JP2007254439A - Method for producing optically active amino acid - Google Patents

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真 上田
Hiroyuki Kanamaru
博幸 金丸
Ryuji Miki
隆二 三木
Hironori Nanba
弘憲 難波
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for purifying a high purity optically active amino acid simply and in a good efficiency from an aqueous optically active amino acid solution containing an ammonium salt. <P>SOLUTION: This method for producing the optically active amino acid is provided by removing ammonia by stripping and then performing crystallization by adding an organic solvent to isolate the optically active amino acid as a crystal. Also, the method for producing the optically active amino acid is provided with that the aqueous solution of the optically active amino acid is produced by an enzyme reaction. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学活性アミノ酸をアンモニウム塩を含む水溶液から高純度で単離する製造方法に関するものである。   The present invention relates to a production method for isolating an optically active amino acid from an aqueous solution containing an ammonium salt with high purity.

光学活性アミノ酸は医薬品等の合成中間体として有用な化合物である。光学活性アミノ酸の製造方法としては、抽出法、化学合成法、発酵法、酵素的合成法など種々の方法が知られている。   Optically active amino acids are useful compounds as synthetic intermediates for pharmaceuticals and the like. As a method for producing an optically active amino acid, various methods such as an extraction method, a chemical synthesis method, a fermentation method, and an enzymatic synthesis method are known.

抽出法では蛋白質加水分解物からの大規模な精製設備が必要となる。化学合成法で製造されるアミノ酸は通常ラセミ体であるため、光学活性体を製造するためには、高価な分割剤、不斉触媒等を必要とする。発酵法では生成物濃度が低く、抽出法同様大規模な精製設備を必要とし、また、非天然型のアミノ酸の合成には適していない。酵素的合成法は安価な生体触媒を利用することにより、これらの問題点を回避して、より低コストで効率のよい製造方法を提供可能である。   The extraction method requires large-scale purification equipment from protein hydrolysates. Since amino acids produced by a chemical synthesis method are generally racemic, an expensive resolving agent, an asymmetric catalyst, or the like is required to produce an optically active substance. The fermentation method has a low product concentration, requires a large-scale purification facility like the extraction method, and is not suitable for the synthesis of unnatural amino acids. The enzymatic synthesis method can avoid these problems by using an inexpensive biocatalyst, and can provide an efficient production method at a lower cost.

L−アミノ酸の酵素的合成法としては、例えばラセミ体のアミノ酸にD−アミノ酸オキシダーゼ、アミノ酸脱水素酵素、及び補酵素再生能を有する酵素を作用させてL−アミノ酸を製造する方法(非特許文献1、特許文献1)、対応するケト酸にアミノ酸脱水素酵素、及び補酵素再生能を有する酵素を作用させてL−アミノ酸を製造する方法(特許文献2)等が知られている。また、D−アミノ酸の酵素的合成法としては、例えば、対応するN−カルバモイルアミノ酸にデカルバモイラーゼを作用させてD−アミノ酸を製造する方法(特許文献3)等が知られている。さらに、ラセミ体アミノ酸アミドにアミダーゼを作用させてL−アミノ酸、又はD−アミノ酸を製造する方法(特許文献4、5)も知られている。   As an enzymatic synthesis method of L-amino acid, for example, a method of producing L-amino acid by allowing a racemic amino acid to act on D-amino acid oxidase, amino acid dehydrogenase, and an enzyme having a coenzyme regeneration ability (Non-patent Document) 1, Patent Document 1), a method of producing an L-amino acid by reacting a corresponding keto acid with an amino acid dehydrogenase and an enzyme having a coenzyme regeneration ability (Patent Document 2) is known. Moreover, as an enzymatic synthesis method of D-amino acid, for example, a method of producing D-amino acid by reacting a corresponding N-carbamoylamino acid with decarbamoylase (Patent Document 3) is known. Furthermore, methods for producing L-amino acids or D-amino acids by reacting a racemic amino acid amide with an amidase (Patent Documents 4 and 5) are also known.

一方、上記の方法等によって得られる光学活性アミノ酸の水溶液に無機塩等が不純物として混在している場合には、高品質の光学活性アミノ酸を得るためにこれら不純物を除去する必要がある。無機塩等を含む水溶液からのアミノ酸の単離方法としては、電気透析により無機塩を除去する方法(特許文献6)、イオン交換樹脂を用いてアミノ酸を精製する方法(特許文献7、8)、夾雑カチオンを透析装置を用いて水素イオンと交換した後、カチオン交換樹脂にてアミノ酸を精製する方法(特許文献9)、クロレンド酸等のような沈殿剤を加えてアミノ酸との難溶性付加物を形成させて回収する方法(特許文献10、11)等が知られている。
国際公開第WO05/090950号公報 特開平10−23896号公報 特開昭62−25990号公報 特開昭59−159789号公報 特開昭63−87998号公報 特開昭58−100687号公報 特公昭48−2355号公報 特開昭56−39792号公報 特開昭62−195351号公報 特公昭45−1056号公報 特公昭45−29168号公報 中島伸佳ら、「ラセミ体メチオニンのL−エナンチオマーへの酵素的変換」(Enzymatic conversion of racemic methionine to the L-enantiomer)、ジャーナル・オブ・ケミカル・ソサイアティー・ケミカル・コミュニケーション(Journal of the chemical society chemical communications)、1990年、13号、947頁
On the other hand, when an inorganic salt or the like is mixed as an impurity in the optically active amino acid aqueous solution obtained by the above method, it is necessary to remove these impurities in order to obtain a high-quality optically active amino acid. As a method for isolating an amino acid from an aqueous solution containing an inorganic salt or the like, a method for removing an inorganic salt by electrodialysis (Patent Document 6), a method for purifying an amino acid using an ion exchange resin (Patent Documents 7 and 8), After exchanging contaminating cations with hydrogen ions using a dialysis machine, a method of purifying amino acids with a cation exchange resin (Patent Document 9), adding a precipitating agent such as chlorendic acid or the like to form a sparingly soluble adduct with amino acids Methods of forming and collecting (Patent Documents 10 and 11) are known.
International Publication No. WO05 / 090950 Japanese Patent Laid-Open No. 10-23896 Japanese Patent Laid-Open No. 62-25990 JP 59-159789 A Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-87998 Japanese Patent Laid-Open No. 58-1000068 Japanese Patent Publication No. 48-2355 Japanese Patent Laid-Open No. 56-39792 JP-A-62-195351 Japanese Patent Publication No. 45-1056 Japanese Patent Publication No. 45-29168 Nobuyoshi Nakajima et al., “Enzymatic conversion of racemic methionine to the L-enantiomer”, Journal of the Chemical Society Chemical Communications. ), 1990, No. 13, p. 947

