KR20110040212A - Method for producing bacterial cellulose using the media containing glucuronic acid oligomer - Google Patents

Method for producing bacterial cellulose using the media containing glucuronic acid oligomer Download PDF

Info

Publication number
KR20110040212A
KR20110040212A KR1020090097390A KR20090097390A KR20110040212A KR 20110040212 A KR20110040212 A KR 20110040212A KR 1020090097390 A KR1020090097390 A KR 1020090097390A KR 20090097390 A KR20090097390 A KR 20090097390A KR 20110040212 A KR20110040212 A KR 20110040212A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
culture
glucuronic acid
acid oligomer
cellulose
microbial cellulose
Prior art date
Application number
KR1020090097390A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101110335B1 (en
Inventor
박중곤
하정환
Original Assignee
경북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경북대학교 산학협력단 filed Critical 경북대학교 산학협력단
Priority to KR1020090097390A priority Critical patent/KR101110335B1/en
Publication of KR20110040212A publication Critical patent/KR20110040212A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101110335B1 publication Critical patent/KR101110335B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/04Polysaccharides, i.e. compounds containing more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

PURPOSE: A method for preparing microbial cellulose using a medium containing glucuronic acid oligomers is provided to improve water retention value and moisture content. CONSTITUTION: A microbial cellulose is prepared by culturing microbes having cellulose productivity in a medium containing glucuronic acid oligomers. The content of the glucuronic acid oligomer is 0.5-3.0%(w/v). A microbe with cellulose productivity is Acetobacter sp., Gluconacetobacter sp., Agrobacterium sp., Rhizobium sp., Pseudomonas sp., and Sarcina sp. The culture is shaking culture, stationary culture, batch culture, or continuous culture.

Description

글루쿠론산 올리고머를 함유하는 배지를 이용한 미생물 셀룰로오스의 제조방법 {Method for Producing Bacterial Cellulose Using the Media Containing Glucuronic Acid Oligomer}Method for producing microbial cellulose using a medium containing glucuronic acid oligomers {Method for Producing Bacterial Cellulose Using the Media Containing Glucuronic Acid Oligomer}

본 발명은 글루쿠론산 올리고머를 함유하는 배지를 이용한 미생물 셀룰로오스의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물의 배양시 부산물로 발생되는 글루쿠론산 올리고머를 함유하는 배지에서 상기 미생물을 배양시켜 미생물 셀룰로오스를 고수율로 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing microbial cellulose using a medium containing glucuronic acid oligomer, and more particularly to the microorganism in a medium containing glucuronic acid oligomer generated as a by-product when culturing a microorganism having cellulose production ability. It relates to a method for producing microbial cellulose in high yield by culturing.

미생물 셀룰로오스를 생산할 수 있는 아세토박터 (Acetobacter) 속 미생물은 진핵생물에서 발견되는 세포벽 고분자 (cell wall polymer)가 아닌 세포외 섬유소 (extracellular fibril)로서 분비되는 셀룰로오스를 대량으로 생산할 수 있다. 아세토박터 속이 생산하는 미생물 셀룰로오스는 식물유래 셀룰로오스와 달리 독특한 특성으로 인하여 식이섬유 뿐만 아니라, 고부가가치 신소재로 새롭게 부각되고 있다. 미생물 셀룰로오스는 헤미셀룰로오스(hemicellulose), 펙틴(pectin), 리그 닌(lignin)을 전혀 함유하지 않기 때문에, 쉽게 고순도의 셀룰로오스를 환경 친화적으로 정제할 수 있다. 또한 미생물 셀룰로오스는 초미세 그물구조로 되어있어 표면적이 넓고, 높은 보수성, 성형성, 결정화도 및 강한 인장강도를 가진다.Microorganisms of the genus Acetobacter capable of producing microbial cellulose can produce large amounts of cellulose secreted as extracellular fibrils, not cell wall polymers found in eukaryotes. Unlike plant-derived cellulose, microbial cellulose produced by the genus Acetobacter is newly emerging as a high value-added material as well as dietary fiber. Since microbial cellulose contains no hemicellulose, pectin, and lignin, it is easy to purify high purity cellulose in an environmentally friendly manner. In addition, microbial cellulose has a super fine mesh structure, which has a large surface area, high water retention, moldability, crystallinity, and strong tensile strength.

미생물 셀룰로오스는 우수한 물리적 특성으로 인하여 스피커 진동판, 지혈대, 식이 섬유 등의 실용화 소재로의 연구가 진행되고 있으며, 화학적으로 안정하고 독성이 낮은 특성으로 인하여 화장패드, 인공피부, 인조혈관, 페인트나 잉크의 증점제(thickener) 등에 사용되고 있다. Microbial cellulose is being researched into practical materials such as speaker diaphragm, tourniquet, and dietary fiber due to its excellent physical properties, and because of its chemically stable and low toxicity properties, it can be applied to cosmetic pads, artificial skin, artificial blood vessels, paint or ink. It is used in thickeners and the like.

대한민국 등록특허 제530996호에는 맥주발효 폐효모액을 이용한 미생물 셀룰로오스의 생산방법이 개시되어 있고, 미국등록특허 제5274199호와 제4912049호에는 각각 미생물 셀룰로오스를 이용한 음향 진동판의 제조방법과 인공피부 제조방법이 개시되어 있으며, 대한민국공개특허 제2003-0015399호 및 제1997-0014612호에는 각각 미생물 셀룰로오스를 이용한 식이섬유와 식이음료의 제조방법이 개시되어 있다. Korean Patent No. 530996 discloses a method for producing microbial cellulose using beer fermentation waste yeast, US Patent Nos. 5274199 and 4912049 disclose a method for producing acoustic diaphragm using microbial cellulose and a method for manufacturing artificial skin, respectively. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0015399 and 1997-0014612 disclose a method for preparing a dietary fiber and a beverage using microbial cellulose, respectively.

그러나, 미생물 셀룰로오스는 우수한 특성에도 불구하고 그 생산비용이 높아 미생물 셀룰로오스의 응용은 스피커 진동판 등의 고부가가치 상품에 제한되어 있고, 아직 상용화가 널리 이루어지지 않고 있다. 따라서, 미생물 셀룰로오스의 생산성을 높이기 위한 연구가 전 세계적으로 꾸준히 이어지고 있으나, 여전히 미생물 셀룰로오스를 고효율로 생산하는데 있어서 많은 어려움에 직면해 있다. However, microbial cellulose has a high production cost despite its excellent characteristics, and the application of microbial cellulose is limited to high value-added products such as speaker diaphragms, and commercialization has not been widely made yet. Therefore, while the research for increasing the productivity of microbial cellulose continues steadily around the world, there are still many difficulties in producing microbial cellulose with high efficiency.

예를들면, 미생물 셀룰로오스를 생산하기 위하여 진탕 또는 교반배양을 실시할 경우 배양기내에서 발생하는 전단응력(shear stress)으로 인하여 미생물 내에서 insertion sequence element의 트랜스포존(transposon)에 의하여 균주가 미생물 셀룰로오스를 생산하지 못하는 돌연변이주 (Cel - mutant)로 전환되지만, 유전자의 삽입(insertion)은 셀룰로오스 합성 오페론(cellulose synthase operon)이 아닌 영역 또는 역할이 아직 밝혀지지 않은 유전자 영역 등에서 일어나기 때문에 미생물의 유전자 조작으로 Cel - mutants 발생에 관한 문제를 쉽게 해결하지 못하고 있다. For example, when shaking or stirring culture to produce microbial cellulose, the strain produces microbial cellulose by transposoning the insertion sequence element in the microorganism due to shear stress generated in the incubator. switch to, but the genetic manipulation of microorganisms due to the insertion (insertion) of a gene cellulose synthesis operon (cellulose synthase operon) to occur, etc. gene region that is not yet found domain or role than the Cel - mutants (mutant Cel) not - The problem of mutants is not easily solved.

