KR101808429B1 - Device for microorganism isolation culture and re-use method of waste microbial culture medium - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미생물 분리배양 장치 및 미생물 배양 폐배지 재사용 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미생물 배양 후 버려지는 폐배지의 재사용을 통한 이산화탄소의 저감뿐만 아니라 여러 유용한 생리활성물질을 생산할 수 있기 때문에 친환경적이며, 까다로운 폐배지의 처리과정에 있어 비용절감 효과가 우수한 매우 경제적인 미생물 배양 폐배지 재사용 방법 및 이에 사용할 수 있는 미생물 분리배양 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a microbial separation culture apparatus and a method for reusing a microbial culture waste medium, and more particularly, to a method for reusing waste microbes after cultivation of microbes, The present invention relates to a method for reusing a microbial culture waste medium and a microbial separation culture apparatus which can be used therefor.

Description

미생물 분리배양 장치 및 미생물 배양 폐배지 재사용 방법{Device for microorganism isolation culture and re-use method of waste microbial culture medium}[0001] The present invention relates to a microbial separation culture apparatus and a method for reusing a microbial culture microbial culture medium,

본 발명은 미생물 분리배양 장치 및 미생물 배양 폐배지 재사용 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미생물 배양 후 버려지는 폐배지의 재사용을 통한 이산화탄소의 저감뿐만 아니라 여러 유용한 생리활성물질을 생산할 수 있기 때문에 친환경적이며, 까다로운 폐배지의 처리과정에 있어 비용절감 효과가 우수한 매우 경제적인 미생물 배양 폐배지 재사용 방법 및 이에 사용할 수 있는 미생물 분리배양 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a microbial separation culture apparatus and a method for reusing a microbial culture waste medium, and more particularly, to a method for reusing waste microbes after cultivation of microbes, The present invention relates to a method for reusing a microbial culture waste medium and a microbial separation culture apparatus which can be used therefor.

산업화 시대 이후 증가 되는 대기 중 온실가스 농도에 의해 지구 온난화는 빠르게 진행되고 있다. 이에 따라 지구 온난화의 요소 중 가장 큰 영향을 주고 있는 이산화탄소 저감을 위한 연구 개발이 매우 시급한 실정이다. 현재까지 이산화탄소의 포집 및 보관(CCS: Carbon dioxide Capture and Storage)을 위해 다양한 방법으로 해결하고자 노력하였다. 주로 사용되는 기술 중 하나인 화학적 포집 방식으로 이산화탄소 포집제가 그 핵심이지만, 이산화탄소와 반응시켜 다른 화학물질을 전환시킨 후 급속히 포화된 포집제의 재생에 대해 많은 에너지가 소모되는 단점이 있다. 또한 물리적 흡수 방법도 있는데, 그 중 하나인 이온성 액체를 이용한 방식으로 큰 유기 양이온과 작은 무기 음이온으로 구성된 액체로 증기압이 거의 없어 환경 친화적인 공정이 된다. 이산화탄소 가스가 이온성 액체에 대한 흡수열은 약 11 kJ/mol로서 화학 결합보다는 물리적 수착이라고 생각할 수 있다. 이온성 액체의 점도가 높아 용매의 손실이 적은 이점이 있지만 물질 전달이 느린 단점이 있다.Global warming is progressing rapidly due to the increasing concentration of greenhouse gases in the atmosphere since the industrialization era. Therefore, research and development for reducing carbon dioxide, which is the most important factor of global warming, is very urgent. To date, efforts have been made to solve the carbon dioxide capture and storage (CCS) by various methods. One of the most commonly used technologies is the chemical capture method, which is the core of carbon capture, but it has a disadvantage in that it consumes a lot of energy for regeneration of the rapidly saturated capture agent after converting other chemicals by reacting with carbon dioxide. There is also a physical absorption method, one of which is an ionic liquid, which is a liquid composed of large organic cations and small inorganic anions, making it an environmentally friendly process with little vapor pressure. The absorption heat for the carbon dioxide gas ionic liquid is about 11 kJ / mol, which can be considered physical sorption rather than chemical bonding. The ionic liquid has a high viscosity and low solvent loss, but has a disadvantage that the mass transfer is slow.

하지만 생물학적 이산화탄소 저감 방법은 광합성을 통하여 진행되며, 지금까지 지구의 생태계를 기반으로 진행되었던 방법으로 친환경적이라 할 수 있다. 특히 광합성 세균을 이용한 이산화탄소 저감 방법은 지금까지의 생물 공정산업에서 활용하는 세균을 활용하기 때문에 공정개발이 쉬울 뿐만 아니라 배양공정 조건이 용이하며, 빠르게 성장하기 때문에 성장 기간이 긴 식물보다 효율적이며, 대량 배양에 있어 조류에 비해 쉽게 배양을 할 수 있는 장점이 있다. 또한 다양한 분자생물학적 기법을 이용하기 편리하다는 장점이 있다.However, the biological CO2 reduction method proceeds through photosynthesis and is environmentally friendly as it has been based on the ecosystem of the earth until now. Particularly, the method of reducing the carbon dioxide using photosynthetic bacteria is more efficient than the plant having a long growth period because the process is easy to develop, the cultivation process condition is easy, It has an advantage that it can be easily cultured compared to algae in culture. It is also advantageous to use various molecular biological techniques.

종래 기술들 중 등록특허 10-0490641(공개일자: 2005년05월19일)에는 다중 광생물반응기 및 이를 이용한 광합성 미생물 배양방법에 관한 것으로, 구체적으로 균체 및 배양액을 담을 수 있는 한 개 이상의 균체성장용 배양영역; 및 상기 균체성장용 배양영역에 접하여 설치되고, 유용산물을 생산할 수 있는 균체 및 배양액을 담을 수 있는 한 개 이상의 유용산물 생산용 배양영역으로 이루어진 것에 관하여 기재하고 있다.More particularly, the present invention relates to a multi-photobioreactor and a method for cultivating a photosynthetic microorganism using the same. More particularly, the present invention relates to a multi-photobioreactor comprising at least one microbial growth A culture medium for culture; And a culturing zone provided in contact with the culturing area for cell growth and capable of producing useful products and at least one useful product producing area capable of containing a culture solution.

한편, 미생물이 배양된 후 버려지는 폐배지는 감염성 폐기물로 분류되어 감염성폐기물 수거용기에 보관하여야 하며, 감염성 폐기물이 포함된 용기는 허가된 감염성 폐기물 처리업체가 직접 수거하여 처리토록 하기 때문에 폐배지의 처리 절차가 까다롭고 처리비용이 비싸며 배양시 생성된 이산화탄소로 인한 환경오염의 문제점이 있었다.On the other hand, the waste medium that is discarded after the microorganisms have been cultured is classified as infectious waste and should be stored in the infectious waste collection container. Since the container containing the infectious waste is directly collected and handled by the authorized infectious waste disposal company, The treatment procedure is complicated, the treatment cost is high, and there is a problem of environmental pollution due to the carbon dioxide produced in the cultivation.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 미생물 배양 후 버려지는 폐배지의 재사용을 통한 이산화탄소의 저감뿐만 아니라 여러 유용한 생리활성물질을 생산할 수 있기 때문에 친환경적이며, 까다로운 폐배지의 처리과정에 있어 비용절감 효과가 우수한 매우 경제적인 미생물 배양 폐배지 재사용 방법 및 이에 사용할 수 있는 미생물 분리배양 장치를 제공하려는 목적이 있다.DISCLOSURE Technical Problem The present invention has been devised in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a process for treating environmentally-friendly and troublesome waste medium as well as reduction of carbon dioxide through re- The present invention provides a method for reusing a microbial culture waste medium and a microbial separation culture apparatus that can be used therefor.

본 발명은 미생물 배양된 폐배지에 광합성 세균을 접종하여 폐배지에 포함된 이산화탄소 저감과 생리활성물질 및 유기산을 생산하는 단계;를 함유하는 미생물 배양 폐배지 재사용 방법을 제공한다.The present invention provides a method for reusing a microbial culture waste medium containing microbial cultivation of a photosynthetic bacterium in a pulmonary medium to produce carbon dioxide and biologically active substances and organic acids contained in the pulmonary medium.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 미생물은 대장균(Escherichia coli) 및 사카로마이세스 세레비제(Saccharomyces cerevisiae)로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the microorganism may include at least one member selected from the group consisting of Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 배지는 YPD(Yeast extract 0.5~2 중량%, Peptone 1~3 중량% 및 Dextrose 1~3 중량%를 포함), LB(Luria-Bertani; Yeast extract 0.1~1 중량%, Tryptone 0.5~2 중량% 및 NaCl 0.5~2 중량%를 포함), SD(0.1~1 중량% Yeast nigtrogen base without amino acid, 0.1~1 중량% casamino acid 및 0.1~1 중량% glucose를 포함) 또는 M9(Na2HPO4·7H2O 0.5~5 g/l, KH2PO4 5~15 g/l, NaCl 1~10 g/l 및 NH4Cl 0.5~5 g/l를 포함)일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the medium is selected from the group consisting of YPD (Yeast extract 0.5-2 wt%, Peptone 1-3 wt% and Dextrose 1-3 wt%), LB (Luria-Bertani Yeast extract 0.1 0.1 to 1% by weight of yeast nigrogen base without amino acid, 0.1 to 1% by weight of casamino acid and 0.1 to 1% by weight of glucose (including 1 to 1% by weight, Tryptone 0.5 to 2% by weight and NaCl 0.5 to 2% ), Or M9 (0.5 to 5 g / l Na 2 HPO 4揃 7H 2 O, 5 to 15 g / l KH 2 PO 4 , 1 to 10 g / l NaCl and 0.5 to 5 g / l NH 4 Cl ).

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 광합성세균은 로도박터 스페로이드 변이균주(기탁기관: 국립농업과학원 농업유전자원센터, 기탁번호: KACC91572P, 기탁일자: 2010년 8월 12일) 및 로도박터 스페로이드로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the photosynthetic bacterium is selected from the group consisting of Rhodobacter sphaeroi mutant strain (deposit institution: National Institute of Agricultural Science and Technology, National Institute of Agricultural Science and Technology, Accession No .: KACC91572P, deposit date: Aug. 12, 2010) And Rhodobacter sphaeroide. ≪ / RTI >

또한, 본 발명은 이산화탄소를 생성하는 미생물을 포함하는 미생물 배양기; 광합성 세균을 포함하는 세균 배양기; 및 상기 미생물 배양기와 세균 배양기 사이를 연결하고, 미생물 배양기와 세균 배양기의 기체 흐름을 가능하게 하는 연결배양로; 를 포함하는 미생물을 이용한 미생물 분리배양 장치를 제공한다.The present invention also relates to a microorganism incubator comprising a microorganism producing carbon dioxide; Bacterial incubators containing photosynthetic bacteria; And a connection culture for connecting between the microorganism incubator and the microbial culture incubator and allowing gas flow in the microbial incubator and the bacterial incubator; The present invention also provides an apparatus for separating and culturing microorganisms using microorganisms.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 연결배양로는 미생물 배양기의 이산화탄소를 세균 배양기로 공급할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, in the connection culture, carbon dioxide in the microorganism culture apparatus can be supplied to the bacterial incubator.

나아가, 본 발명은 알코올 생성균주를 배양했던 폐배지에 광합성 세균을 접종하여 폐배지를 재배양하는 단계; 및 재배양한 폐배지에 알코올 생성균주를 추가배양하여 알코올을 생산하는 단계; 를 포함하는 미생물 배양 폐배지 재사용 방법을 제공한다.Further, the present invention relates to a method for producing an alcohol-producing strain, comprising the steps of: inoculating photosynthetic bacteria into a lung culture medium in which an alcohol-producing strain has been cultured, And further culturing an alcohol-producing strain in a cultivated waste medium to produce an alcohol; And a method of reusing the microbial culture waste medium.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 알코올 생성균주는 대장균(Escherichia coli) 및 사카로마이세스 세레비제(Saccharomyces cerevisiae)로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the alcohol-producing bacterium may include at least one member selected from the group consisting of Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 광합성 세균은 로도박터 스페로이드 변이균주(기탁기관:국립농업과학원 농업유전자원센터, 기탁번호: KACC91572P, 기탁일자: 2010년 8월 12일) 및 로도박터 스페로이드로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the photosynthetic bacteria are selected from the group consisting of Rhodobacter sphaeroi mutant strains (deposited at National Academy of Agricultural Science, National Institute of Agricultural Science and Technology, Accession No .: KACC91572P, deposit date: Aug. 12, 2010) Bacterium, and bacterium spiroodide.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 배양, 재배양 및 추가배양은 25 ~ 35 ℃, 150 ~ 200 rpm 및 빛 조건에서 10 ~ 150 시간 동안 배양할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the cultivation, cultivation and further culture may be carried out at 25 to 35 ° C, 150 to 200 rpm and 10 to 150 hours under light conditions.

이하, 본 발명의 용어를 설명한다.Hereinafter, terms of the present invention will be described.

본 발명의 용어 "배지"는 미생물들의 배양에 적합한 에너지원, 탄소원, 질소원, 무기염류, 생장소(growth factor) 등을 포함하여 조제될 수 있다. 이 미생물들의 배양에 적합한 에너지원, 탄소원, 질소원, 무기염류, 생장소(growth factor) 등은 당업계에 공지되어 있는데, 구체적으로는 대한민국 특허출원 제19950031490호, 대한민국 특허출원 제 1019910018012호, 대한민국 특허출원 제1019940001029호, 대한민국 특허출원 제019990050363호, 대한민국 특허 출원 제1020060049936호, 문헌(김재범, 산업용 배지를 이용한 고핵산 효모의 고농도 세포 유가배양, 2001, 동의대 석사학위 논문) 등에 개시된 바를 참조할 수 있다. 이러한 배지는 우유, 감자, 혈액, 토마토 분쇄액, 쌀겨 분쇄물, 두유, 당밀 등 천연물을 사용한 자연배지이거나, 영양 성분을 인위적으로 조성한 합성배지일 수 있으며, 고체배지이거나 액체배지일 수 있다. The term "medium" of the present invention can be prepared to include an energy source, a carbon source, a nitrogen source, an inorganic salt, a growth factor and the like suitable for culturing microorganisms. Energy sources, carbon sources, nitrogen sources, inorganic salts, and growth factors suitable for culturing these microorganisms are known in the art. Specifically, Korean Patent Application No. 19950031490, Korean Patent Application No. 1019910018012, Korean Patent Reference can be made to those disclosed in Korean Patent Application No. 1019940001029, Korean Patent Application No. 019990050363, Korean Patent Application No. 1020060049936, and Jae-Beom Kim (Cultivation of High-Concentration Cell Oil of High Nucleic Acid Yeast Using Industrial Medium, 2001, Master Degree Thesis) . Such a medium may be a natural medium using natural materials such as milk, potato, blood, tomato crushed liquid, rice bran powder, soybean milk, molasses, or the like, or may be a synthetic medium artificially formed of nutrients, and may be a solid medium or a liquid medium.

또한, 본 발명의 용어 "광합성 세균"이란 일반적으로 고등식물과 같이 빛 에너지를 이용하여 탄소 동화작용을 행하는 세균을 말한다.The term "photosynthetic bacteria " of the present invention generally refers to bacteria that perform carbon assimilation using light energy, such as higher plants.

나아가, 본 발명의 용어 "폐배지"는 미생물 배양물을 의미하며, 배양 원액 자체뿐만 아니라 배양 원액을 농축한 액상의 농축물(즉,농축액) 또는 분말상의 농축물을 포함하는 포괄적인 의미이다.Further, the term "spent medium " of the present invention means a microorganism culture, and is a comprehensive meaning including not only the culture stock solution itself but also a liquid concentrate (i.e., concentrate) or a powder concentrate obtained by concentrating the culture stock solution.

더불어, 본 발명의 용어 "최소배지"는 균이 요구하는 영양 물질이 최소한 한 가지 이상 결핍되어 있는 배지로서, 어느 생물의 야생형의 세포가 증식될 수 있는 합성배지로 필요 최소한의 조성을 가진 것을 의미한다.In addition, the term "minimal medium " of the present invention means a medium in which at least one nutrient required by a bacterium is deficient and has a minimum necessary composition as a synthetic medium in which wild type cells of a certain organism can be proliferated .

