具体实施方式
1.本发明中使用的丙烯酸系多孔质交联聚合物
作为在本发明的方法中使用的丙烯酸系多孔质交联聚合物,如果是对泛醌10和泛醌10结构类以物亲和性不同的丙烯酸系多孔质交联聚合物,就没有特别地限制,但可举出平均粒径优选是10~500μm、更优选是10~200μm、最优选是10~100μm的聚合物。
另外,作为在本发明的方法中使用的丙烯酸系多孔质交联聚合物,可举出甲基丙烯酸甲酯等的甲基丙烯酸酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯的交联聚合物,例如可举出是甲基丙烯酸甲酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯的交联聚合物的ダイヤイオンHP2MG(三菱化学公司制)等。
2.含有泛醌10的原料液
作为含有泛醌10的原料液,如果是含有泛醌10和泛醌10结构类似物的溶液,就没有特别地限制,但可举出用高速液相色谱法(HPLC)分析时,含有泛醌10结构类似物对泛醌10的重量比是10%以下、优选是5%以下、更优选是3%以下、最优选是2%以下的泛醌10的原料液。作为HPLC的分析条件,可举出在以下的4中记载的条件。
作为含有泛醌10的原料液,可举出具有生产泛醌10的能力的微生物的培养物的提取物和泛醌10的粗精制物等。
具有生产泛醌10的能力的微生物的培养物,可以通过使用常规方法培养具有生产泛醌10的能力的微生物来获得。作为具有生产泛醌10的能力的微生物,如果是具有该能力的微生物,可以是任何的微生物,例如作为生产泛醌10的微生物,可举出已知的担子菌、真菌、酵母和细菌。更具体地说,可举出属于作为担子菌的黑粉菌属,作为真菌的曲霉属、外担子菌属、地霉属、红曲霉属、拟青霉属、孢子丝菌属和铁艾酵母(Tilletiopsis)属,酵母的短柄霉属、酒香酵母属、布氏弹孢菌属、假丝酵母属、隐球酵母属、白冬孢酵母属、卵孢酵母属、红酵母属、红冬孢酵母属、裂殖糖酵母属、掷孢酵母属、球拟酵母属、银耳属、丝孢酵母属和锁掷酵母属,作为细菌的醋杆菌属、土壤杆菌属、棒状杆菌属、赤细菌属、黄杆菌属、甲基杆菌属、微环菌属、副球菌属、叶瘤杆菌属、鱼精蛋白杆菌属、假单胞菌属、根瘤菌属、红细菌属和黄单胞菌属的微生物等,优选地可举出属于红细菌属的微生物,更优选地可举出球形红细菌。
另外,利用基因重组等技法,属于泛醌合成酶被强化的埃希氏杆菌属的微生物、以及具有生产该酶被强化的上述的泛醌10的能力的微生物都能够在本发明的方法中使用。
作为用于培养上述的微生物的培养基,如果是含有可培养该微生物的碳源、氮源、无机盐类等,有效地进行该微生物的培养的培养基,可以使用天然培养基、合成培养基的任一种。
作为碳源,只要是可培养该微生物的碳源就可以,可以使用葡萄糖、果糖、蔗糖、含有上述糖的糖蜜、淀粉或者淀粉水解物等的碳水化合物,乙酸、丙酸等有机酸,乙醇、丙醇等醇类等。
作为氮源,可以使用氨、氯化铵、硫酸铵、乙酸铵、磷酸铵等无机酸或者有机酸的铵盐,其他的含氮化合物,以及胨、肉提取物、酵母提取物、玉米浆、酪蛋白水解物、大豆粕和大豆粕水解物、各种发酵菌体及其消化物等。
作为无机酸,可以使用磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸镁、硫酸镁、氯化钠、硫酸亚铁、硫酸锰、硫酸铜、碳酸钙等。