또한, 미생물 셀룰로오스를 생산하는 균주들은 미생물 셀룰로오스 생산과 함께 부산물로서 수용성 다당류를 생산하는데, 이들 부산물은 미생물 셀룰로오스의 생산에 나쁜 영향을 미친다. 예를들면 일부 아세토박터 속 미생물은 미생물 셀룰로오스 생산과 더불어 글루코즈 (glucose), 갈락토즈 (galactose), 만노즈 (mannose), 글루쿠론 산 (glucuronic acid) 분자들로 이루어진 헤테로폴리사카라이드 (heteropolysaccharide), 프락토즈 (fructose)로 구성된 폴리프락탄 (polyfructan), 글루코즈, 만노즈, 람노즈 (rhamnose), 글루쿠론 산으로 구성된 헤테로 폴리삭카라이드(polysaccharide)를 부산물로 생산하며, 글루콘아세토박터 한세나이 (Gluconacetobacter hansenii) 균은 미생물 셀룰로오스 생산 중 글루쿠론 산으로만 구성된 글루쿠론산 올리고머 (glucuronic acid oligomer)를 부산물로 생산하는 것으로 알려졌다. In addition, strains producing microbial cellulose produce water-soluble polysaccharides as by-products along with microbial cellulose production, which by-products adversely affect the production of microbial cellulose. For example, some acetobacter genus microorganisms produce microbial cellulose, as well as heteropolysaccharides and frucas consisting of glucose, galactose, mannose, and glucuronic acid molecules. Gluconacetobacter Gluconacetobacter produces heteropolysaccharides consisting of polyfructan, glucose, mannose, rhamnose, and glucuronic acid, which are composed of fructose. hansenii ) is known to produce glucuronic acid oligomers consisting only of glucuronic acid as a by-product during microbial cellulose production.

이에, 본 발명자들은 미생물 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물의 배양시 부산물의 생산을 줄이고, 미생물 셀룰로오스 생산량을 증가시키기 위하여 예의 노 력한 결과, 배지 중에 부산물인 수용성 다당류를 미리 첨가하고 미생물 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물을 배양할 경우, 부산물인 수용성 다당류가 생성되는 것이 억제되어, 고수율로 미생물 셀룰로오스를 제조할 수 있다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.Therefore, the present inventors have made efforts to reduce the production of by-products during the cultivation of microorganisms having microbial cellulose production ability, and to increase the production of microbial cellulose. As a result, the present inventors have previously added a water-soluble polysaccharide as a byproduct in the medium and cultured microorganisms having microbial cellulose production ability. In this case, the production of water-soluble polysaccharides as by-products is suppressed, confirming that microbial cellulose can be produced in high yield and completing the present invention.

본 발명의 목적은 미생물 셀룰로오스를 고수율로 생산할 수 있는 제조방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a production method capable of producing a high yield of microbial cellulose.

본 발명의 다른 목적은 수분함유량 (water retention value) 및 수분함유 지속시간이 향상된 미생물 셀룰로오스의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing microbial cellulose with improved water retention value and water retention duration.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물을 글루쿠론산 올리고머(glucuronic acid oligomer)를 함유하는 배지에서 배양하는 것을 특징으로 하는 미생물 셀룰로오스의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing microbial cellulose, characterized in that the microorganism having the ability to produce cellulose is cultured in a medium containing glucuronic acid oligomer.

본 발명에 있어서, 상기 배지에 함유된 글루쿠론산 올리고머(glucuronic acid oligomer)의 함량은 0.5~3.0%(w/v)인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the content of glucuronic acid oligomer contained in the medium is characterized in that 0.5 ~ 3.0% (w / v).

본 발명에 있어서, 상기 글루쿠론산 올리고머(glucuronic acid oligomer)를 함유하는 배지의 pH는 3.5~9인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the pH of the medium containing the glucuronic acid oligomer is characterized in that 3.5 ~ 9.

본 발명에 있어서, 상기 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물은 아세토박터 (Acetobacter) 속, 글루콘아세토박터 (Gluconacetobacter) 속, 아그로박테리움 (Agrobacterium) 속, 리조비움 (Rhizobium) 속, 슈도모나스 (Pseudomonas) 속 및 사르시나 (Sarcina) 속으로 구성된 군에서 선택되며, 바람직하게는 글루콘아세토박터 한세니 (Gluconacetobacter hansenii) PJK (KCTC 10505BP) 또는 아세토박터 자일리늄 (Acetobacter xylinum)인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the microorganism having the cellulose producing ability was acetonitrile bakteo (Acetobacter) in, gluconic acetonitrile bakteo (Gluconacetobacter) genus, Agrobacterium (Agrobacterium), A separation tank emptying (Rhizobium) genus Pseudomonas (Pseudomonas) in and Sar It is selected from the group consisting of the genus Sarcina , characterized in that it is preferably Gluconacetobacter hansenii PJK (KCTC 10505BP) or acetobacter xylinum ( Acetobacter xylinum ).

본 발명에 있어서, 상기 글루쿠론산 올리고머(glucuronic acid oligomer)는 상기 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물의 글루쿠론산 생산 대사회로의 저해제(inhibitor)로 작용하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the glucuronic acid oligomer is characterized in that it acts as an inhibitor of the glucuronic acid production metabolic circuit of the microorganism having the cellulose producing ability.

본 발명에 있어서, 상기 배양은 진탕배양, 정치배양, 회분배양, 유가배양 및 연속식 배양으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the culture is characterized in that it is selected from the group consisting of shaking culture, stationary culture, batch culture, fed-batch culture and continuous culture.

본 발명에 있어서, 상기 연속식 배양은 (a) 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물의 배양액을 글루쿠론산 올리고머(glucuronic acid oligomer)를 함유하는 배지에 접종하는 단계; (b) 상기 글루쿠론산 올리고머를 함유하는 배지에서 상기 미생물을 배양하여 미생물 셀룰로오스를 생산하는 단계; (c) 상기 배양 상등액의 일부를 글루쿠론산 올리고머를 함유하는 새로운 배지에 접종하는 단계; 및 (d) 상기 (c) 단계의 글루쿠론산 올리고머를 함유하는 배지에서 상기 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물을 배양하여 미생물 셀룰로오스를 생산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the continuous culture step (a) inoculating a culture medium of a microorganism having a cellulose production capacity in a medium containing glucuronic acid oligomer (glucuronic acid oligomer); (b) culturing the microorganism in a medium containing the glucuronic acid oligomer to produce microbial cellulose; (c) inoculating a portion of the culture supernatant with fresh medium containing glucuronic acid oligomer; And (d) culturing the microorganism having the cellulose producing ability in the medium containing the glucuronic acid oligomer of step (c) to produce microbial cellulose.

본 발명에 있어서, 상기 제조방법으로 제조된 미생물 셀룰로오스는 초기 수 분함유량(water retention value)이 100~106g(수분g/건조 미생물 셀룰로오스g)이고, 수분 함유 지속 시간이 22~25일까지인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the microbial cellulose prepared by the above production method has an initial water retention value of 100 to 106 g (water g / dry microbial cellulose g), and a water content duration of up to 22 to 25 days. It features.

본 발명에 따르면, 수분함유량 (water retention value) 및 수분함유 지속시간이 향상된 미생물 셀룰로오스를 고수율로 생산할 수 있으므로, 미생물 셀룰로오스를 이용하는 산업에 널리 이용될 수 있다. According to the present invention, it is possible to produce microbial cellulose with improved water retention value and water content duration in high yield, and thus it can be widely used in industries using microbial cellulose.

