JP2007151475A - New microorganism and method for producing zeaxanthin using the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microorganism capable of selectively producing zeaxanthin in large amounts and to provide a method for producing zeaxanthin by the microorganism. <P>SOLUTION: The zeaxanthin-producing microorganism is selected from a variant obtained by breeding a bacterium of the genus Paracoccus producing carotenoids in which zeaxanthin occupies ≥85 wt.% based on total amount of carotenoids, in carotenoids containing β-carotene, β-cryptoxanthin, echinenone, canthaxanthin, 3-hydroxyechinenone, 3'-hydroxyechinenone, zeaxanthin, phoenicoxanthin, adonixanthin and astaxanthin produced. The method for producing zeaxanthin comprises recovering zeaxanthin from a bacterium cell or a culture solution using the microorganism. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は飼料添加剤、食品用色素、機能性食品、抗酸化剤として有用なゼアキサンチンの製造に用いられる新規微生物およびそれを用いたゼアキサンチンの製造法に関する。   The present invention relates to a novel microorganism used in the production of zeaxanthin useful as a feed additive, food coloring, functional food, antioxidant, and a method for producing zeaxanthin using the same.

カロテノイドの一種であるゼアキサンチンは養殖アユの色揚げや鶏卵の卵黄質改善などに用いられている。また、近年、ゼアキサンチンやその構造異性体であるルテインは加齢性黄班変性や白内障などの疾病に対し発生リスクを低減することが知られ、健康食品等のサプリメントとしての需要が拡大している。ゼアキサンチンは天然において主にほうれん草などの緑黄色野菜やトウモロコシの種子、卵黄などの食品やマリーゴールドなどの黄色い花に含まれているが、これらは含量が低いため抽出法によるゼアキサンチンの大量生産には向かない。   Zeaxanthin, a kind of carotenoid, is used to color cultured ayu and improve egg yolk quality. In recent years, zeaxanthin and its structural isomer lutein are known to reduce the risk of developing diseases such as age-related macular degeneration and cataracts, and the demand for supplements such as health foods is expanding. . Zeaxanthin is naturally contained mainly in green-yellow vegetables such as spinach, corn seeds, foods such as egg yolk, and yellow flowers such as marigold, but these are low in content and are suitable for mass production of zeaxanthin by the extraction method. No.

従来より、ゼアキサンチンは微細藻類の一種であるスピルリナの大量培養によって生産されている。しかしながら光合成細菌は一般に増殖速度が遅いうえ、光合成のための光の供給が不可欠であるなど発酵生産においていくつかの問題点がある。また、ゼアキサンチンと同じく脂溶性であるクロロフィルを多量に含有するため、ゼアキサンチンとの分離が困難である。これら問題点の解決策として、アルテノモナス属細菌(例えば、特許文献1参照)やフレキシバクター属細菌(例えば、特許文献2参照)、パラコッカス属細菌、などによる生産研究が行われており、クロロフィルの混入なしに容易に抽出できる。ただし、これら細菌のゼアキサンチン生産量は1〜4mg/Lと少なく、工業化に向けてさらなる菌株育種が必要である。ゼアキサンチン生産量向上のための菌株育種についても検討されており、通常は紫外線照射を用いたりN−メチル−N’−ニトロ−N−ニトロソグアニジンやメタンスルホン酸エチルなどの変異原物質を用いて変異原処理を行った後に単コロニー分離をしてコロニー色の濃さにより高生産株を選抜する。しかしながらゼアキサンチンは黄色色素であるため色の濃淡が見分けにくいことから、従来、効率的な育種は困難であった。   Conventionally, zeaxanthin has been produced by mass culture of spirulina, a kind of microalgae. However, photosynthetic bacteria generally have several problems in fermentation production, such as slow growth rate and the necessity of supplying light for photosynthesis. Moreover, since it contains a large amount of fat-soluble chlorophyll as in zeaxanthin, separation from zeaxanthin is difficult. As a solution to these problems, production studies using Artenomonas bacteria (see, for example, Patent Document 1), Flexibacter bacteria (see, for example, Patent Document 2), Paracoccus bacteria, and the like have been conducted. Can be easily extracted without. However, the amount of zeaxanthin produced by these bacteria is as low as 1 to 4 mg / L, and further strain breeding is necessary for industrialization. Breeding of strains to improve zeaxanthin production has also been studied, and mutations are usually made using ultraviolet radiation or mutagens such as N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine and ethyl methanesulfonate. After the original treatment, single colonies are isolated and high production strains are selected based on the color of the colonies. However, since zeaxanthin is a yellow pigment, it is difficult to distinguish the shade of the color, so that efficient breeding has conventionally been difficult.

