KR19990048085A - Astaxanthin-producing yeast mutants and methods for their production - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카로티노이드계 색소인 천연 아스타산틴(astaxanthin) 색소의 생산성이 높은 효모 파피아 로도지마(Phaffia rhodozyma) 돌연변이 균주에 관한 것으로, 본 발명에 따른 파피아 로도지마 돌연 변이주 KT-9 및 KT-12는 약 410,000 ㎍/ℓ 및 620,000 ㎍/ℓ의 총 카로티노이드 생산성을 가진다.The present invention relates to a mutant strain of Phaffia rhodozyma which is highly efficient in producing astaxanthin pigment which is a carotenoid-based pigment. The present invention relates to a mutant strain of Papia rhodozyma mutants KT-9 and KT-12 Has total carotenoid productivity of about 410,000 g / l and 620,000 g / l.

Description

아스타산틴 생산 효모 돌연변이주 및 이의 제조방법Astaxanthin-producing yeast mutants and methods for their production

본 발명은 아스타산틴(astaxanthin) 생산성이 높은 파피아 로도지마(Phaffia rhodozyma) 돌연변이주 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a Phaffia rhodozyma mutant having high astaxanthin productivity and a process for producing the same.

아스타산틴(3,3'-dihydroxy-β,β'-carotene-4,4'-dione)은 하기 화학식의 카로티노이드계 색소이다.Astaxanthin (3,3'-dihydroxy-β, β'-carotene-4,4'-dione) is a carotenoid pigment having the following formula:

아스타산틴 색소는 동물의 혈관에 침착된 후 지방조직에 축적되고 최종적으로 표적조직(target tissue)에 축적되어 새우나 가재의 껍데기의 색, 조류의 부리 및 난황, 및 연어나 송어와 같은 어류의 살색을 핑크색으로 만듦으로써, 결과적으로는 색상 증진과 더불어 특유한 영양소 및 풍미 효과을 나타낸다. 또한 아스타산틴은 색조 및 열안정성등에 뛰어난 특성을 지니며, 다른 카로티노이드나 토코페롤보다도 뛰어난 항산화 효과를 보이고 있는 것으로 증명되어 항산화제 색소로서 식품업계 뿐만 아니라 의약분야에서도 상당히 주목되고 있다(Kurashige, M., et al.,Physiol. Chem. Phys. Med. NMR. 27-38(1990); Terao,Lipids 24 ,659 (1989); Miki, W.Pure Appl. Chem.63, 141-146 (1991)). 특히 비타민 에이의 전구체, 면역기능의 활성화 및 산소 라디칼의 제거에 의한 항암작용등으로 사람에게도 중요한 대사적 역할을 나타낸다(Goodwin, T. W.Metabolism, Nutrition and Function of Carotenoids. Ann. Rev. Nutr. 6, 273 (1986); Benidch, A., et al.,Biological actions of carotenoids. FASEB J.3, 1927 (1989)).The astaxanthin pigment is deposited in animal blood vessels, accumulated in adipose tissue, and finally accumulated in target tissues. The color of the shell of shrimp and crawfish, the beak and yolk of birds, and the color of fish such as salmon and trout To pink, resulting in a distinctive nutrient and flavor effect as well as color enhancement. In addition, astaxanthin has excellent properties such as color tone and thermal stability, and has been proved to exhibit superior antioxidative effects to other carotenoids and tocopherol. Thus, astaxanthin has attracted considerable attention not only in the food industry but also in the pharmaceutical field as an antioxidant pigment (Kurashige, M., et al, Physiol Chem Phys Med NMR 27-38 (1990);...... Terao, Lipids 24, 659 (1989);.. Miki, W. Pure Appl Chem 63, 141-146 (1991)). In particular, it exhibits an important metabolic role in humans due to the precursor of vitamin A, the activation of immune function, and the anticancer action by the removal of oxygen radical (Goodwin, TW Metabolism, Nutrition and Function of Carotenoids. Ann. Rev. Nutr . (1986), Benidch, A., et al., Biological actions of carotenoids, FASEB J. 3 , 1927 (1989)).

현대 식생활 방식들이 동물성 지방 및 콜레스테롤 함유 식품들을 피하는 쪽으로 기울기 때문에 수산 식품의 소비는 계속적으로 증가를 나타내고 있으며, 소비되는 수산식품의 약 15% 정도는 양식으로 생산하고 있다. 이러한 많은 어류중에서 특히 연어는 중요한 수산 양식 자원의 하나인데 자체적으로 색소를 합성하지 못하므로 이를 위해 외부에서 사료로서 공급해야만 한다. 이러한 사료원으로 아스타산틴 색소를 함유하고 있는 효모 파피아 로도지마가 물고기의 영양원 및 색소원으로 많이 이용되고 있다. 이로 인해 현재 아스타산틴 색소는 전세계적으로 그 사용량이 증가 추세에 있고 그에 따라 시장에 색소를 원활하게 공급하기 위해 천연색소의 자연 추출 방법보다는 화학적 합성방법에 의해 색소를 대량 생산하여 왔다. 그러나, 합성색소는 생체 흡수율이 떨어질 뿐만 아니라 안정성이 확보되지 않았으므로 미국 식품의약국(FDA)에 의해 인정받지 못하고 있다.Consumption of seafood continues to increase because modern diets tend to avoid animal fat and cholesterol-containing foods, and about 15% of the consumed seafood is produced in aquaculture. Among these fish, salmon is one of the important aquaculture resources, and since it can not synthesize its own pigment, it has to be fed from the outside as feed. As a feed source, yeast Papi Rhodozima, which contains astaxanthin pigment, is widely used as a nutrient and pigment source of fish. As a result, the amount of astaxanthin pigment is increasing worldwide, and accordingly, in order to smoothly supply the pigment to the market, a large amount of pigment has been produced by a chemical synthesis method rather than a natural extraction method of natural pigment. However, synthetic pigments have not been recognized by the US Food and Drug Administration (FDA) because their bioavailability is low and their stability is not ensured.

이에 따라 천연 색소인 아스타산틴을 생산할 수 있는 미생물을 배양하여 색소를 대량 생산하고자 하는 연구들이 계속되어 왔다. 그러나 천연형(wild type) 효모 파피아 로도지마는 천연 아스타산틴 색소의 생산량이 적어 산업적 이용에는 한계가 있다. 따라서 균주 개량에 의한 효모 파피아 로도지마의 돌연 변이주를 개발하여 천연 아스타산틴 색소의 생산 능력을 향상시키려는 연구가 현재 활발히 진행되고 있다.Accordingly, researches have been conducted to mass-produce pigments by culturing microorganisms capable of producing astaxanthin, which is a natural pigment. However, wild type yeast Paipi Rhodozima has a limited production amount of natural astaxanthin and thus has limited industrial use. Therefore, studies for improving the production ability of natural astaxanthin pigment by developing a mutant strain of yeast Paipi Rhodozima by strain improvement are actively being actively carried out.

아스타산틴 색소를 생산하는 미생물에 관해서는 1972년에 허먼 파프 등에 의해 일본, 알래스카 및 구 소련 등지에서 파피아 로도지마를 발견하였으며 (Phaff et al.,A comparative study of the yeast florae associated with trees on the Japanese Islands and on the west coast of North Ameira, Proc. IV: Ferment. Technol. Today759-774 (1972)), 1976년 밀러 등에 의해 산악지대 등의 한랭지에서 생식하는 파피아 로도지마가 특이적으로 카로티노이드계 색소의 일종인 아스타산틴 을 생산하는 효모인 것으로 보고되어 있다. 이밖에도 앤드류 등은 이 효모가 아스타산틴 이외의 카로티노이드로서 아스타산틴 합성단계의 중간 산물(intermediate)인 에키네논(echinenone), 3-하이드록시에키네논(hydroxyechinenone), 및 페니코산틴(phenicoxanthin)들을 생성한다(도 1)고 보고한 바 있으나, 파피아 로도지마에서 생성되는 이들 카로티노이드 전체양의 약 85% 이상이 아스타산틴인 것으로 보고되었다(Andrews, A.G., et al.,Carotenoids of Phaffia rhodozyma, a Red-Pigmented Fermenting Yeast, Phytochemistry, 15, 1003-1007 (1976)).As for the microorganisms producing astaxanthin pigment, in 1972, Herman Papp et al. Found papi rhodozima in Japan, Alaska and the former Soviet Union (Phaff et al., A comparative study of the yeast flora associated with trees on the In 1976, Miller et al . (1986) reported that P. aeruginosa, which reproduces in cold areas such as mountainous areas, is a carotenoid It is reported to be a yeast that produces astaxanthin, a kind of pigment. In addition, Andrew et al. Have found that this yeast produces echinenone, hydroxyechinenone, and phenicoxanthin as intermediates in the synthesis of astaxanthin as carotenoids other than astaxanthin (Fig. 1), but it has been reported that about 85% or more of the total amount of these carotenoids produced in Papia rhodozyma is astaxanthin (Andrews, AG, et al., Carotenoids of Phaffia rhodozyma, a Red- Pigmented Fermenting Yeast, Phytochemistry, 15 , 1003-1007 (1976)).

해양 미생물과 담수생물에서도 아스타산틴 (3,3'-dihydroxy-4,4'-diketo-β-carotene)를 생산할 수 있는 것으로 알려졌다. 조류(algae)의 일종인 헤마토코커스 프루비아리스(Hamatococcus pluvialis)는 높은 양의 아스타산틴 색소 생산 능력을 가지고 있는 것이 알려지고 있어, 이것들의 균주, 배양 조건의 개량에 의해 아스타산틴 색소 생산 능력을 향상시키는 연구도 진행되고 있다. 그러나 이 균주는 오랜 기간 동안 연못에서 배양해야 하고 생산 후에 색소를 균체로부터만 추출해야 하기 때문에 사용이 제한되고 있다(Droop, M.R.Carotenogenesis in Haematococcus pluisalis. Nature 175, 42 (1955); Goodwin, T. W., et al.,Studies in carotenogenesis. II. Carotenoid synthesis in the alga Haematococcus pluvialis. J. Biochem. 57, 376 (1954)).It is also known that marine microorganisms and freshwater organisms can produce astaxanthin (3,3'-dihydroxy-4,4'-diketo-β-carotene). It is known that Hamatococcus pluvialis , a kind of algae, has a high ability to produce astaxanthin pigment, and their ability to produce astaxanthin can be improved by improving the culture conditions of these strains. Research is also underway to improve. However, this strain has been limited in use since it has to be cultured in ponds for a long period of time and the pigment must be extracted only from the cells after production (Droop, MR Carotenogenesis in Haematococcus pluisalis. Nature 175 , 42 (1955); Carotenoid synthesis in the alga Haematococcus pluvialis, J. Biochem. 57 , 376 (1954)).

