KR101256106B1 - Klebsiella oxytoca M1 Capable of Producing 2,3-butanediol in High Yield - Google Patents

Klebsiella oxytoca M1 Capable of Producing 2,3-butanediol in High Yield Download PDF

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Abstract

본 발명은 2,3-부탄다이올 생산 수율이 높은 크렙시엘라 옥시토카 M1균주에 관한 것이다. 본 발명의 균주는 2,3-부탄다이올을 짧은 시간내에 높은 수율로 제조하여 이를 이용하여 2,3-부탄다이올의 대량생산이 가능하다. 한편, 본 발명의 균주를 이용하여 2,3-부탄다이올의 전구물질인 아세토인을 생산할 수도 있다. The present invention relates to a Klebsiella oxytoca M1 strain having a high yield of 2,3-butanediol. In the strain of the present invention, 2,3-butanediol can be produced in a high yield within a short time, thereby enabling mass production of 2,3-butanediol. On the other hand, using the strain of the present invention can also produce acetoin, a precursor of 2,3-butanediol.

Description

2,3―부탄다이올 생산 수율이 우수한 크렙시엘라 옥시토카 M1{Klebsiella oxytoca M1 Capable of Producing 2,3-butanediol in High Yield}Klebsiella oxytoca M1 Capable of Producing 2,3-butanediol in High Yield with excellent yield of 2,3-butanediol

본 발명은 2,3-부탄다이올 생산 수율이 우수한 크렙시엘라 옥시토카 M1 균주 및 이를 이용한 2,3-부탄다이올의 생산방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 아세토인 생산 수율이 우수한 크렙시엘라 옥시토카 M1 균주 및 이를 이용한 아세토인의 생산방법에 관한 것이다.
The present invention is excellent Krebsciella 2,3-butanediol production yield Oxytoca M1 strain and a method for producing 2,3-butanediol using the same. In addition, the present invention is excellent Klebsiella acetoin production yield Oxytoca M1 strain and a method for producing acetoin using the same.

최근 화석연료의 부족과 유류 가격의 상승, 환경보전을 위해 바이오 기술을 이용한 신재생에너지 생산이 크게 주목 받고 있다. 신재생에너지 중 2,3-부탄다이올은 산업적으로 다양한 분야에 적용 가능하다. 고옥탄 항공연료, 프린트 잉크, 래커, 합성향료, 합성고무, 약물, 의약, 훈증제 및 유화제의 구성성분 등 많은 분야에서 사용되는 화학 물질이다. 2,3-부탄다이올은 탈수(dehydration)에 의해 연료 첨가물인 메틸-에틸-케톤으로 생성될 수 있으며, 추가적인 탈수에 의해 1,3-부탄디엔을 생성할 수 있는데 이는 합성 고무의 원료로 사용된다.Recently, the production of renewable energy using biotechnology has attracted much attention for lack of fossil fuels, rising oil prices and environmental conservation. Among the renewable energy, 2,3-butanediol can be applied to various fields industrially. It is a chemical used in many fields such as high octane aviation fuels, print inks, lacquers, synthetic fragrances, synthetic rubbers, drugs, medicine, fumigants and emulsifiers. 2,3-butanediol can be produced by dehydration as a fuel additive, methyl-ethyl-ketone, and further dehydration can produce 1,3-butanediene, which is used as a raw material for synthetic rubber do.

현재까지 2,3-부탄다이올을 생산하는 것으로 알려진 미생물로는 에로모나스 하이드로필라(Aeromonas hydrophila), 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis), 브레비바실러스 브레비스 S1(Brevibacillus brevis S1), 코리네박테리움 굴루타미컴(Corynebacterium glutamicum), 엔터로박터에어로제네스(Enterobacter aerogenes), 크렙시엘라 유모니아(Klebsiella pneumonia; 에어로박터 에어로제네스(Aerobacter aerogenes)라고도 지칭), 크렙시엘라 옥시티카(Klebsiella oxytica), 락토바실러스브레비스(Lactobacillusbrevis), 락토바실러스카세이(Lactobacilluscasei), 락토바실러스헬베티커스(Lactobacillus helveticus), 락토바실러스프랜타룸(Lactobacillus plantarum), 락토코코커스랍티스(Lactococcuslactis), 루코노스코클락티스(Leuconostoclactis), 류코노스톡 메센테로이데스(Leuconostoc mesenteroides), 아종 크레모리스(subsp . cremoris), 오에노코코커스오에니(Oenococcusoeni), 페디오코쿠스 펜토사세우스(Pediococcus pentosaceus), 라울텔라 테리제나(Raoultella terrigena), 세라티아 마르세센스(Serratia marcescens)(Caspi,2008), 패니바실러스 폴리믹사(Paenibacillus polymyxa)(Nakashimada et al. 2000), 클렙시엘라 테리제나(Klebsiella terrigena)(Blomqvist et al. 1993), 에어로박터 인돌로진스(Aerobacter indologenes) 및 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis), (Nilegaonkaretal.1992)등이 알려져 있다.A known microorganism by the current production of 2,3-butane diol to the erotic Pseudomonas dihydro-pillar (Aeromonas hydrophila), the Bacillus Subtilis ( Bacillus) subtilis ) , Brevibacillus Brevis S1 (Brevibacillus brevis S1), Corynebacterium Gulutamicom ( Corynebacterium glutamicum), enter into bakteo Aero jeneseu (Enterobacter aerogenes), keurep when Ella nurse California; also referred to as (Klebsiella pneumonia Aero bakteo Aero jeneseu (Aerobacter aerogenes)), when keurep Ella Oxy-City ( Klebsiella oxytica), Lactobacillus brevis (Lactobacillusbrevis), Lactobacillus Kasei (Lactobacilluscasei), Lactobacillus helveticus carcass (Lactobacillus helveticus), Fran tarum Lactobacillus (Lactobacillus plantarum), Lactobacillus Coco rapti's Curse (Lactococcuslactis), Fort Scott Clark Pocono teeth (Leuconostoclactis), current Kono Stock mesen teroyi Death (Leuconostoc mesenteroides), subspecies Crescent Morris (subsp. cremoris), Oe no coarse coco O Enigma (Oenococcusoeni), Phedi OKO kusu Three pens Tosa mouse (Pediococcus pentosaceus), Raul telra agent and Terry (Raoultella terrigena), Serratia sense Marseille (Serratia marcescens) (Caspi, 2008), Fannie Bacillus miksa poly (Paenibacillus polymyxa) (Nakashimada et al. 2000 ), keulrep when Ella agent and Terry (Klebsiella terrigena) (Blomqvist et al . 1993), Aero bakteo Indolozins ( Aerobacter indologenes) and Bacillus Kenny Li Po Miss (Bacillus licheniformis ), (Nilegaonkaretal. 1992) and the like are known.