このような育種の問題を解決するため、先ず、コロニー色が橙色〜赤色で色の濃淡を判別し易く、カロテノイド高生産株を取得し易いパラコッカス属細菌を育種した。本菌株は、図1に示すようにβ−カロテンを化学修飾し、β−クリプトキサンチン、エキネノン、カンタキサンチン、3−ヒドロキシエキネノン、3’−ヒドロキシエキネノン、ゼアキサンチン、フェニコキサンチン、アドニキサンチンなどを経由してアスタキサンチンを生産することが知られている(例えば、非特許文献1参照)。続いてそのカロテノイド高生産株についてさらなる育種を行い、この代謝に関連する酵素の活性バランスや代謝バランスの変化により中間代謝物であるゼアキサンチンを選択的に生産・蓄積する株を取得し、本発明を完成するに至った。   In order to solve such a breeding problem, first, a Paracoccus bacterium was bred that has a colony color ranging from orange to red and that can easily distinguish the shade of the color, and that can easily obtain a high carotenoid-producing strain. This strain is obtained by chemically modifying β-carotene as shown in FIG. 1, and β-cryptoxanthin, echinenone, canthaxanthin, 3-hydroxyechinone, 3′-hydroxyechinenone, zeaxanthin, phenicoxanthine, ad It is known to produce astaxanthin via nixanthin or the like (see, for example, Non-Patent Document 1). Subsequently, the carotenoid high-producing strain was further bred to obtain a strain that selectively produces and accumulates zeaxanthin, an intermediate metabolite, by changing the activity balance and metabolic balance of enzymes related to this metabolism. It came to be completed.

なお、今回ゼアキサンチン産生細菌として用いたパラコッカス属細菌N−81106株はアドニキサンチンやアスタキサンチン、またはその配糖体などのカロテノイドを産生することが知られているが、代謝中間体であるゼアキサンチンはほとんど蓄積しない。またカロテノイド類の総生産量も培地1リットル当たり数ミリグラム程度であり、必ずしも満足できるカロテノイド生産性ではない。   The Paracoccus bacterium N-81106 used as a zeaxanthin-producing bacterium is known to produce carotenoids such as adonixanthin, astaxanthin, or glycosides thereof, but most of the metabolic intermediate zeaxanthin is Does not accumulate. Further, the total production amount of carotenoids is about several milligrams per liter of the medium, which is not always a satisfactory carotenoid productivity.

なお、このパラコッカス属細菌N−81106株は後に16SリボゾーマルRNA遺伝子の配列解析が行われた結果、パラコッカス属細菌と再同定された。海洋バイオテクノロジー研究所においてMBIC01143としても登録され、その諸性質に関する情報の概略は国立遺伝学研究所日本DNAデータバンク(DDBJ)や米国NIHのデーターベース(NCBI)より入手することができる(例えば、非特許文献2、3参照)。   This Paracoccus bacterium N-81106 strain was later re-identified as a Paracoccus bacterium as a result of sequence analysis of the 16S ribosomal RNA gene. It is also registered as MBIC01143 at the Marine Biotechnology Research Institute, and a summary of information regarding its properties can be obtained from the National Institute of Genetics, Japan DNA Data Bank (DDBJ) or the NIH Database (NCBI) (for example, Non-Patent Documents 2 and 3).

このN−81106株を親株として育種を行い、現在までに培地1リットル当りアスタキサンチン220mg、総カロテノイド量400mgを生産するTSN18E7株(受託番号FERM P−19746)が報告されている(例えば、特許文献4参照)。   Breeding with this N-81106 strain as a parent strain, TSN18E7 strain (Accession No. FERM P-19746) has been reported which produces 220 mg of astaxanthin per liter of medium and 400 mg of total carotenoid to date (for example, Patent Document 4). reference).

新属のカロテノイド産生細菌(例えば、特許文献3参照)によるゼアキサンチン生産についても研究されており、培養液当り19.7mg/Lのゼアキサンチン生産量を達成している。しかしながら全カロテノイドに占めるゼアキサンチンの選択性は34.3%と低く、ゼアキサンチンのみを高純度で効率良く得るためにはさらなる生産性の改良が必要である。   Research has also been conducted on zeaxanthin production by a new genus of carotenoid-producing bacteria (see, for example, Patent Document 3), achieving a zeaxanthin production of 19.7 mg / L per culture. However, the selectivity of zeaxanthin in all carotenoids is as low as 34.3%, and further improvement in productivity is necessary to obtain only zeaxanthin with high purity and efficiency.

