초록 ▼

1. 최종목표
- 대량발효 및 대량생산에 적합한 산업화 균주 탐색
- 대량발효에 적합하도록 균주개량을 통한 고역가 균주 선발
- Lactobacillus 배양에 의한 GABA의 생산
- GAD효소전환반응에 의한 GABA생산
- Lactobacillus 발효 스케일업 및 이를 이용한 GABA의 대량생산
- 대량발효 및 대량생산 공정 개발 (스케일업 연구)
2. 개발내용 및 결과
① 대량발효 및 대량생산에 적합한 산업화 균주 탐색
- 전통발효 식품으로부터 고생산 균주 선별 : 약 500주

1. 최종목표
- 대량발효 및 대량생산에 적합한 산업화 균주 탐색
- 대량발효에 적합하도록 균주개량을 통한 고역가 균주 선발
- Lactobacillus 배양에 의한 GABA의 생산
- GAD효소전환반응에 의한 GABA생산
- Lactobacillus 발효 스케일업 및 이를 이용한 GABA의 대량생산
- 대량발효 및 대량생산 공정 개발 (스케일업 연구)
2. 개발내용 및 결과
① 대량발효 및 대량생산에 적합한 산업화 균주 탐색
- 전통발효 식품으로부터 고생산 균주 선별 : 약 500주 균주 분리
- 내산성/내염성 균주 분리 : 250주 선별
- GABA 생산균주 분리 : 30주 선별
② 대량발효에 적합하도록 균주개량을 통한 고역가 균주 선발
- MSG 첨가(8.5g/L)/무첨가(3.5g/L) 액상배지에서 GABA 고생산 균주 선별
- GABA 대량생산에 적합한 Lactobacillus sp. BFC 90 및 110의 선별
③ Lactobacillus 배양에 의한 GABA의 생산
- Maltose 및 glucose를 탄소원으로 사용한 MSG전환에 의한 GABA생산
- MSG를 사용하여 GABA를 생산하였을 때 이론적 전환율은 55.08%
- Lactobacillus 배양에 의한 GABA 생산농도는 MSG 30 g/L 일 때 약 26 g/L의 GABA 생산량을 보임(전환율은 약 %임). 부피 증가율을 감안하면 약 87%의 전환율을 보임.
④ GAD효소전환반응에 의한 GABA 생산
- 최적 생물전환 조건 : 30℃, pH 4.0
- 기질 저해는 100 g-MSG/L까지 관찰되지 않음
- 효소반응을 위한 세포 전처리방법으로는 40 mM EDTA를 사용
- 고농도 MSG 전구체 (200 g/L)를 사용한 GABA의 생물전환 생산실험을 통하여 94 g/L 이상의 GABA생산에 성공하였음
⑤ Lactobacillus 발효 스케일업 및 이를 이용한 GABA의 대량생산
- 50 L 및 300 L 발효조에서 GABA 생산
- GABA 생산량은 약 20 g/L였음.
- MSG 기질 전환율은 약 70~90%에 달함
- 초기 MSG기질농도를 높게 가지갈 수록 높은 기질 전환율 및 생산성 기대
3. 사업성과
? 기술적 성과
- GABA의 대량발효 및 대량생산에 적합한 산업화 균주 확보
- 대량발효에 적합하도록 균주개량을 통한 고역가 균주 선발
- 발효법 및 효소법에 관한 체계적인 비교
- MSG 잔류가 없는 발효법 및 효소법을 이용한 GABA 생산공정개발
- GABA생산을 위한 효소전환반응 최적화
- 파일로트 스케일인 50 및 300 L에서 발효법을 사용하여 20 g/L 이상의 GABA생산
? 경제적 성과
- 현재 일본의 가바 단일소재 시장은 약 1,000억원으로 추정되며 기업별 응용제품의 경우 전체시장 규모 파악이 어려울 정도로 거대 시장을 형성 하고 있음.
- 국내의 시장은 GABA관련 품목허가가 아직 나지 않은 상태이나 GABA생산 및 응용관련 특허의 경우 이미 연구가 진행되었음.
- 식약청으로부터 기능성 식품으로 품목허가를 받게 된다면 GABA시장이 크게 증가할 것으로 사료됨.
- 경제성과 경쟁력을 지닌 산업화를 위한 대량생산이 가능한 균주 개발 및 공정 개발로 인한 수입대체 및 수출증대 기대
- GABA관련 식품 및 의약품 원료로의 응용을 위해 효능 평가관련한 임상시험 진행이 필요함.
? 사회적 성과(일자리 창출 등)
- 국내 회사의 국내외 GABA관련 시장진출이 미미하지만 본 기술을 바탕으로 GABA관련 시장진출이 가능해진다면 파급효과는 매우 클 것으로 예상됨
- GABA는 뇌세포 대사기능을 촉진시켜 신경안정작용, 스트레스 해소, 우울증 완화 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있으며 뇌졸증, 암전이 및 증식억제효과 등으로 의약품으로서의 가능성도 연구되고 있어 기능성 식품으로서의 용도뿐 아니라 의약품원료로써 많은 관심의 대상되고 있음
- 포유동물의 중추신경계에서 억제성 신경전달물질로 알려진 GABA는 신경이상 증세에 관여하는데 간질병, 파킨슨씨병, 노인성치매 등과 같은 행동장애의 질병발생과정에 관여하고 있으리라 여겨지며 GAD효소, glutamate, GABA 등의 인자들이 세포증식조절 및 면역반응에 관여하는 메커니즘이 연구가 보다 심도있게 진행되어 인간질병해결에 도움이 될 수 있으리라 기대됨
- GABA는 기능성 식품뿐 아니라 바이오폴리머의 원료가 되기도 하며 다양한 유도체 합성을 위한 원료로써의 가치가 있어 산업적으로 중요한 가치를 가지게 될 전망임.
4. 향후추진계획
- 국내외 특허출원 및 국내 품목허가 취득
- (주)씨티씨바이오의 기존 사업파트너를 이용한 수출시장의 전초기지로써 일본시장 진출
- (주)씨티씨바이오의 기존 사업파트너를 이용한 미국과 유럽 등지의 해외시장 판매 모색
- (주)씨티씨바이오와 국내 다양한 협력을 통해 고부가가치 의약용 원료 및 미생물 제제와의 결합 상품 등 다양한 사업 가능성에 대한 응용 가능성 타진