본 발명은 미생물 배양 후 버려지는 폐배지의 재사용을 통한 이산화탄소의 저감뿐만 아니라 여러 유용한 생리활성물질을 생산할 수 있기 때문에 친환경적이며, 까다로운 폐배지의 처리과정에 있어 비용절감 효과가 우수한 매우 경제적인 미생물 배양 폐배지 재사용 방법 및 이에 사용할 수 있는 미생물 분리배양 장치를 제공하는 효과가 있다.The present invention can produce various useful physiologically active substances as well as reduction of carbon dioxide through reuse of discarded waste medium after cultivation of microorganisms. Therefore, the present invention can provide a highly economical microorganism culture which is eco- There is an effect of providing a method of reusing waste media and a microorganism separation culture apparatus which can be used therefor.

또한, 본 발명은 미생물의 분리배양을 통해 미생물에서 생성되는 이산화탄소를 실시간으로 고정화할 수 있는 공정 시스템을 제공할 수 있으며, 이를 통해 미생물로부터 원하고자하는 생성물을 얻음과 동시에 로도박터 스페로이드에서는 이산화탄소 저감과 그에 따라 생성되는 유용한 유기화합물을 얻을 수 있고, 이러한 유용 유기화합물을 다시 대장균 또는 사카로마이세스 세레비제의 탄소원 또는 영양원으로 활용될 수 있는 연속공정이 가능하기 때문에 폐배지의 재사용 효과가 우수하다.In addition, the present invention can provide a process system capable of immobilizing carbon dioxide produced in a microorganism in real time through separate culture of microorganisms, thereby obtaining a desired product from the microorganism, and at the same time, And a useful organic compound produced thereby can be obtained. Since this continuous organic process can be utilized as a carbon source or a nutrient source of Escherichia coli or Saccharomyces cerevisiae, the effect of reusing the waste medium is excellent .

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 미생물 분리배양 장치의 단면도이다.
도 2는 사카로마이세스 세레비제 및 로도박터 스페로이드의 분리배양을 통한 이산화탄소에 대해 가스 크로마토그래피를 통해 분석한 결과를 나타내는 그래프이다(R-S:로도박터 스페로이드 및 사카로마이세스 세레비제의 분리배양, sis-S:사카로마이세스 세레비제만 배양(대조군), R-SD:로도박터 스페로이드만 배양(대조군)).
도 3은 대장균 및 로도박터 스페로이드의 분리배양을 통한 이산화탄소에 대해 가스 크로마토그래피를 통해 분석한 결과를 나타내는 그래프이다(R-E:로도박터 스페로이드 및 대장균의 분리배양, sis-E:대장균만 배양(대조군), R-M9:로도박터 스페로이드만 배양(대조군)).
도 4는 상기 도 2의 방법으로 배양되어 얻어지는 세포에 대한 건조중량으로, 로도박터 스페로이드와 사카로마이세스 세레비제의 분리배양에 대한 건조중량에 대한 결과를 나타내는 그래프이다(R-S=>R:로도박터 스페로이드와 사카로마이세스 세레비제의 분리배양에서의 로도박터 스페로이드의 건조중량, R-SD=>R: 동일조건에서 로도박터 스페로이드만 배양한 경우의 로도박터 스페로이드의 건조중량, RS=>: 로도박터 스페로이드와 사카로마이세스 세레비제의 분리배양에서 사카로마이세스 세레비제의 건조중량, sis-S=>S:동일조건에서 사카로마이세스 세레비제만 배양한 경우의 사카로마이세스 세레비제의 건조중량).
도 5는 상기 도 4의 방법으로 배양되어 얻어지는 세포에 대한 건조중량으로, 로도박터 스페로이드와 대장균의 분리배양에 대한 건조중량에 대한 결과를 나타내는 그래프이다.(R-E=>R:로도박터 스페로이드와 대장균의 분리배양에서 로도박터 스페로이드의 건조중량, R-M9=>R:동일조건에서 로도박터 스페로이드만 배양한 경우의 로도박터 스페로이드의 건조중량, R-E=>E:로도박터 스페로이드와 대장균의 분리배양에서 대장균의 건조중량, sis-E=>E:동일조건에서 대장균만 배양한 경우의 대장균의 건조중량)
도 6은 사카로마이세스 세레비제 또는 대장균과 로도박터 스페로이드의 분리배양을 통한 박테리오클로로필의 함량에 대한 결과를 나타내는 그래프이다.(R-E: 로도박터 스페로이드와 대장균 분리배양, R-M9: 동일 조건에서 로도박터 스페로이드만 배양, R-S: 로도박터 스페로이드와 사카로마이세스 세레비제의 분리배양, R-SD: 동일조건에서 로도박터 스페로이드만 배양)
도 7은 사카로마이세스 세레비제 또는 대장균과 로도박터 스페로이드의 분리배양을 통한 카로테노이드의 함량에 대한 결과를 나타내는 그래프이다.(R-E: 로도박터 스페로이드와 대장균 분리배양, R-M9: 동일 조건에서 로도박터 스페로이드만 배양, R-S: 로도박터 스페로이드와 사카로마이세스 세레비제의 분리배양, R-SD: 동일조건에서 로도박터 스페로이드만 배양)
도 8은 실험예 2-1에서 사카로마이세스 세레비제의 배지 종류와 균주에 따른 글루코스 소비율 분석한 결과이다.
도 9는 실험예 2-2에서 사카로마이세스 세레비제의 배지 종류와 균주에 따른 사카로마이세스 세레비제의 건조중량에 대한 분석한 결과이다.
도 10은 실험예 2-3에서 사카로마이세스 세레비제의 배지 종류와 균주에 따른 사카로마이세스 세레비제의 에탄올 생산에 대한 분석한 결과이다.
도 11은 재사용된 배지에서의 로도박터 스페로이드의 배양된 모습을 나타낸 사진이다(used YPD:사카로마이세스 세레비제 폐배지, used LB:대장균 폐배지).
도 12는 상기 도 11의 재사용된 배지에서 성장한 로도박터 스페로이드의 투과전자현미경(TEM) 이미지이다(used YPD:사카로마이세스 세레비제 폐배지, used LB:대장균 폐배지).
도 13은 재사용된 배지에서 성장한 로도박터 스페로이드의 이산화탄소 저감 효율을 크로마토그래피(gas chromatography)를 통해 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14는 재사용된 YPD 배지에 배양한 로도박터 스페로이드에 따른 말산의 농도에 대한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 15는 재사용된 LB 배지에 배양한 로도박터 스페로이드에 따른 젖산의 농도에 대한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 16은 사카로마이세스 세레비제 또는 대장균의 최소배지인 SD배지와 M9배지를 로도박터 스페로이드의 배양에 재사용할 때의 세포성장(건조중량)에 대한 결과를 나타내는 그래프이다(sist: 로도박터 스페로이드의 배지인 sistrom’s media 배지에서 배양한 결과, Used M9: 대장균을 배양했던 배지, Used SD: 사카로마이세스 세레비제를 배양했던 배지).
도 17은 상기 도 16에 따른 박테리오클로로필의 함량에 대한 결과를 나타내는 그래프이다(sist: 로도박터 스페로이드의 배지인 sistrom’s media 배지에서 배양한 결과, Used M9: 대장균을 배양했던 배지, Used SD: 사카로마이세스 세레비제를 배양했던 배지).
도 18은 상기 도 16에 따른 카로티노이드의 함량에 대한 결과를 나타내는 그래프이다(sist: 로도박터 스페로이드의 배지인 sistrom’s media 배지에서 배양한 결과, Used M9: 대장균을 배양했던 배지, Used SD: 사카로마이세스 세레비제를 배양했던 배지).
도 19는 사카로마이세스 세레비제를 SD배지에서 배양을 한 후 다시 글루코스만 첨가하여 폐배지를 재사용하는 방식으로 최종 2회까지 재사용했을 때의 첨가된 글루코스 농도와 생성된 에탄올의 농도 그리고 에탄올 생성 효율에 대한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 20은 도 22의 실험 절차를 도식화한 그림이다.
도 21은 상기 도 19의 실험 절차를 도식화한 그림이다.
도 22은 사카로마이세스 세레비제를 SD배지에서 배양을 한 후 사용된 SD배지를 로도박터 스페로이드의 배양에 사용하고나서 다시 다시 글루코스만 첨가하여 사용했던 배지를 재사용하는 방식으로 최종 2회까지 재사용했을 때의 첨가된 글루코스 농도와 생성된 에탄올의 농도 그리고 에탄올 생성 효율에 대한 결과를 나타내는 그래프이다.
1 is a cross-sectional view of a microbial separation culture apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the results of gas chromatography analysis of carbon dioxide through separate culture of saccharomyces cerevisiae and rhodobacter sphaero (RS: separation of rhodobacter speraceum and saccharomyces cerevisiae Culture, sis-S: Saccharomyces cerevisiae culture (control group), R-SD: Rhodobacter sphaeroide culture only (control group)).
FIG. 3 is a graph showing the results of gas chromatography analysis of carbon dioxide through separate culture of Escherichia coli and Rhodobacter sphaero (RE: separate culture of Rhodobacter sphaeroide and Escherichia coli, sis-E: E. coli only culture Control group), R-M9: rhodobacter sphaeroide only culture (control group)).
FIG. 4 is a graph showing the results of dry weight of separated cultures of rhodobacter sphaeroide and saccharomyces cerevisiae in terms of dry weight of cells obtained by culturing by the method of FIG. 2 (RS => R: R-SD => R: dry weight of Rhodobacter sphaeroide when Rhodobacter sphaeroid alone was cultured under the same conditions. , RS =>: dry weight of saccharomyces cerevisiae in a separate culture of rhodobacter sphaeroide and saccharomyces cerevisiae, sis-S => S: when only saccharomyces cerevisiae was cultured under the same conditions Dry weight of saccharose.
FIG. 5 is a graph showing the dry weight of the cells obtained by culturing in accordance with the method of FIG. 4, on the dry weight of the isolated cultures of Rhodobacter sphaeroides and Escherichia coli (RE => R: Rhodobacter sphaeroides And R: M9 => R: dry weight of Rhodobacter sphaeroid only when Rhodobacter sphaeroide was cultured under the same conditions, RE => E: Rhodobacter sphaeroide Eis = E: dry weight of Escherichia coli when Escherichia coli alone cultured under the same conditions)
FIG. 6 is a graph showing the results on the content of bacteriophyllophyll through separation cultivation of Saccharomyces cerevisiae or E. coli and Rhodobacter sphaeroide. (RE: Rhodobacter sphaeroide and Escherichia coli isolated culture, R-M9: , RS: separate culture of Rhodobacter sphaeroide and Saccharomyces cerevisiae, R-SD: cultivation of Rhodobacter sphaeroid alone under the same conditions)
FIG. 7 is a graph showing the results on the content of carotenoids through separate culture of Saccharomyces cerevisiae or E. coli and Rhodobacter sphaeroide (RE: Separation of Rhodobacter sphaeroides and E. coli, R-M9: , RS: separate culture of Rhodobacter sphaeroide and Saccharomyces cerevisiae, R-SD: cultivation of Rhodobacter sphaeroid alone under the same conditions)
FIG. 8 shows the results of analysis of glucose consumption rate according to the culture medium and strain of Saccharomyces cerevisiae in Experimental Example 2-1.
9 shows the results of analysis of the dry weight of saccharomyces cerevisiae according to the culture medium and strain of Saccharomyces cerevisiae in Experimental Example 2-2.
10 shows the results of analysis of ethanol production of Saccharomyces cerevisiae according to the culture medium and strain of Saccharomyces cerevisiae in Experimental Example 2-3.
Fig. 11 is a photograph showing the cultured state of Rhodobacter sphaeroide in the reused medium (used YPD: saccharomyces cerevisiae waste medium, used LB: coliform lungy medium).
FIG. 12 is a transmission electron microscope (TEM) image of Rhodobacter sprooid grown in the reused medium of FIG. 11 (used YPD: saccharomyces cerevisiae spent medium, used LB: coliform lung medium).
13 is a graph showing the results of analysis of the carbon dioxide abatement efficiency of Rhodobacter sphaeroide grown on a reused medium through gas chromatography.
14 is a graph showing the results for the concentration of malic acid according to Rhodobacter sphaeroi cultured on a reused YPD medium.
FIG. 15 is a graph showing the results for the concentration of lactic acid according to Rhodobacter sphaeroide cultured on reused LB medium. FIG.
16 is a graph showing the results of cell growth (dry weight) when SD medium and M9 medium as the minimum medium of Saccharomyces cerevisiae or Escherichia coli were re-used for culturing Rhodobacter sphaeroide (sist: Rhodobacter As a result of culturing in sistrom's media medium, which is a medium of speroid, used M9: medium in which Escherichia coli was cultured, used SD: medium in which Saccharomyces cerevisiae was cultured).
FIG. 17 is a graph showing the results of the content of the bacteriophilic chlorophyll according to FIG. 16 (sist: the medium which was used in sistrom's media medium used as Rhodobacter sphaeroide and used M9: Escherichia coli, used SD: The badge that cultivated Roman Ises Serve Bizet).
FIG. 18 is a graph showing the results of the content of carotenoids according to FIG. 16 (sist: a medium used for culturing Escherichia coli in a sistrom's media medium, Rhodobacter sphaeroide, used SD: A medium in which mycese serebesis was cultured).
19 is a graph showing the relationship between the concentration of glucose added, the concentration of produced ethanol and the concentration of ethanol produced when the saccharomyces cerevisiae was reused up to the last two times by reusing the waste medium after culturing in SD medium, A graph showing the results for efficiency.
FIG. 20 is a diagram illustrating the experimental procedure of FIG. 22; FIG.
FIG. 21 is a diagram illustrating the experimental procedure of FIG. 19.
Fig. 22 shows the results obtained by culturing Saccharomyces cerevisiae in an SD medium, using the SD medium used for culturing Rhodobacter sphaeroide, and then adding the glucose again to the medium to reuse the medium. A graph showing the results of the added glucose concentration, ethanol concentration, and ethanol production efficiency when reused.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

상술한 바와 같이, 미생물이 배양된 후 버려지는 폐배지는 감염성 폐기물로 분류되어 감염성폐기물 수거용기에 보관하여야 하며, 감염성 폐기물이 포함된 용기는 허가된 감염성 폐기물 처리업체가 직접 수거하여 처리토록 하기 때문에 폐배지의 처리 절차가 까다롭고 처리비용이 비싸며 배양시 생성된 이산화탄소로 인한 환경오염의 문제점이 있었다.As described above, the waste medium that is discarded after the microorganisms have been cultured is classified as infectious waste and should be stored in the infectious waste collection container. Since the container containing the infectious waste is directly collected and handled by the authorized infectious waste treatment company The treatment procedure of the waste medium is difficult, the treatment cost is high, and there is a problem of environmental pollution due to the carbon dioxide produced during the cultivation.

이에 본 발명에서는 미생물 배양된 폐배지에 광합성 세균을 접종하여 폐배지에 포함된 이산화탄소 저감과 생리활성물질 및 유기산을 생산하는 단계;를 함유하는 미생물 배양 폐배지 재사용 방법을 제공함으로써 상술한 문제의 해결을 모색하였다. 이를 통해, 미생물 배양 후 버려지는 폐배지의 재사용을 통한 이산화탄소의 저감뿐만 아니라 여러 유용한 생리활성물질을 생산할 수 있기 때문에 친환경적이며, 까다로운 폐배지의 처리과정에 있어 비용절감 효과가 우수한 매우 경제적인 미생물 배양 폐배지 재사용 방법 및 이에 사용할 수 있는 미생물 분리배양 장치를 제공하는 효과가 있다.Accordingly, the present invention provides a method for reusing a microbial culture waste medium containing the step of inoculating photosynthetic bacteria into a pulmonary medium cultured with a microorganism to produce carbon dioxide reduction, a physiologically active substance and an organic acid contained in the pulmonary medium, Respectively. As a result, it is possible to produce various useful physiologically active substances as well as to reduce carbon dioxide by reusing the waste medium that is discarded after culturing the microorganisms. Therefore, it is possible to produce a very economical microorganism culture There is an effect of providing a method of reusing waste media and a microorganism separation culture apparatus which can be used therefor.

상기 폐배지 재사용 방법은 광합성 세균인 로도박터 스페로이드가 폐배지에 포함된 미생물 배양시 생성된 이산화탄소를 탄소원으로 이용하여 이산화탄소를 고정화함으로써, 상기 폐배지 내에서 로도박터 스페로이드에 의한 이산화탄소 저감을 기반으로 로도박터 스페로이드 유래 생리활성물질 및 유기산의 생성을 향상시킬 수 있다.The method for reusing the waste medium is a method of reducing carbon dioxide by Rhodobacter sphaeroide in the waste medium by using carbon dioxide produced by culturing a microorganism containing Rhodobacter sphaeroid, which is a photosynthetic bacterium, in a waste medium as a carbon source, The production of rhodobacter sphaeroide-derived physiologically active substances and organic acids can be improved.

