KR102201232B1 - Method for producing isovaleric acid and hexanoic acid simultaneously using Megasphaera hexanoica strain - Google Patents

Method for producing isovaleric acid and hexanoic acid simultaneously using Megasphaera hexanoica strain Download PDF

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Abstract

본 발명은 메가스파에라 헥사노이카 균주를 이용하여 이소발레르산과 헥사노익산을 동시에 생산하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 메가스파에라 헥사노이카 균주를 효모 추출물(Yeast extract), 프룩토스(fructose) 및 루신(Leucine)이 첨가된 조건하에서 배양함으로써 다양한 바이오화합물의 전구물질로 사용되는 이소발레르산과 헥사노익산을 고수율로 생산할 수 있다.The present invention relates to a method for simultaneously producing isovaleric acid and hexanoic acid using a megasparera hexanoica strain. According to the present invention, isovaleric acid and hexanoic acid used as precursors of various bio-compounds by culturing the Megaspaera hexanoica strain under conditions in which yeast extract, fructose and leucine are added. Iksan can be produced with high yield.

Description

메가스파에라 헥사노이카 균주를 이용하여 이소발레르산과 헥사노익산을 동시에 생산하는 방법{Method for producing isovaleric acid and hexanoic acid simultaneously using Megasphaera hexanoica strain}Method for producing isovaleric acid and hexanoic acid simultaneously using Megasphaera hexanoica strain}

본 발명은 메가스파에라 헥사노이카 균주를 이용하여 이소발레르산과 헥사노익산을 동시에 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for simultaneously producing isovaleric acid and hexanoic acid using a megasparera hexanoica strain.

합성가스는 유기원료가 고온의 증기가 있는 조건에서 부분 산화될 경우에 발생하는 것으로 CO, H2 및 CO2를 주성분으로 하며, 원료로는 천연가스, 석탄, 유혈암(Oil shale) 및 역청사암(tar sand) 등이 사용될 수 있는데, 주로 천연가스 또는 석탄을 금속촉매 반응시킴으로써 제조하고 있다.Syngas is generated when organic raw materials are partially oxidized in the presence of high-temperature steam. The main components are CO, H 2 and CO 2 , and raw materials include natural gas, coal, oil shale and bitumen sandstone. (tar sand) or the like may be used, and is mainly produced by reacting natural gas or coal with a metal catalyst.

금속촉매를 이용하여 합성가스를 다탄소화합물로 전환하는 기술은 합성가스의 순도(CO 및 H2만 사용됨)가 매우 중요한데, 원료에 불순물이 포함되면 반응속도가 크게 감소하여 생산성이 떨어진다. 특히 불순물로 황화합물이 포함되는 경우에는 황화합물이 금속촉매를 비가역적으로 피독시키며, 촉매를 다시 활성화시키기 어렵고, 황화합물을 제거하기 위한 별도의 제조공정이 필요하며, CO나 H2를 농축시켜 사용해야 함으로 어려움이 있으며, 경제적이지 못하다.In the technology of converting syngas to polycarbon compounds using a metal catalyst, the purity of the syngas (only CO and H 2 is used) is very important. If impurities are included in the raw material, the reaction rate is greatly reduced, resulting in lower productivity. In particular, when sulfur compounds are included as impurities, the sulfur compounds irreversibly poison the metal catalyst, it is difficult to reactivate the catalyst, a separate manufacturing process is required to remove the sulfur compounds, and it is difficult to use CO or H2 concentrated. And not economical.

최근 바이오매스를 기화시켜 합성가스를 생산하는 기술이 개발되었는데, 바이오매스 이용공정은 석탄을 이용하는 경우보다 합성가스에 포함된 황화합물의 농도를 낮게 할 수 있거나 적은 에너지로 사용할 수 있으며, 더 낮은 온도(석탄:1500-1800℃, 바이오매스: 1100℃)에서 상대적으로 짧은 반응시간에 합성할 수 있어 주목받고 있다.Recently, a technology for producing syngas by vaporizing biomass has been developed.The biomass utilization process can reduce the concentration of sulfur compounds contained in the synthesis gas or use it with less energy than when using coal, and at a lower temperature ( Coal: 1500-1800°C, biomass: 1100°C) is attracting attention because it can be synthesized in a relatively short reaction time.

이러한 바이오매스 유래의 합성가스를 이용할 수 있는 미생물로 아세토젠(Acethgens)이 있다. 호모아세토젠(Homoacetogen)이라고 정의하는 상기 미생물들은 우드-용달 경로(Wood-Ljungdahl pathway)를 통하여 CO나 H2를 유일한 에너지원으로 생장하는 혐기성 미생물로 대사경로 상에서 acethyl-CoA synthease(또는 carbon monoxide dehydrogenase, 이하, CODH)라는 효소를 가지고 있는데, CODH는 CO의 산화, CO2의 환원에 관여한다. 우드-용달 경로를 이용하면 합성가스를 별도의 정제나 농축공정 없이 유기산으로 전환시킬 수 있고, 상온 및 상압에서 이루어지며, 황 불순물에 영향을 받지 않으므로 이를 이용한 연구가 전세계적으로 활발히 진행되고 있다. 현재까지 합성가스를 발효하는 것으로 알려진 세균으로는 Clostridium ljungdahlii(Enzyme and Microbial Technology 14(8), 1992 602-608.; Applied Biochemistry and Biotechnology 45(6), 1994 145-157.; Biochemical Engineering Journal 27, 2005 110-119.), Clostridium autoethanogenum(Archives of Microbiology 161 (4), 1994345-351.), Clostridium carboxidivorans P7(Biotechnology and Bioengineering 97 (5), 2007 1080-1086.; Biomass and Bioenergy 23(6), 2002 487-493.) 및 Clostridium ragsdalei P11(미국등록특허 제7,704,723호) 등이 있다.As a microorganism that can use the biomass-derived synthesis gas, there is acetogen (Acethgens). The microorganisms, defined as Homoacetogen, are anaerobic microorganisms that grow CO or H 2 as the only energy source through the Wood-Ljungdahl pathway.Acethyl-CoA synthease (or carbon monoxide dehydrogenase) on the metabolic pathway. , Hereinafter, CODH), which is involved in the oxidation of CO and reduction of CO 2 . If the Wood-Yongdal route is used, synthesis gas can be converted to organic acids without a separate purification or concentration process, and it is performed at room temperature and pressure, and is not affected by sulfur impurities, so research using this is actively conducted worldwide. As bacteria known to ferment syngas to date, Clostridium ljungdahlii (Enzyme and Microbial Technology 14(8), 1992 602-608.; Applied Biochemistry and Biotechnology 45(6), 1994 145-157.; Biochemical Engineering Journal 27, 1992) 2005 110-119.), Clostridium autoethanogenum (Archives of Microbiology 161 (4), 1994345-351.), Clostridium carboxidivorans P7 (Biotechnology and Bioengineering 97 (5), 2007 1080-1086.; Biomass and Bioenergy 23(6), 2002 487-493.) and Clostridium ragsdalei P11 (US Patent No. 7,704,723).