しかし上記特許文献6〜11に記載の方法によるアミノ酸の単離方法では、大規模、又は高価な装置や難溶性付加物を再度分解して遊離アミノ酸を回収する工程が必要であり、余分な工程や設備が必要となる点で、工業的に好ましくない。   However, in the method for isolating amino acids according to the methods described in Patent Documents 6 to 11, a large-scale or expensive apparatus or a step of recovering free amino acids by re-decomposing a hardly soluble adduct is necessary, and an extra step This is industrially unfavorable in that it requires equipment and facilities.

本発明の目的はアンモニウム塩を含む光学活性アミノ酸水溶液から、簡便かつ効率的に光学活性アミノ酸を単離する製造方法を提供することにある。   The objective of this invention is providing the manufacturing method which isolates an optically active amino acid simply and efficiently from the optically active amino acid aqueous solution containing an ammonium salt.

本発明者らは上記課題に鑑み、鋭意研究した結果、アンモニウム塩を含む光学活性アミノ酸水溶液に水酸化リチウムのような、有機溶媒に易溶な塩を形成する塩基を添加してpHをコントロールしながら減圧するストリッピングによりアンモニアを除き、その後、有機溶媒を添加して晶析することにより、光学活性アミノ酸を高純度の結晶として効率良く単離できることを見出した。なお、ここでいうストリッピングとは、液体中に存在する気体を気相中に移す操作を意味する。   As a result of diligent research in view of the above problems, the inventors of the present invention added a base that forms an easily soluble salt in an organic solvent, such as lithium hydroxide, to an aqueous optically active amino acid solution containing an ammonium salt to control the pH. It was found that the optically active amino acid can be efficiently isolated as a high-purity crystal by removing ammonia by stripping under reduced pressure, and then adding and crystallization with an organic solvent. The stripping referred to here means an operation of transferring a gas present in the liquid into the gas phase.

また、本発明者らは、本精製方法が、例えば、以下の(i)〜(iv)の各酵素反応によって製造された光学活性アミノ酸水溶液から光学活性アミノ酸を単離する工程に有効であることを見出した。
(i)ラセミ体のアミノ酸に、D−アミノ酸オキシダーゼ、アミノ酸脱水素酵素、及び補酵素再生能を有する酵素を作用させることによりL−アミノ酸に変換する反応(立体反転反応)、
(ii)対応するケト酸に、アミノ酸脱水素酵素、及び補酵素再生能を有する酵素を作用させることによりL−アミノ酸に変換する反応(還元アミノ化反応)、
(iii)対応するN−カルバモイルアミノ酸に、デカルバモイラーゼを作用させることによりD−アミノ酸に変換する反応(デカルバモイラーゼ反応、及び
(iv)ラセミ体のアミノ酸アミドに、アミダーゼを作用させることによりL−アミノ酸、又はD−アミノ酸に変換する反応(アミダーゼ反応)。
In addition, the present inventors have found that the present purification method is effective, for example, in the step of isolating an optically active amino acid from an optically active amino acid aqueous solution produced by the following enzyme reactions (i) to (iv): I found.
(I) a reaction (steric inversion reaction) that converts a racemic amino acid into an L-amino acid by allowing D-amino acid oxidase, amino acid dehydrogenase, and an enzyme having a coenzyme regeneration ability to act on the racemic amino acid;
(Ii) a reaction (reductive amination reaction) that converts an amino acid dehydrogenase and an enzyme having a coenzyme regeneration ability into an L-amino acid by acting on the corresponding keto acid;
(Iii) Reaction to convert D-amino acid by allowing decarbamoylase to act on the corresponding N-carbamoylamino acid (decarbamoylase reaction, and (iv) causing amidase to act on racemic amino acid amide) To convert to L-amino acid or D-amino acid by amidase reaction (amidase reaction).

また、本発明者らは、上記酵素反応においてpH調整用の酸としてギ酸又は塩酸のような、有機溶媒に易溶な塩を形成する酸を用いることによって、高収率かつ高純度にて光学活性アミノ酸を単離・製造することができることを見出した。さらに上記立体反転反応において、アンモニア又はギ酸アンモニウムを添加する、あるいはpHをコントロールするための酸としてギ酸を用いることにより、反応収率の向上、反応時間の短縮が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。   In addition, the present inventors use an acid that forms a salt that is easily soluble in an organic solvent, such as formic acid or hydrochloric acid, as an acid for adjusting the pH in the enzyme reaction, so that the optical reaction can be performed with high yield and high purity. It has been found that active amino acids can be isolated and produced. Furthermore, in the above steric inversion reaction, it was found that by using formic acid as an acid for adding ammonia or ammonium formate or controlling pH, the reaction yield can be improved and the reaction time can be shortened. It came to do.

