KR102165641B1 - Composition for the production of propanol containing methanotroph and propanol production method - Google Patents

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    • C12Y114/13025Methane monooxygenase (1.14.13.25)

Abstract

본 발명은 메탄올을 공급하고 프로판이 포함된 가스 존재하에서 메탄자화균을 배양함으로써 프로판올을 고농도로 생산하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법에 따라 고농도의 프로판올을 안정적으로 생산하는 것이 가능하므로, 이를 효과적으로 고농도의 프로판올을 생산하는 데 이용할 수 있다.The present invention relates to a method of producing propanol at a high concentration by supplying methanol and culturing methanogens in the presence of a gas containing propane. Since it is possible to stably produce a high concentration of propanol according to the method, it is effectively high concentration. It can be used to produce propanol.

Description

메탄자화균을 포함하는 프로판올 생산용 조성물 및 프로판올 생산 방법{Composition for the production of propanol containing methanotroph and propanol production method}Composition for the production of propanol containing methanotroph and propanol production method}

본 발명은 메탄자화균을 포함하는 프로판올 생산용 조성물 및 프로판올 생산 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 메탄올 및 프로판 함유 가스 존재하에서 메탄자화균을 배양하여 고농도의 프로판올을 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for producing propanol and a method for producing propanol containing methanogens, and more particularly, to a method for producing a high concentration of propanol by culturing the methanogens in the presence of methanol and propane-containing gas.

메탄자화균이 가지고 있는 메탄 산화 효소(methane monooxygenase; MMO)는 기질 특이성이 약하여 프로판으로부터 프로판올 생산이 가능하다. 그러나, 생산된 프로판올은 메탄올 탈수소화 효소(dehydrogenase; MDH)에 의하여 아세톤 등으로 추가 전환되므로 고농도의 프로판올 생산이 불가능하다.Methane monooxygenase (MMO), possessed by methane-sugar bacteria, has a weak substrate specificity and can produce propanol from propane. However, since the produced propanol is further converted to acetone or the like by methanol dehydrogenase (MDH), it is impossible to produce high-concentration propanol.

프로판올 생산 공정은 프로판을 산화시키기 위한 환원력을 저렴한 메탄이나 메탄올로부터 얻고, 프로판올을 선택적으로 회수하는 개념이다. 메탄자화균이 보유한 메탄올 수소화효소는 생성된 알코올을 분해하여 환원력을 생산하기 때문에 환원력 공급 측면에서 도움이 되나, 생산된 프로판올 역시 분해할 수 있으므로 적절한 운전 전략이나 균주 개발이 필요하다.The propanol production process is a concept of obtaining a reducing power for oxidizing propane from cheap methane or methanol, and selectively recovering propanol. Methanol hydrogenase possessed by methanogens is helpful in supplying reducing power because it produces reducing power by decomposing the produced alcohol, but since it can also decompose the produced propanol, an appropriate operation strategy or strain development is required.

이에 본 발명자들은 메탄올을 공급하고 프로판이 포함된 가스 존재하에서 메탄자화균을 배양한 결과, 프로판올의 생산 효율이 우수한 것을 확인하였다. Accordingly, the present inventors confirmed that the production efficiency of propanol was excellent as a result of supplying methanol and culturing the methanogens in the presence of a gas containing propane.

이에, 본 발명의 목적은 메틸로모나스 속(Methylomonas), 메틸로마이크로비움 속(Methylomicrobium), 메틸로박터 속(Methylobacter), 메틸로코커스 속(Methylococcus), 메틸로스페라 속(Methylosphaera), 메틸로칼덤 속(Methylocaldum), 메틸로글로버스 속(Methyloglobus), 메틸로사르시나 속(Methylosarcina), 메틸로프로펀더스 속(Methyloprofundus), 메틸로썰머스 속(Methylothermus), 메틸로할로비우스 속(Methylohalobius), 메틸로게아 속(Methylogaea), 메틸로마리넘 속(Methylomarinum), 메틸로벌럼 속(Methylovulum), 메틸로마리노범 속(Methylomarinovum), 메틸로러브럼 속(Methylorubrum), 메틸로파라코커스 속(Methyloparacoccus), 메틸로시너스 속(Methylosinus), 메틸로시스티스 속(Methylocystis), 메틸로셀라 속(Methylocella), 메틸로캡사 속(Methylocapsa), 메틸로퍼룰라 속(Methylofurula), 메틸아시디필럼 속(Methylacidiphilum) 및 메틸아시디마이크로비움 속(Methylacidimicrobium)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 균주 또는 상기 균주의 배양액을 포함하는 프로판올 생산용 조성물을 제공하는 것이다.Accordingly, the object of the present invention is the genus Methylomonas, the genus Methylomicrobium, the genus Methylobacter, the genus Methylococcus, the genus Methylosphaera, and methyllocal Methylocaldum, Methyloglobus, Methylosarcina, Methyloprofundus, Methylothermus, methylohalobius (Methylohalobius), Methylogaea, Methylomarinum, Methylovulum, Methylomarinovum, Methylorubrum, Methylorubrum, Methylopara Genus Methyloparacoccus, Genus Methylosinus, Genus Methylocystis, Genus Methylocella, Genus Methylocapsa, Genus Methylofurula, and MethylASidi It is to provide a composition for producing propanol comprising at least one strain selected from the group consisting of the genus Pilum (Methylacidiphilum) and the genus Methylacidimicrobium or a culture solution of the strain.

본 발명의 다른 목적은 메틸로모나스 속, 메틸로마이크로비움 속, 메틸로박터 속, 메틸로코커스 속, 메틸로스페라 속, 메틸로칼덤 속, 메틸로글로버스 속, 메틸로사르시나 속, 메틸로프로펀더스 속, 메틸로썰머스 속, 메틸로할로비우스 속, 메틸로게아 속, 메틸로마리넘 속, 메틸로벌럼 속, 메틸로마리노범 속, 메틸로러브럼 속, 메틸로파라코커스 속, 메틸로시너스 속, 메틸로시스티스 속, 메틸로셀라 속, 메틸로캡사 속, 메틸로퍼룰라 속, 메틸아시디필럼 속 및 메틸아시디마이크로비움 속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 균주 또는 상기 균주의 배양액에서 전환반응을 유도하는 전환 단계를 포함하는 프로판올 생산 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is the genus Methylomonas, the genus Methylomicrobium, the genus Methylobacter, the genus Methylococcus, the genus Methylospera, the genus Methylocaldom, the genus Methylglobus, the genus Methylosarcina, Genus Methylpropundus, Genus Methyloselmus, Genus Methylhalobius, Genus Methyllogea, Genus Methylomarinum, Genus Methylobulum, Genus Methylomarinovum, Genus Methylolovrum, Methyllo One selected from the group consisting of the genus Paracoccus, the genus Methylosinus, the genus Methylosis, the genus Methylocella, the genus Methylcapsa, the genus Methyloperula, the genus Methylacidiphilum, and the genus Methylacidimicrobium It is to provide a method for producing propanol comprising a conversion step of inducing a conversion reaction in the above strain or the culture medium of the strain.