한편, 탄소수가 5개인 이소발레르산은 향료, 약제조성물로 쓰일 뿐만 아니라 각종 병리현상 연구의 목적으로 사용되는 유기산으로, 서양쥐오줌풀(Valeriana), 꽃박하(Origanum majorana), 호프(Hop) 및 동물 지질로부터 얻을 수 있으나, 채산성이 매우 낮아 채유가 어렵다는 문제점이 있다. 대한민국등록특허 제0372218호에는 만헤이미아속 55E 및 전기균주를 혐기적인 또는 호기적인 조건에서 배양하여 유기산을 생산하는 방법에 관한 것으로, 이산화탄소로 포화된 혐기적 조건에서 숙신산, 젖산, 및 개미산을 생산하고 있으며, 미국공개특허 제2008/0311640호에서는 다양한 미생물을 이용하여 수소 및 유기산을 생산하고 있으나, 상기와 같은 종래 발명들은 acethyl-CoA pathway를 통해 아세테이트, 에탄올, 부틸레이트, 부탄올 등의 탄소수가 2 및 4개인 유기산을 생산하는데 불과하다. 따라서 탄소수가 2 내지 5개인 유기산, 특히, 이소발레르산을 생산할 수 있도록 생물학적 화합물 생산의 범위가 확대된 균주에 대한 연구가 요구되는 시점이다.On the other hand, isovaleric acid, which has 5 carbon atoms, is an organic acid used not only as a fragrance and pharmaceutical composition, but also for the purpose of various pathological studies.Valeriana, Origanum majorana, Hop, and animal lipids It can be obtained from, but there is a problem that the profitability is very low and it is difficult to obtain oil. Republic of Korea Patent Registration No. 0372218 relates to a method of culturing 55E of the genus Manheimia and an electrostrain under anaerobic or aerobic conditions to produce organic acids, and producing succinic acid, lactic acid, and formic acid under anaerobic conditions saturated with carbon dioxide. U.S. Patent Publication No. 2008/0311640 uses various microorganisms to produce hydrogen and organic acids, but conventional inventions as described above have 2 carbon atoms such as acetate, ethanol, butyrate, and butanol through the acethyl-CoA pathway. And only to produce four organic acids. Therefore, it is the time when a study on a strain in which the range of biological compound production has been expanded to produce organic acids having 2 to 5 carbon atoms, in particular, isovaleric acid, is required.

또한, 헥사노익산은 6개의 탄소를 가지는 직선형의 지방산으로서 향수, 약, 윤활 그리스, 고무, 염료 등을 만드는데 사용되고 있으며, 단순 촉매 반응을 통해 헥사놀(hexanol)로 전환될 수 있다. 헥사놀은 에스테르화(esterification)를 통해서 가솔린, 디젤, 제트 연료로 사용할 수 있는바, 바이오 연료의 전구물질로서 헥사노익산을 생산하는 기술의 개발이 필요하다. 미생물 발효를 이용한 헥사노익산 생산은 1942년에 발표된 혐기성 세균인 클로스트리디움 클루이베리(Clostridium kluyveri)를 이용한 헥사노익산 생산 관련 연구가 가장 많이 진행된 균 중에 하나이다. 위 균주는 에탄올과 아세테이트 혹은 숙시네이트를 이용하여 H2, 부티르산, 헥사노산을 생산할 수 있다. 아세트산이 과잉 될수록 헥사노익산이 주로 생산이 되는데 이들의 관계에서 부티르산이 헥사노익산 합성과정에서 중간 물질로 사용된다는 사실이 밝혀졌다. Rodick et al.은 헥사노산의 생산량을 증가시키기 위해서 이온교환 수지인 amberlite IRA-400가 포함된 배양기에서 고정화된 메가스페라 엘스데니(Megasphaera elsdenii)를 유가 배양하여 헥사노산 생산 수율을 기존 6 g/L에서 19 g/L로 30% 증가시켰다고 보고한 바 있고, 종래 한국등록특허 제10-1316732호에서는 메가스페라 엘스데니 NCIMB 702410을 이용 및 추출발효를 통해 헥사노산의 생산량을 증가시키는 방법을 개시한 바 있으나, 생산량이 충분하지 않아 바이오 연료의 생산 공정에 적용하기에는 미흡한 실정이다.In addition, hexanoic acid is a linear fatty acid having 6 carbons and is used to make perfumes, medicines, lubricating greases, rubbers, and dyes, and can be converted to hexanol through a simple catalytic reaction. Since hexanol can be used as gasoline, diesel, or jet fuel through esterification, it is necessary to develop a technology to produce hexanoic acid as a precursor of biofuel. The production of hexanoic acid using microbial fermentation is one of the bacteria with the most research on the production of hexanoic acid using Clostridium kluyveri, an anaerobic bacterium published in 1942. The above strains can produce H2, butyric acid, and hexanoic acid using ethanol, acetate or succinate. As the acetic acid becomes excessive, hexanoic acid is mainly produced. In this relationship, it has been found that butyric acid is used as an intermediate material in the synthesis of hexanoic acid. Rodick et al. reported that in order to increase the production of hexanoic acid, the production yield of hexanoic acid was increased by culturing the fixed megaspera elsdenii in an incubator containing amberlite IRA-400, which is an ion exchange resin. It has been reported that an increase of 30% from L to 19 g/L has been reported, and in the conventional Korean Patent No. 10-1316732, a method of increasing the production of hexanoic acid through extraction and fermentation using Megaspera Elsdeni NCIMB 702410 was disclosed. However, due to insufficient production, it is insufficient to be applied to the production process of biofuels.

또한, 종래 한국등록특허 제10-1745084호에서는 메가스파에라 헥사노이카 균주를 이용하여 헥사노익산을 생산하는 방법을 개시한바 있으나, 현재까지 상기 균주를 이용하여 이소발레르산과 헥사노익산을 동시에 생산하는 방법은 보고된바 없다.In addition, conventional Korean Patent No. 10-1745084 discloses a method of producing hexanoic acid using a megasparera hexanoica strain, but until now, isovaleric acid and hexanoic acid are simultaneously produced using the strain. There is no reported way to do this.