本発明は、以下の1または複数の特徴を有する。
1)本発明の一つの特徴は、光学活性アミノ酸とアンモニウム塩とを含む水溶液からストリッピングによりアンモニアを除去した後、有機溶媒を添加して晶析することにより光学活性アミノ酸の結晶を単離することを特徴とする光学活性アミノ酸の製造方法である。
2)本発明の一つの特徴は、前記有機溶媒に易溶な塩を形成する塩基を用いて、前記ストリッピング時にpHをコントロールすることである。
4)本発明の一つの特徴は、前記光学活性アミノ酸とアンモニウム塩とを含む水溶液が、酵素反応により製造されたものであることである。
6)本発明の一つの特徴は、前記L−アミノ酸とアンモニウム塩とを含む水溶液を、ラセミ体アミノ酸に対して、D−アミノ酸オキシダーゼ、アミノ酸脱水素酵素、及び補酵素再生能を有する酵素を作用させる酵素反応により製造することである。
7)本発明の一つの特徴は、前記酵素反応において、アンモニア又はその塩をラセミ体アミノ酸に対して0.3当量以上添加することである。
9)本発明の一つの特徴は、前記L−アミノ酸とアンモニウム塩とを含む水溶液を、対応するケト酸に対して、アミノ酸脱水素酵素、及び補酵素再生能を有する酵素を作用させる酵素反応により製造することである。
10)本発明の一つの特徴は、前記L−アミノ酸とアンモニウム塩とを含む水溶液を、ラセミ体アミノ酸アミドに対して、アミダーゼを作用させる酵素反応により製造することである。
12)本発明の一つの特徴は、前記D−アミノ酸とアンモニウム塩とを含む水溶液を、前記D−アミノ酸に対応するN−カルバモイルアミノ酸に対して、デカルバモイラーゼを作用させる酵素反応により製造することである。
13)本発明の一つの特徴は、前記D−アミノ酸とアンモニウム塩とを含む水溶液を、ラセミ体アミノ酸アミドに対して、アミダーゼを作用させる酵素反応により製造することである。
14)本発明の一つの特徴は、前記有機溶媒に易溶な塩を形成する酸を、前記酵素反応のpHコントロールに用いることである。
17)本発明の一つの特徴は、ラセミ体アミノ酸にD−アミノ酸オキシダーゼ、アミノ酸脱水素酵素、及び補酵素再生能を有する酵素を作用させてL−アミノ酸に変換する反応において、アンモニア又はその塩を、前記ラセミ体アミノ酸に対して0.3当量以上添加することを特徴とするL−アミノ酸の製造方法である。
19)本発明の一つの特徴は、前記酵素反応に用いる各酵素に替えて、それら各酵素の生産能を有する形質転換体を使用することである。
20)本発明の一つの特徴は、有機溶媒を添加する晶析工程によって光学活性アミノ酸を精製する光学活性アミノ酸の精製方法であって、以下の、
(i)光学活性アミノ酸とアンモニウム塩とを含む溶液に対して、当該アンモニウム塩を、前記有機溶媒に対する溶解度が高い塩に置換するための塩基を添加する工程、
(ii)工程(i)の後の溶液からストリッピングにより、前記置換によって得られるアンモニアを気相中に移動させて当該溶液から除去する工程、
(iii)工程(ii)の後の溶液に対して前記有機溶媒を添加することにより、前記置換によって得られる塩を当該有機溶媒に溶解させる一方、光学活性アミノ酸を晶析する工程、の各工程を含むことを特徴とする光学活性アミノ酸の精製方法である。
The present invention has one or more of the following features.
1) One feature of the present invention is that, after removing ammonia from an aqueous solution containing an optically active amino acid and an ammonium salt by stripping, the crystal of the optically active amino acid is isolated by crystallization by adding an organic solvent. This is a method for producing an optically active amino acid.
2) One feature of the present invention is to control the pH during the stripping by using a base that forms a salt that is easily soluble in the organic solvent.
4) One feature of the present invention is that an aqueous solution containing the optically active amino acid and the ammonium salt is produced by an enzymatic reaction.
6) One feature of the present invention is that an aqueous solution containing the L-amino acid and an ammonium salt acts on a racemic amino acid with a D-amino acid oxidase, an amino acid dehydrogenase, and an enzyme having coenzyme regeneration ability. It is produced by an enzyme reaction.
7) One feature of the present invention is that, in the enzyme reaction, ammonia or a salt thereof is added in an amount of 0.3 equivalent or more with respect to the racemic amino acid.
9) One feature of the present invention is that an aqueous solution containing the L-amino acid and an ammonium salt is subjected to an enzymatic reaction in which an amino acid dehydrogenase and an enzyme having a coenzyme regeneration ability are allowed to act on the corresponding keto acid. Is to manufacture.
10) One feature of the present invention is that an aqueous solution containing the L-amino acid and an ammonium salt is produced by an enzyme reaction in which an amidase is allowed to act on a racemic amino acid amide.
12) One feature of the present invention is that an aqueous solution containing the D-amino acid and an ammonium salt is produced by an enzymatic reaction in which a decarbamoylase is allowed to act on an N-carbamoylamino acid corresponding to the D-amino acid. That is.
13) One feature of the present invention is that an aqueous solution containing the D-amino acid and an ammonium salt is produced by an enzyme reaction in which an amidase is allowed to act on a racemic amino acid amide.
14) One feature of the present invention is that an acid that forms a readily soluble salt in the organic solvent is used for pH control of the enzyme reaction.
17) One feature of the present invention is that, in a reaction in which a racemic amino acid is reacted with D-amino acid oxidase, amino acid dehydrogenase, and an enzyme having a coenzyme regeneration ability to convert to L-amino acid, ammonia or a salt thereof is used. The method for producing an L-amino acid, comprising adding 0.3 equivalent or more to the racemic amino acid.
19) One feature of the present invention is that a transformant capable of producing each enzyme is used instead of each enzyme used in the enzyme reaction.
20) One feature of the present invention is a method for purifying an optically active amino acid, wherein the optically active amino acid is purified by a crystallization step in which an organic solvent is added.
(I) a step of adding a base for replacing the ammonium salt with a salt having high solubility in the organic solvent to a solution containing an optically active amino acid and an ammonium salt;
(Ii) a step of removing ammonia obtained by the substitution into the gas phase by stripping from the solution after step (i) and removing it from the solution;
(Iii) Each step of adding the organic solvent to the solution after step (ii) to dissolve the salt obtained by the substitution in the organic solvent while crystallizing the optically active amino acid A method for purifying an optically active amino acid, comprising:

本発明のその他の特徴およびそれらの利点は、以下の実施形態を含む明細書によって明らかにされる。   Other features of the present invention and their advantages will be apparent from the specification including the following embodiments.

