KR101147503B1 - Mutant strain of brettanomyces sp. and producing method of biofuel using the same - Google Patents

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KR101147503B1
KR101147503B1 KR1020120021805A KR20120021805A KR101147503B1 KR 101147503 B1 KR101147503 B1 KR 101147503B1 KR 1020120021805 A KR1020120021805 A KR 1020120021805A KR 20120021805 A KR20120021805 A KR 20120021805A KR 101147503 B1 KR101147503 B1 KR 101147503B1
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bretanomyces
ethanol
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carbon source
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KR1020120021805A
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신명교
임동중
김인식
김윤정
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바이올시스템즈 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A Brettanomyces sp. mutant strain and a method for preparing biofuel using the same are provided to ferment monosaccharides of red algae without reduction of fermentation speed and to enhance production. CONSTITUTION: A Brettanomyces sp. mutant strain(deposit number: KCCM11216P) ferments carbon source and converts into ethanol. The carbon source includes monosaccharides, polysaccharides, disaccharides, or combination thereof. The Brettanomyces sp. mutant strain is prepared by mutation such as UV ray, ethyl methane sulfonate(EMS), N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine(NTG) or combination thereof.

Description

브레타노마이세스 속 변이 균주 및 이를 이용한 바이오연료의 제조 방법{MUTANT STRAIN OF BRETTANOMYCES SP. AND PRODUCING METHOD OF BIOFUEL USING THE SAME}Bretanomyces genus mutant strain and a method for producing a biofuel using the same {MUTANT STRAIN OF BRETTANOMYCES SP. AND PRODUCING METHOD OF BIOFUEL USING THE SAME}

본원은 브레타노마이세스 속 변이 균주 및 이를 이용한 바이오연료의 제조 방법에 관한 것이다.The present application relates to a strain of the genus Bretanomyces and a method for producing a biofuel using the same.

산업혁명 이후 석유와 같은 화석연료를 과다하게 사용하면서 원류의 고갈에 따른 고유가 문제와 환경오염, 기후 변화와 같은 심각한 문제를 겪고 있다. 이러한 문제를 모두 해결할 수 있는 새로운 대체 에너지(대체연료, 원자력, 태양열, 지열, 풍력, 수력 등)의 보급이 시급한 이 시점에 바이오 에너지는 화석연료와는 달리 유해물질을 전혀 배출하지 않아 대체 에너지로 주목을 받고 있다.Since the Industrial Revolution, excessive use of fossil fuels such as petroleum has caused serious problems such as high oil prices, environmental pollution, and climate change due to exhaustion of the main stream. At the time when new alternative energy (alternative fuel, nuclear power, solar, geothermal, wind, hydropower, etc.) is urgently needed to solve all of these problems, bioenergy does not emit any harmful substances, unlike fossil fuels. It is getting attention.

바이오연료는 바이오매스(biomass)를 원료로 하여 얻어지는 에너지를 통칭하는 것으로서, 직접 연소, 알코올 발효, 메탄 발효 등을 통해 얻어진다. 바이오연료의 원료가 되는 물질인 바이오매스는 크게 당질계(사탕수수, 사탕무 등), 전분질계(옥수수, 감자, 고구마 등), 목질계(나무, 볏짚, 폐지 등)로 나누어지는데, 당질계의 경우 원료를 비교적 간단한 전처리 과정 후 이어지는 발효 공정을 통해 곧바로 바이오연료로 전환이 가능하지만, 전분질계와 목질계의 경우에는 적절한 전처리 과정과 당화 공정을 거친 당화액을 이용한 발효 공정을 통해 바이오연료를 제조할 수 있다. 목질계는 도시 폐기물 형태의 폐목재나 삼림 곳곳에 흩어져 있는 임산 부산물을 원료로 이용할 수 있으며, 식량으로서 활용가치가 없어 원료 수급의 안정성은 확보될 수 있으나, 공정상 반드시 수반되어야 하는 리그닌 제거 전처리 공정으로 인한 공정비 상승과 함께, 목질계 셀룰로오스 기질의 특징인 수소 결합으로 이루어진 결정질 구조로 인해 당화 수율이 낮아 경제성이 낮은 단점이 있다.Biofuel is a generic term for energy obtained by using biomass as a raw material, and is obtained through direct combustion, alcohol fermentation, methane fermentation, and the like. Biomass, a raw material of biofuel, is divided into sugar-based (sugar cane, sugar beet, etc.), starch-based (corn, potato, sweet potato, etc.), and wood-based (wood, rice straw, waste paper, etc.). In the case of raw materials, biofuel can be directly converted into biofuel through a fermentation process following a relatively simple pretreatment process. However, in the case of starch and wood, biofuel is manufactured through fermentation process using saccharified liquid after proper pretreatment and saccharification process. can do. Wood-based materials can use waste wood in the form of urban waste or forest by-products scattered throughout the forest as raw materials, and there is no useful value as food, so the stability of supply and demand of raw materials can be secured, but the lignin removal pretreatment process must be accompanied in the process. Due to the increase in the process cost, due to the crystalline structure consisting of hydrogen bonds, which is a characteristic of the wood-based cellulose substrate, there is a disadvantage that the economic efficiency is low due to low saccharification yield.

바이오 에탄올은 2006년 기준으로 전세계적으로 약 513억 리터 규모로 생산되고 있다. 당질계를 이용한 바이오연료, 구체적으로 바이오에탄올의 전 세계 생산량은 약 187억 리터(2006년 기준)이고, 주요 생산국은 브라질, 인도, 대만이며, 이중 브라질이 178억 리터를 생산할 정도로 브라질이 주도하고 있다(글로벌바이오에너지파트너십(GBEP), 2006). 브라질은 풍부한 자원인 사탕수수를 원료로 수송용 바이오에탄올 생산이 활발히 진행되고 있으며, 실제 다양한 형태의 에탄올 혼합 가솔린(gasohol)이 보급되고 있다. 2003년에는 에탄올과 가솔린의 함량이 변화해도 운행이 가능한 FFV(Flexible Fuel Vehicle)이 판매되기 시작해으며, 2005년 5월 기준으로 총 승용차 판매수의 약 50%를 점유한 상태이다. 근래 수요증가와 석유에너지공급 불투명성으로 2011년 기준 800억 리터 규모를 상회하고 있는 실정이다.As of 2006, bioethanol is produced at around 50.1 billion liters worldwide. The world production of biofuels using saccharides, in particular bioethanol, is about 17.7 billion liters (as of 2006), and the main producers are Brazil, India and Taiwan. (Global Bio Energy Partnership (GBEP), 2006). Brazil is actively producing bioethanol for transportation using sugarcane, which is an abundant resource, and various types of ethanol-mixed gasoline (gasohol) are being spread. In 2003, FFV (Flexible Fuel Vehicle), which can operate even if the ethanol and gasoline contents change, began to be sold. As of May 2005, it occupied about 50% of the total sales of passenger cars. In recent years, it has exceeded 80 billion liters in 2011 due to increased demand and opacity of oil energy supply.