본 발명은 메탄자화균을 포함하는 프로판올 생산용 조성물 및 프로판올 생산 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 방법은 고농도의 프로판올을 생산하는 데 활용할 수 있다. The present invention relates to a composition for producing propanol and a method for producing propanol including methanogens, and the method according to the present invention can be utilized to produce a high concentration of propanol.

본 발명자들은 메탄올 및 프로판 함유 가스를 이용하여 메틸로모나스 속 DH-1 또는 메틸로마이크로비움 알칼리필럼(Methylomicrobium alcaliphilum) 20Z을 배양하였고, 경쟁적 기질 저해에 의하여 메탄올 탈수소화 효소는 메탄올을 우선적으로 이용하므로 배양액에 프로판올이 축적되는 것을 확인하였으며, 메탄올 대사를 통하여 생촉매는 지속적으로 활성이 유지되기 때문에 고부가가치의 프로판올을 안정적으로 생산 가능함을 발견하였다.The present inventors cultivated DH-1 or Methylomicrobium alcaliphilum 20Z in Methylomonas genus using methanol and propane-containing gas, and methanol dehydrogenase preferentially uses methanol due to competitive substrate inhibition. It was confirmed that propanol was accumulated in the culture medium, and because the biocatalyst was continuously active through methanol metabolism, it was found that high value-added propanol can be stably produced.

이하 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 양태는 메틸로모나스 속(Methylomonas), 메틸로마이크로비움 속(Methylomicrobium), 메틸로박터 속(Methylobacter), 메틸로코커스 속(Methylococcus), 메틸로스페라 속(Methylosphaera), 메틸로칼덤 속(Methylocaldum), 메틸로글로버스 속(Methyloglobus), 메틸로사르시나 속(Methylosarcina), 메틸로프로펀더스 속(Methyloprofundus), 메틸로썰머스 속(Methylothermus), 메틸로할로비우스 속(Methylohalobius), 메틸로게아 속(Methylogaea), 메틸로마리넘 속(Methylomarinum), 메틸로벌럼 속(Methylovulum), 메틸로마리노범 속(Methylomarinovum), 메틸로러브럼 속(Methylorubrum), 메틸로파라코커스 속(Methyloparacoccus), 메틸로시너스 속(Methylosinus), 메틸로시스티스 속(Methylocystis), 메틸로셀라 속(Methylocella), 메틸로캡사 속(Methylocapsa), 메틸로퍼룰라 속(Methylofurula), 메틸아시디필럼 속(Methylacidiphilum) 및 메틸아시디마이크로비움 속(Methylacidimicrobium)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 균주 또는 상기 균주의 배양액을 포함하는 프로판올 생산용 조성물이다.One aspect of the present invention is the genus Methylomonas, the genus Methylomicrobium, the genus Methylobacter, the genus Methylococcus, the genus Methylosphaera, and methylosphaera Genus (Methylocaldum), Genus Methyloglobus, Genus Methylosarcina, Genus Methyloprofundus, Genus Methylothermus, Genus Methylhalobius ( Methylohalobius), Methylogaea, Methylomarinum, Methylovulum, Methylomarinovum, Methylorubrum, Methylorubrum, Methyloparacoccus Genus (Methyloparacoccus), Genus Methylosinus, Genus Methylocystis, Genus Methylocella, Genus Methylocapsa, Genus Methylofurula, Methylacidiphilum It is a composition for producing propanol containing at least one strain selected from the group consisting of the genus (Methylacidiphilum) and the genus methylacidimicrobium or a culture solution of the strain.

상기 균주는 기탁번호 KCTC 13004BP로 기탁된 메틸로모나스 속 DH-1 또는 기탁번호 DSM 19304로 기탁된 메틸로마이크로비움 알칼리필럼(Methylomicrobium alcaliphilum) 20Z인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The strain may be methylomicrobium alcaliphilum 20Z deposited with Methylomonas sp. DH-1 deposited with accession number KCTC 13004BP or Methylomicrobium alcaliphilum 20Z deposited under accession number DSM 19304, but is not limited thereto.

상기 조성물은 0.5 내지 4.0 g/L, 0.5 내지 3.0 g/L, 0.5 내지 2.0 g/L, 1.0 내지 4.0 g/L 또는 1.0 내지 3.0 g/L, 예를 들어, 1.0 내지 2.0 g/L의 메탄올을 추가적으로 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The composition is 0.5 to 4.0 g/L, 0.5 to 3.0 g/L, 0.5 to 2.0 g/L, 1.0 to 4.0 g/L or 1.0 to 3.0 g/L, for example, 1.0 to 2.0 g/L of methanol It may be added to include, but is not limited thereto.

상기 조성물은 5 내지 30%(v/v), 5 내지 25%(v/v), 5 내지 20%(v/v), 10 내지 30%(v/v), 10 내지 25%(v/v), 10 내지 20%(v/v), 15 내지 30%(v/v) 또는 15 내지 25%(v/v), 예를 들어, 15 내지 20%(v/v)의 프로판을 포함하는 가스를 추가적으로 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The composition is 5 to 30% (v/v), 5 to 25% (v/v), 5 to 20% (v/v), 10 to 30% (v/v), 10 to 25% (v/ v), 10 to 20% (v/v), 15 to 30% (v/v) or 15 to 25% (v/v), for example 15 to 20% (v/v) of propane The gas may be additionally included, but is not limited thereto.

상기 가스는 메탄을 5 내지 30%(v/v), 5 내지 25%(v/v), 5 내지 20%(v/v), 10 내지 30%(v/v), 10 내지 25%(v/v), 10 내지 20%(v/v), 15 내지 30%(v/v) 또는 15 내지 25%(v/v), 예를 들어, 15 내지 20%(v/v) 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The gas contains 5 to 30% (v/v), 5 to 25% (v/v), 5 to 20% (v/v), 10 to 30% (v/v), 10 to 25% ( v/v), 10 to 20% (v/v), 15 to 30% (v/v) or 15 to 25% (v/v), for example 15 to 20% (v/v). It may be, but is not limited thereto.

