KR102012643B1 - A method for producing C4-C6 organic acids by co-culturing Megasphaera elsdenii and Megasphaera hexanoica strain - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기와 혐기성 소화 슬러지의 혼합물에 메가스파에라 엘스데니 균주와 메가스파에라 헥사노이카 균주를 공동 배양하여 C4-C6 유기산을 생산하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 인공배지 없이 폐바이오매스를 이용하는바 외부에서 C2-C4 유기산을 공급할 필요 없이도 C4-C6 유기산을 생산할 수 있고, 또한 메가스파에라 엘스데니와 메가스파에라 헥사노이카 균주를 공동 배양함으로써 C4-C6 유기산의 생산속도, 생산성을 획기적으로 향상시킴과 동시에 생산 단가도 현저히 절감할 수 있다.The present invention relates to a method for producing C4-C6 organic acid by co-culturing a megasparaa Elsdeni strain and a megasparaa hexanoica strain in a mixture of food waste and anaerobic digested sludge.
According to the present invention, it is possible to produce C4-C6 organic acid without using C2-C4 organic acid from the outside, using waste biomass without artificial medium, and also co-culture the strains of Megasparaa elsdeni and Megasparaa hexanoica This greatly improves the production speed and productivity of the C4-C6 organic acid, and at the same time significantly reduces the production cost.

Description

메가스파에라 엘스데니 균주와 메가스파에라 헥사노이카 균주를 공동 배양하여 C4-C6 유기산을 생산하는 방법{A method for producing C4-C6 organic acids by co-culturing Megasphaera elsdenii and Megasphaera hexanoica strain}A method for producing C4-C6 organic acids by co-culturing Megasphaera elsdenii and Megasphaera hexanoica strain}

본 발명은 음식물 쓰레기와 혐기성 소화 슬러지의 혼합물에 메가스파에라 엘스데니 균주와 메가스파에라 헥사노이카 균주를 공동 배양하여 C4-C6 유기산을 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing C4-C6 organic acid by co-culturing a megasparaa Elsdeni strain and a megasparaa hexanoica strain in a mixture of food waste and anaerobic digested sludge.

현재 세계 에너지 수요량의 86% 가량을 석유, 석탄, 천연가스 등 화석연료에 의존하고 있는 실정이다. 광범위한 화석 연료의 사용은 심각한 환경 기후 변화와 화석 자원 고갈로 인한 에너지 및 자원 부족 문제를 야기할 수 있으므로, 이를 해결하기 위하여 재생 가능한 자원에서 연료를 생산하려는 노력이 증가되고 있다.Currently, 86% of the world's energy demand depends on fossil fuels such as oil, coal and natural gas. Extensive use of fossil fuels can lead to energy and resource shortages due to severe environmental climate change and depletion of fossil resources, and efforts to produce fuel from renewable resources are increasing to address this.

현재 이용 가능한 대체에너지로는 바이오 에너지, 태양열, 풍력, 지력, 조력 발전 등이 대두되고 있으며, 그 중에서도 바이오 에너지는 수송용 연료로서 그 활용도가 높으며 환경오염 물질의 배출을 적게는 30% 이상, 많게는 90% 까지도 줄일 수 있는 장점으로 인하여, 전 세계적으로 높은 관심을 받고 있다. 바이오 에너지란 자연계에 있는 바이오매스(biomass)로부터 만들어지는 지속 가능한 에너지원을 말하는데, 옥수수, 사탕수수, 폐기용 셀룰로오스 등과 같은 식물이나 농업 및 환경 폐기물로부터 생산되기 때문에 지구 온난화의 주범이 되는 온실가스인 이산화탄소 (CO2)를 증가시키지 않고 각종 유기성 폐기물을 이용함으로써 폐기물을 줄이는 효과가 있다. 또한 중금속 및 다른 유해물질을 포함하고 있지 않으며 액체 바이오 연료인 경우 기존의 자동차 액체 연료와 함께 혼합하여 사용할 수 있는 장점이 있다. 이러한 재생 가능한 식물성 원료 물질에서 유래한 바이오 연료로는 C2 물질인 에탄올과 C4 물질인 부탄올이 수송용 연료로서 이미 많은 연구가 진행되고 있지만 항공용 연료 등은 더욱 높은 탄소수를 가진 물질을 필요로 하기 때문에 새로운 바이오 연료의 개발이 필요한 실정이다.Currently available alternative energy sources include bioenergy, solar, wind, geothermal and tidal power. Among them, bioenergy has high utilization as a transportation fuel and emits less than 30% of environmental pollutants. Due to the advantage of being able to reduce it by as much as 90%, it is receiving high attention worldwide. Bioenergy is a sustainable energy source made from biomass in the natural world. It is a greenhouse gas that is the main cause of global warming because it is produced from plants such as corn, sugar cane, cellulose for disposal, and agricultural and environmental waste. There is an effect of reducing waste by using various organic wastes without increasing carbon dioxide (CO 2 ). In addition, it does not contain heavy metals and other harmful substances, and in the case of liquid biofuels, there is an advantage that can be mixed with the existing automotive liquid fuel. Biofuels derived from such renewable vegetable raw materials are ethanol (C2) and butanol (C4) as fuel for transportation, but aviation fuels require materials with higher carbon numbers. The development of new biofuels is needed.

이에, 상기 바이오 연료의 전구물질인 유기산을 생산하는 균주들이 개발되고 있으며, 예를 들어 대표적인 C4 물질인 부티르산을 생산하는 균주로서 클로스트리디움 타이로부티리쿰 S1(KCTC 12103BP)가 개시된바 있으며(특허문헌 1), C6 물질인Therefore, strains for producing organic acids, which are precursors of the biofuels, have been developed, and for example, Clostridium tyrobutyricum S1 (KCTC 12103BP) has been disclosed as a strain for producing butyric acid, which is a representative C4 material (patent Document 1), which is a C6 substance

헥사노익산을 생산하는 균주로서 클로스트리듐 클루이베리, 메가스페라 엘스데니등이 개시된바 있으나(비특허문헌 1), 생산량이 충분하지 않아 바이오 연료의 생산 공정에 적용하기에는 미흡한 실정이다.As a hexanoic acid-producing strain, Clostridium clui berry, megaspera elsdeni, and the like have been disclosed (Non-Patent Document 1), but the production is not sufficient enough to be applied to the production process of the biofuel.

또한, 앞서 언급한 종래기술들은 일반적으로 인공배지를 사용하여 C4-C6 유기산을 생산하는바 외부에서 C2-C4 유기산을 공급해주어야 하며, 생산량 증가를 위해 효모 추출물, 미네랄 등을 첨가해야 하며, 멸균 과정을 비롯한 추가적인 부가 공정들이 요구되는 등 생산방법이 번거롭고 생산 단가가 높다는 문제점이 있다. 또한, 인공배지를 사용하지 않고 폐바이오매스를 이용하여 C4-C6 유기산을 생산하는 경우 생산속도가 느리고 생산량이 충분하지 않아 실용화하기 어렵다는 문제점이 있다.In addition, the above-mentioned conventional techniques generally produce C4-C6 organic acid using artificial medium, and must supply C2-C4 organic acid from the outside, and yeast extract, minerals, etc. should be added to increase the yield, and sterilization process. The production method is cumbersome and the production cost is high, such as additional additional processes are required. In addition, when producing a C4-C6 organic acid using waste biomass without using an artificial medium, there is a problem that the production rate is slow and the production amount is not enough to be practical.