또 아스타산틴 생산 균주로는 해양 미생물인 아그로박테리엄(Agrobacterim)이 있는데, 현재는 이 미생물 자체로부터 색소를 생산하는 방식보다는 여기서 부터 유전자를 추출하여 빵 효모로부터 색소를 생산하려는 시도가 이루어지고 있다. 그러나, 이 방법도 6개 이상의 유전자를 빵 효모에로 도입함으로 인해 생산 효율 증가가 상당히 어렵다. 그 이유는, 아스타산틴의 생산은 카고티노이드의 구조적 유전자(structural gene) 외에도 많은 유전자들이 색소 생산에 지대한 영향을 미치는 것으로 이해되고 있기 때문이다(Yamano, S. et al.,Metabolic engineering for production of β-carotene and lycopene on Sacharomyces cerevisiae. Biosci. Biotech. Biochem., 58, 112 (1994)).In addition there are ahseuta Santin marine microorganism Agrobacterium William (Agrobacterim) as production strain, is currently extracted a gene from here, rather than how to produce the pigment from the microbe itself has made an attempt to produce the pigment from the yeast. However, this method also makes it difficult to increase the production efficiency by introducing 6 or more genes into baker 's yeast. The reason for this is that the production of astaxanthin is understood to be a consequence of many genes involved in pigment production besides the structural gene of carotenoid (Yamano, S. et al., Metabolic engineering for production of β-carotene and lycopene on Sacharomyces cerevisiae. Biosci. Biotech. Biochem., 58 , 112 (1994)).

효모 파피아 로도지마의 특징으로는 유성생식을 하는 단세포 미생물이고 생활의 대부분을 구형 또는 난형으로 존재하며 핑크색 색소를 띠는 콜로니(colony)를 형성한다. 호기성 균으로서 알코올 발효를 하지 않고 산소 라디칼에 대한 보호 본능으로 강력한 항산화 효과가 있는 아스타산틴 색소를 생산한다.The characteristic of yeast Papi Rhodozima is that it is a single cell microorganism that reproduces sexually, and most of its life forms a colony with a pink pigment in spherical or oval shape. As an aerobic bacteria, it does not ferment alcohol, but produces astaxanthin, which has a powerful antioxidant effect by protecting against oxygen radicals.

한편, 효모 파피아 로도지마는 다른 효모에 비해 낮은 온도에서 자라기 때문에 약 5 내지 6일의 장기간의 배양이 필요하고 이에 따라 많은 비용이 소모될 뿐 아니라 많은 양의 아스타산틴 색소은 파피아 로도지마의 성장이 멈춘 뒤에 축적이 된다. 따라서, 적당한 냉온도의 유지(cooling)와 공기의 유입(aeration)은 꼭 필요로 하는 조건이기에 이에 따른 비용 감축의 연구가 절실히 요구된다.On the other hand, since the yeast Papi Rhodozima grow at a lower temperature than other yeast, it requires a long period of cultivation for about 5 to 6 days, and accordingly, a lot of cost is consumed, and a large amount of astaxanthin It accumulates after stopping. Therefore, proper cooling and cooling of the cold air and the aeration of the air are necessary conditions, and accordingly, research on cost reduction is urgently required.

또한 천연형 파피아 로도지마는 낮은 천연 아스타산틴 색소 생산성으로 인해 상업적으로 사용하는데 상당한 제한을 받고 있는데, 합성 아스타산틴 색소와 경쟁할 수 있으려면 적어도 효모 g 당 아스타산틴 6 mg 이상으로 카로티노이드를 대량 생산할 수 있는 돌연변이 균주 개량이 필요하다.In addition, the natural Papi Rhodozima has a considerable limitation in commercial use due to low natural astaxanthin pigment productivity. In order to be able to compete with the synthetic astaxanthin pigment, at least 6 mg of astaxanthin per g of yeast can be mass produced The mutant strains need to be improved.

본 발명자들은 이미 아스타산틴 색소의 생산량이 많은 파피아 로도지마의 돌연변이주 HP-30, R 10-1, p1-2 및 M-18를 개발하여 한국 특허출원 제 95-4260 호(공개 제 96-34396 호)로 출원한 바 있으며, HP-30 돌연변이주에 대한 연구를 계속하여 색소의 생산량이 더욱 증가된 효모 파피아 로도지마의 돌연변이 균주를 개발하여 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have already developed mutant HP-30, R10-1, p1-2 and M-18 of Papiarodojima, which has already produced a large amount of astaxanthin pigment, and have proposed Korean Patent Application No. 95-4260 34396). The present inventors completed the present invention by continuing the study on the HP-30 mutant strain and developing a mutant strain of yeast Papiarodojima whose production amount of pigment is further increased.

따라서, 본 발명의 목적은 천연색소 아스타산틴을 대량으로 생산하는 돌연변이 균주를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a mutant strain which mass-produces a natural pigment astaxanthin.

본 발명의 다른 목적은 상기 돌연변이 균주의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing said mutant strain.

도 1는 아스타산틴의 합성 단계와 그 중간 산물을 나타낸다.Figure 1 shows the synthesis step of astaxanthin and its intermediates.

도 2는 파피아 로도지마 KT-9 및 KT-12의 제조 과정을 나타내는 모식도이다.Fig. 2 is a schematic diagram showing the production process of Papia rhodozima KT-9 and KT-12.

도 3은 파피아 로도지마 KT-9의 현미경 사진(1,500배 배율)이다.3 is a photomicrograph (1,500 times magnification) of Papia Rhodozima KT-9.

도 4는 파피아 로도지마 KT-12의 현미경 사진(1,500배 배율)이다.4 is a photomicrograph (1,500 times magnification) of Papia rhodozima KT-12.

상기 목적에 따라, 본 발명에서는 아스타산틴의 생산성이 높은 파피아 로도지마 돌연변이 균주 KT-9 및 KT-12가 제공된다.According to the above object, in the present invention, a mutant strain KT-9 and KT-12 having high productivity of astaxanthin are provided.

또한 다른 목적에 따라, 본 발명에서는 파피아 로도지마 균주에 감마광선 조사, N-메틸-N-니트로-N-니트로소구아니딘(NTG) 처리 및 사이몰(thymol) 처리를 사멸률이 각각 60 내지 99.9%가 되도록 임의의 순서로 각각 1회 이상 실시하는 것을 포함하는 돌연변이주 KT-9의 제조방법이 제공된다.According to another object, in the present invention, gamma ray irradiation, N-methyl-N-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG) treatment and thymol treatment are applied to P. pneumoniae strains, To 99.9% of the mutant strain KT-9, respectively, in any order.

또한 본 발명에서는 파피아 로도지마 KT-9 균주에 NTG 처리, 베타-아이오논(β-ionone) 처리, 트리에틸아민(TEA) 처리, 베타-카로틴(β-carotene) 처리를 사멸률이 각각 60 내지 99.9%가 되도록 임의의 순서로 각각 1회 이상 실시하는 것을 포함하는 돌연변이주 KT-12의 제조방법이 제공된다.In the present invention, NTG treatment, beta-ionone treatment, triethylamine (TEA) treatment, and beta-carotene treatment were applied to P. typhimurium KT-9 strains at an extinction ratio of 60 To 99.9% of the mutant strain KT-12, respectively, in any order.

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

본 발명에서 사용되는 용어 '색소 생산성'은 배양액 ℓ당 수득되는 색소의 양(㎍)을 나타낸다. 또한 본 발명에서 사용되는 '균체 수율(Yx/s)'는 기질에 대한 균체량의 수율을 나타내며, '총 카로티노이드 생산 수율(Yp/x)'은 균체량에 대한 카로티노이드의 수율을 나타내고, 이때 x는 균체량(cell mass)이고, s는 기질(substrate)이며, Y는 수율(yield)이고, p는 생산물(product)인 카로티노이드이다.As used herein, the term 'pigment productivity' refers to the amount (ig) of pigment obtained per liter of culture. The yield (Yp / x) of the total carotenoid production represents the yield of carotenoid with respect to the amount of the cell mass, wherein x is the amount of the cell mass s is the cell mass, s is the substrate, Y is the yield, and p is the product carotenoid.

본 발명의 개량된 효모 균주들은 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다.The improved yeast strains of the present invention can be produced by the following method.

파피아 로도지마 HP-30(미국의 애그리컬춰 리서치 컬춰 컬렉션(Agricultural Research Culture Collection (NRRL)에 1994년 12월 2일자 기탁번호 제 NRRL Y-21359 호로서 기탁함)를 YM 액체배지(0.3% 효모추출물, 0.3% 맥아추출물, 0.5% 펩톤, 1.0% 포도당)에서 배양한 후 원심분리하여 얻은 균체를 완충용액에 현탁시키고 물리적인 돌연변이 유도방법인 감마광선을 조사하여 효모를 사멸시킨다. 즉, 효모를 YM 액체배지에서 배양한 후 [60Co]로부터 방출되는 감마광선을 상기 돌연변이 효모 세포가 60% 내지 99.9%, 바람직하게는 95% 내지 99.9% 사멸할 정도로, 0.7 내지 3.0 KGy, 바람직하게는 2.6 KGy로 균체 현탁액에 조사한다.(Deposited with the Agricultural Research Culture Collection (NRRL) as NRRL Y-21359, dated December 2, 1994) was suspended in YM liquid medium (0.3% yeast The yeast was killed by centrifuging the suspension in 0.3% malt extract, 0.5% peptone, and 1.0% glucose, suspended in a buffer, and irradiated with a gamma ray to induce physical mutagenesis. YM liquid culture medium, 0.7-3.0 KGy, preferably 2.6 KGy, such that the mutant yeast cells kill 60% to 99.9%, preferably 95% to 99.9% of gamma-rays emitted from [ 60 Co] To the cell suspension.

현탁액을 YM 액체배지에 넣고 배양한 후 이 배양액을 YD 고체배지(0.5% 효모 추출물, 0.6M 염화칼륨, 1.0% 포도당, 1.8% 한천)에 희석 도말한 후 배양하여 생성된 콜로니중 윤기가 있는 짙은 핑크색의 콜로니를 모두 선별한다. 순수한 콜로니를 얻기 위해 YD 고체배지상에서의 선별 과정을 2 내지 5회 반복한다. 이들 균주들을 YM 액체배지에서 5일 동안 배양한 후, 균체 수율 및 총 카로티노이드 수율을 측정하고 비교하여 색소 생산성이 가장 높은 1개의 균주를 선별한다. 이 균주는 유가식 배양하고 균체 수율 및 총카로티노이드 생산 수율을 보다 정확하게 측정한다. 상기 감마광선 조사 및 선별과정은 1회 내지 5회, 바람직하게는 2회 반복적으로 수행한다.The suspension was inoculated in a YM liquid medium and cultured. The culture was diluted in YD solid medium (0.5% yeast extract, 0.6 M potassium chloride, 1.0% glucose, 1.8% agar) and cultured. The resulting colonies were dark pink Of the colonies. The selection procedure on the YD solid medium is repeated 2 to 5 times to obtain pure colonies. After culturing these strains in YM liquid medium for 5 days, the strain yield and total carotenoid yield were measured and compared, and one strain with the highest pigment yield was selected. This strain is fed-fed and more accurately measures cell yield and total carotenoid production yield. The gamma-ray irradiation and sorting process is repeated one to five times, preferably twice.