본 발명의 배지는 통상적으로 미생물 배양 배지에 첨가할 수 있는 물질을 포함하는 것이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 이스트 익스트렉트(yeast extract), 트립톤(tryptone) 및 펩톤(peptone)을 포함하는 영양성분을 함유하는 합성 배지일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 YPD(Yeast extract 0.5~2 중량%, Peptone 1~3 중량% 및 Dextrose 1~3 중량%를 포함), LB(Luria-Bertani; Yeast extract 0.1~1 중량%, Tryptone 0.5~2 중량% 및 NaCl 0.5~2 중량%를 포함), SD(0.1~1 중량% Yeast nigtrogen base without amino acid, 0.1~1 중량% casamino acid 및 0.1~1 중량% glucose를 포함) 또는 M9(Na2HPO4·7H2O 0.5~5 g/l, KH2PO4 5~15 g/l, NaCl 1~10 g/l 및 NH4Cl 0.5~5 g/l를 포함)일 수 있다. The medium of the present invention is not particularly limited as long as it includes a substance that can be added to a microorganism culture medium, but preferably includes yeast extract, tryptone, and peptone. YPD (containing 0.5 to 2% by weight of yeast extract, 1 to 3% by weight of peptone and 1 to 3% by weight of Dextrose), LB (Luria-Bertani; Yeast extract 0.1 to 1 wt% of yeast nigrogen base without amino acid, 0.1 to 1 wt% of casamino acid, and 0.1 to 1 wt% of SD (including 0.1 to 1 wt%, Tryptone 0.5 to 2 wt% and NaCl 0.5 to 2 wt% including glucose) or M9 (Na 2 HPO 4 · 7H 2 O 0.5 ~ 5 g / l, KH 2 PO 4 5 ~ 15 g / l, NaCl 1 ~ 10 g / l , and NH 4 Cl 0.5 ~ 5 g / l ). ≪ / RTI >

또한, 액체배지를 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.In addition, liquid media may be used, but are not limited thereto.

상기 배지에 의해 배양될 수 있는 미생물은 원핵세포 및/또는 효모라면 특별히 제한하지 없으나, 바람직하게는 대장균 속 및/또는 효모(yeast)속 미생물을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 대장균 속 미생물로 대장균(Escherichia coli) 및/또는 효모(yeast)속 미생물로 사카로마이세스 세레비제(Saccharomyces cerevisiae)를 포함할 수 있다.The microorganism that can be cultured by the medium is not particularly limited as long as it is a prokaryotic cell and / or a yeast, but preferably it may include a microorganism belonging to the genus Escherichia and / or yeast, more preferably a microorganism belonging to the genus Escherichia coli And may include Saccharomyces cerevisiae as an Escherichia coli and / or yeast microorganism.

상기 대장균 속 미생물인 대장균(Escherichia coli)과 효모(yeast)속 미생물은 사카로마이세스 세레비제(Saccharomyces cerevisiae)는 현재 가장 대표적으로 사용되고 있는 산업용 균주로써 그 활용 분야가 의약, 식품, 화학, 에너지 등에서 매우 다양하게 사용되고 있으며, 이를 기반으로 비슷한 배양과 성장 패턴을 갖는다면, 충분히 활용 가능할 것으로 판단되기 때문에 가장 대표되는 두 가지 미생물을 본 발명에 사용하였다.The microorganisms Escherichia coli and yeast in the Escherichia coli are Saccharomyces cerevisiae, which is the most widely used industrial strains currently used in medicine, food, chemistry, energy, etc. Because it is widely used, and if it has similar culture and growth pattern based on it, it is considered that it can be fully utilized. Therefore, two most representative microorganisms are used in the present invention.

나아가, 상기 미생물은 성장을 통해 이산화탄소를 생성하기 때문에 생성된 이산화탄소의 저감 효율과 그로 인한 유기물의 생산에 대한 분석이 보다 용이하였으며, 배양 조건이 혐기, 호기 모두에서 가능하기 때문에 본 연구의 방법적 부분에서도 적합할 것으로 판단된다.Furthermore, since the microorganisms produce carbon dioxide through growth, it is easier to analyze the reduction efficiency of the produced carbon dioxide and the production of the organic matter. Therefore, since the culture conditions are both anaerobic and aerobic, .

상기 광합성 세균은 고등식물과 같이 빛에너지를 이용하여 탄소 동화작용을 행하는 통상의 세균이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 클로로비움속 세균(Chlorobium sp.), 크로마튬속 세균(Chromatium sp.), 로도스피릴륨속 세균(Rhodospirillum sp.), 로돕센도모나스속 세균(Rhodopsendomonas sp.), 로도박터속 세균(Rhodobacter sp.) 및 로돕슈도모나스속 세균(Rhodopseudomonas sp.)으로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 로도박터 스페로이드 변이균주(기탁기관: 국립농업과학원 농업유전자원센터, 기탁번호: KACC91572P, 기탁일자: 2010년 8월 12일) 및 로도박터 스페로이드로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The photosynthetic bacterium is not particularly limited as long as it is an ordinary bacterium that carries out carbon assimilation using light energy such as higher plants. Preferably, the photosynthetic bacterium is Chlorobium sp., Chromatium sp. It comprises at least one of the group consisting of Rhodospirillum sp., Rhodopsendomonas sp., Rhodobacter sp. And Rhodopseudomonas sp. And more preferably a strain belonging to the group consisting of Rhodobacter sphaeroide mutant strain (Deposit Agency: National Institute of Agricultural Science, National Institute of Agricultural Science and Technology, Accession No .: KACC91572P, deposit date: Aug. 12, 2010) Or more species.

상기 로도박터 스페로이드 변이균주(기탁기관: 국립농업과학원 농업유전자원센터, 기탁번호: KACC91572P, 기탁일자: 2010년 8월 12일)는 로도박터 스페로이드(기탁기관: 미생물자원센터, 기탁번호: KCTC 1434, 기탁일자: 1984년)를 친주로 하여 N-메틸-N`-니트로-N-니트로소구아니딘(N-methyl-N`-nitro-N-nitrosoguanidine)를 처리하여 수득한 변이균주로써, 로도박터 스페로이드에 비하여 생물 및 동물세포의 성장 촉진능이 향상되어 현저하게 뛰어난 미생물 생리활성능을 가진다. 본 발명에 적용시 다른 종류의 로도박터 스페로이드보다 이산화탄소를 이용한 다양한 유기물질 생산성이 우수하여 이를 통한 폐배지의 재사용에 있어서 우수한 효과를 나타낸다.The above-mentioned Rhodobacter sphaeroide mutant strain (deposited by National Institute of Agricultural Science and Technology, National Institute of Agricultural Science and Technology, Accession No .: KACC91572P, deposit date: August 12, 2010) was deposited with Rhodobacter sphaeroide (Depository: (N-methyl-N-nitro-N-nitrosoguanidine) as a parental strain by treating a strain of the present invention with a mutant strain (KCTC 1434, Compared to Rhodobacter sphaeroide, the growth promoting ability of biological and animal cells is improved, and it has remarkably excellent microbial physiological activity performance. The present invention is superior to other types of Rhodobacter sphaeroids in producing various organic materials using carbon dioxide, and thus exhibits an excellent effect in reusing waste media.

실험예 4 내지 5에서 확인할 수 있듯이, 상기 로도박터 스페로이드 변이균주(기탁기관: 국립농업과학원 농업유전자원센터, 기탁번호: KACC91572P, 기탁일자: 2010년 8월 12일)를 미생물이 배양된 폐배지에 접종함으로써 폐배지에 포함된 이산화탄소를 저감하고 이를 통해 생리활성물질 및 유기산을 생산량을 향상시킴으로써 폐배지를 재사용하는데 매우 바람직함을 알 수 있다.As can be seen from Experimental Examples 4 to 5, the Rhodobacter sphaeroide mutant strain (deposited at National Academy of Agricultural Science, National Institute of Agricultural Science and Technology, Accession No .: KACC91572P, deposit date: Aug. 12, 2010) It is preferable to reduce the amount of carbon dioxide contained in the waste medium by inoculating the waste in the culture medium, thereby improving the production amount of the biosurfactant and the organic acid, thereby reusing the waste medium.

상기 폐배지의 이산화탄소 저감은 로도박터 스페로이드가 폐배지에 포함된 미생물 배양시 생성된 이산화탄소를 탄소원으로 이용하여 이산화탄소를 고정화함으로써 나타나는 효과이며, 이는 폐배지에서 배양된 로도박터 스페로이드의 세포 건조중량을 측정함으로써 폐배지에 포함된 미생물 배양시 생성된 이산화탄소를 탄소원으로 이용하였는지 확인할 수 있다(실험예 4 및 도 13 참조).The reduction of carbon dioxide in the waste medium is an effect of immobilizing carbon dioxide by using carbon dioxide generated from the culture of microorganisms containing Rhodobacter sphaerois in the waste medium as a carbon source. This is because the cell dry weight of Rhodobacter sphaeroide , It can be confirmed whether or not carbon dioxide produced during culturing the microorganism contained in the waste medium is used as a carbon source (see Experimental Example 4 and FIG. 13).

더불어, 상기 폐배지 내에서 로도박터 스페로이드에 의한 이산화탄소 저감을 기반으로 로도박터 스페로이드 유래 생리활성물질 및 유기산의 생성을 향상시킬 수 있다(실험예 5, 도 14 내지 15 참조).In addition, the production of physiologically active substances derived from Rhodobacter sphaeroides and organic acids can be improved based on reduction of carbon dioxide by Rhodobacter sphaeroides in the waste medium (see Experimental Example 5, Figs. 14 to 15).

상기 생리활성물질은 로도박터 스페로이드 유래 생리활성물질이며, 바람직하게는 박테리오클로로필 및/또는 카로테노이드를 포함할 수 있다. The physiologically active substance is a physiologically active substance derived from Rhodobacter sphaeroides, and may preferably contain bacteriophilic chlorophyll and / or carotenoid.

상기 유기산은 로도박터 스페로이드 유래 유기산이면 그 종류를 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 말산 또는 젖산일 수 있다.If the organic acid is Rhodobacter sphaeroide-derived organic acid, the kind thereof is not particularly limited, but may be malic acid or lactic acid.

또한, 이산화탄소를 생성하는 미생물을 포함하는 미생물 배양기; 광합성 세균을 포함하는 세균 배양기; 및 상기 미생물 배양기와 세균 배양기 사이를 연결하고, 미생물 배양기와 세균 배양기의 기체 흐름을 가능하게 하는 연결배양로; 를 포함하는 미생물을 이용한 미생물 분리배양 장치를 제공한다.In addition, a microorganism incubator comprising a microorganism producing carbon dioxide; Bacterial incubators containing photosynthetic bacteria; And a connection culture for connecting between the microorganism incubator and the microbial culture incubator and allowing gas flow in the microbial incubator and the bacterial incubator; The present invention also provides an apparatus for separating and culturing microorganisms using microorganisms.

이를 통해 배지에 포함된 미생물 배양시 생성되는 이산화탄소를 바로 고정화시킴으로써 폐배지 내의 이산화탄소 저감 효과가 있으며, 상기 이산화탄소를 광합성 세균 배양기의 탄소원으로 제공하여 미생물 유래 생리활성물질 및 유기산의 생산량을 증가시킬 수 있다.By directly immobilizing the carbon dioxide produced in the cultivation of the microorganism contained in the medium, the carbon dioxide in the waste medium is effectively reduced, and the carbon dioxide is supplied as a carbon source of the photosynthetic bacteria, thereby increasing the production amount of the microorganism-derived physiologically active substance and the organic acid .

본 발명의 일구현예인 도 6은 실시예 1에 따른 미생물 분리배양 장치를 나타내는 단면도로서, 이산화탄소를 생성하는 미생물을 포함하는 미생물 배양기(10); 광합성세균을 포함하는 세균 배양기(20); 및 미생물 배양기(10)와 세균 배양기(20) 사이를 연결하고, 미생물 배양기(10)와 세균 배양기(20)의 기체 흐름을 가능하게 하는 연결배양로(30);를 포함한다.FIG. 6 is a cross-sectional view of a microorganism separating and culturing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, which comprises a microorganism incubator 10 including a microorganism producing carbon dioxide; A bacterial incubator (20) comprising photosynthetic bacteria; And a connection culture path 30 connecting between the microbial culture device 10 and the bacterial culture device 20 and allowing the gas flow of the microbial culture device 10 and the bacterial culture device 20.

먼저, 미생물 배양기(10)는 이산화탄소를 생성하는 미생물을 배양하는 것으로서, 상기 미생물은 이산화탄소를 생성하는 미생물이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 대장균 또는 사카로마이세스 세레비제를 포함할 수 있다. First, the microorganism incubator 10 cultivates a microorganism that produces carbon dioxide. The microorganism is not particularly limited as long as it is a microorganism that produces carbon dioxide. Preferably, the microorganism may include E. coli or saccharomyces cerevisiae.

상기 미생물 배양기의 부피는 제한이 없지만, 바람직하게는 대량 배양을 위한 것일 수 있으며, 멸균 가능한 내열 유리병 또는 삼각플라스크를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The volume of the microorganism incubator is not limited, but may be preferably for a large-scale culture, and a sterilizable heat-resistant glass bottle or an Erlenmeyer flask may be used, but is not limited thereto.

또한, 미생물 배양기(10)는 미생물로부터 발생한 이산화탄소를 유로에 유출시키기 위한 개폐수단(21)을 더 포함할 수 있으며, 이를 통해 이산화탄소의 유출을 조절할 수 있다. 상기 개폐수단은 통상적으로 기체를 조절하는 개폐수단이면 이에 제한되지 않지만, 바람직하게는 밸브 또는 레버를 포함할 수 있다.In addition, the microorganism incubator 10 may further include an opening / closing means 21 for discharging carbon dioxide generated from the microorganisms to the flow path, thereby controlling the outflow of the carbon dioxide. The opening / closing means is not limited to the opening and closing means that normally controls the gas, but may preferably include a valve or a lever.

다음, 세균 배양기(20)는 미생물로부터 발생한 이산화탄소를 유로를 통해 유입시키기 위한 개폐수단(22)을 더 포함할 수 있으며, 상기 개폐수단(21)은 통상적으로 기체를 조절하는 개폐수단이면 이에 제한되지 않지만, 바람직하게는 밸브 또는 레버를 포함할 수 있다.Next, the bacteria incubator 20 may further include an opening / closing unit 22 for introducing carbon dioxide generated from the microorganisms through a flow path. The opening / closing unit 21 is not limited to the opening / But may preferably include a valve or a lever.

상기 세균 배양기의 부피는 제한이 없지만, 바람직하게는 대량 배양을 위한 것일 수 있으며, 멸균 가능한 내열 유리병 또는 삼각플라스크를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Although the volume of the bacterial incubator is not limited, it may preferably be for a large-scale culture, and a sterilizable heat-resistant glass bottle or an Erlenmeyer flask may be used, but is not limited thereto.

상기 세균 배양기에 포함하는 세균은 고등식물과 같이 빛에너지를 이용하여 탄소 동화작용을 행하는 통상의 광합성 세균이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 클로로비움속 세균(Chlorobium sp.), 크로마튬속 세균(Chromatium sp.), 로도스피릴륨속 세균(Rhodospirillum sp.), 로돕센도모나스속 세균(Rhodopsendomonas sp.), 로도박터속 세균(Rhodobacter sp.) 및 로돕슈도모나스속 세균(Rhodopseudomonas sp.)으로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 로도박터 스페로이드 변이균주(기탁기관: 국립농업과학원 농업유전자원센터, 기탁번호: KACC91572P, 기탁일자: 2010년 8월 12일) 및 로도박터 스페로이드로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있다.Bacteria contained in the bacterial incubator are not particularly limited as long as they are ordinary photosynthetic bacteria that perform carbon assimilation using light energy, such as higher plants. Preferably, the bacteria include chlorobium sp., Chromatin 1 of the group consisting of Rhodospirillum sp., Rhodopsendomonas sp., Rhodobacter sp., and Rhodopseudomonas sp.), Rhodobacter sp. (Depository: National Institute of Agricultural Science and Technology, National Institute of Agricultural Science and Technology, Accession No .: KACC91572P, deposit date: Aug. 12, 2010) and Rhodobacter sphaeroides ≪ RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI >

다음으로, 미생물 배양기와 세균 배양기 사이를 연결하고, 미생물 배양기와 세균 배양기의 기체 흐름을 가능하게 하는 연결배양로(30)를 설명한다. Next, a connection culture furnace 30 is shown which connects between the microbial incubator and the bacterial incubator, and enables the gas flow of the microbial incubator and the bacterial incubator.