본 발명의 다른 양태는 메틸로모나스 속, 메틸로마이크로비움 속, 메틸로박터 속, 메틸로코커스 속, 메틸로스페라 속, 메틸로칼덤 속, 메틸로글로버스 속, 메틸로사르시나 속, 메틸로프로펀더스 속, 메틸로썰머스 속, 메틸로할로비우스 속, 메틸로게아 속, 메틸로마리넘 속, 메틸로벌럼 속, 메틸로마리노범 속, 메틸로러브럼 속, 메틸로파라코커스 속, 메틸로시너스 속, 메틸로시스티스 속, 메틸로셀라 속, 메틸로캡사 속, 메틸로퍼룰라 속, 메틸아시디필럼 속 및 메틸아시디마이크로비움 속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 균주 또는 상기 균주의 배양액에서 전환반응을 유도하는 전환 단계를 포함하는 프로판올 생산 방법이다.Another aspect of the present invention is the genus Methylomonas, the genus Methylomicrobium, the genus Methylobacter, the genus Methylococcus, the genus Methyllospera, the genus Methylocaldom, the genus Methylglobus, the genus Methylosarcina, Genus Methylpropundus, Genus Methyloselmus, Genus Methylhalobius, Genus Methyllogea, Genus Methylomarinum, Genus Methylobulum, Genus Methylomarinovum, Genus Methylolovrum, Methyllo One selected from the group consisting of the genus Paracoccus, the genus Methylosinus, the genus Methylosis, the genus Methylocella, the genus Methylcapsa, the genus Methyloperula, the genus Methylacidiphilum, and the genus Methylacidimicrobium It is a method for producing propanol comprising a conversion step of inducing a conversion reaction in the above strain or the culture medium of the strain.

본 명세서상의 용어 "전환"은, 배양액 내의 물질을 이용하여 균주가 특정 물질을 생산하는 과정을 의미한다.The term "conversion" as used herein refers to a process in which a strain produces a specific substance by using a substance in a culture medium.

상기 균주는 기탁번호 KCTC 13004BP로 기탁된 메틸로모나스 속 DH-1 또는 기탁번호 DSM 19304로 기탁된 메틸로마이크로비움 알칼리필럼 20Z인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The strain may be DH-1 of the genus Methylomonas deposited under the accession number KCTC 13004BP, or the alkaline columnar methylomicrobium 20Z deposited under the accession number DSM 19304, but is not limited thereto.

상기 전환 단계는 배양액에 0.5 내지 4.0 g/L, 0.5 내지 3.0 g/L, 0.5 내지 2.0 g/L, 1.0 내지 4.0 g/L 또는 1.0 내지 3.0 g/L, 예를 들어, 1.0 내지 2.0 g/L의 메탄올을 첨가하여 수행하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The conversion step is 0.5 to 4.0 g / L, 0.5 to 3.0 g / L, 0.5 to 2.0 g / L, 1.0 to 4.0 g / L or 1.0 to 3.0 g / L, for example, 1.0 to 2.0 g / It may be performed by adding L of methanol, but is not limited thereto.

상기 전환 단계는 상기 배양액의 구성성분 중 메탄올이 고갈되면 배양액에 0.5 내지 4.0 g/L의 메탄올을 추가로 첨가하여 수행되는 것일 수 있다.The conversion step may be performed by additionally adding 0.5 to 4.0 g/L of methanol to the culture solution when methanol among the components of the culture solution is depleted.

상기 전환 단계는 5 내지 30%(v/v), 5 내지 25%(v/v), 5 내지 20%(v/v), 10 내지 30%(v/v), 10 내지 25%(v/v), 10 내지 20%(v/v), 15 내지 30%(v/v) 또는 15 내지 25%(v/v), 예를 들어, 15 내지 20%(v/v)의 프로판을 포함하는 가스 존재하에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The conversion step is 5 to 30% (v/v), 5 to 25% (v/v), 5 to 20% (v/v), 10 to 30% (v/v), 10 to 25% (v /v), 10 to 20% (v/v), 15 to 30% (v/v) or 15 to 25% (v/v), for example 15 to 20% (v/v) of propane It may be performed in the presence of the containing gas, but is not limited thereto.

상기 가스는 메탄을 5 내지 30%(v/v), 5 내지 25%(v/v), 5 내지 20%(v/v), 10 내지 30%(v/v), 10 내지 25%(v/v), 10 내지 20%(v/v), 15 내지 30%(v/v) 또는 15 내지 25%(v/v), 예를 들어, 15 내지 20%(v/v) 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The gas contains 5 to 30% (v/v), 5 to 25% (v/v), 5 to 20% (v/v), 10 to 30% (v/v), 10 to 25% ( v/v), 10 to 20% (v/v), 15 to 30% (v/v) or 15 to 25% (v/v), for example 15 to 20% (v/v). It may be, but is not limited thereto.

상기 전환 단계는 상기 가스를 10 내지 900분 동안 배기하여 수행되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 가스의 배기에 소요되는 최적 시간은 전체 배양액의 부피, 공정 수행 시간, 사용하는 균주의 종류 및 배지 조성을 포함하는 조건의 변동에 따라 적절히 조정될 수 있다.The conversion step may be performed by exhausting the gas for 10 to 900 minutes, but is not limited thereto. The optimum time required for exhausting the gas may be appropriately adjusted according to fluctuations in conditions including the volume of the total culture medium, the process execution time, the type of strain to be used, and the composition of the medium.

상기 전환 단계는 25 내지 35℃, 27 내지 35℃, 29 내지 35℃, 25 내지 32℃, 또는 27 내지 32℃, 예를 들어, 29 내지 32℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The conversion step may be performed at a temperature of 25 to 35°C, 27 to 35°C, 29 to 35°C, 25 to 32°C, or 27 to 32°C, for example, 29 to 32°C, but is limited thereto. It is not.

본 발명은 메탄올 및 프로판 함유 가스 존재하에서 메탄자화균을 배양함으로써 프로판올을 고농도로 생산하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법에 따라 고농도의 프로판올을 안정적으로 생산하는 것이 가능하므로, 이를 효과적으로 고농도의 프로판올을 생산하는 데 이용할 수 있다.The present invention relates to a method for producing propanol at a high concentration by culturing methanogens in the presence of methanol and propane-containing gas, and since it is possible to stably produce a high concentration of propanol according to the above method, it is possible to effectively produce high concentration propanol. Can be used to do.