전술한 기술적 배경하에서, 본 발명자들은 이소발레르산의 생산 방법에 대해 연구 중, 헥사노익산을 생산하는 균주로 알려진 메가스파에라 헥사노이카 균주의 루신 대사 경로를 이용할 경우 이소발레르산과 헥사노익산을 고수율로 동시에 생산할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.Under the above-described technical background, the present inventors are studying the production method of isovaleric acid, when using the leucine metabolic pathway of the megaspaera hexanoica strain known as a strain producing hexanoic acid, isovaleric acid and hexanoic acid are used. It was confirmed that it can be produced simultaneously in high yield, and the present invention was completed.

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 발명의 목적은 메가스파에라 헥사노이카 균주를 이용하여 이소발레르산 헥사노익산을 동시에 생산하는 방법 및 메가스파에라 헥사노이카 균주 배양용 배양액을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for simultaneously producing hexanoic acid isovaleric acid using a megaspaera hexanoica strain and a culture solution for culturing a megasparera hexanoic acid strain.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P)를 효모 추출물(Yeast extract), 프룩토스(fructose) 및 루신(Leucine)이 첨가된 배양액에 접종하여 배양하는 단계;를 포함하는 이소발레르산과 헥사노익산의 동시 생산방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is cultured by inoculating the Megasphaera hexanoica strain (KCCM11835P) in a culture solution to which yeast extract, fructose and leucine are added. It provides a simultaneous production method of isovaleric acid and hexanoic acid comprising a;

본 발명은 또한, 효모 추출물(Yeast extract), 프룩토스(fructose) 및 루신(Leucine)을 포함하는 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P) 배양용 배양액을 제공한다.The present invention also provides a culture solution for cultivating a megasphaera hexanoica strain (KCCM11835P) containing yeast extract, fructose and leucine.

본 발명에 따르면, 상기 배양액은 아세트산 나트륨(sodium acetate)를 더 포함할 수 있다.According to the present invention, the culture medium may further contain sodium acetate.

이때, 상기 효모 추출물의 농도는 10 내지 20 g/L일 수 있다.In this case, the concentration of the yeast extract may be 10 to 20 g/L.

또한, 상기 프룩토스의 농도는 50 내지 150 mM일 수 있다.In addition, the concentration of fructose may be 50 to 150 mM.

또한, 상기 루신의 농도는 50 내지 150 mM일 수 있다.In addition, the concentration of the leucine may be 50 to 150 mM.

또한, 상기 아세트산 나트륨의 농도는 100 내지 200 mM일 수 있다.In addition, the concentration of sodium acetate may be 100 to 200 mM.

본 발명에 따르면, 상기 배양액은 K2HPO4, 시스테인-HCl·H20, 염 용액 또는 이들의 혼합물을 포함하는 배양액일 수 있다.According to the present invention, the culture solution may be a culture solution containing K 2 HPO 4 , cysteine-HCl·H 2 0, a salt solution, or a mixture thereof.

본 발명에 따르면, 상기 배양액에 추출용매로서 올레일 알코올과 알라민 336의 혼합 용매를 첨가할 수 있다.According to the present invention, a mixed solvent of oleyl alcohol and alamin 336 may be added as an extraction solvent to the culture solution.

본 발명에 따르면 메가스파에라 헥사노이카 균주를 효모 추출물(Yeast extract), 프룩토스(fructose) 및 루신(Leucine)이 첨가된 조건하에서 배양함으로써 다양한 바이오화합물의 전구물질로 사용되는 이소발레르산과 헥사노익산을 고수율로 생산할 수 있다.According to the present invention, isovaleric acid and hexanoic acid used as precursors of various bio-compounds by culturing the Megaspaera hexanoica strain under conditions in which yeast extract, fructose and leucine are added. Iksan can be produced with high yield.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 메가스파에라 헥사노이카 균주의 배양 조건을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 조건별 메가스파에라 헥사노이카 균주의 생장 곡선을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 조건별 유기산 생산량을 비교한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 메가스파에라 헥사노이카 균주의 배양 조건을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 메가스파에라 헥사노이카 균주의 생장 곡선을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 조건별 유기산 생산량을 비교한 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예 3-1에 따른 반응표면분석법을 적용하기 위한 변수(효모 추출물, 루신, 아세트산 나트륨)들의 농도 및 이에 따른 이소발레르산과 헥사노익산의 생산량을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예 3-1에 따른 반응표면분석법을 통해 얻은, 이소발레르산과 헥사노익산의 생산 농도에 대하여 통계학적 방법을 통해 각 변수들이 미치는 영향을 나타낸 결과이다.
도 9는 도 8에 따른 결과를 수치화한 결과를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예 3-2에 따른 반응표면분석법을 적용하기 위한 변수(효모 추출물, 아세트산 나트륨)들의 농도 및 이에 따른 이소발레르산과 헥사노익산의 생산량을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예 3-2에 따른 반응표면분석법을 통해 얻은, 이소발레르산과 헥사노익산의 생산 농도에 대하여 통계학적 방법을 통해 각 변수들이 미치는 영향을 나타낸 결과이다.
도 12는 반응표면분석법을 통해 도출된 최적 조건을 적용하여 메가스파에라 헥사노이카 균주 배양시 상기 균주의 생장 곡선을 나타낸 것이다.
도 13은 반응표면분석법을 통해 도출된 최적 조건을 적용하여 메가스파에라 헥사노이카 균주 배양시 배양 시간에 따른 이소발레르산과 헥사노익산의 생산량을 나타낸 것이다.
1 shows the culture conditions of the Mega Spaera hexanoika strain according to Example 1 of the present invention.
Figure 2 shows the growth curve of the Mega Spaera hexanoica strain according to conditions according to Example 1 of the present invention.
3 shows the result of comparing the organic acid production amount by conditions according to Example 1 of the present invention.
Figure 4 shows the culture conditions of the Mega Spaera hexanoika strain according to Example 2 of the present invention.
Figure 5 shows the growth curve of the Mega Spaera hexanoica strain according to Example 2 of the present invention.
6 shows the result of comparing the organic acid production amount by conditions according to Example 2 of the present invention.
7 is a view showing the concentration of variables (yeast extract, leucine, sodium acetate) for applying the response surface analysis method according to Example 3-1 of the present invention and the production amount of isovaleric acid and hexanoic acid accordingly.
8 is a result showing the effect of each variable through a statistical method on the production concentrations of isovaleric acid and hexanoic acid obtained through the response surface analysis method according to Example 3-1 of the present invention.
FIG. 9 shows the results of digitizing the results according to FIG. 8.
10 is a view showing the concentration of variables (yeast extract, sodium acetate) for applying the response surface analysis method according to Example 3-2 of the present invention and the production amount of isovaleric acid and hexanoic acid accordingly.
11 is a result showing the effect of each variable through a statistical method on the production concentrations of isovaleric acid and hexanoic acid obtained through the response surface analysis method according to Example 3-2 of the present invention.
12 shows the growth curve of the strain when culturing the Mega Spaera hexanoica strain by applying the optimal conditions derived through the response surface analysis method.
13 shows the production amount of isovaleric acid and hexanoic acid according to the culture time when culturing the Megaspaera hexanoica strain by applying the optimum conditions derived through the response surface analysis method.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by an expert skilled in the art to which the present invention belongs. In general, the nomenclature used in this specification is well known and commonly used in the art.