이처럼 2,3-부탄다이올을 생산하는 미생물은 많지만 산업적으로 적용할 수 있는 균은 적어 기술의 다양화 및 2,3-부탄다이올의 대량 생산을 위해서는 2,3-부탄다이올의 생성효율이 높은 미생물의 발견 및 개발이 필요하다.
There are many microorganisms that produce 2,3-butanediol, but there are few microorganisms that can be applied industrially, so the production efficiency of 2,3-butanediol is diversified for diversification of technology and mass production of 2,3-butanediol. This requires the discovery and development of high microorganisms.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety to better understand the state of the art to which the present invention pertains and the content of the present invention.

본 발명자들은 2,3-부탄다이올 생산 능력이 우수한 신규 균주를 개발하고자 노력하였다. 그 결과 본 발명자들은 국내의 특정 토양에서 미생물을 분리하였으며, 이 미생물이 높은 수율로 2,3-부탄다이올 생산할 수 있는 능력을 가진다는 것을 규명함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have tried to develop a new strain having excellent 2,3-butanediol production capacity. As a result, the present inventors have separated the microorganisms from certain soils in Korea, and have completed the present invention by identifying that the microorganisms have the ability to produce 2,3-butanediol in high yield.

따라서 본 발명의 목적은 2,3-부탄다이올 생산 수율이 높은 크렙시엘라 옥시토카 M1을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is a high yield of 2,3-butanediol production Klebsiella Oxytoca To provide M1.

본 발명의 다른 목적은 2,3-부탄다이올의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing 2,3-butanediol.

본 발명의 또 다른 목적은 아세토인의 생산 수율이 높은 크렙시엘라 옥시토카 M1(KCCM11177P)균주를 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is a high yield of acetoin Klebsiella Oxytoca To provide the M1 (KCCM11177P) strain.

본 발명의 다른 목적은 아세토인의 제조방법을 제공하는데 있다.
Another object of the present invention is to provide a method for producing acetoin.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 2,3-부탄다이올 생산 수율이 우수한 크렙시엘라 옥시토카 M1(KCCM11177P) 균주를 제공한다. According to one aspect of the present invention, the present invention is excellent Klebsiella 2,3-butanediol production yield Oxytoca Provide the M1 (KCCM11177P) strain.

본 발명자들은 2,3-부탄다이올 생산 능력이 우수한 신규 균주를 개발하고자 노력하였다. 그 결과 본 발명자들은 국내의 특정 토양에서 미생물을 분리하였으며, 이 미생물이 높은 수율로 2,3-부탄다이올 생산 능력을 가진다는 것을 규명하였다.
The present inventors have tried to develop a new strain having excellent 2,3-butanediol production capacity. As a result, the present inventors have isolated microorganisms from certain soils in Korea, and found that these microorganisms have the ability to produce 2,3-butanediol in high yield.

본 발명의 크렙시엘라 옥시토카 M1 균주는 2,3-부탄다이올 생성능이 매우 우수하다. 2,3-부탄다이올은 그 화학식이 C4H10O2이며, 부탄다이올의 구조이성질체 중 하나이고, 화학구조는 다음과 같다: Krebschiela of the present invention Oxytoca The M1 strain has a very good ability to produce 2,3-butanediol. 2,3-butanediol has the chemical formula C 4 H 10 O 2 and is one of the structural isomers of butanediol, and the chemical structure is:

화학식 1Formula 1

Figure 112011013101822-pat00001
Figure 112011013101822-pat00001

본 발명의 크렙시엘라 옥시토카 M1 균주는 2,3-부탄다이올 생산 수율이 우수하다. 본 명세서에서, 2,3-부탄다이올을 언급하면서 사용되는 용어 “생산 수율이 우수”란, 미생물을 배양하면서 소비되는 당의 양과 대비하여 생산되는 2,3-부탄다이올의 양이 0.25 g/g 내지 0.3 g/g, 바람직하게는 0.3 g/g 내지 0.35 g/g, 가장 바람직하게는 0.35 g/g 내지 0.5 g/g의 수율을 가지는 것을 의미한다.
Krebschiela of the present invention The oxytoca M1 strain has a good yield of 2,3-butanediol. As used herein, the term “excellent yield” is used to refer to 2,3-butanediol, which means that the amount of 2,3-butanediol produced in comparison to the amount of sugar consumed while culturing the microorganism is 0.25 g / g to 0.3 g / g, preferably 0.3 g / g to 0.35 g / g, most preferably 0.35 g / g to 0.5 g / g .

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 2,3-부탄다이올의 제조방법을 제공한다:According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method for preparing 2,3-butanediol, comprising the following steps:

(a) 상기 본 발명의 크렙시엘라 옥시토카 M1 균주를 탄소원을 포함하는 배지에서 배양하는 단계; 및 (a) Krebschiela of the present invention Oxytoca Culturing the M1 strain in a medium comprising a carbon source; And

(b) 상기 배지에서 2,3-부탄다이올을 회수하는 단계.(b) recovering 2,3-butanediol from the medium.