도 1은 메탄자화균을 이용한 프로판올의 생산 경로를 나타낸 모식도이다.
도 2는 메탄과 공기를 부피비 3:7로 공급하고 리터당 1 g의 프로판올을 추가로 공급한 조건에서 Methylomonas sp. DH-1 균주로부터의 프로판올의 생장 저해 영향을 나타낸 그래프이다.
도 3은 메탄과 공기를 부피비 3:7로 공급하고 리터당 0.5 g, 1 g, 2 g (0.5 g/L, 1 g/L, 2 g/L)의 메탄올을 추가로 공급한 조건에서 Methylomonas sp. DH-1 균주로부터의 메탄올의 생장 저해 영향을 나타낸 그래프이다.
도 4는 메탄올 2 g/L와 프로판 30%을 기질로 하였을 때 DH-1 균주의 성장 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 5는 메탄올 2 g/L와 프로판 30%을 기질로 하였을 때 대사 산물의 양을 나타낸 그래프이다.
도 6은 메탄과 공기를 부피비 3:7로 공급하는 실험을 수행하고 다양한 농도의 메탄올을 단독 탄소원으로 하였을 때 DH-1 균주의 성장 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 7은 초기 OD가 10인 DH-1 균주의 배양액에 메탄올을 2 g/L 투입하고 30%의 프로판을 공급하며 6시간마다 프로판올 및 아세톤, 메탄올 농도를 측정한 그래프이다.
도 8은 초기 OD가 4인 DH-1 균주의 배양액에 메탄올을 2 g/L 투입하고 30%의 프로판을 공급하며 3시간마다 프로판올 및 아세톤, 메탄올 농도를 측정한 그래프이다.
도 9는 DH-1 균주의 배양액에 메탄올을 1 g/L 투입하고 30%의 프로판을 공급하며 2시간마다 프로판올 및 아세톤, 메탄올 농도를 측정한 그래프이다.
도 10은 DH-1 균주의 배양액에 메탄올을 1 g/L 투입하고 30%의 프로판을 공급하며 2시간마다 프로판올 및 아세톤, 메탄올 농도를 축적 패턴으로 나타낸 그래프이다.
도 11은 DH-1 균주의 배양액에서 메탄올이 고갈된 후 추가로 메탄올 1 g/L를 공급하여 프로판올 생산을 나타낸 그래프이다.
도 12는 DH-1 균주의 배양액에서 메탄올이 고갈된 후 추가로 메탄올 1 g/L를 공급하여 프로판올 생산을 축적 패턴으로 나타낸 그래프이다.
도 13은 DH-1 균주의 배양액에서 메탄올이 고갈된 후 추가로 메탄올 1.5 g/L를 0.5 g/L씩 공급하여 프로판올 생산을 나타낸 그래프이다.
도 14는 DH-1 균주의 배양액에서 메탄올이 고갈된 후 추가로 메탄올 1.5 g/L를 0.5 g/L씩 공급하여 프로판올 생산을 축적 패턴으로 나타낸 그래프이다.
도 15는 DH-1 균주의 배양액에서 메탄올이 고갈된 후 추가로 메탄올 1.5 g/L를 0.3 g/L씩 공급하여 프로판올 생산을 나타낸 그래프이다.
도 16은 DH-1 균주의 배양액에서 메탄올이 고갈된 후 추가로 메탄올 1.5 g/L를 0.3 g/L씩 공급하여 프로판올 생산을 축적 패턴으로 나타낸 그래프이다.
도 17은 DH-1 균주의 배양액에 메탄과 프로판을 동시 공급하여 프로판올의 생산량을 나타낸 그래프이다.
도 18은 Methylomicrobium alcaliphilum 20Z 균주의 배양액에 메탄과 프로판을 동시 공급하여 프로판올의 생산량을 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic diagram showing the production route of propanol using methane magnetizing bacteria.
FIG. 2 shows Methylomonas sp. in the condition that methane and air were supplied at a volume ratio of 3:7 and 1 g of propanol was additionally supplied per liter. It is a graph showing the growth inhibition effect of propanol from the DH-1 strain.
3 is Methylomonas sp under the condition of supplying methane and air at a volume ratio of 3:7 and additionally supplying 0.5 g, 1 g, 2 g (0.5 g/L, 1 g/L, 2 g/L) of methanol per liter. . It is a graph showing the effect of inhibiting the growth of methanol from the DH-1 strain.
4 is a graph showing the growth curve of the DH-1 strain when using methanol 2 g/L and propane 30% as substrates.
5 is a graph showing the amount of metabolites when using methanol 2 g/L and propane 30% as substrates.
6 is a graph showing the growth curve of the DH-1 strain when an experiment in which methane and air are supplied in a volume ratio of 3:7 and methanol of various concentrations is used as the sole carbon source.
7 is a graph in which 2 g/L of methanol was added to the culture solution of the DH-1 strain having an initial OD of 10, and 30% of propane was supplied, and the concentrations of propanol, acetone, and methanol were measured every 6 hours.
8 is a graph in which 2 g/L of methanol was added to the culture medium of the DH-1 strain having an initial OD of 4, 30% of propane was supplied, and the concentrations of propanol, acetone, and methanol were measured every 3 hours.
9 is a graph in which 1 g/L of methanol was added to the culture medium of the DH-1 strain, 30% of propane was supplied, and the concentrations of propanol, acetone, and methanol were measured every 2 hours.
FIG. 10 is a graph showing the concentration of propanol, acetone, and methanol in an accumulation pattern every 2 hours, in which 1 g/L of methanol was added to the culture medium of the DH-1 strain and 30% of propane was supplied.
11 is a graph showing the production of propanol by additionally supplying 1 g/L of methanol after methanol is depleted in the culture medium of the DH-1 strain.
12 is a graph showing propanol production as an accumulation pattern by supplying 1 g/L of methanol after methanol is depleted in the culture medium of the DH-1 strain.
13 is a graph showing the production of propanol by supplying 1.5 g/L of methanol at 0.5 g/L increments after methanol is depleted in the culture medium of the DH-1 strain.
FIG. 14 is a graph showing propanol production as an accumulation pattern by supplying 1.5 g/L of methanol in 0.5 g/L increments after methanol is depleted in the culture medium of the DH-1 strain.
FIG. 15 is a graph showing the production of propanol by supplying 1.5 g/L of methanol at 0.3 g/L increments after methanol is depleted in the culture medium of the DH-1 strain.
FIG. 16 is a graph showing propanol production as an accumulation pattern by supplying 1.5 g/L of methanol at 0.3 g/L increments after methanol is depleted in the culture broth of the DH-1 strain.
17 is a graph showing the production amount of propanol by simultaneously supplying methane and propane to the culture medium of the DH-1 strain.
18 is Methylomicrobium alcaliphilum 20Z is a graph showing the production of propanol by simultaneously supplying methane and propane to the culture medium.

이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by the following examples. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited by these examples.

실시예 1: 균주의 준비 및 실험방법Example 1: Preparation and experimental method of strain

1-1. Methylomonas sp. DH-11-1. Methylomonas sp. DH-1

50 mL NMS 배지가 포함된 500 mL 배플 플라스크(baffled flask)에 1 mL의 DH-1 스탁(stock, KCTC 13004BP)을 접종한 후 주기적으로 메탄/공기를 주입하며 원하는 세포 농도까지 진탕배양기에서 30℃, 230 rpm으로 배양하였다. 배양 시 외부 공기의 유입과 내부 메탄 또는 프로판의 유출을 방지하기 위하여 플라스크에 부틸 고무(butyl rubber) 재질의 셉텀(septum)이 있는 마개를 사용하였다. NMS 배지의 조성은 하기 표 1과 같다.After inoculating 1 mL of DH-1 stock (KCTC 13004BP) in a 500 mL baffled flask containing 50 mL NMS medium, periodically inject methane/air to the desired cell concentration at 30°C in a shaker incubator. , Incubated at 230 rpm. In order to prevent the inflow of outside air and the outflow of internal methane or propane during culture, a stopper with a septum made of butyl rubber was used on the flask. The composition of the NMS medium is shown in Table 1 below.

