JP2002330797A - ε−ポリ−L−リジンの製造法 - Google Patents

ε−ポリ−L−リジンの製造法

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JP2002330797A
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Toshiharu Iwata
敏治 岩田
Yuichi Onchi
裕一 恩地
Jun Hiraki
純 平木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】短時間に大量のεPLを収率良く生産するε−
ポリ−L−リジンの製造法を提供する。 【解決手段】ε―ポリ−L−リジンを発酵生産するスト
レプトマイセス(Streptomyces)属微生物を用いて、ε
―ポリ−L−リジンを発酵生産する際に、培養途中にり
んを培養液中へ追加添加して−ポリ−L−リジンを製造
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ε―ポリ−L−リ
ジン(以下εPLという)の製造法に関する。さらに詳
しくは、ε―ポリ−L−リジン生産能を有するするスト
レプトマイセス(Streptomyces)属微生物(以下、εP
L生産菌ということがある)を好気的に培地に培養し
て、ε―ポリ−L−リジンを採取する方法において、培
養途中にりんを培養液中へ追加添加してε―ポリ−L−
リジンを製造する方法に関する。当該物質は、必須アミ
ノ酸であるL−リジンのポリマーであるため安全性が高
く、かつ、カチオン含量が高いので特異な物性を有す
る。したがって、トイレタリー用品、化粧品、医薬、農
薬、食品添加物、電子材料等への用途が期待されてい
る。特に食品添加物の分野では、天然物系の添加物とし
て大きく注目されている。
【0002】
【従来の技術】従来のεPLの発酵製造法においては、
εPL生産菌をグルコース等の炭素源、硫酸アンモニウ
ム等の窒素源、りん酸塩を含む数種類のミネラル及び酵
母エキス等を含んだ培地で培養し、培養途中に炭素源及
び窒素源を追加する方法が知られている。しかしなが
ら、培養途中にりんを培養液中へ追加添加して培養する
ことは知られていない。従来の製造法においては、培地
のりん濃度を高くするとεPLの対原料収率が低下し
(原料当たりの収率の低下)、一方、培地のりん濃度を
低くすると培養時間が長くなる(時間当たりの収率の低
下)という問題点があった。したがって、従来の製造法
では、εPLの生産性が未だ低く、種々の用途に対応し
うる安価なεPLを製造するのは困難であった。そこ
で、εPLの生産性を高めることにより、工業的に安価
な製造法が望まれていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、εPL
の工業的に安価な製造法について鋭意検討を重ねた。そ
の結果、εPL生産菌を培養する際に、培養途中にりん
を培養液中へ追加添加することにより、生産量が増大す
ることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成し
た。すなわち、短時間で大量のεPLを収率良く生産す
ることが可能となった。以上の記述から明らかなよう
に、本発明の目的は、εPLの生産量を増大させ、有用
なεPLを安価に製造する方法を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は下記の通りであ
る。 (1)ε―ポリ−L−リジン生産能を有するするストレ
プトマイセス(Streptomyces)属微生物を好気的に培地
に培養して、ε―ポリ−L−リジンを採取する方法にお
いて、培養途中にりんを培養液中へ追加添加することを
特徴とするε―ポリ−L−リジンの製造法。
【0005】(2)培養途中に追加添加するりんが、り
ん酸カリウム、りん酸ナトリウム及びりん酸アンモニウ
ムの中から選ばれる1種以上のりん酸塩である請求項1
項記載のε―ポリ−L−リジンの製造法。
【0006】(3)培養途中にりんを追加添加する方法
が、1回添加、2回以上の逐次添加もしくは連続添加で
ある請求項1もしくは請求項2のいずれか1項記載のε
―ポリ−L−リジンの製造法。
【0007】本発明に使用できるεPL生産菌は、εP
Lを生産する能力のあるストレプトマイセス属微生物で
あればいずれでも使用可能であり、特に限定されるもの
ではない。かかるストレプトマイセス属微生物の具体的
な例としては、ストレプトマイセス・アルブラス・リジ
