KR100907296B1 - Rodotorula sp. JSU150-13 with high productivity of coenzyme Q10, and the producing method of Coenzyme Q10 using the strain - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코엔자임 Q10을 생산하는 로도톨루라속에 속하는 신균주에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래의 로도톨루라 종에 비해 액체 배양에서 코엔자임 Q10의 생산성이 200배 이상 높은 매우 우수한 신균주 JSU150-13 및 이로부터 코엔자임 Q10을 제조하는 방법을 제공한다.The present invention relates to a new strain belonging to the genus of Rhototolura producing coenzyme Q10, and more particularly, to a very good new strain JSU150-13, which has a 200 times higher productivity in liquid culture compared to conventional Rhototolura species. And a method for producing coenzyme Q10 therefrom.

코엔자임 Q10, 로도톨루라속 Coenzyme Q10, Rhodocola

Description

코엔자임 Q10 생산성이 우수한 신균주 로도톨루라 루브라 JSU150―13및 그를 이용한 코엔자임 Q10의 제조방법{Rodotorula sp. JSU150-13 with high productivity of coenzyme Q10, and the producing method of Coenzyme Q10 using the strain}Coenzyme 90 A new bacterium with excellent productivity, Rodotollula rubra, UCS150-130, and a method for producing coenzyme X110 using the same [Rodotorula sp. JSU150-13 with high productivity of coenzyme Q10, and the producing method of Coenzyme Q10 using the strain}

본 발명은 코엔자임 Q10 생산성이 우수한 신균주 로도톨루라 루브라 JSU150-13 및 그를 이용하여 코엔자임 Q10을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래의 로도톨루라 루브라 종에 비해 액체 배양에서 코엔자임 Q10의 생산성이 200배 이상 높은 매우 우수한 신균주 및 이로부터 코엔자임 Q10를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel strain Rhototoluru lubra JSU150-13 having high coenzyme Q10 productivity and a method for producing coenzyme Q10 using the same, and more particularly, to coenzyme in liquid culture compared to conventional Rhotolululubra species. It relates to very good new strains having a productivity of at least 200 times higher Q10 and a method for producing coenzyme Q10 therefrom.

코엔자임 Q10(Coenzyme Q10 , 2,3-dimethoxy-5methyl-6-decaprenyl-1,4- benzoquinone)은 황색 또는 오렌지색의, 냄새나 맛이 없는 비타민과 유사한 특성을 가진 지용성 퀴논(quinone) 화합물이다. 그 어원인 라틴어의 「Ubiquitous(보편적으로 존재한다)」의 뜻과 같이 코엔자임 Q10은 동물 및 식물을 포함한 많은 생물에 보편적으로 존재하고 있다. 아직까지 국내엔 그리 잘 알려져 있진 않지만 미국, 유럽, 일본 등에서는 이미 20~30년 전부터 의학적 가치를 인정받고 있는 코엔자임 Q10은 노화를 방지하는 영양소들 가운데 대표주자라 할 수 있는 성분이다. 항산화제 역할을 수행할 뿐만 아니라 세포가 정상적인 기능을 발휘하는 데 필요한 에너지를 생성하는 데 필수적인 요소이기 때문이기도 하다. Coenzyme Q 10 (Coenzyme Q 10 , 2,3-dimethoxy-5methyl-6-decaprenyl-1,4-benzoquinone) is a yellow or orange, fat-soluble quinone compound with properties similar to a odorless or tasteless vitamin. Coenzyme Q10 is universally present in many organisms, including animals and plants, as the Latin word "Ubiquitous" exists universally. Although not well known in Korea, Coenzyme Q10, which has been recognized for its medical value in the United States, Europe, and Japan for 20-30 years, is one of the nutrients that prevents aging. Not only does it act as an antioxidant, it's also essential for cells to generate the energy needed to function normally.

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코엔자임 Q10은 인체에서 자연적으로 발견되는 물질로 미토콘드리아(mitochondria)의 기능에 있어 중요한 역할을 수행하는 electron/proton 캐리어(carrier)이다. 따라서 호흡 연쇄반응(respiratory chain)에 관여하여 산소로부터 ATP(adenosine triphosphate) 형태로 에너지를 생성하게 된다. 코엔자임 Q10은 소포체(endoplasmic reticulum) 내에서 합성되며, 심장, 간, 신장, 췌장 내 농도가 다른 조직에 비해 높다. 또한 코엔자임 Q10은 과도한 운동이나 에너지 생성 중 체내에 형성되어 인체 세포에 치명적인 손상을 줄 수 있는 유해 산소 자유라디칼(free radical)을 제거하고 중화(neutralization)할 수 있는 항산화 기능을 가지고 있어 항산화제(anti-oxidant)의 역할도 수행하게 된다. Coenzyme Q10 is a substance found naturally in the human body and is an electron / proton carrier that plays an important role in the function of mitochondria. Therefore, it is involved in the respiratory chain (respiratory chain) to produce energy in the form of ATP (adenosine triphosphate) from oxygen. Coenzyme Q10 is synthesized in the endoplasmic reticulum and has higher concentrations in heart, liver, kidney and pancreas than in other tissues. In addition, coenzyme Q10 has an antioxidant function that removes and neutralizes harmful oxygen free radicals, which are formed in the body during excessive exercise or energy generation and can cause fatal damage to human cells. It also plays the role of -oxidant.

