KR101428508B1 - Aspergillus terreus and manufacturing method of itaconic acid using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신규한 균주인 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP에 대한 것으로, 인산이 높은 농도로 함유된 배지에서도 인산을 세포 성장이 아닌 이타콘산 생산에 이용가능하여, 이타콘산의 생산성이 우수할 뿐 아니라, 대규모 생산 시설에서도 우수한 이타콘산 생산 효율을 나타낸다.The present invention relates to novel strains, such as Aspergillus terreus ) KCTC12234BP. Phosphoric acid can be used for the production of itaconic acid, not for cell growth, even in a culture medium containing a high concentration of phosphoric acid. Thus, itaconic acid is excellent in productivity and production efficiency of itaconic acid .

Description

아스퍼질러스 테리우스 및 이를 이용한 이타콘산의 제조 방법{Aspergillus terreus and manufacturing method of itaconic acid using the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing aspartic acid and a method for producing itaconic acid using the same,

본 발명은 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) 및 이를 이용한 이타콘산의 제조 방법에 관한 것이다.The invention teriwooseu Aspergillus (Aspergillus terreus ) and a process for preparing itaconic acid.

이타콘산(itaconic acid)은 메틸렌 그룹과 두개의 카르복실 그룹을 갖고 있어 이 두 그룹간의 결합을 이용하여 폴리에스터 수지 및 여러 고분자 물질의 합성에 필요한 중간물질로 첨가되며, 현재 섬유, 도색제, 세척제, 제초제 및 제약산업 등 많은 분야에 걸쳐 폭넓게 이용가능하다. 이타콘산은 1931년 처음 보고된 이후 지속적으로 생산 규모가 성장되어 왔으며, 이는 값싼 탄소원으로 높은 생산성을 나타내는 액상 배양을 통한 발효 방법이 정립되었기 때문이다. Itaconic acid has a methylene group and two carboxyl groups. Itaconic acid is added as an intermediate for synthesizing polyester resin and various polymers by using the bond between these two groups. Itaconic acid is currently used as a fiber, a coloring agent, a cleaning agent, Herbicides, and the pharmaceutical industry. Since itaconic acid has been reported for the first time in 1931, the production scale has been steadily growing since the fermentation method has been established through liquid culture which shows high productivity with cheap carbon source.

한편, 이타콘산의 생산은 크게 화학적 방법 및 생물학적 방법으로 나눌 수 있다. 화학적 방법으로는 이타콘산의 전구물질인 구연산(citric acid)이나 cis-아코니트산(cis-aconitic acid)을 가열 분해하여 이타콘산을 얻는 방법 등이 사용되나, 화학반응시 수반되는 여러 부작용 때문에 이타콘산의 산업적 생산은 생물학적 방법에 따라 미생물에 의한 생물배양 공정에 의해 수행되는 것이 보다 바람직하다. 이타콘산의 생산을 위한 생물학적 방법 관련, 1940년대 중반 이후 미국 농무부(USDA)의 이타콘산 생산에 관한 연구에 의하여 다양한 생물종이 검토되었으며, 이중 약 11종이 이론 수율의 45% 이상을 생산해 내고 있음을 발견하였다. 이에 현재까지도 많이 사용되고 있는 Aspergillus terreus NRRL1960 균주가 개발되게 되었다. On the other hand, the production of itaconic acid can be largely divided into a chemical method and a biological method. As a chemical method, citric acid or cis-aconitic acid, which is a precursor of itaconic acid, is heated and decomposed to obtain itaconic acid. However, due to various side effects accompanying chemical reactions, Industrial production of the konnan is more preferably carried out by a biological culture process by a microorganism according to a biological method. A variety of biological species have been reviewed by the US Department of Agriculture (USDA) for the production of itaconic acid since the mid-1940s on biologic methods for the production of itaconic acid, with about 11 species producing over 45% of theoretical yield Respectively. Therefore, the Aspergillus terreus strain NRRL1960, which is still widely used, has been developed.

또한, 1960년대에는 화이자(Pfizer) 등의 기업에서 이타콘산을 더욱 값싸게 생산하기 위해서 당밀(molasses)을 기반으로 한 발효 기술을 개발하였고, 현재에는 생전분(raw starch)을 탄소원으로 이용하기 위한 연구들도 진행되어 왔으며, 또한 공기부상반응(air-lift reactor)를 이용하여 이타콘산을 대량 생산하는 배양 공학적 접근도 시도되었다.
In the 1960s, companies such as Pfizer developed molasses-based fermentation technology to produce itaconic acid more inexpensively. Nowadays, the use of raw starch as a carbon source Studies have also been conducted, and a culture engineering approach to mass production of itaconic acid using an air-lift reactor has also been attempted.

그러나 위와 같은 여러한 시도에도 불구하고 이타콘산의 높은 생산성을 나타내는 균주 개발에는 한계가 있었으며, 특히 배지에 포함된 인산의 농도가 높아짐에 따라서 영양분의 소모를 세포 성장쪽으로 유도함으로써 이타콘산의 생산이 급격히 낮아지는 문제점이 있다. 또한, 정밀한 농도 조절이 어려운 대규모 배양에 있어서, 이타콘산의 생산성을 현저히 낮출 뿐만 아니라 연속식 배양 방법에 부적합한 문제점이 있다.However, despite these attempts, there have been limitations in the development of high productivity of itaconic acid. Especially, as the concentration of phosphoric acid contained in the culture medium is increased, the production of itaconic acid is rapidly increased There is a problem of lowering. In addition, in a large-scale culture which is difficult to precisely control the concentration, productivity of itaconic acid is remarkably lowered, and there is a problem that it is not suitable for a continuous culture method.

일본 특허출원번호 제1992-196906호Japanese Patent Application No. 1992-196906 미국 특허출원번호 제1992-855470호U.S. Patent Application No. 1992-855470 미국 특허출원번호 제2000-510449호U.S. Patent Application No. 2000-510449

본 발명의 목적은, 균체의 화학적 돌연변이를 통해서 신균주를 선별하여, 인산의 농도가 높은 배지에서도 이타콘산의 생산성이 증대될 뿐 아니라 대규모 배양이 가능한, 새로운 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) 균주를 제공하는 것이다. An object of the present invention to through the chemical mutagenesis of a novel strain selected cells, as well as in the concentration of the phosphate medium high productivity of itaconic acid can be increased large-scale culture, new teriwooseu Aspergillus (Aspergillus terreus ).

본 발명의 또 다른 목적은 새로운 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) 균주의 배양을 통해 이타콘산을 높은 수율로 생산하는 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for producing itaconic acid in high yield through cultivation of a new strain of Aspergillus terreus .

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 새로운 균쥬인 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC 12234BP를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a novel strain, Aspergillus terreus KCTC 12234BP.

본 발명의 일예에 의하면, 상기 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP는 이타콘산을 생산하는 것 일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the Aspergillus terreus KCTC12234BP may be one which produces itaconic acid.