特開平5−49497号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-49497 特開平5−328978号公報JP-A-5-328978 特開2005−87097号公報JP 2005-87097 A 特開2005−58216号公報JP-A-2005-58216 Journal of Biotechnology,59,169−181,1998年Journal of Biotechnology, 59, 169-181, 1998 国立遺伝学研究所日本DNAデータバンクホームページ<URL:http://www.ddbj.nig.ac.jp/>National Institute of Genetics Japan DNA Data Bank Home Page <URL: http: // www. ddbj. nig. ac. jp /> 米国National Institute of Health、National Center of Biotechnology Informationホームページ<URL:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/>US National Institute of Health, National Center of Biotechnology Information Homepage <URL: http: // www. ncbi. nlm. nih. gov />

本発明は、ゼアキサンチンを選択的にかつ大量に生産することができる新規微生物および当該微生物によるゼアキサンチンの製造方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the novel microorganisms which can produce zeaxanthin selectively and in large quantities, and the manufacturing method of zeaxanthin by the said microorganisms.

本発明らは上記課題に関し鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち本発明は、カロテノイド生産パラコッカス属細菌N−81106株を変異処理することにより中間代謝物であるゼアキサンチンを良く蓄積するようになったゼアキサンチン生産性が向上したパラコッカス属細菌である。また、本発明は、そのような細菌を培養し、菌体又は培養液からゼアキサンチンを回収することを特徴とする、ゼアキサンチンの製造法である。   As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have reached the present invention. That is, the present invention is a bacterium belonging to the genus Paracoccus having an improved zeaxanthin productivity in which zeaxanthin, which is an intermediate metabolite, is well accumulated by mutating the carotenoid-producing paracoccus genus N-81106 strain. The present invention also provides a method for producing zeaxanthin, which comprises culturing such bacteria and recovering zeaxanthin from the bacterial cells or the culture solution.

従って本発明は、特許生物寄託センターに、受託番号FERM P−20695として寄託されたTSTT002株を代表とする、カロテノイド生産性パラコッカス属細菌の育種により得られた変異株から選抜されるゼアキサンチン生産性微生物である。   Therefore, the present invention provides a zeaxanthin-producing microorganism selected from mutant strains obtained by breeding carotenoid-producing Paracoccus bacteria, such as the TSTT002 strain deposited under the accession number FERM P-20695 at the Patent Organism Depositary. It is.

また本発明は、培地1Lあたり14.9mg以上のゼアキサンチンを生産する微生物であり、さらに生産されるβ−カロテン、β−クリプトキサンチン、エキネノン、カンタキサンチン、3−ヒドロキシエキネノン、3’−ヒドロキシエキネノン、ゼアキサンチン、フェニコキサンチン、アドニキサンチンおよびアスタキサンチンを含むカロテノイド類において、ゼアキサンチンが前記カロテノイド類の合計量の85重量%以上しめる微生物である。   Further, the present invention is a microorganism that produces 14.9 mg or more of zeaxanthin per liter of culture medium, and further produced β-carotene, β-cryptoxanthin, echinone, canthaxanthin, 3-hydroxyequinone, 3′-hydroxy In carotenoids containing echinenone, zeaxanthin, phenicoxanthin, adonixanthin and astaxanthin, zeaxanthin is a microorganism that accounts for 85% by weight or more of the total amount of the carotenoids.

また本発明は、上記の微生物を培養し、培養後の菌体又は培養液からゼアキサンチンを回収する、ゼアキサンチンの製造法である。以下本発明を詳細に説明する。   Moreover, this invention is a manufacturing method of zeaxanthin which culture | cultivates said microorganisms and collects zeaxanthin from the microbial cell or culture solution after culture | cultivation. The present invention will be described in detail below.

本発明の微生物は、パラコッカス属細菌N−81106株の育種により誘導された新規な微生物であり、TSTT002株を代表とする、カロテノイド生産性パラコッカス属細菌の育種により得られた変異株から選抜されるゼアキサンチン生産性微生物である。   The microorganism of the present invention is a novel microorganism induced by breeding of the Paracoccus bacterium N-81106, and is selected from mutant strains obtained by breeding of a carotenoid-producing Paracoccus bacterium, such as the TSTT002 strain. It is a zeaxanthin-producing microorganism.