이러한 코엔자임 Q10의 중요한 기능이 밝혀지면서 면역증강 작용에 의한 간기능 개선이나 혈당강하 효과 혈중 콜레스테롤 저하효과 등 여러 가지 약리적 효과가 입증되고 있으며, 이외에도 항산화작용에 의한 노화방지, 체내 에너지 생성량 증가를 통한 체력 향상, 신진대사 활성을 통한 체중감량 지원 등 코엔자임 Q10의 다양한 효능 및 약리 작용이 확인되고 있다. 따라서 의약품이나 건강보조식품 그리고 화장품의 첨가 원료로 코엔자임 Q10이 널리 이용되고 있는 실정이다. As the important functions of coenzyme Q10 have been revealed, various pharmacological effects such as liver function improvement and hypoglycemic effect by immune enhancing effect have been proved.In addition, anti-aging by oxidative action and increase of energy production in body Various benefits and pharmacological effects of coenzyme Q10 have been confirmed, including enhancement and support for weight loss through metabolic activity. Therefore, coenzyme Q10 is widely used as an additive ingredient in medicines, dietary supplements and cosmetics.

신진대사의 가장 기본적이며 인체의 필수적인 물질인 코엔자임 Q10의 경우 체내 합성이 가능하나 체내의 코엔자임 Q10의 생성 과정은 비타민 B3, B5, B6, B12, C, 엽산과 같은 많은 보조인자들이 충분한 양으로 동시에 존재해야만 이루어지는 매우 복잡한 과정이며 이들 중 일부 성분이 결핍될 경우에는 충분한 코엔자임 Q10이 생성되는 것은 불가능하다. 그리고 우리의 생활 습관과 환경도 코엔자임 Q10 수준에 영향을 주게 되는데 실제로 Dr. Karl Folkers(Coenzyme 연구로 미화학협회상 받음)에 의해 위에 언급된 보조인자영양소의 결핍, 나이(나이가 들수록 체내 코엔자임 Q10 농도 감소), 스트레스와 환경오염에 의해서도 코엔자임 Q10 생산 능력이 감소한다는 사실이 입증된 바 있다.Coenzyme Q10, the most basic metabolism of metabolism, can be synthesized in the body, but the production process of coenzyme Q10 in the body is sufficient by many cofactors such as vitamins B3, B5, B6, B12, C, and folic acid. It is a very complex process that must be present and it is impossible to produce enough coenzyme Q10 if some of them are deficient. And our lifestyle and environment is coenzyme Q10 Affect the level, actually, Deficiency of the cofactor nutrients mentioned above by Karl Folkers (awarded by the American Chemical Society for Coenzyme Research), age (in older, coenzyme Q10 Concentrations), stress and environmental pollution have also been shown to reduce coenzyme Q10 production capacity.

이와 같이 코엔자임 Q10의 체내합성이 복잡하고 까다롭기 때문에 코엔자임 Q10이 함유된 식품을 통해 체내에 부족한 코엔자임 Q10을 보충해 주어야 한다. 코엔자임 Q10을 함유한 식품으로는 시금치, 브로콜리, 넛트류, 내장육이나 소고기 같은 육류, 정어리나 고등어 같은 생선, 또는 계란노른자 등이 있으나 식생활에서 콜레스테롤이 많은 이들 식품을 다량 섭취하는 것은 또 다른 건강상의 문제를 야기할 수 있으며, 식품으로 섭취 시 코엔자임 Q10을 체내로 100% 흡수할 수 없기 때문에 음식물을 통한 코엔자임 Q10 섭취는 매우 비효율적이다. 따라서 의약품이나 건강식 품으로 코엔자임 Q10을 섭취하는 것이 바람직하며, 실제로 약국에서 판매되는 영양제나 건강보조식품 판매점에서 판매되는 건강보조식품에 코엔자임 Q10이 함유되어 있는 것이 많이 존재하며, 근래에 들어 화장품으로도 코엔자임 Q10이 함유된 제품이 다량 판매되고 있다. As coenzyme Q10's internal synthesis is complicated and difficult, it is necessary to supplement the coenzyme Q10 lacking in the body through food containing coenzyme Q10. Foods that contain coenzyme Q10 include spinach, broccoli, nuts, meats like guts or beef, fish like sardines or mackerel, or egg yolks. May cause problems, and coenzyme Q10 through food because it can not absorb 100% coenzyme Q10 into the body when consumed as food Ingestion is very inefficient. Therefore, it is desirable to take coenzyme Q10 as a medicine or health food, and in fact, many nutritional supplements sold in pharmacies and health supplements sold at health food stores contain coenzyme Q10. Many products contain coenzyme Q10.