선별된 돌연변이 효모를 YM 액체배지에서 배양한 후 NTG로 처리하여 효모를 사멸시킨다. 이때, NTG 의 농도, 처리 온도 및 처리 시간에 따라 효모의 사멸률이 달라질 수 있으며, 사멸률에 따라 변이주를 얻는 확률이 달라지므로 이들 조건들을 적절히 조절하는데, 사멸률이 60% 내지 99.9%, 바람직하게는 95% 내지 99.9%가 되도록 조절한다. 생존한 효모를 YM 고체배지에 희석 도말한 후 배양하여 생성된 콜로니중 모균주보다 성장이 빠르며 윤기가 있고 핑크색이 짙은 균주들을 모두 선별한다. 순수한 콜로니를 얻기 위해 YD 고체배지상에서의 선별 과정을 2 내지 5회 반복한다. 이들 균주들을 YM 액체배지에서 5일 동안 배양한 후, 균체 수율 및 총카로티노이드 수율을 측정하고 비교하여 색소 생산성이 가장 높은 1개의 균주를 선별한다. 이 균주는 유가식 배양하고 균체 수율 및 총카로티노이드 생산 수율을 보다 정확하게 측정한다. 상기 NTG 처리 및 선별과정은 1회 내지 5회, 바람직하게는 1회 반복적으로 수행한다.The selected mutant yeast is cultured in YM liquid medium and treated with NTG to kill the yeast. At this time, depending on the concentration of NTG, the treatment temperature, and the treatment time, the yeast kill rate may vary, and the probability of obtaining the mutant varies depending on the kill rate. Therefore, these conditions are appropriately controlled, and the kill rate is 60% to 99.9% To 95% to 99.9%. The surviving yeast was diluted in YM solid medium and cultured. The resulting colonies were selected for all of the strains which are faster than the parent strain and have a shiny and pinkish color. The selection procedure on the YD solid medium is repeated 2 to 5 times to obtain pure colonies. After culturing these strains in YM liquid medium for 5 days, the strain yield and total carotenoid yield were measured and compared, and one strain with the highest pigment yield was selected. This strain is fed-fed and more accurately measures cell yield and total carotenoid production yield. The NTG treatment and screening process is repeated 1 to 5 times, preferably once.

이어서 NTG에 의한 돌연변이 효모를 YM 액체배지에서 배양한 후 화학적 저해제(chemical inhibitor)인 사이몰로 처리된 YM 고체배지에 희석 도말하여 사멸시킨다. 이때, 상기 사이몰의 농도, 처리 온도 및 처리 시간에 따라 효모의 사멸률이 달라질 수 있으며, 사멸률에 따라 변이주를 얻는 확률이 달라지므로 이들 조건들을 적절히 조절하는데, 사멸률이 60 내지 99.9%가 되도록 조절한다. 바람직하게는 80 내지 90%, 더욱 바람직하게는 85%가 되도록 조절한다. 사이몰로 처리한 YM 고체배지에서 생존한 효모를 모균주와 비교하여 성장이 빠르며 짙은 핑크색 콜로니를 나타내는 균주들을 모두 선별한다. 순수한 콜로니를 얻기 위해 YD 고체배지상에서의 선별 과정을 2 내지 5회 반복한다. 이들 균주들을 YM 액체배지에서 5일 동안 배양한 후, 균체 수율 및 총카로티노이드 수율을 측정하고 비교하여 색소 생산성이 가장 높은 1개의 균주를 선별한다. 이 균주는 유가식 배양하고 균체 수율 및 총카로티노이드 생산 수율을 보다 정확하게 측정한다. 상기 사이몰 처리 및 선별과정은 1회 내지 5회, 바람직하게는 1회 반복적으로 수행한다.The mutant yeast by NTG is then cultured in YM liquid medium and then killed by diluting it in a semi-molten YM solid medium which is a chemical inhibitor. At this time, depending on the concentration of the cymol, the treatment temperature and the treatment time, the killing rate of the yeast may vary, and the probability of obtaining the mutant varies depending on the killing rate. Therefore, the killing rate is 60 to 99.9% Respectively. Preferably 80 to 90%, more preferably 85%. Yeast survived in the cymolitic YM solid medium was compared with the parent strain to select all the strains showing rapid growth and dense pink colonies. The selection procedure on the YD solid medium is repeated 2 to 5 times to obtain pure colonies. After culturing these strains in YM liquid medium for 5 days, the strain yield and total carotenoid yield were measured and compared, and one strain with the highest pigment yield was selected. This strain is fed-fed and more accurately measures cell yield and total carotenoid production yield. The above-mentioned process for the silymal treatment and the screening is carried out once to 5 times, preferably once, repeatedly.

상기한 감마광선 조사, NTG 처리, 사이몰 처리의 순서는 임의로 변경하여도 무관하며, 바람직하게는 도 2에 도시한 바와 같이 감마광선 조사 2회, NTG 처리, 사이몰 처리의 순서로 실시하는 것이다.The order of the above gamma ray irradiation, NTG treatment, and the silyl treatment may be arbitrarily changed, and it is preferable that the irradiation is performed in the order of 2 times of gamma ray irradiation, NTG treatment, and silyl treatment as shown in FIG. 2 .

선별된 균주는 파피아 로도지마 KT-9로 명명하고 한국 미생물 보존 협회(Korean Culture Center of Microorganism (KCCM))에 1997년 10월 7일자 기탁번호 제 KCCM-10112 호로서 기탁하였다.The selected strains were named as Papi Rhodozima KT-9 and deposited at Korean Culture Center of Microorganism (KCCM) as the deposit number KCCM-10112 dated October 7, 1997.

상기 돌연변이주 KT-9는 YM 액체배지에서 배양한 후 다시 NTG 처리 및 선별 과정을 상기와 같은 방법으로 실시한다. NTG 선별 과정은 1회 내지 5회, 바람직하게는 3회 반복적으로 수행한다.The mutant strain KT-9 is cultured in a YM liquid medium, and NTG treatment and screening are again carried out in the same manner as described above. The NTG selection process is performed once to five times, preferably three times.

NTG 처리에 의해 선별된 돌연변이주는 YM 액체배지에서 배양한 후 화학적 저해제인 베타-아이오논을 처리한 YM 고체배지에 희석 도말하여 사멸시킨다. 이때 사멸률은 60 내지 99.9%, 바람직하게는 70 내지 80%, 더욱 바람직하게는 75%가 되도록 조절한다는 점을 제외하고는, 베타-아이오논 처리와 선별 과정은 상기한 사이몰의 경우에서와 동일한 방법으로 실시한다.The mutant strain selected by NTG treatment is cultured in YM liquid medium and then killed by dilution in YM solid medium treated with beta-ionone, a chemical inhibitor. The beta-ionone treatment and screening process is similar to that of the above-mentioned cymol except that the rate of death is controlled to be 60 to 99.9%, preferably 70 to 80%, more preferably 75%. The same method is used.

상기 선별된 돌연변이주는 YM 액체배지에서 배양한 후 다시 화학적 저해제인 트리에틸아민을 처리한 YM 고체배지에 희석 도말하여 사멸시킨다. 이때 트리에틸아민의 처리와 선별 과정은 상기한 사이몰의 경우에서와 동일한 방법으로 실시한다.The selected mutant strain is cultured in a YM liquid medium and then killed by diluting it in a YM solid medium treated with a chemical inhibitor, triethylamine. At this time, the treatment and selection of triethylamine are carried out in the same manner as in the case of the above-mentioned cymol.

상기 선별된 돌연변이주는 YM 액체배지에서 배양한 후 다시 화학적 저해제인 베타-카로틴을 처리한 YM 고체배지에 희석 도말하여 사멸시킨다. 이때 사멸률은 60 내지 99.9%, 바람직하게는 90 내지 99.9%, 더욱 바람직하게는 95%가 되도록 조절한다는 점을 제외하고는, 베타-카로틴의 처리와 선별 과정은 상기한 사이몰의 경우에서와 동일한 방법으로 실시한다.The selected mutant strain is cultured in YM liquid medium and then killed by diluting it in YM solid medium treated with beta-carotene, which is a chemical inhibitor. The treatment and screening of beta-carotene is carried out in the case of the above-mentioned cymol, except that the rate of killing is controlled to be 60 to 99.9%, preferably 90 to 99.9%, more preferably 95% The same method is used.

상기한 NTG 처리, 베타-아이오논 처리, 트리에틸아민 처리 및 베타-카로틴 처리의 순서는 임의로 변경하여도 무관하며, 바람직하게는 도 2에 도시한 바와 같이 NTG 처리, 베타-아이오논 처리, NTG 처리, 트리에틸아민 처리, NTG 처리 및 베타-카로틴 처리의 순서로 실시하는 것이다.The order of NTG treatment, beta-ionone treatment, triethylamine treatment and beta-carotene treatment may be arbitrarily changed, and preferably NTG treatment, beta-ionone treatment, NTG Treatment, triethylamine treatment, NTG treatment and beta-carotene treatment in that order.

선별된 균주는 파피아 로도지마 KT-12로 명명하고 한국 미생물 보존 협회에 1997년 10월 7일자 기탁번호 제 KCCM-10113 호로서 기탁하였다.The selected strains were named as Papi Rhodozima KT-12 and deposited as KCCM-10113 deposited on October 7, 1997 in the Korean Society for Microorganism Conservation.

상기 균주의 유가식 배양 방법은 다음과 같다.The method of fed-batch culture of the strain is as follows.