培养在振荡培养或者深部通气搅拌培养等好氧的条件下进行。培养温度可以是15~40℃,培养时间通常是16小时~14天。优选培养中的pH保持在3.0~9.0。pH的调整,使用无机酸或者有机酸、碱溶液、尿素、碳酸钙、氨等进行。
培养结束后,在培养物或者离心分离该培养物而得到的菌体中、或者在用喷雾干燥器等使该菌体形成干燥菌体中添加溶剂,为了提取泛醌10搅拌充分的时间,优选搅拌1~3小时后,以含有泛醌10的级分作为去除溶剂层或者菌体等的不溶物的溶液层,通过分离就能够获得具有生产在本发明中使用的泛醌10的能力的微生物的培养物的提取物。
作为上述的溶剂,如果是能够从具有生产泛醌10的能力的微生物的培养物提取泛醌10的溶剂,可以是亲油性溶剂、亲水性溶剂、或者其混合物的任一种,作为亲油性溶剂,可举出己烷、庚烷等,更优选己烷,作为亲水性溶剂,可举出甲醇、乙醇、丙酮等,更优选乙醇,作为亲油性溶剂和亲水性溶剂的混合物,可举出上述的亲油性溶剂和亲水性溶剂的任意组合。
亲油性溶剂和亲水性溶剂的混合物中的两者的混合比,如果是能够从具有生产泛醌10的能力的微生物的培养物提取泛醌10的混合比,可以是任何的比率,但作为亲油性溶剂和亲水性溶剂的混合体积比,优选地可举出1000∶1~1∶1,更优选地可举出500∶1~1∶1,进一步优选地可举出200∶1~2∶1,特别优选地可举出100∶1~3∶1,最优选地可举出50∶1~4∶1的比率。
作为泛醌10的粗精制物,例如可举出从培养具有生产泛醌10的能力的微生物而得到的培养物使用溶剂等提取泛醌10而得到的提取液进行干燥或者冷冻干燥而得到的干燥物,或者使利用该提取法得到的提取液结晶析出而得到的结晶溶解在溶剂中而得到的溶液。作为在溶解中使用的溶剂,如果是能够溶解泛醌10的溶剂,就可以是任一种,但优选地可举出从具有生产上述的泛醌10的能力的微生物的培养物提取泛醌10时能够使用的溶剂,更优选地可举出和下述的分离液相同组成的溶剂。
作为在含有泛醌10的原料液中包含的泛醌10结构类似物,可举出5-脱甲氧基泛醌10、6-甲氧基-2-聚戊二烯基1,4-对苯醌、6-甲氧基-2-聚戊二烯基苯酚等,优选地可举出5-脱甲氧基泛醌10。
3.本发明的泛醌10的精制方法
(1)单塔式分离法
从作为分离剂填充了丙烯酸系多孔质交联聚合物的填充床的上端供给含有泛醌10的原料液,接着相同地从上端供给洗提液,若使原料液的各成分相互分离,就从填充床下部,首先能够获得对分离剂亲和力弱的泛醌10的级分,接着,脂够获得对分离剂亲和力比泛醌10还强的5-脱甲氧基泛醌10等的泛醌10结构类似物的级分。
作为为了实施单塔式分离法所必要的条件(洗提液的组成、温度等),可举出以下的模拟移动床式分离法中记载的条件。
(2)模拟移动床式分离法
对于模拟移动床式分离法来说,如果是市售的模拟移动床式分离装置以及填充床的前端和后端用溶液流路连接、使溶液成为能够在装置内循环的模拟移动床式分离装置,就都能使用。
作为具体的模拟移动床式装置,可举出在填充床中沿溶液的流动,依次设置原料液的供给口、抽出对分离剂亲和力弱的成分被浓缩的溶液的抽出口、洗提液的供给口、以及对分离剂的亲和力强的成分被浓缩的溶液的抽出口的4种供给口和抽出口,随着在填充床内形成的各成分的浓度分布的移动,通过动作的供给口和抽出口原样地保持其相对位置关系,定期地切换为下游的供给口和抽出口的装置。
