.Using the calcium chloride method (see Sambrook et. al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual 2nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, were transformed Cold Spring Harbor, NY, 1989) E. coli XL1-Blue to pBS- aldY vector. LB plate medium (yeast extract, 5 g / L; tryptone, 10 g / L; NaCl, 10 g / L) to which ampicillin (100 mg / L) and bacto-agar (15 g / L) were added. ), And transformed strain XL1-Blue (pBS- aldyY ) resistant to empicillin was selected.

(4) aldY 유전자의 발현 (4) expression of aldY gene

aldY 유전자를 형질전환 미생물에서 발현시키기 위해, 상기 (3)에서 수득한 대장균을 엠피실린(100mg/L)이 포함된 LB 배지 5 ㎖에 접종하여 37℃에서 12시간 동안 전배양한 후, 이를 다시 엠피실린(100mg/L)이 포함된 200 ㎖의 LB 배지에 0.1%(v/v)가 되도록 접종하여 37℃에서 16시간 동안 진탕배양하였다. In order to express the aldY gene in the transformed microorganism, E. coli obtained in (3) was inoculated in 5 ml of LB medium containing empicillin (100 mg / L), pre-incubated at 37 ° C. for 12 hours, and then again. 200 ml of LB medium containing empicillin (100 mg / L) was inoculated to 0.1% (v / v) was incubated for 16 hours at 37 ℃.

[[ 실시예Example 4] 4]

상기 실시예 1의 제 2단계와 제 3단계 사이에서, 상기 제 2단계에서 얻어진 cNDA 정제용액을 0.5 ㎛의 폴리프로필렌 필터를 사용하여 재조합 미생물을 제거한 후 결정화 반응에 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 순수한 결정 상태의 NDA를 수득하였다.Between the second and third steps of Example 1, except that the cNDA purification solution obtained in the second step was used for the crystallization reaction after removing the recombinant microorganism using a 0.5 탆 polypropylene filter, The same procedure as in Example 1 was carried out to obtain NDA in pure crystalline state.

실험예Experimental Example 1: 성분 분석 1: Component Analysis

상기 실시예 1 내지 실시예 3에서 사용된 최초의 cNDA, 제 2단계의 정제반응 후 얻어진 cNDA 정제용액, 그리고 제 4단계의 세척 및 건조공정 후 얻어진 순수한 결정 상태의 NDA에 대하여 각각 성분을 분석한 후 그 결과를 각각 하기 표 1 내지 3에 나타내었다.The components were analyzed for the first cNDA used in Examples 1 to 3, the cNDA purification solution obtained after the second purification step, and the pure crystalline NDA obtained after the fourth step washing and drying step. After the results are shown in Tables 1 to 3, respectively.

Figure 112006073184991-pat00001
Figure 112006073184991-pat00001

Figure 112006073184991-pat00002
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Figure 112006073184991-pat00003
Figure 112006073184991-pat00003

상기 표 1 내지 3의 결과로부터 본 발명의 재조합 미생물을 이용한 cNDA 정제방법을 사용할 경우 cNDA 내의 불순물들을 거의 완전히 제거할 수 있으며, 특히 FNA는 NDA로 100% 전환되어 99.99% 이상의 고순도의 2,6-나프탈렌 디카르복실산 결정을 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.When the cNDA purification method using the recombinant microorganism of the present invention is used from the results of Tables 1 to 3, impurities in the cNDA can be almost completely removed, and in particular, FNA is 100% converted to NDA and thus 2,6- high purity of 99.99% or more. It was confirmed that naphthalene dicarboxylic acid crystals could be obtained.

한편 본 발명의 재조합 미생물을 이용한 cNDA의 정제단계 중 특히 cNDA 정제용액의 결정화 단계의 최적 반응조건을 찾기 위하여, 하기와 같이 반응조건을 여러 가지로 변화시켜 실험하고 그에 따른 결정화 반응 및 회수율을 비교 분석하였다.Meanwhile, in order to find the optimum reaction conditions of the crystallization step of the cNDA purification solution, especially among the purification steps of the cNDA using the recombinant microorganism of the present invention, experiments were carried out by varying the reaction conditions as follows, and the comparative analysis and crystallization reaction and recovery rate accordingly It was.