한편, 해조류는 크게 대형조류(macroalgae)와 미세조류(microalgae)로 나누어지며 대형조류에는 홍조류, 갈조류, 녹조류, 미세조류에는 클로렐라, 스피루리나 등이 있다. 해조류의 생산량은 전 세계적으로 연간 약 1,400만 톤에 달하며 2020년에는 약 2,200만 톤 이상으로 증가될 것으로 예측되고 있다. 이러한 생산량은 전체 양식 생산량의 약 23%에 해당하는 것으로서, 이 중 90% 이상이 미역, 다시마 등의 갈조류와 김, 우뭇가사리, 꼬시래기 등의 홍조류로 이루어져 있다. 우리나라의 해조류 양식 생산량은 현재 약 50만 톤으로 90년대 중반의 약 70만 톤보다는 다소 줄어들었으나, 양식 어장의 총 면적은 약 7만 ha로 90년대 중반의 약 6만 ha보다 증가하였다. 이들 해조류 중에서도 특히 홍조류는 생장성이 우수하고, 가용 재배 면적이 넓으며, 우리나라 근해에서 연 4회 수확이 가능하고, 동남아의 아열대 기후를 이용할 경우 연 6회까지 수확이 가능한 해양 유래 바이오매스이다. 또한, 담수, 토지, 비료 등 원가가 높은 자원의 사용이 적을 뿐 아니라, 목질계의 경우 반드시 제거해야 하는 리그닌 성분이 없으므로 제조공정이 간단하여 에탄올을 전분질계 수준으로 생산 가능할 것으로 예상되고 있다. 한 예로 모로코산 우뭇가사리인 겔리디움 아만시(Gelidium amansii, Morocco) 원초의 구성성분 중에 탄수화물(우무 및 섬유소)이 70-80%이며 비탄수화물(단백질, 지질 및 기타) 함량은 20-30%로 다른 해조류보다 탄수화물 함량이 높아 에탄올 생산 원료로서 가장 효율적으로 이용될 수 있다. 특히 갈락토오스(galactose)가 전체 건조 중량 중 26%, 탄수화물 중 34%를 차지하고, 글루코오스는 섬유소(cellulose)의 형태로 전체 건조 중량 중 17%, 탄수화물 중 22%를 차지하는 것으로 알려져 있다.On the other hand, algae are largely divided into macroalgae and microalgae, and large algae include red algae, brown algae, green algae, microalgae, chlorella and spirulina. Seaweed production is estimated at around 14 million tonnes per year worldwide and is expected to increase to more than 22 million tonnes by 2020. These production amounts to about 23% of the total aquaculture production, more than 90% of which consists of brown seaweed such as seaweed and kelp, and red algae such as laver, seaweed, and stalks. The production of algae farming in Korea is now about 500,000 tons, which is slightly lower than about 700,000 tons in the mid-90s, but the total area of the farms is about 70,000 ha, which is higher than about 60,000 ha in the mid-90s. Among these algae, red algae are particularly marine-derived biomass that has excellent growth potential, wide available cultivation area, can be harvested four times a year in the waters of Korea, and can be harvested up to six times a year using the subtropical climate of Southeast Asia. In addition, the use of high cost resources such as freshwater, land, and fertilizers is low, and in the case of wood, there is no lignin component that must be removed, so the manufacturing process is simple and ethanol is expected to be produced at the starch level. For example, Gelidium, Gelidium , a Moroccan loot amansii , Morocco) 70-80% of carbohydrates (milk and fiber) and 20-30% of carbohydrates (protein, lipids, and other) are the most efficient as ethanol-producing raw materials. It can be used as. In particular, galactose accounts for 26% of total dry weight and 34% of carbohydrates, and glucose is known to form 17% of total dry weight and 22% of carbohydrates in the form of cellulose.

홍조류 바이오에탄올 제조는 당화, 발효, 분리 및 정제공정으로 이루어져 있다. 당화는 고분자 형태의 탄수화물(다당류)을 단당화로 전환시키는 공정이며, 산 등의 화학물질을 이용하는 물리학적인 당화 기술과 효소를 이용하는 생물학적 당화 기술이 있다. 당화공정에서 얻어진 단량체는 미생물 대사 작용으로 발효공정을 통하여 에탄올로 발효되고, 이 발효액을 분리 및 정제하여 연료용 에탄올로 생산되는 것이다.Red algae bioethanol production consists of saccharification, fermentation, separation and purification. Glycation is a process of converting carbohydrates (polysaccharides) in the form of polymers into monosaccharides, and there are physical glycosylation techniques using chemicals such as acids and biological glycosylation techniques using enzymes. The monomer obtained in the saccharification process is fermented with ethanol through the fermentation process by microbial metabolism, and the fermentation broth is separated and purified to produce ethanol for fuel.

홍조류 바이오에탄올 생산의 당화공정은 홍조류에 존재하는 갈락탄인 한천을 산이나 효소를 사용하여 글루코시드 결합(glucoside bond)을 가수분해하여 D-갈락토오스, 3,6-안하이드로-L-갈락토오스 (3,6-anhydro-L-galactose; AHG)를 생산하는 것이다. The saccharification process of red algae bioethanol production involves the hydrolysis of glucoside bonds using gallic acid agar, which is present in red algae, with acids or enzymes, resulting in D-galactose, 3,6-anhydro-L-galactose (3). , 6-anhydro-L-galactose (AHG).