큰 시장 규모를 가지고 있음에도 불구하고 코엔자임 Q10은 세포 내의 농도가 극히 낮고 복잡한 조절기작으로 인하여 고생산성 균주선별 및 개발이 매우 까다롭고 어려우며, 또한 복잡한 생합성과정에 의해 합성되는 코엔자임 Q10의 생산균주 개발을 위해서는 유전공학 및 대사공학적인 접근이 요구되기 때문에 국내에서는 미생물 발효를 통한 체계적인 연구가 제대로 진행되지 못하고 있는 실정이다.  Despite having a large market size, coenzyme Q10 is extremely difficult and difficult to select and develop high-productivity strains due to its extremely low concentration and complex regulatory mechanisms, and also to develop coenzyme Q10 produced by complex biosynthetic processes. Since genetic and metabolic engineering approaches are required, systematic studies through microbial fermentation are not properly conducted in Korea.

미생물의 경우 배지 성분에 따라 배양생리학적 및 배양형태학적 특성이 확연히 달라지게 된다. 따라서 생산성 향상을 위해서는 적절한 양의 배지가 공급되어야 함은 물론, 각 영양원의 성분 및 조성의 최적화가 필수적이다.  In the case of microorganisms, the physiological and morphological characteristics of cultures are significantly different depending on the media components. Therefore, in order to improve productivity, it is necessary to supply an appropriate amount of medium, as well as to optimize the composition and composition of each nutrient source.

본 발명은 상기 종래 기술이 지니는 한계를 극복하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 친균주인 로도톨루라 루브라에 비해 액체 배양에서 코엔자임 Q10의 생산성이 200배 이상 높은 매우 우수한 신균주를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to overcome the limitations of the prior art, an object of the present invention is to provide a very good new strain of coenzyme Q10 in the liquid culture more than 200 times the productivity of liquid culture compared to the rodotolurubrabra, the parent strain. There is.

본 발명의 다른 목적은 상기 로도톨루라 루브라 JSU150-13을 배양하여 그 배양물로부터 코엔자임 Q10을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a method of culturing the Rhodotolurubrabra JSU150-13 to produce coenzyme Q10 from the culture.

상기한 과제는, 본 발명자들이 안출한 로도톨루라 루브라 JSU150-13(기탁번호 KACC 93056P)에 의해 해결될 수 있다. 위와 같은 신균주를 배양하여 그 배양물로부터 코엔자임 Q10을 고효율로 획득할 수 있다. 그리고 이때 위 배양인 액체배양으로 할 수 있다.The above-mentioned problem can be solved by the inventors of the Rhodo Tolu Rubra JSU150-13 (Accession No. KACC 93056P). By culturing such a new strain can be obtained coenzyme Q10 from the culture with high efficiency. And at this time, the culture can be liquid culture.

본 발명에 따른 신균주는 친균주인 로도톨루라 루브라에 비해 액체배양에서 코엔자임 Q10의 생산성이 200배 이상 높은 매우 우수한 균주이다. 따라서, 본 발명에 의하면 다양한 그 효능 및 약리 작용에 의해 의약품이나 건강보조식품 그리고 화장품의 첨가 원료로 널리 이용되고 있는 코엔자임 Q10의 대량공급이 가능하다. The new strain according to the present invention is a very good strain having a productivity of coenzyme Q10 more than 200 times higher in liquid culture compared to the rodotolurubrabra, which is a parent strain. Therefore, according to the present invention, it is possible to supply a large amount of coenzyme Q10, which is widely used as an additive raw material for medicines, health supplements, and cosmetics by various effects and pharmacological effects.

본 발명은 코엔자임 Q10 생산성이 우수한 로도톨루라 루브라 JSU150-13을 제 공한다. 그리고 상기 로도톨루라 루브라 JSU150-13을 배양하여 그 배양물로부터 코엔자임 Q10을 제조하는 방법을 보여준다. The present invention provides RODOTOLURA RUBRA JSU150-13 with high coenzyme Q10 productivity. And it shows a method of producing coenzyme Q10 from the culture by culturing the Rhototolula rubra JSU150-13.

이하, 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the content of the present invention will be described in more detail.