먼저, 파피아 로도지마 돌연변이 균주를 YM 액체배지에서 18 내지 22℃로 5일 동안 진탕 배양하여 균을 활성화시킨 후, 5 ppm 이상의 바이오틴과 0.05% 이상의 효모 추출물을 필수적으로 포함하는 개시배지에서 3 내지 6일 동안 종균 배양한다. 교반식 발효기를 이용한 유가식 본 배양을 위해서는 상기와 동일한 조성의 개시배지가 들어있는 발효기에서 상기에서 준비된 종균을 접종하여 pH 5.0 내지 7.0, 바람직하게는 pH 6.0, 교반속도 200 내지 600 rpm, 바람직하게는 300 rpm, 배양은 18 내지 23 ℃, 바람직하게는 21℃, 통기량 0.5 내지 1.5 vvm, 바람직하게는 1 vvm을 유지하며 5 내지 8일 동안 배양하고, 배지내의 당이 완전히 소모되었을 때 5% 이상의 탄소원을 필수적으로 포함하는 공급배지를 당농도가 1% 이하로 유지되도록 공급하면서 유가식 배양을 진행한다. 상기 유가식 배양에 사용되는 개시배지로는 배지 ℓ당 포도당 40.0g, 펩톤 7.0g, 시에스엘(CSL) 5.0g, 효모 추출물 5.0g, 맥아 추출물 4.0g, 황산 암모늄 2.5g, 초산 암모늄 1.0g, 인산칼륨 1.0g, 인산 제2 암모늄 0.8g, 황산 마그네슘 0.5g, 실리콘 오일 3.0㎖, 티아민 10.0㎎, 황산구리 6.0㎎, 바이오틴 5.0㎎, 염화철 5.0㎎ 및 황산망간 4.0㎎를 포함하는 배지가 가장 바람직하고, 공급배지로서는 배지ℓ당 포도당 450.0g 및 황산암모늄 5.0g를 포함하는 배지가 바람직하다.First, the mutant strain of P. typhimurium is shake cultured in a YM liquid medium at 18-22 DEG C for 5 days to activate the microorganism, and then cultured in an initiation medium containing 5 ppm or more of biotin and 0.05% or more of yeast extract, Incubate for 6 days. For fed-batch culture using an agitation type fermenter, the above-prepared seeds are inoculated in a fermenter containing the starting medium of the same composition as above to pH 5.0 to 7.0, preferably pH 6.0, stirring speed 200 to 600 rpm, Is cultivated for 5 to 8 days while maintaining the culture at 300 rpm and culturing at 18 to 23 캜, preferably 21 캜, aeration amount of 0.5 to 1.5 vvm, preferably 1 vvm, and when the sugar in the culture medium is completely consumed, Or more of the carbon source is supplied so that the sugar concentration is maintained at 1% or less while the fed-batch culture is carried out. As a starting medium used for the above-mentioned fed-batch culture, 40.0 g of glucose, 7.0 g of peptone, 5.0 g of CSL, 5.0 g of yeast extract, 4.0 g of malt extract, 2.5 g of ammonium sulfate, 1.0 g of ammonium acetate, A medium containing 1.0 g of potassium phosphate, 0.8 g of dibasic ammonium phosphate, 0.5 g of magnesium sulfate, 3.0 ml of silicone oil, 10.0 mg of thiamine, 6.0 mg of copper sulfate, 5.0 mg of biotin, 5.0 mg of iron chloride and 4.0 mg of manganese sulfate As the feed medium, a medium containing 450.0 g of glucose per liter of medium and 5.0 g of ammonium sulfate is preferable.

상기 건조균체 중량의 측정 방법은 다음과 같다.The method of measuring the dry cell mass is as follows.

파피아 로도지마 돌연변이 균주를 YM 액체배지에서 5일 동안 배양하거나 상기와 같이 유가식 배양하고 배양이 완료된 배양액을 70 내지 120℃, 바람직하게는 100℃에서 5 내지 25분, 바람직하게는 15분 동안 열처리한 다음, 배양액 5 ㎖을 6,000 내지 10,000 rpm, 바람직하게는 9,000 rpm에서 5 내지 15분, 바람직하게는 10분 동안 원심 분리하여 균체를 회수하고 증류수로 2회 세척한 다음 105℃에서 12 내지 15시간 정도 건조시켜 균체건조 중량을 측정한다.The Papi rhodozyma mutant strain is cultured in YM liquid medium for 5 days or the cultured liquid is cultured at 70 to 120 DEG C, preferably 100 DEG C for 5 to 25 minutes, preferably 15 minutes After the heat treatment, the cells are recovered by centrifuging 5 ml of the culture solution at 6,000 to 10,000 rpm, preferably 9,000 rpm for 5 to 15 minutes, preferably 10 minutes, washed twice with distilled water, Dry for a period of time and measure the cell dry weight.

또한, 상기 총 카로티노이드 추출 및 정량 방법으로는 상기 균주로부터 당해 분야에 공지된 여러 방법을 사용할 수 있는데, 예를 들면 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide, DMSO)로 세포벽을 파괴하고 추출된 색소의 양을 정량할 수 있다. 즉, 세포내에 함유된 색소의 총량을 측정하기 위하여 상기 유가식 배양이 완료된 세포 배양액 1㎖를 원심분리 튜브에 넣고 9㎖의 증류수를 가한 다음 9,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 침전물을 세척하고 진공 건조기를 이용하여 수분을 제거한다. 여기에 35 내지 65℃, 바람직하게는 55℃ 에서 미리 가온된 디메틸설폭사이드 원액 5 내지 20㎖, 바람직하게는 10㎖을 넣고 동일 온도에서 5 내지 10분, 바람직하게는 8분간 반응시킨 후 세게 흔들어 효모 세포가 충분히 파쇄되도록 한다. 색소가 용매층에 잘 추출되도록 세포 파쇄액에 1.0M 인산염 완충용액(pH 7.0) 3㎖ 및 헥산(hexane)과 에틸 아세테이트(ethyl acetate)가 동량으로 혼합된 용매 10 내지 30㎖, 바람직하게는 20㎖을 넣고 혼합한 후 원심분리하여 용매층의 불순물을 제거하고 474nm 에서 상층액의 흡광도를 측정하여 세포내에 함유된 총색소를 정량하였다.As a method for extracting and quantifying the total carotenoid, various methods known in the art can be used from the strain. For example, the cell wall is disrupted with dimethylsulfoxide (DMSO) and the amount of the extracted pigment is quantified . Namely, in order to measure the total amount of the pigment contained in the cells, 1 ml of the cell culture solution in which the above-mentioned fed-batch culture was completed was put in a centrifuge tube, 9 ml of distilled water was added, and then centrifuged at 9,000 rpm for 10 minutes to wash the precipitate, To remove water. 5 to 20 ml, preferably 10 ml of a pre-warmed dimethylsulfoxide stock solution at 35 to 65 ° C, preferably 55 ° C, is added and reacted at the same temperature for 5 to 10 minutes, preferably 8 minutes, Allow yeast cells to disintegrate sufficiently. 3 ml of a 1.0 M phosphate buffer solution (pH 7.0) and 10 to 30 ml of a solvent mixed with an equal amount of hexane and ethyl acetate are added to the cell lysate so that the pigment is well extracted in the solvent layer, preferably 20 Ml, and the mixture was centrifuged to remove impurities in the solvent layer, and the absorbance of the supernatant was measured at 474 nm to quantify the total pigment contained in the cells.

상기에서 얻은 흡광도와 균체 중량으로부터 1% 흡광계수(extinction coefficient=2,100) 값을 이용하여 존슨 등의 방법으로 하기 식에 의해 총 카로티노이드를 정량할 수 있다(Johnson, E.A. et al., Isolation of Phaffia rhodozyma mutants with increase astaxanthin content, Appl. and Environ. Microbiol. 55, 116-124 (1989)).Total carotenoids can be quantitated by the following equation by Johnson et al . Using the 1% extinction coefficient (2,100) from the absorbance and the cell weight obtained above (Johnson, EA et al ., Isolation of Phaffia rhodozyma mutants with increase astaxanthin content, Appl. and Environ. Microbiol., 55 , 116-124 (1989)).

총 카로티노이드 양(㎍/g 효모건조중량) = (S x A474x 100)(21 x D)Total carotenoid amount (/ / g yeast dry weight) = (S x A 474 x 100) (21 x D)

이때, S는 추출에 사용된 용매의 양(㎖)이고; A474는 474nm 에서 측정된 색소의 흡광도이고; D는 사용된 효모의 건조 중량이다.Where S is the amount of solvent used in the extraction (ml); A 474 is the absorbance of the dye measured at 474 nm; D is the dry weight of the yeast used.

상기 식에서, 총 카로티노이드 양을 측정하기 위해서는 색소 분석에 사용되는 효모의 건조 중량을 측정하여야 한다. 그러나 색소 분석에 사용된 효모는 너무 소량이어서 건조중량을 직접 측정하기 어려우므로, 사용된 효모 배양액의 10배량을 물로 세척하여 105℃ 에서 무게변화가 없을 때까지 건조시킨 뒤 측정한 건조중량을 10으로 나눠 계산한다.In the above equation, the dry weight of the yeast used for pigment analysis should be measured to determine the total amount of carotenoid. However, since the yeast used for pigment analysis is too small to directly measure the dry weight, 10 times the amount of yeast culture used is washed with water, dried at 105 ° C until there is no weight change, We divide it.

상기의 색소 추출 및 정량 방법에서는 동일 균주라도 배양시간 및 처리시간 등의 각 조건들을 변경시킴으로써 그에 따른 총 카로티노이드 양 및 균주 파괴율의 변화를 살펴볼 수 있다.In the above pigment extraction and quantification method, changes in the total amount of carotenoids and the rate of strain destruction can be observed by changing various conditions such as culture time and treatment time even in the same strain.

본 발명의 KT-9 균주는 도 3의 형태를 가지며 63 g/ℓ의 균체 수율(Yx/s)과 6,573 ㎍/g 의 아스타산틴을 포함한 총 카로티노이드의 생산 수율(Yp/x)을 갖고 있어 전체적으로는 414,099 ㎍/ℓ의 색소 생산성을 가진다. 또한 KT-12 균주는 도 4의 형태를 가지며 73 g/ℓ의 균체 수율(Yx/s)과 8.434 ㎍/g의 아스타산틴을 포함한 총 카로티노이드의 생산 수율(Yp/x)을 갖고 있어 전체적으로는 615,682 ㎍/ℓ의 색소 생산성을 가진다.The strain KT-9 of the present invention has the form of FIG. 3 and has a total yield (Yp / x) of carotenoid including astaxanthin at a yield of 63 g / L (Yx / s) and 6,573 g / Has a pigment productivity of 414,099 占 퐂 / l. The strain KT-12 has the form of FIG. 4 and has a total yield (Yp / x) of the carotenoid including astaxanthin at a yield of 73 g / l (Yx / s) and 8.434 ug / g, Lt; / RTI > of pigment productivity.

이하 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하나 본 발명이 이에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

참조예 1: 유가식 배양Reference Example 1: Fed-batch culture

실시예에서의 유가식 배양은 다음과 같이 실시하였다.The fed-batch culture in the examples was carried out as follows.

먼저, 파피아 로도지마 돌연변이 효모균을 YM 배지 30㎖가 들어 있는 250㎖ 삼각 플라스크에 접종하여 21℃에서 150rpm으로 교반하면서 4일간 배양한 후, 이 배양액을 개시배지(ℓ당 포도당 40.0g, 펩톤 7.0g, 시에스엘(CSL) 5.0g, 효모 추출물 5.0g, 맥아 추출물 4.0g, 황산 암모늄 2.5g, 초산 암모늄 1.0g, 인산칼륨 1.0g, 인산 제2 암모늄 0.8g, 황산 마그네슘 0.5g, 실리콘 오일 3.0㎖, 티아민 10.0㎎, 황산구리 6.0㎎, 바이오틴 5.0㎎, 염화철 5.0㎎ 및 황산망간 4.0㎎) 200㎖가 들어있는 1ℓ 삼각 플라스크에 접종하여 상기와 동일한 조건하에 3일간 배양하였다.First, the papi rhodozyma mutant yeast strain was inoculated into a 250 ml Erlenmeyer flask containing 30 ml of YM medium and cultured at 21 DEG C with stirring at 150 rpm for 4 days. Then, the culture medium was added to the starting medium (40.0 g glucose per liter, peptone 7.0 5.0 g of CSL, 5.0 g of malt extract, 4.0 g of malt extract, 2.5 g of ammonium sulfate, 1.0 g of ammonium acetate, 1.0 g of potassium phosphate, 0.8 g of dibasic ammonium phosphate, 0.5 g of magnesium sulfate, , 10.0 mg of thiamine, 6.0 mg of copper sulfate, 5.0 mg of biotin, 5.0 mg of iron chloride and 4.0 mg of manganese sulfate) was inoculated in a 1 L Erlenmeyer flask and cultured under the same conditions as above for 3 days.