KR 제10-1316732호KR No. 10-1316732

Roddick, F.A. and M.L. Britz, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 1997 69(3) 383-391.Roddick, F.A. and M.L. Britz, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 1997 69 (3) 383-391.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인공배지의 사용 없이 음식물 쓰레기와 혐기성 소화 슬러지의 혼합물에 메가스파에라 엘스데니(Megasphaera elsdenii) 균주와 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P)를 접종 및 공동 배양함으로써 4-C6 유기산을 높은 수율로 생산하는 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a mixture of Megasphaera elsdenii and Megasphaera hexanoica in a mixture of food waste and anaerobic digestion sludge without using artificial media. (Megasphaera hexanoica) strain (KCCM11835P) is inoculated and co-cultivated to provide a method for producing 4-C6 organic acid in high yield.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, The present invention to solve the above problems,

(a) 음식물 쓰레기와 혐기성 소화 슬러지를 혼합하고, 상기 혼합물에 메가스파에라 엘스데니(Megasphaera elsdenii) 균주와 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P)를 접종 및 소정의 온도 및 혐기적 조건하에서 공동 배양하는 단계; 및 (a) mixing food waste and anaerobic digested sludge, inoculating the mixture with Megasphaera elsdenii strain and Megasphaera hexanoica strain (KCCM11835P) and pre-determined temperature and anaerobic Co-culturing under conditions; And

(b) 상기 배양 후 유기산을 회수하는 단계;를 포함하는 C4-C6 유기산 생산방법을 제공한다.It provides a C4-C6 organic acid production method comprising the; (b) recovering the organic acid after the culture.

본 발명에 따르면, 상기 혐기성 소화 슬러지는 -50 내지 -100 ℃에서 7일 이상 동결 후 해동된 것일 수 있다.According to the present invention, the anaerobic digested sludge may be thawed after freezing for 7 days or more at -50 to -100 ℃.

본 발명에 따르면, 상기 (a) 단계의 소정의 온도는 20 내지 40 ℃일 수 있다.According to the present invention, the predetermined temperature of step (a) may be 20 to 40 ℃.

본 발명에 따르면, 상기 음식물 쓰레기의 농도는 50 내지 150 g/L일 수 있다.According to the present invention, the concentration of the food waste may be 50 to 150 g / L.

본 발명에 따르면, 상기 혐기성 소화 슬러지의 농도는 30 내지 70 mL/L일 수 있다.According to the present invention, the concentration of the anaerobic digested sludge may be 30 to 70 mL / L.

본 발명에 따르면, 상기 메가스파에라 엘스데니 균주는 메가스페라 엘스데니 (Megasphaera elsdenii) NCIMB 702261 또는 메가스페라 엘스데니 (Megasphaera elsdenii) NCIMB 702410일 수 있다.According to the present invention, the megasphaera elsdeni strain may be Megasphaera elsdenii NCIMB 702261 or Megasphaera elsdenii NCIMB 702410.

본 발명에 따르면, 상기 (a) 단계에서 상기 혼합물에 접종되는 메가스파에라 엘스데니(Megasphaera elsdenii) 균주와 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P)는 증균 배양된 것일 수 있다.According to the present invention, the strain Megasphaera elsdenii (Megasphaera elsdenii) strain and Megasphaera hexanoica strain (KCCM11835P) inoculated in the mixture in the step (a) may be cultured.

이때, 상기 메가스파에라 엘스데니(Megasphaera elsdenii) 균주의 증균 배양은 효모 추출물(Yeast extract) 8 내지 12 g/L, K2HPO4 1 내지 3 g/L, 염 용액(Salt solution) 30 내지 50 mL/L, 수크로오스 10 내지 30 g/L, 아세트산 나트륨(Sodium acetate) 1 내지 5g/L 및 시스테인-HCl 0.1 내지 1 g/L를 포함하는 배양액에서 수행될 수 있다.At this time, the enrichment culture of the strain Megasphaera elsdenii (Ygasphaera elsdenii) is yeast extract (Yeast extract) 8 to 12 g / L, K 2 HPO 4 1 to 3 g / L, salt solution (Salt solution) 30 to 50 mL / L, sucrose 10-30 g / L, sodium acetate 1-5 g / L and cysteine-HCl 0.1-1 g / L can be performed in a culture solution.

또한, 상기 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P)의 증균 배양은 효모 추출물(Yeast extract) 8 내지 12 g/L, K2HPO4 1 내지 3 g/L, 염 용액(Salt solution) 30 내지 50 mL/L, 프룩토스 10 내지 30 g/L, 아세트산 나트륨(Sodium acetate) 1 내지 5g/L 및 시스테인-HCl 0.1 내지 1 g/L를 포함하는 배양액에서 수행될 수 있다.In addition, the enrichment culture of the Megasphaera hexanoica strain (KCCM11835P) is yeast extract 8 to 12 g / L, K 2 HPO 4 1 to 3 g / L, salt solution (Salt solution) A) 30 to 50 mL / L, fructose 10 to 30 g / L, sodium acetate 1 to 5 g / L and cysteine-HCl 0.1 to 1 g / L.

본 발명에 따르면, 상기 (a) 단계는 연속 교반 탱크 반응기(Continuos Stirred Tank Reactor, CSTR)에서 수행될 수 있다.According to the present invention, step (a) may be performed in a continuous stirred tank reactor (CSTR).

본 발명에 따르면, 인공배지 없이 폐바이오매스를 이용하는바 외부에서 C2-C4 유기산을 공급할 필요 없이도 C4-C6 유기산을 생산할 수 있고, 또한 메가스파에라 엘스데니와 메가스파에라 헥사노이카 균주를 공동 배양함으로써 C4-C6 유기산의 생산속도, 생산성을 획기적으로 향상시킴과 동시에 생산 단가도 현저히 절감할 수 있다.According to the present invention, it is possible to produce C4-C6 organic acid without using C2-C4 organic acid from the outside, using waste biomass without artificial medium, and also co-culture the strains of Megasparaa elsdeni and Megasparaa hexanoica This greatly improves the production speed and productivity of the C4-C6 organic acid, and at the same time significantly reduces the production cost.