본 발명에서는 배지 중에 부산물인 수용성 다당류를 미리 첨가하고 미생물 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물을 배양할 경우, 부산물인 수용성 다당류가 생성되는 것이 억제되어, 고수율로 미생물 셀룰로오스를 제조할 수 있다는 것을 확인하고자 하였다. 즉, 미생물 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물은 배양시 미생물 셀룰로오스 생산과 동시에 글루쿠론산 올리고머와 같은 수용성 다당류를 부산물로 생산하므로, 미생물 셀룰로오스와 글루쿠론산 올리고머의 생산은 미생물의 대사회로(metabolic pathway)상에서 서로 상계되어 있기에, 부산물인 글루쿠론산 올리고머 일정량을 배지에 첨가시켜 대사회로를 조작시키면 더 이상 부산물이 생성되지 않으면서 미생물 셀룰로오스의 생산량이 증가될 것으로 예측하였다.In the present invention, when the water-soluble polysaccharide as a by-product is added to the medium in advance and the microorganism having the ability to produce microbial cellulose is cultured, the production of the water-soluble polysaccharide as the by-product is suppressed, and it was confirmed that the microbial cellulose can be produced with high yield. That is, microorganisms with microbial cellulose production ability produce microbial cellulose in culture and water-soluble polysaccharides such as glucuronic acid oligomers as by-products, so that the production of microbial cellulose and glucuronic acid oligomers is mutually different in the metabolic pathway of microorganisms. As it is offset, it is predicted that adding a certain amount of by-product glucuronic acid oligomer to the medium to manipulate the metabolic circuit will increase the production of microbial cellulose without producing any by-products.

본 발명의 일 실시예에서는, 글루콘아세토박터 한세니 (Gluconacetobacter hansenii) 및 아세토박터 자이리눔 (Acetobacter xylinum)을 글루쿠론산 올리고머 를 함유하는 배지에서 다양한 pH조건과 배양방법으로 배양하였다. 그 결과, 글루쿠론산 올리고머의 함량 및 pH가 일정 조건에 만족될 때, 미생물 셀룰로오스의 생산량이 증가되는 것을 확인할 수 있었다. In one embodiment of the present invention, Gluconacetobacter hansenii and Acetobacter xylinum were incubated in a medium containing glucuronic acid oligomer under various pH conditions and culture methods. As a result, when the content and pH of the glucuronic acid oligomer is satisfied with certain conditions, it was confirmed that the production amount of microbial cellulose was increased.

따라서, 본 발명은 일 관점에서, 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물을 글루쿠론산 올리고머(glucuronic acid oligomer)를 함유하는 배지에서 배양하는 것을 특징으로 하는 미생물 셀룰로오스의 제조방법에 관한 것이다.Therefore, in one aspect, the present invention relates to a method for producing microbial cellulose, wherein the microorganism having the ability to produce cellulose is cultured in a medium containing glucuronic acid oligomer.

본 발명에 있어서, 상기 배지에 함유된 글루쿠론산 올리고머(glucuronic acid oligomer)의 함량은 0.5~3.0%(w/v)인 것을 특징으로 한다. 상기 글루쿠론산 올리고머(glucuronic acid oligomer)의 함량이 0.5%(w/v) 미만인 경우에는 미생물 셀룰로오스 생산 중 글루쿠론산 올리고머의 생산을 억제하기 곤란한 문제점이 있고, 3.0%(w/v)를 초과하는 경우에는 미생물 셀룰로오스의 생산 대사에도 저해 영향을 줄 수 있다.In the present invention, the content of glucuronic acid oligomer contained in the medium is characterized in that 0.5 ~ 3.0% (w / v). When the content of the glucuronic acid oligomer is less than 0.5% (w / v), it is difficult to suppress the production of glucuronic acid oligomer during microbial cellulose production, and exceeds 3.0% (w / v). In this case, it may have an inhibitory effect on the production metabolism of microbial cellulose.

또한, 상기 본 발명에 있어서, 상기 글루쿠론산 올리고머(glucuronic acid oligomer)를 함유하는 배지의 pH는 3.5~9인 것이 바람직하다. 상기 배지의 pH가 3.5 미만이나 pH가 9를 초과할 경우 균의 생존자체가 어렵다는 문제가 있다.In addition, in the present invention, the pH of the medium containing the glucuronic acid oligomer is preferably 3.5-9. If the pH of the medium is less than 3.5 but the pH exceeds 9, there is a problem in that the survival of the bacteria is difficult.

상기 배지에 함유된 글루쿠론산 올리고머(glucuronic acid oligomer)는 글루쿠론산 올리고머 생성능 또는 미생물 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물의 배양을 통하여 획득한 것을 사용할 수 있으며, 상기 글루쿠론산 올리고머는 모노머(monomer), 다이머(dimer), 트라이머(trimer), 테트라머(tetramer), 펜타머(pentamer), 헥사머(hexamer)인 것을 사용하는 것이 바람직하다.The glucuronic acid oligomer contained in the medium may be one obtained by culturing a microorganism having glucuronic acid oligomer generating ability or microbial cellulose generating ability, and the glucuronic acid oligomer may be a monomer or a dimer. It is preferable to use dimers, trimers, tetramers, pentamers, and hexamers.

상기 글루쿠론산 올리고머(glucuronic acid oligomer)는 배양시 상기 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물의 글루쿠론산 생산 대사회로의 저해제(inhibitor)로 작용하는 것을 특징으로 한다. 즉, 미생물 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물에 있어서, 미생물 셀룰로오스와 글루쿠론산 올리고머의 생산은 대사회로(metabolic pathway)상에서 서로 상계되어 있으므로, 배지에 미리 첨가된 글루쿠론산 올리고머가 글루쿠론산 올리고머 생산의 저해제로 작용하므로, 더 이상 글루쿠론산 올리고머가 생산되지 않는 것이다. The glucuronic acid oligomer is characterized in that it acts as an inhibitor of the glucuronic acid production metabolic circuit of the microorganism having the ability to produce cellulose in culture. That is, in the microorganisms having the ability to produce microbial cellulose, the production of microbial cellulose and glucuronic acid oligomers is offset against each other on a metabolic pathway, so that the glucuronic acid oligomers previously added to the medium are inhibitors of glucuronic acid oligomer production. As a result, the glucuronic acid oligomer is no longer produced.

본 발명에 있어서, 상기 글루쿠론산을 함유하는 배지는 글루쿠론산 이외에 포도당, 효모 추출물, 펩톤, 숙신산, 아세트산, 에탄올 등을 포함할 수 있다.In the present invention, the glucuronic acid-containing medium may include glucose, yeast extract, peptone, succinic acid, acetic acid, ethanol and the like in addition to glucuronic acid.

본 발명에 있어서, 상기 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물은 아세토박터 (Acetobacter) 속, 글루콘아세토박터 (Gluconacetobacter) 속, 아그로박테리움 (Agrobacterium) 속, 리조비움 (Rhizobium) 속, 슈도모나스 (Pseudomonas) 속, 사르시나 (Sarcina) 속 등을 예시할 수 있으며, 바람직하게는 글루콘아세토박터 한세니 (Gluconacetobacter hansenii) PJK (KCTC 10505BP), 아세토박터 자일리늄 (Acetobacter xylinum) ATCC23769을 예시할 수 있다.In the present invention, the microorganism having the cellulose producing ability was acetonitrile bakteo (Acetobacter) in, gluconic acetonitrile bakteo (Gluconacetobacter) genus, Agrobacterium (Agrobacterium), A separation tank emptying (Rhizobium) genus Pseudomonas (Pseudomonas) in, Sar The genus Sacina may be exemplified, and preferably Gluconacetobacter hansenii PJK (KCTC 10505BP), Acetobacter xylinum ATCC23769.

본 발명에 있어서, 상기 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물은 진탕배양, 정치배양, 회분 배양, 유가배양, 연속식 배양 등으로 배양시킬 수 있다.In the present invention, the microorganism having the ability to produce cellulose can be cultured by shaking culture, stationary culture, batch culture, fed-batch culture, continuous culture and the like.