NMS 조성NMS composition Amount for 1LAmount for 1L MgSO4·7H2OMgSO 4 7H 2 O 1 g1 g KNO3 KNO 3 1 g1 g CaCl2H2OCaCl 2 2H 2 O 0.228 g0.228 g Fe-EDTAFe-EDTA 0.0038 g0.0038 g Na2MoO4 Na 2 MoO 4 0.0006 g0.0006 g FeSO7H2OFeSO 4 7H 2 O 0.5 mg0.5 mg ZnSO7H2OZnSO 4 7H 2 O 0.4 mg0.4 mg MnCl7H2OMnCl 2 7H 2 O 0.02 mg0.02 mg CoCl6H2OCoCl 2 6H 2 O 0.05 mg0.05 mg NiCl6H2ONiCl 2 6H 2 O 0.01 mg0.01 mg H3BO3 H 3 BO 3 0.015 mg0.015 mg EDTAEDTA 0.25 mg0.25 mg KH2PO4 KH 2 PO 4 0.26 g0.26 g Na2HPO7(H2O)Na 2 HPO 4 7 (H 2 O) 0.62 g0.62 g 바이오틴(Biotin)Biotin 0.02 mg0.02 mg 폴산(Folic acid)Folic acid 0.02 mg0.02 mg 티아민 HCl(Thiamine HCl)Thiamine HCl 0.05 mg0.05 mg Ca 판토텐산염(pantothenate)Ca pantothenate 0.05 mg0.05 mg 비타민(Vitamin) B12Vitamin B12 0.001 mg0.001 mg 리보플라빈(Riboflavin)Riboflavin 0.05 mg0.05 mg 니코틴아마이드(Nicotiamide)Nicotiamide 0.05 mg0.05 mg CuSO5H2OCuSO 4 5H 2 O 2.5 mg2.5 mg

초기 OD가 10 이상인 경우에는 OD 4인 배양액을 원심분리하여 농축한 후 NMS 배지를 추가하여 세포 농도를 조절하였다.When the initial OD was 10 or more, the culture solution with OD 4 was centrifuged and concentrated, and then NMS medium was added to adjust the cell concentration.

프로판올 생산 실험은 상기 언급한 DH-1 배양액에 환원력인 메탄올을 일정량 공급하고, 프로판:공기=3:7 비율의 가스를 30분간 배기한 다음 진탕배양기에서 30℃에서 230 rpm으로 교반하며 진행하였다.In the propanol production experiment, a certain amount of methanol, which is a reducing power, was supplied to the above-mentioned DH-1 culture solution, and a gas having a ratio of propane:air=3:7 was exhausted for 30 minutes, and then stirred in a shaking incubator at 30°C at 230 rpm.

메탄을 환원력으로 제공하는 경우에는 메탄올을 추가하지 않고 메탄:프로판:공기=1.5:1.5:7의 가스를 30분간 배기한 다음 진탕배양기에서 30℃에서 230 rpm으로 교반하며 진행하였다.In the case of providing methane as a reducing power, the gas of methane:propane:air=1.5:1.5:7 was exhausted for 30 minutes without adding methanol, and the mixture was stirred at 30°C at 230 rpm in a shaker incubator.

1-2. Methylomicrobium alcaliphilum 20Z1-2. Methylomicrobium alcaliphilum 20Z

상기 1-1과 동일한 조건으로 준비하되, 배지의 조성은 하기 표 2와 같다.Prepared under the same conditions as in 1-1, but the composition of the medium is shown in Table 2 below.

배지조성Medium composition Amount for 1LAmount for 1L NaClNaCl 30 g30 g MgSO7H2OMgSO 4 7H 2 O 0.20.2 KNO3 KNO 3 1 g1 g CaCl2H2OCaCl 2 2H 2 O 0.02 g0.02 g EDTAEDTA 5 mg5 mg CuCl5H2OCuCl 2 5H 2 O 0.1 mg0.1 mg FeSO7H2OFeSO 4 7H 2 O 2 mg2 mg Na2MoO4 Na 2 MoO 4 0.03 mg0.03 mg ZnSO7H2OZnSO 4 7H 2 O 0.1 mg0.1 mg MnCl4H2OMnCl 2 4H 2 O 0.03 mg0.03 mg CoCl6H2OCoCl 2 6H 2 O 0.2 mg0.2 mg NiCl6H2ONiCl 2 6H 2 O 0.02 mg0.02 mg H3BO3 H 3 BO 3 0.03 mg0.03 mg KH2PO4 KH 2 PO 4 0.28 g0.28 g Na2HPO12(H2O)Na 2 HPO 4 12 (H 2 O) 0.6 g0.6 g 1M NaHCO3 1M NaHCO 3 50 mL50 mL 1M Na2CO3 1M Na 2 CO 3 5 mL5 mL

실시예 2: 균주로부터의 프로판올 대사 여부 분석Example 2: Analysis of propanol metabolism from strain

도 1에서와 같이, Methylomonas sp. DH-1 균주는 메탄 대사 균주로, MMO를 이용하여 메탄을 메탄올로 전환하는 특성이 있다. 해당 균주를 동정하고, 해당 균주에 프로판 또는 메탄-프로판 혼합가스 또는 메탄올-프로판을 공급했을 때 프로판올의 생산 여부를 분석하였다.As in Figure 1, Methylomonas sp. The DH-1 strain is a methane metabolizing strain and has a characteristic of converting methane to methanol using MMO. The strain was identified, and the production of propanol was analyzed when propane or a mixed gas of methane-propane or methanol-propane was supplied to the strain.

프로판올의 생산 연구에 앞서, 해당 균주가 프로판을 대사할 수 있는지, 그리고 생산된 프로판올에 의해 균주의 생장이 저해되지 않는지를 확인하기 위해 메탄과 공기를 부피비 3:7로 공급하고 리터당 1 g(1 g/L)의 프로판올을 추가로 공급한 뒤, 균의 생장곡선을 확인하였다.Prior to the study on the production of propanol, methane and air were supplied in a volume ratio of 3: 7 to confirm whether the strain can metabolize propane and that the growth of the strain is not inhibited by the produced propanol, and 1 g per liter (1 g/L) of propanol was additionally supplied, and the growth curve of the bacteria was confirmed.

도 2에서 확인할 수 있듯이, 약간의 성장 저해가 발생하였으나, 정도가 크지 않다고 판단, 이후의 실험을 진행하였다.As can be seen in FIG. 2, a slight inhibition of growth occurred, but it was determined that the degree was not large, and subsequent experiments were conducted.