상기 연결배양로(30)는 미생물 배양기와 세균 배양기의 기체 흐름을 가능하게 미생물 배양기와 세균 배양기 사이를 연결하는 통로로서, 길이, 직경 및 재질은 제한이 없으나, 바람직하게는 튜브일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 유리관 또는 실리콘튜브일 수 있다.The connection culture furnace 30 is a passage for connecting the microorganism culture device and the bacterial culture device to the microbial culture device and the microbial culture device so as to allow the gas flow to flow therebetween. The length, the diameter and the material of the microbial culture device are not limited, Preferably a glass tube or a silicon tube.

상기 미생물 분리배양 장치는 폐배지에 포함된 미생물 배양시 생성되는 이산화탄소를 바로 고정화시킴으로써 폐배지 내의 이산화탄소 저감 효과를 수득할 수 있으며, 이를 탄소원으로 하여 로도박터 스페로이드 유래 생리활성물질 및 유기산의 생산량을 증가시킬 수 있다.The microorganism separating and culturing apparatus can directly reduce the carbon dioxide produced in the cultivation of the microorganism contained in the waste medium, thereby reducing the carbon dioxide in the waste medium. Using the carbon dioxide as the carbon source, the production amount of the physiologically active substance and the organic acid derived from Rhodobacter sphaeroide .

또한, 상기 미생물 분리배양 장치는 미생물 배양으로 인해 생성되는 이산화탄소를 세균 배양기로 유입하여 광합성 세균의 배양에 사용함으로써 미생물의 배양 및 광합성 세균의 배양을 향상시킬 수 있다.In addition, the microorganism separation culture apparatus can improve the culture of microorganisms and the culture of photosynthetic bacteria by introducing carbon dioxide produced by the microorganism culture into a bacterial culture apparatus and using the same for culturing photosynthetic bacteria.

나아가, 이산화탄소를 생성하는 미생물을 배양하는 미생물 배양기에 배양하는 단계; 광합성세균을 세균 배양기에 배양하는 단계; 및 상기 미생물 배양기에서 생성된 이산화탄소를 연결배양로를 통해 세균 배양기로 공급하는 단계;를 포함하는 미생물 분리배양 장치를 이용한 미생물 배양 폐배지의 재사용 방법을 제공한다. Further comprising the steps of: culturing the microorganism producing carbon dioxide in a microorganism incubator; Culturing the photosynthetic bacteria in a bacterial incubator; And supplying carbon dioxide produced in the microorganism incubator to a bacterial incubator through a connection culture furnace. The present invention also provides a method for reusing microorganism culture waste media using the microorganism separation culture apparatus.

이를 통해 대장균(Escherichia coli) 또는 사카로마이세스 세레비제(Saccharomyces cerevisiae)에서 생성되는 이산화탄소를 실시간으로 고정화할 수 있는 공정 시스템을 제공할 수 있으며, 상기 두 가지 균주인 대장균(Escherichia coli) 또는 사카로마이세스 세레비제(Saccharomyces cerevisiae)를 분리 배양하면 연속 공정이 가능할 수 있다. 따라서 대장균 또는 사카로마이세스 세레비제에서 원하고자 하는 생성물을 얻음과 동시에 로도박터 스페로이드에서는 이산화탄소 저감과 그에 따라 생성되는 유용한 유기화합물을 얻을 수 있고 또한 이러한 유용 유기화합물을 다시 대장균 또는 사카로마이세스 세레비제의 탄소원 또는 영양원으로 활용될 수 있는 연속공정이 가능하다.Thus, it is possible to provide a process system capable of immobilizing carbon dioxide produced in Escherichia coli or Saccharomyces cerevisiae in real time, and the two strains Escherichia coli or Saccharomyces cerevisiae Separate cultivation of Saccharomyces cerevisiae may allow continuous processing. Therefore, it is possible to obtain a desired product in E. coli or Saccharomyces cerevisiae, and at the same time, it is possible to obtain a useful organic compound which is produced by reduction of carbon dioxide in Rhodobacter sphaeroide, and also to recover such useful organic compound again from Escherichia coli or Saccharomyces A continuous process that can be utilized as a carbon source or a nutrient source of serebese is possible.

상기 분리배양 방법은 폐배지에 포함된 미생물 배양시 생성된 이산화탄소가 로도박터 스페로이드가 배양된 배양용기에 연결된 유로를 통해 이동하여, 이산화탄소가 로도박터 스페로이드에 의해 동시에 고정화됨으로써 이산화탄소의 저감 효율을 높이는 것이다. 폐배지에 포함된 미생물 배양시 생성된 이산화탄소의 고정화를 통해 로도박터 스페로이드 유래 생리활성물질 및 유기산의 생성이 향상되어 폐배지를 재사용할 수 있다(도 1 참조).In the separation culture method, the carbon dioxide produced in culturing the microorganisms contained in the waste medium moves through a channel connected to the culture vessel in which rhodobacter sphaero is cultured, and the carbon dioxide is simultaneously immobilized by Rhodobacter spolide, It is the height. The immobilization of the carbon dioxide produced in culturing the microorganisms contained in the waste medium improves the production of the physiologically active substance derived from Rhodobacter sphaeroide and the organic acid, so that the waste medium can be reused (see FIG. 1).

구체적으로, 실시예 1에서 확인할 수 있듯이, 실질적인 이산화탄소의 저감에 대한 대조군은 분리배양의 조건에서 각각 사카로마이세스 세레비제 또는 대장균을 접종하지 않은 배지 상태로 존재하는 경우와 로도박터 스페로이드를 접종하지 않아 그냥 배지만 있는 경우를 비교하도록 하였다(도 2 내지 3 참조). 그 결과, 사카로마이세스 세레비제 또는 대장균과 로도박터 스페로이드를 분리배양했을 때, 대조군과 비교시 이산화탄소가 감소되는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 사카로마이세스 세레비제 또는 대장균에 의해 생성된 이산화탄소가 로도박터 스페로이드에 의해 감소한 결과이다.Specifically, as shown in Example 1, the control group for the substantial reduction of carbon dioxide was inoculated with rosemary sphaeroide in the case of the medium in which the saccharomyces cerevisiae or the E. coli were not inoculated under the separate culture conditions, (See Figs. 2 to 3). As a result, when the Saccharomyces cerevisiae or Escherichia coli and Rhodobacter sphaeroide were separately cultured, it was confirmed that the carbon dioxide was decreased in comparison with the control group, and it was confirmed that the carbon dioxide produced by Saccharomyces cerevisiae or Escherichia coli This is the result of reduction by Rhodobacter sphaeroides.

한편, 실질적으로 로도박터 스페로이드가 사카로마이세스 세레비제 및 대장균 배양시 생성된 이산화탄소를 고정화하는데 있어서 이산화탄소의 탄소를 탄소원으로 사용하였는지를 확인하기 위해서 세포의 건조중량을 측정하여 확인한 결과, 로도박터 스페로이드와 사카로마이세스 세레비제 또는 대장균이 함께 분리배양된 경우에서 세포의 건조중량이 더 많이 증가 것을 확인할 수 있었다(도 4 내지 5 참조). 따라서, 동일한 배지 내에서 성장한 로도박터 스페로이드의 무게에서 더 많은 중량이 나가는 이유는 같은 동일조건에서 오직 이산화탄소 농도만의 차이이기 때문에 보다 많은 이산화탄소의 고정화로 인한 건조중량의 증가로 판단될 수 있다.On the other hand, in order to confirm whether or not the carbon of carbon dioxide was used as carbon source in immobilizing carbon dioxide produced in cultivation of Saccharomyces cerevisiae and Escherichia coli cultured in substantially Rhodobacter sphaeroideum, It was confirmed that the dry weight of the cells was further increased in the case where Lloyd and Saccharomyces cerevisiae or Escherichia coli were separately cultured together (see FIGS. 4 to 5). Therefore, the reason why the weight of Rhodobacter sphaeroide grown in the same medium is greater than the weight of Rhodobacter sphaeroid grown in the same medium can be judged as an increase in the dry weight due to the immobilization of more carbon dioxide because the difference is only the carbon dioxide concentration under the same conditions.

이론상의 이유로 보면, 상기 실시예 2의 미생물 배양된 폐배지에 광합성 세균을 접종하여 폐배지에 포함된 이산화탄소를 저감하는 이산화탄소 고정효율이 미생물 분리배양에 의한 이산화탄소 고정효율보다 높을 것 같았으나, 실제로는 그렇지 않았으며 실제로는 미생물의 분리배양에 의한 이산화탄소 고정효율이 더 높았다.For the theoretical reasons, the CO2 fixation efficiency for reducing the carbon dioxide contained in the waste medium was higher than the CO2 fixation efficiency by the microbial separation culture by inoculating the photosynthetic bacteria into the waste microbial culture medium of Example 2, In fact, the efficiency of CO2 fixation by microbial separation cultures was higher.

구체적으로, 상기 미생물 분리배양 방법과 실시예 2에 나타난 폐배지 재사용 방법은 폐배지에 포함된 미생물 배양시 생성된 이산화탄소를 로도박터 스페로이드가 이를 탄소원으로 하여 이산화탄소를 고정화시켜 이산화탄소 저감효율을 높이며, 이를 통해 로도박터 스페로이드 유래 생리활성물질의 생성을 증가시켜 폐배지의 재사용을 가능하게 한다는 효과 및 목적은 동일하다. 그러나, 미생물 분리배양 방법은 실시예 2의 폐배지 재사용 방법과 달리, 폐배지에 포함된 미생물 배양시 생성되는 이산화탄소를 연통된 유로를 통해 로도박터 스페로이드가 배양된 배양용기로 유출시켜 사용가능하게 한다는 점에서 차이가 있으며, 이를 통해 각각의 배양용기에서 분리되어 배양되어 지기 때문에 미생물 간의 간섭에 의한 효과를 배제할 수 있기 때문이라고 예상된다. 따라서 폐배지의 재사용을 위한 미생물 분리배양 장치 및 이를 이용한 분리배양 방법은 폐배지의 재사용 방법에 있어서, 매우 우수한 효과가 있는 것이라 할 수 있다.Specifically, in the method for separating microorganisms and the method for reusing waste media as described in Example 2, carbon dioxide produced by culturing a microorganism contained in a waste medium is converted into carbon dioxide by Rhodobacter sphaero as a carbon source to increase carbon dioxide abatement efficiency by immobilizing carbon dioxide, Thereby increasing the production of physiologically active substances derived from Rhodobacter sphaeroide, thereby enabling the reuse of the waste medium. However, unlike the case of the waste medium re-use method of Example 2, the microorganism isolated culture method can be used by discharging the carbon dioxide produced during culturing the microorganisms contained in the waste medium to a culture container in which Rhodobacter sphaeroide is cultured through a communicated flow path And it is expected that it is possible to exclude the effect of interference between microorganisms because it is separated and cultured in each culture container. Therefore, the apparatus for separating and culturing microorganisms for reusing the waste medium and the method for separating the same using the same are very effective for reusing the waste medium.

나아가, 미생물의 분리배양은 대장균 또는 사카로마이세스 세레비제 등과 같은 함께 배양되는 미생물에서 원하고자하는 생성물을 얻음과 동시에 로도박터 스페로이드를 통한 실시한 이산화탄소 고정화와 그에 따라 생성된 유용 유기화합물을 다시 함께 배양되는 미생물의 탄소원 또는 영양분으로 이용됨으로써 연속 공정이 가능한 시스템으로서의 장점을 갖는다.Further, the separation culture of the microorganisms can be carried out by obtaining the desired product from microorganisms cultured together such as Escherichia coli or Saccharomyces cerevisiae, and simultaneously carrying out the carbon dioxide immobilization carried out through Rhodobacter sphaeroide and the resulting useful organic compound again It is advantageous as a system capable of continuous processing by being used as a carbon source or nutrient of a microorganism to be cultured.

더불어, 본 발명은 알코올 생성균주를 배양했던 폐배지에 광합성 세균을 접종하여 폐배지를 재배양하는 단계; 및 재배양한 폐배지에 알코올 생성균주를 추가배양하여 알코올을 생산하는 단계; 를 포함하는 미생물 배양 폐배지 재사용 방법을 제공한다.In addition, the present invention relates to a method for culturing an alcohol-producing strain, comprising the step of inoculating photosynthetic bacteria into a lung culture medium in which alcohol-producing strains have been cultured, And further culturing an alcohol-producing strain in a cultivated waste medium to produce an alcohol; And a method of reusing the microbial culture waste medium.

먼저, 알코올 생성균주를 배양했던 폐배지에 광합성 세균을 접종하여 폐배지를 재배양한다. First, photosynthetic bacteria are inoculated into the lung culture medium in which alcohol-producing strains have been cultured, and the lung culture medium is re-cultured.

상기 알코올 생성균주는 이산화탄소를 생성하는 미생물이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 대장균(Escherichia coli) 및 사카로마이세스 세레비제(Saccharomyces cerevisiae)로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있다. The alcohol-producing microorganism is not particularly limited as long as it is a microorganism producing carbon dioxide. Preferably, the microorganism may include at least one selected from the group consisting of Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae.

상기 재배양은 통상적으로 광합성 세균을 배양하는 조건이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 25 ~ 35 ℃ 및 100 ~ 250 rpm으로 5 ~ 300 시간 동안 배양할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 27 ~ 33 ℃ 및 150 ~ 200 rpm으로 10 ~ 150 시간 동안 배양할 수 있다.The cultivation amount is not particularly limited as long as it is a condition for culturing photosynthetic bacteria, but it is preferably cultivated at 25 to 35 ° C and 100 to 250 rpm for 5 to 300 hours, more preferably 27 to 33 ° C and 150 To 200 rpm for 10 to 150 hours.

만약, 25 ℃ 미만 및/또는 35 ℃를 초과하는 온도에서 배양할 경우, 알코올 생성균주의 성장 속도가 저해되거나 생성물의 생성이 저해되는 문제가 발생할 수 있다.If the culture is carried out at a temperature lower than 25 ° C and / or higher than 35 ° C, the growth rate of the alcohol-producing microorganism may be inhibited or the production of the product may be inhibited.

만약, 100 rpm 미만에서 배양할 경우, 알코올 생성균주의 성장 속도가 저해되거나 생성물의 생성이 저해되는 문제가 발생할 수 있으며, 250 rpm를 초과하여 배양할 경우, 알코올 생성균주의 성장 속도가 저해되거나 생성물의 생성이 저해되거나 과도한 교반으로 과도한 거품이 생성되는 문제가 발생할 수 있다.If the culture is carried out at less than 100 rpm, the growth rate of the alcohol-producing bacteria may be inhibited or the production of the product may be inhibited. If the culture is performed in excess of 250 rpm, the growth rate of the alcohol- May be inhibited or excessive stirring may cause excessive bubbles to be generated.

만약, 10 시간 미만으로 배양할 경우, 알코올 생성균주의 성장 미비하거나 생성물의 생성이 미비한 문제가 발생할 수 있으며, 150 시간을 초과하여 배양할 경우, 세포가 사멸되거나 생성물의 생성이 감소 또는 생성물이 다른 물질로 변환되는 문제가 발생할 수 있다. If the culture is performed for less than 10 hours, there may be a problem that the growth of the alcohol-producing bacteria is insufficient or the production of the product is insufficient. If the culture is carried out for over 150 hours, the cells may be killed or the production of the product may decrease, A problem may arise.

상기 광합성 세균은 고등식물과 같이 빛에너지를 이용하여 탄소 동화작용을 행하는 통상의 세균이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 클로로비움속 세균(Chlorobium sp.), 크로마튬속 세균(Chromatium sp.), 로도스피릴륨속 세균(Rhodospirillum sp.), 로돕센도모나스속 세균(Rhodopsendomonas sp.), 로도박터속 세균(Rhodobacter sp.) 및 로돕슈도모나스속 세균(Rhodopseudomonas sp.)으로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 로도박터 스페로이드 변이균주(기탁기관: 국립농업과학원 농업유전자원센터, 기탁번호: KACC91572P, 기탁일자: 2010년 8월 12일) 및 로도박터 스페로이드로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있다.The photosynthetic bacterium is not particularly limited as long as it is an ordinary bacterium that carries out carbon assimilation using light energy such as higher plants. Preferably, the photosynthetic bacterium is Chlorobium sp., Chromatium sp. It comprises at least one of the group consisting of Rhodospirillum sp., Rhodopsendomonas sp., Rhodobacter sp. And Rhodopseudomonas sp. And more preferably a strain belonging to the group consisting of Rhodobacter sphaeroide mutant strain (Deposit Agency: National Institute of Agricultural Science, National Institute of Agricultural Science and Technology, Accession No .: KACC91572P, deposit date: Aug. 12, 2010) Or more species.