본 발명의 다른 예에 의하면, 상기 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP는 비산염(arsenate) 또는 인산 저항성을 갖는 것 일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the Aspergillus terreus KCTC12234BP may be arsenate or phosphate-resistant.

또한 본 발명은 A) 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP를 배양하는 단계; 및 B) 상기 A)단계의 배양액으로부터 이타콘산을 수득하는 단계를 포함하는, 이타콘산의 제조 방법을 제공한다.The present invention also relates to a method for the production of A) a culture of Aspergillus terreus KCTC12234BP; And B) obtaining itaconic acid from the culture broth of step A).

본 발명의 일예에 의하면, 상기 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP를 배양하는 단계에서의 배양액은, 배양액 총 중량에 대하여 인산을 0.02 g/L 내지 0.2 g/L의 농도로 포함하는 것일 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, the Aspergillus terreus ) KCTC12234BP may contain a phosphoric acid at a concentration of 0.02 g / L to 0.2 g / L, based on the total weight of the culture liquid.

본 발명의 다른 예에 의하면, 상기 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP는, a) 공지의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) 를 자외선 또는 N-메틸-N'-니트로-N-니트로소구아니딘(MNNG)의 돌연변이원으로 처리하여 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104를 수득하는 단계; b) 상기 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104를 화학적 돌연변이원으로 처리하는 단계; 및 c) 상기 b)에서 처리된 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104를 비산염(arsenate)이 포함된 배지에서 배양한후 비산염(arsenate) 저항성 균주를 선발하는 단계를 통하여 제조되는 것일 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the Aspergillus teriwooseu (Aspergillus terreus ) KCTC12234BP was isolated from a) known Aspergillus terreus ) to ultraviolet or N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG) to generate Aspergillus terreus ) R104; b) Aspergillus ( Aspergillus < RTI ID = 0.0 > terreus ) R104 as a chemical mutagen; And c) culturing the Aspergillus terreus R104 treated in b) above in a medium containing arsenate and selecting an arsenate resistant strain. .

본 발명의 또 다른 예에 의하면, 상기 b) 단계의 화학적 돌연변이원은 N-메틸-N'-니트로-N-니트로소구아니딘(MNNG)인 것일 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the chemical mutagen of step b) may be N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG).

본 발명은 화학적 돌연변이를 통해 선별된 새로운 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus)로서, 인산이 높은 농도로 함유된 배지에서도 인산을 세포 성장이 아닌, 이타콘산 생산에 이용 가능하여, 이타콘산의 생산성이 우수하다. The invention new Aspergillus teriwooseu selected through a chemical mutation (Aspergillus terreus ), phosphoric acid can be used for the production of itaconic acid, rather than cell growth, even in a culture medium containing a high concentration of phosphoric acid, so that the productivity of itaconic acid is excellent.

또한, 본 발명은 상기 새로운 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus)의 배양을 통해 높은 수율로 이타콘산의 생산이 가능하며, 대규모 생산 시설에서도 우수한 효율을 나타낸다.The present invention also relates to a novel Aspergillus It is possible to produce itaconic acid in high yield through cultivation of terreus , and it shows excellent efficiency even in large scale production facilities.

도 1은 실시예 1의 균주 및 비교예 1의 균주의 비산염 농도에 따른 콜로니수를 나타내는 그래프이다.
도 2는 기존의 생산 배지(인산(phosphate) 0.02g/L)에서 생산배양을 한 경우 실시예 1 및 비교예 1의 균주의 이타콘산 생산량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 생산 배지(인산(phosphate) 0.02g/L)에서 생산배양을 한 경우 실시예 1 및 비교예 1의 건세포중량을 나타낸 그래프이다.
도 4는 고농도 인산 함유 생산 배지(인산(phosphate) 0.2g/L)에서 생산배양을 한 경우 실시예 1 및 비교예 1의 균주의 이타콘산 생산량을 나타낸 그래프이다.
도 5는 5L 발효조를 사용하여 고농도 인산 함유 생산 배지(인산(phosphate) 0.2g/L)에서 생산배양을 한 경우 실시예 1 및 비교예 1의 균주의 이타콘산 생산량을 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 is a graph showing the number of colonies of the strain of Example 1 and the strain of Comparative Example 1 according to the arsenate concentration. FIG.
FIG. 2 is a graph showing the amount of itaconic acid produced in the strains of Example 1 and Comparative Example 1 when the culture was produced in a conventional production medium (phosphate 0.02 g / L).
FIG. 3 is a graph showing the weight of dry cells in Example 1 and Comparative Example 1 when the culture was produced in a production medium (phosphate 0.02 g / L).
4 is a graph showing the amount of itaconic acid produced in the strains of Example 1 and Comparative Example 1 when the production culture was carried out in a production medium containing high concentration of phosphoric acid (phosphate 0.2 g / L).
FIG. 5 is a graph showing the production of itaconic acid in the strains of Example 1 and Comparative Example 1 when a 5 L fermenter was used to produce and cultivate the high-concentration phosphoric acid-containing production medium (phosphate 0.2 g / L).

본 발명은 새로운 균주인 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC 12234BP에 대한 것이다. 본 발명의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC 12234BP가 세포외로 분비하는 유기산 중 하나가 이타콘산이므로 이타콘산을 생산을 위하여 활용 가능하다. 특히, 본 발명의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC 12234BP는 고농도의 인산이 첨가된 이타콘산 생산 배지에서도 높은 효율로 이타콘산을 생산하여, 그 활용가치가 매우 클 것으로 기대된다.
The present invention is directed to a new strain, Aspergillus terreus KCTC 12234BP. Since one of the organic acids secreted by Aspergillus terreus KCTC 12234BP of the present invention from the cell is itaconic acid, itaconic acid can be used for production. In particular, the Aspergillus terreus KCTC 12234BP of the present invention is expected to produce itaconic acid at a high efficiency even in the production medium of itaconic acid to which phosphoric acid is added at a high concentration.

본 발명의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC 12234BP는, 기존에 알려진 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) 균주를 변형하여 제조할 수 있다. Aspergillus terreus KCTC 12234BP of the present invention can be produced by modifying a known strain of Aspergillus terreus .

구체적으로, 기존에 알려진 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) 균주의 포자에 MNNG를 이용하여 돌연변이를 유도하고, 상기 돌연변이체들을 인산 유사체인 비산염(arsenate)이 첨가된 고체배지(PDA: potato-dextrose agar)에서 재생하여 비산염(arsenate)에 대한 저항성이 높은 균주들을 선별함으로, 본 발명의 신균주인 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC 12234BP를 제조할 수 있다. Specifically, a mutant is induced by using MNNG in a spore of a known Aspergillus terreus strain, and the mutant is cultured in a solid medium (PDA: potato-dextrose agar) to select strains with high resistance to arsenate. Thus, the strain of the present invention, Aspergillus ( Aspergillus) terreus KCTC 12234BP.

