KR900008744B1 - Process for the production of a fermentation starting material - Google Patents

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Abstract

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Description

발효 출발물질의 제조방법Process for preparing fermentation starting material

본 발명은 사탕수수당밀로부터 발효 출발물질을 제조하는 방법, 특히 발효 기술로써 L-글루탐산을 제조할 때 사용되는 탄소원으로서 더 적절하도록 사탕수수당밀을 전화시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a fermentation starting material from sugar cane molasses, in particular a method for converting sugar cane molasses to be more suitable as a carbon source used when producing L-glutamic acid by fermentation technology.

사탕수수당밀은 당-제조 공업에서 제조되는 자당-함유 부산물이고, 발효 기술로 L-글루탐산을 제조할 때 바람직한 탄소원으로 사용되고 있다.Sugar cane molasses is a sucrose-containing byproduct produced in the sugar-making industry and is used as a preferred carbon source when producing L-glutamic acid by fermentation technology.

본 발명자들은, L-글루탐산을 제조하는데 더 바람직한 출발물질로 사용할 사탕수수당밀을 개량하기 위해서 연구한 결과, 사탕수수당밀을 양이온형 교환수지로 충전된 수지 칼럼에 통과시키고 pH 5 내지 8인 물을 수지 칼럼에 통과시켜 그것과 함께 용출된 당을 함유하는 용출액 획분을 얻은 후 이 획분을 탄소원으로 사용하여 발효시켜 L-글루탐산을 제조하면, L-글루탐산은 원사탕수수당밀을 탄소원으로 사용한 경우에 비해 높은 수율로 제조될 수 있다는 것을 발견했다.The present inventors have studied to improve the sugar cane molasses to be used as a more preferable starting material for producing L-glutamic acid, and the sugar cane molasses is passed through a resin column filled with a cationic exchange resin and the water having a pH of 5 to 8 After passing through a resin column to obtain an eluate fraction containing sugars eluted with it, the fraction is used as a carbon source and fermented to produce L-glutamic acid. L-glutamic acid is compared to the case where raw sugar cane molasses is used as a carbon source It has been found that it can be produced in high yields.

상기 발견을 기초로 하여 본 발명자들은 사탕수수밀을 변화시키는 연구를 더 한 결과, 이온교환수지를 사용하는 전술한 크로마토그래피 과정 전에 사탕수수밀에 인베르타아제 또는 무기산을 가해 자당을 예비로 전화시킴으로써, 크로마토그래피 과정중의 당 회수가 증대됨을 발견하게 되었다.Based on the findings, the present inventors have further studied the study of changing sugar cane wheat, adding preliminary conversion of sucrose by adding invertase or inorganic acid to sugar cane wheat before the above-mentioned chromatography process using ion exchange resin. As a result, the sugar recovery during the chromatography process was found to be increased.

따라서 다음 발명이 존재하게 되었다.Thus, the following inventions existed.

즉, 본 발명은 (1) 사탕수수밀에 인베르타아제 또는 무기산을 가하고, 인베르타아제 또는 무기산이 첨가된 사탕수수당밀을 언급된 사탕수수당밀에 함유된 당 거의 전량이 전화되는데 필요한 시간 동안 전화에 적절한 온도 및 pH로 유지시키고(전화과정(inversion step)), (2) 상기 과정(1)에서 인베르타아제 또는 무기산으로 처리된 사탕수수밀을 양이온 형 양이온 교환 수지로 충전된 칼럼에 통과시키고 이어 pH 5 내지 8인 물을 전화당의 97% 또는 그 이상을 용출시키기에 충분한 양으로 언급한 수지 칼럼에 통과시키고(크로마토그라피 과정), (3) 상기 과정(2)에서 형성된 전화당 -함유 용출액 획분을 발효에 의해 L-글루탐산을 제조하는데 필요한 탄소원으로 얻음을 특징으로 하여, 발효 출발물질을 제조하는 방법에 관한 것이다.That is, the present invention (1) invertase or inorganic acid added to sugar cane wheat, and invertase or inorganic acid added sugar cane molasses for the time necessary for almost all of the sugar contained in the mentioned sugar cane molasses to be converted At an appropriate temperature and pH (inversion step), (2) the sugar cane mill treated with invertase or inorganic acid in step (1) was passed through a column filled with a cation type cation exchange resin and Water of pH 5-8 was then passed through the resin column mentioned in an amount sufficient to elute 97% or more of invert sugar (chromatography process), and (3) invert sugar-containing eluate formed in process (2). A fraction is obtained as a carbon source for producing L-glutamic acid by fermentation, and thus a method for producing a fermentation starting material.