본 발명에서는 종래 헥사노익산을 생산하는 균주로 알려진 메가스파에라 헥사노이카 균주의 루신 대사 경로를 이용하여 이소발레르산과 헥사노익산을 고수율로 동시에 생산하는 방법을 제공하고자 한다.In the present invention, it is intended to provide a method for simultaneously producing isovaleric acid and hexanoic acid in high yield by using the leucine metabolic pathway of the megaspaera hexanoic acid strain known as a strain producing hexanoic acid.

이를 위해, 본 발명은 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P)를 효모 추출물(Yeast extract), 프룩토스(fructose) 및 루신(Leucine)이 첨가된 배양액에 접종하여 배양하는 단계;를 포함하는 이소발레르산과 헥사노익산의 동시 생산방법을 제공한다.To this end, the present invention comprises the steps of inoculating and culturing the Megasphaera hexanoica strain (KCCM11835P) in a culture solution to which yeast extract, fructose and leucine are added; It provides a simultaneous production method of isovaleric acid and hexanoic acid containing.

이때, 상기 배양액은 기본 배지의 성분으로서 K2HPO4, 시스테인-HCl·H20, 염 용액 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하다.In this case, the culture medium preferably contains K 2 HPO 4 , cysteine-HCl·H 2 0, a salt solution or a mixture thereof as a component of the basic medium.

또한, 상기 배양액은 이소발레르산과 헥사노익산의 수율을 더욱 향상시기키 위해, 상기 기본 배지에 첨가된 상기 효모 추출물(Yeast extract), 프룩토스(fructose) 및 루신(Leucine)외에 아세트산 나트륨(sodium acetate)을 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, in order to further improve the yield of isovaleric acid and hexanoic acid, the culture medium is sodium acetate in addition to the yeast extract, fructose and leucine added to the basic medium. It is preferable to further include ).

하기 실시예의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 전술한 기본 배지 성분에 효모 추출물, 프룩토스 및 루신을 첨가하거나, 추가적으로 아세트산 나트륨을 더 첨가할 경우 본 발명에 따른 메가스파에라 헥사노이카 균주가 효율적으로 생장함과 동시에 이소발레르산과 헥사노익산을 동시에 가장 잘 생산하는 것으로 나타났는바, 효모 추출물, 프룩토스, 루신 및 아세트산 나트륨이 이소발레르산과 헥사노익산 생산에 중요한 영향을 미치는 인자이며, 이들의 상호 작용을 통해 이소발레르산과 헥사노익산 생산량이 증가하는 것으로 밝혀졌다.As can be seen from the results of the following examples, when yeast extract, fructose, and leucine are added to the above-described basic medium component, or additional sodium acetate is further added, the Megaspaera hexanoica strain according to the present invention is efficiently It has been shown that both isovaleric acid and hexanoic acid are produced best at the same time as they grow. Yeast extract, fructose, leucine, and sodium acetate are factors that have an important influence on the production of isovaleric acid and hexanoic acid. It was found that the production of isovaleric acid and hexanoic acid increased through the action.

또한, 반응표면 분석법을 통해 이소발레르산과 헥사노익산의 생산 수율을 향상시키기 위한 상기 인자들의 최적 농도 조건을 도출하였으며, 이에 따라 상기 효모 추출물의 농도는 10 내지 20 g/L인 것이 바람직하고, 상기 프룩토스의 농도는 50 내지 150 mM인 것이 바람직하며, 상기 루신의 농도는 50 내지 150 mM인 것이 바람직하고, 상기 아세트산 나트륨의 농도는 100 내지 200 mM인 것이 바람직하다. In addition, the optimal concentration conditions of the factors for improving the production yield of isovaleric acid and hexanoic acid were derived through reaction surface analysis, and accordingly, the concentration of the yeast extract is preferably 10 to 20 g/L, and the The concentration of fructose is preferably 50 to 150 mM, the concentration of leucine is preferably 50 to 150 mM, and the concentration of sodium acetate is preferably 100 to 200 mM.

또한, 이소발레르산과 헥사노익산을 최대로 생산하기 위해서는 루신의 농도가 150 mM인 조건하에서 효모 추출물의 농도는 18.83 g/L, 아세트산 나트륨의 농도는 151.87 mM인 것이 가장 바람직하다.In addition, in order to maximize the production of isovaleric acid and hexanoic acid, it is most preferable that the concentration of the yeast extract is 18.83 g/L and the concentration of sodium acetate is 151.87 mM under the condition that the concentration of leucine is 150 mM.

또한, 배지 내 유기산의 농도를 줄여 미생물에 미치는 독성을 줄임으로써 이소발레르산과 헥사노익산의 생상량을 더욱 향상시키기 위해 상기 메가스파에라 헥사노이카 균주를 배양시 배양액에 추출 용매로서 올레일 알코올과 알라민 336의 혼합 용매를 첨가할 수 있다.In addition, in order to further improve the production amount of isovaleric acid and hexanoic acid by reducing the concentration of organic acids in the medium to reduce toxicity to microorganisms, oleyl alcohol and oleyl alcohol as an extraction solvent in the culture medium when culturing the Megaspaera hexanoic acid strain A mixed solvent of alamin 336 can be added.

이때, 상기 올레일 알코올과 알라민 336의 부피비는 9:1 내지 6:3인 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어나 알라민 336의 양이 너무 많아지면 미생물의 독성이 유발되어 생육이 저해될 수 있다. 또한, 상기 배양액과 상기 혼합 용매의 부피비는 1:0.5 내지 1:2인 것이 바람직하다.In this case, the volume ratio of the oleyl alcohol and the alamin 336 is preferably 9:1 to 6:3. If the amount of the alarmin 336 is too large outside the above range, toxicity of microorganisms may be induced and growth may be inhibited. In addition, the volume ratio of the culture solution and the mixed solvent is preferably 1:0.5 to 1:2.

본 발명은 또한, 효모 추출물(Yeast extract), 프룩토스(fructose) 및 루신(Leucine)을 포함하는 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P) 배양용 배양액을 제공한다.The present invention also provides a culture solution for cultivating a megasphaera hexanoica strain (KCCM11835P) containing yeast extract, fructose and leucine.