상기 진탕배양은 미생물을 접종한 배양액을 흔들면서 배양하는 방법을, 상기 정치배양은 미생물을 접종한 액체 배양액을 흔들지 아니하고 놓아둔 채로 배양하는 방법을 의미하고, 상기 회분배양은 배양액의 부피를 고정하고 외부에서 새로이 배 양액을 첨가하지 아니한 상태에서 배양하는 방법을 의미하고, 상기 유가배양은 원료를 최초에 전부 배양 탱크에 넣어서 배양하는 단일배양(batch)에 대조되는 말로서 먼저 소량의 원소를 넣고 이것에 소량씩 원료를 추가하여 가며 배양하는 방법을 의미하며, 상기 연속식 배양은 새로운 영양배지가 계속 공급되며 동시에 세포 및 생산물을 포함하는 배양액이 계속 제거되는 배양방법을 의미한다.The shaking culture is a method of culturing while shaking the culture solution inoculated with the microorganism, the stationary culture means a method of culturing without leaving the liquid culture solution inoculated with the microorganism without shaking, the batch culture is fixed the volume of the culture medium It refers to a method of culturing without adding a new culture solution from the outside, and the oil value culture refers to a single batch in which all of the raw materials are initially put in a culture tank and cultured. It refers to a method of culturing by adding a small amount of raw materials, the continuous culture means a culture method in which a new nutrient medium is continuously supplied and at the same time the culture solution containing cells and products is continuously removed.

상기 배양은 최적의 미생물 셀룰로오스를 생산하기 위하여 25~35℃에서 5일~15일간 수행되는 것이 바람직하다.The culture is preferably performed for 5 to 15 days at 25 ~ 35 ℃ to produce the optimal microbial cellulose.

상기 연속식 배양은 (a) 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물의 배양액을 글루쿠론산 올리고머(glucuronic acid oligomer)를 함유하는 배지에 접종하는 단계; (b) 상기 글루쿠론산 올리고머를 함유하는 배지에서 상기 미생물을 배양하여 미생물 셀룰로오스를 생산하는 단계; (c) 상기 배양 상등액의 일부를 글루쿠론산 올리고머를 함유하는 새로운 배지에 접종하는 단계; 및 (d) 상기 (c) 단계의 글루쿠론산 올리고머를 함유하는 배지에서 상기 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물을 배양하여 미생물 셀룰로오스를 생산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 연속식 배양은 상기 (a)~(b) 또는 (c)~(d) 단계를 계속 반복하여 수행할 수도 있다.The continuous culturing comprises the steps of: (a) inoculating a culture medium of a microorganism having cellulose producing ability into a medium containing glucuronic acid oligomer; (b) culturing the microorganism in a medium containing the glucuronic acid oligomer to produce microbial cellulose; (c) inoculating a portion of the culture supernatant with fresh medium containing glucuronic acid oligomer; And (d) culturing the microorganism having the cellulose producing ability in the medium containing the glucuronic acid oligomer of step (c) to produce microbial cellulose. The continuous culture may be carried out by repeating the steps (a) to (b) or (c) to (d).

본 발명에 있어서, 배양을 통해 생성된 미생물 셀룰로오스는 배양액에서 건저낸 후, 0.3N NaOH 용액하에서, 121℃, 1.5기압으로 15분간 반응시킴으로서 분리 및 정제할 수 있으며, 상기 글루쿠론산은 잔류 배양액에 5배 부피량의 에탄올을 투입하여 4℃에서 2시간 반응시킨 후 원심분리하는 과정을 3회 반복하여 분리할 수 있다.In the present invention, the microbial cellulose produced through the culture can be separated and purified by reacting for 15 minutes at 121 ℃, 1.5 atm under 0.3N NaOH solution, after drying in the culture solution, the glucuronic acid is added to the remaining culture solution After adding 5 times the volume of ethanol and reacting at 4 ° C. for 2 hours, the process of centrifugation may be repeated three times.

상기 제조방법으로 제조된 미생물 셀룰로오스는 초기 수분 함유량(water retention value)이 100~108g(수분g/건조 미생물 셀룰로오스g)이고, 수분함유 지속시간이 22~25일까지인 것을 특징으로 한다.The microbial cellulose prepared by the above method is characterized in that the initial water retention value (water retention value) is 100 ~ 108g (moisture g / dry microbial cellulose g), the water content duration is 22 to 25 days.

미생물 셀룰로오스의 수분 함유량이 많고, 수분 함유 지속시간이 길 경우 의료용 wet sheet나 미용 마스크 팩 등의 제작시 약품이나 화장수의 투입량을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라, 오랜시간 지속적인 공급을 할 수 있는 장점이 있다. When the moisture content of the microbial cellulose is high and the moisture content is long, it is possible to increase the dosage of the medicine or the lotion in the manufacture of the medical wet sheet or the cosmetic mask pack as well as to provide a long time continuous supply.

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. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.

실시예 1: 글루콘아세토박터 한세니 PJK를 이용한 유가식 배양에서의 글루크론산 올리고머 생산Example 1: Gluconate oligomer production in fed-batch culture using gluconacetobacter Hanseni PJK

하기 표 1과 같은 조성의 배지용액을 삼각 플라스크에 투입하고, 121℃에서 15분간 멸균하였다. 멸균된 배지에 글루콘아세토박터 한세니(Gluconacetobacter hansenii) PJK (KCTC 10505 BP)을 접종하고, 30℃에서 24시간동안 배양한 후, 배양액 100ml을 멸균된 새로운 배지용액 3L에 접종하였다. 용액의 pH를 6으로 조정하고, 매 12시간마다 배지 100ml를 투입하는 유가식 배양(fed batch) 방법으로 10일 간 배양하였다. 배양결과, 10일 배양에서 건조중량 60g의 글루쿠론산 올리고머를 생산할 수 있었다. The medium solution of the composition shown in Table 1 below was added to an Erlenmeyer flask, and sterilized at 121 ° C. for 15 minutes. Gluconacetobacter hansenii PJK in sterile medium (KCTC 10505 BP) was inoculated, incubated at 30 ° C. for 24 hours, and then 100 ml of the culture solution was inoculated into 3 L of sterile fresh medium solution. The pH of the solution was adjusted to 6, and cultured for 10 days by a fed batch method in which 100 ml of medium was added every 12 hours. As a result of the culture, it was possible to produce a dry weight 60 g glucuronic acid oligomer in 10 days culture.

[표 1]TABLE 1

성분ingredient 양 ( /L)Volume (/ L) 포도당 (SIGMA사, 미국)
효모추출물 (DIFCO사, 미국)
펩톤 (DIFCO사, 미국)
숙신산 (WAKO사, 일본)
아세트산 (동양화학, 한국)
에탄올 (동양화학, 한국)
Glucose (SIGMA, USA)
Yeast Extract (DIFCO, USA)
Peptone (DIFCO, USA)
Succinic Acid (WAKO, Japan)
Acetic acid (Dongyang Chemical, Korea)
Ethanol (Dongyang Chemical, Korea)
10g
10g
7g
0.2g
1.5ml
1ml
10 g
10 g
7 g
0.2 g
1.5ml
1ml

실시예 2: 글루쿠론산 올리고머를 첨가 또는 첨가하지 않는 배지(pH5)에서의 글루콘아세토박터 한세니 PJK를 이용한 정치배양Example 2: Stationary culture using Gluconacetobacter Hanseni PJK in medium (pH5) with or without glucuronic acid oligomer

상기 표 1과 같은 조성의 배지용액을 삼각 플라스크에 투입하고, 121℃에서 15분간 멸균하였다. 멸균된 배지에 글루콘아세토박터 한세니(Gluconacetobacter hansenii) PJK (KCTC 10505 BP)을 접종하고, 30℃에서 24시간동안 배양한 후, 배양액 20ml을 상기 표 1의 배지 조성에 실시예 1에서 제조된 글루쿠론산 올리고머 10g(1%(w/v))을 첨가한 배지용액 1L와 글루쿠론산 올리고머를 첨가하지 않은 배지용액 1L에 접종하고, pH5, 30℃에서 정치 배양시켰다. The medium solution of the composition shown in Table 1 was put into an Erlenmeyer flask, and sterilized for 15 minutes at 121 ℃. Gluconacetobacter hansenii PJK (KCTC 10505 BP) was inoculated into sterilized medium, and cultured at 30 ° C. for 24 hours, and then 20 ml of the culture solution was prepared in Example 1 in the medium composition of Table 1 above. 1 L of medium solution to which 10 g (1% (w / v)) of glucuronic acid oligomer was added and 1 L of medium solution to which no glucuronic acid oligomer was added were inoculated, and the cells were incubated at pH 5 and 30 ° C.