本発明は上述の構成からなり、アンモニウム塩を含む光学活性アミノ酸水溶液から高純度の光学活性アミノ酸を簡便かつ効率良く精製することができる。   This invention consists of the above-mentioned structure, and can refine | purify a highly pure optically active amino acid simply and efficiently from the optically active amino acid aqueous solution containing an ammonium salt.

以下、実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。本発明の範囲は、実施形態および実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments. The scope of the present invention is not limited by the embodiments and examples.

1.アンモニウム塩を含む光学活性アミノ酸水溶液の調製
本発明の実施形態としての光学活性アミノ酸の製造方法は、アンモニウム塩を含む光学活性アミノ酸水溶液であれば、いかなる方法によって製造されたものであっても適用できる。例えば、(i)ラセミ体アミノ酸にD−アミノ酸オキシダーゼ、アミノ酸脱水素酵素、及び補酵素再生能を有する酵素を作用させてL−アミノ酸に変換する酵素反応(立体反転反応)、(ii)対応するケト酸にアミノ酸脱水素酵素、及び補酵素再生能を有する酵素を作用させてL−アミノ酸に変換する酵素反応(還元アミノ化反応)は、通常アンモニウム塩を添加して行うとことから、実施形態により効率的に高純度のL−アミノ酸を製造することができる。
1. Preparation of Optically Active Amino Acid Aqueous Solution Containing Ammonium Salt The optically active amino acid production method as an embodiment of the present invention can be applied by any method as long as it is an optically active amino acid aqueous solution containing an ammonium salt. . For example, (i) an enzyme reaction (stereoinversion reaction) in which a racemic amino acid is converted to an L-amino acid by the action of a D-amino acid oxidase, an amino acid dehydrogenase, and an enzyme having a coenzyme regeneration ability, (ii) Since an enzyme reaction (reductive amination reaction) in which an amino acid dehydrogenase and an enzyme having a coenzyme regeneration ability are allowed to act on keto acid to convert to an L-amino acid is usually performed by adding an ammonium salt, the embodiment Thus, a highly pure L-amino acid can be produced efficiently.

実施形態により精製されうる光学活性アミノ酸としては、以下の一般式(1)   Examples of the optically active amino acid that can be purified according to the embodiment include the following general formula (1).

Figure 2007254439
(式中、Rは置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜20のアラルキル基、もしくは置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基を表す。)で表される光学活性アミノ酸を挙げることができる。上記Rにおける置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基としては、特に限定されず、例えば、メチル基、イソプロピル基、イソブチル基、1−メチルプロピル基、カルバモイルメチル基、2−カルバモイルエチル基、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、メルカプトメチル基、2−メチルチオエチル基、(1−メルカプト−1−メチル)エチル基、4−アミノブチル基、3−グアニジノプロピル基、4(5)−イミダゾールメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、クロロメチル基、メトキシメチル基、2−ヒドロキシエチル基、3−アミノプロピル基、2−シアノエチル基、3−シアノプロピル基、4−(ベンゾイルアミノ)ブチル基、又は、2−メトキシカルボニルエチル基などが挙げられる。
Figure 2007254439
(In the formula, R has an optionally substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an optionally substituted aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, or a substituent. And an optically active amino acid represented by the above-mentioned aryl group having 6 to 20 carbon atoms. The alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent in R is not particularly limited, and examples thereof include a methyl group, an isopropyl group, an isobutyl group, a 1-methylpropyl group, a carbamoylmethyl group, and 2 -Carbamoylethyl group, hydroxymethyl group, 1-hydroxyethyl group, mercaptomethyl group, 2-methylthioethyl group, (1-mercapto-1-methyl) ethyl group, 4-aminobutyl group, 3-guanidinopropyl group, 4 (5) -Imidazolemethyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, t-butyl group, chloromethyl group, methoxymethyl group, 2-hydroxyethyl group, 3-aminopropyl group, 2-cyanoethyl group 3-cyanopropyl group, 4- (benzoylamino) butyl group, 2-methoxycarbonylethyl group, etc. It is below.

置換基を有していてもよい炭素数7〜20のアラルキル基としては、特に限定されず、例えば、ベンジル基、インドリルメチル基、4−ヒドロキシベンジル基、2−フルオロベンジル基、3−フルオロベンジル基、4−フルオロベンジル基、又は、3,4−メチレンジオキシベンジル基等が挙げられる。置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール基としては、フェニル基、または4−ヒドロキシフェニル基などが挙げられる。置換基としては、アミノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルカノイル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシル基、又はハロゲン原子等が挙げられる。   The aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms which may have a substituent is not particularly limited, and examples thereof include a benzyl group, an indolylmethyl group, a 4-hydroxybenzyl group, a 2-fluorobenzyl group, and a 3-fluoro group. Examples include a benzyl group, 4-fluorobenzyl group, 3,4-methylenedioxybenzyl group, and the like. Examples of the aryl group having 6 to 20 carbon atoms which may have a substituent include a phenyl group and a 4-hydroxyphenyl group. Examples of the substituent include an amino group, hydroxyl group, nitro group, cyano group, carboxyl group, alkyl group, aralkyl group, aryl group, alkanoyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxyl group, or halogen atom.

また、実施形態の製造方法は、水に対する溶解度が比較的高く、晶析によって目的物(光学活性アミノ酸)と不純物(無機塩等)との分離が困難、あるいは効率の悪い光学活性アミノ酸に対して特に効果的である。   In addition, the production method of the embodiment has a relatively high solubility in water, and it is difficult to separate a target product (optically active amino acid) and impurities (such as inorganic salts) by crystallization, or an optically active amino acid having low efficiency. It is particularly effective.