ノポリメラス(Streptomyces albulus subsp. lysinopol
ymerus)B21021株(FERM BP−5926)があげられる。
【0008】本発明の製造法にあっては、初期の培地に
りんを添加するだけではなく、培養途中でりんを追加添
加することを特徴とする。りんは、εPL生産菌が生育
するのに必須であるため、培地中には必ず添加しなけれ
ばならないが、培地への添加量が多いとεPLの収率が
低下し(炭素源量当たりの生産性の低下)、少ないと生
育が遅くなる(炭素源消費速度の低下)ため培養時間が
長くなる(時間当たりの生産性の低下)。そこで、初期
の培地には初期の生育に必要なりんだけを添加し、培養
後期に必要な分については追加添加することが非常に重
要となってくる。
【0009】りんを追加する時期、回数等については許
容される培養時間によって決まってくる。すなわち、許
容される培養時間内で最大のεPLを生産するように設
定されなければならない。ただし、少なくとも初期の炭
素源消費速度が低下する前には、りんを追加する必要が
ある。つまり、初期の炭素源消費速度が低下しないよう
に、りんを追加することが重要である。
【0010】追加するりんの形態については、εPL生
産菌が利用可能な形態なものであれば、なんら限定され
るものではなく、通常はりん酸カリウム、りん酸ナトリ
ウム、りん酸アンモニウム等のりん酸塩の1種以上が用
いられる。また、追加する量に関しては、許容される培
養時間との兼ね合いがあるが、特に規定されるものでは
なく、通常は培養液中のりん濃度として20mg/L〜1000mg
/Lの範囲になるように追加される。
【0011】本発明で使用する培地としては、炭素源、
窒素源、無機物及びその他の栄養素を適当に含有する培
地ならばいずれも使用できる。炭素源としては、グルコ
ース、フラクトース、グリセリン、スターチ、ガラクト
ース、マンニトール、イノシトール、サリシン等のεP
L生産菌が資化可能なものならばいずれも使用できる。
培地中の残存炭素源濃度は、菌体の増殖及びεPLの生
産とともに低下する。残存炭素源濃度が低下したら、炭
素源を逐次的にもしくは連続的に添加してもかまわな
い。
【0012】窒素源としては、有機体窒素もしくは無機
体窒素のいずれでもかまわないが、硫酸アンモニウム、
塩化アンモニウム等のアンモニア態窒素が最適である。
培養液中の残存窒素濃度が低下したら、炭素源同様に窒
素源を逐次的にもしくは連続的に添加してもかまわな
い。
【0013】無機物としては、りん酸イオン、カリウム
イオン、マグネシウムイオン、亜鉛イオン、鉄イオン、
マンガンイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン
等があげられる。その他の栄養素として、酵母エキスを
適当量含有させることは、菌の生育を良くし、εPLの
生産にも好ましい結果を与える。
【0014】培養は、振とう培養、攪拌培養等の好気的
条件下で行う。培養温度は25℃〜35℃が好ましい。培地
のpHは中性付近(pH6〜8)が好ましいが、培養開始
後にεPL生産菌の生育ともにpHは低下する。pHが3.
5以下、好ましくはpH4以下にならないように、アルカ
リを添加してpHを維持する。アルカリはpHを維持でき
るものであれば、何でもかまわないが、好ましくはアン
モニア水である。通常は、培養1〜7日間でεPLが蓄
積される。
【0015】上記εPLを含有する培養液を遠心分離も
しくはフィルター等で菌体を除いた後、菌体除去液を精
製、脱色し、これを濃縮する。濃縮液からアセトン、エ
タノール等の有機溶媒を用いて晶析することにより、目
的のεPLが得られる。
【0016】
【実施例】本発明を実施例により更に詳細に説明する。
尚、培養液中のεPL濃度は、イツアキ(Itzhaki):
アナリティカルバイオケミストリー(Analytical Bioch
emistry)50,569,1972の方法により測定した。すなわ
ち、培養液を遠心分離して菌体を除いた後、菌体除去液
(εPL:0〜200μg)2mlと1mMメチルオレンジ水溶
液2mlとを混合し、室温で30分間放置してεPL―メ
チルオレンジコンプレックスを生じさせる。その後、遠
心することにより、該εPL―メチルオレンジコンプレ
ックスを除いた上澄水の465nmにおける吸光度を測定
し、εPL量を求めた。また、実施例中の%は特に断ら
ない限り、重量(g)/容量(dl)%である。
【0017】実施例1 グルコース50g/L、酵母エキス5g/L、硫酸アンモニウム1
0g/L、K2HPO4 0.4g/L、KH2PO4 0.68g/L、MgSO4・7H2O 0.