본 발명의 로도톨루라 루브라 JSU150-13(이하 ‘신균주’라 칭함)는 콜레스테롤 생합성 억제효과를 가지는 코엔자임 Q10의 생산균주인 친균주 로도톨루라 루브라(이하, ‘친균주’라 칭함)로부터 소정의 돌연변이 처리를 가한 후 저항성 균주로 선별된 것 중에서 코엔자임 Q10을 가장 많이 생산하는 것으로 확인된 균주이다.Rhototolula rubra JSU150-13 (hereinafter referred to as 'new strain') of the present invention is a parental strain of Rhototolula rubra which is a production strain of coenzyme Q10 having an inhibitory effect on cholesterol biosynthesis (hereinafter referred to as 'friendly strain') The strain was confirmed to produce the most coenzyme Q10 among those screened as resistant strains after a predetermined mutation treatment.

본 발명에 따라 제조된 신균주 또는 동 균주가 생산하는 코엔자임 Q10은 의학적 또는 화장품, 기능성 식품의 용도로서 제공될 수 있다. 의약품 또는 식품의 첨가물로 제공되는 경우에는 코엔자임 Q10 배양물을 제조하고 이로부터 얻어지는 열수, 주정 또는 유기용매 추출물의 형태로 제공될 수 있다. 경구적으로 투여하는 경우, 분리한 코엔자임 Q10을 약제학적으로 허용 가능한 부형제 등과 혼합하고, 경우에 따라서는 젤라틴 캡슐, 정제 등으로도 제형화가 가능하다.Coenzyme Q10 produced by the new strain or the strain produced according to the present invention may be provided as a medical, cosmetic or functional food use. When provided as a drug or food additive, coenzyme Q10 cultures may be prepared and provided in the form of hydrothermal, alcoholic or organic solvent extracts obtained therefrom. When administered orally, the isolated coenzyme Q10 may be mixed with a pharmaceutically acceptable excipient or the like, and in some cases, it may also be formulated into gelatin capsules, tablets and the like.

상기 본 발명에 따른 신균주와 분양받은 친균주의 보관을 위해 일반적으로 많이 사용되고 있는 한천배지에 접종하여 배양한 후 20%의 글리세롤(glycerol)이 포함된 증류수로 셀(cells)을 수거하여 filtration을 통해 잔여물을 제거한 후 1.0×109 cells/㎖로 liquid stock을 만들어 사용하였다. Liquid stock은 20%의 글리세롤(glycerol)이 포함된 상태로 -80℃ deep freezer에 보관하였다. 배양 시 stock cells은 YPD(Yeast extract Peptone Dextrose) 한천배지에 배양 후 20%의 글리세롤이 포함된 증류수로 수거하여 사용하였다. 성장배지에 10%(v/v)의 부피로 접종하였으며 이를 진탕배양기에서 28℃, 220 rpm으로 배양하였다. 생산배양은 성장배양에서 얻은 균체를 10%(v/v)의 부피로 접종한 다음 28℃, 220 rpm으로 배양하였다.After inoculation into the agar medium which is commonly used for the storage of new strains and pre-colonized strains according to the present invention, the cells are collected by distilled water containing 20% of glycerol and filtration. After removing the residue through the liquid stock was made to 1.0 × 10 9 cells / ㎖. Liquid stock was stored in -80 ℃ deep freezer containing 20% glycerol (glycerol). During the cultivation, the stock cells were collected by distilled water containing 20% glycerol after incubation in YPD (Yeast extract Peptone Dextrose) agar. The growth medium was inoculated at a volume of 10% (v / v) and incubated at 28 ° C. and 220 rpm in a shaker incubator. Production culture was inoculated in a volume of 10% (v / v) cells obtained in the growth culture and then incubated at 28 ℃, 220 rpm.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples.

<실시예 1> 신균주의 분리Example 1 Isolation of Mycobacteria

돌연변이 균주 선별 Mutant strain screening

본 실시예에서는 코엔자임 Q10 생산을 위한 돌연변이원에 저항성을 갖는 내성 변이주를 얻기 위해 분양받은 로도톨루라 루브라(Rhodotorula rubura)를 친균주로 사용하였다. 상기 친균주로부터 돌연변이주를 얻기 위해 한천배지인 YPD 플레이트에 친균주를 도말하여 자란 균체를 수거한 뒤 여과를 통해 순수한 균체만을 변이처리에 이용하였다. 얻은 균체를 원심분리하여 세척한 뒤 hemocytometer를 이용하여 계수한 뒤 1×107 cells/㎖로 희석하였다. 희석된 균체는 유리플레이트에 담아 rocker 위에 놓은 뒤 온화하게 혼합하면서 UV를 조사하였다. 포자 현탁액을 돌연변이원인 UV를 처리하여 돌연변이를 유발하였다. In this example, Rhodotorula rubura , which was distributed in order to obtain a resistant mutant resistant to a mutagen for coenzyme Q10 production, was used as a parent strain. In order to obtain the mutant strains from the parent strains, the strains were grown by spreading the strains by spreading the strains on agar plate YPD plates and using only the pure cells through filtration. The obtained cells were washed by centrifugation, counted using a hemocytometer, and diluted to 1 × 10 7 cells / ml. The diluted cells were placed in a glass plate and placed on a rocker, and then mixed with gentle UV irradiation. The spore suspension was treated with UV, the mutagen, to induce mutations.