보다 구체적으로, 본 발명의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP는, More specifically, the present invention teriwooseu Aspergillus (Aspergillus terreus ) KCTC12234BP,

a) 공지의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus)를 자외선 또는 N-메틸-N'-니트로-N-니트로소구아니딘(MNNG)의 돌연변이원으로 처리하여 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104를 수득하는 단계;a) a known Aspergillus terreus ) is treated with UV or N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG) as a mutagenic source to produce Aspergillus terreus ) R104;

b) 상기 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104를 화학적 돌연변이원으로 처리하는 단계; 및 b) Aspergillus ( Aspergillus < RTI ID = 0.0 > terreus ) R104 as a chemical mutagen; And

c) 상기 b)에서 처리된 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104를 비산염(arsenate)이 포함된 배지에서 배양한 후 비산염(arsenate) 저항성 균주를 선발하는 단계를 통하여 제조되는 것일 수 있다. c) the Aspergillus teriwooseu processed in the b) (Aspergillus terreus R104 is cultured in a medium containing arsenate and then arsenate-resistant strains are selected.

상기 a) 단계의 공지의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus)는 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus)(ATCC10020)일 수 있다. Wherein a) the stage known teriwooseu Aspergillus (Aspergillus terreus may be Aspergillus terreus (ATCC 10020).

상기 b) 단계의 화학적 돌연변이원은 N-메틸-N'-니트로-N-니트로소구아니딘(MNNG)일 수 있다.
The chemical mutagenic source of step b) may be N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG).

또한, 본 발명의 신균주 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC 12234BP는 플라스크 배양을 통하여 그 배양액으로부터 이타콘산을 높은 효율로 생산 가능할 뿐 아니라, 5L 발효기 배양 등을 이용한 대량생산에 이용할 수 있다. In addition, the novel strain of the present invention teriwooseu Aspergillus (Aspergillus terreus ) KCTC 12234BP is able to produce itaconic acid from its culture solution through flask culture with high efficiency and can be used for mass production using 5L fermenter culture.

특히, 본 발명의 신균주 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC 12234BP는 비산염 저항성을 나타내며, 인산이 고농도로 함유된 배지에서도 현저히 우수한 이타콘산 생산능을 나타낸다. 배양액 총 중량에 대하여 인산을 0.02 g/L 내지 0.2 g/L의 농도로 포함하는 배양액 에서도 우수한 비산염 저항성을 나타낸다. 실제로, 본 발명자는 종래의 생산배지보다 인산의 함량이 10배 증대된 열악한 생산 배지에서도 본 발명의 신균주 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC 12234BP가, 모균주에 비해서 플라스크 배양에서는 이타콘산의 생산이 36%, 5L 발효조에서는 40% 증대된 결과를 나타냄을 확인하였다. 이 점은 기존 아스퍼질러스 테리우스 균주의 경우, 인산의 농도가 높은 배지에서 영양분의 소모를 세포 성장쪽으로 유도함으로써 이타콘산의 생산이 급격히 낮아지는 문제점을 크게 개선한 것으로, 본 발명의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC 12234BP의 매우 우수한 효과이다.
In particular, the novel strain of the present invention teriwooseu Aspergillus (Aspergillus terreus ) KCTC 12234BP exhibits arsenate resistance and exhibits remarkably superior itaconic acid production even in media containing high concentrations of phosphoric acid. Exhibits excellent arsenate resistance even in a culture solution containing phosphoric acid at a concentration of 0.02 g / L to 0.2 g / L based on the total weight of the culture liquid. In fact, the present inventors have found that even in the case of a poor production medium in which the content of phosphoric acid is 10 times higher than that of the conventional production medium, the inventive novel strain Aspergillus terreus ) KCTC 12234BP showed 36% increase in the production of itaconic acid and 40% increase in the 5L fermenter compared to the parent strain. This is a significant improvement in the production of itaconic acid in the case of the existing Aspergillus sterius strain by inducing consumption of nutrients to the cell growth in a medium having a high phosphoric acid concentration, ( Aspergillus terreus ) KCTC 12234BP.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

<< 참조예Reference Example 1: 균주의 보관> 1: Storing the strain>

본 실험에서는 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus)(ATCC10020)(KTCC)로부터 돌연변이를 통하여 제조한 R104균주를 모균주로 사용하였으며 균주보관은 포자 형성배지인 PDA(potato dextrose agar) 플레이트에 접종하여 7일 동안 28℃에서 배양한 후 20% 글리세롤에 현탁한 후 -80℃에서 보관하였고, 필요시마다 꺼내어 PDA 배지에 100 ㎕씩 도말하여 사용하였다.
In this experiment, Aspergillus The strains were inoculated on a PDA (potato dextrose agar) plate and incubated for 7 days at 28 ° C. After incubation for 20 days at 20 ° C, Suspended in glycerol, stored at -80 ° C, taken out whenever necessary, and plated on PDA medium in a volume of 100 μl.

<< 참조예Reference Example 2: 배지 및 배양 조건> 2: Medium and culture condition>

본 발명에서 사용된 배지는, 사용 목적에 따라 포자 형성배지, 액상 성장배지, 액상 생산배지로 구분하여 사용하였다. The medium used in the present invention was divided into a spore-forming medium, a liquid-phase growth medium and a liquid-phase medium according to the purpose of use.

구체적으로 포자 형성배지는 PDA(potato dextrose agar) 20 g/ℓ를 사용하였고, 액상 성장배지는 글루코스(glucose) 55 g/ℓ, 효모 추출물(yeast extract) 2 g/ℓ, 질산 암모늄(ammonium nitrate) 6 g/ℓ, 제이인산칼륨(potassium phosphate dibasic) 0.02 g/ℓ, 및 황산 마그네슘(magnesium sulfate) 2 g/ℓ가 포함된 배지를 사용하였고, 액상 생산배지는 글루코스 112 g/ℓ, 염화 칼슘(calcium chloride) 3.75 g/ℓ, 황산 암모늄(ammonium sulfate) 2.86 g/ℓ, 제이인산칼륨(potassium phosphate dibasic) 0.06 g/ℓ, 황산 마그네슘(magnesium sulfate) 0.5 g/L, CuSO47H2O 0.00085mg/L, 및 MnCl24H2O 0.0000219mg/L를 포함하며 pH 2.1인 배지를 사용하였다.
Specifically, 20 g / l of PDA (potato dextrose agar) was used as the spore forming medium, and 55 g / l of glucose, 2 g / l of yeast extract, ammonium nitrate, A medium containing 6 g / l potassium sulfate, 0.02 g / l potassium phosphate dibasic and 2 g / l magnesium sulfate was used. The liquid production medium contained glucose 112 g / l, calcium chloride calcium sulfate, 3.75 g / l ammonium sulfate, 0.06 g / l potassium phosphate dibasic, 0.5 g / l magnesium sulfate, and 0.00085 mg CuSO 4 7H 2 O / L, and MnCl24H2O 0.0000219 mg / L and a pH of 2.1.