실험예Experimental Example 2: 산 종류 및  2: acid type and 교반속도에At the stirring speed 따른 결정화 반응 Crystallization reaction

상기 실시예 1 내지 실시예 3의 제 2단계에서 얻어진 각각의 cNDA 정제용액 100 ml를 교반장치가 부착된 반응기에 넣고, 여기에 각각 황산, 염산, 빙초산, 질산 용액을 첨가하여 pH가 3.0이 되도록 조정한 다음, 교반속도를 0, 50, 100, 200, 400, 800, 1000 rpm으로 유지하였다. 온도는 75℃로 하였으며, 상기의 조건에서 각각 25분간 결정화 반응을 진행하였다.100 ml of each cNDA purification solution obtained in the second step of Examples 1 to 3 were put in a reactor equipped with a stirring device, and sulfuric acid, hydrochloric acid, glacial acetic acid, and nitric acid solution were added thereto so that the pH was 3.0. After the adjustment, the stirring speed was maintained at 0, 50, 100, 200, 400, 800, 1000 rpm. The temperature was 75 ° C., and the crystallization reaction was performed for 25 minutes under the above conditions.

결정화를 완료한 후 현미경과 입도분석기를 사용하여 결정을 분석한 결과, 모두 결정화된 것을 확인할 수 있었고, 개별 결정 간에 서로 엉겨붙는 현상이 발생하지 않았음을 확인할 수 있었다. 또한 상기의 각 조건에서 얻어진 cNDA 결정의 평균크기를 하기 표 4 내지 6에 나타내었다. 하기 표 4 내지 6의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 4가지의 산용액 중에서 황산과 염산이 결정화 반응에 가장 우수한 결과를 보였으며, 바람직한 교반속도는 0 rpm 초과 400 rpm 이하, 보다 바람직한 교반속도는 30 내지 200 rpm 정도인 것으로 판단되었다.After the crystallization was completed, the crystals were analyzed using a microscope and a particle size analyzer. As a result, all crystallizations were confirmed, and it was confirmed that entanglement between individual crystals did not occur. In addition, the average size of cNDA crystals obtained under each of the above conditions is shown in Tables 4 to 6 below. As can be seen from the results of Tables 4 to 6, sulfuric acid and hydrochloric acid showed the best results in the crystallization reaction among the four acid solutions, and the preferred stirring speed was more than 0 rpm and less than 400 rpm, and more preferable stirring speed. Was determined to be about 30 to 200 rpm.

Figure 112006073184991-pat00004
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Figure 112006073184991-pat00006
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실험예Experimental Example 3: 산 종류 및 온도조건에 따른 결정화 반응 3: crystallization reaction according to acid type and temperature condition

교반속도를 50 rpm으로 하고, 반응 온도를 4, 30, 50, 75, 100, 130℃로 한 것을 제외하고는 상기 실험예 2와 동일한 방법으로 실험하였다.The stirring speed was 50 rpm, and the reaction temperature was 4, 30, 50, 75, 100, 130 ℃ except that the experiment was carried out in the same manner as in Experiment 2.

결정화를 완료한 후 현미경과 입도분석기를 사용하여 결정을 분석한 결과, 모두 결정화된 것을 확인할 수 있었으며, 개별 결정 간에 서로 엉겨붙는 현상이 발생하지 않았음을 확인할 수 있었다. 또한 상기의 각 조건에서 얻어진 cNDA 결정의 평균크기를 하기 표 7 내지 9에 나타내었다. 하기 표 7 내지 9의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 4가지의 산용액 중에서 황산과 염산이 결정화 반응에 가장 우수한 결과를 보였으며, 바람직한 반응 온도는 50 내지 90℃, 나아가 가장 바람직한 반응 온도는 75℃인 것으로 판단되었다.After crystallization was completed, the crystals were analyzed using a microscope and a particle size analyzer. As a result, all crystallizations were confirmed, and it was confirmed that entanglement between individual crystals did not occur. In addition, the average size of cNDA crystals obtained under each of the above conditions is shown in Tables 7 to 9 below. As can be seen from the results of Tables 7 to 9, sulfuric acid and hydrochloric acid showed the best results for the crystallization reaction among the four acid solutions, and the preferred reaction temperature was 50 to 90 ° C, and more preferably the reaction temperature was It was judged to be 75 ° C.