UV처리는 암소에서 254nm의 UV lamp 2개를 0~120초 동안 조사하여 0.1 ㎖씩 한천 플레이트에 도말하였다. 생존한 콜로니(colony)를 계수하여 UV를 처리하지 않은 대조군에 대한 백분율을 구하여 치사율이 대략 70~80% 정도 되는 UV 처리 시간을 변이조건으로 이용하였다(도 1 참조). 그 결과 UV의 R. rubra 균주에 대한 최소저해농도(Minimum inhibitory concentration : MIC)인 120초에서 UV 돌연변이 실험을 수행하였다. UV 조사 후 한천배지인 YPD 플레이트에 변이처리된 균주를 도말하여 저항성 균주를 선별하고자 하였다. 암소에서 4~6일 정도 도말된 균주를 배양한 뒤, 콜로니를 형성한 돌연변이 균주를 선별하여 새로운 한천 배지에 각각 계대배양하였다.In the UV treatment, two 254 nm UV lamps were irradiated in the dark for 0 to 120 seconds and plated on agar plates in 0.1 ml increments. Surviving colonies (coony) were counted to obtain a percentage of the untreated UV treatment, and the UV treatment time of approximately 70-80% mortality was used as the variation condition (see FIG. 1). As a result, UV mutation experiment was performed at 120 seconds, the minimum inhibitory concentration (MIC) of the R. rubra strain of UV. After UV irradiation, a strain was strained on agar plate YPD plate to screen for resistant strains. After culturing the smeared for about 4-6 days in the cow, mutant strains that formed colonies were selected and subcultured in fresh agar medium.

CoenzymeCoenzyme Q10Q10 고생산성 균주 선별 High Productivity Strain Selection

본 실시예에서는 코엔자임 Q10 생산 능력이 우수한 돌연변이 균주를 대량 선별하였으며 선별된 균주들에 대해 액체배양을 수행한 후, 코엔자임 Q10의 함량을 HPLC로 측정하여 생산성이 가장 높은 균주를 선별하였으며 또한 선별된 변이주의 단순 선별실험을 재차 수행하여 보다 안정적으로 코엔자임 Q10을 생산하는 균주를 확보하였다. 보다 생산능력이 향상된 코엔자임 Q10 고생산성 균주를 선별하기 위해 UV 조사 시간을 점점 늘려가며 상기의 실험방법으로 재선별하는 과정을 반복하였다.In this example, a large number of mutant strains having excellent coenzyme Q10 production capacity were selected, and after culturing liquids, the strains having the highest productivity were selected by measuring the content of coenzyme Q10 by HPLC. A simple screening experiment was carried out again to ensure a more stable strain producing coenzyme Q10. In order to select more coenzyme Q10 high productivity strains with improved production capacity, the UV irradiation time was gradually increased, and the screening process was repeated.

실험결과Experiment result

실험결과, 친균주에 비해 1차 돌연변이 실험에서 저항성균주의 경우 코엔자임 Q10의 생산성이 친균주에 비해 3배 정도 향상된 균주를 선별할 수 있었으며(도 2 참조), 이들 균주를 이용하여 재선별과정을 반복한 결과 친균주에 비해 생산성이 200배 이상 향상된 UV 150초에서 저항성을 보이는 균주들 중에서 코엔자임 Q10 생산성이 가장 뛰어난 균주를 선별할 수 있었으며(도 3 참조), 이 균주를 'Rhodotorula rubra JSU150-13'이라고 명명하였다(표 1 참조). 이와 같이, 최종 선별된 코엔자임 Q10 고생산성 균주를 특허균주기탁기관인 농업생명공학연구원(NIAB)(KACC, 대한민국 수원시 441-707 소재)에 기탁번호 KACC 93056P로 2007. 5. 31.자로 기탁하였다.As a result, in the first mutation compared to the parent strain, the strains were resistant to coenzyme Q10, and the productivity of coenzyme Q10 was three times higher than that of the parent strain, and the strains were selected (see FIG. 2). As a result, it was possible to select the strain having the highest coenzyme Q10 productivity among the strains resistant to UV at 150 seconds, which was 200 times more productive than the parent strain (see FIG. 3), and the strain was identified as' Rhodotorula rubra JSU150-13. '(See Table 1). As such, the finally selected coenzyme Q10 high productivity strain was deposited on May 31, 2007 with accession number KACC 93056P to the National Institute of Agricultural Biotechnology (NIAB) (KACC, 441-707, Suwon, Korea).