본 발명의 배지는, 습식 멸균 시 침전과 갈변현상을 방지하기 위해 배지의 당과 무기염류는 농축용액으로 만들어 멸균한 뒤 무균상태에서 나머지 배지 용액과 혼합하여 사용하였다. 플라스크를 이용한 생산 배양 시 성장 배양은 포자 형성배지인 PDA에 균을 접종 후 28℃에서 7일간 배양하여 형성된 포자를 종균으로 사용하였으며 이 포자를 20% 글리세롤이 포함된 증류수로 회수하여 40 ㎖의 성장배지가 들어있는 250 ㎖ 플라스크에 5%(v/v)의 부피로 접종하였다. 그리고 이를 진탕 배양기를 이용하여 37℃, 220 rpm에서 2일간 배양하였다. 생산 배양은 성장배양에서 얻은 균사체를 40 ㎖의 생산배지가 들어있는 250 ㎖ 플라스크에 5%(v/v)의 부피로 접종하여 37℃, 230 rpm에서 3 ~ 4 일간 배양하였다.
In order to prevent sedimentation and browning during the wet sterilization, the medium of the present invention was prepared by using a concentrated solution of glucose and inorganic salts of the medium, sterilized, and mixed with the rest of the medium in a sterile condition. In the production culture using the flask, spores formed by culturing the cells at 28 ° C. for 7 days were inoculated on the PDA as the spore forming medium, and the spores were recovered by distilled water containing 20% glycerol to grow 40 ml In a volume of 5% (v / v) in a 250 ml flask containing the medium. The cells were cultured in a shaking incubator at 37 ° C and 220 rpm for 2 days. Production culture was carried out by inoculating the mycelia obtained in the growth culture into a 250 ml flask containing 40 ml of the production medium at a volume of 5% (v / v) at 37 ° C and 230 rpm for 3 to 4 days.

<< 참조예Reference Example 3:  3: 이타콘산의Itaconic acid 분석 방법> Analysis method>

배양액의 이타콘산을 측정하기 위해 진탕 배양된 혼합물을 12,000 rpm에서 10분간 원심분리를 하였고, 이물질이 제거된 상등액 600 ㎕를 0.45 ㎛의 마이크로필터에 통과시킨 후 이를 HPLC 정량분석시료로 이용하였다. HPLC를 이용한 이타콘산의 분석 조건은 다음과 같다:For the measurement of itaconic acid in the culture, shake cultured mixture was centrifuged at 12,000 rpm for 10 minutes, and 600 μl of the supernatant, which had been removed from the foreign material, was passed through a 0.45 μm microfilter and used as HPLC quantitative analysis sample. The analytical conditions for itaconic acid using HPLC are as follows:

컬럼(column): Mightysil RP-18 GP 250-4.6 (5㎛) (Kanto chemical Co. INC)Column: Mightysil RP-18 GP 250-4.6 (5 탆) (Kanto chemical Co. INC)

이동상(mobile phase): 20mM sulfuric acidMobile phase: 20 mM sulfuric acid

온도: 40℃Temperature: 40 ° C

검출기: M720 absorbance detector (Younglin Co. Korea)Detector: M720 absorbance detector (Younglin Co. Korea)

검출파장: 210 ㎚Detection wavelength: 210 nm

이동상 속도: 1.2 ㎖/minMobile phase velocity: 1.2 ml / min

시료 분석량: 20 ㎕
Sample assay volume: 20 μl

<실시예 1: &Lt; Example 1: 아스퍼질러스Aspergillus 테리우스 ( Terius ( AspergillusAspergillus terreusterreus ) ) KCTC12234BPKCTC12234BP )의 제조>) &Gt;

(1) 모균주((1) parent strain ( 아스퍼질러스Aspergillus 테리우스 ( Terius ( AspergillusAspergillus terreusterreus )) R104R104 )의 준비) Preparation

본 실험에서는 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus)(ATCC10020)(KTCC)로부터 돌연변이를 통하여 제조한 R104균주를 모균주로 사용하였으며 균주보관은 포자 형성배지인 PDA(potato dextrose agar) 플레이트에 접종하여 7일 동안 28℃에서 배양한 후 20% 글리세롤에 현탁한 후 -80℃에서 보관하였고, 필요시마다 꺼내어 PDA 배지에 100 ㎕씩 도말하여 사용하였다.
In this experiment, Aspergillus The strains were inoculated on a PDA (potato dextrose agar) plate and incubated for 7 days at 28 ° C. After incubation for 20 days at 20 ° C, Suspended in glycerol, stored at -80 ° C, taken out whenever necessary, and plated on PDA medium in a volume of 100 μl.

구체적으로, 상기 R104 균주는, MNNG를 이용하여 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus)(ATCC10020)(KTCC)를 돌연변이 시키고 랜덤 스크리닝을 통하여 이타콘산을 다량으로 생산하는 균주를 HPLC로 분석하여 선별하는 과정을 순차적으로 반복하여 수득하였다. Specifically, the R104 strain is obtained by mutagenizing Aspergillus terreus (ATCC10020) (KTCC) using MNNG and isolating strains producing a large amount of itaconic acid through random screening by HPLC analysis Were repeatedly obtained in sequence.

즉, 포자형성 배지인 PDA(potato dextrose agar)에서 자란 상기 스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus)(ATCC10020)(KTCC)의 포자를 20%의 글리세롤이 포함된 증류수로 수거한 후 여과하여, 잔여물이 제거된 순수 포자 현탁액을 준비하였다. 상기 수거한 포자를 0.1 M TM buffer(pH 6.8)로 두 번 세척한 후 헤모사이토미터(hemocytometer)를 이용하여 1×106(spores/㎖)로 희석하였다. 0.1 M TM buffer의 포자 현탁액에 전체 농도가 1,000 ppm이 되도록 MNNG를 첨가한 후 28℃에서 15분간 처리하였다. 또는 상기에서 잔여물이 제거된 순수 포자 현탁액에서 포자의 농도를1×106(spores/㎖)로 희석한 후 UV 자외선을 처리(UV처리를 통하여 99%의 포자를 사멸시킴)하였다. 처리 후에는 원심분리기를 이용하여 12,000 rpm에서 포자를 회수한 다음 0.1 M TM 버퍼로 2번 세척하였다. 상기 회수한 포자 현탁액의 포자 농도를 TM buffer를 이용하여 1× 104~6(spores/㎖)로 희석한 다음 희석된 포자 현탁액 0.1 ㎖을 PDA 배지 25 ㎖에 도말하였다. 이를 37℃에서 24시간 동안 배양한 후 성장한 콜로니들을 선별하였다. 성장한 콜로니들을 이타콘산 생산용 액상 생산배지에서 각각 배양한 후 HPLC로 분석하여, 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus)(ATCC10020)(KTCC) 보다 생산성이 증대된 R104 균주를 선별하였다.
That is, the spore of the Aspergillus terreus (ATCC10020) (KTCC) grown in the spore-forming medium PDA (potato dextrose agar) was collected with distilled water containing 20% glycerol and then filtered to remove the residue The removed pure spore suspension was prepared. The collected spores were washed twice with 0.1 M TM buffer (pH 6.8) and diluted to 1 × 10 6 (spores / ml) using a hemocytometer. MNNG was added to the spore suspension of 0.1 M TM buffer at a total concentration of 1,000 ppm and then treated at 28 ° C for 15 minutes. Alternatively, the concentration of spores was diluted to 1 x 10 6 (spores / ml) in a pure spore suspension from which the residue was removed, and then treated with UV light (UV treatment to kill 99% of spores). After treatment, spores were collected at 12,000 rpm using a centrifuge and washed twice with 0.1 M TM buffer. The spore concentration of the recovered spore suspension was diluted to 1 × 10 4 to 6 (spores / ml) using TM buffer, and 0.1 ml of the diluted spore suspension was applied to 25 ml of PDA medium. After incubation at 37 ° C for 24 hours, grown colonies were selected. The grown colonies were cultured in a liquid production medium for the production of itaconic acid, respectively, and analyzed by HPLC. Aspergillus ( Aspergillus than terreus) (ATCC10020) (KTCC) were selected for the strain R104 productivity is increased.