대부분의 에탄올 생성 가능한 균주는 대부분 글루코오스를 에탄올로 전환한다고 알려져 있다. 하지만 홍조류에서는 갈락탄의 당화산물인 갈락토오스가 주 발효 대상 단당류이기 때문에 갈락토오스 이용능이 뛰어난 균주의 개발이 필요하다. 또한 홍조류 바이오에탄올 생산에서는 에탄올 발효에 있어서 높은 갈락토오스 농도와 발효에서 생성되는 에탄올 농도가 높아짐으로써 발효가 저해될 뿐만 아니라, 당화과정에서 생성된 C6계의 단당류가 고압에서의 열분해되어 생성되는 대표발효 저해 산물인 히드록시메틸퍼푸랄(Hydroxymethylfurfural; 5-HMF) 등의 물질에 의하여 미생물의 성장이 저해되어 발효속도가 감소되거나 에탄올 생산수율이 매우 낮아질 수 있다. 발효억제물질 HMF를 발효액 내에서 제거하는 활성탄, 이온수지처리 방법이 있으나 공정이 복잡해지며 공정설계시 생산단가 상승등의 문제를 초래한다. 따라서 에탄올 발효과정 중에서 저해물질 5-HMF에 영향을 받지않고 발효생산가능하며 내성이 강하고 갈락토오스를 고효율로 에탄올 전환이 가능한 균주를 개발하는 것이 절실한 실정이다. Most ethanol-producing strains are known to convert glucose to ethanol in most cases. However, in red algae, galactose, which is a saccharified product of galactan, is the main monosaccharide for fermentation, and thus, a strain having excellent galactose utilization needs to be developed. In the production of red algae bioethanol, fermentation is inhibited by high galactose concentration and high ethanol concentration in ethanol fermentation, and the representative fermentation produced by pyrolysis of C 6 monosaccharides produced in saccharification process at high pressure. Inhibition products such as hydroxymethylfurfural (Hydroxymethylfurfural; 5-HMF) such as inhibit the growth of microorganisms can reduce the fermentation rate or ethanol production yield can be very low. Fermentation inhibitors There are active carbon and ion resin treatment methods to remove HMF from fermentation broth, but the process becomes complicated and the production cost increases when designing the process. Therefore, during the ethanol fermentation process, it is urgent to develop a strain capable of producing fermentation without being affected by the inhibitor 5-HMF, having strong resistance and converting galactose to ethanol with high efficiency.

이에 따라, 홍조류와 같은 갈락토오스 함량이 높은 바이오매스를 바이오에탄올로 효과적으로 전환시키기 위한 새로운 균주의 개발이 요구되고 있다. 대한민국 등록특허 제10-1075602호에서는 자외선 변이된 브레타노마이세스 쿠스테르시이 균주를 사용하여 홍조류를 분해시켜 바이오에탄올을 제조하는 방법에 대하여 기재하고 있다.Accordingly, there is a need for the development of new strains for effectively converting biomass with a high galactose content such as red algae into bioethanol. Korean Patent No. 10-1075602 discloses a method for preparing bioethanol by degrading red algae using a mutated strain of Bretanomyces custersii.

이에, 본원은 브레타노마이세스 속 변이 균주 및 이를 이용한 바이오연료의 제조 방법을 제공하고자 한다.Therefore, the present application is to provide a strain strain of Bretanomyces genus and a method for producing a biofuel using the same.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 기술한 과제로 제한되지 않으며, 기술되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the problems described above, and other problems not described can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본원의 제 1 측면은, 탄소원을 발효하여 에탄올로 전환시키는, 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주(수탁번호: KCCM11216P)를 제공한다.A first aspect of the present application provides a Bretanomyces brookselensis mutant strain (Accession Number: KCCM11216P), which ferments a carbon source and converts it to ethanol.

본원의 제 2 측면은, 상기 본원의 제 1 측면의 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주(수탁번호: KCCM11216P)를 탄소원과 접촉시켜 상기 탄소원의 발효에 의하여 에탄올을 제조하는 것을 포함하는 에탄올의 제조 방법을 제공한다.The second aspect of the present application, the production of ethanol comprising contacting the Bretanomyces brookselensis variant strain (Accession Number: KCCM11216P) of the first aspect of the present application with a carbon source to produce ethanol by fermentation of the carbon source Provide a method.

종래의 홍조류 바이오에탄올 생산에 있어서, 높은 갈락토오스 농도와 발효에서 생성되는 에탄올 농도가 높아짐으로써 발효가 저해되고, 당화액에 존재하는 대표발효 저해 산물인 5-HMF 등의 물질에 의하여 미생물의 성장이 저해되어 발효속도가 감소되거나 에탄올 생산이 낮아지는 문제점이 있었으나, 맥주에서 분리된 효모인 브레타노마이세스 돌연변이시켜 제조한 본원의 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주는 발효속도의 감소 없이 효과적으로 홍조류의 단당류를 에탄올로 발효시키고, 5-HMF의 존재 하에서도 에탄올의 생성을 증가시킬 수 있다.In conventional red algae bioethanol production, fermentation is inhibited by high galactose concentration and ethanol concentration produced in fermentation, and growth of microorganisms is inhibited by substances such as 5-HMF, a representative fermentation inhibitory product present in saccharified solution. There was a problem that the fermentation rate is reduced or ethanol production is lowered, but the Bretanomyces brookselensis mutant strain prepared by mutating brethanomyces, a yeast isolated from beer, is effectively a monosaccharide of red algae without decreasing the fermentation rate. Can be fermented with ethanol and production of ethanol can be increased even in the presence of 5-HMF.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 균주의 변이, 분리, 및 에탄올 생성능 측정의 전 과정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 균주의 에탄올 생성능 결과를 나타낸 그래프이다.
Figure 1 is a schematic diagram showing the entire process of the variation, isolation, and ethanol production capacity of the strain according to an embodiment of the present application.
Figure 2 is a graph showing the ethanol production ability results of the strain according to an embodiment of the present application.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the embodiments and embodiments of the present application to be easily carried out by those of ordinary skill in the art.

그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments and examples described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a portion is "connected" to another portion, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is located “on” another member, this includes not only when one member is in contact with another member but also when another member is present between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, “~ 하는 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.As used herein, the terms "about", "substantially", and the like, are used at, or in close proximity to, numerical values when manufacturing and material tolerances inherent in the meanings indicated are provided to aid the understanding herein. In order to prevent the unfair use of unscrupulous infringers. In addition, throughout this specification, "step to" or "step of" does not mean "step for."

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합들”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
Throughout this specification, the term “combinations of these” included in the expression of the mark of the form refers to one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the elements described in the mark of the form of the mark. It means to include one or more selected from the group consisting of elements.