<표 1> 친주와 본 발명 변이주의 코엔자임 Q10 생산성TABLE 1 Coenzyme Q10 Productivity of Parents and Mutants of the Invention

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<실시예 2> 코엔자임 Q10 생산을 위한 배양조건 확립Example 2 Establishment of Culture Conditions for Coenzyme Q10 Production

탄소원과Carbon source 질소원의 첨가 농도에 따른 코엔자임  Coenzyme according to the concentration of nitrogen source Q10Q10 생산성 실험 Productivity Experiment

기존에 사용하던 control 배지인 YP의 성분과 배지 실험을 통해 결정된 R9 배지의 공통된 성분인 CaCO3, FeSO4, NaNO3, KCl는 기존의 농도를 그대로 첨가하였으며(표 2 참고), 두 배지 성분 중 차이를 보인 탄소원과 질소원의 종류 및 첨가농 도는 아래 표 3과 같이 첨가하여 실험을 수행하였다. 글리세롤은 30~80 g/L의 범위에서 10 g/L 간격으로 각각의 배지에 첨가하여 탄소원의 최적농도를 확인하기 위한 실험을 수행하였으며 탄소원의 농도실험을 위한 조건에서는 질소원 성분들은 기존의 첨가 농도로 고정하여 수행하였다. 또한 질소원인 소고기 추출물의 첨가 농도는 2.5~5 g/L의 범위에서 0.5 g/L 간격으로 첨가하였으며 이때 탄소원의 농도는 고정하고 소고기 추출물을 제외한 나머지 질소원인 맥아 추출물과 스킴 밀크는 기존의 농도로 첨가 유무에 따라 표 3과 같은 조합을 만들어 실험을 수행하였다. CaCO 3 , FeSO 4 , NaNO 3 , and KCl, which are common components of R9 medium determined through the media experiments, were added with the existing concentrations (see Table 2). Types and concentrations of the carbon and nitrogen sources that showed the difference were added as shown in Table 3 below. Glycerol was added to each medium at intervals of 10 g / L in the range of 30 to 80 g / L to confirm the optimal concentration of the carbon source. Fixed to. In addition, the concentration of beef extract, which is a nitrogen source, was added at intervals of 0.5 g / L in the range of 2.5 to 5 g / L. At this time, the concentration of carbon source was fixed and malt extract and scheme milk, which are other nitrogen sources except beef extract, were adjusted to the existing concentrations. The experiment was performed by making a combination as shown in Table 3 according to the presence or absence of the addition.

<표 2> 기존 생산배지인 YP와 R9의 배지 성분<Table 2> Medium Contents of YP and R9

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<표 3> 탄소원(글리세롤)과 질소원(소고기 추출물, 스킴밀크, 맥아추출물)에 따른 코엔자임 Q10 생산성 실험<Table 3> Coenzyme Q10 productivity test according to carbon source (glycerol) and nitrogen source (beef extract, skim milk, malt extract)

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실험결과Experiment result

첫 번째로 YP 생산배지를 토대로 한 탄소원 농도에 따른 코엔자임 Q10 생산성 실험 결과 글리세롤의 첨가량이 증가할수록 coenzyme Q10 생산에 긍정적인 효과를 주는 것을 확인하였으며, 질소원인 소고기 추출물의 농도 조사 결과 첨가량이 3.5~4.5 g/L의 범위에서 코엔자임 Q10 생산이 비교적 좋은 것으로 보인다(표 4 참조). First, as a result of the coenzyme Q10 productivity test according to the carbon source concentration based on the YP production medium, it was confirmed that as the amount of glycerol added increased, it had a positive effect on the production of coenzyme Q10. Coenzyme Q10 production appears to be relatively good in the range of g / L (see Table 4).