(2) (2) 모균주의Parental 돌연변이 유도 Mutation induction

N-메틸-N'-니트로-N-니트로소구아니딘(MNNG, N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine)을 사용하여 다음과 같은 방법으로 상기 (1)에서 수득한 모균주에 돌연변이를 유도하였다. A mutation was introduced into the parent strain obtained in the above (1) by the following method using N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG, Respectively.

포자형성 배지인 PDA(potato dextrose agar)에서 자란 상기 (1)의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104의 포자를 20%의 글리세롤이 포함된 증류수로 수거한 후 여과하여, 잔여물이 제거된 순수 포자 현탁액을 준비하였다. 상기 수거한 포자를 0.1 M TM buffer(pH 6.8)로 두 번 세척한 후 헤모사이토미터(hemocytometer)를 이용하여 1×106(spores/㎖)로 희석하였다. 0.1 M TM buffer의 포자 현탁액에 전체 농도가 1,000 ppm이 되도록 MNNG를 첨가한 후 28℃에서 15분간 처리하였다. 처리 후에는 원심분리기를 이용하여 12,000 rpm에서 포자를 회수한 다음 0.1 M TM 버퍼로 2번 세척하였다.
The spore of Aspergillus terreus R104 of the above (1), which was grown in a sporangia forming medium, PDA (potato dextrose agar), was collected by distilled water containing 20% of glycerol and then filtered to remove pure water from which the residue was removed A spore suspension was prepared. The collected spores were washed twice with 0.1 M TM buffer (pH 6.8) and diluted to 1 × 10 6 (spores / ml) using a hemocytometer. MNNG was added to the spore suspension of 0.1 M TM buffer at a total concentration of 1,000 ppm and then treated at 28 ° C for 15 minutes. After treatment, spores were collected at 12,000 rpm using a centrifuge and washed twice with 0.1 M TM buffer.

(3) 비산염((3) Arsenate ( arsenatearsenate ) 저항성 균주 선별) Selection of resistant strains

비산염은 인산염과 구조적으로 매우 유사한 물질이다. 만약 인산염을 배양으로부터 아주 쉽게 흡수하는 균주가 있다면, 이 균주는 인산염이 배양액에 있을 경우 인산염을 흡수한 후 이타콘산의 생성에 인산염을 사용하는 것이 아니라 세포의 성장에만 사용하는 경향이 있다. 따라서 이런 균주들은 이타콘산의 생산성이 낮다. 따라서 균주 선별시 비산염을 첨가할 경우 인산염을 좋아하는 균주들은 비산염을 인산염으로 혼동하여 흡수하게 된다. 그러나 비산염은 인삼염과 구조적으로만 유사할 뿐 독성이 매우 강하기 때문에 비산염을 많이 흡수하는 균주들은 죽게 되는 반면 다량의 비산염들이 있어도 이를 잘 이용하지 않는 경우의 균주들은 비산염에 대하여 저항성이 있다고 말할 수 있으며 이 균주들은 배양액에 인산염이 있어도 흡수하는 속도가 느리거나 다른 방법으로 인산염을 이용하기 때문에 세포의 성장은 늦추고 이타콘산의 생산을 늘리는 경우가 많다. 따라서, 인산 이타콘산 생상성이 높은 인산 저항성 균주를 찾기 위해, 비산염 저항성 균주를 다음과 같이 선별하였다. Arsenate is a structurally very similar material to phosphate. If there is a strain that easily absorbs phosphate from the culture, this strain tends to be used only for growth of cells, not phosphate, after the phosphate is absorbed in the culture medium and then used to produce itaconic acid. Therefore, the productivity of itaconic acid is low in these strains. Therefore, in the selection of strains, when phosphate is added, phosphate - like strains are absorbed by confusing phosphate with phosphate. However, arsenate is structurally similar to ginseng salt, but it is highly toxic. Therefore, strains absorbing a lot of arsenate are killed, whereas strains of arsenate which do not use it are resistant to arsenate And these strains are slow to absorb even phosphate in the culture medium or use phosphate in other ways, which slows cell growth and increases the production of itaconic acid. Therefore, in order to find a phosphate - resistant strain with high phytotoxic acid phosporic acid, a non - acid resistant strain was selected as follows.

상기 (2) 에서 회수한 포자 현탁액의 포자 농도를 TM buffer를 이용하여 1× 106(spores/㎖)로 희석한 다음 희석된 포자 현탁액 0.1 ㎖을 PDA(최소 배지 + 비산염(arsenate) (0~300 ppm)) 배지 25 ㎖에 도말하였다. 이를 37℃에서 24시간 동안 배양한 후 성장한 콜로니들을 선별하였다. 성장한 콜로니들중 육안으로 관찰하였을 때, 콜로니의 성장 속도가 빠른 상위 10%을 미리 준비해 둔 agar slant (PDA)에 하나씩 옮긴 후 포자를 형성하였고 생성된 포자를 이타콘산 생산을 위한 포자현탁액으로 이용하였다.
The spore concentration of the spore suspension recovered in (2) above was diluted to 1 × 10 6 (spores / ml) using TM buffer, and 0.1 ml of the diluted spore suspension was added to PDA (minimal medium + arsenate To 300 ppm)) medium. After incubation at 37 ° C for 24 hours, grown colonies were selected. When the cells were observed with the naked eye, they were transferred to agar slant (PDA), which had the highest growth rate of colony in the upper 10%, and spores were formed. The resulting spores were used as spore suspension for the production of itaconic acid .