본 발명의 다른 일구현예에 따르면, 상기 재배양 이후 세포제거와 pH 조절 및 필터링과 글루코스를 첨가하여 사카로마이세스 세레비제를 재접종하여 동일한 조건에서 배양한 결과, 사카로마이세스 세레비제는 첨가되는 글루코스의 양에 대비하여 에탄올을 생성하는데 재사용하는 배지에서 처음 로도박터 스페로이드를 배양 후 다시 사카로마이세스 세레비제를 배양하였을 때는 보다 높은 에탄올 수율을 나타내었다(도 22 참조).According to another embodiment of the present invention, after the regeneration, the cells are removed, the pH is adjusted and filtered, and glucose is added to re-inoculate saccharomyces cerevisiae and cultured under the same conditions. As a result, the saccharomyces cerevisiae The higher yield of ethanol was obtained when the saccharomyces cerevisiae were cultured for the first time after cultivation of Rhodobacter sphaeroide in a medium which was reused to produce ethanol against the amount of glucose to be added (see FIG. 22).

특히, 대조군(도 19)과 비교시, 첨가된 글루코스의 농도를 측정한 값보다 생성된 에탄올 수율이 더 높게 나옴으로써 사카로마이세스 세레비제에 의한 에탄올의 생성에 있어서 로도박터 스페로이드가 생성한 유기물질이 배지 내에 첨가하여 사카로마이세스 세레비제가 에탄올을 생산할 때의 탄소원으로 작용한 것으로 보인다. 즉, 사카로마이세스 세레비제를 배양했던 최소배지인 SD배지를 로도박터 스페로이드의 배양에 재사용하여 SD배지의 영양성분을 증가시킴으로써, 다시 사카로마이세스 세레비제가 에탄올을 생성하는데 있어서 향상된 효율을 얻을 수 있는 것이다.In particular, in comparison with the control (Fig. 19), the yield of ethanol produced was higher than the value of the glucose concentration added, indicating that rooderabacter sphaeroide was produced in the production of ethanol by saccharomyces cerevisiae It seems that the organic matter was added to the medium and the saccharomyces cerevise acted as a carbon source when producing ethanol. In other words, by increasing the nutrient content of the SD medium by reusing the SD medium, which is the minimum medium in which the saccharomyces cerevisiae were cultured, to cultivate Rhodobacter sphaeroide, it is possible to further improve the efficiency of producing saccharomyces cerevisiae ethanol Can be obtained.

영양배지가 아닌 최소배지에서 배양된 사카로마이세스 세레비제의 폐배지에 로도박터 스페로이드를 배양시킴으로써 더 상승한 에탄올 생산 및 수득율을 얻었다는 것은 본 발명의 폐배지 재사용 방법이 효과가 우수함을 증명하는 것이다.The higher ethanol production and yield were obtained by cultivating rhodobacter sphaeroide in the spent medium of saccharomyces cerevisiae cultured in a minimal medium other than the nutrient medium to prove that the method of reusing the waste medium of the present invention is effective will be.

결국, 버려지는 폐배지를 로도박터 스페로이드를 이용하여 재사용하고, 다시 사카로마이세스 세레비제에 의한 에탄올 생산에 도움이 되기 때문에 보다 효율적이며, 폐배지의 재사용이 가능한 친환경적인 효과가 있다.As a result, the discarded waste medium is reused by using Rhodobacter sphaeroide, and it is more efficient in producing ethanol by the saccharomyces cerevisiae, and there is an eco-friendly effect in which the waste medium can be reused.

다음으로, 재배양한 폐배지에 알코올 생성균주를 추가배양하여 알코올을 생산한다.Next, an alcohol-producing strain is further cultured in a cultivated waste medium to produce an alcohol.

상기 알코올 생성균주는 이산화탄소를 생성하는 미생물이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 대장균(Escherichia coli) 및 사카로마이세스 세레비제(Saccharomyces cerevisiae)로 이루어진 군 중 1종 이상을 포함할 수 있다. The alcohol-producing microorganism is not particularly limited as long as it is a microorganism producing carbon dioxide. Preferably, the microorganism may include at least one selected from the group consisting of Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae.

상기 알코올은 C1 ~ C5의 알코올일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 에탄올일 수 있다.The alcohol may be a C 1 to C 5 alcohol, more preferably ethanol.

상기 추가배양은 통상적으로 미생물을 배양하는 조건이라면 특별히 제한하지 않으나, 바람직하게는 25 ~ 40 ℃ 및 100 ~ 250 rpm으로 5 ~ 150 시간 동안 배양할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 27 ~ 37 ℃ 및 150 ~ 200 rpm으로 10 ~ 100 시간 동안 배양할 수 있다. The additional culture is not particularly limited as long as it is a condition for culturing the microorganism, but it may be cultured at 25 to 40 ° C and 100 to 250 rpm for 5 to 150 hours, more preferably at 27 to 37 ° C and 150 To 200 rpm for 10 to 100 hours.

만약, 25 ℃ 미만 및/또는 40 ℃를 초과하는 온도에서 배양할 경우, 알코올 생성균주의 성장 속도가 저해되거나 생성물의 생성이 저해되는 문제가 발생할 수 있다.If the culture is carried out at a temperature lower than 25 ° C. and / or higher than 40 ° C., the growth rate of the alcohol-producing bacteria may be inhibited or the production of the product may be inhibited.

만약, 100 rpm 미만에서 배양할 경우, 알코올 생성균주의 성장 속도가 저해되거나 생성물의 생성이 저해되는 문제가 발생할 수 있으며, 250 rpm를 초과하여 배양할 경우, 알코올 생성균주의 성장 속도가 저해되거나 생성물의 생성이 저해되거나 과도한 교반으로 과도한 거품이 생성되는 문제가 발생할 수 있다.If the culture is carried out at less than 100 rpm, the growth rate of the alcohol-producing bacteria may be inhibited or the production of the product may be inhibited. If the culture is performed in excess of 250 rpm, the growth rate of the alcohol- May be inhibited or excessive stirring may cause excessive bubbles to be generated.

만약, 5 시간 미만으로 배양할 경우, 알코올 생성균주의 성장 미비하거나 생성물의 생성이 미비한 문제가 발생할 수 있으며, 150 시간을 초과하여 배양할 경우, 세포가 사멸되거나 생성물의 생성이 감소 또는 생성물이 다른 물질로 변환되는 문제가 발생할 수 있다. If the culture is performed for less than 5 hours, there may be a problem that the growth of the alcohol-producing bacteria is insufficient or the production of the product is insufficient. If the culture is carried out for more than 150 hours, the cells are killed or the product is reduced, A problem may arise.

본 발명의 일구현예에 따르면, 알코올 생성균주는 발효과정을 통해서 에탄올을 생성하며, 상기 에탄올은 산소가 없는 곳에서 특정 효모(yeast, Saccharomyces cerevisiae)를 이용할 수 있다. 또한, 상기 효모는 글루코스(glucose, C6H12O6)를 소화하는 과정(대사작용)에서 생성되는 부산물 중 하나로 에탄올을 생산하며, 상기 에탄올이 만들어지면서 동시에 이산화탄소(CO2)도 발생할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, an alcohol producing strain produces ethanol through a fermentation process, and the ethanol can use a yeast (Saccharomyces cerevisiae) in the absence of oxygen. In addition, the yeast may produce ethanol as one of byproducts produced in the process of digesting glucose (C 6 H 12 O 6 ) (metabolism), and may produce carbon dioxide (CO 2 ) at the same time as the ethanol is produced .

상기 글루코스는 탄수화물 대사의 중심적 화합물로서 그 이용 경로는 매우 복잡하며, 에너지원으로서 분해되는 경로는 특히 중요하다. 글루코스는 먼저 헥소키나아제의 작용으로 글루코스-6-인산이 되고, 해당과정을 거쳐서 피루브산으로 분해된다. 또한 호기적 조건에서는 TCA회로를 거쳐서 이산화탄소와 물로 분해된다. 글루코스는 이러한 세포호흡을 통해 분해되어 에너지를 생산하고, 그 에너지는 ATP의 형태로 저장된다. 이 에너지는 발효·호흡 등에 사용되어 지기 때문에, 본 발명의 다른 일구현예에 따르면, 사카로마이세스 세레비제가 폐배지에서 재배양될 때 에탄올을 생성하기 위한 에너지원으로 글루코스를 첨가하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.The glucose is a central compound of carbohydrate metabolism, its utilization path is very complicated, and the path of decomposition as an energy source is particularly important. Glucose is first converted to glucose-6-phosphate by the action of hexokinase, which is then degraded to pyruvic acid. In aerobic conditions, it is decomposed into carbon dioxide and water via the TCA circuit. Glucose is broken down through this cell respiration to produce energy, and its energy is stored in the form of ATP. According to another embodiment of the present invention, since the energy is used for fermentation, respiration and the like, the step of adding glucose as an energy source for producing ethanol when the saccharomyces cerevisiae is regenerated in a waste medium May be included.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These embodiments are only for illustrating the present invention, and thus the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.

[실시예][Example]

실시예 1: 사카로마이세스 세레비제 또는 대장균과 로도박터 스페로이드의 분리배양을 통한 이산화탄소의 고정화 Example 1: Saccharomyces Serebee or E. coli and Rhodobacter Spearoid Immobilization of Carbon Dioxide through Separation Culture

사카로마이세스 세레비제 또는 대장균은 성장하면서 이산화탄소를 생성한다. 따라서 이들 미생물들이 성장하면서 생성하는 이산화탄소를 바로 고정화할 수 있도록 로도박터 스페로이드와 연결된 분리배양 시스템을 구성하였다. Saccharomyces cerevisiae or E. coli produces carbon dioxide while growing. Therefore, a separate culture system connected with Rhodobacter sphaero was constructed so that these microorganisms can directly immobilize the carbon dioxide that they produce while growing.

1-1. 분리배양 시스템1-1. Separation culture system

우선, 100 ㎖ 배양용기에 하기 표 1에 나타낸 sistrom’s 배지를 60 ㎖ 넣고 아르곤가스 퍼징을 7분 한 후, 혼합가스(질소 95%, 이산화탄소 5%)로 20초간 퍼징을 하였다.First, 60 ml of the sistrom's medium shown in the following Table 1 was placed in a 100 ml culture container, purged with argon gas for 7 minutes, and then purged with a mixed gas (nitrogen 95%, carbon dioxide 5%) for 20 seconds.

상기 배양용기에 로도박터 스페로이드를 5% 접종하고, 30 ℃, 180 rpm, 빛 조건에서 24시간 배양을 진행한 것과 사카로마이세스 세레비제를 SD(0.67% Yeast nigtrogen base without amino acid, 0.5% casamino acid, 0.5% glucose)배지에 5% 접종한 후 25 ㎜ 실리콘 튜브를 각각의 배양용기에 연결을 하여 사카로마이세스 세레비제 배양시 생성되는 이산화탄소가 로도박터 스페로이드로 이동하여 바로 고정화될 수 있도록 하였고, 30 ℃, 180 rpm, 빛 조건에서 배양하였다. 또한 이러한 실험은 정확한 결과를 위해서 3개의 샘플씩 준비해서 진행하였다.The culture broth was inoculated with 5% Rhodobacter sphaeroide, cultured at 30 ° C and 180 rpm for 24 hours, and Saccharomyces cerevisiae was cultured in SD (0.67% Yeast nigrogen base without amino acid, 0.5% casamino acid, 0.5% glucose), and a 25-mm silicone tube was connected to each of the culture vessels. Carbon dioxide produced upon cultivation of Saccharomyces cerevisiae was immediately transferred to Rhodobacter sphaeroide and immobilized And cultured at 30 ° C and 180 rpm under light conditions. In addition, these experiments were conducted by preparing three samples for accurate results.

도 1은 로도박터 스페로이드와 사카로마이세스 세레비제 또는 대장균의 분리배양을 위한 장치를 나타내는 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view showing an apparatus for separate culture of Rhodobacter sphaeroide and Saccharomyces cerevisiae or Escherichia coli.

KH2PO4 KH 2 PO 4 2.72 g2.72 g (NH4)2SO4 (NH4) 2 SO 4 0.5 g0.5 g Succinic acidSuccinic acid 4 g4 g L-glutamic acidL-glutamic acid 0.1 g0.1 g L-Aspartic acidL-Aspartic acid 0.04 g0.04 g NaClNaCl 0.5 g0.5 g Nitrilotriacetic acidNitrilotriacetic acid 0.2 g0.2 g MgSO4.7H2OMgSO 4 .7H 2 O 0.3 g0.3 g CaCl2.2H2OCaCl 2 .2H 2 O 0.033 g0.033 g FeSO4.7H2OFeSO 4 .7H 2 O 0.0002 g0.0002 g (NH4)6Mo7O24(1%solution)(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 (1% solution) 0.2 ㎖0.2 ml 미량원소용액 / 100 ㎖Trace element solution / 100 ml EDTAEDTA 1.765 g1.765 g 0.1 ㎖0.1 ml ZnSO4 · 7H2OZnSO 4 .7H 2 O 10.95 g10.95 g FeSO4 · 7H2OFeSO 4 .7H 2 O 5 g5 g MnSO4 · H2OMnSO 4 .H 2 O 1.54 g1.54 g CuSO4 · 5H2OCuSO 4 · 5H 2 O 0.392 g0.392 g Co(NO3)2 · 6H2OCo (NO 3) 2 .6H 2 O 0.248 g0.248 g H3BO3 H 3 BO 3 0.114 g0.114 g 비타민 용액 / 100 ㎖Vitamin solution / 100 ml Nicotinic acidNicotinic acid 1 g1 g 0.1 ㎖0.1 ml Thiamine HClThiamine HCl 0.5 g0.5 g BiotinBiotin 0.01 g0.01 g Casamino acidCasamino acid 2 g2 g 최종부피Final volume 1 ℓ1 ℓ

1-2. 분리배양 시스템에 의한 이산화탄소 고정화1-2. Carbon dioxide fixation by separate culture system

상기 로도박터 스페로이드와 사카로마이세스 세레비제 또는 대장균을 12, 24, 48 및 72시간 동안 분리배양하여 배양용기에 있는 이산화탄소의 농도를가스 크로마토그래피를 통해 분석하였다. The concentrations of carbon dioxide in the culture vessel were analyzed by gas chromatography by separately culturing the Rhodobacter sphaeroide and Saccharomyces cerevisiae or Escherichia coli for 12, 24, 48 and 72 hours.

분석 방법은 혼합가스(질소 95%, 이산화탄소 5%)의 퍼징으로 인해 처음 배양용기에 들어 있는 이산화탄소의 양을 60/80 carbonxen-1000 컬럼(Supelco, Bellefonte, PA, USA)이 장착된 GC(gas chromatography(DS 6200, Donam Instrument INC. Korea)를 이용하여 분석하였다. 그리고 배양 시간에 따른 감소 되는 이산화탄소의 양을 측정하였다. The amount of carbon dioxide contained in the initial culture vessel was measured by GC (gas (gas)) method using a 60/80 carbonxen-1000 column (Supelco, Bellefonte, PA, USA) (DS 6200, Donam Instrument INC.), and the amount of carbon dioxide decreased with the incubation time.

대장균 또한 같은 방식을 통해 로도박터 스페로이드와 분리배양이 되도록 하였으며, 대장균에 이용한 배지는 하기 표 2에 나타낸 M9배지를 사용하였다. 그리고 실질적인 이산화탄소의 저감에 대한 대조군은 분리배양의 조건에서 각각 사카로마이세스 세레비제 또는 대장균을 접종하지 않은 배지 상태로 존재하는 경우와 로도박터 스페로이드를 접종하지 않아 그냥 배지만 있는 경우를 비교하도록 하였다. 그 결과를 도 2 및 도 3에 나타내었다.Escherichia coli was also isolated from Rhodobacter sphaeroide in the same manner. The medium used for Escherichia coli was the M9 medium shown in Table 2 below. The control group for the reduction of the substantial carbon dioxide was compared with the case where the medium was not inoculated with Saccharomyces cerevisiae or Escherichia coli and the case where the medium was not inoculated with Rhodobacter sphaeroide under the conditions of the separate culture . The results are shown in Fig. 2 and Fig.