模拟移动床式的填充床,作为分离剂填充了丙烯酸系多孔质交联聚合物,根据其机能,分成占据原料液的供给口及亲和力弱的成分被浓缩的溶液的抽出口间的吸附带区、占据该抽出口和洗提液的供给口间的精制带区、占据洗提液的供给口和亲和力强的成分被浓缩的溶液的抽出口间的脱附带区、占据该抽出口和原料液的供给口间的浓缩带区这样的4个带区域,这4个带区在与动作的供给口和抽出口的切换的同时依次向下游方向移动。
作为在本发明中使用的模拟移动床方式,可举出在填充床内通过使溶液经常循环将各成分相互分离、而且在该循环流中供给含有泛醌10的原料液(以下也简称为原料液)和洗提液、同时在各抽出口从该循环流抽出其一部分的方式,及分别进行由溶液的循环引起的成分的相互分离和原料液、洗提液的供给、以及泛醌10溶液和泛醌10结构类似物溶液的抽出的方式(特开平2-49159号公报)等,但优选地可举出后者的方式。
具体地可举出,进行由含有泛醌10的原料液和洗提液从各自的供给口供给填充床,而且到达泛醌10溶液的抽出口的位置的溶液从填充床抽出其一部分、到达泛醌10结构类似物溶液的抽出口的位置的溶液从填充床抽出其总量的供给一抽出步骤,以及在不进行原料液和洗提液向填充床的供给及来自填充床的溶液的抽出下、使填充床内的溶液向下游方向移动的循环步骤构成的工序,接着,一边使动作的供给口和抽出口维持其相对的位置关系,一边切换下游的供给口和抽出口,再进行上述的工序的方式。
像这样,由供给-抽出步骤和循环步骤构成的工序,以及通过反复进行动作的供给口和抽出口的切换,能够将原料液分离成泛醌10溶液和泛醌10结构类似物溶液。该方法即使使用由4个单元填充床组成的模拟移动床那样的简单装置,也能够达到良好的分离成果。
即使在利用任何方式的场合,作为原料液,可举出泛醌10的浓度是10~300g/L、优选是20~200g/L、更优选是30~100g/L、进一步优选是40~80g/L的原料液。另外,作为原料液和洗提液的温度,如果是能够效率良好地精制泛醌10的温度,就没有特别地限制,但优选地可举出填充床内的溶液的粘度低、泛醌10的结晶不析出的温度,例如可举出20~50℃,更优选23~28℃,进一步优选25℃前后。
原料液,优选根据需要进行柱前处理,作为去除丙烯酸系多孔质交联聚合物中不可逆吸附的物质的溶液而供给装置。作为在柱前处理中使用的丙烯酸系多孔质交联聚合物,如果是对泛醌10的吸附力弱的聚合物,就可以是任何的聚合物,但优选地可举出与在后工序的单塔式分离法或者模拟移动床式分离法中使用的丙烯酸系多孔质交联聚合物相同的聚合物。
洗提液,通常使用相对于原料液为2~10倍、优选3~5倍的量。
作为洗提液,如果是能够分离泛醌10和泛醌10结构类似物的洗提液,就可以是任何的洗提液,可举出亲油性溶剂、亲水性溶剂或者其混合物。作为亲油性溶剂,可举出己烷、庚烷等,作为亲水性溶剂,可举出甲醇、乙醇、丙酮等,作为亲油性溶剂和亲水性溶剂的混合物,可举出由上述亲油性溶剂和亲水性溶剂的任意的组合构成的混合物。
在泛醌10结构类似物是5-脱甲氧基泛醌10的情况下,作为亲油性溶剂,优选己烷,作为亲水性溶剂,优选乙醇,作为亲油性溶剂和亲水性溶剂的混合物,优选己烷和乙醇的混合物。
亲油性溶剂和亲水性溶剂的混合物中的两者的混合比,如果是能够效率良好地分离泛醌10和泛醌10结构类似物的混合比,就可以是任何的比率,但作为亲油性溶剂和亲水性溶剂的混合体积比,优选地可举出1000∶1~1∶1,较优选地可举500∶1~1∶1,更优选地可举出200∶1~2∶1,特别优选地可举出100∶1~2∶1,最优选地可举出50∶1~10∶1的比率。