水に対する溶解度が高い光学活性アミノ酸としては特に限定されないが、例えば前記式(1)における置換基Rがメチル基、イソプロピル基、イソブチル基、1−メチルプロピル基、カルバモイルメチル基、2−カルバモイルエチル基、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−メチルチオエチル基、(1−メルカプト−1−メチル)エチル基、4−アミノブチル基、3−グアニジノプロピル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基であるもの等を挙げることができる。

2.立体反転反応に使用する酵素
上記アンモニウム塩を含む光学活性アミノ酸水溶液を製造する方法として、立体反転反応を例に挙げて説明する。ただし、以下に例示する立体反転反応は例示であって、当業者に周知の、その他の立体反転反応、および、上述した(ii)還元アミノ化反応、(iii)デカルバモイラーゼ反応、(iv)アミダーゼ反応による、上記アンモニウム塩を含む光学活性アミノ酸水溶液に対しても、本発明の光学活性アミノ酸の製造方法を利用することができる。
The optically active amino acid having high solubility in water is not particularly limited. For example, the substituent R in the formula (1) is a methyl group, isopropyl group, isobutyl group, 1-methylpropyl group, carbamoylmethyl group, 2-carbamoylethyl group. , Hydroxymethyl group, 1-hydroxyethyl group, 2-methylthioethyl group, (1-mercapto-1-methyl) ethyl group, 4-aminobutyl group, 3-guanidinopropyl group, ethyl group, n-propyl group, n The thing which is -butyl group and t-butyl group etc. can be mentioned.

2. Enzyme used for steric inversion reaction As a method for producing an optically active amino acid aqueous solution containing the above ammonium salt, steric inversion reaction will be described as an example. However, the stereoinversion reaction illustrated below is an exemplification, and other stereoinversion reactions well-known to those skilled in the art, and (ii) reductive amination reaction, (iii) decarbamoylase reaction, (iv) The optically active amino acid production method of the present invention can also be used for an optically active amino acid aqueous solution containing the above ammonium salt by amidase reaction.

まず、立体反転反応に使用する酵素について説明する。D−アミノ酸オキシダーゼとは、酸素の存在下、D−アミノ酸を酸化し、2−オキソ酸、過酸化水素、およびアンモニアを生成する酵素である。また、アミノ酸脱水素酵素とは、2−オキソ酸又は環状イミンを還元的にアミノ化する活性を有する酵素であり、例えばフェニルアラニン脱水素酵素、ロイシン脱水素酵素、ピロリン−2−カルボン酸レダクターゼ等を挙げることができる。これらアミノ酸脱水素酵素による反応は、NADHのような還元型の補酵素を必要とし、当該反応の進行に伴い、補酵素NADHは酸化型に変換される。   First, the enzyme used for the steric inversion reaction will be described. D-amino acid oxidase is an enzyme that oxidizes D-amino acid to produce 2-oxoacid, hydrogen peroxide, and ammonia in the presence of oxygen. An amino acid dehydrogenase is an enzyme having the activity of reductively aminating 2-oxoacid or cyclic imine, such as phenylalanine dehydrogenase, leucine dehydrogenase, pyrroline-2-carboxylate reductase, etc. Can be mentioned. The reaction by these amino acid dehydrogenases requires a reduced coenzyme such as NADH, and the coenzyme NADH is converted to an oxidized form as the reaction proceeds.

好適な実施形態では、この酸化型の補酵素を還元型に変換する能力(以後、補酵素再生能と呼ぶ)を有する酵素、及び当該補酵素再生能を有する酵素の基質となる化合物を、D−アミノ酸オキシダーゼおよびアミノ酸脱水素酵素と共存させて反応を行うことにより、補酵素の使用量を大幅に削減できる。補酵素再生能を有する酵素としては、例えば、ヒドロゲナーゼ、ギ酸脱水素酵素、アルコール脱水素酵素、アルデヒド脱水素酵素、グルコース−6−リン酸脱水素酵素、又はグルコース脱水素酵素等を挙げることができる。好適には、ギ酸脱水素酵素が使用される。   In a preferred embodiment, an enzyme having the ability to convert this oxidized coenzyme into a reduced form (hereinafter referred to as coenzyme regeneration ability) and a compound serving as a substrate for the enzyme having the coenzyme regeneration ability are: -The amount of coenzyme used can be greatly reduced by carrying out the reaction in the presence of amino acid oxidase and amino acid dehydrogenase. Examples of the enzyme having coenzyme regeneration ability include hydrogenase, formate dehydrogenase, alcohol dehydrogenase, aldehyde dehydrogenase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, or glucose dehydrogenase. . Preferably, formate dehydrogenase is used.

実施形態で用いるD−アミノ酸オキシダーゼ、アミノ酸脱水素酵素、及び補酵素再生能を有する酵素としては、動物、植物、微生物由来のものが使用できるが、工業的な利用には微生物由来のものが好ましい。   As the enzyme having D-amino acid oxidase, amino acid dehydrogenase, and coenzyme regeneration ability used in the embodiment, those derived from animals, plants, and microorganisms can be used, but those derived from microorganisms are preferred for industrial use. .