본 발명의 방법에 사용되는 배지에 이용되는 탄소원은 배지에 탄소원으로 첨가될 수 있는 통상의 탄수화물을 포함하며, 바람직하게는 전분, 포도당, 초산, 파라핀, 탄화수소, 글루코즈, 갈락토오즈, 프룩토오즈, 자일로오즈, 수크로오즈, 아라비노스 또는 락토스이고, 보다 바람직하게는 글루코즈, 갈락토오즈, 프룩토오즈, 자일로오즈 또는 수크로오즈이고, 가장 바람직하게는 자일로오즈 또는 수크로오즈이나 이에 제한되는 것은 아니다.The carbon source used in the medium used in the method of the present invention includes conventional carbohydrates which can be added as a carbon source to the medium, preferably starch, glucose, acetic acid, paraffin, hydrocarbons, glucose, galactose, fructose , Xylose, sucrose, arabinose or lactose, more preferably glucose, galactose, fructose, xylose or sucrose, most preferably xylose or sucrose It is not limited to this.

본 발명의 방법에 사용되는 배지는 바람직하게는 질소원을 포함한다. 상기 질소원은 유기 질소원이 바람직하며, 보다 바람직하게는 이스트 추출물, 프로테오스 펩톤 No.3 및 펩톤이며, 가장 바람직하게는 이스트 추출물이다. The medium used in the method of the present invention preferably comprises a nitrogen source. The nitrogen source is preferably an organic nitrogen source, more preferably yeast extract, proteose peptone No. 3 and peptone, most preferably yeast extract.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면 상기 탄소원으로 당이 사용되는 경우 당의 농도는 10 g/L 내지 120 g/L, 보다 바람직하게는 30 g/L 내지 110 g/L 보다 더 바람직하게는 50 g/L 내지 100 g/L, 보다 더욱 더 바람직하게는 60 g/L 내지 100 g/L 이다. 100 g/L 이상의 당을 사용하여도 균은 생장하나 그 정도가 미약하며 150 g/L 이상의 당 농도에서는 균 성장의 저해되기 때문이다.According to a preferred embodiment of the present invention, when sugar is used as the carbon source, the concentration of sugar is 10 g / L to 120 g / L, more preferably 30 g / L to 110 g / L, more preferably 50 g / L. L to 100 g / L, even more preferably 60 g / L to 100 g / L. Even when 100 g / L or more sugar is used, the bacteria grow, but the degree is weak, and the growth of bacteria is inhibited at a sugar concentration of 150 g / L or more.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 배지에서 배양하는 단계의 배양온도는 25℃ 내지 35℃ 이며, 보다 바람직하게는 26℃ 내지 34℃, 보다 더 바람직하게는 27℃ 내지 33℃ 보다 더욱더 바람직하게는 28℃ 내지 32℃ 가장 바람직하게는 29℃ 내지 31℃ 이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the culture temperature of the step of culturing in the medium is 25 ℃ to 35 ℃, more preferably 26 ℃ to 34 ℃, even more preferably 27 ℃ to 33 ℃ even more preferably Is 28 degreeC-32 degreeC Most preferably, it is 29 degreeC-31 degreeC.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 배양은 호기성 조건에서 실시된다.According to a preferred embodiment of the invention, the culturing is carried out in aerobic conditions.

본 명세서에서 용어 “호기성 조건”은 호기성 균주가 생존할 수 있을 정도의 산소량이 존재하는 환경을 의미하며, “혐기성 조건”은 호기성 균주가 생존할 수 없을 만큼 산소량이 적거나 산소가 존재하지 않는 환경을 의미한다.
As used herein, the term “aerobic condition” refers to an environment in which an amount of oxygen exists to allow an aerobic strain to survive, and “aerobic condition” refers to an environment in which oxygen amount is low or no oxygen exists so that an aerobic strain cannot survive. Means.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 아세토인의 수율이 높은 크렙시엘라 옥시토카 M1(기탁번호00000)균주를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a Krebsciella oxytoca M1 (Accession No. 000000) strain having a high yield of acetoin .

아세토인은 2,3-부탄다이올의 전구체로서 “3-하이드록시부타논” 또는 “아세틸 메틸 카비놀”이라고도 불린다. 아세토인의 화학식은 C4H8O2 이고 화학구조는 다음과 같다:Acetoin is also called "3-hydroxybutanone" or "acetyl methyl carbinol" as a precursor to 2,3-butanediol. The chemical formula of acetoin is C 4 H 8 O 2 and the chemical structure is:

화학식 2(2)

Figure 112011013101822-pat00002

Figure 112011013101822-pat00002

본 발명의 또 다른 양태에 따르면 다음의 단계를 포함하는 아세토인의 제조방법을 제공한다:According to another aspect of the invention there is provided a method for preparing acetoin comprising the following steps:

(a) 상기 본 발명의 크렙시엘라 옥시토카 M1 균주를 탄소원을 포함하는 호기성 조건에서 배양하는 단계; 및 (a) Krebschiela of the present invention Oxytoca Culturing the M1 strain under aerobic conditions comprising a carbon source; And

(b) 상기 배지에서 아세토인을 회수하는 단계.(b) recovering acetoin from the medium.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면 상기 탄소원으로 당이 사용되는 경우 당의 농도는 10 g/L 내지 120 g/L, 보다 바람직하게는 30 g/L 내지 110 g/L 보다 더 바람직하게는 50 g/L 내지 100 g/L, 보다 더욱 더 바람직하게는 60 g/L 내지 100 g/L 이다. According to a preferred embodiment of the present invention, when sugar is used as the carbon source, the concentration of sugar is 10 g / L to 120 g / L, more preferably 30 g / L to 110 g / L, more preferably 50 g / L. L to 100 g / L, even more preferably 60 g / L to 100 g / L.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 배지에서 배양하는 단계의 배양온도는 32℃ 내지 42℃ 이며, 보다 바람직하게는 33℃ 내지 41℃, 보다 더 바람직하게는 34℃ 내지 40℃ 보다 더욱더 바람직하게는 35℃ 내지 39℃ 가장 바람직하게는 36℃ 내지 38℃ 이다.
According to another preferred embodiment of the present invention, the culture temperature of the step of culturing in the medium is 32 ℃ to 42 ℃, more preferably 33 ℃ to 41 ℃, even more preferably more than 34 ℃ to 40 ℃ Preferably it is 35 degreeC-39 degreeC Most preferably, it is 36 degreeC-38 degreeC.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(ⅰ) 본 발명은 2,3-부탄다이올 생산 수율이 높은 크렙시엘라 옥시토카 M1(KCCM11177P)균주를 제공한다.(Iii) The present invention provides a high yield of 2,3-butanediol Krebsciella Oxytoca Provided for the M1 (KCCM11177P) strain.