최적 메탄올 공급 농도를 확인하기 위해 초기 OD 2에서 메탄과 공기를 부피비 3:7로 공급하고 리터당 0.5 g, 1 g, 2 g (0.5 g/L, 1 g/L, 2 g/L)의 메탄올을 추가로 공급한 뒤 균의 생장곡선을 확인하였다.To determine the optimal methanol feed concentration, supply methane and air at an initial OD of 2 at a volume ratio of 3:7 and 0.5 g, 1 g, 2 g (0.5 g/L, 1 g/L, 2 g/L) of methanol per liter. After supplying additionally, the growth curve of the bacteria was confirmed.

도 3에서 확인할 수 있듯이, 아래 그림과 같이 2 g/L의 메탄올 농도에서도 메탄올에 의한 저해 영향이 거의 없는 것으로 판단되었다.As can be seen in Figure 3, it was determined that there was almost no inhibitory effect by methanol even at a methanol concentration of 2 g/L as shown in the figure below.

실시예 3: 균주로부터의 프로판올 생산 여부 분석Example 3: Analysis of production of propanol from strains

초기 OD를 10으로 하여 프로판과 메탄올을 공급, 해당 균주에서 실제로 프로판올이 생산되는지를 확인하기 위해 2 g/L의 메탄올과 30%의 프로판을 기질로 주었다.Propane and methanol were supplied with an initial OD of 10, and 2 g/L of methanol and 30% of propane were given as substrates to confirm whether propanol was actually produced in the strain.

도 4에서 확인할 수 있듯이, 시간이 지남에 따라 세포 농도가 감소하였다.As can be seen in Figure 4, the cell concentration decreased over time.

도 5에서 확인할 수 있듯이, 116 mg/L의 프로판올이 생산되었으나, 배양 6시간 이후로는 대사 산물의 변화가 거의 없는 것으로 보여 이후에 생장 및 대사 저해 요인에 대한 추가 실험을 진행하였다. 분석 결과 이소프로판올의 분해 산물인 아세톤의 생산이 확인되었다.As can be seen in FIG. 5, 116 mg/L of propanol was produced, but it was found that there was little change in metabolites after 6 hours of incubation, so further experiments were conducted on growth and metabolic inhibitory factors. As a result of the analysis, the production of acetone, a decomposition product of isopropanol, was confirmed.

실시예 4: 대사 산물 또는 메탄올에 의한 생장 저해 확인Example 4: Confirmation of growth inhibition by metabolite or methanol

메탄올을 단독 탄소원으로 하였을 때의 대사 산물 또는 메탄올로 인한 생장 저해가 있는지 확인하기 위해 다양한 농도(2 g/L, 3 g/L, 4 g/L)의 메탄올과 공기만을 공급하여 배양을 진행하였다. 비교를 위하여 메탄과 공기를 부피비 3:7로 공급하는 실험을 수행하고 메탄올을 단독 탄소원으로 하였을 때 이 결과와 비교하였다.In order to check whether there is growth inhibition due to metabolites or methanol when methanol was used as the sole carbon source, cultivation was conducted by supplying only methanol and air of various concentrations (2 g/L, 3 g/L, 4 g/L). . For comparison, an experiment in which methane and air were supplied in a volume ratio of 3:7 was performed, and the result was compared with this result when methanol was used as the sole carbon source.

도 6에서 확인할 수 있듯이, 초기 OD 0.1, 최종 OD 1 이하의 낮은 세포 농도에서는 전체적인 대사 산물의 농도가 높지 않아 4 g/L의 메탄올에서도 저해를 받지 않는 것처럼 보였으나, 중간대사산물이 축적되면서 DH-1 균주의 대사와 생장이 저해되는 것이 확인되었다. 초기 OD 2에서 실험을 시작한 경우 이 두 산물의 영향이 더욱 명확하게 나타났다.As can be seen in FIG. 6, at low cell concentrations of 0.1 initial OD and 1 OD below final OD 1, the overall metabolite concentration was not high, so it appeared that it was not inhibited even at 4 g/L of methanol, but the intermediate metabolites accumulated and DH It was confirmed that metabolism and growth of -1 strain were inhibited. When the experiment was started at an initial OD of 2, the effects of these two products were more evident.

프로판올 생산에 있어 초기 세포 농도의 영향을 관찰하였다. 초기 OD가 각각 10과 4인 세포에 대하여 메탄올을 2 g/L 투입하고 30%의 프로판을 공급하며 6시간마다 프로판올 및 아세톤, 메탄올 농도를 측정하였다.The influence of the initial cell concentration on the production of propanol was observed. 2 g/L of methanol was added to cells with initial ODs of 10 and 4, respectively, and 30% of propane was supplied, and concentrations of propanol, acetone, and methanol were measured every 6 hours.

도 7에서 확인할 수 있듯이, 초기 OD가 10일 때에는 배양 6시간째에 프로판올 농도가 0.11 g/L를 기록한 이후 큰 변화를 나타내지 않았다. OD는 배양 초기부터 계속 감소하여 24시간째에는 6까지 떨어졌다.As can be seen in FIG. 7, when the initial OD is 10, the propanol concentration recorded 0.11 g/L at 6 hours of incubation, and there was no significant change. OD continued to decrease from the beginning of the culture and dropped to 6 at 24 hours.

도 8에서 확인할 수 있듯이, 초기 OD가 4일 때에도 프로판올은 배양 6시간째 0.08 g/L로 최대값에 도달한 이후 더 이상 증가하지 않았다. 이러한 결과로부터 판단할 때, 과량의 메탄올에 대한 저해 효과가 초기 세포 농도보다 큰 영향을 미친 것으로 보인다.As can be seen from FIG. 8, even when the initial OD was 4, propanol did not increase any more after reaching the maximum value of 0.08 g/L at 6 hours of culture. Judging from these results, it seems that the inhibitory effect on excess methanol had a greater effect than the initial cell concentration.

과량의 메탄올이 세포 활성은 물론 프로판올 생산에도 영향을 미치기 때문에 초기 메탄올 농도를 1 g/L로 줄이고 프로판올 생산 실험을 진행하였다.Since excess methanol affects cell activity as well as propanol production, the initial methanol concentration was reduced to 1 g/L and propanol production experiments were conducted.