5g/L、 ZnSO4・7H2O 0.04g/L、 FeSO4・7H2O 0.03g/L pH
6.8に調製した2Lの培地を3L容ジャーに入れ、これに
ストレプトマイセス・アルブラス・サブスピーシズ・リ
ジノポリメラス(Streptomyces albulussubsp.lysinop
olymerus)B21021株(FERM BP-5926号)の前培養液100
mLを接種し、30℃、700rpm、通気量3L/min.で7日間培
養を行った。ただし、培養開始後、培養液中の残存グル
コース濃度が10g/L以下になった時点で、残存グルコー
ス濃度が50g/Lになるようにグルコースを逐次添加し
た。硫酸アンモニウムについても、グルコース添加と同
時にグルコースの1/10倍量(重量比)を逐次添加した。
また、グルコース及び硫酸アンモニウムを添加すること
によって培養液の液量が増えた場合は、培養液量が2L
になるように液を抜いて調整した。pH調整について
は、10%アンモニア水を用いてpH4を維持した。培養開
始後96時間を経過した時点で、KH2PO4 0.34g、K2HPO4
0.20gを1回だけ追加添加した。培養7日後の培養液中の
εPL濃度を表1に示した。
【0018】比較例1 培養開始後96時間を経過した時点でKH2PO4 及びK2HPO4
を添加しない以外は実施例1に準拠して培養を行った。
培養7日後の培養液中のεPL濃度を表1に示した。
【0019】実施例2 グルコース50g/L、酵母エキス5g/L、硫酸アンモニウム1
0g/L、K2HPO4 0.55g/L、KH2PO4 0.94g/L、MgSO4・7H2O
0.5g/L、 ZnSO4・7H2O 0.04g/L、 FeSO4・7H2O 0.03g/L
pH6.8に調製した1.5Lの培地を3L容ジャーに入れ、これ
にストレプトマイセス・アルブラス・サブスピーシズ・
リジノポリメラス(Streptomyces albulus subsp.lysi
nopolymerus)B21021株(FERM BP-5926号)の前培養液
100mLを接種し、30℃、700rpm、通気量3L/min.で7日間
培養を行った。ただし、培養開始後、培養液中の残存グ
ルコース濃度が40〜50g/Lに維持されるようにグルコー
スを含むフィード液を逐次添加した。尚、フィード液中
には、グルコース500g/L、硫酸アンモニウム50g/L、K2H
PO4 0.3g/L、KH2PO40.51g/Lが含まれる。pH調整につい
ては、10%アンモニア水を用いてpH4を維持した。培養7
日後の培養液中のεPL濃度及び対原料(グルコース)
収率を表2に示した。
【0020】比較例2 K2HPO4 及びKH2PO4を含まないフィ−ド液をフィ−ドす
る以外は実施例2に準拠して培養を行った。培養7日後
の培養液中のεPL濃度及び対原料(グルコース)収率
を表2に示した。
【0021】表1及び表2から明らかなように、りんを
培養途中に追加添加することによって、εPL生産量が
増大することがわかる。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【発明の効果】本発明の製造法によれば、εPLを効率
よく生産することができ、生産量を増大させることがで
きるので、安価にεPLを製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4B064 AE01 CA04 CC03 CC12 CD02 DA01 DA10 DA11 DA20

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ε―ポリ−L−リジン生産能を有するする
    ストレプトマイセス(Streptomyces)属微生物を好気的
    に培地に培養して、ε―ポリ−L−リジンを採取する方
    法において、培養途中にりんを培養液中へ追加添加する
    ことを特徴とするε―ポリ−L−リジンの製造法。
  2. 【請求項2】培養途中に追加添加するりんが、りん酸カ
    リウム、りん酸ナトリウム及びりん酸アンモニウムの中
    から選ばれる1種以上のりん酸塩である請求項1項記載
    のε―ポリ−L−リジンの製造法。
  3. 【請求項3】培養途中にりんを追加添加する方法が、1
    回添加、2回以上の逐次添加もしくは連続添加である請
    求項1もしくは請求項2のいずれか1項記載のε―ポリ
    −L−リジンの製造法。
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