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Pseudomonas sp. EML8 균주를 이용한 폐식용류로부터 medium-chain-length poly(3- hydroxyalkanoates) 생합성

Production of Medium-chain-length Poly (3-hydroxyalkanoates) by Pseudomonas sp. EML8 from Waste Frying Oil

Journal of Life Science 2021년 31권 1호 p.90 ~ 99
김태경, 김종식, 정정욱,
소속 상세정보
김태경 ( Kim Tae-Gyeong ) - NGeneBio Inc. R&D Center
김종식 ( Kim Jong-Sik ) - Andong National University Department of Biological Sciences
정정욱 ( Chung Chung-Wook ) - Andong National University Department of Biological Sciences

Abstract

본 연구에서는 poly (3-hydroxyalkanoate) (PHA)의 생산 비용을 줄이기 위해, 토양에서 분리된 균주 Pseudomonas sp. EML8을 이용하여 폐 튀김유(waste frying oil, WFO)를 단일 탄소원으로 하여 균주의 최적 생장 및 PHA의 생합성 조건을 확립하였다. WFO를 단일 탄소원으로 이용하여 Pseudomonas sp. EML8에 의해 생합성된 PHA를 gas chromatography (GC)와 GC mass spectrometry로 분석한 결과, 7.28 mol% 3-hydrxoyhexanoate, 39.04 mol% 3-hydroxyoctanoate, 37.11 mol% 3-hydroxydecanoate 및 16.58 mol% 3-hydoryxdodecanoate의 단량체로 이루어진 medium-chain-length PHA (mcl-PHAWFO)라는 것을 확인하였다. 플라스크로 배양한 결과, Pseudomonas sp. EML8의 최대 건조세포중량(dry cell weight, DCW) 및 mcl-PHAWFO의 최대 생산수율(g/l)은 WFO 20 g/l, (NH4)2SO4 0.5 g/l, pH 7 및 25℃의 조건에서 확인되었다. 이 결과를 바탕으로 3 l 발효기를 이용하여 48시간 배양한 후에 가장 높은 DCW, mcl-PHAWFO의 함량 및 mcl-PHAWFO의 생산수율(3.0 g/l, 62 wt% 및 1.9 g/l)을 얻었다. 대조군인 신선한 튀김유(fresh frying oil, FFO) 20 g/l를 탄소원으로 사용하여 이와 유사한 DCW, mcl-PHAFFO의 함량 및 mcl-PHAFFO의 생산수율(2.7 g/l, 62 wt%, 1.6 g/l)을 확인했다. 겔 투과 크로마토그래피 분석을 통해 mcl- PHAWFO 및 mcl-PHAFFO의 평균 분자량이 165-175 kDa인 것을 확인했으며, 열중량을 분석한 결과, mcl-PHAWFO 및 mcl-PHAFFO는 각각 260 및 274.7℃의 분해온도값을 보여주었다. 결론적으로 본 연구에서는 Pseudomonas sp. ML8과 WFO는 mcl-PHA의 생산을 위한 새로운 균주와 탄소원으로서의 사용 가능성을 확인하였다.

In this study, to reduce the production cost of poly(3-hydroxyalkanoates) (PHA), optimal cell growth and PHA biosynthesis conditions of the isolated strain Pseudomonas sp. EML8 were established using waste frying oil (WFO) as the cheap carbon source. Gas chromatography (GC) and GC mass spectrometry analysis of the medium-chain-length PHA (mcl-PHAWFO) obtained by Pseudomonas sp. EML8 of WFO indicated that it was composed of 7.28 mol% 3-hydrxoyhexanoate, 39.04 mol% 3-hydroxyoctanoate, 37.11 mol% 3-hydroxydecanoate, and 16.58 mol% 3-hydroxvdodecanoate monomers. When Pseudomonas sp. EML8 were culture in flask, the maximum dry cell weight (DCW) and the mcl- PHAWFO yield (g/l) were showed under WFO (20 g/l), (NH4)2SO4 (0.5 g/l), pH 7, and 25℃ culture conditions. Based on this, the highest DCW, mcl-PHAWFO content, and mcl-PHAWFO yield from 3-l-jar fermentation was obtained after 48 hr. Similar results were obtained using 20 g/l of fresh frying oil (FFO) as a control carbon source. In this case, the DCW, the mcl-PHAFFO content, and the mcl-PHAFFO yields were 2.7 g/l, 62 wt%, and 1.6 g/l, respectively. Gel permeation chromatography analysis confirmed the average molecular weight of the mcl-PHAWFO and mcl-PHAFFO to be between 165-175 kDa. Thermogravimetric analysis showed decomposition temperature values of 260℃ and 274.7℃ for mcl- PHAWFO and mcl-PHAFFO, respectively. In conclusion, Pseudomonas sp. EML8 and WFO could be suggested as a new candidate and substrate for the industrial production of PHA.

키워드

Fresh frying oil; medium-chain-length poly (3-hydroxyalkanoates); PHAs; Pseudomonas sp. EML8; waste frying oil

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