(ⅱ) 본 발명의 균주를 이용하면, 2,3-부탄다이올을 보다 증가된 생성 속도 및 수율로 제조할 수 있다.
(Ii) Using the strains of the present invention, 2,3-butanediol can be produced at increased production rates and yields.

도 1은 Mega 프로그램에서 크렙시엘라 옥시토카 M1의 염기서열과 유사도가 높은 균들의 16S rDNA 염기서열을 이용한 계통학적 분석을 한 결과를 보여주는 그림이다.
도 2a는 30℃, 도 2b는 37℃ 배양기에서 각각 본 발명의 균주를 배양하면서 가스크로마토그래피를 이용하여 생성물을 정량한 결과를 보여주는 그래프이다. 그래프의 값은 2회 실험한 결과의 평균을 나타낸다.
도 3a는 호기적 환경배지, 도 3b는 혐기적 환경배지에서 본 발명의 균주를 배양하면서 가스크로마토그래피를 이용하여 생성물을 정량한 결과를 보여주는 그래프이다. 그래프의 값은 2회 실험한 결과의 평균을 나타낸다.
1 is a diagram showing the results of a systematic analysis using 16S rDNA nucleotide sequence of bacteria having high similarity to the nucleotide sequence of Krebsiella oxytoca M1 in Mega program.
Figure 2a is 30 ℃, Figure 2b is a graph showing the results of quantifying the product using gas chromatography while culturing the strain of the present invention in a 37 ℃ incubator, respectively. The values in the graph represent the average of the results of two experiments.
Figure 3a is aerobic environmental medium, Figure 3b is a graph showing the result of quantifying the product using gas chromatography while culturing the strain of the present invention in an anaerobic environmental medium. The values in the graph represent the average of the results of two experiments.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .

실시예Example

생산 균주 선별, 2,3-부탄다이올 생산량 측정 및 개통분석Production strain selection, 2,3-butanediol production measurement and opening analysis

실시예 1: 시료 채취 및 2,3-부탄다이올 생산 균주 선별 Example 1 Sampling and Screening of 2,3-Butanediol Production Strains

실험 대상이 된 시료는 충청남도 태안군 소원면 모항리 만리포 갯벌토양에서 채취하였으며, 깊이 20 cm에서 흙을 채취하여 혐기성 통에 넣었다. 크렙시엘라 옥시토카 균은 통성혐기성 균이므로 강화(enrichment) 과정을 실시할 때 만리포 토양 10 g을 선택배지(K2HPO4 0.5 g/L, KH2PO4 0.5 g/L, (NH4)2SO4 3 g/L, MgSO4 H2O 0.2 g/L, CaCl2 H2O 0.02 g/L, FeSO4 H2O 0.00092 g/L, SL7 1mL, 1g/L, MES 19.52 g/L, 글리세롤 30 g/L, 5N KOH를사용하여pH를 6으로 적정, 판토텐산칼슐 0.0108 g/L, 니코틴산 0.0108 g/L, 미오이노시톨 0.2688 g/L, 티아민 0.0108 g/L, 피리독신 0.0108 g/L, 파라-아미노벤조산 0.0022 g/L, d-비오틴 0.0003 g/L)가 200 mL 들어 있는 500 mL의 플라스크에 넣고 혐기성 및 호기성 배양을 각각 실시하였다. 이틀간 교차 배양 후 배양액 1 mL을 0.85% NaCl 9 mL가 들어 있는 튜브에 넣고 단계희석(serial dilution)을 실시하고 농도 별로 2,3-부탄다이올 고체 선택배지(상기 액체 선택배지와 동일한 성분에 agar 14 g/L 첨가) 구성 성분 및 그 양을 추가하여 주시기 바랍니다)에 도말 하였다. 30℃의 배양기에 배양 후 콜로니 모양별로 액체 선택배지에 접종하여 이틀간 배양 후 배양액을 불꽃이온화검출기(flame ionization detector, FID)가 장착된 가스크로마토그래피(Agilent technology 6890N Network GC system)를 이용하여 정량하였으며, 컬럼은 HP-INNOWAX (30 m x 250㎛ x 0.25㎛, Agilent technology)를 사용하였다.
Samples were taken from the Manlypo tidal flat soil of Mohang-ri, Mohang-ri, Sowon-myeon, Taean-gun, Chungcheongnam-do, Korea. Since Klebsiella oxytoca is an anaerobic bacterium, 10 g of Manalipo soil is selected during the enrichment process (K 2 HPO 4 0.5 g / L, KH 2 PO 4 0.5 g / L, (NH 4 ) 2 SO 4 3 g / L, MgSO 4 H 2 O 0.2 g / L, CaCl 2 H 2 O 0.02 g / L, FeSO 4 H 2 O 0.00092 g / L, SL7 1 mL, 1 g / L, MES 19.52 g / L, glycerol 30 g / L, pH titrated to 6 using 5N KOH, pantothenic acid capsules 0.0108 g / L, nicotinic acid 0.0108 g / L , 0.2688 g / L myoinositol, 0.0108 g / L thiamine, 0.0108 g / L pyridoxine, 0.0022 g / L para-aminobenzoic acid, 0.0003 g / L d-biotin) into a 500 mL flask containing 200 mL anaerobic and Aerobic culture was carried out, respectively. After two days of cross-culture, 1 mL of the culture solution was added to a tube containing 9 mL of 0.85% NaCl, followed by serial dilution, and 2,3-butanediol solid selective medium (agar in the same component as the liquid selection medium). 14 g / L added), please add the components and their amounts). After incubation in a 30 ℃ incubator and inoculated into a liquid selection medium for each colony shape, the culture solution was quantified by gas chromatography (Agilent technology 6890N Network GC system) equipped with a flame ionization detector (FID) for two days. For the column, HP-INNOWAX (30 mx 250 μm × 0.25 μm, Agilent technology) was used.