이 배양액을 상기 개시배지 1.8ℓ가 들어있는 5ℓ 발효기에 접종한 후 교반속도 300 rpm, 배양온도 21℃, 통기량 1 vvm 및 pH 6.0을 유지하면서 배양한 다음 당이 고갈되면 공급배지(ℓ당 포도당 450.0g 및 황산암모늄 5.0g) 1.5ℓ를 발효기내의 당농도가 1% 이하로 유지되도록 정량 펌프로 공급하면서 6일간 배양하였다.The culture was inoculated in a 5 L fermenter containing 1.8 L of the starting medium and cultured at a stirring speed of 300 rpm, a culture temperature of 21 DEG C, aeration amount of 1 vvm, and a pH of 6.0. After the sugar was depleted, And 5.0 g of ammonium sulfate) were cultured for 6 days while being supplied to a metering pump so that the sugar concentration in the fermenter was kept at 1% or less.

참조예 2: 건조균체 중량의 측정Reference Example 2: Measurement of dry cell weight

실시예에서의 건조 균체 중량의 측정은 다음과 같은 방법으로 실시하였다. 즉, 콜로니를 YM 액체배지에서 5일 동안 배양하거나 참조예 1에서와 동일한 방법으로 배양하고 배양이 완료된 후, 배양액을 100℃에서 15분간 열처리하고 열처리된 배양액 5㎖를 9,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 균체를 회수하고 증류수로 2회 세척한 다음 105℃에서 약 15시간 동안 건조시키고 건조 중량을 측정하였다.The measurement of the dry cell mass in the examples was carried out in the following manner. That is, the colonies were cultured for 5 days in YM liquid medium or cultured in the same manner as in Reference Example 1. After the cultivation was completed, the culture medium was heat-treated at 100 ° C for 15 minutes, and 5 ml of the heat-treated culture was centrifuged at 9,000 rpm for 10 minutes The cells were recovered, washed twice with distilled water, dried at 105 DEG C for about 15 hours, and the dry weight was measured.

참조예 3: 총 카로티노이드의 정량Reference Example 3: Quantification of total carotenoids

실시예에서의 색소의 정량은 다음과 같은 방법으로 실시하였다. 즉, 콜로니를 YM 액체배지에서 5일 동안 배양하거나 참조예 1에서와 동일한 방법으로 배양하고 배양이 완료된 후, 배양액 1㎖를 50㎖의 원심분리 튜브에 넣고 증류수 9㎖를 가하고 원심분리한 후 침전물을 증류수로 2회 세척하고 진공건조기를 이용하여 수분을 제거하였다. 여기에 55℃에서 미리 가온된 10㎖의 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide)를 넣고 동일 온도에서 5분 동안 반응시킨 후 세게 흔들어 세포를 파쇄하였다. 1.0M 인산염 완충용액(pH 7.0) 3㎖를 세포 파쇄액에 넣고 헥산과 에틸아세테이트가 동량으로 혼합된 용매 20㎖를 넣어 카로티노이드 색소를 용매층으로 추출하였다. 용매층을 9,000 rpm에서 5분간 원심분리하여 고분자 불순물을 제거한 후 얻은 상층액의 흡광도를 474㎚에서 측정하여 세포내에 함유된 총 카로티노이드를 정량하였다.Quantitative determination of the pigment in the examples was carried out in the following manner. That is, the colonies were cultured for 5 days in YM liquid medium or cultured in the same manner as in Reference Example 1. After the cultivation was completed, 1 ml of the culture broth was placed in a 50 ml centrifuge tube, 9 ml of distilled water was added, Was washed twice with distilled water and water was removed using a vacuum dryer. Then, 10 ml of dimethylsulfoxide preheated at 55 ° C was added thereto, reacted at the same temperature for 5 minutes, and then shaken vigorously to disrupt the cells. 3 ml of 1.0 M phosphate buffer solution (pH 7.0) was added to the cell lysate, and 20 ml of an equal volume of a solvent mixture of hexane and ethyl acetate was added to extract the carotenoid pigment as a solvent layer. The solvent layer was centrifuged at 9,000 rpm for 5 minutes to remove polymer impurities, and the absorbance of the supernatant was measured at 474 nm to quantify total carotenoids contained in the cells.

비교예: 파피아 로도지마 HP-30 균주의 색소 생산성Comparative Example: Pigment yield of Papi Rhodozima HP-30 strain

파피아 로도지마 HP-30(NRRL Y-21359)는 멸균된 YM 고체배지(0.3% 효모추출물, 0.3% 맥아 추출물, 0.5% 펩톤, 1.0% 포도당, 1.8% 한천)을 이용하여 제조한 사면배지에서 매주 계대 배양하여 냉장 보관하면서 실험에 이용하였다.Papier Rhodozima HP-30 (NRRL Y-21359) was prepared on a slant medium prepared using sterile YM solid medium (0.3% yeast extract, 0.3% malt extract, 0.5% peptone, 1.0% glucose, 1.8% agar) The cells were subcultured every week and used for experiments while refrigerated.

파피아 로도지마 HP-30 균주는 참조예 1에서와 동일한 방법으로 배양한 후, 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정하였다. 그 결과 파피아 로도지마 HP-30 균주는 총 카로티노이드 생산 수율(Yp/x) 4,200 ㎍/g 과 균체 수율(Yx/s) 60 g/ℓ을 갖고 있어, 전체적으로는 252,000 ㎍/ℓ의 생산성을 가짐을 알 수 있었다.The Papia rhodozyma HP-30 strain was cultured in the same manner as in Reference Example 1, and the dried cell mass and the total carotenoid were measured in the same manner as in Reference Examples 2 and 3. As a result, the HP-30 strain of Paia rhodozima has a total carninoid production yield (Yp / x) of 4,200 ㎍ / g and a bacterial yield (Yx / s) of 60 g / ℓ and overall productivity of 252,000 ㎍ / ℓ And it was found.

실시예 1: 파피아 로도지마 KT-9 균주의 선별Example 1: Selection of Papiarodojima strain KT-9

(단계 1) 감마광선 조사에 의한 1차 돌연변이 유발(Step 1) inducing primary mutation by gamma irradiation

파피아 로도지마 HP-30(NRRL Y-21359)를 YM 액체배지에 접종하고 21 ℃를 유지하면서 5일 동안 150rpm의 회전 속도로 진탕 배양한 후, 이 배양액 5㎖를 동일한 조성을 갖는 YM 액체배지 45㎖에 접종하여 3일 동안 동일한 조건으로 더 배양하였다. 그 후 배양액을 멸균된 원심분리 튜브를 이용하여 원심분리하고, 0.1M 인산염 완충용액(pH 7.0)을 이용하여 균체를 세척한 후 동일 완충액으로 600㎚에서의 흡광도 값이 2.3이 되도록 현탁시켜 감마광선 조사에 의한 돌연변이를 위해 사용하였다.After the medium was inoculated into a YM liquid medium and shaken at a rotation speed of 150 rpm for 5 days while keeping 21 ° C, 5 ml of this culture was added to a YM liquid medium 45 (NRRL Y-21359) having the same composition Ml and cultured further under the same conditions for 3 days. Thereafter, the culture was centrifuged using a sterilized centrifuge tube, washed with 0.1 M phosphate buffer solution (pH 7.0), suspended in the same buffer to an absorbance value of 2.3 at 600 nm, Were used for mutation by irradiation.

감마광선 조사에 의한 돌연변이 유도방법으로서 [60Co]로부터 방출되는 감마광선을 파피아 로도지마가 90% 이상 사멸하는 2.6 KGy로 균체 현탁액에 조사한 후 이 현탁액을 YM 액체배지에 넣고 3일 정도 배양하고 이 배양액을 YM 고체배지에 희석 도말한 다음 21 ℃에서 10일 동안 배양하였다. 이때, 감마광선을 조사하지 않은 배양액을 동일한 방법으로 YM 한천 배지에 희석 도말하고 배양하여, 감마광선 처리군과 비처리군의 균 사멸률을 비교하였다. 생성된 콜로니는 YM 액체배지에 넣고 5일 정도 배양한 후 선별배지인 YD 고체배지(0.5% 효모 추출물, 0.6M 염화칼륨, 1.0% 포도당, 1.8% 한천)에 도말한 다음 21℃에서 10일 동안 다시 배양하였다. 생성된 콜로니중 균체 수율은 약간 떨어지지만 색소 생성이 뛰어나고 윤기가 있으며 안정한 짙은 핑크색 콜로니를 모두 선별하였다. 이때 안정성은 콜로니를 평판도말하여 배양하였을 때 균일한 콜로니를 형성하는 것을 나타낸다. 상기 YD 고체배지에서의 선별과정을 3회 반복적으로 수행하여 순수한 콜로니를 얻었다.As a method of inducing mutation by irradiation with gamma rays, gamma ray emitted from [ 60 Co] was irradiated to the cell suspension at 2.6 KGy, in which at least 90% of the cells were dead, and the suspension was put in a YM liquid medium and cultured for about 3 days This culture was diluted in YM solid medium and cultured at 21 ° C for 10 days. At this time, the culture solution not irradiated with gamma ray was diluted and cultured in YM agar medium in the same manner, and the fungicidal rates of the gamma-ray treated group and the non-treated group were compared. The resulting colonies were plated on YD solid medium (0.5% yeast extract, 0.6 M potassium chloride, 1.0% glucose, 1.8% agar) as a selection medium and incubated for 10 days at 21 ° C Lt; / RTI > The yields of the colonies were slightly lowered, but all of the dark pink colonies which were excellent in pigment formation, glossy, and stable were selected. Stability indicates that colonies are uniformly formed when cultured in a flat plate. The selection procedure in the YD solid medium was repeated three times to obtain pure colonies.

선별된 콜로니들을 각각의 YM 액체배지에서 5일 동안 배양한 다음, 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정하여 색소 생산성이 가장 높은 1 개의 균주를 선별하였다.The selected colonies were cultured in each YM liquid medium for 5 days, and then the dried cell mass and the total carotenoid were measured in the same manner as in Reference Examples 2 and 3 to select one strain having the highest pigment yield.

선별된 1개의 균주를 다시 참조예 1에서와 동일한 방법으로 유가식으로 배양하고 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정한 결과, 선별된 균주는 균체 수율(Yx/s) 58 g/ℓ와 아스타산틴 색소를 포함한 총 카로티노이드 생산 수율(Yp/x) 4,925 ㎍/g를 갖고 있어 전체적으로는 285,650 ㎍/ℓ의 색소 생산성을 가짐을 알 수 있었다.One selected strain was cultivated in the same manner as in Reference Example 1 and cultured in a fed-batch manner. The dried cell mass and the total carotenoid were measured in the same manner as in Reference Examples 2 and 3, and the selected strain had a cell yield Yx / s) and the total carotenoid production yield (Yp / x) including astaxanthin pigment was 4,925 ㎍ / g, indicating that the total pigment yield was 285,650 ㎍ / ℓ.