2−1.D−アミノ酸オキシダーゼ
D−アミノ酸オキシダーゼの生産能力を有する微生物としては、例えば、以下の公知の当該酵素の生産能力を有する微生物である、アースロバクター属(Arthrobacter)、アスペルギルス属(Aspergillus)、キャンディダ属(Candida)、クリプトコッカス属(Cryptococcus)、クルブラリア属(Curvularia)、エクソフィアラ属(Exophiala)、フサリウム属(Fusarium)、ジベレラ属(Gibberella)、ハンセヌラ属(Hansenula)、クオエッケラ属(Kloeckera)、クリベロマイセス属(Kluyveromyces)、ニューロスポラ属(Neurospora)、ピキア属(Phichia)、ロドスポリディウム属(Rhodosporidium)、ロドトルラ属(Rhodotorula)、スポロボロマイセス属(Sporobolomyces)、トリゴノプシス属(Trigonopsis)、バーチシリウム属(Verticillium)、ヤロヴィア属(Yarrowia)等が挙げられる。好ましくはキャンディダ属(Candida)に属する微生物由来の酵素が挙げられ、なかでもキャンディダ インターメディア(Candida intermedia)が好ましく、さらに好ましくは、キャンディダ インターメディア(Candida intermedia)NBRC0761株である。上記キャンディダ インターメディア(Candida intermedia)NBRC0761株は、独立行政法人製品評価技術基盤機構生物遺伝資源部門(〒292-0818 千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8)より入手可能である。
2-1. Examples of microorganisms having the ability to produce D -amino acid oxidase D-amino acid oxidase include the following known microorganisms having the ability to produce the enzyme, Arthrobacter, Aspergillus, and Candida. Genus Candida, Cryptococcus, Curvularia, Exophiala, Fusarium, Gibberella, Hansenula, Kloeckera, Kloeckera (Kluyveromyces), Neurospora, Pichia, Rhodosporidium, Rhodotorula, Sporobolomyces, Trigonopsis, Verticillium Verticillium), Yarrowia, etc. It is. Preferred examples include enzymes derived from microorganisms belonging to the genus Candida. Among them, Candida intermedia is preferable, and Candida intermedia NBRC0761 strain is more preferable. The above-mentioned Candida intermedia NBRC0761 strain can be obtained from the Biological Resource Department of the National Institute of Technology and Evaluation (2-5-8 Kazusa Kamashi, Kisarazu City, Chiba Prefecture 292-0818).

2−2.アミノ酸脱水素酵素
アミノ酸脱水素酵素の生産能力を有する微生物としては、例えば、以下の公知の当該酵素の生産能力を有する微生物である、ブレビバクテリウム属(Brevibacterium)、ロドコッカス属(Rhodococcus)、スポロサルシナ属(Sporosarcina)、サーモアクチノマイセス属(Thermoactinomyces)、マイクロバクテリウム属(Microbacterium)、ハルモナス属(Halomona)、クロストリジウム属(Clostridium)、バチルス属(Bacillus)、ニューロスポラ属(Neurospora)、エシェリヒア属(Escherichia)、アエロバクター属(Aerobactor)等が挙げられる。
2-2. The microorganism having a production capacity of an amino acid dehydrogenase amino acid dehydrogenase, e.g., a microorganism having the following capacity of the known the enzyme, Brevibacterium (Brevibacterium), the genus Rhodococcus (Rhodococcus), Sporosarcina (Sporosarcina), Thermoactinomyces, Thermobacterium, Microbacterium, Halomona, Clostridium, Bacillus, Neurospora, Escherichia ), Aerobactor and the like.

好ましくはバチルス属(Bacillus)に属する微生物由来の酵素が挙げられる。さらに好ましくは、バチルス バディウス(Bacillus badius)IAM11059株、バチルス スファエリカス(Bacillus sphaericus)NBRC3341株由来の酵素が挙げられる。上記バチルス バディウス(Bacillus badius)IAM11059はフェニルアラニン脱水素酵素を生産する微生物であり、EP256514号、及びBisci.Biotechnol.Biochem.、1995年、59巻、10号、1994頁で公知である。上記、バチルス バディウス(Bacillus badius)IAM11059株は、東京大学分子細胞生物学研究所(〒113-0032 東京都文京区弥生1-1-1)より、また上記バチルス スファエリカス(Bacillus sphaericus)NBRC3341株は、独立行政法人製品評価技術基盤機構生物遺伝資源部門(〒292-0818 千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8)よりそれぞれ入手可能である。   Preferably, an enzyme derived from a microorganism belonging to the genus Bacillus is used. More preferred are enzymes derived from Bacillus badius IAM11059 strain and Bacillus sphaericus NBRC3341 strain. The Bacillus badius IAM11059 is a microorganism that produces phenylalanine dehydrogenase, and is described in EP256514 and Bisci. Biotechnol. Biochem. 1995, 59, 10, 1994. The Bacillus badius IAM11059 strain was obtained from the Institute for Molecular Cell Biology (1-11-1 Yayoi, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0032), and the Bacillus sphaericus NBRC3341 strain was It is available from the National Institute of Technology and Evaluation Biological Genetic Resources Division (2-5-8 Kazusa Kamashizu, Kisarazu City, Chiba Prefecture 292-0818).

また、上記バチルス スファエリカス(Bacillus sphaericus)NBRC3341株は、ロイシン脱水素酵素を生産する微生物であり、公知のバチルス サチルス(Bacillus subtilis )のロイシン脱水素酵素とアミノ酸残基数が同じであり、アミノ酸配列で100%一致する。遺伝子配列では1095塩基中、14塩基が異なっている。バチルス サチルス(Bacillus subtilis)の遺伝子配列は、Nature、1997年、390巻、249頁およびNCBIデータベースのアクセッションナンバーCAB14339で公知である。また、ピロリン−2−カルボン酸レダクターゼがニューロスポラ属(Neurospora)、エシェリヒア属(Escherichia)、アエロバクター属(Aerobactor)で知られていることは、Methods Enzymol.、1962年、5巻、882頁で述べられている。   The Bacillus sphaericus NBRC3341 strain is a microorganism that produces leucine dehydrogenase and has the same number of amino acid residues as the known leucine dehydrogenase of Bacillus subtilis. 100% match. In the gene sequence, 14 bases are different in 1095 bases. The gene sequence of Bacillus subtilis is known in Nature, 1997, 390, 249, and NCBI database accession number CAB14339. In addition, it is known in Methods Enzymol. That pyrroline-2-carboxylic acid reductase is known in the genus Neurospora, Escherichia, and Aerobactor. 1962, volume 5, page 882.