실시예Example 2: 16S  2: 16 S rDNArDNA 유전자 염기서열 분석  Gene sequencing

선별된 2,3-부탄다이올을 생산 하는 균주에서 지놈 DNA을 주형으로 사용하여 PCR(Polymerase Chain Reaction) 기법으로 16S rDNA 유전자를 증폭하였다. PCR 증폭에 사용된 프라이머는 27 정방향 프라이머(5’-AGAGTTTGATCTGCTCAG-3’)와 1492 역방향 프라이머(5’-AAGGAGGTGATCCAGCCGCA-3’)이다. PCR은 94℃ 10분 후, 94℃에서 1분, 55℃에서 1분, 72℃에서 1분 30초로 구성된 싸이클을 30회 반복하고 72℃에서 10분간 반응시키는 방법으로 실시하였다. 증폭된 16S rDNA 유전자 결과물은 바이오닉스㈜에 의뢰하여 염기서열 분석을 수행하였다. 염기서열 분석결과는 서열목록 제1서열과 같다. 위의 염기 서열을 이용하여 Eztxon blast 프로그램을 이용한 결과 크렙시엘라 옥시토카 JCM 1665 균주와 99.78% 일치함을 보였다. 위의 염기서열과 유사도가 높은 균들의 16S rDNA 염기서열을 이용하여 Mega 프로그램에서 계통학적 분석을 실시하였다(도 1 참조). 동일하게 분석한 결과 크렙시엘라 옥시토카 JCM 1665 균과 유사도가 높게 나왔고, 이 균주를 크렙시엘라 옥시토카 M1으로 명명하고, 미생물기탁기관에 2011년 2월 21일자로 기탁하였으며, 기탁번호 KCCM11177P를 부여받았다. 분리한 균주는 25% 글리세롤에 -70℃에서 보관하였다.16S rDNA gene was amplified by PCR (Polymerase Chain Reaction) technique using genome DNA as a template in the strain producing 2,3-butanediol. Primers used for PCR amplification were 27 forward primers (5'-AGAGTTTGATCTGCTCAG-3 ') and 1492 reverse primers (5'-AAGGAGGTGATCCAGCCGCA-3'). PCR was carried out by 10 cycles of 94 ° C., 1 cycle at 94 ° C., 1 minute at 55 ° C., and 1 minute 30 seconds at 72 ° C. for 30 minutes and reaction at 72 ° C. for 10 minutes. The amplified 16S rDNA gene result was commissioned by Bionics for sequencing. Sequence analysis results are the same as in the first sequence of the sequence listing. The Eztxon blast program using the above nucleotide sequence showed 99.78% concordance with the Klebsiella oxytoca JCM 1665 strain. Phylogenetic analysis was performed in the Mega program using 16S rDNA nucleotide sequences of bacteria having high similarity to the above nucleotide sequence (see FIG. 1). As a result of the same analysis, it was found that the similarity with Krepciella oxytoca JCM 1665 was high. Granted. The isolated strain was stored at -70 ℃ in 25% glycerol.

실시예Example 3: 다양한  3: Various 탄소원에On carbon 따른 2,3- According to 2,3- 부탄다이올Butanediol 생산 양상 Production aspect

크렙시엘라 옥시토카 M1 균주가 2,3-부탄다이올을 생산하는 양상에 있어서 다양한 탄소원의 이용 가능성 및 2,3-부탄다이올 생산양상을 관찰 하였다. 실험에 사용한 탄소원으로 단당류 육탄당인 글루코즈, 갈락토오즈, 프룩토오즈 이고 오탄당인 자일로오즈를 사용하였고 이당류인 수크로오즈도 실험에 사용하였다. Krebsiela In the aspect in which the oxytoca M1 strain produces 2,3-butanediol, the availability of various carbon sources and the pattern of 2,3-butanediol production were observed. As the carbon source used in the experiments, glucose, galactose, fructose, and xantose, which were pentose sugars, were used as the carbon source, and sucrose, a disaccharide, was also used in the experiment.

글리세롤 50%에 동결된 미생물을 50 mL 논문배지에서 오버나이트 동안 씨드배양하였고, 100 mL 삼각플라스크에 각각의 당 50 g/L의 농도가 포함된 논문배지(K2HPO4 13.7 g/L, KH2PO4 2 g/L,(NH4)2HPO4 3.3 g/L,(NH4)2SO4 6.6 g/L, MgSO47H2O 0.25 g/L, ZnSO7H2O 0.001 g/L, FeSO47H2O 0.05 g/L, MnSO4H2O 0.001 g/L, CaCl22H2O 0.01 g/L 및 EDTA 0.05 g/L) 20 mL에 씨드배양된 균을 2-5%(v/v)씩 각각의 플라스크에 균일하게 접종하였다. 30℃의 배양기에서 150 rpm으로 호기성 배양을 실시하면서 규칙적으로 1 mL 씩 미생물 배양액을 취하여 생성물를 FID가 장착된 가스크로마토그래피 (Agilent technology 6890N Network GC system)를 이용하여 정량하였으며, 컬럼은 HP-INNOWAX (30 m x 250㎛ x 0.25㎛, Agilent technology)를 사용하였다. 위 실험은 2회 반복 실시하였다.
Microorganisms frozen in 50% of glycerol were seeded for overnight in 50 mL paper medium and paper medium containing a concentration of 50 g / L per 100 mL Erlenmeyer flask (K 2 HPO 4). 13.7 g / L, KH 2 PO 4 2 g / L, (NH 4 ) 2 HPO 4 3.3 g / L, (NH 4 ) 2 SO 4 6.6 g / L, MgSO 4 7H 2 O 0.25 g / L, ZnSO 7 H 2 O 0.001 g / L, FeSO 4 7H 2 O 0.05 g / L, MnSO 4 H 2 O 0.001 g / L, CaCl 2 2H 2 O 0.01 g Seed cultured in 20 mL of / L and EDTA 0.05 g / L) were uniformly inoculated into each flask by 2-5% (v / v). During aerobic incubation at 150 rpm in a 30 ° C. incubator, microbial cultures were taken at regular intervals of 1 mL and the product was quantified using FID-equipped gas chromatography (Agilent technology 6890N Network GC system), and the column was HP-INNOWAX ( 30 mx 250 μm × 0.25 μm, Agilent technology) was used. The experiment was repeated twice.