그 결과 사카로마이세스 세레비제 또는 대장균에 의해 생성된 이산화탄소가 로도박터 스페로이드에 의해 감소하는 것을 확인할 수 있었다. As a result, it was confirmed that carbon dioxide produced by Saccharomyces cerevisiae or Escherichia coli was reduced by Rhodobacter sphaeroides.

1M MgSO4 (sterile)1M MgSO 4 (sterile) 2 ㎖2 ml 20% glucose (sterile)20% glucose (sterile) 20 ㎖20 ml 1M CaCl2 (sterile)1M CaCl 2 (sterile) 0.1 ㎖0.1 ml M9 saltsM9 salts Na2HPO4·7H2ONa 2 HPO 4 .7H 2 O 1.765 g1.765 g 200 ㎖200 ml KH2PO4 KH 2 PO 4 10.95 g10.95 g NaClNaCl 5 g5 g NH4ClNH 4 Cl 1.54 g1.54 g 최종부피Final volume 1 ℓ1 ℓ 멸균함Sterilized 최종부피Final volume 1 ℓ1 ℓ

1-3. 분리배양 시스템에 의한 이산화탄소 고정화의 확인1-3. Confirmation of carbon dioxide immobilization by separate culture system

한편 실질적으로 로도박터 스페로이드가 사카로마이세스 세레비제 및 대장균 배양시 생성된 이산화탄소를 고정화하는 있어 이산화탄소의 탄소를 탄소원으로 사용하였는지를 확인하기 위해서 세포의 건조중량을 측정하였다. On the other hand, the dry weight of the cells was measured in order to confirm whether roodobacter sphaerois used carbon of carbon dioxide as a carbon source for immobilizing carbon dioxide produced by saccharomyces cerevisiae and coliform culture.

건조중량은 각각의 샘플에서 세포가 배양된 배지에서 10 ㎖씩 채취하여 7000 rpm, 4 ℃에서 20분 동안 원심분리를 하여 세포만을 수거한 후, 다시 멸균수로 2회 세척을 한 후 - 50 ℃에서 48시간 동안 동결건조하였다. 그 결과를 도 4 내지 5에 나타냈다.The dry weight of each sample was taken at 10 ml from the culture medium and centrifuged at 7000 rpm at 4 ° C for 20 minutes. After collecting only the cells, the cells were washed twice with sterilized water, Lt; / RTI > for 48 hours. The results are shown in Figs.

도 4 내지 5에서 확인되는 바와 같이, 로도박터 스페로이드와 사카로마이세스 세레비제 또는 대장균이 함께 분리배양된 경우에서 세포의 건조중량이 더 많이 증가 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 동일한 배지 내에서 성장한 로도박터 스페로이드의 무게에서 더 많은 중량이 나가는 이유는 같은 동일조건에서 오직 이산화탄소 농도만의 차이이기 때문에 보다 많은 이산화탄소의 고정화로 인한 건조중량의 증가로 판단될 수 있다. As shown in Figs. 4 to 5, it was confirmed that the dry weight of cells was further increased when Rhodobacter sphaeroide and Saccharomyces cerevisiae or Escherichia coli were separately cultured together. Therefore, the reason why the weight of Rhodobacter sphaeroide grown in the same medium is greater than the weight of Rhodobacter sphaeroid grown in the same medium can be judged as an increase in the dry weight due to the immobilization of more carbon dioxide because the difference is only the carbon dioxide concentration under the same conditions.

실험예 1: 사카로마이세스 세레비제 또는 대장균과 로도박터 스페로이드의 분리배양을 통한 박테리오 클로로필과 카로테노이드의 분석 Experimental Example 1: Saccharomyces Serebee or E. coli and Rhodobacter Spearoid Analysis of Bacteriophilic Chlorophyll and Carotenoids by Separation Culture

상기 실시예 1에서 배양된 로도박터 스페로이드가 동시 배양을 통해 보다 많은 이산화탄소 고정화를 통하여 로도박터 스페로이드 유래 생리활성물질인 박테리오클로로필과 카로테노이드를 측정하였다. Bacterioclorophyll and carotenoid, which are physiologically active substances derived from Rhodobacter sprooid, were measured through co-cultivation of Rhodobacterium sp. Cultured in Example 1 through more carbon dioxide immobilization.

1-1. 박테리오클로로필의 확인1-1. Identification of Bacteriophilus Chlorophyll

박테리오클로로필을 측정하기 위하여 배양액 10 ㎖을 3000 rpm, 10분 동안 원심분리하여 세포만 회수하고, 아세톤 : 메탄올 : 배지 = 7 : 2 : 1의 부피비로 넣어준 뒤, 빛을 차단시키고 1시간 동안 반응시킨 후 UV spectrophotometer를 통해 772 ㎚에서 흡광도 측정을 하였다. 그 결과를 도 6에 나타내었다.In order to measure the bacteriophilus, 10 ml of the culture was centrifuged at 3000 rpm for 10 minutes to recover only the cells. The cells were collected in a volume ratio of acetone: methanol: medium = 7: 2: The absorbance was measured at 772 ㎚ by UV spectrophotometer. The results are shown in Fig.

도 6에서 확인되는 바와 같이, 사카로마이세스 세레비제 또는 대장균과 함께 분리배양된 로도박터 스페로이드의 조건에서 보다 높은 박테리오클로로필의 농도를 확인할 수 있었다. As can be seen in FIG. 6, higher concentrations of bacteriocin chlorophyll could be determined under conditions of rovovter spleoid isolated cultured with Saccharomyces cerevisiae or E. coli.

1-2. 카로티노이드의 확인1-2. Identification of carotenoids

카로티노이드 함량을 측정하기 위하여 배양액을 10000 rpm, 20분 동안 원심분리 후 세포를 멸균수로 2번 세척하고 - 50 ℃에서 48시간 동안 동결건조 하였다. 건조된 세포에 3 mol HCl을 넣어주고 28 ℃에서 100 rpm으로 30분 동안 반응시키고, 10000 rpm, 20분 동안 원심분리하여 상층액을 제거하였다. 아세톤을 넣고 28 ℃에서 100 rpm으로 30분 동안 반응시키고, 10000 rpm으로 20분 동안 원심분리하여 상층액을 회수하였다. UV spectrophotometer를 통해 480 ㎚에서 흡광도를 측정하였으며 하기 수학식 1을 이용하여 카로티노이드의 함량을 확인하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다.To measure carotenoid content, the culture was centrifuged at 10,000 rpm for 20 minutes, and the cells were washed twice with sterile water and lyophilized at -50 ° C for 48 hours. 3 M HCl was added to the dried cells, reacted at 28 ° C for 30 minutes at 100 rpm, and the supernatant was removed by centrifugation at 10000 rpm for 20 minutes. Acetone was added thereto, reacted at 28 ° C at 100 rpm for 30 minutes, centrifuged at 10000 rpm for 20 minutes, and the supernatant was recovered. The absorbance at 480 nm was measured by a UV spectrophotometer, and the content of carotenoid was confirmed using the following equation (1). The results are shown in FIG.

Figure 112016057187706-pat00001
Figure 112016057187706-pat00001

도 7에서 확인되는 바와 같이, 사카로마이세스 세레비제 또는 대장균과 함께 분리배양된 로도박터 스페로이드의 조건에서 보다 높은 카로테노이드의 농도를 확인할 수 있었다.As can be seen in FIG. 7, higher concentrations of carotenoid could be determined under conditions of rovovter spleod isolated cultured with Saccharomyces cerevisiae or E. coli.

실험예 2: 사카로마이세스 세레비제와 로도박터 스페로이드의 연결 분리배양에서 사용되는 배지와 사카로마이세스의 균주 차이에 따른 효과 분석 Experimental Example 2: Saccharomyces Serebee and Rhodobacter Spanish effect analysis of the strain difference Lloyd Mai access to the medium and the saccharide used in the connection of the separate culture

상기 실시예 1에서 배양된 로도박터 스페로이드와 사카로마이세스 세레비제의 연결된 분리배양에서 사용된 사카로마이세스 세레비제의 최소 배지인 SD배지에 들어간 배지의 성분은 0.67 중량% 아미노산이 없는 효모 질소 바탕(Yeast nitrogen base wihtout amono acids)(DifcoTM), 0.5 중량% 카제인가수분해물(Casamino acid)(BactoTM) 및 0.5 중량% 글루코스(glucose)를 포함하는 배지를 사용하였다. The medium contained in the SD medium, which is the minimal medium of saccharomyces cerevisiae used in the isolated culture of the cultivated Rhodobacter sphaeroi and saccharomyces cerevisiae cultured in Example 1, was 0.67 wt% yeast having no amino acid A medium containing 0.5 wt% casamino acid (BactoTM) and 0.5 wt% glucose was used as the culture medium.

상기 카제인가수분해물(Casamino acid)는 우라실(uracil)을 포함하지 않으며, 아미노산을 보강할 수 있는 영양분이기 때문에 최소 배지 성분에 카제인가수분해물이 첨가되더라도 우라실에 대한 영양 요구성 돌연변이는 성장에 영향을 받는다. Since casamino acid does not contain uracil and is a nutrient that can reinforce amino acids, nutritional requirement mutations in uracil are affected by growth even when casein hydrolyzate is added to the minimum medium .

상기 사카로마이세스 세레비제[Matα pep4:: HIS3 prb1 can1 his 3 ura 3-52]는 우라실에 대한 영양 요구성 돌연변이로서 배지 내에 우라실이 없는 경우 성장에 영향을 받는다. 따라서, 우라실에 대한 영영 요구성 사카로마이세스 세레비제가 로도박터 스페로이드와 함께 연결된 분리배양에서 에탄올의 생산, 글루코스의 소비양 및 이산화탄소의 발생량에 대한 분석을 통한 영향력 분석을 수행하였으며, 아미노산이 첨부되지 않은 경우와 우라실에 대한 영양 요구성 사카로마이세스에 pYES2 벡터가 형질전환되어 우리실의 영향을 받지 않은 균주를 사용하였을 때의 결과에 대해 분석하고자 하였다.The Saccharomyces cerevisiae [Matα pep4 :: HIS3 prb1 can1 his 3 ura 3-52] is an auxotrophic mutation for uracil and is affected by growth when there is no uracil in the medium. Therefore, we analyzed the effects of ethanol production, glucose consumption and carbon dioxide production on isolated cultures in which the saccharomyces cerevisiae was combined with rhodobacter sphaeroide. And to analyze the results obtained when pYES2 vector was transfected into Saccharomyces cerevisiae and Uracil strains, respectively.

2-1. 사카로마이세스 세레비제의 배지 종류와 균주에 따른 글루코스 소비율 분석 2-1. Sakaromayses Analysis of Glucose Consumption by Serebee's Media Type and Strain

우라실에 대한 영양요구성 돌연변이인 사카로마이세스 세레비제와 로도박터 스페로이드의 연결된 분리배양에서 사용된 사카로마이세스 세레비제의 최소배지인 SD배지에서 0.67 중량% 아미노산이 없는 효모 질소 바탕(DifcoTM) 및 0.5 중량% 글루코스를 포함하는 배지에서의 로도박터 스페로이드와 연결 배양한 경우(도 1과 같은 장치 이용)와 0.67 중량% 아미노산이 없는 효모 질소 바탕(DifcoTM), 0.5 중량% 글루코스 및 0.5 중량% 카제인가수분해물(BactoTM)을 포함하는 배지에서 우라실에 대한 영양 요구성 돌연변이인 wild type 사카로마이세스 세레비제(Chung, B. H., Seo, D. J. & Nam, S. W. High-level secretory production of recombinant human lipocortin-I by Saccharomyces cerevisiae. Proc Biochem 35:97-101 (1999)에 기재되어 있는 것과 동일한 것 사용) 또는 pYES2 벡터(Cat.no. V825-20, Invitrogen Corporation, USA)로 형질전환한 사카로마이세스 세레비제를 연결배양시켰다.In SD medium, which is the minimal medium of saccharomyces cerevisiae used in the segregating culture of Saccharomyces cerevisiae and rhodobacter sphaeroide, the auxotrophic mutants for uracil, 0.67 wt% amino acid-free yeast nitrogen base (DifcoTM ) And 0.5% by weight glucose (using the same apparatus as in Fig. 1), and yeast nitrogen-free (DifcoTM) without 0.67 wt% amino acid, 0.5 wt% glucose and 0.5 wt% (Chung, BH, Seo, DJ & Nam, SW) High-level secretory production of recombinant human lipocortin- I by Saccharomyces cerevisiae. Proc Biochem 35: 97-101 (1999)) or pYES2 vector (Cat No. V825-20, Invitrogen Corporation, USA) The transformed Saccharomyces cerevisiae were ligated to each other.

배양 조건과 방식은 상기 실시예 1과 동일한 방식으로 진행하였으며, 배양 시간은 72 시간 동안 배양하였다. 최종 배양 후 사카로마이세스 세레비제가 배양된 배양액에 대해 HPLC(High-performance liguid chromatograph; Waters, Mailford, MA, USA) 분석을 통해 글루코스에 대한 농도를 측정하였으며, 초기 배양 시작했을 때의 글루코스 농도 대비 소비된 글루코스 농도에 대해 비교하였다. 그 결과 도 8에 나타냈다.The culture conditions and the method were the same as in Example 1, and the incubation time was 72 hours. After the final culture, the concentration of glucose in the cultured Saccharomyces cerevisiae was measured by HPLC (High-performance liguid chromatograph; Waters, MA, USA), and the glucose concentration And compared for the concentration of glucose consumed. The result is shown in Fig.

도 8에서 확인되는 바와 같이, 로도박터 스페로이드와 연결배양한 사카로마이세스 세레비제의 경우(R-S), 배지의 카제인가수분해물의 유무와 관계없이, 사카로마이세스 세레비제의 타입(wild type 및 pYES2 형질전환)에 상관없이 모두 글루코스 100%가 소모된 것을 확인할 수 있었다. As shown in Fig. 8, in the case of saccharomyces cerevisiae (RS) which was cultured in connection with rhodobacter sphaeroide, regardless of the presence or absence of casein hydrolyzate of the medium, the type of saccharomyces cerevisiae And pYES2 transformation), it was confirmed that 100% of glucose was consumed.

하지만, 로도박터 스페로이드가 함께 연결 배양되지 않은 경우(M-S), wild type 사카로마이세스 세레비제의 경우, 카제인가수분해물을 포함하지 않는 배지에서는 78%의 글루코스 소비율을 보였으며, 카제인가수분해물을 포함하는 배지에서는 84%의 글루코스 소비율을 나타났다. However, in the case of wild-type Saccharomyces cerevisiae, in the case of not being cultured in combination with Rhodobacter sphaeroide (MS), the consumption rate of glucose was 78% in case of the medium containing no casein hydrolyzate and the casein hydrolyzate And 84% of the glucose consumption rate in the medium containing them.

한편, pYES2로 형진전환된 사카로마이세스 세레비제의 경우, 우라실에 대한 영향을 받지 않기 때문에 로도박터 스페로이드와 연결 배양이 되지 않은 경우에도 100%의 글루코스 소비율을 확인할 수 있었다.On the other hand, in the case of Saccharomyces cerevisiae transformed into pYES2, the glucose consumption rate of 100% was confirmed even when the culture was not effected with rhodobacter sphaeroide because it was not affected by uracil.

따라서, 로도박터 스페로이드와 사카로마이세스 세레비제의 연결 배양에서 우라실에 대한 영양 요구성 돌연변이인 wild type은 우라실이 없는 경우, 글루코스의 소비율이 100%미만이었지만, 로도박터 스페로이드와 사카로마이세스 세레비제를 연결 배양하였을 경우, 글루코스 소비율을 높이는 영향을 주는 것으로 판단되었다. Therefore, the wild type, a mutation in auxotrophic mutation of uracil in the cross-culture of Rhodobacter sphaeroide and Saccharomyces cerevisiae, had glucose consumption of less than 100% in the absence of uracil, It was judged that the connection cultivation of Cesserezevi had an effect of increasing the consumption rate of glucose.

이로 인해, 로도박터 스페로이드의 배양에 있어서 생성되는 가스는 사카로마이세스 세레비제의 성장에 영향을 주는 요인으로 판단된다.As a result, the gas produced in the culture of rhodobacter sphaeroide is considered to be a factor affecting the growth of saccharomyces cerevisiae.