<< 비교예Comparative Example 1:  One: 아스퍼질러스Aspergillus 테리우스 ( Terius ( AspergillusAspergillus terreusterreus ) ) R104R104 의 제조>Gt;

상기 실시예1의 (1)과 동일한 방법으로, 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104을 제조하였다.
In the same manner as in (1) of Example 1, Aspergillus terreus ) R104.

<< 실험예Experimental Example 1: 본 발명의  1: 신균주의New strain 비산염 저항성 확인 실험> Dissolve resistance test>

상기 실시예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP 및 상기 비교예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104의 비산염(arsenate) 저항성 민감도를 시험하기 위하여, 상기 실시예 1 및 비교예 1의 포자 현택액을 얻은 후, PDA 배지에 비산염이 각각 0~300 ppm 첨가된 PDA 고체배지를 만든 후 1 × 106(spores/㎖)로 희석된 포자 현탁액 0.1 ㎖을 비산염이 포함된 PDA 배지에 도말하였다. 비산염 첨가에 따른 콜로니수를 측정하여 도 1에 나타내었다. AAS in Example 1 Aspergillus's teriwooseu (Aspergillus terreus) KCTC12234BP and Aspergillus teriwooseu of Comparative Example 1 (Aspergillus In order to test the arsenate resistance sensitivity of terreus R104, spore suspension solutions of Example 1 and Comparative Example 1 were prepared, and then PDA solid medium containing 0 to 300 ppm of arsenate was added to the PDA medium 0.1 ml of spore suspension diluted to 1 x 10 6 (spores / ml) was plated on PDA medium containing arsenate. The number of colonies by the addition of arsenate was measured and shown in Fig.

도 1에 의하면, 상기 비교예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104균주의 경우 비산염의 첨가에 따라 콜로니 수가 급격히 감소하여 비산염이 80 ppm 이상인 경우 콜로니 수 가 관찰되지 않았으며(최소 저해농도가 80 ppm), 이에 비하여 본 발명의 신균주인 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP 균주의 경우 비산염의 농도가 300ppm 이상 증가하더라도 여전히 콜로니를 형성하는 것이 관찰되었다. Referring to Figure 1, of the Comparative Example 1 Aspergillus's teriwooseu (Aspergillus In the case of the terreus strain R104, the number of colonies decreased drastically due to the addition of arsenate and the number of colonies was not observed when the arsenate was 80 ppm or higher (minimum inhibitory concentration was 80 ppm), while the new strain Aspergillus Aspergillus In the case of the terreus KCTC12234BP strain, colony formation was still observed even when the concentration of arsenate increased by 300 ppm or more.

따라서 본 발명의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP균주의 경우, 종래의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104에 비해 비산염에 대한 저항성이 매우 우수한 신균주이며, 인산이 고농도로 첨가된 생산 배지에서도 높은 이타콘산 생산능을 나타낼 것임을 알 수 있다.
Thus Aspergillus of the present invention's teriwooseu (Aspergillus terreus ) KCTC12234BP strains, conventional Aspergillus Terreus R104, which is highly resistant to arsenate, and it can be shown that itaconic acid production ability is high even in production medium containing high concentration of phosphoric acid.

<< 실험예Experimental Example 2: 생산 배지의 인산 농도에 따른, 본 발명의  2: According to the phosphoric acid concentration of the production medium, 신균주의New strain 이타콘산Itaconic acid 생산성 확인 실험 (플라스크 배양)> Productivity test (flask culture)>

상기 실시예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP 및 상기 비교예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104를 플라스크 배양할 경우, 생산 배지의 인산 농도에 따른 이타콘산 생산성을 확인하기 위하여 다음과 같이 실험을 수행하였다.
AAS in Example 1 Aspergillus's teriwooseu (Aspergillus terreus) KCTC12234BP and Aspergillus teriwooseu of Comparative Example 1 (Aspergillus In order to confirm the productivity of itaconic acid according to the concentration of phosphoric acid in the production medium, the following experiment was carried out.

플라스크를 이용한 생산배양시 성장배양은 포자 형성배지인 PDA(potato-dextros agar)에 상기 실시예 1 및 비교예 1의 균주를 접종 후 37℃에서 7일간 배양하여 형성된 포자들을 20% 글리세롤이 포함된 증류수로 회수하여 40ml의 성장배지가 들어있는 250 ml 플라스크에 5%(v/v)의 부피로 접종한 후, 이를 진탕배양기에서 37℃, 200 rpm으로 2일간 배양하였다. In the production culture using the flask, the strains of Example 1 and Comparative Example 1 were inoculated to a potato-dextrose agar (PDA), which was a spore forming medium, and cultured at 37 DEG C for 7 days. The spores formed were cultured in a medium containing 20% glycerol (V / v) volume in a 250 ml flask containing 40 ml of growth medium, and then cultured in a shaking incubator at 37 ° C and 200 rpm for 2 days.

생산배양은 성장배양에서 얻은 균사체를 40ml의 생산배지가 들어있는 250 ml flask에 5% (v/v)의 부피로 접종하여 37℃, 220 rpm으로 3~4일간 배양하였다. 이 때, 상기 참조예 2의 기존의 생산 배지(인산(phosphate) 0.02g/L) 및 인산의 농도가 10배 높아진 고농도 인산 함유 생산 배지(인산(phosphate) 0.2g/L)를 이용하여 각각 생산배양하였다. 시간에 따른 이타콘산의 생산량 및 각 균주의 건조세포중량을 도 2 내지 도 4에 나타내었다.
In the production culture, the mycelia obtained from the growth culture were inoculated in a volume of 5% (v / v) in a 250 ml flask containing 40 ml of production medium, and cultured at 37 ° C and 220 rpm for 3 to 4 days. At this time, the production medium (phosphoric acid 0.02 g / L) and the high concentration phosphoric acid-containing production medium (phosphate 0.2 g / L) in which the concentration of phosphoric acid was increased 10 times Lt; / RTI &gt; The production of itaconic acid and the dry cell weight of each strain over time are shown in FIGS. 2 to 4.

도 2는 기존의 생산 배지(인산(phosphate) 0.02g/L)에서 생산배양을 한 경우 실시예 1 및 비교예 1의 균주의 이타콘산 생산량을 나타낸 그래프이다. 또한, 도 3은 생산 배지(인산(phosphate) 0.02g/L)에서 생산배양을 한 경우 실시예 1 및 비교예 1의 건세포중량을 나타낸 그래프이다. FIG. 2 is a graph showing the amount of itaconic acid produced in the strains of Example 1 and Comparative Example 1 when the culture was produced in a conventional production medium (phosphate 0.02 g / L). 3 is a graph showing the weight of dry cells in Example 1 and Comparative Example 1 when the culture was produced in a production medium (phosphate 0.02 g / L).