在亲油性溶剂和亲水性溶剂的混合物是己烷和乙醇的混合物的情况下,作为己烷和乙醇的混合体积比,特别优选地可举出40∶1~20∶1。
作为洗提液的线速度,如果是使用上述洗提液能够效率良好地分离泛醌10和泛醌10结构类似物的线速度,就可以是任何的速度,但优选地可举出0.5~10.0m/h,更优选地可举出0.7~5.0m/h,进一步优选地可举出1.0~2.m/h的速度。
4.用本发明的方法得到的泛醌10
作为用本发明的方法得到的泛醌10,在以下的HPLC条件下分析含有泛醌10试样时,作为包含在该试样中的杂质的泛醌10结构类似物的重量%,可举出0.05%以下,优选地可举出0.03%以下,更优选地可举出0.02%以下。
HPLC分析条件:
柱:ZORBAX SIL 4.6mm I.D.×250mm(GL Science公司制)
洗提液组成:环己烷∶乙醚=4∶1
流速:0.5ml/min
温度:25℃
检测:紫外线275nm
以下,用实施例具体地说明本发明,但本发明不受实施例的限制。
实施例1
含有泛醌10的原料液的制备
将具有以下的表1记载的组成的培养基调整成pH9.0,添加1%的碳酸钙后,将是泛醌10生产菌的球形红细菌ATCC21286接种在放入121℃灭菌10分钟的1.8L的培养基的3L发酵槽中,在28℃、以搅拌转数450rpm培养8天。表中,所谓微量成分表示由88mg/l的四硼酸钠(硼砂,Na2B4O7·10H2O)、37mg/l的钼酸铵[(NH4)6Mo7O24·4H2O]、8.8mg/l的硫酸锌(ZnSO4)、270mg/l的硫酸铜(CuSO4·5H2O)、7.2mg/l的氯化锰(MnCl2·4H2O)、970mg/l的氯化铁(FeCl3·6H3O)组成的溶液。
表1
组成物 |
浓度 |
废糖蜜葡萄糖玉米浆硫酸铵磷酸二氢钾磷酸氢二钾硫酸镁·7水合物磷酸亚铁·7水合物硫胺素 |
4.0%2.7%4.0%0.8%0.05%0.05%0.025%3.0mg/L8.0mg/L |
培养结束后,用喷雾干燥器干燥由离心分离回收的菌体,获得含有泛醌10的干燥菌体。在该干燥菌体中,添加10倍量乙醇,在60℃搅拌3小时,获得含有泛醌10的乙醇溶液。将获得的乙醇溶液浓缩后,冷却至15℃,使泛醌10的结晶析出,就获得含泛醌10的粗精制物。
使该粗精制物溶解于己烷∶乙醇=25∶1的溶液后,通入填充甲基丙烯酸甲酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯的多孔质交联聚合物(ダイヤイオンHP2MG)的前置柱(三菱化学公司制),以去除不可逆的吸附成分而得到的溶液作为含有泛醌10的原料液。在以下的条件下将该原料液进行HPLC分析后,可知在原料液中含有48g/L的泛醌10和0.4g/L的5-脱甲氧基泛醌10。
HPLC分析条件:
柱:ZORBAX SIL 4.6mm I.D.×250mm(GL Science)
洗提液组成:环己烷∶乙醚=4∶1
流速:0.5ml/min
温度:25℃
检测:紫外线275nm
实施例2
使用模拟移动床分离装置的泛醌10的精制
模拟移动床分离装置使用由内径20mm、填充层高250mm的4个单元填充床构成的,在图1所示的配置中具备原料液的供给管F、洗提液的供给管W、泛醌10溶液的抽出管A和是泛醌10结构类似物的5-脱甲氧基泛醌10溶液的抽出管L的小型色谱分离装置Labo fine(日本錬水公司制)。
