KR950005921B1

KR950005921B1 - 발효법에 의한 l-글루타민산의 제조방법(i)

Info

Publication number: KR950005921B1
Application number: KR1019910022004A
Authority: KR
Inventors: 임승호; 이선엽; 김양수; 황이남
Original assignee: 주식회사미원; 유영학
Priority date: 1991-12-03
Filing date: 1991-12-03
Publication date: 1995-06-07
Also published as: KR930013128A

Abstract

내용 없음.

Description

발효법에 의한 L-글루타민산의 제조방법(I)

본 발명은 발효법에 의한 L-글루타민산의 제조방법에 관한 것이다. 좀더 상세히 설명하면, 본 발명은비오틴이 과량으로 함유된 폐당밀 배지에서 통기 교반을 하는 회분식 발효법에 의해 L-글루타민산을 제조하는 방법에 있어서, 배양도중에 발생하는 거품을 제거하기 위해 사용하는 소포제로서 L-글루타민산 투과성에 영향을 미치는 소포제와 미생물 활성에 영향을 미치는 소포제를 배양시기에 따라 달리 첨가함으로써 소포제의 사용량을 현저히 감소시키면서 L-글루타민산을 고농도, 고수율로 생산하는 L-글루타민산의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 L-글루타민산 생산에 사용되는 미생물은 호기성 미생물로서, L-글루타민산 발효시 다량의산소 공급을 필요로 한다. 또 미생물을 이용한 L-글루타민산 제조방법에서 비오틴이 과량으로 존재하는 페당밀등을 원료로 사용하는 경우 미생물 생육을 억제하고, L-글루타민산 생산을 촉진하기 위해 배양초기 또는 배양 도중, 예를들면 대수증식기의 초기 또는 중기에 계면활성제를 첨가하게 되는데, 이 계면활성제는기포제로 작용하여 발효기안에 다량의 거품이 발생하게 된다.

통상, 배양도중에 발생되는 거품을 제거하는 방법으로는 교반장치에 타포익(FOAM BREAKER)을 달아 물리적으로 제거하는 방법과 초기 배지에 또는 발효도중에 소포제를 첨가하여 거품을 제거하는 화학적인 방법이 있다. 이때, 타포익에 의한 무리적인 방법은 통력이 많이 소모되고, 소포능이 소포제에 비해 약하다는 문제가 있다. 그리고, 소포제를 사용하는 화학적인 방법의 경우에는 다량의 소포제를 사용하여야만 하는 문제점을 갖는다.

따라서, L-글루타민산 제조원가에 있어서 소포제가 차지하는 비중이 크고, 또 다량의 소포제 사용에 의한 미생물의 활성저해로 생산성이 현저히 감소되는 문제가 있었다.

그러므로, 발효에 사용되는 소포제는 발효도중 기포 발생의 억제 및 제거 효과가 우수할 뿐만 아니라, 균체에 대한 생육 저해를 가져오지 않음은 물론, 목적 생산물의 생산을 감소시켜서는 안되는 조건을 갖추어야 하였다.

현재 호기성 발효에 사용되는 소포제는 1) 지방산계[FATTY ACID BASE SORBITAN DERIVATIVES) 소포제, 2) 알코올계(ALCOHOLS) 소포제, 3) 폴리에텔계(POLYETHERS) 소포제, 및 4) 실리콘계(SILlCONES) 소포제로 분류된다.