상기 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P) 배양용 배양액과 관련하여, 상기 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P)를 배양하여 이소발레르산과 헥사노익산을 동시 생산하는 방법과 중복된 내용은 중복된 내용의 기재에 의한 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여 그 기재를 생략한다.In relation to the culture medium for culturing the Megasphaera hexanoica strain (KCCM11835P), the Megasphaera hexanoica strain (KCCM11835P) was cultured to simultaneously produce isovaleric acid and hexanoic acid. The description of the method and the duplicated content is omitted in order to avoid excessive complexity of the present specification due to the duplicated description.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are for illustrative purposes only, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not construed as being limited by these examples. Therefore, it will be said that the practical scope of the present invention is defined by the appended claims and their equivalents.

메가스파에라Mega Spaera 헥사노이카Hexanoica 균주의 분리 Isolation of strains

헥사노익산을 생산하는 미생물을 분리하기 위해 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.In order to isolate the microorganisms that produce hexanoic acid, small intestines containing gastric juice were purchased at a cow market located in Majang-dong, Seoul, Korea and treated anaerobicly. The anaerobicly treated gastric juice was inoculated into Reinforced Clostridia medium (difco) containing 5 g/L hexanoic acid, and cultured for 3 days at 37°C. This enrichment culture solution was subcultured several times in the same medium. The 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 into a Reinforced Clostridia medium (difco) liquid medium, incubated at 37° C. for 3 days, and then hexanoic acid production was measured using gas chromatography (GC). As a result, microorganisms that produce the largest amount of hexanoic acid were isolated. The separated microorganisms were deposited on April 28, 2016 at the Korea Microbial Conservation Center of the Republic of Korea, which is a microbial deposit organization under the Budapest Treaty, and was given the deposit number KCCM11835P.

실시예Example 1. 효모 추출물이 포함된 기본 배지에 1. In a basic medium containing yeast extract 프룩토스Fructose , , 루신Leucine , , 아세트산 나트륨Sodium acetate 첨가 여부에 따른 Depending on whether or not added 메가스파에라Mega Spaera 헥사노이카의Hexanoic 생장 및 유기산 생산 경향 분석 Growth and organic acid production trend analysis

Megaspaera hexanoica의 배양에서 배지의 조성이 균주의 생장, 생산되는 유기산의 종류 및 그 양에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 효모 추출물이 포함된 기본 배지에 프룩토스(Fructose, F), 루신(Leucine, L) 및 아세트산 나트륨(sodium acetate, A)의 첨가 유무를 변화시켜 실험을 진행하였다. 하기 도 1에 도시한 바와 같이 프축토스, 루신, 아세트산 나트륨의 첨가 여부에 따라 총 8종의 배지를 제조하였으며, 배지의 양은 모두 20 mL로 하여 메가스파에라 헥사노이카 균주 400 ㎕(2%)를 접종하였다. 10~15시간 간격으로 optical density(600 nm)를 측정하여 사멸기에 들어갈 때까지 샘플링을 진행하였으며, 총 72시간 동안 샘플링을 하고 성분별로 유기산의 생산량과 소비량을 mmol/L(mM) 단위로 계산하였다. Megaspaera In order to investigate the effect of the composition of the medium on the growth of the strain, the types and amounts of organic acids produced in the culture of hexanoica , fructose (F) and leucine (L) were added to the basic medium containing yeast extract. And the experiment was carried out by changing the presence or absence of sodium acetate (A). As shown in FIG. 1 below, a total of 8 types of media were prepared depending on whether or not pchuktose, leucine, and sodium acetate were added, and the amount of the media was all 20 mL, and 400 μl (2%) of Megaspaera hexanoica strain Was inoculated. Optical density (600 nm) was measured at intervals of 10 to 15 hours and sampling was performed until entering the extinction phase, and sampling was performed for a total of 72 hours, and the production and consumption of organic acids for each component were calculated in units of mmol/L (mM). .

도 2는 전술한 조건별 메가스파에라 헥사노이카 균주의 생장 곡선을 나타낸 것이고, 도 3은 조건별 유기산 생산량을 비교한 결과를 나타낸 것이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 효모 추출물만 포함된 기본 배지(control)와 상기 기본 배지에 루신(YL) 또는 아세트산 나트륨(YA)만 첨가된 배지의 경우 메가스파에라 헥사노이카가 자라지 않고, 따라서 타겟 물질인 이소발레르산과 헥사노익산이 전혀 검출되지 않는 것으로 나타났다. 또한, 효모 추출물이 포함된 기본 배지에 프룩토스와 루신이 첨가되거나(YFL), 프룩토스, 루신 및 아세트산 나트륨(YFLA)이 첨가될 경우 메가스파에라 헥사노이카가 잘자람과 동시에 이소발레르산과 헥사노익산이 동시에 고수율로 생산되며, 특히 YFLA의 경우 생산된 이소발레르산과 헥사노익산의 농도가 각각 20.5 mM와 19.6 mM으로 최대 생산량을 보인다는 것을 확인하였다. 결과적으로, 이소발레르산의 생산을 위해서는 메가스파에라 헥사노이카가 잘자랄 수 있는 조건 하에서 루신의 첨가가 함께 동반되어야 한다는 것을 확인하였으며, 루신과 함께 프룩토스, 아세트산 나트륨이 첨가될 경우 이소발레르산의 생산성이 더욱 향상됨과 동시에 헥사노익산을 고수율로 동시 생산할 수 있다는 점을 확인하였다.Figure 2 shows the growth curve of the Mega Spaera hexanoica strain according to the above-described conditions, Figure 3 shows the result of comparing the organic acid production by conditions. 2 and 3, in the case of a basic medium containing only yeast extract and a medium containing only leucine (YL) or sodium acetate (YA) to the basic medium, megasparera hexanoica does not grow. Therefore, it was found that the target substances, isovaleric acid and hexanoic acid were not detected at all. In addition, when fructose and leucine are added to the basic medium containing yeast extract (YFL), or when fructose, leucine, and sodium acetate (YFLA) are added, megaspaera hexanoica is grown and isovaleric acid and hexano It was confirmed that Iksan was produced in high yield at the same time. In particular, in the case of YFLA, the concentrations of the produced isovaleric acid and hexanoic acid were 20.5 mM and 19.6 mM, respectively, showing the maximum production. As a result, it was confirmed that for the production of isovaleric acid, the addition of leucine must be accompanied under conditions in which megasparera hexanoica can grow well. When fructose and sodium acetate are added together with leucine, isovaleric acid It was confirmed that productivity was further improved and hexanoic acid could be simultaneously produced in high yield.