(단계 2) 감마광선 조사에 의한 2차 돌연변이 유발(Step 2) Second mutation induced by gamma irradiation

단계 1에서 선별된 균주는 YM 액체배지에서 5일 동안 진탕배양한 후 배양액을 멸균된 원심분리 튜브를 이용하여 원심분리하고, 0.1M 인산염 완충용액(pH 7.0)을 이용하여 균체를 세척한 후 동일 완충액으로 600㎚에서의 흡광도 값이 2.3이 되도록 현탁시켜 감마광선 조사에 의한 돌연변이를 위해 사용하였다.The strains selected in step 1 were cultured in a YM liquid medium for 5 days with shaking. The culture broth was centrifuged using a sterilized centrifuge tube, washed with 0.1 M phosphate buffer solution (pH 7.0) The buffer solution was suspended at an absorbance value of 2.3 at 600 nm and used for mutagenesis by gamma irradiation.

감마광선 조사에 의한 돌연변이는 단계 1에서와 동일한 방법으로 실시하였다.Mutagenesis by gamma irradiation was carried out in the same manner as in step 1.

생성된 콜로니중 색소 생성이 뛰어나고 윤기가 있으며 안정한 짙은 핑크색 콜로니를 모두 선별하였다. 상기 YD 고체배지에서의 선별과정을 3회 반복적으로 수행하여 순수한 콜로니를 얻었다.All of the colonies that were produced were excellent in pigmentation, glossy, stable, and dark pink colonies. The selection procedure in the YD solid medium was repeated three times to obtain pure colonies.

선별된 콜로니들을 각각의 YM 액체배지에서 5일 동안 배양한 다음, 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정하여 색소 생산성이 가장 높은 1 개의 균주를 선별하였다.The selected colonies were cultured in each YM liquid medium for 5 days, and then the dried cell mass and the total carotenoid were measured in the same manner as in Reference Examples 2 and 3 to select one strain having the highest pigment yield.

선별된 1개의 균주를 다시 참조예 1에서와 동일한 방법으로 유가식으로 배양하고 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를을 측정한 결과, 선별된 균주는 균체 수율(Yx/s) 60 g/ℓ와 아스타산틴 색소를 포함한 총 카로티노이드 생산 수율(Yp/x) 5,487 ㎍/g를 갖고 있어 전체적으로는 329,220 ㎍/ℓ의 색소 생산성을 가짐을 알 수 있었다.One selected strain was cultivated in a fed-batch manner in the same manner as in Reference Example 1, and the dried cell mass and the total carotenoids were measured in the same manner as in Reference Examples 2 and 3. As a result, the selected strain had a cell yield Yx / s) and the total carotenoid production yield (Yp / x) including astaxanthin pigment of 5,487 占 퐂 / g was found to be 329,220 占 퐂 /? as a whole.

(단계 3) NTG 처리에 의한 3차 돌연변이 유발(Step 3) Third mutagenesis by NTG treatment

단계 2에서 선별된 균주는 YM 액체배지에서 5일 동안 진탕 배양한 후 배양액을 멸균된 원심분리 튜브를 이용하여 원심분리하고, 0.1M 구연산염 완충용액(pH 5.5)을 이용하여 균체를 세척한 후 동일 완충액으로 600㎚에서의 흡광도 값이 2.3이 되도록 현탁시켜 NTG에 의한 돌연변이를 위해 사용하였다.The strains selected in step 2 were cultured in a YM liquid medium for 5 days with shaking. The culture broth was centrifuged using a sterilized centrifuge tube, washed with 0.1M citrate buffer solution (pH 5.5) And the absorbance value at 600 nm was adjusted to 2.3 so as to be used for mutation by NTG.

이 현탁액 4.8㎖에 1.2㎎/㎖ NTG 250㎕를 넣고 25 분 동안 반응시켜 파피아 로도지마 효모균이 95% 이상 사멸하도록 하였다. 반응이 끝난 후 5% 염화나트륨 용액을 넣어 반응을 중지시키고 0.1M 인산염 완충액(pH 7.0)으로 2회 이상 세척한 다음 침전된 효모에 YM 액체배지 5㎖를 넣어 12시간 동안 배양하였다. 이 배양액을 YM 고체배지에 도말한 후 21 ℃에서 10일간 충분히 배양하였다. 이때, NTG를 처리하지 않고 배양한 액을 동일한 방법으로 YM 한천 배지에서 희석 도말하고 배양하여 NTG 처리군과 비처리군의 균 사멸률을 비교하였다.250 μl of 1.2 mg / ml NTG was added to 4.8 ml of this suspension and allowed to react for 25 minutes so that 95% or more of the papyrus rhodoma yeast was killed. After the reaction was completed, the reaction was stopped by adding 5% sodium chloride solution. The reaction was washed twice with 0.1 M phosphate buffer (pH 7.0), and 5 ml of YM liquid medium was added to the precipitated yeast for 12 hours. This culture was plated on a YM solid medium and sufficiently cultured at 21 DEG C for 10 days. At this time, the culture without NTG treatment was diluted and cultured in YM agar medium in the same manner to compare the fungicidal rates of the NTG treated group and the non-treated group.

생성된 콜로니 모균주보다 색소 생성이 뛰어나고 윤기가 있으며 안정한 짙은 핑크색 콜로니를 모두 선별하였다. 상기 YD 고체배지에서의 선별과정을 3회 반복적으로 수행하여 순수한 콜로니를 얻었다.All of the dark pink colonies which were excellent in pigment production, luster and stable than the colony parent strain were selected. The selection procedure in the YD solid medium was repeated three times to obtain pure colonies.

선별된 콜로니들을 각각의 YM 액체배지에서 5일 동안 배양한 다음, 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정하여 색소 생산성이 가장 높은 1 개의 균주를 선별하였다.The selected colonies were cultured in each YM liquid medium for 5 days, and then the dried cell mass and the total carotenoid were measured in the same manner as in Reference Examples 2 and 3 to select one strain having the highest pigment yield.

선별된 1개의 균주를 다시 참조예 1에서와 동일한 방법으로 유가식으로 배양하고 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정한 결과, 선별된 균주는 균체 수율(Yx/s) 61 g/ℓ와 아스타산틴 색소를 포함한 총 카로티노이드 생산 수율(Yp/x) 5,936 ㎍/g를 갖고 있어 전체적으로는 362,096 ㎍/ℓ의 색소 생산성을 가짐을 알 수 있었다.One selected strain was cultivated in the same manner as in Reference Example 1 and cultured in a fed-batch manner. The dried cell mass and the total carotenoid were measured in the same manner as in Reference Examples 2 and 3, and the selected strain had a cell yield Yx / s) of 61 g / ℓ and total carotenoid production yield (Yp / x) including astaxanthin pigment of 5,936 ㎍ / g, indicating a total pigment production of 362,096 ㎍ / ℓ.

(단계 4) 사이몰 처리에 의한 4차 돌연변이 유발(Step 4) inducing a fourth mutation by the silymar treatment

단계 3에서 선별된 콜로니를 YM 액체 배지에 넣고 5일 동안 150 rpm의 교반 속도로 진탕 배양 후 이 배양액을 85% 이상의 사멸효과를 나타내는 0.4mM의 사이몰이 함유된 YM 고체배지인 선택배지에 희석 도말한 다음 21℃에서 10일 정도 콜로니가 성장할 때까지 배양하였다. 이때, 동일한 균주 배양액을 사이몰이 함유되지 않은 YM 고체배지에 희석 도말하고 동일한 방법으로 배양하여 사이몰 처리군과 비처리군의 균 사멸률을 비교하였다.The colonies selected in step 3 were placed in a YM liquid medium, shake-cultured for 5 days at a stirring speed of 150 rpm, and the culture was diluted with a selective medium containing 0.4 mM of a mime-containing YM solid medium showing a killing effect of 85% And cultured at 21 캜 for 10 days until the colonies grew. At this time, the same culture broth was diluted in YM solid medium containing no cymol and cultured in the same manner to compare the fungicidal rates of the siMo treated group and the non-treated group.

생성된 콜로니중 모균주보다 색소 생성이 뛰어나고 윤기가 있으며 안정한 짙은 핑크색 콜로니를 모두 선별하였다. 상기 YD 고체배지에서의 선별과정을 3회 반복적으로 수행하여 순수한 콜로니를 얻었다.Among the colonies produced, all of the dark pink colonies which were excellent in pigment production, shiny and stable than the parent strain were selected. The selection procedure in the YD solid medium was repeated three times to obtain pure colonies.

선별된 콜로니들을 각각의 YM 액체배지에서 5일 동안 배양한 다음, 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정하여 색소 생산성이 가장 높은 1 개의 균주를 선별하였다.The selected colonies were cultured in each YM liquid medium for 5 days, and then the dried cell mass and the total carotenoid were measured in the same manner as in Reference Examples 2 and 3 to select one strain having the highest pigment yield.

선별된 1개의 균주를 다시 참조예 1에서와 동일한 방법으로 유가식으로 배양하고 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정한 결과, 선별된 균주는 균체 수율(Yx/s) 63 g/ℓ와 아스타산틴 색소를 포함한 총 카로티노이드 생산 수율(Yp/x) 6,573 ㎍/g를 갖고 있어 전체적으로는 414,099 ㎍/ℓ의 색소 생산성을 가짐을 알 수 있었다.One selected strain was cultivated in the same manner as in Reference Example 1 and cultured in a fed-batch manner. The dried cell mass and the total carotenoid were measured in the same manner as in Reference Examples 2 and 3, and the selected strain had a cell yield Yx / s) 63 g / ℓ and the total carotenoid production yield (Yp / x) including astaxanthin pigment was 6,573 ㎍ / g, indicating that the total pigment yield was 414,099 ㎍ / ℓ.

선별된 1개의 균주는 파피아 로도지마 KT-9로 명명하고, 1997년 10월 7일자로 한국 미생물 보존 협회에 기탁번호 제 KCCM 10112 호로 기탁하였다.One selected strain was designated as Papiarodojima KT-9 and deposited with the Korean Society for Microorganism Preservation, KCCM 10112, on October 7, 1997.