パラコッカス属細菌N−81106株は、株式会社海洋バイオテクノロジー研究所により発見された微生物であり、同社カルチャーコレクション(MBIC)に公開されている。N−81106株は細胞中にアスタキサンチンやアドニキサンチン、またはその配糖体を高含量に蓄積することが知られているが、ゼアキサンチンは中間代謝物として速やかに次の代謝物である各種カロテノイドに変換されるため、細胞中に蓄積することはほとんどない。   The Paracoccus genus N-81106 strain is a microorganism discovered by Marine Biotechnology Research Institute, Inc. and is published in the company's Culture Collection (MBIC). The N-81106 strain is known to accumulate astaxanthin, adonixanthin, or glycosides thereof in cells at a high content, but zeaxanthin is quickly used as an intermediate metabolite to various carotenoids that are the next metabolites. Because it is converted, it hardly accumulates in the cell.

本発明の微生物は、パラコッカス属細菌N−81106株の育種により誘導されるが、育種の方法としては自然突然変異により派生した優良菌株を選別していく方法などの他に、変異原物質や紫外線で細胞を処理することによって変異を加速させたのちに生産性が向上した菌株を選別していく方法や、以上の様な方法で得られた性質の異なる菌株同士を細胞融合させる方法など様々な方法を行なうことができる。特に変異原物質を用いる方法は、突然変異を誘発することが可能であり、短期間に有用な菌株を得る方法が知られている。これらの変異を誘発する方法は当業者には周知である。変異原物質としてはN−メチル−N’−ニトロ−N−ニトロソグアニジン(NTG)、メタンスルホン酸エチル(EMS)等の化合物が使用できる。   The microorganism of the present invention is induced by breeding of Paracoccus genus N-81106. As a breeding method, in addition to a method of selecting excellent strains derived from natural mutation, mutagen and ultraviolet rays are used. Various methods such as selecting strains with improved productivity after accelerating mutation by treating cells with, and fusing strains with different properties obtained by the above methods The method can be performed. In particular, methods using mutagens can induce mutations, and methods for obtaining useful strains in a short time are known. Methods for inducing these mutations are well known to those skilled in the art. As mutagens, compounds such as N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG) and ethyl methanesulfonate (EMS) can be used.

一例をあげると、予め培養して得たパラコッカス属細菌N−81106株の菌体をこれらの化合物の水溶液に懸濁する。一定時間放置した後に遠心分離などの方法で菌体を回収し、変異原物質を除去した後に平板培地上で培養する。次いで、色調の変化したコロニーを選択する。コロニーの選択は任意に多数のコロニーを選択、分離後液体培養を行ない、回収した菌体からカロテノイドを適当な溶媒により抽出し、抽出液の470nm付近の吸光度を測定することで行うことができる。   For example, the cells of Paracoccus genus N-81106 obtained by culturing in advance are suspended in an aqueous solution of these compounds. After standing for a certain period of time, the cells are collected by a method such as centrifugation, and the mutagen is removed and cultured on a plate medium. Next, a colony having a changed color tone is selected. Colonies can be selected by arbitrarily selecting a large number of colonies, performing liquid culture after separation, extracting carotenoids from the collected cells with an appropriate solvent, and measuring the absorbance at around 470 nm of the extract.

この様にして一次選抜を行ない、次いで抽出液の組成をHPLCなどにより解析してカロテノイドの生産性が向上した菌株、あるいは、特定のカロテノイドの組成が向上した菌株を得ることができる。例えば、ゼアキサンチン、カンタキサンチン、β−カロテン、リコペン等を選択的に合成する株である。   In this way, the primary selection is performed, and then the composition of the extract is analyzed by HPLC or the like to obtain a strain having improved carotenoid productivity or a specific carotenoid composition. For example, it is a strain that selectively synthesizes zeaxanthin, canthaxanthin, β-carotene, lycopene and the like.

さらに具体的には、本発明の微生物は、培地1Lあたり14.9mg以上のゼアキサンチンを生産する微生物であり、生産されるβ−カロテン、β−クリプトキサンチン、エキネノン、カンタキサンチン、3−ヒドロキシエキネノン、3’−ヒドロキシエキネノン、ゼアキサンチン、フェニコキサンチン、アドニキサンチンおよびアスタキサンチンを含むカロテノイド類において、ゼアキサンチンが前記カロテノイド類の合計量の85重量%以上しめる微生物である。   More specifically, the microorganism of the present invention is a microorganism that produces 14.9 mg or more of zeaxanthin per liter of the medium, and the produced β-carotene, β-cryptoxanthin, echinone, canthaxanthin, 3-hydroxyequine. Among the carotenoids including non-3′-hydroxyechinone, zeaxanthin, phenicoxanthin, adonixanthin and astaxanthin, zeaxanthin is a microorganism that accounts for 85% by weight or more of the total amount of the carotenoids.