본 발명자들은 상기 각 계열의 소포제가 미생물의 활성 및 목적 산물의 생산에 미치는 효과를 비교 검토한 결과, 다음과 같은 사실을 알게 되었다. 즉, 폴리에텔계 소포제를 사용할 경우 발생한 거품을 제거하는 파포능이 높고, 대수증식기 초기 또는 중기 계면활성제 투입직후(이하 미생물 생육기라함)에 투입시 세포막형성을 제해하여 L-글루타민산의 투과성을 증가시켜 L-글루타민산의 생성을 촉진하는 장점은 있으나, 발효 말기까지 사용할 경우 미생물 활성을 현저히 저하시키는 문제가 있으며, 지방산계 소포제를 사용할 경우, 거품 발생을 억제하는 억포능이 높고, 화학적 저해작용이 적음으로 미생물 활성을 유지시켜 주는 장점은 있으나, 미생물 생육기에 투입시 세포막 형성을 촉진하여 L-글루타민산 투과성을 현저히 감소시켜 생산성을 저하시키는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명자등은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 비오틴이 다량 함유된 페당밀등의 배지에서 브레비박테리움(Brevibacterium)속이나 코리네박테리움(Corynebacterium)속의 균주를 이용하여 회분식 당첨가 방법에 의한 발효 방법으로 L-글루타민산을 생산하는 과정에서 미생물 생육기에는 폴리에텔계 소포제를 사용하여 투과성을 증가시켜주고, 미생물 생육이 정지되고 L-글루타민산을 생성하는 시기(이하 L-글루타민산 생성기라함)에는 지방산계 소포제를 사용하면 미생물 활성이 높게 유지되어 공지 발효법에 비해 L-글루타민산의 생산성이 향상됨을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

일반적으로 L-글루타민산 발효는 미생물 생육면에서 볼때, L-글루타민산을 생성하는 균체는 분열증식이 없으며, 역으로 분열증식하는 균체는 L-글루타민산을 축적하지 않는다. 즉, 미생물생육기와 L-글루타민산 생성기가 구별되어 있어서 일정량의 균체를 증식시킨 후 계면활성제등으로 처리하여 세포막내 지방산조성을 바꿈으로써 세포막의 투과성을 증가시키고 미생물의 증식을 정지하게 된다.

이때, 미생물은 포도당을 이용하여 해당과정과 TCA 사이클을 거쳐 L-글루타민산을 생성한다. 그리고, 글루타민산을 세포밖으로 배출하므로써 세포내에 글루타민산이 고농도로 축적되어 야기될 수 있는 생체내 역기능을 제거하여 포도당을 이용한 다른 생체회로에서 생성될 수 있는 산물의 생성을 막음으로써 지속적으로 글루타민산을 생성할 수 있게 된다.

이러한 현상은 세포막의 지방산 조성에서 포화지방산의 비율이 증가하여 세포투과성이 증가되기 때문인 것으로 판단된다. 이 시기에는 폴리에텔계 소포제를 사용하므로써, 세포막에 계면활성제의 치환이 용이하도록 하여 투과성을 증가시켜 L-글루타민산 생성을 촉진시키고, 미생물 증식이 정지된 후 글루타민산 생성기에는 지방산계 소포를 사용하므로써, 화학적인 미생물 활성저해를 최소화하여 고농도 고수율의 글루타민산을 생성할 수 있도록 함과 아울러 소포제 사용량을 현저히 감소시켜 제조원가를 절검할 수 있도록 함으로써 본 발명을 완성하였다.

소포제 사용에 관한 종래의 기술로는 일본특허공고소 49-1874와 한국특허공고 88-1946등이 있으나, 발효 초기부터 발효 말기까지 한개 또는 두개의 소포제를 단독 또는 혼합하는 방식으로 투입하고, 미생물의 투과성과 활성이라는 면을 고려하지 않았기 때문에 생산성 면에서 단점이 있었다.

그러나, 본 발명에서는 발효 초기 배지에는 지방산계 소포를 0.002-0.01%의 최종 농도로 첨가하여 배양하고, 균 증식을 억제하고 투과성을 증가시켜야 하는 계면활성제 투입 직후에서 균증식 완료시기까지는 폴리에텔계 소포제를 배양완료액의 0. 005-0 01%의 농도로 첨가하고, 균증식완료후 글루타민산 생성기에는 지방산계 소포제를 배양완료액의 0.01-0.02%의 농도로 첨가하여 회분식 당투입 방식에 의해 발효를 진행한 결과 고농도 고수율의 L-글루타민산을 생산할 수 있었다.

본 발명의 발효법에서 사용되는 배지의 조성, 배양시간, 배양온도 등의 각종 배양조건은 특별히 한정적이지 않고, 브레비박테리움속 또는 코리네박테리움속의 균주를 이용하는 통상의 발효법에서의 조건을 이용할 수 있다.