배양 후 5일, 10일, 15일에 각각 배양액으로부터 미생물의 수와 생성된 미생물 셀룰로오스의 양을 확인하고 표 2에 나타내었다.5, 10, and 15 days after the incubation, the number of microorganisms and the amount of microbial cellulose produced from the culture medium were confirmed and shown in Table 2.

배양 10일째 글루쿠론산 올리고머 10g이 첨가된 배양액에서의 미생물 CFU(1.2×105)는 글루쿠론산 올리고머가 첨가되지 않은 배양액에서의 미생물 CFU(7.4×104) 보다 1.62배 더 많았다. At 10 days of culture, the microbial CFU (1.2 × 10 5 ) in the culture medium containing 10 g of glucuronic acid oligomer was 1.62 times higher than the microbial CFU (7.4 × 10 4 ) in the culture medium without glucuronic acid oligomer.

[표 2]TABLE 2

글루쿠론산 올리고머가 1%(w/v) 첨가된 배양액에서 생산된 미생물 셀룰로오스 건조중량(g)Dry weight of microbial cellulose produced in culture solution containing 1% (w / v) glucuronic acid oligomer (g) 글루쿠론산 올리고머가 1%(w/v) 첨가되지 않은 배양액에서 생산된 미생물 셀룰로오스 건조중량(g)Dry weight (g) of microbial cellulose produced in culture medium without glucuronic acid oligomer added 1% (w / v) 5일 배양5-day culture 10일 배양10 days culture 15일 배양15 days culture 5일 배양5-day culture 10일 배양10 days culture 15일 배양15 days culture 5.155.15 7.777.77 13.3113.31 2.032.03 4.444.44 8.748.74

표 2에 나타난 바와 같이, 배양 15일까지 배양일수에 따라 미생물 셀룰로오스의 생산량이 증가하였으며, 배양 15일째 글루쿠론산 올리고머가 10g 첨가된 배양액에서 수확된 미생물 셀룰로오스 생산량이 글루쿠론산 올리고머가 첨가되지 않은 배양액에서 생산된 양보다 1.52배 많은 것을 확인하였다. As shown in Table 2, the production of microbial cellulose was increased according to the number of culture days up to 15 days of culture, and the microbial cellulose production harvested from the culture solution containing 10 g of glucuronic acid oligomer was not added to the glucuronic acid oligomer on day 15 of the culture. It was confirmed that 1.52 times more than the amount produced in the culture.

실시예 3: 글루쿠론산 올리고머를 첨가 또는 첨가하지 않는 배지(pH5)에서의 아세토박터 자일리늄을 이용한 정치배양Example 3: Stationary culture with acetobacter xylium in medium (pH5) with or without glucuronic acid oligomer

글루콘아세토박터 한세니 PJK (KCTC 10505 BP) 대신 아세토박터 자일리늄 (Acetobacter xylinum)(ATCC23769)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 배양을 수행하였다.The culture was carried out in the same manner as in Example 2 except that Acetobacter xylinum (ATCC23769) was used instead of Gluconacetobacter Hanseni PJK (KCTC 10505 BP).

배양 후 5일, 10일, 15일에 각각 배양액으로부터 미생물의 수와 생성된 미생물 셀룰로오스의 양을 확인하고, 표 3에 나타내었다.The number of microorganisms and the amount of microbial cellulose produced from the culture solution was confirmed on the 5th, 10th, and 15th days, respectively, and the results are shown in Table 3.

배양 10일째 글루쿠론산 올리고머 10g이 첨가된 배양액에서의 미생물 CFU(2.9×106)는 글루쿠론산 올리고머가 첨가되지 않은 배양액에서의 미생물 CFU(1.1×106) 보다 2.64배 더 많았다. The microbial CFU (2.9 × 10 6 ) in the culture medium containing 10 g of glucuronic acid oligomer was 2.64 times higher than the microbial CFU (1.1 × 10 6 ) in the culture medium without glucuronic acid oligomer.

[표 3][Table 3]

글루쿠론산 올리고머가 1%(w/v) 첨가된 배양액에서 생산된 미생물 셀룰로오스 건조중량(g)Dry weight of microbial cellulose produced in culture solution containing 1% (w / v) glucuronic acid oligomer (g) 글루쿠론산 올리고머가 1%(w/v) 첨가되지 않은 배양액에서 생산된 미생물 셀룰로오스 건조중량(g)Dry weight (g) of microbial cellulose produced in culture medium without glucuronic acid oligomer added 1% (w / v) 5일 배양5-day culture 10일 배양10 days culture 15일 배양15 days culture 5일 배양5-day culture 10일 배양10 days culture 15일 배양15 days culture 2.982.98 4.804.80 9.869.86 1.871.87 2.992.99 6.286.28

표 3에 나타난 바와 같이, 배양 15일까지 배양일수에 따라 미생물 셀룰로오스의 생산량이 증가하였으며, 배양 15일째 글루쿠론산 올리고머가 10g 첨가된 배양액에서 수확된 미생물 셀룰로오스 생산량이 글루쿠론산 올리고머가 첨가되지 않은 배양액에서 생산된 양보다 1.57배 많은 것을 확인하였다. As shown in Table 3, the production of microbial cellulose was increased according to the number of culture days up to 15 days of culture, and the microbial cellulose production harvested from the culture solution containing 10 g of glucuronic acid oligomer was not added to the glucuronic acid oligomer on day 15 of the culture. 1.57 times more than the amount produced in the culture was confirmed.

실시예 4: 글루쿠론산 올리고머를 첨가한 배지(pH5)에서의 글루콘아세토박터 한세니 PJK를 이용한 진탕 및 정치배양Example 4 Shaking and Static Culture Using Gluconacetobacter Hanseni PJK in Medium (pH5) Added Glucuronic Acid Oligomer

상기 표 1과 같은 조성의 배지용액을 삼각 플라스크에 투입하고, 121℃에서 15분간 멸균하였다. 멸균된 배지에 글루콘아세토박터 한세니(Gluconacetobacter hansenii) PJK (KCTC 10505 BP)을 접종하고, 30℃에서 24시간동안 배양한 후, 배양액 20ml을 상기 표 1의 배지 조성에 실시예 1에서 제조된 글루쿠론산 올리고머 10g(1%(w/v))을 첨가한 배지용액 1L에 접종하여 pH5에서 진탕 및 정치배양 하였다. 진탕 배양은 30℃에서 150rpm의 속도로 회전시키면서 진탕 배양기를 사용하여 배양하였고 정치 배양은 30℃에서 정치 배양하였다. 배양 후 5일, 10일, 15일에 각각 배양액으로부터 생성된 미생물 셀룰로오스의 양을 확인하고, 표 4에 나타내었다.The medium solution of the composition shown in Table 1 was put into an Erlenmeyer flask, and sterilized for 15 minutes at 121 ℃. Gluconacetobacter hansenii PJK (KCTC 10505 BP) was inoculated into sterilized medium, and cultured at 30 ° C. for 24 hours, and then 20 ml of the culture solution was prepared in Example 1 in the medium composition of Table 1 above. 10 g (1% (w / v)) of glucuronic acid oligomer was inoculated into 1 L of the medium solution, followed by shaking and stationary culture at pH5. The shaking culture was incubated using a shaking incubator while rotating at 30 ° C. at a speed of 150 rpm, and the stationary culture was incubated at 30 ° C. The amount of microbial cellulose produced from the culture solution was confirmed at 5 days, 10 days, and 15 days after the culture, and is shown in Table 4.

[표 4][Table 4]

글루쿠론산 올리고머가 1%(w/v) 첨가된 배양액에서 생산된 미생물 셀룰로오스 건조중량(g)Dry weight of microbial cellulose produced in culture solution containing 1% (w / v) glucuronic acid oligomer (g) 배양법Culture method 5일 배양5-day culture 10일 배양10 days culture 15일 배양15 days culture 진탕concussion 2.682.68 3.143.14 4.584.58 정치politics 5.155.15 7.777.77 13.3113.31

표 4에 나타난 바와 같이, 배양 15일까지 배양일수에 따라 미생물 셀룰로오스의 생산량이 증가하였으며, 배양 15일째 정치배양에서 수확한 미생물 셀룰로오스 생산량이 진탕배양에서 생산한 양보다 2.9배 많은 것을 확인하였다.  As shown in Table 4, the production of microbial cellulose was increased according to the number of culture days up to 15 days of culture, and it was confirmed that the microbial cellulose production harvested from the stationary culture on the 15th day of culture was 2.9 times more than that produced in shaking culture.