도 1은 본 발명에 따른 C4-C6 유기산 생산 방법의 공정을 나타낸 도면이다.
도 2는 혐기성 소화 슬러지의 동결 시간에 따른 미생물의 군집 변화를 분석한 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 실시예 2-1에 따라 동결되지 않은 혐기성 소화 슬러지를 음식물 쓰레기와 혼합 후 배양시 생산되는 유기산의 함량을 측정한 결과 그래프이다.
도 4는 실시예 2-2에 따라 7일 동안 동결 후 해동한 혐기성 소화 슬러지를 음식물 쓰레기와 혼합 후 배양시 생산되는 유기산의 함량을 측정한 결과 그래프이다.
도 5는 실시예 2-3에 따라 15일 동안 동결 후 해동한 혐기성 소화 슬러지를 음식물 쓰레기와 혼합 후 배양시 생산되는 유기산의 함량을 측정한 결과 그래프이다.
도 6은 실시예 2-4에 따라 32일 동안 동결 후 해동한 혐기성 소화 슬러지를 음식물 쓰레기와 혼합 후 배양시 생산되는 유기산의 함량을 측정한 결과 그래프이다.
도 7은 본 발명을 연속 교반 탱크 반응기(Continuos Stirred Tank Reactor, CSTR)에서 수행하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도 8은 실시예 3에 따라 인공배지에서 메가스파에라 엘스데니 균주와 메가스파에라 헥사노이카 균주(KCCM11835P)의 공동 배양을 위한 조건을 나타낸 도면이다.
도 9는 실시예 3-1에 따를 경우 C4-C6 유기산 생산 결과를 나타낸 도면이다.
도 10은 실시예 3-2에 따를 경우 C4-C6 유기산 생산 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은 실시예 3-3에 따를 경우 C4-C6 유기산 생산 결과를 나타낸 도면이다.
도 12는 실시예 4에 따라 폐바이오배스 배양액에 메가스파에라 엘스데니 균주와 메가스파에라 헥사노이카 균주(KCCM11835P)의 공동 배양에 따른 C4-C6 유기산 생산 결과를 나타낸 도면이다.
도 13은 실시예 4-1에 따른 C4-C6 유기산 생산 결과를 나타낸 도면이다.
도 14는 실시예 4-2에 따른 C4-C6 유기산 생산 결과를 나타낸 도면이다.
도 15는 실시예 4-3에 따른 C4-C6 유기산 생산 결과를 나타낸 도면이다.
도 16은 실시예 4-4에 따른 C4-C6 유기산 생산 결과를 나타낸 도면이다.
도 17은 실시예 4-5에 따른 C4-C6 유기산 생산 결과를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a process of the C4-C6 organic acid production method according to the present invention.
2 is a view showing the results of analyzing the changes in the community of the microorganisms with the freezing time of anaerobic digested sludge.
Figure 3 is a graph of the result of measuring the content of the organic acid produced in the culture after mixing the anaerobic digestion sludge not frozen with food waste according to Example 2-1.
Figure 4 is a graph of the result of measuring the content of the organic acid produced in the culture after mixing the anaerobic digested sludge thawed after freezing for 7 days according to Example 2-2 with food waste.
Figure 5 is a graph of the results of measuring the content of organic acid produced in the culture after mixing the anaerobic digested sludge thawed after freezing for 15 days according to Example 2-3 with food waste.
Figure 6 is a graph of the results of measuring the content of organic acid produced in the culture after mixing the anaerobic digested sludge thawed after freezing for 32 days according to Example 2-4 with food waste.
7 is a schematic view showing a process of performing the present invention in a continuous stirred tank reactor (CSTR).
FIG. 8 is a view showing conditions for co-culture of the megasparaa Elsdeni strain and the megasparaa hexanoica strain (KCCM11835P) in an artificial medium according to Example 3. FIG.
9 is a view showing the results of C4-C6 organic acid production according to Example 3-1.
10 is a view showing the results of C4-C6 organic acid production according to Example 3-2.
11 is a view showing the results of C4-C6 organic acid production according to Example 3-3.
FIG. 12 is a view showing the results of C4-C6 organic acid production according to co-cultivation of the Megasparaa Elsdeni strain and the Megasparaa hexanoica strain (KCCM11835P) in a waste biobath culture medium according to Example 4. FIG.
13 is a view showing the results of C4-C6 organic acid production according to Example 4-1.
14 is a view showing the results of C4-C6 organic acid production according to Example 4-2.
15 is a view showing the results of C4-C6 organic acid production according to Example 4-3.
16 is a view showing the results of C4-C6 organic acid production according to Example 4-4.
17 is a view showing the results of C4-C6 organic acid production according to Example 4-5.

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

종래, 미생물을 이용하여 C4-C6 유기산을 생산하는 방법이 개시된 바 있으나, 일반적으로 인공배지를 사용하여 C4-C6 유기산을 생산하는바 외부에서 C2-C4 유기산을 공급해주어야 하며, 그 생산량이 충분하지 않아 바이오연료의 생산공정에 적용하기에는 미흡하다는 단점이 있다.Conventionally, a method of producing C4-C6 organic acid using microorganisms has been disclosed. Generally, C4-C6 organic acid is produced by using an artificial medium, and C2-C4 organic acid must be supplied from outside, and the production amount thereof is not sufficient. Therefore, there is a disadvantage that it is insufficient to apply to the production process of biofuel.

이에, 본 발명에서는 C2-C4 유기산과 같은 외부 유기산의 첨가 없이도 C4-C6 유기산의 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 생산단가도 현저히 절감할 수 있는 C4-C6 유기산의 생산방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention is to provide a method for producing C4-C6 organic acids that can significantly improve the productivity of C4-C6 organic acids without significantly adding external organic acids, such as C2-C4 organic acids, significantly reducing the production cost.

따라서, 본 발명은 Therefore, the present invention

(a) 음식물 쓰레기와 혐기성 소화 슬러지를 혼합하고, 상기 혼합물에 메가스파에라 엘스데니(Megasphaera elsdenii) 균주와 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P)를 접종 및 소정의 온도 및 혐기적 조건하에서 공동 배양하는 단계; 및 (a) mixing food waste and anaerobic digested sludge, inoculating the mixture with Megasphaera elsdenii strain and Megasphaera hexanoica strain (KCCM11835P) and pre-determined temperature and anaerobic Co-culturing under conditions; And

(b) 상기 배양 후 유기산을 회수하는 단계;를 포함하는 C4-C6 유기산 생산방법을 제공한다.It provides a C4-C6 organic acid production method comprising the; (b) recovering the organic acid after the culture.

구체적으로, 상기 (a) 단계는 음식물 쓰레기와 혐기성 소화 슬러지의 혼합물에 메가스파에라 엘스데니(Megasphaera elsdenii) 균주와 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P)를 접종 및 소정의 온도 및 혐기적 조건하에서 공동배양하는 단계이다. Specifically, step (a) is inoculated with a mixture of food waste and anaerobic digested sludge (Megasphaera elsdenii strain and Megasphaera hexanoica strain (KCCM11835P) and the predetermined temperature and Co-cultivation is under anaerobic conditions.

이때, 상기 (a) 단계를 통해 음식물 쓰레기와 혐기성 소화 슬러지의 혼합물로부터 C2-C4 유기산이 생산되고, 상기 생산된 C2-C4 유기산을 이용하여 상기 접종된 균주들이 C4-C6 유기산을 생산하게 된다. At this time, through the step (a) the C2-C4 organic acid is produced from the mixture of food waste and anaerobic digestion sludge, and the inoculated strains to produce the C4-C6 organic acid using the produced C2-C4 organic acid.

이때, 상기 C2 유기산은 아세트산이고, C3 유기산은 프로피온산이며, C4 유기산은 부티르산이고, C5 유기산은 펜타노익산이고, C6 유기산은 헥사노익산일 수 있다.In this case, the C2 organic acid may be acetic acid, C3 organic acid may be propionic acid, C4 organic acid may be butyric acid, C5 organic acid may be pentanoic acid, and C6 organic acid may be hexanoic acid.