이하, 본원의 브레타노마이세스 속 변이 균주 및 이를 이용한 바이오연료의 제조 방법에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the embodiments and examples and drawings with respect to Bretanomyces genus strains of the present application and a method for producing a biofuel using the same. However, the present application is not limited to these embodiments, examples and drawings.

본원의 제 1 측면은, 탄소원을 발효하여 에탄올로 전환시키는 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주(수탁번호: KCCM11216P)를 제공할 수 있다. 상기 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주는 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 BSM0016으로 명명되었으며, 수탁번호 KCCM11216P로 2011년 11월 4일자로 한국미생물보존센터에 기탁되었다. 상기 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 BSM0016은 발효성장저해물질(5-HMF) 내성 균주로서, 호기성을 나타낸다.A first aspect of the present disclosure may provide a Bretanomyces brookselensis mutant strain (Accession Number: KCCM11216P) that ferments a carbon source to convert to ethanol. The Bretanomyces Brookselens mutant strain was named Bretanomyces Brookselenssis BSM0016, and was deposited with the Korea Microorganism Conservation Center on November 4, 2011 under accession number KCCM11216P. The Bretanomyces Brookeslensis BSM0016 is a fermentation growth inhibitory substance (5-HMF) resistant strain and exhibits aerobicity.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주는 돌연변이법에 의해 변이된 것일 수 있으며, 예를 들어, 모균주인 브레타노마이세스 브룩셀렌시스(Brettanomyces bruxellensis; B.B) 균주에 자외선, 에틸 메탄 술포네이트(EMS), N-메틸-N′-니트로-N-니트로소구아니딘(NTG), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 처리하여 변이된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. According to one embodiment of the present application, the Bretanomyces brookelensis mutant strain may be mutated by mutagenesis, for example, the parent strain Brettanomyces Brookselenssis ( Brettanomyces bruxellensis ; BB) may be modified by treating the strain selected from the group consisting of ultraviolet light, ethyl methane sulfonate (EMS), N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG), and combinations thereof. However, the present invention is not limited thereto.

도 1을 참조하여, 상기 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주의 제조 방법의 일 구현예를 구체적으로 설명하고자 한다.Referring to Figure 1, it will be described in detail an embodiment of the method for producing the Bretanomyces Brookelenosis mutant strain.

모균주인 브레타노마이세스 브룩셀렌시스를 배양배지, 예를 들어, YPG 브로스에서 약 20℃ 내지 약 40℃, 예를 들어 약 30℃에서 약 50 rpm 내지 약 300 rpm, 예를 들어, 약 150 rpm으로 적절한 시간, 예를 들어, 약 24 시간 동안 전배양한 후, 자외선, 에틸 메탄 술포네이트(EMS), N-메틸-N′-니트로-N-니트로소구아니딘(NTG), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것, 예를 들어, NTG를 처리하여 약 50 rpm 내지 약 300 rpm, 예를 들어, 약 150 rpm으로 진탕하면서 약 20℃ 내지 약 40℃, 예를 들어 약 30℃에서 적절한 시간, 예를 들어, 약 20 분 동안 배양하여 돌연변이를 유발시킬 수 있다. 그런 다음, 배양액을 YPG 플레이트에 도말하고 배양한 후, 모균주와 콜로니 수를 비교하고 50% 생존할 때의 시간을 측정하여 우수한 콜로니만을 분리하고 계대 배양하여 본원의 변이 균주를 분리한다.The parent strain Bretanomyces brookelensis is cultured in a culture medium, such as, for example, YPG broth at about 20 ° C. to about 40 ° C., for example at about 30 ° C., from about 50 rpm to about 300 rpm, for example about 150 after preincubation for an appropriate time at rpm, for example about 24 hours, ultraviolet light, ethyl methane sulfonate (EMS), N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG), and combinations thereof Selected from the group consisting of, such as, for example, NTG treatment, suitable for at about 20 ℃ to about 40 ℃, for example about 30 ℃ while shaking at about 50 rpm to about 300 rpm, for example about 150 rpm Mutations can be caused by incubation for a period of time, for example about 20 minutes. Then, the culture solution is plated on the YPG plate and incubated, the parent strain and the number of colonies are compared and 50% survival time is measured, only excellent colonies are isolated and passaged to isolate the variant strains of the present application.