本発明の微生物が特定のカロテノイド類を効率的に生産できるのは、その機序の詳細は不明であるものの、カロテノイドの代謝を担う酵素の活性低下または不活性化によるものであり、本発明におけるゼアキサンチンを蓄積するTSTT002株はβ−カロテンケト化酵素(β−カロテンの4位および4’位をケト化する酵素)の活性が顕著に低下または失活しているものと考えられる。   The reason why the microorganism of the present invention can efficiently produce specific carotenoids is due to reduced activity or inactivation of enzymes responsible for carotenoid metabolism, although the details of the mechanism are unknown. The TSTT002 strain that accumulates zeaxanthin is considered to have a significantly reduced or inactivated activity of β-carotene ketating enzyme (an enzyme that ketolates the 4th and 4 ′ positions of β-carotene).

本発明に用いる培地としては、細菌が増殖しカロテノイドを生産し得るものであればいずれを使用してもよく、炭素源には廃糖蜜、グルコース、フルクトース、マルトース、ショ糖、デンプン、乳糖、グリセロール、酢酸などが、窒素源にはコーンスティープリカー、ペプトン、酵母エキス、肉エキス、大豆粕等の天然成分や、酢酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム等のアンモニウム塩等やグルタミン酸、アスパラギン酸、グリシン等のアミノ酸類が、無機塩にはリン酸1ナトリウム、リン酸2ナトリウム、リン酸1カリウム、リン酸2カリウム等のリン酸塩や塩化ナトリウムなどが、金属イオンには塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸第1鉄、硫酸第2鉄、塩化第1鉄、塩化第2鉄、クエン酸鉄、硫酸アンモニウム鉄、塩化カルシウム・2水和物、硫酸カルシウム、硫酸亜鉛、塩化亜鉛、硫酸銅、塩化銅、硫酸マンガン、塩化マンガンなどが、ビタミン類として酵母エキスやビオチン、ニコチン酸、チアミン、リボフラビン、イノシトール、ピリドキシン等が使用できる。   As the medium used in the present invention, any medium can be used as long as bacteria can grow and produce carotenoids, and the carbon source is molasses, glucose, fructose, maltose, sucrose, starch, lactose, glycerol. Acetic acid, etc., nitrogen sources such as corn steep liquor, peptone, yeast extract, meat extract, soybean cake, ammonium salts such as ammonium acetate, ammonium chloride, ammonium sulfate, glutamic acid, aspartic acid, glycine, etc. Amino acids include inorganic salts such as monosodium phosphate, disodium phosphate, monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, and sodium chloride, and metal ions include magnesium chloride, magnesium sulfate, and sulfate. 1 iron, ferric sulfate, ferrous chloride, ferric chloride, iron citrate, ammonium sulfate Mu iron, calcium chloride dihydrate, calcium sulfate, zinc sulfate, zinc chloride, copper sulfate, copper chloride, manganese sulfate, manganese chloride, and other vitamins such as yeast extract, biotin, nicotinic acid, thiamine, riboflavin, inositol , Pyridoxine and the like can be used.

本発明における培養の条件については、細菌が増殖しカロテノイドを生産し得るものであれば特に限定はないが、培養温度は15〜35℃が好ましく、培養液のpHは6〜9が好ましく、培養時間は24〜200時間が好ましい。   The culture conditions in the present invention are not particularly limited as long as bacteria can grow and produce carotenoids, but the culture temperature is preferably 15 to 35 ° C., and the pH of the culture solution is preferably 6 to 9, The time is preferably 24 to 200 hours.

本発明は、上記の微生物を培養し、培養後の菌体又は培養液からゼアキサンチンを回収する、ゼアキサンチンの製造法であり、ゼアキサンチンを回収するためには培養液からゼアキサンチン蓄積微生物を集菌し、適当な有機溶媒等により抽出すればよい。   The present invention is a method for producing zeaxanthin, in which the above microorganism is cultured, and zeaxanthin is collected from the cultured cells or the culture solution. In order to collect zeaxanthin, zeaxanthin-accumulating microorganisms are collected from the culture solution, What is necessary is just to extract with a suitable organic solvent etc.