상기 (a) 단계에서 사용되는 혐기성 소화 슬러지는 가열, 동결, 알칼리 또는 산 처리 등의 전처리 과정을 수행한 것을 사용하는 것이 바람직하며, 특히 동결 후 해동 과정을 수행한 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 동결 후 해동 과정과 같은 전처리 과정을 수행할 경우, 포자를 형성하지 않는 균 예를 들어 박테리아, 고세균, 메탄생산균 등이 억제되고, 유기물로부터 C2-C4 유기산을 생산하는 포자형성균을 활성화시키게 된다. 즉, 메탄생산균과 같은 포자 미형성균은 억제되고, C2-C4 유기산을 생산하는 포자형성균이 활성화되는 등 혐기성 소화 슬러지 내에 존재하는 미생물의 군집이 변화하게 되며, 특히 -50 내지 -100 ℃에서 7일 이상 동결 후 해동될 경우 C2-C4 유기산 생산에 적합한 미생물 군집을 형성하게 되어, 음식물 쓰레기와 혼합 배양 시 C2-C4 유기산 생산량을 크게 향상시킬 수 있다.The anaerobic digested sludge used in step (a) is preferably used by performing a pretreatment process such as heating, freezing, alkali or acid treatment, and more preferably using a thawing process after freezing. When the pretreatment process such as thawing and freezing is performed, bacteria that do not form spores, for example, bacteria, archaea and methane-producing bacteria, are inhibited, and spore-forming bacteria that produce C2-C4 organic acids from organic matter are activated. do. That is, spore-forming bacteria such as methane-producing bacteria are suppressed, and the population of microorganisms present in the anaerobic digestion sludge, such as spore-forming bacteria producing C2-C4 organic acid, is changed, and especially at -50 to -100 ° C. When thawed after freezing for 7 days or more, it forms a microbial community suitable for C2-C4 organic acid production, which can greatly improve C2-C4 organic acid production when mixed with food waste.

또한, 상기 (a) 단계에서 사용되는 음식물 쓰레기는 가열 전처리 과정을 수행한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 건조된 음식물 쓰레기의 경우 수분이 많이 빠져있는 상태인데, 이러한 가열 전처리 과정을 통해 음식물 쓰레기는 팽윤되거나, 전분이 많이 포함된 음식물 쓰레기의 경우 호화되게 되며, 이러한 팽윤 또는 호화로 인해 수분 함량이 증가할뿐만 아니라 물리적으로도 조직이 묽어져 미생물이 음식물 쓰레기를 잘 이용할 수 있는 상태가 된다. 상기 가열 전처리 과정은 음식물 스레기를 팽윤 또는 호화시킬 수 있는 조건이면 반드시 이에 제한되는 것은 아니지만 100 내지 150 ℃에서 10 내지 30분간 수행하는 것이 바람직하다.In addition, the food waste used in step (a) is preferably used to perform a heating pretreatment process. In the case of dried food waste, a lot of moisture is missing. The food pretreatment process causes the food waste to swell, or to become starchy in the case of food waste containing starch, and the water content may increase due to the swelling or gelatinization. In addition, the tissues are thinned physically so that microorganisms can make good use of food waste. The heat pretreatment is not necessarily limited so long as it is a condition capable of swelling or gelatinizing food waste, but it is preferably performed at 100 to 150 ° C. for 10 to 30 minutes.

또한, 상기 (a) 단계는 소정의 온도 및 혐기조건에서 배양하는 것이 바람직하다. 이때, 소정의 온도는 20 내지 40 ℃의 중온일 수 있으며, 상기 온도 조건에서 혐기성 소화 슬러지내에 포함된 여러 균주 중 중온 조건에 적합한 C2-C4 유기산 생산균들이 활성화되어 C2-C4 유기산을 생산하게 되며, 특히 약 25 ℃의 상온 부근에서 C2-C4 유기산 생산이 극대화된다. 또한, 상기 온도는 접종된 균주들의 배양 환경에도 적합한 온도인바, 상기 생산된 C2-C4 유기산으로부터 C4-C6 유기산 생산을 극대화시킬 수 있다.In addition, the step (a) is preferably incubated at a predetermined temperature and anaerobic conditions. At this time, the predetermined temperature may be a medium temperature of 20 to 40 ℃, C2-C4 organic acid producing bacteria suitable for medium temperature conditions of the various strains contained in the anaerobic digestion sludge is activated at the above temperature conditions to produce C2-C4 organic acid. Production of C2-C4 organic acids is maximized, in particular near room temperature of about 25 ° C. In addition, the temperature is a temperature suitable for the culture environment of the inoculated strains, it is possible to maximize the production of C4-C6 organic acid from the produced C2-C4 organic acid.

또한, 상기 (a) 단계에서 혼합되는 음식물 쓰레기의 농도는 50 내지 150 g/L인 것이 바람직하다. 상기 음식물 쓰레기의 농도가 상기 하한치 미만이면 혐기성 소화 슬러지 내에 존재하는 균주들의 생장에 필요한 충분한 탄소를 제공하지 못한다는 문제가 있고, 상기 상한치를 초과하면 음식물 쓰레기에 포함된 염의 농도가 커서 미생물 생장을 저해시킨다는 문제가 있다.In addition, the concentration of the food waste mixed in the step (a) is preferably 50 to 150 g / L. If the concentration of the food waste is less than the lower limit, there is a problem that it does not provide enough carbon for the growth of the strains present in the anaerobic digested sludge, and if the upper limit is exceeded, the concentration of the salt contained in the food waste is large and inhibits microbial growth. There is a problem.

또한, 상기 (a) 단계에서 혼합되는 혐기성 소화 슬러지의 농도는 30 내지 70 mL/L인 것이 바람직하다. 상기 혐기성 소화 슬러지의 농도가 상기 하한치 미만이면 아세트산과 부티르산 생산균이 우점화되는데에 많은 시간이 걸려 C2-C4 유기산 초기 생산속도가 떨어진다는 문제가 있고, 상기 상한치를 초과하면 C2-C4 유기산 생산균보다 메탄 생산균이 우점화될 수 있다는 문제가 있다.In addition, the concentration of anaerobic digested sludge mixed in the step (a) is preferably 30 to 70 mL / L. When the concentration of anaerobic digested sludge is lower than the lower limit, acetic acid and butyric acid producing bacteria take a long time to dominate, and the initial production rate of C2-C4 organic acid decreases, and when the upper limit is exceeded, C2-C4 organic acid producing bacteria There is a problem that the methane producing bacteria can be dominated.

본 발명에 따르면, 상기 메가스파에라 엘스데니 균주는 메가스페라 엘스데니 (Megasphaera elsdenii) NCIMB 702261 또는 메가스페라 엘스데니 (Megasphaera elsdenii) NCIMB 702410일 수 있다.According to the present invention, the megasphaera elsdeni strain may be Megasphaera elsdenii NCIMB 702261 or Megasphaera elsdenii NCIMB 702410.

또한, 상기 음식물 쓰레기와 혐기성 소화 슬러지의 혼합물에는 다양한 균주들이 존재하고 있어 이들에 의해 C4-C6 유기산의 생산 효율이 저하되는 것을 방지하기 위하여, 상기 (a) 단계에서 상기 1차 배양액에 접종되는 메가스페라 엘스데니 (Megasphaera elsdenii) 균주와 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P)는 접종전에 소정의 조건하에서 증균 배양과정을 거치는 것이 바람직하다. In addition, various strains are present in the mixture of the food waste and anaerobic digested sludge, so that the production efficiency of the C4-C6 organic acid is reduced by these, in order to prevent the inoculation into the primary culture in step (a). Spera elsdenii strain (Megasphaera elsdenii) and Megasphaera hexanoica strain (KCCM11835P) is preferably subjected to enrichment culture under predetermined conditions before inoculation.