도 9에서 확인할 수 있듯이, 프로판올 농도는 배양 4시간 째에 최고 농도인 0.18 g/L를 기록하고 더 이상 늘어나지 않았다. 초기 메탄올 농도가 2 g/L일 때보다 두 배 정도 증가하였는데, 과량의 메탄올이 세포 활성에 영향을 주는 것을 다시 한번 확인할 수 있었다. 배양 4시간 이후로 메탄올은 고갈되었고, 메탄올이 고갈되면서 MDH 효소가 생산된 프로판올을 분해함에 따라 더 이상의 프로판올 생산은 이루어지지 않았고 아세톤이 축적되는 현상이 발생하였다.As can be seen in FIG. 9, the propanol concentration recorded the highest concentration of 0.18 g/L at 4 hours of incubation and did not increase any more. When the initial methanol concentration was 2 g/L, it increased about twice as much, and it was confirmed once again that an excess of methanol affects the cell activity. Methanol was depleted after 4 hours of incubation, and as the methanol was depleted, as the MDH enzyme decomposed the produced propanol, no more propanol production was made, and acetone was accumulated.

실시예 5: DH-1 생촉매의 특성 분석Example 5: Characterization of DH-1 biocatalyst

프로판올과 아세톤을 몰 농도로 표시하여 메탄올 소모 및 프로판 전환 관련 DH-1 생촉매의 특성을 분석하였다.The properties of the DH-1 biocatalyst related to methanol consumption and propane conversion were analyzed by expressing propanol and acetone in molar concentrations.

도 10에서 확인할 수 있듯이, 메탄올이 고갈된 이후 프로판올과 아세톤의 총량은 일부 증가하나 대부분 아세톤에 의한 것이고, 메탄올이 고갈되더라도 배양액에 축적된 포름알데히드나 포름산의 산화에 의하여 환원력을 제공할 수 있다.As can be seen in Figure 10, after methanol is depleted, the total amount of propanol and acetone is partially increased, but most of it is due to acetone, and even if methanol is depleted, reducing power can be provided by oxidation of formaldehyde or formic acid accumulated in the culture medium.

메탄올이 고갈되었을 때 추가로 공급하여 프로판올의 지속적인 증가를 도모하였다.When methanol was depleted, it was additionally supplied to promote a continuous increase of propanol.

도 11에서 확인할 수 있듯이, 메탄올이 고갈된 4시간째에 추가로 메탄올 1 g/L를 공급하고 프로판올 생산을 관찰하였다. 배양 4시간째 메탄올을 추가 공급한 결과, 프로판올의 감소를 막아 최종 프로판올 농도가 0.20 g/L를 기록하였으나, 그 증가폭은 크지 않았다.As can be seen in FIG. 11, 1 g/L of methanol was additionally supplied at 4 hours when methanol was depleted, and propanol production was observed. As a result of additionally supplying methanol at 4 hours of incubation, the final propanol concentration was 0.20 g/L by preventing a decrease in propanol, but the increase was not large.

도 12에서 확인할 수 있듯이, 오히려 아세톤의 축적이 보다 활발해졌으며 아세톤의 축적 또는 메탄올 부산물인 포름알데히드의 축적으로 인하여 세포량이 줄어들어 메탄올 추가 공급의 효과가 크지 않음을 알 수 있었다.As can be seen from FIG. 12, rather, the accumulation of acetone became more active, and the amount of cells decreased due to the accumulation of acetone or the accumulation of formaldehyde, which is a methanol by-product, so that the effect of the additional supply of methanol was not significant.

총 메탄올 투입량을 1.5 g/L로 하고, 1회 투입량의 농도를 0.5 및 0.3 g/L로 달리하여 프로판올 생산을 관찰하였다.The total methanol input was 1.5 g/L, and the concentration of the one-time input was changed to 0.5 and 0.3 g/L to observe the production of propanol.

도 13 내지 16에서 확인할 수 있듯이, 메탄올 농도의 영향은 크지 않아 두 경우 모두 0.17 g/L 정도의 프로판올을 생산하였다.As can be seen in FIGS. 13 to 16, the influence of the methanol concentration was not significant, so that propanol of about 0.17 g/L was produced in both cases.

실시예 6: 메탄과 프로판 동시 공급을 통한 프로판 분해의 저해 방법 확인Example 6: Confirmation of a method of inhibiting propane degradation through simultaneous supply of methane and propane

메탄과 프로판을 동시에 공급하여 프로판올 생산에 필요한 환원력은 메탄에서 얻고 동시에 메탄올의 존재를 통해 프로판올 분해를 막고자 하였다.By supplying methane and propane at the same time, the reducing power required for propanol production was obtained from methane and at the same time, it was attempted to prevent propanol decomposition through the presence of methanol.

도 17에서 확인할 수 있듯이, 메탄과 프로판을 동시에 공급할 경우 프로판올이 생산됨을 알 수 있다. 최종 프로판올 농도는 0.021 g/L로서 메탄올을 환원력으로 공급했을 때 대비하여 수율이 매우 낮았다. 아세톤 농도는 0.08 g/L를 나타내었는데, 메탄 이용시에는 충분한 환원력이 공급되지 않고, 축적되는 메탄올 농도가 낮아 MDH 효소의 활성을 막기 어려운 것으로 보였다.As can be seen in Figure 17, it can be seen that propanol is produced when methane and propane are supplied simultaneously. The final propanol concentration was 0.021 g/L, and the yield was very low compared to when methanol was supplied with reducing power. The acetone concentration was 0.08 g/L. When methane was used, sufficient reducing power was not supplied and the accumulated methanol concentration was low, making it difficult to prevent the activity of the MDH enzyme.

실시예Example 7: 7: MethylomicrobiumMethylomicrobium alcaliphilumalcaliphilum 20Z 균주를 이용한 프로판올 생산 Propanol production using 20Z strain

DH-1 균주는 비성장속도가 0.25 h-1에 달할 만큼 생장이 빠르고 메탄 소모속도가 높은 장점이 있는 반면, 프로판 전환 결과에서 알 수 있듯이 메탄올에 대한 소모 특성은 좋지 않았고, MDH 효소의 특이성이 떨어져 생산된 프로판올을 아세톤으로 분해하는 문제가 있었다.The DH-1 strain has the advantage of fast growth and high methane consumption rate as the specific growth rate reaches 0.25 h -1 , whereas the consumption characteristics for methanol were not good, and the specificity of the MDH enzyme was not as good as the propane conversion results. There was a problem of decomposing propanol produced off into acetone.

Methylomonas sp. DH-1 외에 다른 균주에서 프로판올 생산 가능성을 타진하기 위하여, 동일한 type 1 균주이면서 메탄올을 잘 소모하는 메틸로마이크로비움 알칼리필럼(Methylomicrobium alcaliphilum) 20Z(DSM 19304)를 이용하여 동일한 실험을 진행하였다. Methylomonas sp. In order to investigate the possibility of propanol production in other strains besides DH-1, the same experiment was conducted using the same type 1 strain and methylomicrobium alcaliphilum 20Z (DSM 19304) that consumes methanol well.