발효 출발물질을 제조하는 상기 방법에 있어서, 사탕수수당밀을 칼륨형 양이온 교환수지로 충전된 칼럼에 통과시키는 과정(4)(이온교환과정)을 과정(1) 및 과정(2) 사이에서 수행한다면 그리고 과정(2) 중에서 칼륨형 양이온 교환수지를 양이온형 양이온 교환수지로 사용한다면 당의 회수 효율이 더 높고 L-글루탐산 생산성도 더 높다.In the above method for preparing a fermentation starting material, the process (4) (ion exchange process) of passing sugarcane molasses through a column filled with potassium cation exchange resin is carried out between the processes (1) and (2). In the process (2), if the potassium type cation exchange resin is used as the cation type cation exchange resin, sugar recovery efficiency is higher and L-glutamic acid productivity is higher.

지금까지 인베르타아제를 사용하여 사탕수수밀중에 함유된 당을 전화시키고 수득한 전화당을 사용하여 발효로써 L-글루탐산을 생성시키면, L-글루탐산 생산성은 비전화당을 사용한 경우보다 높다는 것은 공지의 사실이다. [참조 : 일본국 특허원 공개 번호 제85290/1981] 그러나 인베르타아제 또는 무기산을 사용하여 사탕수수당밀 중의 당을 예비로 전화시킴으로써 양이온 형 양이온 교환수지를 사용한 크로마토그래피에 의한 사탕수수당밀 중 당의 정제 효율을 높일 수 있다는 것은 새로운 발견이다. 더욱이 사탕수수당밀중의 당을 강한 산성 양이온 교환수지를 사용하여 크로마토그라피시켜 정제한다는 케이. 사야마 등의 것은 공지[참조 : K. Sayama 등의 Chromatographic Separation fo Molasses Constituents Part 1, Recovery of sucrose form Molasses, "Journal of Sugar Refining Technique Research Association", No. 29 1-9(1980)]되어 있으나, 그렇게 정제된 당을 이용하며 L-글루탐산의 생산성을 증진하는 것은 공지되지 않았다. 더욱이, 당밀의 산 가수분해물 아황산 형 또는 하이드로겐 설파이드형 이온교환수지를 사용한 크로마토그래피를 수행하여 정제된 포도당 및 과당을 수득하는 것은 공지[참조 : 일본국 특허 공고번호 제28680/1980] 되었으나, 이 방법으로 정제된 포도당 및 과당을 사용하여 발효 기술로써 L-글루탐산을 생산할 때, L-글루탐산은 양이온 교환수지에 의해 정제된 전화당을 사용할 때 만큼 효율로 생상되지 않았다.To date, it is known that if invertase is used to invert sugars contained in sugar cane and L-glutamic acid is produced by fermentation using the obtained invert sugar, L-glutamic acid productivity is higher than that of non-sugars. to be. [Reference: Japanese Patent Application Laid-Open No. 85290/1981] However, purification of sugars in sugarcane molasses by chromatography using a cationic cation exchange resin by preliminarily converting sugars in sugarcane molasses using an invertase or an inorganic acid. It is a new discovery that efficiency can be increased. Furthermore, the sugar in sugarcane molasses is purified by chromatography using a strong acid cation exchange resin. Sayama et al., K. Sayama et al., Chromatographic Separation fo Molasses Constituents Part 1, Recovery of sucrose form Molasses, "Journal of Sugar Refining Technique Research Association", No. 29 1-9 (1980), but it is not known to utilize sugars so purified and to enhance the productivity of L-glutamic acid. Furthermore, it has been known to obtain purified glucose and fructose by chromatography using molasses acid hydrolyzate sulfite-type or hydrogen sulfide-type ion exchange resins (Japanese Patent Publication No. 28680/1980). When producing L-glutamic acid by fermentation techniques using glucose and fructose purified by the method, L-glutamic acid was not produced as efficiently as using invert sugars purified by cation exchange resins.

인베르타아제로서는, 시판용 효소와 인베르타아제 활성을 가진 이스트 미생물세포 및 그들의 처리산물이 사용될 수 있다.As the invertase, commercially available yeast microorganism cells having enzyme and invertase activity and their processed products can be used.

이스트로서는, 사카로미세스(Saccharomyces)속, 칸디다(Candida)속, 미코토룰과(Mycotorula)속, 데바료미세스(Debaryomyces)속, 피키아(Pichia)속, 한셀눌라(Hansenula)속 및 토룰롭시스(Torulopsis)속에 속하는 이스트가 사용되고, 또한 이들 이스트를 당밀, 포도당, 펄프생산폐액, 대두유장, 식품공업폐액, 쥬스 등이 함유된 배지에서 배양시켜 얻은 이스트 미생물 세포도 사용된다. 이스트 미생물 세포 처리산물로서는, 미생물 세포를 단지 건조시켜 얻은 건조 미생물 세포(예 : 배이커의 이스트, 양조폐액 이스트 등) : 이스트 미생물 세포에서의 이스트 추출물, RNA, 글루타티온 등과 같은 유용한 성분을 제거한 후의 잔유물 ; 이자가 소화된 미생물 세포 잔유물 ; 물리적으로 파괴시킨 미생물세포 : 라이소자임, 톨루엔, 계면활성제 등으로 처리한 미생물 세포 등이 사용된다.Examples of yeast include Saccharomyces, Candida, Mycotorula, Debaryomyces, Pichia, Hansenula, and Tolulopsis. Yeast belonging to the genus Torulopsis is used, and yeast microbial cells obtained by culturing these yeasts in a medium containing molasses, glucose, pulp producing waste, soybean whey, food waste, juice and the like are also used. As a yeast microbial cell treated product, dried microbial cells obtained by only drying the microbial cells (e.g., yeast of brewers, brewing liquor yeast, etc.): residues after removing useful components such as yeast extract, RNA, glutathione, etc. from yeast microbial cells ; Autosomal digested microbial cell residue; Physically destroyed microbial cells: microbial cells treated with lysozyme, toluene, surfactants, and the like are used.