구체적으로, 상기 메가스파에라 엘스데니(Megasphaera elsdenii) 균주의 증균 배양은 효모 추출물(Yeast extract) 8 내지 12 g/L, K2HPO4 1 내지 3 g/L, 염 용액(Salt solution) 30 내지 50 mL/L, 수크로오스 10 내지 30 g/L, 아세트산 나트륨(Sodium acetate) 1 내지 5g/L 및 시스테인-HCl 0.1 내지 1 g/L를 포함하는 배양액에서 수행되는 것이 바람직하고, 상기 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P)의 증균 배양은 효모 추출물(Yeast extract) 8 내지 12 g/L, K2HPO4 1 내지 3 g/L, 염 용액(Salt solution) 30 내지 50 mL/L, 프룩토스 10 내지 30 g/L, 아세트산 나트륨(Sodium acetate) 1 내지 5g/L 및 시스테인-HCl 0.1 내지 1 g/L를 포함하는 배양액에서 수행되는 것이 바람직하다.Specifically, the enrichment culture of the Megasphaera elsdenii strain is yeast extract (Yeast extract) 8 to 12 g / L, K 2 HPO 4 1 to 3 g / L, salt solution (30 to 30) It is preferably carried out in a culture medium containing 50 mL / L, sucrose 10-30 g / L, sodium acetate 1-5 g / L and cysteine-HCl 0.1-1 g / L, and the megasparaa hexa The enrichment culture of Noica (Megasphaera hexanoica) strain (KCCM11835P) was carried out with yeast extract 8-12 g / L, K 2 HPO 4 1-3 g / L, salt solution 30-50 mL / L , Fructose 10 to 30 g / L, sodium acetate (Sodium acetate) 1 to 5 g / L and cysteine-HCl is preferably performed in a culture solution containing 0.1 to 1 g / L.

또한, 상기 (b) 단계에서 메가스파에라 엘스데니 균주와 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P)를 접종하여 공동 배양시 상기 C2-C4 유기산이 생산된 발효액에 프룩토스(fructose), 수크로오스(sucrose) 또는 이들의 혼합물을 더 첨가하여 배양할 수 있다.In the step (b), inoculated with the strain of megasphaera elsdeni and megasphaera hexanoica (Megasphaera hexanoica) strain (KCCM11835P), the co-cultivation of fructose (fructose) in the fermentation broth produced the C2-C4 organic acid , Sucrose (sucrose) or a mixture thereof may be further added to the culture.

또한, 생산된 C4-C6 유기산이 지나치게 축적되어 미생물 군집이 훼손되는 것을 막고, 지속적으로 C4-C6 유기산을 생산하기 위해, 상기 (a) 단계는 연속 교반 탱크 반응기(Continuos Stirred Tank Reactor, CSTR)에서 수행될 수 있다(도 7).In addition, in order to prevent excessive accumulation of the produced C4-C6 organic acid and damage to the microbial community, and to continuously produce C4-C6 organic acid, step (a) may be performed in a continuous stirred tank reactor (CSTR). May be performed (FIG. 7).

상기 반응기에서 음식물 쓰레기의 체류 시간(HRT)은 66.7 내지 200 시간인 것이 바람직하다.The residence time (HRT) of food waste in the reactor is preferably 66.7 to 200 hours.

이하, 바람직한 실시예 등을 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예 등은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred examples. However, these examples and the like are intended to explain the present invention in more detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1.  One. 메가스파에라Megaspaera 헥사노이카Hexanoika 균주 및  Strains and 메가스파에라Megaspaera 엘스데니Elsdeni 균주의 분리 Isolation of Strains

(1) 대한민국 서울시 마장동에 위치한 우시장에서 위액이 포함된 소내장을 구매하고 이를 혐기적으로 처리하였다. 상기 혐기적으로 처리된 위액을 5 g/L hexanoic acid가 포함된 Reinforced Clostridia medium (difco)에 접종하여 37 ℃에서 3일간 증균 배양시켰다. 이 증균 배양액을 동일한 배지에 수차례 계대 배양하였다. 증균 배양한 배양액은 Reinforced Clostridia medium (difco)배지에 도말하여 콜로니를 형성시켰다.(1) Soybean paste containing gastric juice was purchased anaerobically in the Wujang market located in Majang-dong, Seoul, Korea. The anaerobic treated gastric juice was inoculated in Reinforced Clostridia medium (difco) containing 5 g / L hexanoic acid and enriched for 3 days at 37 ° C. This enrichment culture was passaged several times in the same medium. Enriched culture medium was plated on Reinforced Clostridia medium (difco) medium to form colonies.

선발된 각각의 콜로니들을 Reinforced Clostridia medium (difco) 액체 배지에 접종하여 37 ℃에서 3일간 배양 후, 기체 크로마토그래피(Gas chromatography, GC)를 이용하여 헥사노산 생산량을 측정하였다. 그 결과, 가장 많은 양의 헥사노산을 생산하는 미생물을 분리하였다. 분리된 미생물을 부다페스트 조약에 따른 미생물 기탁기관인 대한민국 한국미생물보존센터에 2016년 04월 28일자로 기탁하여 기탁번호 KCCM11835P를 부여받았다.Each of the selected colonies was inoculated in a Reinforced Clostridia medium (difco) liquid medium and incubated at 37 ° C. for 3 days, and hexanoic acid production was measured using gas chromatography (GC). As a result, the microorganisms producing the largest amount of hexanoic acid were isolated. The isolated microorganisms were deposited on April 28, 2016 at the Korea Microorganism Conservation Center, a microorganism deposit institution under the Budapest Treaty, and was given accession number KCCM11835P.

(2) 메가스페라 엘스데니(Megasphaera elsdenii) NCIMB 702410 균주를 NCIMB (National Collection of Industrial Bacteria)에서 분양 받았다.(2) Megasphaera elsdenii NCIMB 702410 strain was distributed from NCIMB (National Collection of Industrial Bacteria).

실시예Example 2. 혐기성 소화  2. Anaerobic Digestion 슬러지의Sludge 동결 조건에 따른 미생물 군집 변화 및 아세트산과 부티르산 생산량 측정 Microbial Community Change and Acetic Acid and Butyric Acid Production by Freezing Conditions

먼저, 혐기성 소화 슬러지의 동결 조건에 따른 미생물 군집 변화를 관찰하였으며, 그 결과를 하기 도 2에 나타내었다.First, microbial community changes were observed according to freezing conditions of anaerobic digested sludge, and the results are shown in FIG. 2.

구체적으로 혐기성 소화 슬러지 50 mL/L를 동결 전(실시예 2-1), - 80 ℃에서 7일간 동결 후 상온에서 해동(실시예 2-2), - 80 ℃에서 15일간 동결 후 상온에서 해동(실시예 2-3), - 80 ℃에서 32일간 동결 후 상온에서 해동(실시예 2-4) 후에 음식물 쓰레기 150 g/L와 혼합 후 배양 5 일차의 미생물 군집을 Family level에서 관찰하였다.Specifically, 50 mL / L of anaerobic digested sludge was thawed at room temperature before freezing (Example 2-1) for 7 days at -80 ° C (Example 2-2), and at room temperature after freezing at -80 ° C for 15 days. (Example 2-3), After thawing at room temperature (Example 2-4) after freezing at -80 ℃ (Example 2-4), after mixing with 150 g / L of food waste was observed at the family level microbial community of the 5th day of culture.