실시예 2: 파피아 로도지마 KT-12 균주의 선별Example 2: Selection of Papiarodojima strain KT-12

(단계 1) NTG 처리에 의한 5차 돌연변이 유발(Step 1) 5th mutagenesis by NTG treatment

실시예 1의 단계 4에서 선별된 파피아 로도지마 KT-9 균주를 YM 액체 배지에서 5일 동안 150 rpm의 교반 속도로 진탕 배양한 후 배양액을 멸균된 원심분리 튜브를 이용하여 원심분리하고, 0.1M 구연산염 완충용액(pH 5.5)을 이용하여 균체를 세척한 후 동일 완충액으로 600㎚에서의 흡광도 값이 2.3이 되도록 현탁시켜 NTG 처리에 의한 돌연변이를 위해 사용하였다.The Papiarodojima strain KT-9 selected in step 4 of Example 1 was cultured in a YM liquid medium for 5 days with shaking at a stirring speed of 150 rpm. The culture broth was centrifuged using a sterilized centrifuge tube, and 0.1 M citrate buffer solution (pH 5.5), and the suspension was suspended in the same buffer at an absorbance value of 2.3 at 600 nm and used for mutagenesis by NTG treatment.

NTG에 의한 돌연변이는 실시예 1의 단계 3에서와 동일한 방법으로 실시하였다.Mutagenesis by NTG was carried out in the same manner as in step 3 of Example 1.

생성된 콜로니중 모균주보다 색소 생성이 뛰어나고 윤기가 있으며 안정한 짙은 핑크색 콜로니를 모두 선별하였다. 상기 YD 고체배지에서의 선별과정을 3회 반복적으로 수행하여 순수한 콜로니를 얻었다.Among the colonies produced, all of the dark pink colonies which were excellent in pigment production, shiny and stable than the parent strain were selected. The selection procedure in the YD solid medium was repeated three times to obtain pure colonies.

선별된 콜로니들을 각각의 YM 액체배지에서 5일 동안 배양한 다음, 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정하여 색소 생산성이 가장 높은 1 개의 균주를 선별하였다.The selected colonies were cultured in each YM liquid medium for 5 days, and then the dried cell mass and the total carotenoid were measured in the same manner as in Reference Examples 2 and 3 to select one strain having the highest pigment yield.

선별된 1개의 균주를 다시 참조예 1에서와 동일한 방법으로 유가식으로 배양하고 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정한 결과, 선별된 균주는 균체 수율(Yx/s) 66 g/ℓ와 아스타산틴 색소를 포함한 총 카로티노이드 생산 수율(Yp/x) 6,921 ㎍/g를 갖고 있어 전체적으로는 456,786 ㎍/ℓ의 색소 생산성을 가짐을 알 수 있었다.One selected strain was cultivated in the same manner as in Reference Example 1 and cultured in a fed-batch manner. The dried cell mass and the total carotenoid were measured in the same manner as in Reference Examples 2 and 3, and the selected strain had a cell yield Yx / s) of 66 g / ℓ and total carotenoid production yield (Yp / x) including astaxanthin pigment of 6,921 ㎍ / g, indicating a total pigment productivity of 456,786 ㎍ / ℓ.

(단계 2) 베타-아이오논 처리에 의한 6차 돌연변이 유발(Step 2) 6th mutagenesis by beta-ionone treatment

단계 2에서 선별된 균주를 YM 액체 배지에 넣고 5일 동안 진탕 배양 후 이 배양액을 75% 이상의 사멸효과가 있는 3.0mM의 베타-아이오논이 함유된 YM 고체배지인 선별배지에 희석 도말한 다음, 콜로니가 성장할때까지 21 ℃에서 10일 정도 배양한다. 이때 동일한 균주 배양액을 베타-아이오논이 함유되지 않은 YM 고체배지에 희석 도말하고 동일하게 배양하여 베타-아이오논 처리군과 비처리군의 균 사멸률을 비교하였다.The strain selected in step 2 was placed in a YM liquid medium, shake cultured for 5 days, and then the culture was diluted with a 3.0MM beta-ionone-containing YM solid medium, which had a killing effect of 75% or more, Incubate at 21 ° C for about 10 days until the colonies grow. At this time, the same culture broth was diluted in YM solid medium containing no beta-ionone and cultured in the same manner to compare the fungicidal rates of the beta-ionone treated group and the non-treated group.

생성된 콜로니중 모균주보다 색소 생성이 뛰어나고 윤기가 있으며 안정한 짙은 핑크색 콜로니를 모두 선별하였다. 상기 YD 고체배지에서의 선별과정을 3회 반복적으로 수행하여 순수한 콜로니를 얻었다.Among the colonies produced, all of the dark pink colonies which were excellent in pigment production, shiny and stable than the parent strain were selected. The selection procedure in the YD solid medium was repeated three times to obtain pure colonies.

선별된 콜로니들을 각각의 YM 액체배지에서 5일 동안 배양한 다음, 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정하여 색소 생산성이 가장 높은 1 개의 균주를 선별하였다.The selected colonies were cultured in each YM liquid medium for 5 days, and then the dried cell mass and the total carotenoid were measured in the same manner as in Reference Examples 2 and 3 to select one strain having the highest pigment yield.

선별된 1 개의 균주를 다시 참조예 1에서와 동일한 방법으로 유가식으로 배양하고 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정한 결과, 선별된 균주는 균체 수율(Yx/s) 67 g/ℓ와 아스타산틴 색소를 포함한 총 카로티노이드 생산 수율(Yp/x) 7,450 ㎍/g를 갖고 있어 전체적으로는 499,150 ㎍/ℓ의 색소 생산성을 가짐을 알 수 있었다.One selected strain was cultivated in the same manner as in Reference Example 1 and cultured in a fed-batch manner. The dried cell mass and the total carotenoid were measured in the same manner as in Reference Examples 2 and 3, and the selected strain had a cell yield Yx / s) 67 g / ℓ and total carotenoid production yield (Yp / x) including astaxanthin pigment 7,450 ㎍ / g, indicating that the total pigment yield was 499,150 ㎍ / ℓ.

(단계 3) NTG 처리에 의한 7차 돌연변이 유발(Step 3) 7th mutation induced by NTG treatment

단계 2에서 선별된 균주를 YM 액체 배지에서 5일 동안 150 rpm의 교반 속도로 진탕 배양한 후 배양액을 멸균된 원심분리 튜브를 이용하여 원심분리하고, 0.1M 구연산염 완충용액(pH 5.5)을 이용하여 균체를 세척한 후 동일 완충액으로 600㎚에서의 흡광도 값이 2.3이 되도록 현탁시켜 NTG 처리에 의한 돌연변이를 위해 사용하였다.The strains selected in step 2 were cultured in a YM liquid medium for 5 days with shaking at a stirring speed of 150 rpm. The culture broth was centrifuged using a sterilized centrifuge tube, and a 0.1M citrate buffer solution (pH 5.5) After the cells were washed, they were suspended in the same buffer to an absorbance value of 2.3 at 600 nm and used for mutagenesis by NTG treatment.

NTG에 의한 돌연변이는 실시예 1의 단계 3에서와 동일한 방법으로 실시하였다.Mutagenesis by NTG was carried out in the same manner as in step 3 of Example 1.

생성된 콜로니중 모균주보다 색소 생성이 뛰어나고 윤기가 있으며 안정한 짙은 핑크색 콜로니를 모두 선별하였다. 상기 YD 고체배지에서의 선별과정을 3회 반복적으로 수행하여 순수한 콜로니를 얻었다.Among the colonies produced, all of the dark pink colonies which were excellent in pigment production, shiny and stable than the parent strain were selected. The selection procedure in the YD solid medium was repeated three times to obtain pure colonies.

선별된 콜로니들을 각각의 YM 액체배지에서 5일 동안 배양한 다음, 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정하여 색소 생산성이 가장 높은 1 개의 균주를 선별하였다.The selected colonies were cultured in each YM liquid medium for 5 days, and then the dried cell mass and the total carotenoid were measured in the same manner as in Reference Examples 2 and 3 to select one strain having the highest pigment yield.

선별된 1 개의 균주를 다시 참조예 1에서와 동일한 방법으로 유가식으로 배양하고 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정한 결과, 선별된 균주는 균체 수율(Yx/s) 68 g/ℓ와 아스타산틴 색소를 포함한 총 카로티노이드 생산 수율(Yp/x) 7,817 ㎍/g를 갖고 있어 전체적으로는 531,556 ㎍/ℓ의 색소 생산성을 가짐을 알 수 있었다.One selected strain was cultivated in the same manner as in Reference Example 1 and cultured in a fed-batch manner. The dried cell mass and the total carotenoid were measured in the same manner as in Reference Examples 2 and 3, and the selected strain had a cell yield Yx / s) and the total carotenoid production yield (Yp / x) including astaxanthin pigment was 7,817 ㎍ / g, indicating that the total pigment yield was 531,556 ㎍ / ℓ.

(단계 4) 트리에틸아민 처리에 의한 8차 돌연변이(Step 4) Eight-order mutation by treatment with triethylamine

단계 3에서 선별된 균주를 YM 액체배지에 넣고 5일 동안 150 rpm의 교반 속도로 진탕 배양한 후 이 배양액을 85% 이상의 사멸효과가 있는 15mM의 트리에틸아민이 함유된 YM 고체배지에 희석 도말한 다음, 21 ℃에서 10일 정도 콜로니가 성장할때까지 배양한다. 이때 동일한 균주 배양액을 트리에틸아민이 함유되지 않은 YM 고체배지에 희석 도말하고 동일하게 배양하여 트리에틸아민 처리군과 비처리군의 균 사멸률을 비교하였다.The strain selected in step 3 was placed in a YM liquid medium and shake cultured for 5 days at a stirring speed of 150 rpm. The culture was diluted with a YM solid medium containing 15 mM triethylamine having a killing effect of 85% or more Then, cultivate at 21 캜 for 10 days until the colonies grow. At this time, the same culture medium was diluted in YM solid medium containing no triethylamine and cultured in the same manner, and the fungicidal rates of the triethylamine treatment group and the non-treatment group were compared.

생성된 콜로니중 모균주보다 색소 생성이 뛰어나고 윤기가 있으며 안정한 짙은 핑크색 콜로니를 모두 선별하였다. 상기 YD 고체배지에서의 선별과정을 3회 반복적으로 수행하여 순수한 콜로니를 얻었다.Among the colonies produced, all of the dark pink colonies which were excellent in pigment production, shiny and stable than the parent strain were selected. The selection procedure in the YD solid medium was repeated three times to obtain pure colonies.

선별된 콜로니들을 각각의 YM 액체배지에서 5일 동안 배양한 다음, 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정하여 1 개의 균주를 선별하였다.The selected colonies were cultured in each YM liquid medium for 5 days, and one strain was selected by measuring the dry cell weight and the total carotenoids in the same manner as in Reference Examples 2 and 3.

선별된 1 개의 균주를 다시 참조예 1에서와 동일한 방법으로 유가식으로 배양하고 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정한 결과, 선별된 균주는 균체 수율(Yx/s) 70 g/ℓ와 아스타산틴 색소를 포함한 총 카로티노이드 생산 수율(Yp/x) 8,022 ㎍/g를 갖고 있어 전체적으로는 561,540 ㎍/ℓ의 색소 생산성을 가짐을 알 수 있었다.One selected strain was cultivated in the same manner as in Reference Example 1 and cultured in a fed-batch manner. The dried cell mass and the total carotenoid were measured in the same manner as in Reference Examples 2 and 3, and the selected strain had a cell yield Yx / s) and the total carotenoid production yield (Yp / x) including astaxanthin pigment of 8,022 占 퐂 / g, which was found to be 561,540 占 퐂 / liter.