2-2. 사카로마이세스 세레비제의 배지 종류와 균주에 따른 사카로마이세스 세레비제의 건조중량에 대한 분석 2-2. Sakaromayses Saccharomyces according to the type of medium and strain of Serebee Analysis of dry weight of serebese

상기 실험예 2-1에서 얻어진 사카로마이세스 세레비제의 최종 배양 후 10 ㎖의 배양액을 원심분리하여 세포만 수거한 수 증류수를 통해 2번 세척을 한 후 동결 건조기를 통해 세포를 건조하여 무게를 측정하였다. 그 결과를 도 9에서 나타냈다.After the final culture of Saccharomyces cerevisiae obtained in Experimental Example 2-1, 10 ml of the culture solution was centrifuged, and the cells were washed twice with distilled water collected only through the cells, and then the cells were dried through a freeze dryer and weighed Respectively. The results are shown in Fig.

도 9에서 확인되는 바와 같이, 로도박터 스페로이드와 사카로마이세스 세레비제의 연결 배양의 경우가 연결 배양하지 않은 경우보다 높은 건조 중량을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIG. 9, a higher dry weight was observed in the case of the cross-culture of Rhodobacter sphaeroide and Saccharomyces cerevisiae than in the case of no connection culture.

특히 카제인가수분해물가 없는 배지에서 배양한 사카로마이세스 세레비제와 연결 배양하지 않은 로도박터 스페로이드의 경우, 사카로마이세스 세레비제의 건조 중량이 0.14 g/ℓ지만, 카제인가수분해물를 포함하는 배지에서 배양한 사카로마이세스 세레비제와 연결 배양하지 않은 로도박터 스페로이드의 경우, 사카로마이세스 세레비제의 건조 중량은 0.20 g/ℓ로 확인할 수 있었다.In particular, in the case of Rhodobacter sphaeroide not linked to saccharomyces cerevisiae cultured in a medium lacking casein hydrolyzate, the dry weight of saccharomyces cerevisiae was 0.14 g / l but the culture medium containing casein hydrolyzate In the case of Rhodobacter sphaeroide, which was not cultured with Saccharomyces cerevisiae cultured in the medium, the dry weight of Saccharomyces cerevisiae was 0.20 g / l.

이로 인해, 카제인가수분해물에 의한 영향으로 판단할 수 있었으며, 사카로마이세스 세레비제와 로도박터 스페로이드가 연결 배양한 경우, 카제인가수분해물 포함 여부에 따라 사카로마이세스 세레비제의 건조중량에는 차이가 없으며, 이는 소모되는 글루코스의 차이에 따른 영향으로 판단된다. As a result, it was judged by the effect of casein hydrolyzate. When the saccharomyces cerevisiae and rhodobacter sphaeroide were cross-cultured, the difference in dry weight of saccharomyces cerevisiae according to the presence or absence of casein hydrolyzate , Which is considered to be influenced by the difference in consumed glucose.

또한, 형질전환된 사카로마이세스 세레비제의 경우, 로도박터 스페로이드와 연결배양한 경우가 보다 높은 건조중량을 확인할 수 있었다. 따라서 로도박터 스페로이드와 사카로마이세스 세레비제를 연결 배양한 경우가 보다 높은 건조 중량을 확인할 수 있었다.Further, in the case of transformed Saccharomyces cerevisiae, a higher dry weight was confirmed when cultured in combination with Rhodobacter sphaeroide. Therefore, a higher dry weight was confirmed when Rhodobacter sphaeroide and Saccharomyces cerevisiae were cross-cultured.

2-3. 사카로마이세스 세레비제의 배지 종류와 균주에 따른 사카로마이세스 세레비제의 에탄올 생산에 대한 분석 2-3. Sakaromayses Saccharomyces according to the type of medium and strain of Serebee Analysis of ethanol production of serebiza

상기 실험예 2-1에서 얻어진 사카로마이세스 세레비제의 최종 배양 후 사카로마이세스 세레비제가 배양된 배양액을 HPLC 분석을 통해 에탄올에 대한 농도를 측정하였으며, 그 결과 도 10에 나타냈다.After the final culture of Saccharomyces cerevisiae obtained in Experimental Example 2-1, the concentration of the culture solution in which the saccharomyces cerevisiae was cultured was measured by HPLC and the result was shown in FIG.

도 10에서 확인되는 바와 같이, 로도박터 스페로이드와 연결 배양한 사카로마이세스 세레비제의 경우가 로도박터 스페로이드와 연결 배양하지 않은 사카로마이세스 세레비제보다 높은 에탄올을 확인할 수 있었다. 특히, 카제인가수분해물을 포함하는 배지에서 배양한 경우가 카제인가수분해물을 포함하지 않는 배지에서 배양한 경우보다 높은 에탄올 생산량을 확인할 수 있었다.As can be seen in FIG. 10, in the case of saccharomyces cerevisiae cultured in connection with rhodobacter sphaeroide, higher ethanol could be confirmed than in the case of saccharomyces cerevisiae not linked to Rhodobacter sphaeroides. In particular, higher ethanol production was observed when cultured in a medium containing casein hydrolyzate than when cultured in a medium containing no casein hydrolyzate.

한편, pYES2로 형질전환한 사카로마이세스 세레비제의 경우는 로도박터 스페로이드와 연결 배양 유무에 따른 큰 영향이 없었으며, 그 이유로는 소모된 글루코스의 양이 동일하기 때문에 큰 영향을 주지 않은 것으로 판단된다. 하지만, 우라실에 대한 영양 요구성 사카로마이세스 세레비제의 경우, 로도박터 스페로이드와 사카로마이세스 세레비제의 연결 배양이 글루코스 소모와 건조중량뿐만 아니라 에탄올 생산 수율에 있어서도 생산 향상의 영향을 주는 것으로 판단된다. On the other hand, in the case of Saccharomyces cerevisiae transformed with pYES2, there was no significant effect on the presence or absence of the cultivation with Rhodobacter sphaeroide, since the amount of consumed glucose was the same, . However, in the case of saccharomyces cerevisiae, the connection culture of rhodobacter sphaeroide and saccharomyces cerevisiae affects not only the glucose consumption and dry weight but also the yield of ethanol production .

따라서, 로도박터 스페로이드와 연결 배양한 사카로마이세스 세레비제는 영양분의 부족에 의한 성장 저해에 대해 필요 영양분에 대한 보충 또는 대체 효과를 내는 것으로 판단된다.Therefore, it is considered that the saccharomyces cerevisiae cultivated in connection with Rhodobacter sphaeroide supplement or substitute necessary nutrients for growth inhibition due to lack of nutrients.

실시예 2: 재사용된 배지에서의 로도박터 스페로이드 변이균주의 배양Example 2: Culture of rhodobacter sphaeroide mutants in re-used medium

사카로마이세스 세레비제를 YPD(Yeast extract 1%, Peptone-2%, Dextrose-2%) 배지에서 30℃ 및 180 rpm에서 48시간 배양한 것과 대장균을 LB(Luria-Bertani; Yeast extract-0.5%, Tryptone-1%, NaCl-1%) 배지에서 37 ℃ 및 180 rpm에서 24시간 동안 배양하였다.Saccharomyces cerevisiae were cultured in YPD (Yeast extract 1%, Peptone-2%, Dextrose-2%) medium at 30 ° C and 180 rpm for 48 hours, and E. coli was treated with LB (Luria-Bertani; Yeast extract-0.5% , Tryptone-1%, NaCl-1%) at 37 ° C and 180 rpm for 24 hours.

사카로마이세스 세레비제 및 대장균을 배양한 후, 세포를 제거한 후 필터링과 멸균 처리를 하여 50 ㎖ 배양용기에 30 ㎖씩 넣고, 7분간의 아르곤 퍼징을 한 후 혼합가스(질소 95%, 이산화탄소 5%)로 20초 퍼징을 진행하였다. After the cells were removed, the cells were filtered and sterilized. 30 ml of the cells were placed in a 50 ml culture container, and the mixture was purged with argon for 7 minutes. Then, a mixed gas (95% nitrogen, 5 carbon dioxide %) For 20 seconds.

상기 혼합가스를 퍼징한 폐배지에 로도박터 스페로이드 변이균주(기탁기관: 국립농업과학원 농업유전자원센터, 기탁번호: KACC91572P, 기탁일자: 2010년 8월 12일) 또는 로도박터 스페로이드(기탁기관: 미생물자원센터, 기탁번호: KCTC 1434, 기탁일자: 1984년)를 5% 접종하여 30℃, 180 rpm 및 빛 조건에서 36시간, 84시간 또는 132시간 동안 배양하였다. 로도박터 스페로이드 변이균주의 배양된 모습을 도 11에 나타내었다.A donor strain (donor agency: National Institute of Agricultural Science and Technology, National Institute of Agricultural Science and Technology, Accession No .: KACC91572P, deposit date: Aug. 12, 2010) or Rhodobacter sphaeroide : Microorganism Resource Center, Accession No .: KCTC 1434, deposit date: 1984) was inoculated at 5% and cultured at 30 ° C, 180 rpm and light condition for 36 hours, 84 hours or 132 hours. A cultured state of Rhodobacter sphaeroide mutant strain is shown in Fig.

도 11에 나타난 바와 같이, 사카로마이세스 세레비제 및 대장균의 배양 폐배지에서 배양된 로도박터 스페로이드 변이균주의 농도가 시간이 지남에 진해지는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Fig. 11, it was confirmed that the concentration of the Rhodobacter sphaeroi mutant strain cultured in the culture medium of Saccharomyces cerevisiae and Escherichia coli cultured in the culture medium was increased over time.

실험예 3: 재사용 배지에서 성장한 로도박터 스페로이드 변이균주의 투과전자현미경 관찰 Experimental Example 3: Rhodobacter grown on reusable medium Speroid Transmission electron microscopy of mutant strains

상기 실시예 2에서 배양된 로도박터 스페로이드 변이균주에 대하여 배양 시간에 따른 세포 내부의 모습을 확인하고자 하였다. 구체적으로, 투과전자현미경 관찰용 샘플 제작과정은 다음과 같다.The intracellular appearance of the Rhodobacter sphaeroi mutant strain cultured in Example 2 over time was examined. Specifically, a sample for a transmission electron microscope observation is produced as follows.

1) 사카로마이세스 세레비제 및 대장균의 배양 폐배지에서 각각 36시간, 84시간 또는 132시간 동안 배양된 로도박터 스페로이드 변이균주에 대하여 10 ㎖의 배양액을 7000rpm 및 4 ℃에서 20분 동안 원심분리 하였다. 1) Saccharomyces cerevisiae and Escherichia coli cultured 10 ml of the culture broth was incubated for 36 hours, 84 hours, or 132 hours in the pulmonary culture medium, respectively, at 7000 rpm and 20 minutes at 4 캜 for 20 minutes Respectively.

2) 2.5% 글루타르알데하이드(glutaraldehyde)를 이용하여 2회 세척한 후 2.5% 글루타르알데하이드에 현탁하여 2시간 동안 4℃에서 반응을 시켜 로도박터 스페로이드 변이균주 세포를 고정하였다. 2) The cells were washed twice with 2.5% glutaraldehyde, suspended in 2.5% glutaraldehyde, and reacted at 4 ° C for 2 hours to immobilize Rhodobacter sphaeroide mutant cells.

3) 원심분리를 하여 모은 세포에 2%의 아가(agar) 용액을 넣어 세포와 아가 용액이 잘 섞이면서 굳어지도록 하였다. 그 후, 인산완충용액(PBS, 1M, pH 7.4)으로 4℃에서 10분 동안 반응시켜 2회 세척을 한 후 1% 오스뮴테트로옥사이드(OsO4)로 4℃에서 1시간 30분 동안 반응시켰다. 3) Centrifugation was performed and 2% agar solution was added to the collected cells, so that the cells and the agar solution were mixed and hardened. Thereafter, the cells were reacted with phosphate buffer (PBS, 1 M, pH 7.4) at 4 ° C for 10 minutes, washed twice, and reacted with 1% osmium tetroxide (OsO 4 ) at 4 ° C for 1 hour and 30 minutes .

4) 다시 인산완충용액으로 4℃에서 10분 반응을 시키며 2회 세척을 한 후 50%, 70%, 80% 및 90%의 에탄올 용액으로 각각 15분씩 반응을 시켜준 후, 100% 에탄올 용액으로 15분씩, 3회 반응시켰다. 4) The reaction was repeated with phosphate buffer solution at 4 ° C for 10 minutes. After washing twice, 50%, 70%, 80% and 90% ethanol solutions were reacted for 15 minutes each, and 100% ethanol solution 15 minutes, three times.

5) 산화프로필렌(propylen oxide)용액으로 10분씩, 2회 반응시켜준 후 산화프로필렌 : 에폰(epon) 혼합물이 1 : 1의 부피비로 혼합된 용액에 1시간 30분 반응 시킨 후, 다시 1 : 3의 부피비로 혼합된 용액으로 오랫동안(overnight) 반응시켰다.5) Propylene oxide solution was reacted twice for 10 minutes, and then reacted for 1 hour 30 minutes in a mixture of propylene oxide: epon mixture at a volume ratio of 1: 1. Lt; RTI ID = 0.0 >% < / RTI > by volume.

6) 에폰 혼합물(epon mixture) 용액으로 2시간 반응시켜준 후 포매(embedding) 하여 37℃에서 24시간, 45℃에서 24시간 및 60℃에서 48시간 두어서 굳어지도록 하였다. 6) Epon mixture solution for 2 hours, and then embedded. The mixture was incubated at 37 ° C for 24 hours, 45 ° C for 24 hours and 60 ° C for 48 hours.

7) 포매(embedding) 후 초박막절편기(Ultramicrotome; Leica ultracut uct, Leica, Germany)를 이용하여 60 ~ 100 ㎚의 두께로 미세 절단을 한 후, 아세트산우라닐(uranyl acetate)로 30분간 1차 염색하고 세척하여 납 시트레이트(lead citrate)로 26분간 2차 염색한 후 다시 세척하여 투과전자현미경(TEM: Transmission electron microscope; H-7650, Hitachi, Japan)을 이용하여 관찰하였다. 그 결과를 도 12에 나타내었다.7) Embedding was followed by microfabrication at a thickness of 60-100 nm using an ultramicrotome (Leica ultracut uct, Leica, Germany), followed by primary staining with uranyl acetate for 30 minutes , Washed, and then stained with lead citrate for 26 minutes, washed again, and observed with a transmission electron microscope (TEM: H-7650, Hitachi, Japan). The results are shown in Fig.

도 12에 나타난 바와 같이, 세포 내부에 둥근 모양을 갖는 PHB(polyhydroxybutyrate)의 형상을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 12, the shape of PHB (polyhydroxybutyrate) having a round shape inside the cell was confirmed.

실험예 4: 재사용된 배지에서 성장한 로도박터 스페로이드 변이균주의 이산화탄소 저감 분석 Experimental Example 4: Rhodobacter grown on reused medium Speroid Carbon dioxide reduction analysis of mutant strains

상기 실시예 2에서 배양된 로도박터 스페로이드 변이균주의 성장에 따른 이산화탄소 저감 효과를 확인하고자 하였다. The effect of reducing the carbon dioxide by growth of the Rhodobacter sphaeroi strain cultured in Example 2 was examined.

구체적으로, 혼합가스(질소 95%, 이산화탄소 5%)의 퍼징으로 인해 처음 배양용기에 들어 있는 이산화탄소의 양을 60/80 carbonxen-1000 컬럼(Supelco, Bellefonte, PA, USA)이 장착된 GC(gas chromatography(DS 6200, Donam Instrument INC. Korea)를 이용하여 분석하였다. 그리고 배양 시간에 따른 감소 되는 이산화탄소의 양을 측정하였다. 그 결과를 도 13에 나타내었다.Specifically, the amount of carbon dioxide contained in the first culture vessel due to the purging of the mixed gas (95% of nitrogen and 5% of carbon dioxide) was measured by using GC (gas) equipped with a 60/80 carbonxen-1000 column (Supelco, Bellefonte, (DS 6200, Donam Instrument INC.), and the amount of carbon dioxide reduced with the incubation time was measured.