먼저 초기 메탄올 농도가 프로판올 생산에 미치는 영향을 살펴보고자 메탄올 농도를 1 내지 4 g/L로 달리 하여 프로판 전환을 실시하여 하기 표 3과 같이 나타내었다.First, in order to examine the effect of the initial methanol concentration on the production of propanol, propane conversion was performed by varying the methanol concentration to 1 to 4 g/L, and shown in Table 3 below.

최종 OD는 3 g/L 메탄올일 때 가장 높았으나, 프로판올 생산 측면에서는 1 g/L가 가장 높은 프로판올 농도인 1.10 mM(65 mg/L)을 기록하여 초기 메탄올 농도를 1 g/L로 하고 후속 실험을 수행하였다.The final OD was highest with 3 g/L methanol, but in terms of propanol production, 1 g/L recorded the highest propanol concentration of 1.10 mM (65 mg/L), making the initial methanol concentration 1 g/L and subsequent The experiment was carried out.

메탄올 농도Methanol concentration 1 g/L1 g/L 2 g/L2 g/L 3 g/L3 g/L 4 g/L4 g/L 초기 OD(g/L)Initial OD (g/L) 3.303.30 3.243.24 3.183.18 3.473.47 최종 OD(g/L)Final OD (g/L) 5.065.06 5.705.70 5.985.98 5.295.29 초기 프로판올(mM)Initial propanol (mM) 0.130.13 0.180.18 0.150.15 0.160.16 최종 프로판올(mM)Final propanol (mM) 1.101.10 0.550.55 0.420.42 0.380.38

초기 메탄올 농도가 1 g/L일 때 프로판 전환에 의한 프로판올 생산 실험을 실시하였다.When the initial methanol concentration was 1 g/L, an experiment for producing propanol by propane conversion was conducted.

도 18에서 확인할 수 있듯이, 배양 16시간째까지 프로판올은 지속적으로 증가하여 최종 0.15 g/L를 기록하였다. 아래 그림을 보면 메탄올이 고갈된 이후로도 프로판올이 계속 생산됨을 알 수 있는데, 앞서 언급하였듯이 메탄올이 분해되어 발생한 포메이트가 프로판 산화에 필요한 환원력을 제공한 것으로 보인다.As can be seen in FIG. 18, propanol was continuously increased until 16 hours of culture, resulting in a final 0.15 g/L. In the figure below, it can be seen that propanol continues to be produced even after methanol is depleted. As mentioned above, formate generated by decomposition of methanol seems to have provided the reducing power necessary for propane oxidation.

DH-1과 비교하였을 때 20Z를 이용한 프로판올 생산에서 주목할 점은 아세톤 축적이 비교적 덜하다는 것이다. 메탄자화균 균주에 따라 MDH 특이성이 다르기 때문에 나타나는 현상으로 추정되며, 적절한 메탄올 공급을 통해 메탄올 농도를 최적으로 유지할 경우 프로판올 생산성을 높게 유지할 수 있음을 시사하는 결과이다.Compared to DH-1, a noteworthy point in the production of propanol using 20Z is that acetone accumulation is relatively less. This phenomenon is presumed to occur because the MDH specificity is different depending on the methanogen strains, and this is a result suggesting that propanol productivity can be maintained high if the methanol concentration is optimally maintained through appropriate methanol supply.

Claims (13)

삭제delete 기탁번호 DSM 19304로 기탁된 메틸로마이크로비움 알칼리필럼(Methylomicrobium alcaliphilum) 20Z 균주 또는 상기 균주의 배양액을 포함하는 프로판으로부터 프로판올 생산용 조성물.A composition for producing propanol from propane containing a methylomicrobium alcaliphilum 20Z strain or a culture solution of the strain deposited with accession number DSM 19304. 제2항에 있어서, 상기 조성물은 0.5 내지 4.0 g/L의 메탄올을 추가적으로 포함하는 것인, 프로판올 생산용 조성물.The composition for producing propanol according to claim 2, wherein the composition further comprises 0.5 to 4.0 g/L of methanol. 제2항에 있어서, 상기 조성물은 5 내지 30%(v/v)의 프로판을 포함하는 가스를 추가적으로 포함하는 것인, 프로판올 생산용 조성물.The composition for producing propanol according to claim 2, wherein the composition additionally comprises a gas containing 5 to 30% (v/v) of propane. 제4항에 있어서, 상기 가스는 5 내지 30%(v/v)의 메탄을 포함하는 것인, 프로판올 생산용 조성물.The composition for producing propanol according to claim 4, wherein the gas contains 5 to 30% (v/v) of methane. 기탁번호 DSM 19304로 기탁된 메틸로마이크로비움 알칼리필럼(Methylomicrobium alcaliphilum) 20Z 균주 또는 상기 균주의 배양액을 포함하는 프로판올 생산용 조성물을 준비하는 단계; 및
메탄올 또는 메탄, 및 프로판을 프로판올 생산용 조성물과 접촉시켜 프로판을 프로판올로의 전환반응을 유도하는 전환 단계;
를 포함하는, 프로판올 생산 방법.
Preparing a composition for producing propanol comprising a methylomicrobium alcaliphilum 20Z strain or a culture solution of the strain deposited under the accession number DSM 19304; And
A conversion step of inducing a conversion reaction of propane into propanol by contacting methanol or methane, and propane with a composition for producing propanol;
Containing, propanol production method.
삭제delete 제6항에 있어서, 상기 메탄올의 농도는 0.5% 내지 4.0% g/L인 것인, 프로판올 생산 방법.The method of claim 6, wherein the concentration of methanol is 0.5% to 4.0% g/L. 제6항에 있어서, 상기 전환 단계는 배양액의 구성성분 중 메탄올이 고갈되면 배양액에 0.5 내지 4.0 g/L의 메탄올을 추가로 첨가하여 수행되는 것인, 프로판올 생산 방법.The method of claim 6, wherein the conversion step is performed by additionally adding 0.5 to 4.0 g/L of methanol to the culture solution when methanol among the components of the culture solution is depleted. 제6항에 있어서, 상기 전환 단계는 5 내지 30%(v/v)의 프로판을 포함하는 가스 존재하에서 수행되는 것인, 프로판올 생산 방법.The method of claim 6, wherein the conversion step is carried out in the presence of a gas containing 5 to 30% (v/v) propane. 제10항에 있어서, 상기 가스는 5 내지 30%(v/v)의 메탄을 포함하는 것인, 프로판올 생산 방법.The method of claim 10, wherein the gas contains 5 to 30% (v/v) of methane. 제10항에 있어서, 상기 전환 단계는 상기 가스를 10 내지 900분 동안 배기하여 수행되는 것인, 프로판올 생산 방법.The method of claim 10, wherein the conversion step is performed by exhausting the gas for 10 to 900 minutes. 제6항에 있어서, 상기 전환 단계는 25 내지 35℃의 온도에서 수행되는 것인, 프로판올 생산 방법.The method of claim 6, wherein the conversion step is carried out at a temperature of 25 to 35°C.
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