인베르타아제를 사용하여 당밀 중의 자당을 전환시키기 위해서는, 당밀을 적절한 농도(예 : 10 내지 50g/dl)로 희석시키고 전술한 인베르타아제원을 거기에 가한 후 5 내지 20시간 동안 60℃를 유지시켜 효소 반응을 수행한다.To convert sucrose in molasses using invertase, the molasses is diluted to an appropriate concentration (e.g. 10 to 50 g / dl) and the invertase source described above is added thereto and held at 60 ° C for 5 to 20 hours. To carry out the enzymatic reaction.

산으로 자당을 전화시키는 것은, 염산이나 황산을 가해 당밀의 pH를 1.0 내지 4.0으로 조정하고 80 내지 100℃의 온도로 가열하는 통상의 방법으로 수행한다. 산 가수분해 후에 수산화나트륨 같은 알칼리를 가해 중화시킨다. 산 분해와 중화과정 동안 침전물이 형성될 경우, 침전물을 제거하는 것이 바람직하고, 그로써 정제 효과가 더 증대된다.The conversion of sucrose into acid is carried out by the conventional method of adding hydrochloric acid or sulfuric acid to adjust the pH of molasses to 1.0 to 4.0 and heating to a temperature of 80 to 100 ° C. After acid hydrolysis, an alkali such as sodium hydroxide is added to neutralize. If a precipitate forms during acid decomposition and neutralization, it is desirable to remove the precipitate, thereby further enhancing the purification effect.

본 발명에 사용되는 양이온 교환 수지는 암베르리테 IR-120, 다웩스 -50, 디아이온 SK-IBS 등과 같은 강한 산성 양이온 교환수지가 바람직하다.The cation exchange resin used in the present invention is preferably a strong acidic cation exchange resin such as Amberlite IR-120, Dafenx-50, Diion SK-IBS and the like.

양이온 교환 수지는 나트륨 또는 칼륨형이 더 바람직하다. 전술한 이온 교환 수지를 적절한 크기의 칼럼에 충전시킨 후 전환 과정응ㄹ 거친 사탕수수당밀을 이 칼럼에 넣고 이어 전화당을 pH 5 내지 8인 물로 용출시킨다. 용출 순서는 다음과 같다 : 색소물질 및 무기염을 먼저 용출시키고 다음에 포도당 및 과당을 용출시킨다. 크로마토그래피 후, 전화당(즉, 포도도아 과당)을 함유하는 획분을 수거하여 당을 이물질(extraneous matter)로부터 회수할 수 있다.The cation exchange resin is more preferably sodium or potassium type. After filling the above-mentioned ion exchange resin into a column of appropriate size, the coarse sugar cane molasses subjected to the conversion process is put into this column, and the invert sugar is eluted with water having a pH of 5 to 8. The elution sequence is as follows: The pigment and inorganic salts are eluted first, followed by glucose and fructose. After chromatography, fractions containing invert sugar (i.e., fructose fructose) can be harvested to recover sugars from extraneous matter.

사용된 칼럼은 바람직하게는 열보유 자킷이 장치된 칼럼이 바람직하고 칼럼내 온도는 50 내지 90˚로 유지시키는 것이 바람직하다. 언급한 칼럼에 통과시킬 전화당의 농도는 자당으로 계산하여 15-50g/dl이 적절하고 35-45g/dl이면 더 바람직하고 경제적이다. 또한 용액 통과율은 0.5 내지 2 S. V.가 바람직하다.The column used is preferably a column equipped with a heat retaining jacket and the temperature in the column is preferably maintained at 50 to 90 °. The concentration of invert sugar to be passed through the mentioned column is more preferable and economical if 15-50 g / dl is appropriate and 35-45 g / dl, calculated as sucrose. In addition, the solution passage rate is preferably 0.5 to 2 S. V.

상기 기술된 크로마토그래피에 의한 용출액은 다음 획분으로 나누어진다.The eluate by chromatography described above is divided into the following fractions.