목차 Contents

• GABA산업화를 위한 생산공정개발...1
• 최종보고서 제출서...2
• 지적재산권 출원ㆍ등록비 집행내역...3
• I. 총괄현황...3
• II. 세부집행 내역...3
• 사업비사용실적보고서...4
• I. 총괄현황...4
• II. 과제개발비 세부집행 내역...4
• 개발결과의견서...7
• 최종보고요약서(초록)...9
• 목 차...12
• 제 1 장 서 론...13
• 제 1 절 감마-아미노부틸산이란?...13
• 제 2 절 감마-아미노부틸산의 생산...15
• 제 3 절 감마-아미노부틸산의 응용...16
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법...17
• 제 1 절 과제개발 내용 및 범위...17
• 제 2 절 실험 방법...21
• 제 3 장 사업성과...23
• 제 1 절 GABA생산균주의 스크리닝...23
• 제 2 절 Lactobacillus sp.유래 GAD효소반응에 의한 GABA 생산...32
• 제 3 절 Lactobacillus 발효에 의한 GABA 생산...38
• 제 4 절 Lactobacillus 발효에 의한 GABA 생산의 스케일업...45
• 제 4 장 결 론...51
• 제 1 절 연구개발목표 달성도...51
• 제 2 절 평가항목에 따른 달성도...52
• 제 3 절 정량적 연구개발성과...52
• 제 4 절 기대효과 및 활용 방안...53
• 제 5 장 참고문헌...54