2−3.補酵素再生能を有する酵素
ギ酸脱水素酵素の生産能力を有する微生物としては、例えば、以下の公知の当該酵素の生産能力を有する微生物である、キャンディダ属(Candida)、クロイッケラ属(Kloeckera)、ピキア属(Pichia)、リポマイセス属(Lipomyces)、シュードモナス属(Pseudomonas)、モラキセラ属(Moraxella)、ハイホマイクロビウム属(Hyphomicrobium)、パラコッカス属(Paracoccus)、チオバシラス属(Thiobacillus)、アンシロバクター属(Ancylobacter)等が挙げられる。
2-3. Examples of the microorganism having the ability to produce the enzyme formate dehydrogenase having the coenzyme regeneration ability include, for example, the following known microorganisms having the ability to produce the enzyme, Candida, Kloeckera, Pichia, Lipomyces, Pseudomonas, Moraxella, Hyphomicrobium, Paracoccus, Thiobacillus, Anilobacter ( Ancylobacter) and the like.

好ましくはチオバシラス属(Thiobacillus)、アンシロバクター属(Ancylobacter)に属する微生物由来の酵素が挙げられる。さらに好ましくはチオバシラス エスピー(Thiobacillus sp.)KNK65MA株(FERM BP−7671)、アンシロバクター アクアティカス(Ancylobacter aquaticus)KNK607M株(FERM BP−7335)由来の酵素が挙げられる。受託番号FERM BP−7671およびBP−7335で特定される微生物は、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター(〒305-8566 茨城県つくば市東1−1−1 中央第6)に寄託されている。   Preferably, enzymes derived from microorganisms belonging to the genus Thiobacillus and the genus Ancylobacter are mentioned. More preferably, an enzyme derived from Thiobacillus sp. KNK65MA strain (FERM BP-7671) and Ansilobacter aquaticus KNK607M strain (FERM BP-7335) can be mentioned. Microorganisms identified by accession numbers FERM BP-7671 and BP-7335 have been deposited with the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Biological Deposit Center (Central 1-1, Higashi 1-1-1 Tsukuba City, Ibaraki Prefecture 305-8566) ing.

2−4.酵素の取得
上記の各酵素を効率良く高生産する高活性菌を得るためには、周知のとおり、形質転換微生物を作成することが有効である。作成方法としては、例えばD−アミノ酸オキシダーゼ活性を示す菌株からD−アミノ酸オキシダーゼ遺伝子をクローニングした後、適当なベクターとの組換えプラスミドを作成し、これを用いて、特に限定されないが、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)等の宿主微生物を形質転換することにより形質転換体を得ることができる。
2-4. Obtaining Enzymes In order to obtain highly active bacteria that produce each of the above enzymes efficiently and efficiently, it is effective to create transformed microorganisms as is well known. As a preparation method, for example, after cloning a D-amino acid oxidase gene from a strain exhibiting D-amino acid oxidase activity, a recombinant plasmid with an appropriate vector is prepared, and this is used without any particular limitation. A transformant can be obtained by transforming a host microorganism such as (Escherichia coli).

ベクターとしては宿主内で自律複製できる微生物由来のプラスミド、ファージまたはその誘導体が使用できる。なかでも、宿主微生物として、例えば、菌学的性質が当業者に周知であって、形質転換用に提供されているエシェリヒア・コリ(Escherichia coli)、ベクターとして当該微生物中で自律複製できるベクターを用いるのが好ましい。このようなベクターとしては、例えば、当業者が容易に入手可能、あるいは市販されているpUC18(タカラバイオ株式会社)、pUC19(タカラバイオ株式会社)、pBR322(タカラバイオ株式会社)、pACYC184(株式会社 ニッポンジーン)、pSTV28(タカラバイオ株式会社)、pSTV29(タカラバイオ株式会社)、pSC101(フナコシ株式会社)、pT7Blue(タカラバイオ株式会社)、又は国際公開第WO94/03613号公報の明細書の記載に基づいて当業者が製造しうるpUCNT、若しくはそれらの誘導体を挙げることができる。それらの誘導体とは、酵素の生産量上昇、プラスミド安定化を目的として、プロモーター、ターミネーター、エンハンサー、SD配列、複製開始部位(ori)、その他の調節などに関わる遺伝子を改質したもの、また、薬剤耐性、クローニング部位の制限酵素サイトを改質したものなどを指す。   As the vector, a plasmid, phage or derivative thereof derived from a microorganism capable of autonomous replication in a host can be used. Among them, as a host microorganism, for example, Escherichia coli whose bacteriological properties are well known to those skilled in the art and provided for transformation, a vector capable of autonomous replication in the microorganism is used as a vector. Is preferred. As such a vector, for example, pUC18 (Takara Bio Inc.), pUC19 (Takara Bio Inc.), pBR322 (Takara Bio Inc.), pACYC184 (Inc. Nippon Gene), pSTV28 (Takara Bio Inc.), pSTV29 (Takara Bio Inc.), pSC101 (Funakoshi Co., Ltd.), pT7Blue (Takara Bio Inc.), or based on the description of International Publication No. WO94 / 03613. PUCNT that can be produced by those skilled in the art, or derivatives thereof. These derivatives are modified genes for promoters, terminators, enhancers, SD sequences, replication initiation sites (ori), other regulation, etc., for the purpose of increasing enzyme production and stabilizing plasmids. Drug resistance, refers to a modified restriction enzyme site at the cloning site.