실시예 5: 글루쿠론산 올리고머를 첨가한 배지(pH5)에서의 아세토박터 자일리늄을 이용한 진탕 및 정치배양Example 5: Shaking and Static Culture with Acetobacter Xylium in Medium (pH5) Added with Glucuronic Acid Oligomer

글루콘아세토박터 한세니 PJK (KCTC 10505 BP) 대신 아세토박터 자일리늄 (Acetobacter xylinum)(ATCC23769)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 진탕 및 정치배양을 수행하였다.Shaking and political culture were carried out in the same manner as in Example 4 except that Acetobacter xylinum (ATCC23769) was used instead of Gluconacetobacter Hanseni PJK (KCTC 10505 BP).

배양 후 5일, 10일, 15일에 각각 배양액으로부터 생성된 미생물 셀룰로오스의 양을 확인하고, 표 5에 나타내었다.The amount of microbial cellulose produced from the culture solution was confirmed at 5 days, 10 days, and 15 days after the culture, and is shown in Table 5.

[표 5]TABLE 5

글루쿠론산 올리고머가 1%(w/v) 첨가된 배양액에서 생산된 미생물 셀룰로오스 건조중량(g)Dry weight of microbial cellulose produced in culture solution containing 1% (w / v) glucuronic acid oligomer (g) 배양법Culture method 5일 배양5-day culture 10일 배양10 days culture 15일 배양15 days culture 진탕concussion 1.281.28 4.174.17 4.254.25 정치politics 2.982.98 4.804.80 9.869.86

표 5에 나타난 바와 같이, 배양 15일까지 배양일수에 따라 미생물 셀룰로오스의 생산량이 증가하였으며, 배양 15일째 정치배양에서 수확한 미생물 셀룰로오스 생산량이 진탕배양에서 생산한 양보다 2.3배 많은 것을 확인하였다. As shown in Table 5, the production of microbial cellulose was increased according to the number of culture days until the 15 days of culture, it was confirmed that the microbial cellulose production harvested from the stationary culture on the 15th day of culture 2.3 times more than the amount produced in shaking culture.

실시예 6: 글루쿠론산 올리고머를 첨가한 배지(pH3.5)에서의 글루콘아세토박터 한세니 PJK 및 아세토박터 자일리늄을 이용한 진탕 및 정치배양Example 6: Shaking and Stationary Culture Using Gluconacetobacter Hanseni PJK and Acetobacter Xylium in Medium (pH3.5) Added with Glucuronic Acid Oligomer

글루쿠론산 올리고머가 첨가된 배지의 pH가 5 대신 3.5인 것을 제외하고는 실시예 4 및 실시예 5와 동일한 방법으로 글루콘아세토박터 한세니 (Gluconacetobacter hansenii) PJK와 아세토박터 자일리늄 (Acetobacter xylinum)(ATCC23769) 균주를 이용하여 각각 진탕 및 교반 배양을 수행하였다. Gluconacetobacter hansenii PJK and acetobacter xylinum in the same manner as in Examples 4 and 5, except that the pH of the medium to which the glucuronic acid oligomer was added was 3.5 instead of 5. Shake and stirred cultures were performed using the strain (ATCC23769), respectively.

배양 후 5일, 10일, 15일에 각각 배양액으로부터 생성된 미생물 셀룰로오스의 양을 확인하고, 표 6에 나타내었다.The amount of microbial cellulose produced from the culture solution was confirmed at 5 days, 10 days, and 15 days after the culture, and is shown in Table 6.

[표 6]TABLE 6

글루쿠론산 올리고머가 1%(w/v) 첨가된 배양액에서 생산된 미생물 셀룰로오스 건조중량(g)Dry weight of microbial cellulose produced in culture solution containing 1% (w / v) glucuronic acid oligomer (g) 배양법
Culture method
Gluconacetobacter
hansenii PJK
Gluconacetobacter
hansenii PJK
Acetobacter xylinumAcetobacter xylinum
5일
배양
5 days
culture
10일 배양10 days culture 15일 배양15 days culture 5일
배양
5 days
culture
10일
배양
10 days
culture
15일 배양15 days culture
진탕concussion 2.312.31 2.572.57 2.882.88 0.720.72 2.232.23 2.882.88 정치politics 4.584.58 6.176.17 10.3010.30 9.869.86 10.010.0 15.315.3

표 6에 나타난 바와 같이, pH 3.5에서는 pH 5에서 배양한 결과와 달리 Acetobacter xylinum에 의한 미생물 셀룰로오스 생산량이 Gluconacetobacter hansenii PJK에 의한 생산량보다 더 많은 것을 확인하였다. As shown in Table 6, it was confirmed that the production of microbial cellulose by Acetobacter xylinum was higher than that by Gluconacetobacter hansenii PJK, unlike the results of culture at pH 3.5.

실험예 1: 글루쿠론산 올리고머를 첨가 또는 첨가하지 않는 배지에서 글루콘아세토박터 한세니 PJK에 의하여 생산된 미생물 셀룰로오스의 수분함유량 및 수분함유 지속시간 측정Experimental Example 1 Measurement of Water Content and Water Content Duration of Microbial Cellulose Produced by Gluconacetobacter Hanseni PJK in a Medium Without or Without Glucuronic Acid Oligomer

실시예 2와 같이 글루쿠론산 올리고머를 1%(w/v) 첨가한 pH5 배지에서 정치 배양 10일째 수확한 미생물 셀룰로오스를 수확하여 균체를 제거한 후, 순수한 미생물 셀룰로오스의 젖은 무게를 측정하고, 23℃에서 무게의 변화가 없을 때까지 건조시켜 미생물 셀룰로오스의 건조 무게를 측정하였다.After harvesting the microbial cellulose harvested on the 10th day of static culture in pH5 medium to which 1% (w / v) glucuronic acid oligomer was added as in Example 2, and removing the cells, the wet weight of the pure microbial cellulose was measured, and 23 ° C. The dry weight of the microbial cellulose was measured by drying until there was no change in weight.

미생물 셀룰로오스의 최초 젖은 무게에서 건조 무게를 뺌으로서 미생물 셀룰로오스의 수분함유량을 확인하고, 수분함유량을 미생물 셀룰로오스의 건조 무게로 나눔으로써 미생물 셀룰로오스의 건조중량당 수분함유량을 측정하여, 그 결과를 표 7에 나타내었다. The moisture content of the microbial cellulose was determined by subtracting the dry weight from the initial wet weight of the microbial cellulose, and the water content per dry weight of the microbial cellulose was measured by dividing the moisture content by the dry weight of the microbial cellulose. Indicated.

[표 7]TABLE 7

시간(일)Hours 미생물 셀룰로오스 수분함유량
(수분 g/건조 미생물셀룰로오스 g)
Microbial Cellulose Water Content
(Moisture g / dry microbial cellulose g)
글루쿠론산 올리고머가 첨
가되지 않은 배양액에서 생
산된 미생물 셀룰로오스
Add glucuronic acid oligomer
In uncultured culture
Acid Microbial Cellulose
글루쿠론산 올리고머가 첨
가된 배양액에서 생산된 미
생물 셀룰로오스
Add glucuronic acid oligomer
Rice produced in broth
Biological cellulose
00 88.088.0 106.0106.0 22 70.270.2 95.895.8 44 45.245.2 85.585.5 77 25.025.0 65.765.7 1010 1.81.8 48.948.9 1313 0.00.0 26.526.5 1616 0.00.0 14.014.0 1919 0.00.0 6.436.43 2222 0.00.0 1.31.3 2525 0.00.0 0.00.0 2828 0.00.0 0.00.0 3131 0.00.0 0.00.0

표 7에 나타난 바와 같이, 글루쿠론산 올리고머를 첨가한 정치 배양에서 생산된 미생물 셀룰로오스의 수분함유량은 글루쿠론산 올리고머를 첨가하지 않고 정치 배양하여 생산된 미생물 셀룰로오스의 수분함유량 보다 1.2배 증가한 것을 알 수 있었다. As shown in Table 7, it can be seen that the water content of the microbial cellulose produced in the stationary culture to which the glucuronic acid oligomer was added was 1.2 times higher than the water content of the microbial cellulose produced by the stationary culture without the addition of the glucuronic acid oligomer. there was.