有機溶媒としてはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジクロロメタン、クロロフォルム、ジメチルフォルムアミド、ジメチルスルフォキシド等がよい。好適にはアセトンである。さらには、液体クロマトグラフィー等を利用して高純度に分離することも可能である。液体クロマトグラフィーの分離原理としてはイオン交換、疎水相互作用、分離篩等を挙げることができる。好ましくは、逆相クロマトグラフィー、順相クロマトグラフィーである。   As the organic solvent, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, dichloromethane, chloroform, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide and the like are preferable. Acetone is preferred. Furthermore, it is also possible to separate with high purity using liquid chromatography or the like. Examples of the separation principle of liquid chromatography include ion exchange, hydrophobic interaction, separation sieve and the like. Preferred are reverse phase chromatography and normal phase chromatography.

本発明によれば、飼料添加剤、食品用色素、機能性食品、抗酸化剤として有用なゼアキサンチンを効率よく製造することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to efficiently produce zeaxanthin useful as a feed additive, food coloring, functional food, and antioxidant.

以下、実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, although it demonstrates still in detail using an Example, this invention is not limited to these.

(実施例1)
菌株の取得
パラコッカス属細菌N−81106株より数回の変異育種を経て得られたTSN18E7(FERM P−19746)株はアスタキサンチン、アドニキサンチン、フェニコキサンチン、カンタキサンチン、エキネノン、β−カロテンなど種々のカロテノイドについて高い生産性を示すが、本発明に用いたゼアキサンチン選択高合成細菌TSTT002株はTSN18E7株を変異改良することにより得られた。
Example 1
Acquisition of strains TSN18E7 (FERM P-19746) strain obtained from Paracoccus genus N-81106 through several mutation breeding is various astaxanthin, adonixanthin, phenicoxanthine, canthaxanthin, echinone, β-carotene, etc. However, the zeaxanthin-selective highly synthetic bacterium TSTT002 strain used in the present invention was obtained by mutation modification of the TSN18E7 strain.

具体的には表1に示す培地5mlを試験管に入れて滅菌後、TSN18E7株を植菌し、25℃、150rpmで1日間振とう培養を行なった。この培養液のうち1mlを1.5mlのエッペンドルフチューブに移し、15,000回転、10分間の遠心分離により菌体を回収した。この菌体をpH7.0の0.1Mリン酸カリウム緩衝液(緩衝液A)1mlに懸濁し、次いで3mg/mlのN‐メチル−N’−ニトロ−N−ニトロソグアジニジン(以下NTGと略記する)水溶液10μlを加え、30〜60分間静置した。   Specifically, 5 ml of the medium shown in Table 1 was placed in a test tube and sterilized, and then the TSN18E7 strain was inoculated and cultured with shaking at 25 ° C. and 150 rpm for 1 day. 1 ml of this culture solution was transferred to a 1.5 ml Eppendorf tube, and the cells were collected by centrifugation at 15,000 rpm for 10 minutes. This microbial cell was suspended in 1 ml of 0.1 M potassium phosphate buffer (buffer A) at pH 7.0, and then 3 mg / ml N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine (hereinafter referred to as NTG). (Abbreviated) 10 μl of aqueous solution was added and allowed to stand for 30-60 minutes.

その後、遠心分離して上清を除去し、緩衝液Aに再懸濁する操作を2回繰返してNTGを除去した。さらに、0.5ml緩衝液Aに菌体を懸濁し、表1に示す培地3mlに植菌して4〜5時間培養した。得られた培養液を適度に希釈し、表2に示す組成の平板培地上に塗布して25℃で5日間保温した。生育したコロニーについて黄色いコロニーを優先的に選別・釣菌し、表1に示す組成の培地で25℃、100rpmで7日間振とう培養を行った。この培養液を分析し、ゼアキサンチン生産性が向上した菌株の選定を行なった。   Thereafter, the supernatant was removed by centrifugation, and the operation of resuspending in buffer A was repeated twice to remove NTG. Further, the cells were suspended in 0.5 ml buffer A, inoculated into 3 ml of the medium shown in Table 1, and cultured for 4 to 5 hours. The obtained culture broth was appropriately diluted, applied on a plate medium having the composition shown in Table 2, and kept at 25 ° C. for 5 days. Yellow colonies were preferentially selected and grown from the grown colonies, and cultured with shaking in a medium having the composition shown in Table 1 at 25 ° C. and 100 rpm for 7 days. The culture broth was analyzed and a strain with improved zeaxanthin productivity was selected.