탄소원Carbon source 글루코오즈Glucose 갈락토오즈Galactose 프록토즈Fructose 자일로즈Xylose 수크로오즈Sucrose 2,3-부탄다이올 생산 농도 (g/L)2,3-butanediol production concentration (g / L) 12.912.9 12.812.8 14.214.2 15.015.0 15.215.2

표 1은 다양한 탄소원에 대한 2,3-부탄다이올 생산량을 보여준다.      Table 1 shows 2,3-butanediol production for various carbon sources.

48 시간 동안 배양한 결과 위에서 보는 바와 같이 실험에 사용한 모든 탄소원에서 2,3-부탄다이올을 주요 생성물로 생성하였고 그 외에도 여러 물질을 생성했다. 글루코스에서 2,3-부탄다이올의 최종 농도는 12.9 g/L, 갈락토즈에서 12.8 g/L, 프록토즈 14.2 g/L, 자일로즈에서는 15.0 g/L, 수크로오즈는 15.2 g/L로 모든 탄소원을 이용하여 2,3-부탄다이올을 생산함을 알 수 있었고 생산된 농도는 큰 차이가 없었다.
Incubation for 48 hours resulted in the production of 2,3-butanediol as the main product from all the carbon sources used in the experiments as shown above, as well as several other substances. The final concentration of 2,3-butanediol in glucose is 12.9 g / L, 12.8 g / L in galactose, 14.2 g / L in fructose, 15.0 g / L in xylose and 15.2 g / L in sucrose It was found that 2,3-butanediol was produced using all carbon sources, and the produced concentration was not significantly different.

실시예Example 4 : 배양온도에 따른 2,3- 4: 2,3- depending on the culture temperature 부탄다이올Butanediol 생상Birth 양상 Aspect

탄소원을 수크로오즈로 하여 글루코스 50 g/L 가 있는 논문배지 20 mL을 멸균된 100 mL 플라스크에 첨가하였다. 전날 동일한 배지에서 배양한 크렙시엘라 옥시토카 M1 균주를 각각의 플라스크에 2-5% (v/v)씩 접종하였다. 30℃ 및 37℃ 배양기에서 150 rpm으로 배양하면서 규칙적으로 1 mL 씩 취하여 가스크로마토그래피 (Agilent technology 6890N Network GC system)를 이용하여 정량하였으며, 컬럼은 HP-INNOWAX (30 m x 250㎛ x 0.25㎛, Agilent technology)를 사용하였다. 위의 실험을 2회 반복하여 실시하였다.20 mL of the paper medium with 50 g / L glucose was added to a sterile 100 mL flask with a carbon source of sucrose. Klebsiella cultured in the same medium the day before Oxytoca M1 Strains were inoculated 2-5% (v / v) in each flask. 1 mL each was incubated at 30 rpm and 37 ° C. incubator at 150 rpm and quantitated using gas chromatography (Agilent technology 6890N Network GC system) .The column was HP-INNOWAX (30 mx 250 μm x 0.25 μm, Agilent technology). The above experiment was repeated twice.

30℃에서 2,3-부탄다이올을 15.2 g/L 생산하였고 37℃에서는 11.6 g/L 생산하였다. 따라서 30℃가 37℃보다 더 효율적으로 2,3-부탄다이올을 생산하였다. 다른 부산물인 에탄올, 숙신산, 락테이트 및 포밀레이트는 유사한 농도로 생산되었다. 아세토인은 2,3-부탄다이올의 전구물질이다. 2,3-부탄다이올이 생산됨에 있어서 서로 가역적인 반응이 일어날 수 있다. 즉, 2,3-부탄다이올 생산 후반에 2,3-부탄다이올의 양이 줄어들면서 아세토인의 양이 증가하는 경향을 볼 수 있다. 아세토인의 경우 37℃에서 배양을 할 때 생산되는 속도가 30℃보다 빨랐다(도 2a 및 도 2b 참조).
15.2 g / L of 2,3-butanediol was produced at 30 ° C and 11.6 g / L at 37 ° C. Thus, 30 ° C. produced 2,3-butanediol more efficiently than 37 ° C. Other byproducts, ethanol, succinic acid, lactate and formylate, were produced at similar concentrations. Acetoin is a precursor of 2,3-butanediol. Reversible reactions may occur with each other in the production of 2,3-butanediol. In other words, the amount of acetoin increases as the amount of 2,3-butanediol decreases in the second half of the production of 2,3-butanediol. In the case of acetoin when produced at 37 ℃ was produced faster than 30 ℃ (see Figure 2a and 2b).