도 2를 참고하면, 인산의 농도가 낮은 기존 생산 배지에서, 실시예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP균주의 경우 비교예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104균주에 비하여 약 6g/L 높은 이타콘산의 생산성을 나타냄을 알 수 있다. 이는 본 발명의 신균주인 실시예 1의 경우, 배지에 첨가된 인산이 세포의 성장을 위해 유도되는 것이 아니라 이타콘산의 생산에 사용되기 때문이다. 이 점은 도 3에서 실시예 1과 비교예 1의 건조세포량을 측정해 본 결과, 비교예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104균주에 비하여 실시예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP 균주의 경우 약 5g/L의 낮은 결과값을 갖는 것을 통해 알 수 있다.
When Fig. 2, the in existing production medium a lower concentration of acid, the first embodiment of the Aspergillus teriwooseu (Aspergillus terreus) about 6g compared to Aspergillus teriwooseu (Aspergillus terreus) R104 strain in Comparative Example 1 For KCTC12234BP strain / L high itaconic acid. This is because, in the case of Example 1, which is a novel strain of the present invention, phosphoric acid added to the medium is not used for cell growth but used for the production of itaconic acid. 3, the amount of dried cells of Example 1 and Comparative Example 1 was measured. As a result, the Aspergillus terreus ) R104 strain of Example 1 compared to Aspergillus Terreus KCTC12234BP strains have a low value of about 5 g / L.

한편, 도 4는 고농도 인산 함유 생산 배지(인산(phosphate) 0.2g/L)에서 생산배양을 한 경우 실시예 1 및 비교예 1의 균주의 이타콘산 생산량을 나타낸 그래프이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 기존 생산배지에 비하여 인산의 양을 10배로 늘린 고농도 인산 함유 생산 배지의 경우에는, 비교예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104균주의 생산성이 인산이 0.02 g/L첨가된 조건에 비해 약 30% 감소된 19g/L을 보인 반면, 실시예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP균주의 경우에는 인산의 농도가 10배 높아졌음에도 불구하고 인산의 농도에 관계없이 거의 유사한 이타콘산 생산성을 나타냈다. 따라서 돌연변이를 통하여 선별된 실시예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus)KCTC12234BP균주의 경우 인산의 고농도 첨가에 의한 이타콘산의 생산성 감소를 크게 회복시킬 수 있는 균주임을 알 수 있다.
4 is a graph showing the amount of itaconic acid produced in the strains of Example 1 and Comparative Example 1 when the culture was produced in a production medium containing high concentration of phosphoric acid (phosphate 0.2 g / L). 4, the case of high-concentration phosphoric acid-containing production medium, increase the amount of the phosphoric acid 10-fold compared to the conventional production medium, the Aspergillus, the Comparative Examples 1's teriwooseu (Aspergillus terreus strain R104 showed a decrease of about 19 g / L compared to the condition in which phosphoric acid was added at 0.02 g / L, whereas in the case of Aspergillus terreus KCTC12234BP strain of Example 1, the concentration of phosphoric acid , Itaconic acid productivity was almost similar regardless of the concentration of phosphoric acid. Thus Aspergillus of the embodiment 1 through the screening mutant's teriwooseu (Aspergillus terreus ) KCTC12234BP strain, which is a strain capable of greatly restricting the decrease in the productivity of itaconic acid due to the addition of a high concentration of phosphoric acid.

<< 실험예Experimental Example 3: 본 발명의  3: 신균주의New strain 대량 배양 적합성 확인 실험> Mass culture compatibility test>

상기 실시예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP 및 상기 비교예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104를 대량 배양시 적합성을 확인하기 위하여 다음과 같이 실험을 수행하였다.
AAS in Example 1 Aspergillus's teriwooseu (Aspergillus terreus) KCTC12234BP and Aspergillus teriwooseu of Comparative Example 1 (Aspergillus terreus ) R104 was performed as follows.

5L 발효조 배양은 탑 드리븐(top driven) 배양기를 이용하여 수행하였다. 5L 발효기(Best Korea)는 2개의 터빈 임펠러(6개의 blade(D=85mm)), 3개의 배플(폭=14mm), 12홀 스파저 (D=78mm)를 장착하였으며 탱크 지름은 165mm, working volume은 3.5L 로써 배양액의 높이는 155mm로 하였으며, pH(Mettler-Toledo, Switzerland), DO 프로브(DO probe, Mettler-Toledo, Switzerland)를 컴퓨터에 연결하여 온라인 모니터링 하였다. The 5L fermenter culture was performed using a top driven incubator. The 5L fermenter (Best Korea) is equipped with two turbine impellers (D = 85mm), three baffles (width = 14mm) and a 12 hole sparifier (D = 78mm) (DO) probe (Mettler-Toledo, Switzerland) was connected to a computer and monitored online.

종균 접종을 위해서 사면한천으로부터 7일간 배양된 포자를 20% 글리세롤로 회수한 뒤 250ml 플라스크(working volume: 40ml)에 5% 접종하여 2일간, 37℃에서 1차 성장 배양하였으며 균사형태로 자란 배양액을 500ml 플라스크(working volume: 200ml)에 5% 접종하여, 상기 실험예 2의 성장 배양과 동일한 방법으로 배양 하였다. 이를 발효기를 위한 종균 배양으로 하였으며 발효기에 4.5%로 접종하였다. 발효기의 배양 온도는 37℃로 하였다. 이 때 상기 실험예 2의 고농도 인산 함유 생산 배지(인산(phosphate) 0.2g/L)를 이용하여 생산배양하였다. 실시예 1 및 비교예 1의 균주의 이타콘산 생산량 및 배양 파라미터들을 도 5와 표 1에 각각 나타내었다.
For the inoculation of seeds, the spores cultured for 7 days from slope agar were recovered with 20% glycerol, followed by 5% inoculation in a 250 ml working volume (40 ml), followed by primary culturing at 37 ° C for 2 days. 5% in a 500 ml flask (working volume: 200 ml), and cultured in the same manner as the growth culture of Experimental Example 2. This was cultured as a seed culture for the fermenter and 4.5% in the fermenter. The incubation temperature of the fermenter was 37 캜. At this time, production culture was carried out using the production medium containing high concentration of phosphoric acid (phosphate 0.2 g / L) of Experimental Example 2. The production of itaconic acid and the culture parameters of the strains of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in Fig. 5 and Table 1, respectively.

