Ⅰ. 제 목
식용유폐기물을 이용한 사료첨가용 비타민 B2 (Riboflavin)의 생산균주 개량 및 사료화

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
1. 연구개발의 목적
다량의 유분 및 유기성 불순물 함유 때문에 폐기되던 폐백토를 영양원으로 이용하여 환경친화적 방법인 발효를 수행하여 수입에 의존하던 동물 사료첨가제인 비타민 B2를 생산하고 그 부산물을 사료 보조제나 토양개선제로 재이용하고자 하였다.

2. 연구개발의 필요성
폐백토는 식용유지(대두유, 미강유, 옥수수유 등)제조공정 중의 유지의 탈색 및 일부 탈취용으로 사용되어지는 활성백토의 폐기물로 심각한 환경오염원이 되고 있다. 비타 민 B2는 현재 100% 수입에 의존하는 사료첨가제로 폐백토를 이용하여 비타민 B2를 다량 생산할 수 있는 균주 및 공정이 개발된다면 비타민 B2의 수입대체효과를 거둘수 있으며, 그 부산물인 처리백토는 oil 성분 등이 제거되었음으로 토양개량제 및 사료첨가 제로 활용이 가능하기 때문에 개발을 수행하게 되었다.

Ⅲ. 연구개발 내용 및 범위
1. Oil 자화 및 리보플라빈 생산균주의 선별

 

2. 리보플라빈 생산 균주 개량 및 개량 균주의 안정화
- 우수균주 Screening 및 역가 검정 방법 확립

3. 리보플라빈 발효배지 개발
산업적 생산을 위한 발효 배지 최적화 연구
가. 폐백토
나. 질소원
다. Oil

 

4. 리보플라빈 발효 생산을 위한 기초배양 조건 확립 및 산업적 생산을 위한 발효 공 정 최적화 발효공정 최적화
가. 접종량
나. 온도
다. pH
라. DO

5. 정제 회수 공정 개발

 

6. 리보플라빈 시험생산
- 1 kL 및 6kL 발효조에서의 시험생산 및 최적의 배양조건 확립
- 발효농도 10g/L 이상

7. 시제품 제조

8. 토지개량효과 및 사양실험

Ⅳ. 연구개발 결과
1. Oil 자화 및 리보플라빈 생산균주 선별
Oil을 자화하며, 리보플라빈을 생산하는 Ashbya gossypii ATCC 10895 균주를 선별하였다.

2. 리보플라빈 생산 균주 개량 및 개량 균주의 안정화
Ashbya gossypii ATCC 10895를 이용하여 리보플라빈 생산을 증가시키기 위해 UV를 이용한 고역가 균주 개발 및 안정화를 수행한 결과 9.5 g/L을 생산하는 Sf 7-1 균주를 획득하였다.

3. 리보플라빈 발효배지 개발
폐백토의 전처리 및 질소원 전처리 방법에 대한 균의 생장 및 리보플라빈 생산을 비 교해, 폐백토는 초기 3%하고 alkaline protease로 처리한 gelatin과 CSL을 질소원으 로 첨가하여 최적배지를 개발하였다.

4. 리보플라빈 발효 생산을 위한 기초배양 조건 확립 및 산업적 생산을 위한 발효공정 최적화 연구
리보플라빈 발효조건들을 최적화하고자 flask 및 발효조를 이용한 실험들을 수행하였 다. 리보플라빈 발효에서 전배양을 2단계로 하여 발효시간을 단축할 수 있었으며, 초 기 pH, DO 및 온도는 7.0, 5.0, 28℃가 리보플라빈 생산에 최적조건이었다. 이렇게최적화된 조건에서 Sf7 균주를 5 L 발효조를 이용하여 배양한 결과 10.6 g/L의 리보플라빈이 생산되었다.

5. 정제 회수 공정 개발
리보플라빈 발효배양액 내 리보플라빈 정제 회수를 위해 10% KOH와 인산을 이용하여 배양액 내 pH 조절을 하였다. 리보플라빈 건조제품을 만들기 위해 분무건조기를 이용하여 건조하였다.

6. 리보플라빈 시험생산
1kL 와 6kL 발효조를 이용하여 시험생산을 수차례 수행하여 조건을 최적화 한 결과 6kL 발효조에서 Sf 7-1 균주를 이용한 발효로 10.2 g/L의 리보플라빈이 생산되었다.

7. 시제품 제조
발효액을 이용하여 리보플라빈 정제품, 5%

 

 

[원문 파일첨부 참조]