실시예Example 2. 2. 메가스파에라Mega Spaera 헥사노이카Hexanoica 균주의 생장 및 유기산 생산량에 가장 큰 영향을 미치는 성분 확인 Identification of the components that have the greatest influence on the growth of strains and organic acid production

상기 실시예 1에서 도출된 결과를 바탕으로, 효모 추출물이 포함된 기본 배지에 프룩토스, 루신 및 아세트산 나트륨이 모두 포함된 배지(YFLA)를 이용하여 균주의 생장 및 이소발레르산을 비롯한 유기산 생산량에 가장 큰 영향을 미치는 주요 성분이 무엇인지를 확인하기 위한 실험을 진행하였다. 구체적으로, 하기 도 3에 도시한 바와 같이, YFLA 배지(control), 상기 YFLA 배지에서 효모 추출물의 농도만 2배로 첨가한 배지(A), 상기 YFLA 배지에서 아세트산 나트륨의 농도만 2배로 첨가한 배지(B), 상기 YFLA 배지에서 효모 추출물, 아세트산 나트륨, 프룩토스 및 루신의 농도를 모두 2배로 첨가한 배지(C), 상기 YFLA 배지에서 프룩토스의 농도만 2배로 첨가한 배지(D), 상기 YFLA 배지에서 루신의 농도만 2배로 첨가한 배지(E) 등 총 6종의 배지를 제조하였으며, 배지의 양은 모두 20 mL로 하여 메가스파에라 헥사노이카 균주 400 ㎕(2%)를 접종하였다. 5~8시간 간격으로 optical density(600 nm)를 측정하여 사멸기에 들어갈 때까지 샘플링을 진행하였으며, 총 72시간 동안 샘플링을 하고 성분별로 유기산의 생산량과 소비량을 mmol/L(mM) 단위로 계산하였다.Based on the results derived in Example 1, using a medium (YFLA) containing all of fructose, leucine, and sodium acetate in a basic medium containing yeast extract, the growth of the strain and the production of organic acids including isovaleric acid An experiment was conducted to determine what the main ingredient has the greatest influence. Specifically, as shown in FIG. 3 below, a YFLA medium (control), a medium in which only the concentration of the yeast extract is added twice in the YFLA medium (A), a medium in which only the concentration of sodium acetate is added in the YFLA medium twice (B), a medium in which the concentrations of yeast extract, sodium acetate, fructose, and leucine in the YFLA medium were all added twice (C), a medium in which only the concentration of fructose in the YFLA medium was added twice (D), the In YFLA medium, a total of six types of medium such as medium (E) in which only the concentration of leucine was added twice was prepared, and the amount of the medium was all 20 mL, and 400 µl (2%) of the Megaspaera hexanoica strain was inoculated. Optical density (600 nm) was measured at intervals of 5 to 8 hours and sampling was performed until entering the extinction phase, and sampling was performed for a total of 72 hours, and the production and consumption of organic acids for each component were calculated in units of mmol/L (mM). .

도 5는 전술한 조건별 메가스파에라 헥사노이카 균주의 생장 곡선을 나타낸 것이고, 도 6은 조건별 유기산 생산량을 비교한 결과를 나타낸 것이다.Figure 5 shows the growth curve of the Mega Spaera hexanoica strain according to the above-described conditions, Figure 6 shows the result of comparing the organic acid production by conditions.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, YFLA 배지에서 효모 추출물을 더 첨가해준 배지(A, C)에서 메가스파에라 헥사노이카 균주가 가장 잘 자라는 것으로 나타났다. 또한, 이소발레르산의 생산량은 YFLA 배지 대비 나머지 조건들에서 모두 향상된 결과를 나타내었으며 특히 루신이 더 첨가되거나(E), 루신, 효모 추출물, 프룩토스, 아세트산 나트륨이 모두 더 첨가된 배지(C)에서 이소발레르산의 생산량이 크게 향상되는 것을 확인하였으며(C는 45 mM, E는 34 mM), 루신, 효모 추출물, 프룩토스, 아세트산 나트륨이 모두 더 첨가된 배지(C)에서 이소발레르산의 생산량이 가장 높다는 것을 확인하였다. 결과적으로, 메가스파에라 헥사노이카 균주의 생장에는 효모 추출물이 가장 큰 영향을 미치며, 이소발레르산의 생산에는 루신이 가장 큰 영향을 미친다는 것을 확인하였으며, 루신과 함께 효모 추출물, 프룩토스, 아세트산 나트륨이 첨가될 경우 이소발레르산의 생산성이 더욱 향상된다는 것을 확인하였다. As shown in FIGS. 5 and 6, it was found that the megasparera hexanoica strain grows best in the medium (A, C) to which the yeast extract was further added in the YFLA medium. In addition, the production of isovaleric acid showed improved results in all other conditions compared to the YFLA medium, and in particular, a medium containing more leucine (E), leucine, yeast extract, fructose, and sodium acetate were all added further (C). It was confirmed that the production of isovaleric acid was significantly improved (45 mM for C, 34 mM for E), and the production amount of isovaleric acid in the medium (C) in which all of leucine, yeast extract, fructose, and sodium acetate were all further added. Confirmed that this is the highest. As a result, it was confirmed that yeast extract had the greatest effect on the growth of Megasparera hexanoica strain, and leucine had the greatest effect on the production of isovaleric acid. Yeast extract, fructose, and acetic acid along with leucine It was confirmed that the productivity of isovaleric acid further improved when sodium was added.

실시예Example 3. 효모 추출물, 3. yeast extract, 이소발레르산Isovaleric acid And 아세트산 나트륨을Sodium acetate 변수로 한 반응표면분석법을 통해 도출한 Derived through response surface analysis as a variable 이소발레르산과Isovaleric acid 헥사노익산의Hexanoic acid 최대 생산 조건 Maximum production conditions

(1) (One) 실시예Example 3-1 3-1

본 발명의 메가스페라 헥사노이카 균주 배양시 균주의 생장, 이소발레르산과 헥사노익산의 생산에 영향을 끼치는 변수로서, 효모 추출물, 루신 및 아세테이트를 선정하여 반응표면분석법[Response Surface Methodology(RSM), Software Design-Expert(Version 7.1.5, Sate-Ease Inc., Minneapolis, U.S.A)]을 통해 최적 조건을 분석하였다. 이때, 효모 추출물의 농도 범위는 5-15 g/L, 루신과 아세트산 나트륨의 농도 범위는 50-150 mM으로 설정하였다. As a variable that affects the growth of the strain and the production of isovaleric acid and hexanoic acid when culturing the Megaspera hexanoica strain of the present invention, yeast extract, leucine, and acetate are selected as a response surface analysis method [Response Surface Methodology (RSM). , Software Design-Expert (Version 7.1.5, Sate-Ease Inc., Minneapolis, USA) was analyzed for optimal conditions. At this time, the concentration range of the yeast extract was set to 5-15 g/L, and the concentration range of leucine and sodium acetate was set to 50-150 mM.