상기 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 (Brettanomyces bruxellensis; B.B)는 맥주에서 분리된 효모로 전통적으로 와인 발효에 오랜 기간 이용되어 왔으며, 갈락토오스를 이용한 바이오에탄올 생산이 가능한 균주이다. 하지만 당화액에 존재하는 대표발효 저해 산물인 5-HMF에 의하여 성장이 저해되면서 발효속도가 감소되는 경향을 나타낸다. 이에, 브레타노마이세스 브룩셀렌시스를 돌연변이법에 의하여 변이시킴으로써, 예를 들어, 약 5 g/L 농도 또는 그 이상의 높은 5-HMF 조건에서도 에탄올 발효 효율이 높은 본원의 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주를 제조할 수 있다.The Brettanomyces bruxellensis (BB) is a yeast isolated from beer and has been traditionally used for wine fermentation for a long time and is a strain capable of producing bioethanol using galactose. However, growth is inhibited by 5-HMF, a representative fermentation inhibition product present in the saccharified solution, and the fermentation rate is decreased. Thus, by mutating the Bretanomyces Bruxelensis by mutation method, for example, the Bretanomyces Brookselensis high ethanol fermentation efficiency even at high 5-HMF conditions of about 5 g / L concentration or more Mutant strains can be prepared.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 탄소원은 단당류, 이당류, 다당류 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 단당류는 갈락토오스, 글루코오스, 프룩토오스 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함할 수 있으며, 상기 이당류는 수크로오스, 말토오스, 락토오스 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함할 수 있고, 상기 다당류는 우무, 전분, 섬유소, 카라기난, 알긴산 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the carbon source may include, but is not limited to, one selected from the group consisting of monosaccharides, disaccharides, polysaccharides, and combinations thereof. The monosaccharide may comprise one selected from the group consisting of galactose, glucose, fructose and combinations thereof, the disaccharide may comprise one selected from the group consisting of sucrose, maltose, lactose and combinations thereof, The polysaccharide may include, but is not limited to, one selected from the group consisting of radish, starch, fibrin, carrageenan, alginic acid, and combinations thereof.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 탄소원은 당질계, 전분질계, 목질계, 해조류 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 당질계는, 예를 들어, 사탕수수, 사탕무 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 전분질계는, 예를 들어, 옥수수, 감자, 고구마 등을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 목질계는, 예를 들어, 나무, 볏짚, 폐지 등을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 해조류는 홍조류, 갈조류, 녹조류 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 홍조류일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 홍조류는, 예를 들어, 우뭇가사리, 김, 코토니, 개도박, 둥근돌김, 개우무, 새발, 참풀가사리, 꼬시래기, 진두발, 참도박, 가시우무, 비단풀, 단박, 돌가사리, 석목 및 지누아리로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 갈조류는 예를 들어, 미역, 다시마, 헛가지말, 민가지말, 패, 고리매, 미역쇠, 감태, 곰피, 대황, 쇠미역사촌, 모자반, 괭생이 모자반, 지충이 및 톳으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 녹조류는 청태, 해캄, 파래, 청각, 구슬청각, 옥덩굴 및 염주말로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
According to the exemplary embodiment of the present application, the carbon source may include, but is not limited to, one selected from the group consisting of a saccharide system, a starch system, a wood system, algae, and combinations thereof. The sugar system may include, for example, sugar cane, sugar beet, and the like, but is not limited thereto. The starch system may include, for example, corn, potatoes, sweet potatoes, etc., but is not limited thereto. The wood system may include, for example, wood, rice straw, waste paper, etc., but is not limited thereto. The algae may include one selected from the group consisting of red algae, brown algae, green algae, and combinations thereof, for example, but may not be limited to red algae. The red alga is, for example, wood starfish, laver, kotoni, dog gambling, rounded seaweed, ox radish, buckwheat, green starfish, pods, jindubal, sesame gambling, spiny radish, silk grass, edible leaf, stone star, stone and Jinu It may be selected from the group consisting of Ari, but is not limited thereto. The brown algae, for example, from the group consisting of brown seaweed, kelp, barn horse, folk eggplant, shellfish, gorimae, seaweed, Ecklonia cava, gompi, rhubarb, iron seaweed cousin, mabanban, hoe sang mabanban, jichung and 톳 It may be selected, but is not limited thereto. The green algae may be selected from the group consisting of Cheongtae, Hakkham, green, hearing, bead hearing, jade and salt juice, but is not limited thereto.

본원의 제 2 측면은, 상기 본원의 제 1 측면의 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주(수탁번호: KCCM11216P)를 탄소원 등을 포함하는 배양배지에서 배양하여 발효시킴으로써 에탄올을 제조하는 것을 포함하는 에탄올의 제조 방법을 제공할 수 있다. The second aspect of the present application, ethanol comprising producing ethanol by culturing the fermented Bretanomyces brookselensis variant strain (Accession Number: KCCM11216P) of the first aspect of the present application in a culture medium containing a carbon source and the like and fermentation It is possible to provide a method for producing.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 배양배지는 5-HMF를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the culture medium may include 5-HMF, but is not limited thereto.

도 1을 참고하여, 본원의 일 구현예에 따른 에탄올 제조 방법을 구체적으로 설명하고자 한다.Referring to Figure 1, it will be described in detail the ethanol production method according to an embodiment of the present application.

브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주(수탁번호: KCCM11216P)를 배양배지, 예를 들어, YPG 배지에 접종하여 약 150 rpm으로 진탕하면서 약 20℃ 내지 약 40℃에서 약 24 시간 동안 종균 배양한 후, 5-HMF를 포함하는 YPG 배지에 옮겨 약108 시간 동안 배양 진행하면서 에탄올 생산량을 측정한다.Bretanomyces brookselensis mutant strain (Accession No .: KCCM11216P) was inoculated in a culture medium, for example, YPG medium, followed by incubation for about 24 hours at about 20 ° C. to about 40 ° C. with shaking at about 150 rpm. , Transfer to YPG medium containing 5-HMF and measure the ethanol production while incubating for about 108 hours.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 탄소원은 단당류, 이당류, 다당류 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 단당류는 갈락토오스, 글루코오스, 프룩토오스 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함할 수 있으며, 상기 이당류는 수크로오스, 말토오스, 락토오스 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함할 수 있고, 상기 다당류는 우무, 전분, 섬유소, 카라기난, 알긴산 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the carbon source may include, but is not limited to, one selected from the group consisting of monosaccharides, disaccharides, polysaccharides, and combinations thereof. The monosaccharide may comprise one selected from the group consisting of galactose, glucose, fructose and combinations thereof, the disaccharide may comprise one selected from the group consisting of sucrose, maltose, lactose and combinations thereof, The polysaccharide may include, but is not limited to, one selected from the group consisting of radish, starch, fibrin, carrageenan, alginic acid, and combinations thereof.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 탄소원은 당질계, 전분질계, 목질계, 해조류 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 당질계는, 예를 들어, 사탕수수, 사탕무 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 전분질계는, 예를 들어, 옥수수, 감자, 고구마 등을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 목질계는, 예를 들어, 나무, 볏짚, 폐지 등을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 해조류는 홍조류, 갈조류, 녹조류 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 홍조류일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 홍조류는, 예를 들어, 우뭇가사리, 김, 코토니, 개도박, 둥근돌김, 개우무, 새발, 참풀가사리, 꼬시래기, 진두발, 참도박, 가시우무, 비단풀, 단박, 돌가사리, 석목 및 지누아리로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 갈조류는 예를 들어, 미역, 다시마, 헛가지말, 민가지말, 패, 고리매, 미역쇠, 감태, 곰피, 대황, 쇠미역사촌, 모자반, 괭생이 모자반, 지충이 및 톳으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 녹조류는 청태, 해캄, 파래, 청각, 구슬청각, 옥덩굴 및 염주말로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. According to the exemplary embodiment of the present application, the carbon source may include, but is not limited to, one selected from the group consisting of saccharide, starch, wood, algae, and combinations thereof. The sugar system may include, for example, sugar cane, sugar beet, and the like, but is not limited thereto. The starch system may include, for example, corn, potatoes, sweet potatoes, etc., but is not limited thereto. The wood system may include, for example, wood, rice straw, waste paper, etc., but is not limited thereto. The algae may include one selected from the group consisting of red algae, brown algae, green algae, and combinations thereof, for example, but may not be limited to red algae. The red alga is, for example, wood starfish, laver, kotoni, dog gambling, rounded seaweed, ox radish, buckwheat, green starfish, pods, jindubal, sesame gambling, spiny radish, silk grass, edible leaf, stone star, stone and Jinu It may be selected from the group consisting of Ari, but is not limited thereto. The brown algae, for example, from the group consisting of brown seaweed, kelp, barn horse, folk eggplant, shellfish, gorimae, seaweed, Ecklonia cava, gompi, rhubarb, iron seaweed cousin, mabanban, hoe sang mabanban, jichung and 톳 It may be selected, but is not limited thereto. The green algae may be selected from the group consisting of Cheongtae, Hakkham, green, hearing, bead hearing, jade and salt juice, but is not limited thereto.