제1획분 : 최초 용출액에서부터 고체물질(당밀의 이물질) 용출까지의 획분First fraction: fraction from the initial eluate to the elution of solids (dirt of molasses)

제2획분 : 제1획분으로 종말점에서부터 이물질의 농도가 전기 전도도 측정 최고치의 1/2내지 1/3에 달할 때까지의 획분Second fraction: The fraction from the end point until the concentration of foreign matter reaches 1/2 to 1/3 of the highest electrical conductivity measurement.

제3획분 : 제2획분의 종말점에서부터 전화당 농도가 약 1 내지 5g/dl에 달할 때까지의 획분Third fraction: fraction from the end of the second fraction until the concentration of invert sugar reaches about 1-5 g / dl

제4획분 : 제3획분의 종말점에서부터 이물질 농도가 전기 전도도 측정 최고치의 1/2 내지 1/3에 달할 때까지의 획분4th fraction: The fraction from the end of the third fraction until the foreign substance concentration reaches 1/2 to 1/3 of the highest electrical conductivity measurement.

제5획분 : 제4획분의 종말점에서부터 전화당이 농도가 최고치의 약 1/2 내지 1/3에 달할 때까지의 획분5th fraction: From the end of the 4th fraction, the fraction from invert sugar to about 1/2 to 1/3 of its maximum

제6획분: 제5획분의 종말점에서부터 전화당의 농도가 1g/dl에 달할 따까지의 획분6th fraction: The fraction from the end of the 5th fraction up to 1 g / dl of invert sugar

이러한 획분들 중, 제5획분은 수거할 전화당이 함유된 획분이고, 제3획분은 이물질-함유 획분으로서 분리수거한다. 제2획분은 이미 전화 과정을 거친 사탕수수당밀을 공급하기 전에 다음 크로마토그래피 뱃치(batch)의 수지 칼럼에 공급하는 것이 바람직하다. 또한 제4 및 제6획분은, 이미 전화 과정을 거친 사탕수수당밀을 다음 뱃치의 수지칼럼에 공급한 후에 수지 칼럼에 공급하는 것이 바람직하다. 더욱이, 제1획분은 용출을 위해 pH 5 내지 8인 물로 다시 사용하는 것이 바람직하다.Among these fractions, the fifth fraction is a fraction containing invert sugar to be collected, and the third fraction is collected separately as a foreign matter-containing fraction. The second fraction is preferably fed to the resin column of the next chromatography batch before feeding the sugarcane molasses that has already been converted. In addition, it is preferable that the fourth and sixth fractions are fed to the resin column after supplying the sugar cane molasses which has already been converted to the resin column of the next batch. Moreover, the first fraction is preferably used again with water at pH 5-8 for elution.

이러한 공정을 반복함으로써 평형은 5 또는 6회 후에 달하게 되는데, 이로써 이물질 및 전화당을 안전하게 분리시킬 수 있다. 환언하면, 당밀에 함유된 이물질을 주로 함유한 획분은 제3획분으로 회수되고, 이물질 소량만을 함유하는 전화당 획분은 제5획분으로서 회수된다.By repeating this process, the equilibrium is reached after five or six times, which can safely separate foreign bodies and invert sugar. In other words, the fraction mainly containing foreign matter contained in molasses is recovered as the third fraction, and the invert sugar fraction containing only a small amount of foreign matter is recovered as the fifth fraction.

상기 기술한 크로마토그래피 전에, 이미 전화 과정을 거친 사탕수수당밀을 칼륨 이온형 양이온 수지로 충전된 칼럼에 통과시키고 또한 그리고 크로마토그래피 과정 중의 양이온형 교환 수지가 칼륨 이온형이라면, 전화당의 정제 효율은 더 증대된다. 양이온 교환 수지는 크로마토그래피 과정에서와 같이 강한 산성 양이온 교환 수지가 바람직하다.Prior to the above-mentioned chromatography, if the sugarcane molasses which has already been converted is passed through a column filled with potassium ion type cation resin, and if the cation type exchange resin during the chromatography process is potassium ion type, the purification efficiency of invert sugar is further increased. Is increased. The cation exchange resin is preferably a strong acidic cation exchange resin as in the chromatography process.

이러한 과정으로 당밀 중의 거의 모든 양이온이 칼륨 이온이 된다. 이온 교환 과정의 공전 온도는 실온 내지 90℃, 바람직하게는 50 내지 80℃이고 공급율은 0.5 내지 5S. V. (용출부피/시간당 수지부피 ×)이다.This process results in almost all cations in molasses becoming potassium ions. The idle temperature of the ion exchange process is from room temperature to 90 ° C., preferably from 50 to 80 ° C. and the feed rate is from 0.5 to 5 S. V. (Elution volume / resin volume per hour x).