Figure 112006073184991-pat00007
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실험예Experimental Example 4: 산 종류 및  4: mountain type and pHpH 조건에 따른 회수율 Recovery rate according to condition

교반속도를 50 rpm, 반응 온도를 75℃, pH 범위를 1, 2, 3, 4, 5, 6으로 조정한 것을 제외하고는 상기 실험예 2와 동일한 방법으로 실험하였다. 즉, 25분간 결정화 반응을 진행한 후 일정량을 취하여 회수율을 비교하였다. 그 결과를 하기 표 10 내지 12에 나타내었다. 하기 표 10 내지 12의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 황산과 염산이 회수율에 가장 우수한 결과를 보였으며, pH 3 이하의 조건에서 회수율 99% 이상의 결과를 얻었다. 이 때, pH가 낮을수록 회수율이 높아지는 경향을 나타내었다.Experiment was carried out in the same manner as in Experiment 2 except that the stirring speed was 50 rpm, the reaction temperature was 75 ℃, pH range was adjusted to 1, 2, 3, 4, 5, 6. That is, after performing the crystallization reaction for 25 minutes, a certain amount was taken to compare the recovery. The results are shown in Tables 10 to 12 below. As can be seen from the results of Tables 10 to 12, sulfuric acid and hydrochloric acid showed the best results in the recovery rate, and a recovery rate of 99% or more was obtained under the condition of pH 3 or less. At this time, the lower the pH was, the higher the recovery was.

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이상 실시예를 통해 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은, 2-포밀-6-나프토산을 2,6-나프탈렌 디카르복실산으로 전환하는 능력을 갖는 바실러스 서브틸리스 HSB-21 유래의 크산틴 디히드로게나제 유전자 pucABCDE 또는 알데히드 디히드로게나제 유전자 aldX, aldY를 이용하여 제조한 재조합 미생물을 이용하여, 그에 적합한 조건 하에서 조 나프탈렌 디카르복실산을 정제 및 결정화함으로써 고순도의 결정형 2,6-나프탈렌 디카르복실산을 경제적이면서 환경친화적으로 대량생산할 수 있는 이점이 있다.As described in detail through the above examples, the present invention provides xanthine di derived from Bacillus subtilis HSB-21 having the ability to convert 2-formyl-6-naphthoic acid to 2,6-naphthalene dicarboxylic acid. Purity and crystallization of crude naphthalene dicarboxylic acid under suitable conditions using recombinant microorganisms prepared using the hydrogenase gene pucABCDE or the aldehyde dehydrogenase genes aldX and aldY to obtain high purity crystalline 2,6-naphthalene dica There is an advantage that mass production of leric acid is economical and environmentally friendly.

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Claims (20)