カロテノイドの同定および定量は以下の様に行なった。まず培養液1mlを1.5ml容エッペンドルフチューブに入れ、15,000回転、5分間遠心分離して菌体ペレットを得た。この菌体に20μlの純水に懸濁し、次いで200μlのジメチルフォルムアミドおよび500μlのアセトンを加え振とうしてカロテノイドを抽出した。この抽出液を15,000回転、5分間遠心分離により残渣を除去後、TSKgel−ODS80TMカラム(東ソー社製)を用いた高速液体クロマトグラフィー(以下HPLCと略記する)で各種カロテノイドを定量した。   Carotenoids were identified and quantified as follows. First, 1 ml of the culture solution was placed in a 1.5 ml Eppendorf tube and centrifuged at 15,000 rpm for 5 minutes to obtain a cell pellet. The cells were suspended in 20 μl of pure water, and then 200 μl of dimethylformamide and 500 μl of acetone were added and shaken to extract carotenoids. After the residue was removed by centrifugation at 15,000 rpm for 5 minutes, various carotenoids were quantified by high performance liquid chromatography (hereinafter abbreviated as HPLC) using a TSKgel-ODS80TM column (manufactured by Tosoh Corporation).

なおカロテノイドの分離はA液として純水とメチルアルコールの5:95の混合溶媒、B液としてメチルアルコールとテトラヒドロフランの7:3の混合溶媒を用い、1ml/minの流速でA液を5分間カラムに通液させた後、同じ流速でA液100%からB液100%へ直線濃度勾配で5分間通液を行ない、さらにB液を5分間通液させることにより行なった。カロテノイド類の成分帰属は市販の試薬とのHPLCリテンションタイムの比較により行なった。上記の方法により、ゼアキサンチンはリテンションタイム9.5〜10.0分に検出される。   Carotenoids were separated using a 5:95 mixed solvent of pure water and methyl alcohol as liquid A, and a 7: 3 mixed solvent of methyl alcohol and tetrahydrofuran as liquid B, and liquid A was columned for 5 minutes at a flow rate of 1 ml / min. Then, the solution was passed from a 100% solution A to 100% solution B at a linear flow rate gradient for 5 minutes at the same flow rate, and the solution B was further passed for 5 minutes. Component assignment of carotenoids was performed by comparison of HPLC retention times with commercially available reagents. By the above method, zeaxanthin is detected at a retention time of 9.5 to 10.0 minutes.

以上の操作を経て、ゼアキサンチンを選択的に高生産する細菌TSTT002株を得た。   Through the above operation, a bacterial TSTT002 strain that selectively produces zeaxanthin at high yield was obtained.

(実施例2)
フラスコでの新規微生物の培養およびカロテノイドの定量
表1に示した組成の滅菌した培地5mlにTSTT002のグリセロール保存液50μlを植菌して25℃で1日間、毎分150回転の振とう速度にて培養を行なった。
(Example 2)
Cultivation of new microorganisms and determination of carotenoids in flasks Inoculate 50 ml of a glycerol stock solution of TSTT002 in 5 ml of a sterilized medium having the composition shown in Table 1 at 25 ° C for 1 day at a shaking speed of 150 revolutions per minute. Culture was performed.

次いで、表1に示した組成の滅菌した培地60mlを100ml容のバッフル付き三角フラスコに入れ121℃、20分間で滅菌後、上記の培養液2mlを植菌して25℃で7日間、毎分100回転の振とう速度にて培養を行なった。   Next, 60 ml of a sterilized medium having the composition shown in Table 1 was placed in a 100 ml baffled Erlenmeyer flask and sterilized at 121 ° C. for 20 minutes. Then, 2 ml of the above culture solution was inoculated, and at 25 ° C. for 7 days every minute. Culturing was performed at a shaking speed of 100 revolutions.

培養終了時の培養液の濁度(OD660nm)は3.6であった。培養終了後の菌体からカロテノイドを抽出してHPLCにてカロテノイド量を定量すると、培地1Lあたりゼアキサンチンを14.9mg生産していた。また、β−カロテンやβ−クリプトキサンチンなども含めたカロテノイドの総量は17.5mgであった。よって、ゼアキサンチンのカロテノイド総量に対する割合は85%以上であった。このときのカロテノイド生産パターン(HPLCチャート)を図2に示す。   The turbidity (OD 660 nm) of the culture solution at the end of the culture was 3.6. When carotenoids were extracted from the cells after completion of the culture and the amount of carotenoids was quantified by HPLC, 14.9 mg of zeaxanthin was produced per liter of the medium. Moreover, the total amount of carotenoids including β-carotene and β-cryptoxanthin was 17.5 mg. Therefore, the ratio of zeaxanthin to the total amount of carotenoid was 85% or more. The carotenoid production pattern (HPLC chart) at this time is shown in FIG.