在各单元填充床中填充甲基丙烯酸甲酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯的多孔质交联聚合物(ダイヤイオンHP2MG,平均粒径75μm,三菱化学株式会社制)。
在上述的模拟移动床分离装置中,依次将供给口和抽出口切换成正下方的单元填充床对应的供给口和抽出口,同时反复进行由在25℃供给含有实施例1得到的泛醌10的原料液和是己烷∶乙醇=25∶1的混合液的洗提液、抽出泛醌10溶液和5-脱甲氧基泛醌10溶液的11分钟的供给-抽出步骤,以及在不进行供给一抽出使内部的溶液循环地移动的15分钟的循环步骤组成的工序。因此,若使工序反复4次,就返回原来的状态。供给-抽出步骤中的原料液和洗提液的供给速度及溶液的抽出速度和循环步骤中的循环液的流速(循环泵的送液流速)都以360ml/h(线速度1.15m/h)进行。
通过4次工序的反复,至装置返回最初状态时的阀的开闭,如下面的表2所示进行。○表示阀的打开状态,×表示关闭状态。原料液、以及30次循环运转后的泛醌10溶液和5-脱甲氧基泛醌10溶液中包含的泛醌10和5-脱甲氧基泛醌10的浓度示于表3中。再者,泛醌10和5-脱甲氧基泛醌10的浓度测定,使用和实施例1记载的HPLC分析相同的方法进行。
表2
步骤 |
原料液供给阀F1 F2 F3 F4 |
洗提液供给阀W1 W2 W3W4 |
泛醌10抽出阀A1 A2 A3 A4 |
5-脱甲氧基泛醌10抽出阀L1 L2 L3 L4 |
1供给抽出供给抽出供给抽出循环 |
○ × × ×× × × ×× × × ×× × × × |
× × × ×× × ○ ×× × ○ ×× × × × |
○ × × ×○ × × ×× × × ×× × × × |
× × × ×× × × ×× × ○ ×× × × × |
2供给抽出供给抽出供给抽出循环 |
× ○ × ×× × × ×× × × ×× × × × |
× × × ×× × × ○× × × ○× × × × |
× ○ × ×× ○ × ×× × × ×× × × × |
× × × ×× × × ×× × × ○× × × × |
3供给抽出供给抽出供给抽出循环 |
× × ○ ×× × × ×× × × ×× × × × |
× × × ×○ × × ×○ × × ×× × × × |
× × ○ ×× × ○ ×× × × ×× × × × |
× × × ×× × × ×○ × × ×× × × × |
4供给抽出供给抽出供给抽出循环 |
× × × ○× × × ×× × × ×× × × × |
× × × ×× ○ × ×× ○ × ×× × × × |
× × × ○× × × ○× × × ×× × × × |
× × × ×× × × ×× ○ × ×× × × × |
表3
|
泛醌10 |
5-脱甲氧基泛醌10 |
浓度(g/L) |
收率(%) |
浓度(g/L) |
收率(%) |
原料液 |
48.2 |
100.0 |
0.40 |
100.0 |
泛醌10溶液 |
7.8 |
99.8 |
0.0 |
0.0 |
5-脱甲氧基泛醌10溶液 |
0.0 |
0.2 |
0.04 |
100.0 |
如表3所示,明显看出,按照本发明的方法,以收率99.8%得到不含是泛醌10结构类似物的5-脱甲氧基泛醌10的泛醌10。即,本发明的方法的是泛醌10结构类似物的5-脱甲氧基泛醌的去除率为100%,而且能够效率良好地精制泛醌10的方法。