(단계 5) 4차 NTG 처리에 의한 9차 돌연변이(Step 5) The 9th mutation by the 4th NTG treatment

단계 4에서 선별된 균주를 YM 액체배지에서 5일 동안 150 rpm의 교반 속도로 진탕 배양한 후 배양액을 멸균된 원심분리 튜브를 이용하여 원심분리하고, 0.1M 구연산염 완충용액(pH 5.5)을 이용하여 균체를 세척한 후 동일 완충액으로 600㎚에서의 흡광도 값이 2.3이 되도록 현탁시켜 NTG 처리에 의한 돌연변이를 위해 사용하였다.The strains selected in step 4 were cultured in a YM liquid medium for 5 days with shaking at a stirring speed of 150 rpm. The culture broth was centrifuged using a sterilized centrifuge tube and cultured in 0.1 M citrate buffer solution (pH 5.5) After the cells were washed, they were suspended in the same buffer to an absorbance value of 2.3 at 600 nm and used for mutagenesis by NTG treatment.

NTG에 의한 돌연변이는 실시예 1의 단계 3에서와 동일한 방법으로 실시하였다.Mutagenesis by NTG was carried out in the same manner as in step 3 of Example 1.

생성된 콜로니중 모균주보다 색소 생성이 뛰어나고 윤기가 있으며 안정한 짙은 핑크색 콜로니를 모두 선별하였다. 상기 YD 고체배지에서의 선별과정을 3회 반복적으로 수행하여 순수한 콜로니를 얻었다.Among the colonies produced, all of the dark pink colonies which were excellent in pigment production, shiny and stable than the parent strain were selected. The selection procedure in the YD solid medium was repeated three times to obtain pure colonies.

선별된 콜로니들을 각각의 YM 액체배지에서 5일 동안 배양한 다음, 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정하여 1 개의 균주를 선별하였다.The selected colonies were cultured in each YM liquid medium for 5 days, and one strain was selected by measuring the dry cell weight and the total carotenoids in the same manner as in Reference Examples 2 and 3.

선별된 1 개의 균주를 다시 참조예 1에서와 동일한 방법으로 유가식으로 배양하고 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정한 결과, 선별된 균주는 균체 수율(Yx/s) 72 g/ℓ와 아스타산틴 색소를 포함한 총 카로티노이드 생산 수율(Yp/x) 8,210 ㎍/g를 갖고 있어 전체적으로는 591,120 ㎍/ℓ의 색소 생산성을 가짐을 알 수 있었다.One selected strain was cultivated in the same manner as in Reference Example 1 and cultured in a fed-batch manner. The dried cell mass and the total carotenoid were measured in the same manner as in Reference Examples 2 and 3, and the selected strain had a cell yield Yx / s) 72 g / ℓ and total carotenoid production yield (Yp / x) including astaxanthin pigment was 8,210 ㎍ / g, indicating that the total pigment yield was 591,120 ㎍ / ℓ.

(단계 6) 베타-카로틴 처리에 의한 10차 돌연변이(Step 6) Tertiary mutation by beta-carotene treatment

단계 5에서 선별된 균주를 YM 액체배지에 넣고 5일 동안 150 rpm의 교반 속도로 진탕 배양 후 이 배양액을 95% 이상의 사멸효과가 있는 0.05%의 베타-카로틴 함유된 YM 고체배지에 희석 도말한 다음 21℃에서 10일 정도 콜로니가 성장할 때까지 배양하였다. 이때 동일한 균주 배양액을 베타-카로틴이 함유되지 않은 YM 고체배지에 희석 도말하고 동일한 방법으로 배양하여 베타-카로틴 처리군과 비처리군의 균 사멸률을 비교하였다.The strain selected in step 5 was placed in a YM liquid medium, shake cultured at a stirring speed of 150 rpm for 5 days, and then the culture was diluted with 0.05% beta-carotene-containing YM solid medium having a killing efficiency of 95% Lt; RTI ID = 0.0 > 21 C < / RTI > At this time, the same culture broth was diluted in YM solid medium containing no beta-carotene and cultured in the same manner to compare the fungicidal rates of beta-carotene treated group and non-carotene treated group.

생성된 콜로니중 모균주보다 색소생성이 뛰어나고 윤기가 있으며 안정한 짙은 핑크색 콜로니를 모두 선별하였다. 상기 YD 고체배지에서의 선별과정을 3회 반복적으로 수행하여 순수한 콜로니를 얻었다.Among the colonies produced, all of the dark pink colonies which were excellent in pigment production, shiny and stable than the parent strain were selected. The selection procedure in the YD solid medium was repeated three times to obtain pure colonies.

선별된 콜로니들을 각각의 YM 액체배지에서 5일 동안 배양한 다음, 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정하여 1 개의 균주를 선별하였다.The selected colonies were cultured in each YM liquid medium for 5 days, and one strain was selected by measuring the dry cell weight and the total carotenoids in the same manner as in Reference Examples 2 and 3.

선별된 1 개의 균주를 다시 참조예 1에서와 동일한 방법으로 유가식으로 배양하고 참조예 2 및 3에서와 동일한 방법으로 건조균체 중량 및 총 카로티노이드를 측정한 결과, 선별된 균주는 균체 수율(Yx/s) 73 g/ℓ와 아스타산틴 색소를 포함한 총 카로티노이드 생산 수율(Yp/x) 8,434 ㎍/g를 갖고 있어 전체적으로는 615,682 ㎍/ℓ의 색소 생산성을 가짐을 알 수 있었다.One selected strain was cultivated in the same manner as in Reference Example 1 and cultured in a fed-batch manner. The dried cell mass and the total carotenoid were measured in the same manner as in Reference Examples 2 and 3, and the selected strain had a cell yield Yx / s) 73 g / ℓ and total carotenoid production yield (Yp / x) including astaxanthin pigment 8,434 ㎍ / g, indicating that the total pigment yield was 615,682 ㎍ / ℓ.

선별된 1개의 콜로니는 파피아 로도지마 KT-12로 명명하고, 1997년 10월 7일자로 한국 미생물 보존 협회에 기탁번호 제 KCCM-10113 호로서 기탁하였다.One selected colony was designated as Papiarodojima KT-12 and deposited on October 7, 1997 as the deposit number KCCM-10113 to the Korean Society for Microorganism Conservation.

상기의 돌연변이 유발 과정에서 선별된 균주들의 색소 생산성을 종합하면, 하기 표 1과 같다.The pigment productivity of the strains selected in the mutagenesis process is summarized in Table 1 below.

균주명Strain name 균체 수율(g/ℓ)Cell yield (g / l) 총 카로티노이드 수율(㎍/g효모건조중량)Total carotenoid yield (占 퐂 / g yeast dry weight) 색소 생산성(㎍/ℓ)Pigment Productivity (㎍ / ℓ) ATCC 66272ATCC 66272 44 975975 3,9003,900 HP-30(NRRL Y-21359)HP-30 (NRRL Y-21359) 6060 4,2004,200 252,000252,000 1차 돌연변이된 균주The first mutated strain 5858 4,9254,925 285,650285,650 2차 돌연변이된 균주A second mutant strain 6060 5,4875,487 329,220329,220 3차 돌연변이된 균주The third mutant strain 6161 5,9365,936 362,096362,096 4차 돌연변이된 균주(KT-9) The fourth mutant strain (KT-9) 6363 6,5736,573 414,099414,099 5차 돌연변이된 균주5th mutant strain 6666 6,9216,921 456,786456,786 6차 돌연변이된 균주6th mutant strain 6767 7,4507,450 499,150499,150 7차 돌연변이된 균주7th mutant strain 6868 7,8177,817 531,556531,556 8차 돌연변이된 균주8th mutant strain 7070 8,0228,022 561,540561,540 9차 돌연변이된 균주9th mutant strain 7272 8,2108,210 591,120591,120 10차 돌연변이된 균주(KT-12) The 10th mutant strain (KT-12) 7373 8,4348,434 615,682615,682

본 발명의 파피아 로도지마 돌연변이주 KT-9 및 KT-12 균주는 높은 건조 균체 수율(Yx/s)과 총 카로티노이드 생산 수율(Yp/x)을 가짐으로써 전체적으로는 약 410,000 ㎍/ℓ 및 620,000 ㎍/ℓ의 높은 색소 생산성을 가진다. 이는 모균주인 파피아 로도지마 HP-30의 색소 생산성 252,000 ㎍/ℓ에 비해 약 1.6 배 및 2.5 배 정도 증가한 것이다.The papi rhodozyma mutant strains KT-9 and KT-12 of the present invention have a high dry cell mass yield (Yx / s) and a total carotenoid production yield (Yp / x), resulting in a total of about 410,000 / / / l. < / RTI > Which was about 1.6 times and 2.5 times higher than that of the parent strain, Papi Rhodozima HP-30, of 252,000 ㎍ / ℓ.

Claims (4)

아스타산틴(astaxanthin)의 생산성이 높은 파피아 로도지마(Phaffia rhodozyma) 돌연변이주 KT-9(제 KCCM-10112 호). Phaphia rhodozyma mutant strain KT-9 (KCCM-10112) with high productivity of astaxanthin. 파피아 로도지마 균주에 감마광선 조사, N-메틸-N-니트로-N-니트로소구아니딘(NTG) 처리 및 사이몰 처리를 사멸률이 각각 60 내지 99.9%가 되도록 임의의 순서로 각각 1회 이상 실시하는 것을 포함하는 제 1 항의 돌연변이주의 제조방법.N-methyl-N-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG) treatment and thymol treatment are applied to the Papi rhodozyma strain at least once or more in arbitrary order so as to have an extinction rate of 60 to 99.9% The mutant strain of claim 1, 아스타산틴의 생산성이 높은 파피아 로도지마 돌연변이주 KT-12(제 KCCM-10113 호).Astaxanthin-producing high-papillotyroidism mutant strain KT-12 (KCCM-10113). 파피아 로도지마 돌연변이주 KT-9에 N-메틸-N-니트로-N-니트로소구아니딘(NTG) 처리, 베타-아이오논(β-ionone) 처리, 트리에틸아민(TEA) 처리, 베타-카로틴(β-carotene) 처리를 사멸률이 각각 60 내지 99.9%가 되도록 임의의 순서로 각각 1회 이상 실시하는 것을 포함하는 제 3 항의 돌연변이주의 제조방법.N-methyl-N-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG) treatment, beta-ionone treatment, triethylamine (TEA) treatment, beta-carotene (β-carotene) treatment is carried out at least once each in an arbitrary order so as to have an extinction rate of 60 to 99.9%, respectively.
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KR20020057876A (en) * 2002-05-17 2002-07-12 김학응 Cultural characteristics of yeast phaffia rhodozyma geno-276 producing natural antioxidant astaxanthin
CN109810909A (en) * 2019-03-22 2019-05-28 吉林农业大学 The phaffiafhodozyma bacterial strain and lycopene production process of one plant height production lycopene
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