도 13에 나타난 바와 같이, 재사용된 LB 배지 및 YPD 배지에서 모두 이산화탄소가 초기 보다 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 사카로마이세스 세레비제 및 대장균의 배양시 생성되는 이산화탄소가 로도박터 스페로이드 변이균주에 의해 감소함을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 13, it was confirmed that carbon dioxide was reduced in both the LB medium and the YPD medium reused. As a result, it was confirmed that the carbon dioxide produced during cultivation of Saccharomyces cerevisiae and Escherichia coli was reduced by Rhodobacter sphaeroide mutant strains.

실험예 5: 재사용된 배지에서 성장한 로도박터 스페로이드로 인한 유기산 증 Experimental Example 5: Rhodobacter grown on reused medium The organic increase due to spheroid

상기 실시예 2에서 재사용된 배지에서 성장한 로도박터 스페로이드(기탁기관: 미생물자원센터, 기탁번호: KCTC 1434, 기탁일자: 1984년)에 의해 폐배지의 영양분이 증가하는지 확인하였다. It was confirmed that the nutrient content of the waste medium was increased by Rhodobacter sphaeroide (Depository: Microorganism Resource Center, Accession No .: KCTC 1434, Deposit date: 1984) grown in the reusable medium in Example 2 above.

구체적으로, 각각의 재사용된 YPD배지와 LB배지를 Rspack KC-811(직경×높이= 8㎜×300㎜, Showa Denko, Tokyo, Japan) 컬럼이 장착된 HPLC(High-performance liguid chromatograph; Waters, Mailford, MA, USA)를 이용하여 배지의 성분을 분석하였다. 그 결과를 도 14 내지 15에 나타내었다.Specifically, each of the re-used YPD medium and LB medium was subjected to HPLC (High-performance liguid chromatograph; Waters, Mailford, Japan) equipped with a column of Rspack KC-811 (diameter x height = 8 mm x 300 mm, Showa Denko, , MA, USA). The results are shown in Figs. 14 to 15. Fig.

도 14에 확인되는 바와 같이, 사카로마이세스 세레비제의 배양 후 재사용한 YPD 배지의 경우, 로도박터 스페로이드가 성장하면서 배지 내의 말산(malic acid)의 양이 증가하였다.As shown in Fig. 14, in the case of the YPD medium reused after cultivation of saccharomyces cerevisiae, the amount of malic acid in the medium was increased while Rhodobacter sphaeroide grew.

도 15에 확인되는 바와 같이, 대장균 배양 후 재사용되는 LB배지에서는 젖산(Lactic acid)의 양이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 15, it was confirmed that the amount of lactic acid was increased in the LB medium to be reused after culturing E. coli.

실시예 3: 사카로마이세스 세레비제 또는 대장균의 최소 배지를 로도박터 페로이드의 배양에 재사용할 때의 성장과 이의 효과 분석 Example 3: Saccharomyces The minimum medium of Serebee or E. coli was applied to Rhodobacter 'S growth and its effect analysis when re-cultivation of the page Lloyd

영양분이 비교적 풍부한 LB와 YPD 배지를 사용하고 난 후 그 폐배지에 다시 로도박터 스페로이드를 배양하였을 때는 충분히 배양이 가능하였다. 따라서 보다 적은 영양분이 있는 배지인 최소 배지에서도 로도박터 스페로이드의 충분한 배양의 가능성에 대한 평가와 배지 내의 영양성분의 증가에 대한 확인을 하였다.After using LB and YPD media with relatively rich nutrients, it was possible to cultivate them when Rhodobacter sphaeroide was cultivated again in the waste medium. Therefore, evaluation of the possibility of sufficient culture of Rhodobacter sphaeroide and confirmation of the increase of nutrient content in the medium were confirmed even in the minimum medium which is less nutrient medium.

3-1. 최소 배지에서의 로도박터 스페로이드의 성장3-1. Growth of Rhodobacter sphaeroides in minimal media

상기 실시예 1에서 진행했던 사카로마이세스 세레비제와 대장균의 최소배지인 SD배지와 M9배지의 배양했던 배지를 재사용하여 로도박터 스페로이드를 배양하였다. The medium cultured in SD medium and M9 medium, which were the minimum medium of E. coli, and Saccharomyces cerevisiae in Example 1 was reused to cultivate Rhodobacter sphaeroide.

구체적으로, 실시예 1의 배양 후 배양에 사용했던 SD 배지와 M9배지를 원심분리를 통해 세포를 제거하고 순수 배지만을 얻은 후 필터링을 통해 이물질을 제거하였다. 이후 배지의 pH를 보정하기 위해 KOH를 사용하여 pH 7.0으로 만든 후 100 ㎖ 배양용기에 60 ㎖의 배지를 넣고 아르곤 가스로 7분 동안 퍼징을 한 후 다시 혼합가스(질소 95%, 이산화탄소 5%)로 20초 동안 퍼징을 하였다. 상기 혼합가스를 퍼징한 배지에 로도박터 스페로이드 배양액을 5% 접종한 후 30℃, 180rpm 및 빛 조건에서 배양하였다. 또한 대조군으로 sistrom’s 배지를 사용하여 동일한 방법으로 배양을 진행하였다. Specifically, the SD medium and the M9 medium used for the culture after the cultivation of Example 1 were centrifuged to remove the cells, and pure water was obtained, followed by filtering to remove foreign matter. Then, the pH of the culture medium was adjusted to 7.0 with KOH to adjust the pH of the culture medium. Then, 60 ml of the culture medium was placed in a 100 ml culture container, and the mixture was purged with argon gas for 7 minutes. Then, the mixture gas (95% nitrogen, 5% Lt; / RTI > for 20 seconds. Rhodobacter sphaeroide culture solution was inoculated at 5% in the medium purged with the above mixed gas, and cultured at 30 DEG C and 180 rpm in light condition. The culture was performed in the same manner using sistrom's medium as a control.

재사용배지 및 대조군의 배양 후, 원심분리를 통한 세포 수거를 통해 건조 중량을 확인하였다. 그 결과를 도 16에 나타내었다.After the culture of the re-used medium and the control, the dry weight was confirmed by cell collection through centrifugation. The results are shown in Fig.

도 16에서 확인되는 바와 같이, 세포의 건조중량을 확인하였을 때 재사용된 M9배지에서는 로도박터 스페로이드가 잘 성장하지 않았지만, 재사용된 SD배지에서는 로도박터 스페로이드가 성장함을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 16, when the dry weight of the cells was confirmed, Rhodobacter sphaeroide did not grow well in the reused M9 medium, but Rhodobacter sphaeroide was found to grow in the reused SD medium.

3-2. 박테리오클로로필 및 카로테노이드의 분석3-2. Analysis of Bacteriocin Chlorophyll and Carotenoids

상기 최소배지에서의 로도박터 스페로이드의 성장에 따른 박테리오클로로필 및 카로테로이드의 함량을 실험예 1과 동일한 방법으로 측정하였으며, 측정 결과는 도 17 내지 18에 나타냈다.The content of bacteriophilic chlorophyll and caroteroid according to the growth of Rhodobacter spolide in the minimum medium was measured in the same manner as in Experimental Example 1, and the measurement results are shown in Figs.

도 17 내지 18에서 확인되는 바와 같이, 실시예 3-1의 세포 건조중량의 결과와 비슷한 양상을 보였으며, 재사용된 SD배지에서 로도박터 스페로이드에 의한 박테리오클로로필 및 카로테노이드의 함량 또한 현저하게 증가한 것을 확인할 수 있었다. 하지만 재사용된 M9배지의 경우는 그 영양성분이 너무 적기 때문에 로도박터 스페로이드가 충분한 성장이 되지 않은 결과라고 판단된다.As shown in Figs. 17 to 18, the result was similar to that of Example 3-1 in terms of cell dry weight, and the content of bacteriorochlorophyll and carotenoid by Rhodobacter sphaeroide in the reused SD medium was also markedly increased I could confirm. However, in the case of the reused M9 medium, it is considered that the result is that the nutritional content is too low and the Rhodobacter sphaeroide is not sufficiently grown.

실시예 4: 배양시스템Example 4: Culture system

사카로마이세스 세레비제는 대표적인 에탄올 생산 균주이다. 본 실시예에서는 상기 실시예 3에서 사카로마이세스 세레비제를 배양했던 최소배지인 SD배지를 로도박터 스페로이드의 배양에 재사용하여 SD배지의 영양성분을 증가시킴으로써, 다시 사카로마이세스 세레비제가 에탄올을 생성하는 데 있어 더욱 높은 효율을 얻을 수 있도록 하고자 하였다. Saccharomyces cerevisiae is a representative ethanol producing strain. In this Example, SD medium, which is the minimum medium in which Saccharomyces cerevisiae was cultivated in Example 3, was reused for culturing Rhodobacter sphaeroide to increase the nutrient content of the SD medium, and again, saccharomyces cerevisiae And to obtain higher efficiency in the production of ethanol.

구체적으로, 실시예 1의 SD배지와 동일한 SD배지와 사카로마이세스 세레비제를 100 ㎖ 배양용기에서 배양액을 5% 접종한 후 30℃ 및 180 rpm으로 48시간 배양하였다. 배양한 상태에서 원심분리를 통해 세포를 제거하고 수산화칼륨을 이용하여 pH를 7.0으로 조절한 후 필터링을 한 후 다시 로도박터 스페로이드를 배양하기 위해 아르곤 가스로 7분 퍼징한 후 혼합가스(질소 95%, 이산화탄소 5%)로 20초 퍼징을 한 후 로도박터 스페로이드 배양액 5%를 접종하여 30℃, 180rpm 및 빛이 있는 조건에서 48시간 배양하였다. 이후 상술한 바와 동일한 방법으로 세포를 제거하고 수산화칼륨을 이용하여 pH를 조절한 후 필터링하였다. Specifically, the same SD medium as that of the SD medium of Example 1 and the saccharomyces cerevisiae were inoculated in a 100 ml culture container at 5%, and then cultured at 30 DEG C and 180 rpm for 48 hours. After the cells were cultured, the cells were removed by centrifugation. The pH was adjusted to 7.0 using potassium hydroxide, filtered, and then purged with argon gas for 7 minutes to culture Rhodobacter speroid. %, Carbon dioxide 5%) for 20 seconds, then inoculated with Rhodobacter sphaeroi culture 5%, and cultured at 30 ° C and 180 rpm for 48 hours. The cells were then removed in the same manner as described above, and the pH was adjusted using potassium hydroxide and then filtered.

이후 0.5% 글루코스를 첨가하고 사카로마이세스 세레비제 배양액 5% 접종하여 한 후 30℃ 및 180 rpm으로 48시간 배양하였으며, 상술한 바와 같은 실험 방식으로 배지를 버리지 않고 재사용되도록 실험을 진행하였다(도 20 참조). Thereafter, 0.5% glucose was added, and the culture was inoculated with saccharomyces cerevisiae at a concentration of 5%, followed by cultivation at 30 ° C and 180 rpm for 48 hours. The experiment was conducted so as to be reused without discarding the medium 20).

또한, 대조군으로 사카로마이세스 세레비제를 동일 조건으로 배양을 하였으며, 사카로마이세스 세레비제를 배양 후 로도박터 스페로이드의 배양으로 사용하지 않고 상술한 바와 동일한 조건 처리 후 다시 사카로마이세스 세레비제를 배양하도록 하였으며, 동일한 방법으로 3회 실시하였다(도 19 참조). As a control, Saccharomyces cerevisiae was cultured under the same conditions. After cultivation of Saccharomyces cerevisiae, the same conditions as those described above were used without culturing Rhodobacter sphaeroide, and then saccharomyces cerevisiae The non-yeast was cultured and the same procedure was repeated three times (see Fig. 19).

상기 재사용의 재사용 결과를 확인하기 위해서, 배지 성분 분석을 상기 실험예 5와 동일한 방법으로 HPLC를 사용하여 분석하였다. 그 결과를 도 20 및 도 22에 나타내었다.In order to confirm the re-use result of the reuse, the culture medium component analysis was analyzed using HPLC in the same manner as in Experimental Example 5 above. The results are shown in Fig. 20 and Fig.

도 19 및 도 22에서 확인되는 바와 같이, 사카로마이세스 세레비제는 첨가되는 글루코스의 양에 대비하여 에탄올을 생성하는데 재사용하는 배지에서 처음 로도박터 스페로이드를 배양 후 다시 사카로마이세스 세레비제를 배양하였을 때보다 높은 에탄올 수율을 나타냈다. As can be seen in Figures 19 and 22, saccharomyces cerevisiae was first cultured in a medium reusing to produce ethanol relative to the amount of glucose added, followed by saccharomyces cerevisiae for the first time The ethanol yield was higher than that when cultured.

특히, 첨가한 글루코스의 농도를 측정한 값보다 생성된 에탄올 수율이 더 높게 나옴으로써 사카로마이세스 세레비제가 에탄올의 생성에 있어 로도박터 스페로이드가 생성한 유기물질이 배지 내에 첨가되어 사카로마이세스 세레비제가 에탄올을 생산할 때의 탄소원으로 작용을 한 것으로 판단된다.Particularly, the yield of ethanol produced is higher than the value obtained by measuring the concentration of added glucose, so that the organic substance produced by Rhodobacter sphaeroide in the production of ethanol is added to the medium to produce saccharomyces cerevisiae, It is believed that cesium sorbic acid acts as a carbon source in the production of ethanol.

하지만, 다시 배양을 진행되었을 때는 재사용한 배지의 에탄올의 농도의 증가에 의한 영향으로 인해 보다 높은 수율의 에탄올 생산은 보이지 않았다. 하지만, 버려지는 배지를 로도박터 스페로이드를 이용하여 재사용하고, 다시 사카로마이세스 세레비제의 에탄올 생산에 도움이 되기 때문에 보다 효율적이며 재사용이 가능한 친환경적인 시스템 개발로 판단된다.However, when the culture was re-cultured, the ethanol yield of the re-used medium was not increased due to the increase of the ethanol concentration. However, since the discarded medium is reused using Rhodobacter sphaeroide, and the ethanol production of the saccharomyces cerevisiae is further assisted, it is considered to be a more efficient and reusable environmentally friendly system.

Claims (3)

대장균(Escherichia coli) 및 사카로마이세스 세레비제(Saccharomyces cerevisiae)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 이산화탄소를 생성하는 미생물을 포함하는 미생물 배양기;
클로로비움속 세균(Chlorobium sp.), 크로마튬속 세균(Chromatium sp.), 로도스피릴륨속 세균(Rhodospirillum sp.), 로돕센도모나스속 세균(Rhodopsendomonas sp.), 로도박터속 세균(Rhodobacter sp.) 및 로돕슈도모나스속 세균(Rhodopseudomonas sp.)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 광합성 세균을 포함하는 세균 배양기; 및
상기 미생물 배양기와 세균 배양기 사이를 연결하고, 미생물 배양기와 세균 배양기의 기체 흐름을 가능하게 하는 연결배양로;
를 포함하는 미생물 분리배양 장치를 이용한 폐배지 재사용 방법.
A microorganism incubator comprising a microorganism producing at least one carbon dioxide selected from the group consisting of Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae ;
Chlorobium sp., Chromatium sp., Rhodospirillum sp., Rhodopsendomonas sp., Rhodobacter sp., Rhodobacter sp., And Rhodobacter sp. And Rhodopseudomonas sp .; and a microbial cell culture system comprising a microbial cell culture system comprising at least one photosynthetic microorganism selected from the group consisting of Rhodopseudomonas sp. And
A connection culture which connects between the microorganism incubator and the microbial incubator and enables the gas flow of the microorganism incubator and the bacterial incubator;
Wherein the microorganism is cultured in a culture medium.
제1항에 있어서, 상기 연결배양로는 미생물 배양기의 이산화탄소를 세균 배양기로 공급하는 것을 특징으로 하는 미생물 분리배양 장치를 이용한 폐배지 재사용 방법.The method of claim 1, wherein carbon dioxide in the microorganism culture apparatus is supplied to the microorganism culture apparatus. 제1항에 있어서, 상기 로도박터속 세균은 로도박터 스페로이드 변이균주(기탁기관: 국립농업과학원 농업유전자원센터, 기탁번호: KACC91572P, 기탁일자: 2010년 8월 12일) 및 로도박터 스페로이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 미생물 분리배양 장치를 이용한 폐배지 재사용 방법.The method according to claim 1, wherein the bacterium belonging to the genus Rhodobacter is selected from the group consisting of a Rhodobacter sphaeroi mutant strain (deposited at National Academy of Agricultural Science, National Institute of Agricultural Science and Technology, Accession No .: KACC91572P, deposit date: Aug. 12, 2010) Wherein the microorganism is cultured in a culture medium.
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