초과된 이온 교환수지의 이온 교환 용량 및 용출 당밀이 다른 양이온의 이온 등가물로 계산하여 약 17%의 혼입을 나타내는 점에서 당밀의 공급을 중단한다.The supply of molasses is stopped at the point that the excess ion exchange capacity of the ion exchange resin and the elution molasses are calculated as ion equivalents of other cations, resulting in about 17% incorporation.

이온 교환 수지는 재생시켜 다시 사용할 수 있고 언급한 재생은 재생제를 사용하여 통상 방법을 수행할 수 있다.The ion exchange resin can be regenerated and used again and the regeneration mentioned can be carried out in a conventional manner using a regenerant.

더욱이, 이온 교환 과정 중의 이온 교환 수지의 적재분(burden)은, 이온교환 과정 전에, 이미 전화 과정을 거친 사탕수수당밀을 초고속 원심 분리기(예, 웨스트팔리아 제품인 모델 SAOH 등)에 통과시켜 당밀중에 함유된 고형분(즉 찌꺼기)을 제거하거나 인산 또는 인산염을 첨가하여 혼탁을 제거하고 동시에 칼슘염도 제거하여 줄일 수 있다.Furthermore, the load of the ion exchange resin during the ion exchange process is passed through the already processed sugar cane molasses through an ultrafast centrifuge (e.g., model SAOH from Westfalia) before the ion exchange process. It can be reduced by removing the contained solids (i.e., residues) or by adding phosphoric or phosphate to remove turbidity and at the same time removing calcium salts.

수득한 당을 탄소원으로 사용하여 발효 기술로써 L-글루탐산을 제조하기 위해서는 통상 이용되는 L-글루탐산-생성미생물을 사용할 수 있으며, 본 발명에 사용되는 미생물 배양용 배지 및 배양 조건은 특이하지 않다.In order to produce L-glutamic acid by fermentation technique using the obtained sugar as a carbon source, a commonly used L-glutamic acid-producing microorganism can be used, and the culture medium and culture conditions used in the present invention are not specific.

통상적으로 공지된 L-글루탐산-생성 가능 미생물의 예는 다음과 같다 :Examples of commonly known L-glutamic acid-producible microorganisms are as follows:

브레비박테륨 플라범(Brevibacterium flavum) ATCC 14067Brevibacterium flavum ATCC 14067

브레비박테륨 락토퍼멘팀 (Brevibacterium latofermentum) ATCC 13869Brevibacterium latofermentum ATCC 13869

브레비박테륨 사카롤리티쿰(Brevibacterium Saccharolyticum) ATCC 14066Brevibacterium Saccharolyticum ATCC 14066

브레비박테륨 티오젠탈리스(Brevibacterium thiogentalis) ATCC 19240Brevibacterium thiogentalis ATCC 19240

코리네박테륨 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum) ATCC 13032Corynebacterium glutamicum ATCC 13032

코리네박테륨 멜라세콜라(Corynebactertium melassecola) ATCC 17965Corynebacterium melassecola ATCC 17965

배지에 함유된 탄소원은 본 발명의 방법으로 수득한 당인데, 그 당과 사탕무우당밀, 천연당, 전분의 산 및 효소 가수분해물 등과 같은 다른 탄소원과의 혼합물 형태로 사용할 수 있다.The carbon source contained in the medium is a sugar obtained by the method of the present invention, and may be used in the form of a mixture of the sugar with other carbon sources such as beet molasses, natural sugars, acids and enzyme hydrolysates of starch and the like.

본 발명 방법으로 제조한 발효 출발 물질을 사용하여 L-글루탐산 발효를 수행함으로써, L-글루탐산은 사탕수수당밀을 사용한 경우보다 높은 효율로 제조할 수 있다. 더욱이 효율을 증진하는 그러한 효과는 본 발명 방법과 같은 동일한 과정으로 수행할 지라도 사탕무우당밀(beet molasses)을 사용한다면 얻을 수 없으므로, 이것이 사탕수수당밀(cone molasses)의 특이성이다. 또한 본 발명 방법을 이용하면 사탕수수당밀중의 당 회수가 대단히 높고 더욱이 바람직하게 정제된 당이 얻어지므로, L-글루탐산 발효액으로부터 L-글루탐산을 더 쉽게 얻을 수 있다.By performing L-glutamic acid fermentation using a fermentation starting material prepared by the method of the present invention, L-glutamic acid can be produced with higher efficiency than when using sugarcane molasses. Moreover, such an effect of enhancing efficiency is not obtained by using beet molasses even if performed in the same process as the present method, so this is the specificity of cone molasses. The method of the present invention also makes it possible to obtain L-glutamic acid more easily from L-glutamic acid fermentation because the sugar recovery in sugarcane molasses is very high and more preferably refined sugars are obtained.