도 7은 실시예 3-1에 따른 반응표면분석법을 적용하기 위한 변수(효모 추출물, 루신, 아세트산 나트륨)들의 농도 및 이에 따른 이소발레르산과 헥사노익산의 생산량을 나타낸 도면이고, 도 8은 상기 반응표면분석법을 통해 얻은, 이소발레르산과 헥사노익산의 생산 농도에 대하여 통계학적 방법을 통해 각 변수들이 미치는 영향을 나타낸 결과이며, 도 9는 도 8에 따른 결과를 수치화한 것이다.FIG. 7 is a diagram showing the concentration of variables (yeast extract, leucine, sodium acetate) for applying the response surface analysis method according to Example 3-1 and the production amount of isovaleric acid and hexanoic acid accordingly, and FIG. 8 is the reaction It is a result showing the effect of each variable through a statistical method on the production concentration of isovaleric acid and hexanoic acid obtained through the surface analysis method, and FIG. 9 is a numerical result of the result according to FIG. 8.

측정 결과, 상기 변수들 즉 효모 추출물, 루신, 아세트산 나트륨의 농도가 증가할 수록 이소발레르산과 헥사노익산의 생산량이 증가하는 경향을 보였으며, 상기 변수들 모두 설정한 범위 중 최대 농도에 해당할 때 이소발레르산과 헥사노익산의 생산량이 가장 높은 것으로 확인되었다. 이를 통해 세가지 변숙 즉 효모 추출물, 루신, 아세트산 나트륨이 서로 시너지 효과를 발휘하며 이들의 농도가 모두 증가할 수록 이소발레르산과 헥사노익산의 생산성이 더욱 향상된다는 것을 확인하였다. As a result of the measurement, the production of isovaleric acid and hexanoic acid tended to increase as the concentrations of the above variables, namely yeast extract, leucine, and sodium acetate, increased, and when all of the above variables corresponded to the maximum concentration in the set range The production of isovaleric acid and hexanoic acid were found to be the highest. Through this, it was confirmed that the three variations, namely yeast extract, leucine, and sodium acetate, exert a synergistic effect with each other, and the productivity of isovaleric acid and hexanoic acid further improved as their concentrations increased.

(2) (2) 실시예Example 3-2 3-2

상기 실시예 3-1에 설정된 변수들의 농도 범위에서 농도가 증가할 수록 유기산의 생산량이 증가하는 경향을 확인한 것을 바탕으로, 상기 변수들의 최적 값을 도출하기 위하여 루신의 농도를 150 mM(루신의 경우 헥사노이카 배양 온도인 37 ℃에서 최대 용해 농도임)으로 고정하고, 효모 추출물의 농도 범위는 10-20 g/L, 아세트산 나트륨의 농도 범위는 100-200 mM으로 설정한 후 상기 실시예 3-1과 동일한 방법에 따라 반응표면분석 실험을 진행하였다. Based on the observation that the organic acid production tends to increase as the concentration increases in the concentration range of the variables set in Example 3-1, in order to derive the optimum values of the variables, the concentration of leucine is 150 mM (for leucine The maximum dissolution concentration at 37° C., which is the hexanoica culture temperature), was fixed, and the concentration range of the yeast extract was set to 10-20 g/L, and the concentration range of sodium acetate was set to 100-200 mM. The reaction surface analysis experiment was conducted according to the same method as in 1.

도 10은 실시예 3-2에 따른 반응표면분석법을 적용하기 위한 변수(효모 추출물, 아세트산 나트륨)들의 농도 및 이에 따른 이소발레르산과 헥사노익산의 생산량을 나타낸 도면이고, 도 11은 실시예 3-2에 따른 반응표면분석법을 통해 얻은, 이소발레르산과 헥사노익산의 생산 농도에 대하여 통계학적 방법을 통해 각 변수들이 미치는 영향을 나타낸 결과이다.10 is a view showing the concentration of variables (yeast extract, sodium acetate) for applying the response surface analysis method according to Example 3-2 and the production amount of isovaleric acid and hexanoic acid accordingly, and FIG. 11 is Example 3- This is a result showing the effect of each variable through a statistical method on the production concentrations of isovaleric acid and hexanoic acid obtained through the response surface analysis method according to 2.

측정 결과, 효모 추출물 19.81 g/L, 아세트산 나트륨의 농도 151.87 mM 및 루신의 농도 150 mM인 조건에서 생산된 이소발레르산의 농도가 63.24 mM으로 최대 생산량을 보이는 것을 확인하였다. 다만, 헥사노익산의 생산성을 함께 고려한 결과, 효모 추출물 18.83 g/L, 아세트산 나트륨의 농도 151.87 mM 및 루신의 농도 150 mM인 조건에서 생산된 헥사노익산의 농도가 37.3304 mM으로 최대 생산량을 보이며, 이소발레르산의 농도 또한 62.9895 mM으로 현저히 향상된 생산성을 보이는 것을 확인하였다. As a result of the measurement, it was confirmed that the concentration of isovaleric acid produced under the conditions of 19.81 g/L of yeast extract, 151.87 mM of sodium acetate, and 150 mM of leucine was 63.24 mM, showing the maximum yield. However, as a result of considering the productivity of hexanoic acid together, the maximum production was shown as the concentration of hexanoic acid produced under the conditions of 18.83 g/L of yeast extract, 151.87 mM of sodium acetate, and 150 mM of leucine. It was confirmed that the concentration of isovaleric acid also showed a remarkably improved productivity to 62.9895 mM.

실시예Example 4. 반응표면분석법을 통해 도출한 최적 조건 검증 실험 4. Optimal condition verification experiment derived through response surface analysis method

상기 실시예 3-2에 따라 도출된 최적 조건(효모 추출물 18.83 g/L, 아세트산 나트륨의 농도 151.87 mM 및 루신의 농도 150 mM인 조건)하에서 메가스파에라 헥사노이카 균주를 배양할 경우 균주의 생장, 이소발레르산과 헥사노익산의 생산량이 실제 향상되는지 여부를 확인하기 위한 실험을 진행하였다. Growth of the strain when culturing the Megaspaera hexanoica strain under the optimal conditions (yeast extract 18.83 g/L, sodium acetate concentration 151.87 mM, and leucine concentration 150 mM) derived according to Example 3-2. , An experiment was conducted to confirm whether the production of isovaleric acid and hexanoic acid actually improved.