(a) 서열번호 1로 표시되는 바실러스 서브틸리스 HSB-21(Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221) 유래의 크산틴 디히드로게나제 유전자 pucABCDE를 포함하는 재조합 발현벡터로 형질전환시켜 얻은 재조합 미생물; 서열번호 4로 표시되는 바실러스 서브틸리스 HSB-21(Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221) 유래의 알데히드 디히드로게나제 유전자 aldX를 포함하는 재조합 발현벡터로 형질전환시켜 얻은 재조합 미생물; 또는 서열번호 7로 표시되는 바실러스 서브틸리스 HSB-21(Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221) 유래의 알데히드 디히드로게나제 유전자 aldY를 포함하는 재조합 발현벡터로 형질전환시켜 얻은 재조합 미생물을 조 나프탈렌 디카르복실산(crude naphthalene dimethylcarboxylic acid)과 반응시켜 상기 조 나프탈렌 디카르복실산 내의 2-포밀-6-나프토산을 2,6-나프탈렌 디카르복실산으로 전환시켜 제거하는 단계;(a) a recombinant microorganism obtained by transformation with a recombinant expression vector comprising a xanthine dehydrogenase gene pucABCDE from Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221 represented by SEQ ID NO: 1; A recombinant microorganism obtained by transformation with a recombinant expression vector comprising an aldehyde dehydrogenase gene aldX from Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221 represented by SEQ ID NO: 4; Alternatively, the recombinant microorganism obtained by transforming the recombinant microorganism obtained by transforming with a recombinant expression vector containing an aldehyde dehydrogenase gene aldY derived from Bacillus subtilis HSB-21 KFCC 11221 represented by SEQ ID NO: 7 is crude naphthalene dicar Reacting with crude naphthalene dimethylcarboxylic acid to convert 2-formyl-6-naphthoic acid in the crude naphthalene dicarboxylic acid to 2,6-naphthalene dicarboxylic acid to remove it; (b) 상기 (a) 단계에서 얻어진 반응용액에 산성용액을 투입하여 pH를 조정한 다음 교반하면서 반응시킴으로써 상기 조 나프탈렌 디카르복실산을 결정화하는 단계;(b) crystallizing the crude naphthalene dicarboxylic acid by adding an acidic solution to the reaction solution obtained in step (a) to adjust pH and then reacting with stirring; (c) 상기 결정화된 조 나프탈렌 디카르복실산을 세척하여 그에 포함된 불순물들을 제거하는 단계로서, 상기 단계는 결정화된 조 나프탈렌 디메틸카르복실산을 물에 분산시킨 후 압력 1 내지 60 kg/cm2, 온도 100 내지 270℃에서 10분 내지 1시간 동안 교반한 다음 여과하여 물을 제거하는 과정을 여러 번 반복함으로써 수행하는 단계; 및(c) washing the crystallized crude naphthalene dicarboxylic acid to remove impurities contained therein, the step of dispersing the crystallized crude naphthalene dimethylcarboxylic acid in water, followed by a pressure of 1 to 60 kg / cm 2 Agitating for 10 minutes to 1 hour at a temperature of 100 to 270 ° C., followed by filtration to remove the water several times; And (d) 상기 세척물을 건조하여 순수한 결정 상태의 2,6-나프탈렌 디카르복실산을 수득하는 단계를 포함하는 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산(crude Naphthalene dicarboxylic acid)의 정제방법.(d) Purifying crude naphthalene dicarboxylic acid using a recombinant microorganism comprising the step of drying the wash to obtain 2,6-naphthalene dicarboxylic acid in a pure crystalline state. 제 1항에 있어서, 상기 (a) 단계는 The method of claim 1, wherein step (a) 1) 상기 재조합 미생물을 액체배지에 접종하여 크산틴 디히드로게나제 또는 알데히드 디히드로게나제의 발현을 유도시킨 후 원심분리를 통해 회수한 균체를 생리식염수 또는 증류수로 현탁하여 반응용 균체를 준비하는 단계; 1) inoculating the recombinant microorganism in a liquid medium to induce the expression of xanthine dehydrogenase or aldehyde dehydrogenase, and then, the cells recovered through centrifugation are suspended in physiological saline or distilled water to prepare cells for reaction. step; 2) 기질인 조 나프탈렌 디카르복실산을 완충용액과 혼합한 다음 여기에 알칼리 용액을 첨가하여 혼합액의 pH를 조절하여 정제반응액을 만드는 단계; 및 2) mixing the crude naphthalene dicarboxylic acid as a substrate with a buffer solution and then adding an alkaline solution to adjust the pH of the mixed solution to form a purification reaction solution; And 3) 상기 1) 과정에서 준비한 반응용 균체와 상기 2) 과정에서 준비한 반응액을 반응시켜 2-포밀-6-나프토산을 2,6-나프탈렌 디카르복실산으로 전환하여 2,6-나프탈렌 디카르복실산(2,6-Naphthalene dicarboxylic acid)의 순도를 높이는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법.3) reacting the reaction cells prepared in step 1) and the reaction solution prepared in step 2) to convert 2-formyl-6-naphthoic acid to 2,6-naphthalene dicarboxylic acid to convert 2,6-naphthalene dica Purification method of crude naphthalene dicarboxylic acid using a recombinant microorganism, comprising the step of increasing the purity of the carboxylic acid (2,6-Naphthalene dicarboxylic acid). 제 2항에 있어서, 상기 미생물은 에쉐리아키아(Escherichia), 슈도모나스 또는 바실러스 속의 세균인 것을 특징으로 하는 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법.The method for purifying crude naphthalene dicarboxylic acid using a recombinant microorganism according to claim 2, wherein the microorganism is a bacterium of Escherichia, Pseudomonas or Bacillus. 제 2항에 있어서, 상기 완충용액은 물, 탄산나트륨 완충용액, 글리신 완충용액, 인산칼륨 완충용액, 인산나트륨 완충용액, 숙신산 완충용액, 아세트산나트륨 완충용액, 시트르산 완충용액, 피로인산나트륨 완충용액, 붕산 완충용액 및 붕산나트륨 완충용액으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상이고, 그 농도는 0.01 내지 100 mM인 것을 특징으로 하는 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법.The method of claim 2, wherein the buffer solution is water, sodium carbonate buffer solution, glycine buffer solution, potassium phosphate buffer solution, sodium phosphate buffer solution, succinic acid buffer solution, sodium acetate buffer solution, citric acid buffer solution, sodium pyrophosphate buffer solution, boric acid Purification method of crude naphthalene dicarboxylic acid using a recombinant microorganism, characterized in that at least one selected from the group consisting of a buffer solution and sodium borate buffer solution, the concentration is 0.01 to 100 mM. 