측정 결과, 동결하지 않은 슬러지의 경우 미생물 군집은 Ruminococcaceae가 1.81%로 낮은 비중을 차지한 반면, Veillonellaceae가 22.51%로 가장 큰 비중을 차지함을 확인하였다. 그러나 동결 7일차 이상일 경우 미생물 군집은 공통적으로 Ruminococcaceae, Lachnospiraceae, Lactobacillaceae, Clostridiaceae, Bifidobacteriaceae 등이 고르게 분포되어 있음을 확인하였다. As a result, the microbial community of the unsludged sludge showed the lowest proportion of Ruminococcaceae (1.81%) and the highest proportion of Veillonellaceae (22.51%). However, the microbial community was found to have even distribution of Ruminococcaceae , Lachnospiraceae , Lactobacillaceae , Clostridiaceae , and Bifidobacteriaceae even after 7 days of freezing .

이를 통해 동결 7 일차 이후부터는 혐기성 소화 슬러지의 미생물 군집이 변화하여 아세트산과 부티르산 생산에 적합한 미생물 군집을 형성한다는 것을 확인하였다. Through this, it was confirmed that after 7 days of freezing, the microbial community of anaerobic digested sludge changed to form a microbial community suitable for acetic acid and butyric acid production.

다음으로, 상기 실시예 2-1 내지 2-4에 따른 혐기성 소화 슬러지 50 mL/L를 음식물 쓰레기 150 g/L와 혼합 후(총량 200 mL, pH 6.2-7.0), 상온 조건 및 150 rpm의 교반 조건 하에서 혐기 배양을 실시하였으며, 배양 시간에 따른 유기산 생산량을 측정하여 그 결과를 하기 도 3 내지 도 6에 나타내었다.Next, after mixing 50 mL / L of anaerobic digested sludge according to Examples 2-1 to 2-4 with 150 g / L of food waste (total amount 200 mL, pH 6.2-7.0), stirring at room temperature and 150 rpm Anaerobic culture was performed under the conditions, the organic acid production according to the culture time was measured and the results are shown in Figures 3 to 6 below.

측정 결과, 동결 전처리 과정을 거치지 않은 경우와 동결 전처리 과정을 거친 경우 모두 아세트산 및 프로피온산의 생산 속도 및 생산량은 배양 기간이 경과함에 따라 상승하는 경향을 보인 반면, 부티르산의 생산 속도 및 생산량은 동결 전처리 과정을 수행한 경우에 급격히 향상됨을 확인할 수 있었다.As a result, the production rate and yield of acetic acid and propionic acid tended to increase as the period of incubation increased, but not before and after freeze pretreatment. In the case of performing it was confirmed that the sharp improvement.

실시예Example 3. 인공배지에서 공동배양에 따른 C4-C6 유기산 생산량 측정 3. Measurement of C4-C6 Organic Acid Production by Co-culture in Artificial Medium

10 g/L의 효모 추출물, 4% 염 용액 및 Cystein HCl을 함유하는 배지에 메가스파에라 엘스데니와 메가스파에라 헥사노이카 균주를 5%씩 접종 및 공동배양한 후 C4-C6 유기산의 생산량을 측정하였다.After inoculating and co-cultivating 5% of megasparaa elsdeni and megasparaa hexanoica strains in a medium containing 10 g / L yeast extract, 4% salt solution and Cystein HCl, the yield of C4-C6 organic acid was decreased. Measured.

구체적으로, 상기 배지에 프룩토스 또는 수크로오스 20 g/L, 아세테이트 7 g/L가 더 첨가된 조건(실시예 3-1), 상기 배지에 프룩토스 또는 수크로오스 20 g/L, 아세테이트 7 g/L 및 프로피오네이트 7 g/L가 더 첨가된 조건(실시예 3-2), 상기 배지에 프룩토스 또는 수크로오스 20 g/L, 아세테이트 7 g/L 및 부티레이트 7 g/L가 더 첨가된 조건(실시예 3-3)에서 실험을 진행하였으며(도 8), 그 결과를 하기 도 9 내지 도 11에 나타내었다.Specifically, 20 g / L of fructose or sucrose and 7 g / L of acetate are further added to the medium (Example 3-1), 20 g / L of fructose or sucrose to the medium, 7 g / L of acetate And 7 g / L of propionate was further added (Example 3-2), 20 g / L of fructose or sucrose, 7 g / L of acetate and 7 g / L of butyrate were further added to the medium ( The experiment was carried out in Example 3-3) (FIG. 8), and the results are shown in FIGS. 9 to 11.

이때, 상기 메가스파에라 엘스데니(Megasphaera elsdenii) 균주는 접종 전에 효모 추출물(Yeast extract) 10 g/L, K2HPO4 2 g/L, 염 용액(Salt solution) 40 mL/L, 수크로오스 20 g/L, 아세트산 나트륨(Sodium acetate) 3 g/L 및 시스테인-HCl 0.5 g/L를 포함하는 배지에서 증균 배양을 실시하였으며, 상기 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P)는 접종 전에 효모 추출물(Yeast extract) 10 g/L, K2HPO4 2 g/L, 염 용액(Salt solution) 40 mL/L, 프룩토스 20 g/L, 아세트산 나트륨(Sodium acetate) 3 g/L 및 시스테인-HCl 0.5 g/L를 포함하는 배지에서 증균 배양을 실시하였다.At this time, the strain Megasphaera elsdenii (Megasphaera elsdenii) strain before inoculation yeast extract (Yeast extract) 10 g / L, K2HPO 4 2 g / L, Salt solution (40 mL / L, sucrose 20 g / L, The enrichment culture was carried out in a medium containing 3 g / L sodium acetate and 0.5 g / L cysteine-HCl, and the Megasphaera hexanoica strain (KCCM11835P) was used as a yeast extract (inoculation) before inoculation. Yeast extract 10 g / L, K2HPO4 2 g / L, salt solution 40 mL / L, fructose 20 g / L, sodium acetate 3 g / L and cysteine-HCl 0.5 g / L The enrichment culture was carried out in a medium containing.

측정 결과, 실시예 3-1의 조건에 따라 균주 배양시 아세테이트는 줄어들고 부티르산과 헥사노익산의 생산량이 증가함을 확인하였고, 실시예 3-2의 조건에 따라 균주 배양시 아세테이트와 프로피오네이트는 줄어들고 펜타노산과 헥사노익산의 생산량이 증가함을 확인하였으며, 실시예 3-3의 조건에 따라 균주 배양시 아세테이트는 줄어들고 부티르산과 헥사노익산의 생산량이 증가함을 확인하였다.As a result of the measurement, it was confirmed that acetate was reduced and the production of butyric acid and hexanoic acid was increased in the culture of the strain according to the conditions of Example 3-1, and acetate and propionate in the culture of the strain according to the conditions of Example 3-2. It was confirmed that the decrease and the production of pentanoic acid and hexanoic acid increased, the acetate was reduced and the production of butyric acid and hexanoic acid increased according to the conditions of Example 3-3.