또한, 글루쿠론산 올리고머를 첨가한 배지에서 정치배양으로 생산된 미생물 셀룰로오스의 수분함유 지속성은 25일임에 반해, 글루쿠론산 올리고머를 첨가하지 않은 배지에서 생산된 미생물 셀룰로오스의 수분함유 지속성은 13일에 불과한 것을 확인하였다. In addition, while the water-containing persistence of the microbial cellulose produced by the static culture in the medium containing glucuronic acid oligomer was 25 days, the water-containing persistence of the microbial cellulose produced in the medium without the glucuronic acid oligomer was 13 days. Only confirmed.

실험예 2: 배지에 첨가된 글루쿠론산 올리고머 양에 따른 글루콘아세토박터 한세니 PJK의 미생물 셀룰로오스 생산량 변화 및 글루쿠론산 올리고머 소모량 변화 측정Experimental Example 2 Measurement of Changes in Microbial Cellulose Production and Glucuronic Acid Oligomer Consumption of Gluconacetobacter Hanseni PJK According to the Glucuronic Acid Oligomer Added in the Medium

상기 표 1의 배지 1L에 글루쿠론산 올리고머를 각 5g (0.5%(w/v)) 내지 40g (4%(w/v))까지 첨가한 배지용액에 글루콘아세토박터 한세니 (Gluconacetobacter hansenii) PJK 20ml을 접종한 후, pH5에서 5일간 실시예 4의 방법과 동일하게 진탕 및 정치 배양하였다. Gluconacetobacter hansenii ( Gluconacetobacter hansenii ) in the medium solution to which 5 g (0.5% (w / v)) to 40 g (4% (w / v)) of glucuronic acid oligomer was added to 1 L of the medium of Table 1 above. After inoculating 20 ml of PJK, shaking and standing culture were carried out in the same manner as in Example 4 for 5 days at pH5.

배양 후, 각각의 배지 배양액에서 생성된 미생물 셀룰로오스 및 글루쿠론산 올리고머를 분리하고, 이들의 양을 측정하여 표 8에 나타내었다.After incubation, the microbial cellulose and glucuronic acid oligomers produced in each medium culture were separated, and their amounts were measured and shown in Table 8.

[표 8] [Table 8]

글루쿠론산
올리고머
첨가량 (g)
Glucuronic acid
Oligomer
Amount (g)
배양법Culture method 5일 배양후 수확된
미생물 셀룰로오스
건조중량 (g)
Harvested after 5 days incubation
Microbial cellulose
Dry weight (g)
5일 배양후 배양액내의
글루쿠론산 올리고머 건조중량 (g)
After 5 days incubation
Glucuronic Acid Oligomer Dry Weight (g)
00 진탕concussion 0.900.90 0.300.30 55 진탕concussion 1.531.53 3.153.15 1010 진탕concussion 3.863.86 7.457.45 2020 진탕concussion 4.364.36 16.3516.35 3030 진탕concussion 1.521.52 30.3530.35 4040 진탕concussion 0.020.02 40.7540.75 00 정치politics 4.794.79 0.10.1 55 정치politics 6.006.00 2.902.90 1010 정치politics 7.597.59 9.009.00 2020 정치politics 10.3010.30 18.2018.20 3030 정치politics 0.400.40 30.0030.00 4040 정치politics 0.040.04 41.5041.50

표 8에 나타난 바와 같이, 진탕 배양에서는 30g까지 글루쿠론산 올리고머의 첨가량에 따라 미생물 셀룰로오스의 생산량이 1.7~4.8배 증가하며 20g까지 글루쿠론산 올리고머를 첨가할 경우 글루쿠론산 올리고머가 일부 소모되었다는 것을 알 수 있다. 정치배양에서는 20g 까지 글루쿠론산 올리고머의 첨가량이 증가함에 따라 미생물 셀룰로오스의 생산량이 1.25~2.15배 증가하며 글루쿠론산 올리고머가 일부 소모되었다는 것을 알 수 있다.As shown in Table 8, the production of microbial cellulose increased 1.7-4.8 times depending on the amount of glucuronic acid oligomer added up to 30 g in shaking culture, and some of the glucuronic acid oligomer was consumed when the glucuronic acid oligomer was added up to 20 g. Able to know. In stationary culture, as the amount of glucuronic acid oligomer added increased to 20g, the production of microbial cellulose increased 1.25 ~ 2.15 times, indicating that some of the glucuronic acid oligomer was consumed.

그러나, 진탕배양에서, 글루쿠론산 올리고머의 첨가량이 40g 이상이면 미생물 셀룰로오스의 생산량이 급격히 감소하며, 미생물 셀룰로오스를 거의 생산하지 않음을 확인하였다. 또한, 정치배양에서는 글루쿠론산 올리고머의 첨가량이 30g 이상이면 미생물 셀룰로오스를 거의 생산하지 않음을 확인할 수 있었다. However, in the shaking culture, it was confirmed that when the amount of the glucuronic acid oligomer added is 40 g or more, the yield of the microbial cellulose is drastically reduced and almost no microbial cellulose is produced. In addition, it was confirmed that in stationary culture, when the amount of glucuronic acid oligomer added is 30 g or more, almost no microbial cellulose is produced.

실험예 3: pH에 따른 초산균의 균주 활성도(CFU) 변화와 균의 생존 범위 측정Experimental Example 3: Change of strain activity (CFU) of acetic acid bacteria and survival range of bacteria according to pH

실시예 2와 같은 방법으로 아세토박터 자일리늄 (Acetobacter xylinum) (ATCC23769)을 접종하여 다양한 pH (2.5~9.5) 에서 5일간 정치 배양 후 측정된 미생물 CFU는 표 9와 같다.Microorganisms CFU measured after incubation for 5 days at various pH (2.5 ~ 9.5) by inoculating Acetobacter xylinum (ATCC23769) in the same manner as in Example 2 is shown in Table 9.

[표 9]TABLE 9

pHpH 2.52.5 3.53.5 5.05.0 7.07.0 9.09.0 9.59.5 CFUCFU 00 1.5×105 1.5 × 10 5 4.3×104 4.3 × 10 4 1.7×104 1.7 × 10 4 1.6×102 1.6 × 10 2 00

표 9에 나타난 바와 같이, 글루쿠론산 올리고머를 첨가한 정치 배양에서 측정된 미생물 CFU는 pH 3.5~9.0 사이에서 높게 측정 되었고 pH 3.5 이하와 pH 9.0 이상에서는 측정되지 않았다. 즉 균이 생존하여 미생물 셀룰로오스를 생산하기 위해서는 pH 3.5~9.0 사이에서 배양하여야 함을 확인 하였다. As shown in Table 9, the microbial CFU measured in the static culture added with glucuronic acid oligomer was measured high between pH 3.5 ~ 9.0 and was not measured below pH 3.5 and above pH 9.0. In other words, in order to survive and produce microbial cellulose, it was confirmed that the culture must be in between pH 3.5 ~ 9.0.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As described above in detail the specific parts of the present invention, it is apparent to those skilled in the art that such specific description is merely a preferred embodiment, thereby not limiting the scope of the present invention. something to do. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (9)

셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물을 글루쿠론산 올리고머(glucuronic acid oligomer)를 함유하는 배지에서 배양하는 것을 특징으로 하는 미생물 셀룰로오스의 제조방법.A method for producing microbial cellulose, comprising culturing a microorganism having cellulose-producing ability in a medium containing glucuronic acid oligomer. 제1항에 있어서, 상기 배지에 함유된 글루쿠론산 올리고머(glucuronic acid oligomer)의 함량은 0.5~3.0%(w/v)인 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1, wherein the content of glucuronic acid oligomer contained in the medium is 0.5 to 3.0% (w / v). 제1항에 있어서, 상기 글루쿠론산 올리고머(glucuronic acid oligomer)를 함유하는 배지의 pH는 3.5~9인 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1, wherein the pH of the medium containing glucuronic acid oligomer is 3.5-9. 제1항에 있어서, 상기 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물은 아세토박터 (Acetobacter) 속, 글루콘아세토박터 (Gluconacetobacter) 속, 아그로박테리움 (Agrobacterium) 속, 리조비움 (Rhizobium) 속, 슈도모나스 (Pseudomonas) 속 및 사르시나 (Sarcina) 속으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The microorganism of claim 1, wherein the microorganism having cellulose- producing ability is genus Acetobacter, genus Gluconacetobacter , genus Agrobacterium , genus Rhizobium , genus Pseudomonas , and Method selected from the group consisting of Sarcina genus. 제4항에 있어서, 상기 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물은 글루콘아세토박터 한세니 (Gluconacetobacter hansenii) PJK (KCTC 10505BP) 또는 아세토박터 자일리늄 (Acetobacter xylinum)인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 4, wherein the microorganism having cellulose- producing ability is Gluconacetobacter hansenii PJK (KCTC 10505BP) or Acetobacter xylinum . 제1항에 있어서, 상기 글루쿠론산 올리고머(glucuronic acid oligomer)는 상기 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물의 글루쿠론산 생산 대사회로의 저해제(inhibitor)로 작용하는 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1, wherein the glucuronic acid oligomer acts as an inhibitor of the glucuronic acid production metabolic circuit of the microorganism having the ability to produce cellulose. 제1항에 있어서, 상기 배양은 진탕배양, 정치배양, 회분배양, 유가배양 및 연속식 배양으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the culture is selected from the group consisting of shaking culture, stationary culture, batch culture, fed-batch culture and continuous culture. 제7항에 있어서, 상기 연속식 배양은 다음의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법:The method of claim 7, wherein the continuous culture comprises the following steps: (a) 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물의 배양액을 글루쿠론산 올리고머(glucuronic acid oligomer)를 함유하는 배지에 접종하는 단계;(a) inoculating a culture medium of a microorganism having cellulose producing ability into a medium containing glucuronic acid oligomer; (b) 상기 글루쿠론산 올리고머를 함유하는 배지에서 상기 미생물을 배양하여 미생물 셀룰로오스를 생산하는 단계;(b) culturing the microorganism in a medium containing the glucuronic acid oligomer to produce microbial cellulose; (c) 상기 배양 상등액의 일부를 글루쿠론산 올리고머를 함유하는 새로운 배지에 접종하는 단계; 및(c) inoculating a portion of the culture supernatant with fresh medium containing glucuronic acid oligomer; And (d) 상기 (c) 단계의 글루쿠론산 올리고머를 함유하는 배지에서 상기 셀룰로오스 생성능을 가지는 미생물을 배양하여 미생물 셀룰로오스를 생산하는 단계.(d) culturing the microorganism having the cellulose producing ability in the medium containing the glucuronic acid oligomer of step (c) to produce microbial cellulose. 제1항 내지 제8항중 어느 한항에 있어서, 상기 미생물 셀룰로오스는 초기 수분함유량(water retention value)이 100~106g(수분g/건조 미생물 셀룰로오스g)이고, 수분 함유 지속 시간이 22~25일까지인 것을 특징으로 하는 방법. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the microbial cellulose has an initial water retention value of 100 to 106 g (g / min / dry microbial cellulose g) and a water content duration of up to 22 to 25 days. Characterized in that the method.
KR1020090097390A 2009-10-13 2009-10-13 Method for Producing Bacterial Cellulose Using the Media Containing Glucuronic Acid Oligomer KR101110335B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090097390A KR101110335B1 (en) 2009-10-13 2009-10-13 Method for Producing Bacterial Cellulose Using the Media Containing Glucuronic Acid Oligomer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090097390A KR101110335B1 (en) 2009-10-13 2009-10-13 Method for Producing Bacterial Cellulose Using the Media Containing Glucuronic Acid Oligomer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110040212A true KR20110040212A (en) 2011-04-20
KR101110335B1 KR101110335B1 (en) 2012-02-15

Family

ID=44046616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090097390A KR101110335B1 (en) 2009-10-13 2009-10-13 Method for Producing Bacterial Cellulose Using the Media Containing Glucuronic Acid Oligomer

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101110335B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106124267A (en) * 2016-06-30 2016-11-16 华南理工大学 A kind of quantitative measurement Bacterial cellulose method of retention in paper making process

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104357365B (en) * 2014-11-18 2017-03-08 江南大学 One plant of saccharin Acetobacter gluconicum producing free glucuronic acid

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3034275B2 (en) * 1990-05-25 2000-04-17 東芝エー・ブイ・イー株式会社 Integrator circuit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106124267A (en) * 2016-06-30 2016-11-16 华南理工大学 A kind of quantitative measurement Bacterial cellulose method of retention in paper making process
CN106124267B (en) * 2016-06-30 2019-01-29 华南理工大学 A kind of method of quantitative measurment bacteria cellulose retention in paper making process

Also Published As

Publication number Publication date
KR101110335B1 (en) 2012-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chawla et al. Microbial cellulose: fermentative production and applications.
Kim et al. Self-assembly of bio-cellulose nanofibrils through intermediate phase in a cell-free enzyme system
US11859230B2 (en) Compositions and methods for microbial co-culture
Ullah et al. Recent advancements in bioreactions of cellular and cell-free systems: A study of bacterial cellulose as a model
Park et al. Cellulose production by Gluconacetobacter hansenii in a medium containing ethanol
Jung et al. Bacterial cellulose production by Gluconacetobacter hansenii in an agitated culture without living non-cellulose producing cells
Ha et al. Bacterial cellulose production from a single sugar α-linked glucuronic acid-based oligosaccharide
PL212003B1 (en) Method for obtaining bacterial cellulose, method for bacteria immobilization, method for obtaining immobilized biocatalysts, application of bacterial cellulose, method for modification of cellulose membranes
Çoban et al. Effect of various carbon and nitrogen sources on cellulose synthesis by Acetobacter lovaniensis HBB5
Lustri et al. Microbial cellulose—biosynthesis mechanisms and medical applications
Mohammad et al. An overview of biocellulose production using Acetobacter xylinum culture
Raghavendran et al. Bacterial cellulose: Biosynthesis, production, and applications
Avcioglu Bacterial cellulose: Recent progress in production and industrial applications
CN104911230B (en) The method that in-situ fermentation prepares bacteria cellulose
CN106367459A (en) Method for preparing oligomeric hyaluronic acid with different molecular weights
KR101110335B1 (en) Method for Producing Bacterial Cellulose Using the Media Containing Glucuronic Acid Oligomer
Zikmanis et al. Production of bacterial cellulose from glycerol: the current state and perspectives
Park et al. Bacterial cellulose
Keshk et al. Natural bacterial biodegradable medical polymers: Bacterial cellulose
Rastogi et al. An understanding of bacterial cellulose and its potential impact on industrial applications
Mona et al. Microbial cellulose: production and application
KR102084501B1 (en) Mudium composition for the fermentation of microorganism producing phas comprising enzymatic hydrolysates of lees
Rocha et al. Bacterial cellulose: Strategies for its production in the context of bioeconomy
KR101435580B1 (en) Method for Producing Bacterial Cellulose Using Gluconacetobacter sp. KCG326 Strain Using Optimal Carbon Source and Nitrogen Source
Sobti et al. Chemical Modification of Bacterial Cellulose for Industrial Applications

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141211

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160108

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161220

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171208

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200102

Year of fee payment: 9