도 5는 5L 발효조를 사용하여 고농도 인산 함유 생산 배지(인산(phosphate) 0.2g/L)에서 생산배양을 한 경우 실시예 1 및 비교예 1의 균주의 이타콘산 생산량을 나타낸 그래프이다. 도 5에 나타낸 바와 같이 실시예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP균주의 경우 인산이 0.2 g/L첨가된 생산 배지 조건에서 비교예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104균주에 비하여 약 40%(111.5시간)증가된 이타콘산의 생산능을 나타냄을 알 수 있다. 즉 인산 또는 비산 저항성 균주인 실시예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP균주의 경우, 인산에 의한 이타콘산 생산 억제 현상이 크게 낮아짐에 따라 비교예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104균주에 비하여 이타콘산 생산량 증가에 큰 효과를 나타냄을 알 수 있다.FIG. 5 is a graph showing the production of itaconic acid in the strains of Example 1 and Comparative Example 1 when a 5 L fermenter was used to produce and cultivate the high-concentration phosphoric acid-containing production medium (phosphate 0.2 g / L). Diagram of the first embodiment as shown in Fig. 5 teriwooseu Aspergillus (Aspergillus terreus strain KCTC12234BP showed about 40% (111.5 hours) increased production of itaconic acid compared to Aspergillus terreus strain R104 of Comparative Example 1 in the production medium containing 0.2 g / L of phosphoric acid. . I.e. Aspergillus according to the first embodiment of phosphoric acid or a non-resistant strain's teriwooseu (Aspergillus terreus) For KCTC12234BP strain, by acid itaconic acid of Comparative Example 1 according to the significantly lowered the production inhibition teriwooseu Aspergillus (Aspergillus terreus ) R104 strain in the production of itaconic acid.

즉, 일반적으로 인산이 제한 성분으로 첨가되고 있는 비균형적 생산배지에서 인산의 농도를 높일 경우에는 첨가된 인산에 의해 배지 성분이 세포의 성장 및 생장으로 사용되는 것에 반하여, 본 발명의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP 균주의 경우 높은 인산 농도에도 불구하고 인산의 이용이 세포성장 보다는 이타콘산 생합성으로 대사합성이 유도됨을 알 수 있다. That is, when the concentration of phosphoric acid is increased in an unbalanced production medium in which phosphoric acid is generally added as a limiting component, the culture medium is used for growth and growth of cells by the added phosphoric acid. In contrast, Aspergillus In the case of KCTC12234BP strain, it was shown that the use of phosphoric acid induces metabolism by itaconic acid biosynthesis rather than cell growth.

또한 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 비교예 1의 균주의 배양 파라미터들을 비교해 보면 실시예 1의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP균주의 경우 최대 이타콘산 생산성은 40%, 평균비생산 속도는 70%, 세포당 이타콘산 생산율은 57% 증대하였고 최대 건조세포중량은 33%, 평균 비성장 속도는 33% 감소됨을 확인할 수 있다.In addition to, as shown in Table 1, Example 1 and Comparative Example of the strains of the first comparison the culture parameters Aspergillus embodiment of the first embodiment's teriwooseu (Aspergillus terreus ) KCTC12234BP strain showed 40% increase in maximum itaconic acid productivity, 70% increase in average specific production rate, 57% increase in itaconic acid production per cell, 33% reduction in maximum dry cell weight and 33% .

실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 Pf(최대 이타콘산 생산성, g/L) P f (maximum itaconic acid productivity, g / L) 44.9544.95 26.1726.17 Xf(최대 건조세포중량, g/L)X f (maximum dry cell weight, g / L) 13.7913.79 20.5620.56 rp(평균생산 속도, g/L/hr)r p (average production rate, g / L / hr) 0.4030.403 0.2870.287 qp(평균비생산 속도, g/g/hr)q p (average rate of production, g / g / hr) 0.12(72h)0.12 (72h) 0.035(64h)0.035 (64h) rx(평균 생장속도, g/L/hr)r x (average growth rate, g / L / hr) 0.123(111.5h)0.123 (111.5h) 0.184(111.5h)0.184 (111.5h) μx(비생장속도, 1/hr)μx (non-growth rate, 1 / hr) 0.037(24h)0.037 (24h) 0.042(91h)0.042 (91h) Y'p /x(세포당 이타콘산 생산율, g/g)Y ' p / x (production rate of itaconic acid per cell, g / g) 4.334.33 1.981.98

한국생명공학연구원 미생물자원센터Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology KCTC12234BPKCTC12234BP 2012070320120703

Claims (7)

공지의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) 를 N-메틸-N'-니트로-N-니트로소구아니딘(MNNG)의 돌연변이원으로 처리한 후, 비산염(arsenate)이 포함된 배지에서 배양한후 비산염(arsenate) 저항성 균주를 선발하는 단계를 통하여 제조되는 것을 특징으로 하는,
아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP 제조방법.
A known Aspergillus terreus is treated with a mutagenic agent of N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG), then cultured in a medium containing arsenate, Characterized in that it is produced through the step of selecting an arsenate-resistant strain.
Process for the preparation of Aspergillus terreus KCTC12234BP.
청구항 1에 있어서, 상기 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP는 이타콘산을 생산하는 것인, 제조방법.
The method of claim 1, wherein the Aspergillus terreus KCTC12234BP produces itaconic acid.
청구항 1에 있어서, 상기 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP는 비산염(arsenate) 또는 인산 저항성을 갖는 것인, 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the Aspergillus terreus KCTC12234BP has arsenate or phosphate resistance.
A) 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP를 배양하는 단계; 및
B) 상기 A)단계의 배양액으로부터 이타콘산을 수득하는 단계를 포함하며,
상기 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP는,
a) 공지의 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) 를 자외선 또는 N-메틸-N'-니트로-N-니트로소구아니딘(MNNG)의 돌연변이원으로 처리하여 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104를 수득하는 단계;
b) 상기 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104를 화학적 돌연변이원으로 처리하는 단계; 및
c) 상기 b)에서 처리된 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) R104를 비산염(arsenate)이 포함된 배지에서 배양한후 비산염(arsenate) 저항성 균주를 선발하는 단계를 통하여 제조되는 것을 특징으로 하는, 이타콘산의 제조 방법.
A) culturing Aspergillus terreus KCTC12234BP; And
B) obtaining the itaconic acid from the culture in step A)
Aspergillus terreus KCTC12234BP,
a) the known Aspergillus terreus is irradiated with ultraviolet light or Treatment with a mutagenic agent of N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG) to obtain Aspergillus terreus R104;
b) treating said Aspergillus terreus R104 as a chemical mutagen; And
c) culturing the Aspergillus terreus R104 treated in b) above in a medium containing arsenate, and then selecting an arsenate resistant strain. , Itaconic acid.
청구항 4에 있어서, 상기 아스퍼질러스 테리우스 (Aspergillus terreus) KCTC12234BP를 배양하는 단계에서의 배양액은, 배양액 총 중량에 대하여 인산을 0.02 g/L 내지 0.2g/L의 농도로 포함하는 것을 특징으로 하는, 이타콘산의 제조 방법.
The method according to claim 4, wherein the Aspergillus terreus ) KCTC12234BP is cultured in a concentration of 0.02 g / L to 0.2 g / L of phosphoric acid based on the total weight of the culture liquid.
삭제delete 청구항 4에 있어서, 상기 b) 단계의 화학적 돌연변이원은 N-메틸-N'-니트로-N-니트로소구아니딘(MNNG)인 것을 특징으로 하는 이타콘산의 제조 방법.5. The process according to claim 4, wherein the chemical mutagen of step b) is N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG).
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