[실시예 1]Example 1

1) 전화 고정1) phone fixed

(a) 인베르타아제를 사용한 전화(a) Telephone using invertase

물로 희석함으로써 당 농도 55g/dl로 조정한 사탕수수당밀에 당의 g당 1.2㎎ 비율로 시판용 "비오콘(Biocon)" (Biocon Co.)에서 제조한 이스트 미생물의 세포벽(건조품)을 가하고 10시간 동안 55˚를 유지시켜 효소 반응을 수행한다.To sugarcane molasses adjusted to a sugar concentration of 55 g / dl by dilution with water, a cell wall (dried product) of yeast microorganisms manufactured by commercially available "Biocon" (Biocon Co.) was added at a rate of 1.2 mg / g of sugar for 10 hours. The enzyme reaction is carried out by maintaining 55 °.

(b) 산을 사용한 전화(b) telephone with mountains

물을 가해 당 농도 55g/dl로 조정한 사탕수수당밀에 황산을 가해 당밀의 pH를 1.5로 조정하고 20분 동안 100˚ 온도를 유지시켜 분해 반응을 수행한다. 이어 반응 혼합물을 냉각시킨 다음 수산화나트륨을 가해 중화시키고(pH 6.0)여과한다.Sulfuric acid was added to sugarcane molasses adjusted to a sugar concentration of 55 g / dl by adding water to adjust the pH of the molasses to 1.5, and the decomposition reaction was performed by maintaining the temperature at 100˚ for 20 minutes. The reaction mixture is then cooled, neutralized by addition of sodium hydroxide (pH 6.0) and filtered.

2) 크로마토그래피 과정2) Chromatography Process

(a) 양이온 교환 수지 처리(a) cation exchange resin treatment

당농도 40g/dl로 조정한 30㎖의 당밀을 240㎖의 칼륨형 양이온 교환 수지("디아이온 SK-1Bs")로 충전된 칼럼에 넣고 물로 용출시킨다. 온도는 70℃로 유지시키고 물 공급 속도는 12ℓ/시간마다 용출액을 고속액체 크로마토그래프로 분석하고 포도당, 과당 및 및 자당을 함유한 획분을 수거하면 당 93%가 회수된다. 고형분으로서 회수된 당의 양을 측정하고 당 순도를 계산한다.30 ml of molasses adjusted to a sugar concentration of 40 g / dl is placed in a column filled with 240 ml of potassium type cation exchange resin ("Diion SK-1Bs") and eluted with water. The temperature was maintained at 70 ° C. and the water feed rate was analyzed by high-performance liquid chromatography every 12 liters / hour and the fractions containing glucose, fructose and sucrose were recovered and 93% of sugar was recovered. The amount of sugar recovered as solids is measured and the sugar purity is calculated.

(b) 음이온 교환 수지 처리(b) anion exchange resin treatment

당농도 40g/dl로 조정한 30㎖의 당밀을 240㎖의 아황산 형 음이온 교환수지("암베르리테 IRA-400")으로 충전된 칼럼에 넣고 물로 용출시킨다. 온도는 40˚로 유지시키고 물 공급 속도는 12ℓ/시간마다 용출액의 당 농도 및 총 고형분 농도를 측정하고 당 93%가 회수된 당 획분의 당 농도를 계산한다.30 ml of molasses adjusted to a sugar concentration of 40 g / dl is placed in a column packed with 240 ml of sulfurous anion exchange resin ("Amberrite IRA-400") and eluted with water. The temperature is maintained at 40 ° and the water feed rate is measured every 12 liters / hour of sugar concentration and total solids concentration, and the sugar concentration of the sugar fraction with 93% sugar recovered is calculated.

3) L-글루탐산 발효3) L-glutamic acid fermentation

다음 표 1의 실험적 조성물로써, 출발물질로, 사용된 사탕수수당밀을 상기 기술된 조건으로 계속 처리하고, 수득한 당을 발효 시험한다. 즉, 수득된 당밀을 당 농도 50%로 농축시키고 이중 50㎖를 다음 표 1의 조성을 가진 염 용액 250㎖와 혼합하여 글루탐산 발효용 배지 300㎖를 제조한다.As the experimental composition of the following Table 1, as starting materials, the sugarcane molasses used was continuously treated under the conditions described above, and the sugar obtained was fermented. That is, the molasses obtained is concentrated to 50% sugar concentration, and 50 ml of the mixture is mixed with 250 ml of a salt solution having the composition of Table 1 to prepare 300 ml of glutamic acid fermentation medium.

[표 1 염용액의 조성]TABLE 1 Composition of Salt Solution

Figure kpo00001
Figure kpo00001

(*는 크로마토그래피로 분리된 당 용액의 경우 첨가함)(* Is added for sugar solution separated by chromatography)

L-글루탐산 생산을 위해 제조한 배지 300㎖씩을 1.0ℓ들이 발효조 각각에 넣어 115℃로 10분간 가열하여 멸균시킨다. 미리 배양한 브레비박테륨 락토퍼멘텀 ATCC 13869를 각각에 접종시키고 31.5℃에서 암모니아 가스로 pH 7.8을 유지하면서 통기 교반하여 배양시킨다.300 ml of the medium prepared for the production of L-glutamic acid were put into each 1.0 L fermenter and sterilized by heating at 115 ° C. for 10 minutes. Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869 that had been incubated beforehand was inoculated into each, and cultured by aeration stirring while maintaining pH 7.8 with ammonia gas at 31.5 ° C.