<표 4> YP 배지에서의 탄소원과 질소원에 따른 코엔자임 Q10 생산성 비교 결과Table 4 Comparison of Coenzyme Q10 Productivity According to Carbon Source and Nitrogen Source in YP Medium

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두 번째로 R9 생산배지의 탄소원 조사 결과 글리세롤의 첨가량이 60 g/L일 때 가장 좋은 코엔자임 Q10 생산성을 보였다. 따라서 글리세롤의 첨가량을 40 g/L에서 60 g/L로 증가시키는 것이 좋을 것으로 판단되며, R9배지의 질소원인 소고기 추출물, 스킴 밀크, 맥아 추출물의 농도 조사 결과(스킴 밀크, 맥아 추출물의 첨가 여부와 소고기 추출물의 첨가 농도, 조사 범위 : 2.5~5 g/L), 코엔자임 Q10 생산성을 보면 스킴 밀크, 맥아 추출물의 첨가여부에 따른 큰 경향성은 확인할 수 없었지만 세포 농도조사 결과를 살펴보면 동일한 농도의 소고기 추출물을 첨가하였을 때 스킴 밀크와 맥아 추출물를 동시에 첨가하는 것이 세포 농도 증가에 긍정적인 효과를 주는 것을 확인하였다. 따라서 R9배지의 경우 기존 농도로 과 변함없이 스킴 밀크와 맥아 추출물을 첨가하는 것이 바람직할 것으로 판단되며, 소고기 추출물 첨가 농도에 따른 코엔자임 Q10 생산성 결과를 살펴보면 기존의 첨가량보다 조금 높은 3 g/L에서 가장 좋은 생산성을 보였으면 그 이상의 농도에서는 그 생산성이 감소하였다(도 4 참고). 따라서 R9 배지에서의 소고기 추출물 첨가 농도를 3 g/L로 결정하였다(표 5 참고).Secondly, the carbon source of R9 production medium showed the best coenzyme Q10 productivity when glycerol was added at 60 g / L. Therefore, it would be better to increase the amount of glycerol added from 40 g / L to 60 g / L, and the results of the investigation of the concentrations of beef extract, skim milk and malt extract, which are nitrogen sources of R9 medium (skim milk, malt extract and Concentration of Beef Extract, Irradiation Range: 2.5 ~ 5 g / L), Coenzyme Q10 Productivity could not be confirmed by the addition of Scheme Milk and Malt Extract. When added, the addition of the scheme milk and malt extract at the same time was confirmed to have a positive effect on the increase in cell concentration. Therefore, in the case of R9 medium, it would be desirable to add the skim milk and malt extracts at the same concentration as the existing concentration, and the results of coenzyme Q10 productivity according to the concentration of beef extract were the highest at 3 g / L, which was slightly higher than the existing concentration. If good productivity was seen, at higher concentrations, the productivity decreased (see FIG. 4). Therefore, the concentration of beef extract in R9 medium was determined to be 3 g / L (see Table 5).

<표 5> R9 배지에서의 탄소원과 질소원에 따른 코엔자임 Q10 생산성 비교 결과Table 5 Comparison of Coenzyme Q10 Productivity According to Carbon Source and Nitrogen Source in R9 Medium

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마지막으로 YP media와 R9 media에서의 생산성을 비교하고 최종적으로 탄소원과 질소원의 첨가 농도 및 첨가 농도 결정 실험의 결과를 정리하였다(도 4 참고). YP media에 비해 R9 media가 생산성도 비교적 높고 안정적인 것으로 판단되며 탄소원과 질소원의 농도실험 결과, 코엔자임 Q10 생산배지 성분을 글리세롤 60 g/L, 소고기 추출물 2.5 g/L, 스킴 밀크 4g/L, 맥아 추출물 4 g/L, NaNO3 4 g/L, FeSO4 0.4 g/L와 CaCO3 5 g/L으로 결정하였다. Finally, the productivity in YP media and R9 media was compared and finally the results of the addition concentration and addition concentration determination experiments of the carbon source and the nitrogen source were summarized (see FIG. 4). Compared with YP media, R9 media is considered to be more productive and stable. As a result of the concentration test of carbon and nitrogen sources, coenzyme Q10 production medium was composed of glycerol 60 g / L, beef extract 2.5 g / L, skim milk 4g / L, malt extract. 4 g / L, NaNO 3 4 g / L, FeSO 4 0.4 g / L and CaCO 3 5 g / L.

<실시예 3> 최적화된 생산배지에서의 신균주의 배양 및 코엔자임 Q10 생산능 측정Example 3 Culture of New Strains and Optimization of Coenzyme Q10 Production in Optimized Production Medium

액체배양 방법Liquid culture method

코엔자임 Q10 생산량을 확인하기 위해 각 균주의 액체배양을 실시하였다. YPD 플레이트에서 49시간 배양한 각 균주로부터 20% 글리세롤 용액으로 수거한 뒤, 성장배지에 접종하였다. 250ml flask에 30ml의 성장배지를 넣고 220rpm으로 28 ℃에서 40시간 배양하였다. 최적화된 생산배지에 10%(v/v)으로 접종한 뒤 72시간 배양하여 코엔자임 Q10 생산량을 HPLC로 분석하였다. 본 실험에서 사용한 성장배지와 최적화된 생산배지의 성분은 하기 표 6과 같다.In order to confirm the production of coenzyme Q10 was carried out liquid culture of each strain. Each strain was incubated for 49 hours in a YPD plate and collected with 20% glycerol solution, and then inoculated into growth medium. 30ml growth medium was added to a 250ml flask and incubated at 220 rpm for 40 hours at 28 ° C. Coenzyme Q10 production was analyzed by HPLC after inoculating the optimized production medium at 10% (v / v) for 72 hours. The growth medium and optimized production medium used in this experiment are shown in Table 6 below.