우뭇가사리는 홍조류중에서 종의 종류가 가장 다양하고 생장성이 우수하며, 건조중량 기준으로 셀룰로오스 성분인 섬유소가 약 15~25%, 갈락탄이 주성분인 우무가 약 50~70% 정도 차지하며, 이 외에 15% 미만의 단백질과 7% 미만의 지질로 구성되어 있다. 상기 갈조류로는 미역, 다시마, 헛가지말, 민가지말, 패, 고리매, 미역쇠, 감태, 곰피, 대황, 쇠미역사촌, 모자반, 괭생이 모자반, 지충이, 톳 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 갈조류는 다세포체이고, 조류 중에서 가장 잘 분화되어 있다. 상기 녹조류로는 청태, 해캄, 파래, 청각, 구슬청각, 옥덩굴, 염주말 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 녹조류는 엽록소를 갖고 있어 광합성에 의해 전분류를 만든다. 상기 갈조류와 녹조류의 구성성분을 살펴보면, 갈조류에는 알긴산이 약 30~40%, 섬유소가 약 5~6% 포함되어 있고, 녹조류에는 탄수화물이 주성분인 전분류가 약 40~50%, 섬유소가 5% 미만 함유되어 있다.The most popular species of red algae are the most diverse species and excellent growth. On the basis of dry weight, about 15-25% of cellulose is composed of cellulose and about 50-70% of radish is mainly composed of galactan. It consists of less than 15% protein and less than 7% lipid. As the brown algae, seaweed, kelp, barn horse, folk eggplant, shellfish, hooked seaweed, seaweed, Ecklonia cava, gompi, rhubarb, iron seaweed cousin, mabanban, hoesan mabanban, jichungyi, 톳 and the like may be used. It doesn't happen. Brown algae are multicellular bodies and are best differentiated among algae. The green algae may be used, but are not limited to Cheongtae, Hakkham, blue, auditory, bead hearing, jade, salt-jumping, and the like. Green algae have chlorophyll and make starch by photosynthesis. Looking at the components of brown algae and green algae, brown algae contain about 30-40% of alginic acid and about 5-6% of fibrin, and green algae contain about 40-50% of starch, the main component of carbohydrate, and 5% of fibrin. It contains less than.

상기 바이오매스로부터 우무, 섬유소, 전분, 카라기난, 알긴산 등과 같은 다당류 물질을 추출하기 위한 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당해 기술분야에 알려진 어떠한 방법도 사용가능하다. 한 바람직한 구현예에 따르면, 바이오매스, 예컨대 해조류를 알칼리 수용액에 일정시간 침지시킨 후 물로 세척하고, 상기 세척된 해조류를 산성 약품으로 이루어진 추출용매에 일정시간 침지시켜 우무, 카라기난, 알긴산 성분을 추출한 후, 잔여 섬유소 및 전분류를 수집하는 단계를 통해 우무, 카라기난, 알긴산 성분 및 전분 또는 섬유소를 추출할 수 있다. 이때, 추출 온도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 약 80 내지 약 150℃ 범위인 것이 바람직하다. 상기 산성 약품으로는 H2SO4, HCl, HBr, HNO3, CH3COOH, HCOOH, HClO4 (perchloric acid), H3PO4 (phosphoric acid), PTSA (paratoluene sulfonic acid) 또는 상용 고체산 등이 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 알칼리 수용액으로는 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 암모니아 수용액 등이 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이 추출된 우무, 전분, 섬유소, 카라기난, 알긴산 등과 같은 다당류 물질 추출물에 적절한 분해효소 및/또는 가수분해 촉매를 처리하여 당화시킴으로써 단당류를 얻을 수 있다.
The method for extracting polysaccharide materials such as radish, cellulose, starch, carrageenan, alginic acid and the like from the biomass is not particularly limited, and any method known in the art may be used. According to one preferred embodiment, the biomass, for example, seaweeds are immersed in an aqueous alkali solution for a predetermined time and then washed with water, and the washed seaweeds are immersed in an extraction solvent made of an acidic chemical for a predetermined time to extract the radish, carrageenan, and alginic acid components. The step of collecting residual fibrin and starch may extract the radish, carrageenan, alginic acid and starch or fiber. At this time, the extraction temperature is not particularly limited, but is preferably in the range of about 80 to about 150 ℃. The acidic chemicals include H 2 SO 4 , HCl, HBr, HNO 3 , CH 3 COOH, HCOOH, HClO 4 (perchloric acid), H 3 PO 4 (phosphoric acid), PTSA (paratoluene sulfonic acid) or commercial solid acids. However, the present invention is not limited thereto, but the alkaline aqueous solution may include potassium hydroxide, sodium hydroxide, calcium hydroxide, aqueous ammonia solution, and the like, but is not necessarily limited thereto. Monosaccharides can be obtained by treating and extracting a polysaccharide substance such as radish, starch, fibrin, carrageenan, alginic acid and the like by treating with an appropriate degrading enzyme and / or a hydrolysis catalyst.

이하, 본원에 대하여 실시예를 이용하여 좀더 구체적으로 설명하지만, 본원이 이에 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present application is not limited thereto.