또한 L-글루타민산을 생산하는 균주로는 L-글루타민산 생산능을 갖는 브레비박테리움속 또는 코리네박테리움속의 균주면 어느 것이든 사용할 수 있다. 본 발명에서는 브레비박테리움 락토퍼멘툼(Brevibacterium Lactofermentum) ATCC 13869를 사용하였다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

포도당 5% KH₂PO₄0.04%, K₂HPO₄0.04%, MgSO₄, 7H₂O 0.04%, FeSO₄7H₂O 0.001%, MnSO₄4H₂O 0.001%, 요소 0.4%, 염산티아민 200㎍/l, 비오틴 10㎍/l, 대두박 분해액 0.3%로 이루어진 배지(pH 7.2)를 만들고, 여기에 소포제인 MN-88R, AZ-20R(일본유지(주)제품), 네오린(NEORIN) 302((주))한국폴리올 제품) 및 아데카놀-RP(ADECANOL-RP)150 (아사히덴카제품)을 각각 0.01%, 0.05%, 0.1% 및 0.2%의 첨가농도별로 첨가한 후, 50ml의 진탕 플라스크에 50ml씩 분주하고, 120℃에서 15분 긴 살균냉각후 종배양된 브레비박테리움 락토퍼멘툼 ATCC 13869를 접종하고, 이어서 30℃에서 72시간 진탕 배양하여 소포제별 거품발생정도 및 균 생육 저해도를 검사하였다. 거품발생은 육안으로 검사하고, 균생육 상태는 현미경으로 관찰하여 판정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.

[표 1]

[소포제별 거품발생정도 및 균 생육 저해도]

주) ++ : 거품 다량발생

+ : 거품 발생

- : 거품 없음

[실시예 2]

페당밀 10%(전화당으로 환산), H₃PO₄0 1%, MgSO₄, 7H₂O 0.05%, FeSO₄7H₂O 0.001%, MnSO₄4H₂O 0.001%, 옥수수 침지액 0.3%(전체 질소환산)로 이루어진 배지를 30ℓ 실험발효조에 조제하여 120℃에서 15분간 살균하였다. 여기에 20시간동안 종배양시킨 브레비박테리움 락토퍼멘툼 ATCC 13869를 무균적으로 접종한 다음, 통기량을 1VVM, 교반속도를 500rpm으로 하여 30℃에서 5시간동안 배양하고, 계면활성제 MN-88R(일본유지(주) 제품)을 0.11%의 농도로 첨가하였다.

이어, 미생물 증식기 및 글루타민산 생성기에 표 2에 나타낸 대로 각종 소포제를 첨가하고, 배양 10시간후 배양액 100ml를 취하여 균체 세포막의 지방산 조성을 분석하였다.

첨가된 소포제중 MN-88R은 지방산계 소포제이고, 아데카놀-RP 150은 폴리에텔계 포제이다.

또 배양액의 당농도가 1.5∼2.0%로 유지되도록 살균 당밀을 수차례 첨가하면서 40시간 발효시킨 후, 발효중액의 글루타민산 농도(%)와 수율(%)을 결정하였다. 결과를 표 2에 나타내었다.

[표 2]

[소포제의 첨가방법에 따른 글루타민산의 수율]

상기 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따라 미생물 증식기 및 글루타민상 생성기에 각각 폴리에텔계 및 지방산계 소포제를 첨가하면, 이 두 시기 모두에 지방산계 또는 폴리에텔계 소포제, 또는 이들의 혼합물을 첨가하여 배양한 경우에 비해 소량의 소포제만을 첨가하여서도 글루타민산이 고농도로 생산됨을 알 수 있다.

Claims

브레비박테리움[Brevibacterium)속 또는 코리네박테리움(Corynebacterium)속 균주를 이용하는 발효법에 의해 L-글루타민산을 제조하는 방법에 있어서, 배양시기에 따라 소포제로서 폴리에텔계 소포제 및 지방산계 소포제를 별도 사용함을 특징으로 하는 L-글루타민산의 제조방법.
제1항에 있어서, 미생물 생육기에는 폴리에텔계 소포제를 배양액의 0.005∼0.01%의 농도로 사용하고, 글루타민산 생성기에는 지방산계 소포제를 배양액의 0.01∼0.02%의 농도로 사용함을 특징으로 하는 L-글루타민산의 제조방법.