また、同様の培養方法にてTSTT002株の親株であるTSN18E7株を培養すると、主にアスタキサンチン、アドニキサンチン、フェニコキサンチン、カンタキサンチン、エキネノンを蓄積し、ゼアキサンチンは蓄積しない。このときのカロテノイド生産パターンを図3(HPLCチャート)に示す。また、各々の成分についての定量値を表3に示す。   Moreover, when the TSN18E7 strain, which is the parent strain of the TSTT002 strain, is cultured by the same culture method, astaxanthin, adonixanthin, phenicoxanthine, canthaxanthin and echinone are accumulated, and zeaxanthin is not accumulated. The carotenoid production pattern at this time is shown in FIG. 3 (HPLC chart). In addition, Table 3 shows quantitative values for each component.

Figure 2007151475
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Figure 2007151475
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フィトエンから始まり、β−カロテンを化学修飾し、最終的にアスタキサンチンを生産する経路図である。It is a pathway diagram starting from phytoene, chemically modifying β-carotene, and finally producing astaxanthin. TSTT002株から抽出したカロテノイド類のHPLCチャートであり、図中、X軸(横軸)は保持時間(単位は分)を示し、Y軸(縦軸)HPLCピーク強度(単位はmV(任意強度))を示す。It is a HPLC chart of carotenoids extracted from TSTT002 strain, and in the figure, the X axis (horizontal axis) indicates retention time (unit is minutes), and the Y axis (vertical axis) is HPLC peak intensity (unit is mV (arbitrary intensity)). ). TSN18E7株から抽出したカロテノイド類のHPLCチャートであり、図中、X軸(横軸)は保持時間(単位は分)を示し、Y軸(縦軸)HPLCピーク強度(単位はmV(任意強度))を示す。It is a HPLC chart of carotenoids extracted from TSN18E7 strain, in which X-axis (horizontal axis) indicates retention time (unit: minutes), Y-axis (vertical axis) HPLC peak intensity (unit: mV (arbitrary intensity)) ).

符号の説明Explanation of symbols

1:ゼアキサンチンのピーク
2:アスタキサンチン
1: Zeaxanthin peak 2: Astaxanthin

Claims (5)

カロテノイド生産性パラコッカス属細菌の育種により得られた変異株から選抜されるゼアキサンチン生産性微生物。 A zeaxanthin-producing microorganism selected from mutants obtained by breeding carotenoid-producing Paracoccus bacteria. 微生物が、カロテノイド生産性パラコッカス属細菌TSTT002株(受託番号FERM P−20695)である請求項1に記載のゼアキサンチン生産性微生物。 The zeaxanthin-producing microorganism according to claim 1, wherein the microorganism is a carotenoid-producing Paracoccus genus strain TSTT002 (Accession No. FERM P-20695). 培地1Lあたり14.9mg以上のゼアキサンチンを生産することを特徴とする請求項1または請求項2記載の微生物。 The microorganism according to claim 1 or 2, wherein 14.9 mg or more of zeaxanthin is produced per liter of the medium. 生産されるβ−カロテン、β−クリプトキサンチン、エキネノン、カンタキサンチン、3−ヒドロキシエキネノン、3’−ヒドロキシエキネノン、ゼアキサンチン、フェニコキサンチン、アドニキサンチンおよびアスタキサンチンを含むカロテノイド類において、ゼアキサンチンが前記カロテノイド類の合計量の85重量%以上しめることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の微生物。 Among the carotenoids produced including β-carotene, β-cryptoxanthin, echinenone, canthaxanthin, 3-hydroxyechinenone, 3'-hydroxyechinenone, zeaxanthin, phenicoxanthine, adonixanthin and astaxanthin, zeaxanthin The microorganism according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of the microorganism is 85% by weight or more of the total amount of the carotenoids. 請求項1〜4のいずれかに記載の微生物を培養し、培養後の菌体又は培養液からゼアキサンチンを回収することを特徴とする、ゼアキサンチンの製造法。
A method for producing zeaxanthin, comprising culturing the microorganism according to any one of claims 1 to 4 and recovering zeaxanthin from the cultured cells or culture solution.
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