배지중에 자당으로서 측정된 당 농도가 배양도중 3% 이하로 떨어지면 사용된 당 용액 소량을 가해 당 농도 2% 내지 4%로 조정하면서 36시간 동안 배양시킨다.When the sugar concentration measured as sucrose in the medium drops to 3% or less in culture, a small amount of the sugar solution used is added and incubated for 36 hours while adjusting the sugar concentration to 2% to 4%.

당용액 첨가량은 모든 실험에서 80㎖이다. 또한 배양도중 예정된 세포량에 도달된 점에서 계면활성제 "트윈 60"을 배지당 0.6%만큼 가한다.The amount of sugar solution added was 80 ml in all experiments. In addition, the surfactant "Tween 60" is added by 0.6% per medium at the point where the predetermined cell volume is reached during the culture.

4) 결과4) Results

수행된 실험 결과는 표 2와 같다. 표 2는, 프로마토그래피 과정을 수행할 때, 얻어진 당획분 중 불순물 제거율 %(당이 아닌 이물질), 배양중에 축적된 L-글루탐산의 량 및 발효 시험에 있어서 L-글루탐산의 수율(당을 기준)을 나타낸다.The experimental results performed are shown in Table 2. Table 2 shows the percent removal of impurities (non-sugar foreign matter), the amount of L-glutamic acid accumulated during the cultivation, and the yield of L-glutamic acid in the fermentation test (sugar-based). ).

[표 2 당 농도 및 발효 수율][Table 2 Sugar Concentration and Fermentation Yield]

Figure kpo00002
Figure kpo00002

- : 수행하지 않음-: Do not perform

O : 수행함.O: performed.

[실시예 2]Example 2

물을 사탕수수당밀에 가하여 당 농도가 약 50g/dl되게 한후, 인베르타아제원으로 시판용 "비오콘"을 당 g당 1.2㎎ 비율로 가한다.Water is added to the sugar cane molasses so that the sugar concentration is about 50 g / dl, and commercially available "biocon" is added at a ratio of 1.2 mg per gram of sugar as an invertase source.

그리고 그 혼합액을 10시간 동안 55℃로 유지시켜 효소 반응을 수행한다. 240㎖의 K형 양이온 교환 수지(다아이온 SK-1B)로 충전된 칼럼(30ø 300㎜)의 자켓온도를 50℃로 유지시키고 인베르타아제-처리당밀을 50℃로 조정하여 2S. V.로 공급하고 칼럼으로부터 용출된 500㎖의 당밀을 회수한다. 이미 이온 교환 과정을 거친 이 당밀을 원자 흡수 분광법 및 고속 액체 크로마토그래피를 사용하며 Na, K, ㎎, Ca 및 NH3에 대해 분석한 결과 이온 등가물의 98%가 K로 치환된 것으로 나타났다.The mixture is then maintained at 55 ° C. for 10 hours to carry out the enzyme reaction. The jacket temperature of the column (30 ° 300 mm) packed with 240 ml K-type cation exchange resin (Daion SK-1B) was maintained at 50 ° C. and the invertase-treated molasses was adjusted to 50 ° C. to give 2S. Feed to V. and recover 500 ml of molasses eluted from the column. This molasses, which had already undergone ion exchange, was analyzed for Na, K, mg, Ca, and NH 3 using atomic absorption spectroscopy and high performance liquid chromatography, indicating that 98% of the ionic equivalents were substituted with K.

240㎖의 K형 양이온 교환 수지(다이이온 SK 104S)로 채워진 자켓 칼럼을 60℃로 유지시키고, 인베르타아제 처리과정 및 상술한 양이온 교환 과정을 거쳐 60℃로 유지시킨 당밀 30㎖를 60℃에서 공급한다. 용출액을 12㎖ 씩으로 분획시키고, 각 회분을 고속 용액 크로마토그래피로써 분석한다. 대조용으로서 인베르타아제 처리 과정을 거쳤으나 이온 교환 과정은 거치지 않은 당밀에 동일한 크로마토그래피를 행한다. 어떤 크로마토그래피에서도, 공급하는 당 농도를 40g/dl로 조정한다.The jacket column filled with 240 ml of K-type cation exchange resin (diion SK 104S) was kept at 60 ° C, and 30 ml of molasses maintained at 60 ° C through the invertase treatment and the above-described cation exchange process at 60 ° C. Supply. The eluate is partitioned into 12 ml portions and each batch is analyzed by high speed solution chromatography. As a control, the same chromatography was performed on molasses which had been subjected to invertase but not subjected to ion exchange. In any chromatography, the sugar concentration to be fed is adjusted to 40 g / dl.