즉, C2-C4 유기산이 존재하는 배지에서 메가스파에라 엘스데니와 메가스파에라 헥사노이카 균주를 공동 배양할 경우 C4-C6 유기산의 생산량이 향상됨을 확인할 수 있었으며, 특히 탄소원으로 프룩토스만을 이용하는 메가스파에라 헥사노이카가, 메가스파에라 엘스데니와 공동 배양시에는 수크로오스를 투입한 조건에서도 C4-C6 유기산을 생산할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이는 수크로오스를 탄소원으로 하는 메가스파에라 엘스데니가 수크로오스를 프룩토스와 갈락토스로 분해하고, 분해된 프룩토스를 메가스파에라 헥사노이카가 탄소원으로 이용할 수 있기 때문이다.That is, when co-culture of the strains of Megasparaa elsdeni and Megasparaa hexanoica in a medium containing C2-C4 organic acid, the production of C4-C6 organic acids was improved. In particular, mega using only fructose as a carbon source When co-cultured with Spaera hexanoica and Megasparaa elsdeni, it was confirmed that C4-C6 organic acid could be produced even under sucrose. This is because megaspara elsdeni, which uses sucrose as a carbon source, decomposes sucrose into fructose and galactose, and the decomposed fructose can be used as a carbon source by megasparaa hexanoica.

실시예Example 4.  4. 폐바이오매스에서From waste biomass 공동배양에 따른 C4-C6 유기산 생산량 측정 Measurement of C4-C6 Organic Acid Production by Co-Cultivation

상기 실시예 2-2에 따라 - 80 ℃에서 7일간 동결 후 상온에서 해동된 혐기성 소화 슬러지 50 mL/L를 음식물 쓰레기 150 g/L와 혼합 후 (총량 200 mL, pH 6.2-7.0), 상기 혼합물에 메가스파에라 엘스데니와 메가스파에라 헥사노이카 균주를 5%씩 접종하고, 상온, 150 rpm의 교반 및 혐기 조건하에서 공동배양한 후 C4-C6 유기산의 생산량을 측정하였다. According to Example 2-2-50 mL / L of anaerobic digested sludge thawed at room temperature after freezing at 80 ° C. for 7 days and mixed with 150 g / L of food waste (total amount 200 mL, pH 6.2-7.0), the mixture Inoculated 5% each of the strains of megaspaera Elsdeni and megaspaera hexanoica, and co-cultivation at room temperature, 150 rpm stirring and anaerobic conditions was measured for the production of C4-C6 organic acid.

구체적으로, 상기 혼합물에 메가스파에라 엘스데니와 메가스파에라 헥사노이카 균주를 5%씩 접종한 조건(실시예 4-1), 상기 혼합물에 효모 추출물 10 g/L를 더 첨가하고, 메가스파에라 엘스데니와 메가스파에라 헥사노이카 균주를 5%씩 접종한 조건(실시예 4-2), 상기 혼합물에 효모 추출물 10 g/L를 더 첨가하고, 메가스파에라 헥사노이카 균주만 5% 접종한 조건(실시예 4-3), 상기 혼합물에 효모 추출물 10 g/L를 더 첨가하고, 메가스파에라 엘스데니 균주만 5% 접종한 조건(실시예 4-4), 상기 혼합물에 효모 추출물 10 g/L만 더 첨가한 조건하에서 실험을 진행하였으며, 그 결과를 하기 도 12 내지 도 17에 나타내었다. 실험은 각 조건별로 2회씩 실시하였다.Specifically, inoculated with 5% each of the strains of megasparaa elsdeni and megasparaa hexanoica strain (Example 4-1) to the mixture, 10 g / L of yeast extract is further added to the mixture, megaspa Conditions of inoculating 5% of Era Elsdeni and Megasparaa hexanoica strains (Example 4-2), 10 g / L of yeast extract was further added to the mixture, and only 5% of Megasparaa hexanoica strains. Inoculated conditions (Example 4-3), 10 g / L yeast extract was further added to the mixture, only 5% inoculation of megasparaa Elsdeni strain (Example 4-4), yeast extract to the mixture The experiment was carried out under the condition of adding only 10 g / L, the results are shown in Figures 12 to 17. The experiment was conducted twice for each condition.

이때, 상기 메가스파에라 엘스데니(Megasphaera elsdenii) 균주는 접종 전에 효모 추출물(Yeast extract) 10 g/L, K2HPO4 2 g/L, 염 용액(Salt solution) 40 mL/L, 수크로오스 20 g/L, 아세트산 나트륨(Sodium acetate) 3 g/L 및 시스테인-HCl 0.5 g/L를 포함하는 배지에서 증균 배양을 실시하였으며, 상기 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P)는 접종 전에 효모 추출물(Yeast extract) 10 g/L, K2HPO4 2 g/L, 염 용액(Salt solution) 40 mL/L, 프룩토스 20 g/L, 아세트산 나트륨(Sodium acetate) 3 g/L 및 시스테인-HCl 0.5 g/L를 포함하는 배지에서 증균 배양을 실시하였다.At this time, the strain Megasphaera elsdenii (Megasphaera elsdenii) strain before inoculation yeast extract (Yeast extract) 10 g / L, K2HPO 4 2 g / L, Salt solution (40 mL / L, sucrose 20 g / L, The enrichment culture was carried out in a medium containing 3 g / L sodium acetate and 0.5 g / L cysteine-HCl, and the Megasphaera hexanoica strain (KCCM11835P) was used as a yeast extract (inoculation) before inoculation. Yeast extract 10 g / L, K2HPO4 2 g / L, salt solution 40 mL / L, fructose 20 g / L, sodium acetate 3 g / L and cysteine-HCl 0.5 g / L The enrichment culture was carried out in a medium containing.

측정 결과, 실시예 4-5에 따라 효모 추출물만 첨가할 경우 C2-C4 유기산이 주로 생산되었으며, 특히 배양 68-89 시간 사이에 부티르산의 농도가 급격히 증가함을 확인하였다. 이를 통해 음식물 쓰레기와 혐기성 소화 슬러지 혼합시 효모 추출물을 첨가함으로써 부티르산의 생산량을 향상시킨 후에 메가스파에라 엘스데이 균주와 메가스파에라 헥사노이카 균주를 공동 배양한다면 C4-C6 유기산의 생산량이 향상될 수 있음을 확인하였다.As a result, when only the yeast extract was added according to Example 4-5, C2-C4 organic acid was mainly produced. In particular, it was confirmed that the concentration of butyric acid increased rapidly during 68-89 hours of culture. Through this, if yeast extract is added by mixing food waste and anaerobic digested sludge to improve the production of butyric acid, and then co-culture of the strain of megasparaa Elsday and the strain of megasparaa hexanoica, the production of C4-C6 organic acid may be improved. It was confirmed that there is.

또한, 실시예 4-1과 실시예 4-2를 비교해 볼 경우, 공동 배양시 효모 추출물을 첨가할 경우에는 C4-C6 유기산의 생산량 향상 효과가 나타나지 않고 오히려 효모 추출물이 첨가되지 않은 조건에서 C4-C6 유기산의 생산량이 높다는 것을 확인하였다.In addition, when compared with Example 4-1 and Example 4-2, the addition of yeast extract in co-culture does not show the effect of improving the yield of C4-C6 organic acid, but rather C4- under the condition that yeast extract is not added It was confirmed that the yield of C6 organic acid was high.