제 2항에 있어서, 상기 알칼리 용액은 NaOH 용액 또는 KOH 용액인 것을 특징으로 하는 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법.The method for purifying crude naphthalene dicarboxylic acid using a recombinant microorganism according to claim 2, wherein the alkali solution is a NaOH solution or a KOH solution. 제 2항에 있어서, 상기 2) 단계의 혼합액은 유기용매를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법.The method of claim 2, wherein the mixed solution of step 2) further comprises an organic solvent. 제 6항에 있어서, 상기 유기용매는 디메틸설폭사이드(Dimethylsulfoxide), 디메틸포름아미드(N,N-Dimethylformamide), 디메틸아세트아미드(N,N-Dimethylacetamide) 및 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이고, 그 첨가농도는 0.01 내지 20중량%인 것을 특징으로 하는 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법.The method of claim 6, wherein the organic solvent is selected from the group consisting of dimethylsulfoxide, dimethylformamide (N, N-Dimethylformamide), dimethylacetamide (N, N-Dimethylacetamide) and tetrahydrofuran (Tetrahydrofuran). Purified crude naphthalene dicarboxylic acid using a recombinant microorganism, characterized in that at least one, and the addition concentration is 0.01 to 20% by weight. 제 2항에 있어서, 상기 3) 단계에서 반응온도는 25 내지 60℃이고, 반응시간은 1분 내지 2시간인 것을 특징으로 하는 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법.The method of claim 2, wherein the reaction temperature in step 3) is 25 to 60 ℃, the reaction time is 1 minute to 2 hours, characterized in that the purification method of crude naphthalene dicarboxylic acid using a recombinant microorganism. 제 2항에 있어서, 상기 반응액 내의 조 나프탈렌 디카르복실산의 농도는 0.001 내지 20중량%인 것을 특징으로 하는 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법.The method for purifying crude naphthalene dicarboxylic acid according to claim 2, wherein the concentration of crude naphthalene dicarboxylic acid in the reaction solution is 0.001 to 20% by weight. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 산성용액은 황산, 염산, 빙초산 및 질 산으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법.The method of claim 1, wherein the acidic solution in step (b) is at least one selected from the group consisting of sulfuric acid, hydrochloric acid, glacial acetic acid and nitric acid, the method of purifying crude naphthalene dicarboxylic acid using a recombinant microorganism. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 pH는 1 내지 4의 범위로 조정하는 것을 특징으로 하는 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 카르복실산의 정제방법.The method of claim 1, wherein in step (b), the pH is adjusted to a range of 1 to 4. The method for purifying crude naphthalene carboxylic acid using recombinant microorganisms according to claim 1. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 반응 온도는 4 내지 130℃ 범위이고, 반응 시간은 1분 내지 12시간 범위인 것을 특징으로 하는 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법.The method of claim 1, wherein the reaction temperature in the step (b) is in the range of 4 to 130 ℃, the reaction time is 1 minute to 12 hours the purification method of crude naphthalene dicarboxylic acid using a recombinant microorganism. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 교반속도는 0 rpm 초과 1000 rpm 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법.The method of claim 1, wherein the stirring speed in the step (b) is in the range of more than 0 rpm 1000 rpm or less using crude naphthalene dicarboxylic acid using a recombinant microorganism. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 (d) 단계의 건조 온도는 40 내지 200℃ 범위인 것을 특징으로 하는 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법.The method of claim 1, wherein the drying temperature of step (d) is in the range of 40 to 200 ℃ the purification method of crude naphthalene dicarboxylic acid using a recombinant microorganism. 제 1항에 있어서, 상기 (a) 단계와 (b) 단계 사이에 상기 (a) 단계에서 사용한 재조합 미생물을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법.The crude naphthalene dicarboxylic acid using a recombinant microorganism according to claim 1, further comprising the step of removing the recombinant microorganism used in the step (a) between the steps (a) and (b). Purification method. 제 16항에 있어서, 상기 재조합 미생물의 제거는 마이크로필터 시스템, 연속원심분리기 또는 디칸터(decanter)를 사용하여 수행됨을 특징으로 하는 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법.The method for purifying crude naphthalene dicarboxylic acid using a recombinant microorganism according to claim 16, wherein the removal of the recombinant microorganism is performed using a microfilter system, a continuous centrifuge or a decanter. 제 17항에 있어서, 상기 마이크로필터 시스템은 0.1 내지 2.0㎛의 포어 크 기(pore size)를 가지며, 세라믹, 스테인레스, 폴리프로필렌 또는 PET 재질로 된 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 재조합 미생물을 이용한 조 나프탈렌 디카르복실산의 정제방법.18. The bath according to claim 17, wherein the microfilter system has a pore size of 0.1 to 2.0 [mu] m and uses a filter made of ceramic, stainless, polypropylene or PET. Method for Purifying Naphthalene Dicarboxylic Acid. 삭제delete 삭제delete
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