크로마토그래피 한 후, 당획분을 수거하면 당 93%가 회수된다. 이 당용액의 불순물 제거율(당 이외의 이물질 제거율 %)은 71%이다. 반대로, 이온 교환 처리를 수행하지 않는 대조용의 경우, 불순물 제거율은 54%이다. 그러므로 이온 교환 처리할 경우 분리도가 증대됨을 알 수 있다.After chromatography, the sugar fractions are collected and 93% of sugar is recovered. The impurities removal rate (% foreign matter removal rate other than sugar) of this sugar solution is 71%. In contrast, in the case of the control which does not perform the ion exchange treatment, the impurity removal rate is 54%. Therefore, it can be seen that the degree of separation increases when the ion exchange treatment is performed.

또한 크로마토그래피를 반복함으로써, 이온 교환 처리를 하는 경우든 이온 교환처리를 하지 않는 경우든 둘 다에 대해, 당 획분을 회수하여 각 당 용액의 불순물 제거율 %를 측정한다. 그 결과가 표 3에 있다.By repeating the chromatography, the sugar fraction is recovered and the percent impurity removal of each sugar solution is measured for both the ion exchange treatment and the ion exchange treatment. The results are in Table 3.

[표 3 불순물 제거율의 변화][Table 3 Changes in Impurity Removal Rate]

Figure kpo00003
Figure kpo00003

표 3에서 명백히 나타난 바와 같이, 이온 교환 처리를 수행했을 때, 불순물 제거율은 안정되어 있고, 크로마토그래피를 반복했을 경우에도 제거율이 감소되지 않았다. 반대로 이온 교환 처리를 수행하지 않을 경우, 크로마토그래피의 반복으로 분리도가 감소되고 제거되는 불순물 제거율이 현저히 감소되었다. 그러므로 이온 교환 처리에 의해 높은 분리도가 안정하게 유지됨을 알 수 있다.As apparent from Table 3, when the ion exchange treatment was performed, the removal rate of impurities was stable, and even when the chromatography was repeated, the removal rate did not decrease. On the contrary, when the ion exchange treatment was not performed, the repetition of the chromatography reduced the degree of separation and significantly reduced the removal rate of impurities. Therefore, it can be seen that the high degree of separation is stably maintained by the ion exchange treatment.

Claims (3)

(1) 사탕수수당밀에 인베르타아제 또는 무기산을 가하고, 인베르타아제 또는 무기산이 첨가된 사탕수수당밀을 언급된 사탕수수당밀에 함유된 당 거의 전량이 전화되는데 필요한 시간동안 전화에 적절한 온도 및 pH로 유지시키고, (2) 상기 과정(1)에서 인베르타아제 또는 무기산으로 처리된 사탕수수당밀을 양이온형 양이온 교환 수지로 충전된 칼럼에 통과시키고, 이어 pH 5 내지 8인 물을, 전화당의 97% 또는 그 이상을 용출시키기에 충분한 양으로 언급한 수지 칼럼에 통과시키고, (3) 상기 과정 (2)에서 형성된 전화당-함유 용출액 획분율, 발효에 의해 L-글루탐산을 제조하는 데 필요한 탄소원으로 얻음을 특징으로 하여, 발효 출발물질을 제조하는 방법.(1) The temperature and pH appropriate for the conversion for the time necessary for adding the invertase or the inorganic acid to the sugar cane molasses and the sugar cane molasses with the addition of the invertase or the inorganic acid to almost all the sugars contained in the mentioned sugar cane molasses. (2) sugarcane molasses treated with invertase or inorganic acid in the process (1) was passed through a column filled with a cationic cation exchange resin, and then water having a pH of 5 to 8 was converted into 97 Pass the resin column mentioned in an amount sufficient to elute% or more, and (3) the invert sugar-containing eluate fraction formed in the process (2), as a carbon source for producing L-glutamic acid by fermentation. Characterized in that it is obtained, a process for producing a fermentation starting material. 제1항에 있어서, 과정 (1)과 과정(2)사이에, 인베르타아제 또는 무기산으로 처리한 언급한 사탕수수당밀을 칼륨이온형 양이온 교환 수지로 충전된 칼럼에 통과시키는 과정(4)가 추진되고, 과정(2)에서의 양이온형 양이온 교환 수지가 칼륨이온형 양이온 교환 수지인 방법.The process (4) according to claim 1, wherein between step (1) and step (2), the step (4) of passing the mentioned sugarcane molasses treated with invertase or inorganic acid through a column filled with potassium ion type cation exchange resin Wherein the cation type cation exchange resin in the step (2) is a potassium ion type cation exchange resin. 제1항에 있어서, 무기산이 염산 또는 황산인 방법.The method of claim 1 wherein the inorganic acid is hydrochloric acid or sulfuric acid.
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