<표 6> 배지 조성TABLE 6 Badge Composition

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코엔자임 Coenzyme Q10Q10 of HPLCHPLC 분석방법 Analysis method

코엔자임 Q10의 함량을 측정하기 위해 HPLC (High Pressure Liquid Chromatography)를 사용하였다. 시료의 전처리는 배양이 완료된 배양액 20㎖에 가수분해를 위한 saponification-solution을 첨가한 후 90℃에서 균체를 가수분해 한다. 이렇게 가수분해한 균체에 n-Hexane을 첨가하여 일정시간 진탕하여 코엔자임 Q10이 녹아든 n-Hexane 층만을 회수하여 n-hexane을 증발시켜 코엔자임 Q10 결정을 얻고 이를 다시 에탄올에 현탁하여, 원심분리 후 0.45㎛ 마이크로필터를 통과하여 HPLC 분석용 시료를 준비하였다. HPLC 분석조건은 다음 표 7과 같다.High Pressure Liquid Chromatography (HPLC) was used to determine the content of coenzyme Q10. For pretreatment of the sample, add saponification-solution for hydrolysis to 20 ml of the culture medium, and hydrolyze the cells at 90 ℃. The hydrolyzed cells were added with n-Hexane and shaken for a certain time to recover only the n-Hexane layer in which coenzyme Q10 was dissolved. Then, n-hexane was evaporated to obtain coenzyme Q10 crystals, which were then suspended in ethanol. Samples for HPLC analysis were prepared through a micron microfilter. HPLC analysis conditions are shown in Table 7 below.

<표 7> HPLC 분석조건TABLE 7 HPLC Analysis Conditions

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도 1은 본 발명에 따른 코엔자임 Q10 생산균주인 로도톨루라의 UV 처리에 따른 최소저해농도(조사시간)를 확인 결과(그 결과 UV를 120초 조사하였을 때 생존율이 20.93 % 이였기 때문에 앞으로 단계적으로 점차 UV 조사시간을 증가시키면서 코엔자임 Q10 생산능력이 향상된 돌연변이 균주를 선별함).Figure 1 shows the result of confirming the minimum inhibitory concentration (irradiation time) according to the UV treatment of codonzyme Q10 production strain Rhodotolura according to the present invention (resulting in step by step because the survival rate was 20.93% when UV irradiation for 120 seconds) Coenzyme Q10 gradually increasing UV irradiation time Select mutant strains with improved production capacity).

도 2는 본 발명에 따라 UV 120초에서 저항성을 보인 1차선별된 돌연변이 균주와 친균주의 코엔자임 Q10의 생산성 비교도.Figure 2 is a comparison of the productivity of coenzyme Q10 of the primary strain and mutant strains showed resistance at 120 seconds UV in accordance with the present invention.

도 3은 본 발명에 따라 UV 150초에서 저항성을 보인 생산균주의 코엔자임 Q10의 생산성 비교도.Figure 3 is a comparison of the productivity of coenzyme Q10 production strain showing resistance at 150 seconds UV in accordance with the present invention.

도 4는 본 발명 따라 코엔자임 Q10 생산배지 성분 중 탄소원과 질소원의 농도에 따른 생산성 비교도.Figure 4 is a comparison of productivity according to the concentration of the carbon source and nitrogen source of coenzyme Q10 production medium components according to the present invention.

Claims (3)

코엔자임 Q10 생산성이 우수한 로도톨루라 루브라 JSU150-13(기탁번호 KACC 93056P).Coenzyme Q10 RODOTOLURA RUBRA JSU 150-13 (Accession No. KACC 93056P) with high productivity. 로도톨루라 루브라 JSU150-13(KACC 93056P)을 배양하여 그 배양물로부터 코엔자임 Q10을 제조하는 것을 특징으로 하는,It is characterized by culturing Rhodotolurubrabra JSU150-13 (KACC 93056P) to produce coenzyme Q10 from the culture, 코엔자임 Q10의 제조방법.Process for preparing coenzyme Q10. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 위 배양은 액체배양인 것을 특징으로 하는,Stomach culture is characterized in that the liquid culture, 코엔자임 Q10의 제조방법.Process for preparing coenzyme Q10.
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