[[ 실시예Example ]]

<< 실시예Example 1>  1> EMSEMS 를 이용한 Using 브레타노마이세스Bretanomyces 브룩셀렌시스Brookselensis 변이 균주의 제조 Preparation of Mutant Strains

모균주 브레타노마이세스 브룩셀렌시스(Brettanomyces bruxellensis) (한국미생물보존센터, 수탁번호: KCCM 11490)를 100 ml의 YPG(Yeast extract 10 g/L, Peptone 20 g/L, Galactose 200 g/L) 배지에 30℃, pH 7에서 150 rpm으로 24 시간 동안 진탕 배양시킨 후 EMS를 사용하여 변이를 하였다. 변이 방법은 다음과 같다 (Mobini-Dehkordi et al. (2008) Isolation of a Novel Mutant Strains of Saccharomyces cerevisiae by an Ethyl Methane Sulfonate-Induced Mutagenesis Approach as a High Producer of Bioethanol. J. Biosci . Bioeng., 105:403-408). Brettanomyces mother strain Brettanomyces bruxellensis ) (Korea Microorganism Conservation Center, Accession No .: KCCM 11490) was added to 100 ml of YPG (Yeast extract 10 g / L, Peptone 20 g / L, Galactose 200 g / L) medium at 30 ° C, pH 7 at 150 rpm. After incubation for 24 hours, mutations were made using EMS. Variation method is as follows (Mobini-Dehkordi et al (2008 ) Isolation of a Novel Mutant Strains of Saccharomyces cerevisiae by an Ethyl Methane Sulfonate-Induced Mutagenesis Approach as a High Producer of Bioethanol J. Biosci Bioeng, 105....: 403-408).

상기 진탕 배양한 모균주 10 ml을 멸균수 10 ml로 세척한 후 다시 0.1 M 인산나트륨 버퍼로 세척하였다. 1.7 ml의 0.1 M 인산나트륨 버퍼를 첨가하고 볼텍싱한 후 50 ㎕의 EMS (최종 부피의 3%)를 첨가하였다. 60 분 동안 30℃, pH 7에서 150 rpm으로 진탕 배양하면서 15 분마다 8 ml의 5% 소듐 티오술페이트(sodium thiosulphate)를 첨가하여 변이를 중단(stop mutagenesis)시켰다. 각 배양액에 멸균수 9 mL를 첨가하고 볼텍싱한 후 YPG 플레이트에 도말하여 EMS를 첨가하지 않은 모균주와 콜로니 수를 비교해보고 50% 생존할 때의 시간을 사용하여 우수한 균주를 스크리닝하여 분리하였다.
The shake cultured 10 ml of the parent strain was washed with 10 ml of sterile water and then again with 0.1 M sodium phosphate buffer. 1.7 ml of 0.1 M sodium phosphate buffer was added and vortexed followed by 50 μL of EMS (3% of final volume). Mutations were stopped by adding 8 ml of 5% sodium thiosulphate every 15 minutes with shaking culture at 150 ° C. at 30 ° C., pH 7 for 60 minutes. 9 mL of sterile water was added to each culture solution, vortexed, and then plated on YPG plates to compare the number of colonies with no EMS added colonies, and screened for excellent strains using 50% survival time.

<< 실시예Example 2>  2> NTGNTG 를 이용한 Using 브레타노마이세스Bretanomyces 브룩셀렌시스Brookselensis 변이 균주의 제조 Preparation of Mutant Strains

모균주 브레타노마이세스 브룩셀렌시스(Brettanomyces bruxellensis) (한국미생물보존센터, 수탁번호: KCCM 11490)를 100 ml의 YPG(Yeast extract 10 g/L, Peptone 20 g/L, Galactose 200 g/L) 브로스에 30℃, pH 7에서 150 rpm으로 24 시간 동안 진탕배양 시킨 후 NTG를 사용하여 변이를 하였다. 변이 방법은 다음과 같다 (Kim Soo-ki (2007) Increased Carotenoid Production in Xanthophyllomyces dendrorhous G276 Using Plant Extracts. Journal of Microbiology., Vol. 45, No. 2. p128-132). Brettanomyces mother strain Brettanomyces bruxellensis ) (Korea Microorganism Conservation Center, Accession No .: KCCM 11490) was added to 100 ml YPG (Yeast extract 10 g / L, Peptone 20 g / L, Galactose 200 g / L) broth at 30 ° C, pH 7 at 150 rpm. After incubation for 24 hours, mutations were made using NTG. Variation method is as follows (Kim Soo-ki (2007) Increased Carotenoid Production in Xanthophyllomyces dendrorhous G276 Using Plant Extracts. Journal of Microbiology ., Vol. 45, No. 2. p128-132).

상기 진탕 배양한 모균주 1 ml를 0.1 M 시트르산 나트륨(pH 5.5)으로 세척한 후 0.1 M 시트르산 나트륨 버퍼 5 ml를 첨가하고, NTG 용액(1 ㎍/ml)을 10 ㎍/ml, 30 ㎍/ml, 50 ㎍/ml, 및 100 ㎍/ml 첨가하였다. 20 분 동안 30℃, pH 7에서 150 rpm으로 진탕 배양한 후, 1 ml의 0.1M 인산칼륨 버퍼로 세척하였다. 300 ㎕의 0.1 M 인산칼륨 버퍼를 첨가한 후 YPG 플레이트에 도말하여 NTG를 첨가하지 않은 것과 모 균주의 콜로니 수를 비교해보았을 때 NTG 용액의 농도가 10 ㎍/ml인 경우 생존율은 69%, 30 ㎍/ml인 경우 78%, 50 ㎍/ml인 경우 17%이었으나 NTG 용액의 농도가 100 ㎍/ml인 경우에 생존률이 49%이었으므로, 100 ㎍/ml의 NTG 용액을 사용해 스크리닝하여 우수한 균주를 선발하였다.After washing 1 ml of the shaken mother strain with 0.1 M sodium citrate (pH 5.5), 5 ml of 0.1 M sodium citrate buffer was added, and NTG solution (1 μg / ml) was added to 10 μg / ml and 30 μg / ml. , 50 μg / ml, and 100 μg / ml were added. Shake incubation at 150 ° C. at 30 ° C., pH 7 for 20 minutes, followed by washing with 1 ml of 0.1 M potassium phosphate buffer. When 300 μl of 0.1 M potassium phosphate buffer was added and plated on YPG plate to compare the number of colonies of parent strain with NTG solution, the survival rate was 69% and 30 μg when the concentration of NTG solution was 10 μg / ml. 78% for / ml and 17% for 50 ㎍ / ml, but the survival rate was 49% when the concentration of NTG solution was 100 ㎍ / ml. Therefore, excellent strains were selected by screening with 100 ㎍ / ml NTG solution. .