실시예Example 5 :  5: 혐기적Anaerobic 및 호기적 배양에서 2,3- And 2,3- in aerobic culture 부탄다이올Butanediol 생산 양상 Production aspect

크렙시엘라 옥시토카 M1 균은 통성혐기성 균으로서 산소가 없는 혐기성 환경과 산소가 있는 호기성 환경에서 모두 자랄 수 있는 균이다. 그러므로 혐기성 환경에서와 호기성 환경에서 균의 성장 및 생성물의 관찰을 비교하는 실험을 했다. 호기성 배지는 수크로즈 50 g/L 가 있는 논문배지 20 mL을 멸균된 100 mL 삼각플라스크에 넣어 제작하였다. 혐기적 배지는 수크로즈 50 g/L가 있는 논문배지 20 mL을 멸균된 125 mL 혈청배틀(Serum battle)에 넣고 산소를 제거 하기 위해 항균 필터를 통과한 아르곤 가스를 불어넣어 30 분간 주입 후 부틸고무마개와 알루미늄 캡으로 혈청배틀을 밀봉 한 후 멸균하여 사용하였다. 준비된 배지에 전날 같은 배지에 배양한 균을 200 ㎕씩 접종하였다. 30℃에서 150 rpm으로 배양하면서 규칙적으로 1 mL 씩 취하여 가스크로마토그래피를 이용하여 분석하였다. 수크로즈를 이용하여 호기성 환경에서 크렙시엘라 옥시토카 M1을 배양하였을 때 2,3-부탄다이올의 생산량은 15.15 g/L 였고 혐기성 환경에서 배양했을 때 9.31 g/L를 생산하여 호기성 환경에서보다 더 높은 수율로 2,3-부탄다이올을 획득 할 수 있다는 것을 알 수 있다. 혐기성 배양을 하였을 경우 아세토인이 생산되지 않았다(도 3a 및 도 3b 참조).
Krebsiela Oxytoka M1 is a permeable anaerobic bacterium that can grow in both anaerobic and oxygen aerobic environments. Therefore, experiments were conducted to compare the growth of bacteria and the observation of products in anaerobic and aerobic environments. Aerobic media was prepared by adding 20 mL of paper medium with 50 g / L sucrose into a sterile 100 mL Erlenmeyer flask. The anaerobic medium is placed in a sterile 125 mL serum battle with 20 mL of sucrose 50 g / L in a sterile 125 mL serum battle and blown with argon gas through an antibacterial filter for 30 min. The serum battle was sealed with a dog and an aluminum cap and then sterilized. The prepared medium was inoculated with 200 μl of the bacteria cultured in the same medium the day before. 1 mL of each was regularly taken while incubating at 150 rpm at 30 ° C. and analyzed using gas chromatography. Be using sucrose during keurep in the aerobic environment, Ella The production of 2,3-butanediol was 15.15 g / L when oxytoca M1 was cultured, and 9.31 g / L was produced when cultured in anaerobic environment, yielding 2,3-butanediol in higher yield than in aerobic environment. It can be seen that it can be obtained. The anaerobic culture did not produce acetoin (see FIGS. 3A and 3B).

실시예Example 6 : 당 농도  6: sugar concentration 구배에On the gradient 따른 2,3- According to 2,3- 부탄다이올Butanediol 생산 양상 Production aspect

탄소원 농도 구배가 된 글루코즈를 이용하여 2,3-부탄다이올의 생산양상을 관찰하였다. 글루코즈 농도는 각각 5 g/L, 10 g/L, 20 g/L, 40 g/L, 60 g/L, 80 g/L 및 100 g/L 였으며, 각각의 글루코즈 농도가 포함된 논문배지 20 mL를 100 mL 삼각 플라스크에 넣었다. 전날 같은 배지에서 배양한 것을 2-5%(v/v)씩 접종하였다. 30℃에서 150 rpm으로 배양하면서 규칙적으로 1 ml씩을 취하여 가스크로마토그래피 (Agilent technology 6890N Network GC system)를 이용하여 정량하였으며, 컬럼은 HP-INNOWAX (30 m x 250㎛ x 0.25㎛, Agilent technology)를 사용하였다.The production of 2,3-butanediol was observed using glucose with a carbon source concentration gradient. Glucose concentrations were 5 g / L, 10 g / L, 20 g / L, 40 g / L, 60 g / L, 80 g / L and 100 g / L, respectively. The mL was placed in a 100 mL Erlenmeyer flask. The previous day cultured in the same medium was inoculated 2-5% (v / v) each. 1 ml each was incubated at 30 ° C. at 150 rpm and quantitated using gas chromatography (Agilent technology 6890N Network GC system) .The column was HP-INNOWAX (30 mx 250 μm x 0.25 μm, Agilent technology). It was.

크렙시엘라 옥시토카 M1의 2,3-부탄다이올 생산 수율 (48시간 후) Krebsiela 2,3-butanediol production yield of oxytoca M1 (after 48 hours) 초기
글루코오즈 농도(g/L)
Early
Glucose Concentration (g / L)
실제
글루코오즈 농도
(g/L)
real
Glucose concentration
(g / L)
글루코오즈의 소비농도
(g/L)
Concentration of Glucose
(g / L)
2,3-부탄다이올 생산농도
(g/L)
2,3-butanediol production concentration
(g / L)
수율
(g/g)
yield
(g / g)
55 5.05.0 5.05.0 0.50.5 0.090.09 1010 9.39.3 9.39.3 2.12.1 0.220.22 2020 13.413.4 13.413.4 5.65.6 0.410.41 4040 42.342.3 42.342.3 11.811.8 0.280.28 6060 69.369.3 69.369.3 26.226.2 0.380.38 8080 90.090.0 76.676.6 26.826.8 0.350.35 100100 104.0104.0 77.677.6 27.727.7 0.360.36