도 12는 실시예 3-2에 따른 반응표면분석법을 통해 도출된 최적 조건을 적용하여 메가스파에라 헥사노이카 균주 배양시 상기 균주의 생장 곡선을 나타낸 것이고, 도 13은 실시예 3-2에 따른 반응표면분석법을 통해 도출된 최적 조건을 적용하여 메가스파에라 헥사노이카 균주 배양시 배양 시간에 따른 이소발레르산과 헥사노익산의 생산량을 나타낸 것이다.12 shows the growth curve of the strain when culturing the Mega Spaera hexanoica strain by applying the optimum conditions derived through the response surface analysis method according to Example 3-2, and FIG. 13 is a diagram according to Example 3-2. It shows the production amount of isovaleric acid and hexanoic acid according to the cultivation time when culturing the Megasparera hexanoica strain by applying the optimal conditions derived through the response surface analysis method.

측정 결과, 실시예 3-2에 따른 반응표면분석법을 통해 도출된 최적 조건하에서 메가스파에라 헥사노이카 균주 배양 시 균주의 생장이 잘 진행되며, 이소발레르산의 생산량은 63.5 mM(6.5 g/L)으로 반응표면분석법에 따른 결과와 거의 일치하는 것을 확인하였으며, 헥사노익산의 생산량은 50.9 mM(5.9 g/L)으로, 반응표면분석법에 따른 결과보다 더욱 향상된 생산성을 보이는 것을 확인하였다.As a result of the measurement, the growth of the strain proceeds well when the Megasparera hexanoica strain is cultured under the optimal conditions derived through the response surface analysis method according to Example 3-2, and the production amount of isovaleric acid is 63.5 mM (6.5 g/L). ), it was confirmed that the result was almost consistent with the result according to the reaction surface analysis method, and the production amount of hexanoic acid was 50.9 mM (5.9 g/L), which was more improved than the result according to the reaction surface analysis method.

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

Claims (15)

메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P)를 효모 추출물(Yeast extract), 프룩토스(fructose) 및 루신(Leucine)이 첨가된 배양액에 접종하여 배양하는 단계;를 포함하는 이소발레르산과 헥사노익산의 동시 생산방법.Isovaleric acid and hexanoica comprising: inoculating and culturing the Megasphaera hexanoica strain (KCCM11835P) in a culture solution to which yeast extract, fructose, and leucine are added. The simultaneous production method of Noiksan. 제1항에 있어서,
상기 배양액은 아세트산 나트륨(sodium acetate)을 더 포함하는 이소발레르산과 헥사노익산의 동시 생산방법.
The method of claim 1,
The culture medium is a method for simultaneously producing isovaleric acid and hexanoic acid further comprising sodium acetate.
제2항에 있어서,
상기 효모 추출물의 농도는 10 내지 20 g/L인 이소발레르산과 헥사노익산의 동시 생산방법.
The method of claim 2,
The concentration of the yeast extract is 10 to 20 g / L of the simultaneous production method of isovaleric acid and hexanoic acid.
제2항에 있어서,
상기 프룩토스의 농도는 50 내지 150 mM인 이소발레르산과 헥사노익산의 동시 생산방법.
The method of claim 2,
A method for simultaneously producing isovaleric acid and hexanoic acid in which the concentration of fructose is 50 to 150 mM.
제2항에 있어서,
상기 루신의 농도는 50 내지 150 mM인 이소발레르산과 헥사노익산의 동시 생산방법.
The method of claim 2,
The method for simultaneously producing isovaleric acid and hexanoic acid in which the concentration of leucine is 50 to 150 mM.
제2항에 있어서,
상기 아세트산 나트륨의 농도는 100 내지 200 mM인 이소발레르산과 헥사노익산의 동시 생산방법.
The method of claim 2,
The method for simultaneously producing isovaleric acid and hexanoic acid in which the concentration of sodium acetate is 100 to 200 mM.
제1항에 있어서,
상기 배양액은 K2HPO4, 시스테인-HCl·H20, 염 용액 또는 이들의 혼합물을 포함하는 이소발레르산과 헥사노익산의 동시 생산방법.
The method of claim 1,
The culture solution is a method for simultaneous production of isovaleric acid and hexanoic acid comprising K 2 HPO 4 , cysteine-HCl·H 2 0, a salt solution or a mixture thereof.
제1항에 있어서,
상기 배양액에 추출용매로서 올레일 알코올과 알라민 336의 혼합 용매를 첨가하는 것을 특징으로 하는 이소발레르산과 헥사노익산의 동시 생산방법.
The method of claim 1,
Simultaneous production method of isovaleric acid and hexanoic acid, characterized in that a mixed solvent of oleyl alcohol and alamin 336 is added as an extraction solvent to the culture solution.
효모 추출물(Yeast extract), 프룩토스(fructose) 및 루신(Leucine)을 포함하는 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P) 배양용 배양액.Yeast extract (Yeast extract), fructose (fructose) and leucine (Leucine) containing megasphaera hexanoica (Megasphaera hexanoica) strain (KCCM11835P) culture medium for culture. 제9항에 있어서,
상기 배양액은 아세트산 나트륨(sodium acetate)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P) 배양용 배양액.
The method of claim 9,
The culture medium is a medium for culturing the Megasphaera hexanoica strain (KCCM11835P), characterized in that it further contains sodium acetate.
제10항에 있어서,
상기 효모 추출물의 농도는 10 내지 20 g/L인 것을 특징으로 하는 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P) 배양용 배양액.
The method of claim 10,
The concentration of the yeast extract is a megasphaera hexanoica (Megasphaera hexanoica) strain (KCCM11835P) culture medium, characterized in that 10 to 20 g / L.
제10항에 있어서,
상기 프룩토스의 농도는 50 내지 150 mM인 것을 특징으로 하는 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P) 배양용 배양액.
The method of claim 10,
The concentration of fructose is 50 to 150 mM Megasphaera hexanoica (Megasphaera hexanoica) strain (KCCM11835P) culture medium for culturing.
제10항에 있어서,
상기 루신의 농도는 50 내지 150 mM인 것을 특징으로 하는 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P) 배양용 배양액.
The method of claim 10,
The concentration of the leucine is 50 to 150 mM Megasphaera hexanoica (Megasphaera hexanoica) strain (KCCM11835P), characterized in that the culture medium for culture.
제10항에 있어서,
상기 아세트산 나트륨의 농도는 100 내지 200 mM인 것을 특징으로 하는 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P) 배양용 배양액.
The method of claim 10,
The concentration of the sodium acetate is 100 to 200 mM Megasphaera hexanoica (Megasphaera hexanoica) strain (KCCM11835P), characterized in that the culture medium for culture.
제9항에 있어서,
상기 배양액은 K2HPO4, 시스테인-HCl·H20, 염 용액 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메가스파에라 헥사노이카(Megasphaera hexanoica) 균주(KCCM11835P) 배양용 배양액.
The method of claim 9,
The culture medium is K 2 HPO 4 , cysteine-HCl·H 2 0, a salt solution or a mixture thereof, characterized in that it further comprises a megasphaera hexanoica strain (KCCM11835P) culture medium for culture.
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