상기와 같이 제조된 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주를 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 BSM0016으로 명명하고, 수탁번호 KCCM11216P로 2011년 11월 4일자로 한국미생물보존센터에 기탁하였다.
The Bretanomyces brookselensis mutant strain prepared as above was named Bretanomyces brookselensis BSM0016, and deposited with the Korea Microorganism Conservation Center as of November 4, 2011 with accession number KCCM11216P.

<< 실험예Experimental Example 1> 1> 브레타노마이세스Bretanomyces 브룩셀렌시스Brookselensis 변이 균주의 에탄올  Ethanol from Mutant Strains 생성능Generation 평가 evaluation

실시예 2에서와 같이 제조한 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주와 모균주 브레타노마이세스 브룩셀렌시스를 5 g/L 5-HMF가 첨가된 고농도의 갈락토오스 배양배지(Yeast extract 10 g/L, Peptone 20 g/L, Galactose 200 g/L)에서 30℃, pH 7에서 150 rpm으로 108 시간 동안 배양한 후, 에탄올 생성능을 HPLC로 분석하였다. 또한, 비교를 위해 5-HMF가 없는 배양배지에서 모균주 브레타노마이세스 브룩셀렌시스를 배양한 후 에탄올 생성능을 HPLC로 분석하였다.Bretanomyces brookselensis mutant strain and parent strain Bretanomyces brookselensis prepared as in Example 2, high concentration galactose culture medium (Yeast extract 10 g / L to which 5 g / L 5-HMF was added) , Peptone 20 g / L, Galactose 200 g / L) and then incubated for 30 hours at 30 ℃, pH 7 for 150 hours, ethanol production was analyzed by HPLC. In addition, after culturing the parent strain Bretanomyces Brookelensis in a culture medium without 5-HMF for comparison, ethanol production ability was analyzed by HPLC.

도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 모균주는 약 58 g/L 정도의 에탄올 생성능을 나타내는 반면, 본원의 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주는 약 87 g/L의 에탄올 생성능을 나타내고 있어, 본원의 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주가 갈락토오스 함량이 높은 5-HMF 조건에서 종래 미생물 균주에 비해 에탄올 생성능이 1.5배 높다는 것을 확인할 수 있었다.
As can be seen in Figure 2, the parent strain exhibits about 58 g / L ethanol production capacity, whereas the Bretanomyces Brookelensis mutant strain of the present application shows an ethanol production capacity of about 87 g / L, Bretanomyces brookselensis mutant of the ethanol production was confirmed that 1.5-times higher than the conventional microbial strain under 5-HMF conditions with high galactose content.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the application is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is shown by the claims below rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. .

한국미생물보존센터Korea Microbial Conservation Center KCCM11216PKCCM11216P 2011110420111104

Claims (12)

탄소원을 발효하여 에탄올로 전환시키는, 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주(수탁번호: KCCM11216P).
Bretanomyces brookselensis mutant strain (Accession No .: KCCM11216P), which ferments the carbon source to ethanol.
제 1 항에 있어서,
상기 탄소원은 단당류, 이당류, 다당류 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하는 것인, 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주.
The method of claim 1,
Wherein the carbon source comprises one selected from the group consisting of monosaccharides, disaccharides, polysaccharides and combinations thereof, Bretanomyces Brookselens mutant strain.
제 1 항에 있어서,
상기 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주는 돌연변이법에 의해 변이된 것인, 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주.
The method of claim 1,
The Bretanomyces brookselensis variant strain is mutated by mutation, Bretanomyces brookselensis variant strain.
제 3 항에 있어서,
상기 돌연변이법은 자외선, 에틸 메탄 술포네이트(EMS), N-메틸-N′-니트로-N-니트로소구아니딘(NTG) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 처리하는 것을 포함하는 것인, 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주.
The method of claim 3, wherein
Wherein said mutagenesis comprises treating one selected from the group consisting of ultraviolet light, ethyl methane sulfonate (EMS), N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG), and combinations thereof. Bretanomyces brookselensis mutant strain.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 브레타노마이세스 브룩셀렌시스 변이 균주(수탁번호: KCCM11216P)를 탄소원을 포함하는 배양배지에서 배양하여 상기 탄소원을 발효시킴으로써 에탄올을 제조하는 것을 포함하는, 에탄올의 제조 방법.
Ethanol comprising producing a ethanol by culturing the Bretanomyces brookselensis variant strain (Accession Number: KCCM11216P) according to any one of claims 1 to 4 in a culture medium containing a carbon source to ferment the carbon source. Method of preparation.
제 5 항에 있어서,
상기 배양배지는 5-HMF를 포함하는 것인, 에탄올의 제조 방법.
The method of claim 5, wherein
The culture medium is one containing 5-HMF, ethanol production method.
제 5 항에 있어서,
상기 탄소원은 단당류, 이당류, 다당류 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하는 것인, 에탄올의 제조 방법.
The method of claim 5, wherein
Wherein the carbon source comprises one selected from the group consisting of monosaccharides, disaccharides, polysaccharides, and combinations thereof.
제 7 항에 있어서,
상기 단당류는 갈락토오스, 글루코오스, 프룩토오스 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하는 것인, 에탄올의 제조 방법.
The method of claim 7, wherein
Wherein said monosaccharide comprises one selected from the group consisting of galactose, glucose, fructose and combinations thereof.
제 7 항에 있어서,
상기 이당류는 수크로오스, 말토오스, 락토오스 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하는 것인, 에탄올의 제조 방법.
The method of claim 7, wherein
Wherein the disaccharide is sucrose, maltose, lactose and a combination of those selected from the group consisting of, ethanol production method.
제 7 항에 있어서,
상기 다당류는 우무, 전분, 섬유소, 카라기난, 알긴산 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하는 것인, 에탄올의 제조 방법.
The method of claim 7, wherein
Wherein said polysaccharide comprises one selected from the group consisting of daikon, starch, fibrin, carrageenan, alginic acid, and combinations thereof.
제 5 항에 있어서,
상기 탄소원은 당질계, 전분질계, 목질계, 해조류 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하는 것인, 에탄올의 제조 방법.
The method of claim 5, wherein
Wherein the carbon source comprises a one selected from the group consisting of sugar-based, starch-based, wood-based, seaweed and combinations thereof, ethanol production method.
제 11 항에 있어서,
상기 해조류는 홍조류, 갈조류, 녹조류 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하는 것인, 에탄올의 제조 방법.
The method of claim 11,
The algae will include red algae, brown algae, green algae and those selected from the group consisting of, ethanol production method.
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