균주를 접종한 후 48시간 동안 2,3-부탄다이올의 생산 농도를 측정한 결과 글루코즈 농도 60 g/L 이상 일 때 2,3-부탄다이올의 농도는 25 g/L 이상의 농도를 보였다. 글루코스 농도 5 g/L 일때 최고 2,3-부탄 농도는 0.5 g/L 였고, 10 g/L 일때 2.1 g/L, 20 g/L 일때 5.6 g/L, 40 g/L 일때 11. 8 g/L, 60 g/L 일때 26.2 g/L, 80 g/L 일때 26.8 g/L, 100 g/L 일때 27. 7 g/L를 생성하였다. 이를 통하여 당 농도 100 g/L 까지는 2,3-부탄다이올을 생성 하는데 있어서 큰 장애가 되지 않음을 알 수 있었고 적은 농도의 탄소원 5, 10 g/L 일때 2,3- BD 는 생산이 되었다가 사라짐을 알 수 있었는데, 이는 미생물 성장 및 생장에 있어서 탄소원이 부족할 경우 2,3-부탄다이올이 탄소원으로 이용되는 것에 기인 한 것으로 판단된다.
As a result of measuring the production concentration of 2,3-butanediol for 48 hours after inoculation of the strain, the concentration of 2,3-butanediol showed a concentration of 25 g / L or more when the glucose concentration was 60 g / L or more. The maximum 2,3-butane concentration was 0.5 g / L at a glucose concentration of 5 g / L, 2.1 g / L at 10 g / L, 5.6 g / L at 20 g / L, and 11.8 g at 40 g / L. / L, 26.2 g / L at 60 g / L, 26.8 g / L at 80 g / L, 27.7 g / L at 100 g / L. This suggests that up to 100 g / L of sugar is not a major obstacle in the production of 2,3-butanediol, and 2,3-BD is produced and disappeared at low concentrations of 5, 10 g / L of carbon source. It was found that this is due to the use of 2,3-butanediol as a carbon source when the carbon source is insufficient in microbial growth and growth.

실시예Example 7 :  7: 크렙시엘라Krebscheiler 옥시토카Oxytoca M1M1  and 크렙시엘라Krebscheiler 옥시토카Oxytoca DSM1686DSM1686 균주의 2,3- 2,3- of strains 부탄다이올Butanediol 생산량 비교 Production comparison

탄소원을 글루코즈로하여 농도 100 g/L 일때 두 균주의 2,3-부탄다이올 생산량을 비교하였다. 크렙시엘 옥시토카 KCTC1686은 균주 한국 생물자원센터에서 구입하였으며 표준균주(type strain)로써 우리가 분리 한 균과의 비교실험 대조군으로 사용하였다. 글루코즈 100 g/L가 있는 논문배지 20 mL을 100 mL의 멸균된 플라스크에 넣고, 전날 같은 배지에 접종한 균을 2-5% (v/v)씩 접종했다. 이후 132 시간 동안 배양 하였다. 실험은 2회 반복 실시하였다. M1 균주의 최대 2,3-부탄다이올 생산량은 72시간 동안 53.4g/L 이고 KCTC 균주의 최대 생산량은 동 시간대에 45.3 g/L 로 M1 균주의 생산성이 더 우수함을 확인할 수 있었다.
The 2,3-butanediol production of the two strains was compared at the concentration of 100 g / L using glucose as the carbon source. Keurep Ciel La oxy Cytokines KCTC1686 was purchased from Korea BRC and used as a control strain for comparison with the isolates we isolated as type strain. 20 mL of the paper medium with 100 g / L of glucose was placed in a 100 mL sterile flask, and 2-5% (v / v) of the inoculated bacteria in the same medium the day before. After culturing for 132 hours. The experiment was repeated twice. The maximum yield of 2,3-butanediol of the M1 strain was 53.4 g / L for 72 hours and the maximum yield of the KCTC strain was 45.3 g / L at the same time.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

한국미생물보존센터(국외)Korea Microorganism Conservation Center (overseas) KCCM11177PKCCM11177P 2011022120110221

Claims (7)

2,3-부탄다이올 생산 수율이 우수한 크렙시엘라 옥시토카 M1(KCCM11177P) 균주.
Krebschiela with excellent yield of 2,3-butanediol Oxy cytokine M1 (KCCM11177P) strain.
다음의 단계를 포함하는 2,3-부탄다이올의 제조방법:
(a) 상기 제 1 항의 크렙시엘라 옥시토카 M1 균주를 탄소원을 포함하는 배지에서 배양하는 단계; 및
(b) 상기 배지에서 2,3-부탄다이올을 회수하는 단계.
Process for preparing 2,3-butanediol, comprising the following steps:
(a) Krebsciela of claim 1 Culturing the oxytoca M1 strain in a medium comprising a carbon source; And
(b) recovering 2,3-butanediol from the medium.
제 2 항에 있어서 상기 배지에서 배양하는 단계의 배양온도는 25℃ 내지 35℃ 인 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 2, wherein the culture temperature of the step of culturing in the medium is characterized in that 25 ℃ to 35 ℃.
제 2 항에 있어서, 상기 배양은 호기성 조건에서 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 2, wherein said culturing is carried out under aerobic conditions.
아세토인의 생산 수율이 우수한 크렙시엘라 옥시토카 M1(KCCM11177P)균주.
Klebsiella with excellent yield of acetoin Oxy cytokine M1 (KCCM11177P) strain.
다음의 단계를 포함하는 아세토인의 제조방법:
(a) 상기 제 5 항의 크렙시엘라 옥시토카 M1 균주를 탄소원을 포함하는 배지에서 호기성 조건에서 배양하는 단계; 및
(b) 상기 배지에서 아세토인을 회수하는 단계.
Method for preparing acetoin comprising the following steps:
(A) culturing the Klebsiella oxytoca M1 strain of claim 5 in aerobic conditions in a medium containing a carbon source; And
(b) recovering acetoin from the medium.
제 6 항에 있어서 상기 배지에서 배양하는 단계의 배양온도는 34℃ 내지 42℃ 인 것을 특징으로 하는 방법.

The method of claim 6, wherein the culture temperature of the step of culturing in the medium is characterized in that 34 ℃ to 42 ℃.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Appl. Microbiol. Biotechnol., Vol.30, pp.440-443 (1989.) *
Appl. Microbiol. Biotechnol., Vol.30, pp.440-443 (1989.)*
Bioresource Technology, Vol.100, pp.3410-3414 (Epub.2009.03.17.) *
Bioresource Technology, Vol.100, pp.3410-3414 (Epub.2009.03.17.)*
Biotechnol. Bioeng., Vol.42, pp.1263-1269(1993.) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101562866B1 (en) * 2013-08-30 2015-10-27 한국과학기술연구원 Strain for manufacturing of 2,3-butanediol and method for producing 2,3-butanediol using the same

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