또한, 실시예 4-2와 실시에 4-3을 비교해 볼 경우 메가스파에라 엘스데니와 메가스파에라 헥사노이카 균주를 공동 배양하는 것이, 메가스파에라 헥사노이카를 단독으로 배양하는 것에 비해 헥사노익산의 생산량 및 펜타노익산의 생산량이 월등히 향상되는 효과가 있음을 확인하였다.In addition, when comparing Example 4-2 and Example 4-3, co-culturing the megasparaa elsdeni and the megasparaa hexanoica strains compared to incubating the megasparaa hexanoica alone in hexano It was confirmed that the yield of Iksan and the yield of pentanoic acid were significantly improved.

또한, 실시예 4-2와 실시예 4-4를 비교해 볼 경우 메가스파에라 엘스데니와 메가스파에라 헥사노이카 균주를 공동 배양하는 것이, 메가스파에라 엘스데니를 단독으로 배양하는 것에 비해 헥사노익산의 생산량이 월등히 향상되는 효과가 있음을 확인하였다.In addition, when comparing Example 4-2 and Example 4-4, co-culturing the megasparaa elsdeni and the megasparaa hexanoica strains compared to incubating the megasparaa elsdeni alone in hexano It was confirmed that the yield of Iksan was greatly improved.

한국미생물보존센터(국외)Korea Microorganism Conservation Center (overseas) KCCM11835PKCCM11835P 2016042820160428

Claims (10)

(a) 음식물 쓰레기와 혐기성 소화 슬러지를 혼합하여 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물에 메가스파에라 엘스데니(Megasphaera elsdenii) 균주와 기탁번호 KCCM11835P로 기탁된 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주를 접종 및 소정의 온도 및 혐기적 조건하에서 공동 배양하는 단계; 및
(b) 상기 배양 후 유기산을 회수하는 단계;를 포함하고,
상기 혐기성 소화 슬러지는 -50 내지 -100 ℃에서 7일 이상 동결 후 해동된 것이며,
상기 (a) 단계는 프룩토스, 수크로오스 또는 이들의 혼합물; 및 아세테이트, 프로피오네이트, 부티레이트 또는 이들의 혼합물;이 더 첨가된 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 C4-C6 유기산 생산방법.(a) mixing food waste and anaerobic digested sludge to form a mixture, inoculating the mixture with Megasphaera elsdenii strain and Megasphaera hexanoica strain deposited with accession number KCCM11835P. And co-culturing under predetermined temperature and anaerobic conditions; And
(b) recovering the organic acid after the culturing;
The anaerobic digested sludge is thawed after freezing for 7 days or more at -50 to -100 ℃,
Step (a) is fructose, sucrose or a mixture thereof; And acetate, propionate, butyrate, or mixtures thereof; C4-C6 organic acid production method characterized in that the carried out under further added conditions. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 (a) 단계의 소정의 온도는 20 내지 40 ℃인 것을 특징으로 하는 C4-C6 유기산 생산방법.The method of claim 1,
The predetermined temperature of step (a) is C4-C6 organic acid production method, characterized in that 20 to 40 ℃. 제1항에 있어서,
상기 음식물 쓰레기의 농도는 50 내지 150 g/L인 것을 특징으로 하는 C4-C6 유기산 생산방법.The method of claim 1,
The concentration of the food waste is C4-C6 organic acid production method, characterized in that 50 to 150 g / L. 제1항에 있어서,
상기 혐기성 소화 슬러지의 농도는 30 내지 70 mL/L인 것을 특징으로 하는 C4-C6 유기산 생산방법.The method of claim 1,
The concentration of the anaerobic digested sludge is C4-C6 organic acid production method, characterized in that 30 to 70 mL / L. 제1항에 있어서,
상기 메가스파에라 엘스데니 균주는 기탁번호 NCIMB 702261로 기탁된 메가스페라 엘스데니 (Megasphaera elsdenii) 또는 기탁번호 NCIMB 702410로 기탁된 메가스페라 엘스데니 (Megasphaera elsdenii)인 것을 특징으로 하는 C4-C6 유기산 생산방법.The method of claim 1,
The megasphaera Elsdeni strain is a C4-C6 organic acid, characterized in that the Megasphaera elsdenii deposited with accession number NCIMB 702261 or Megasphaera elsdenii deposited with accession number NCIMB 702410 Production method. 제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 상기 혼합물에 접종되는 메가스파에라 엘스데니(Megasphaera elsdenii) 균주와 기탁번호 KCCM11835P로 기탁된 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주는 증균 배양된 것을 특징으로 하는 C4-C6 유기산 생산방법.The method of claim 1,
Megasphaera elsdenii strain (Megasphaera elsdenii) strain inoculated in the mixture in step (a) and Megasphaera hexanoica strain deposited with accession number KCCM11835P C4-C6 characterized in that the culture was enriched. Organic acid production method. 제7항에 있어서,
상기 메가스파에라 엘스데니(Megasphaera elsdenii) 균주의 증균 배양은 효모 추출물(Yeast extract) 8 내지 12 g/L, K2HPO4 1 내지 3 g/L, 염 용액(Salt solution) 30 내지 50 mL/L, 수크로오스 10 내지 30 g/L, 아세트산 나트륨(Sodium acetate) 1 내지 5g/L 및 시스테인-HCl 0.1 내지 1 g/L를 포함하는 배양액에서 수행되는 것을 특징으로 하는 C4-C6 유기산 생산방법.The method of claim 7, wherein
The enrichment culture of the strain Megasphaera elsdenii (Ygasphaera elsdenii) is yeast extract (Yeast extract) 8 to 12 g / L, K 2 HPO 4 1 to 3 g / L, salt solution (Salt solution) 30 to 50 mL / L, sucrose 10 to 30 g / L, sodium acetate (Sodium acetate) 1 to 5 g / L and cysteine-HCl 0.1 to 1 g / L C4-C6 organic acid production method characterized in that it is carried out in a culture medium. 제7항에 있어서,
상기 기탁번호 KCCM11835P로 기탁된 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주의 증균 배양은 효모 추출물(Yeast extract) 8 내지 12 g/L, K2HPO4 1 내지 3 g/L, 염 용액(Salt solution) 30 내지 50 mL/L, 프룩토스 10 내지 30 g/L, 아세트산 나트륨(Sodium acetate) 1 내지 5g/L 및 시스테인-HCl 0.1 내지 1 g/L를 포함하는 배양액에서 수행되는 것을 특징으로 하는 C4-C6 유기산 생산방법.The method of claim 7, wherein
The enrichment culture of the Megasphaera hexanoica strain deposited with the accession number KCCM11835P is yeast extract 8 to 12 g / L, K 2 HPO 4 1 to 3 g / L, salt solution (Salt solution) 30 to 50 mL / L, fructose 10 to 30 g / L, sodium acetate (Sodium acetate) 1 to 5 g / L and cysteine-HCl 0.1 to 1 g / L characterized in that it is carried out in a culture medium C4-C6 organic acid production method. 제1항에 있어서,
상기 (a) 단계는 연속 교반 탱크 반응기(Continuos Stirred Tank Reactor, CSTR)에서 수행되는 것을 특징으로 하는 C4-C6 유기산 생산방법.The method of claim 1,
The step (a) is a C4-C6 organic acid production method, characterized in that carried out in a continuous stirred tank reactor (CSTR).
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