このようにして得られた形質転換体の一例として、キャンディダ インターメディア(Candida intermedia)NBRC0761株由来のD−アミノ酸オキシダーゼ遺伝子を含有するエシェリヒア コリ(Escherichia coli)HB101(pCDA003)(FERM P−20597)(特願2005−224505号参照)、及びチオバシラス エスピー(Thiobacillus sp.)KNK65MA株(FERM BP−7671)由来のギ酸脱水素酵素遺伝子を含有するエシェリヒア コリ(Escherichia coli)HB101(pFT001)(FERM BP-7672)、又はエシェリヒア コリ(Escherichia coli)HB101(pFT002)(FERM BP−7673)(国際公開第WO03/031626号公報参照)等を挙げることができる。上記受託番号FERM番号で特定される形質転換体は、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター(〒305-8566 茨城県つくば市東1−1−1 中央第6)に寄託されている。   As an example of the transformant thus obtained, Escherichia coli HB101 (pCDA003) (FERM P-20597) containing a D-amino acid oxidase gene derived from Candida intermedia NBRC0761 strain. (See Japanese Patent Application No. 2005-224505), and Escherichia coli HB101 (pFT001) (FERM BP- containing a formate dehydrogenase gene derived from Thiobacillus sp. KNK65MA strain (FERM BP-7671) 7672), Escherichia coli HB101 (pFT002) (FERM BP-7673) (see International Publication No. WO03 / 031626), and the like. The transformant identified by the above-mentioned deposit number FERM number is deposited at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Biological Deposit Center (Central 6th, 1-1-1 East Tsukuba City, Ibaraki Prefecture 305-8566).

なお、本発明で用いた組換えDNA技術は当該分野において周知であり、例えば、Molecular Cloning 2nd Edition (Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989)、Current Protocols in Molecular Biology (Greene Publishing Associates and Wiley-Interscience)に記載されている。   The recombinant DNA technology used in the present invention is well known in the art, and is described in, for example, Molecular Cloning 2nd Edition (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989), Current Protocols in Molecular Biology (Greene Publishing Associates and Wiley-Interscience). Are listed.

上記形質転換体等を培養することにより当該酵素を大量に生産することができ、L−アミノ酸の製造に利用することができる。微生物の培養は、通常の培地を用いて行えば良い。培養に使用する培地としては、炭素源、窒素源および無機塩類などの栄養素を含む通常の培地で良い。これに、ビタミン、アミノ酸などの有機微量栄養素を添加すると、好ましい結果が得られる場合が多い。炭素源としては、グルコースやシュークロースのような炭水化物、酢酸のような有機酸、アルコール類などが適宜使用される。窒素源としては、アンモニウム塩、アンモニア水、アンモニアガス、尿素、酵母エキス、ペプトン、コーンスティープリカーなどが用いられる。無機塩類としてはリン酸塩、マグネシウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、鉄塩、硫酸塩、塩素などが用いられる。   By culturing the above transformant and the like, the enzyme can be produced in large quantities, and can be used for the production of L-amino acids. The culture of microorganisms may be performed using a normal medium. The medium used for the culture may be a normal medium containing nutrients such as a carbon source, a nitrogen source and inorganic salts. When organic micronutrients such as vitamins and amino acids are added to this, favorable results are often obtained. As the carbon source, carbohydrates such as glucose and sucrose, organic acids such as acetic acid, alcohols and the like are appropriately used. As the nitrogen source, ammonium salt, aqueous ammonia, ammonia gas, urea, yeast extract, peptone, corn steep liquor and the like are used. Examples of inorganic salts include phosphate, magnesium salt, potassium salt, sodium salt, calcium salt, iron salt, sulfate, chlorine and the like.

培養は温度範囲25℃から40℃で行えるが、25℃から37℃が特に好ましい。また、pHは4から8で培養できるが5から7.5が好ましい。また、回分式、連続式のいずれの培養方法でもよい。   Culturing can be performed in a temperature range of 25 ° C to 40 ° C, with 25 ° C to 37 ° C being particularly preferred. Further, the pH can be cultured from 4 to 8, but preferably from 5 to 7.5. In addition, either a batch or continuous culture method may be used.

必要に応じてイソプロピル−1−チオ−β―D−ガラクトサイド(IPTG)、ラクトース等の添加等の酵素誘導のための処理を行なうこともできる。

3.立体反転反応
次に、立体反転反応によるラセミ体アミノ酸からのL−アミノ酸の製造方法について説明する。立体反転反応では、ラセミ体のアミノ酸と前述のD−アミノ酸オキシダーゼ、アミノ酸脱水素酵素、及び補酵素再生能を有する酵素とその基質となる化合物を同時に存在させ、水性媒体中で反応を行なう。
If necessary, treatment for enzyme induction such as addition of isopropyl-1-thio-β-D-galactoside (IPTG), lactose or the like can be performed.

3. Stereoinversion Reaction Next, a method for producing L-amino acid from racemic amino acid by stereoinversion reaction will be described. In the stereoinversion reaction, a racemic amino acid, the aforementioned D-amino acid oxidase, amino acid dehydrogenase, an enzyme having a coenzyme regeneration ability, and a compound serving as a substrate thereof are simultaneously present and the reaction is carried out in an aqueous medium.

反応にはカタラーゼを添加してもよい。カタラーゼを添加することでD−アミノ酸オキシダーゼの反応で生成する過酸化水素を分解し、基質あるいは生成物の分解を抑えることができる。カタラーゼとしては、動物、植物、微生物由来のものが使用できるが、工業的な利用には微生物由来のものが好ましい。微生物としては、当該酵素の生産能力を有する微生物であればいずれも利用できるが、例えば、以下の公知の、当該酵素の生産能力を有する微生物である、マイクロコッカス属(Micrococcus)、ロドシュードモナス属(Rhodopseudomonas)等がある。また、市販の酵素も使用することもできる。市販酵素としては例えば、Catazyme25L(Novozyme社製)、CATALASE(Beef Liver)(P−L Biochemcals,Inc.社製)がある。   Catalase may be added to the reaction. By adding catalase, hydrogen peroxide generated by the reaction of D-amino acid oxidase can be decomposed, and decomposition of the substrate or product can be suppressed. As the catalase, those derived from animals, plants and microorganisms can be used, but those derived from microorganisms are preferred for industrial use. Any microorganism can be used as long as it has the ability to produce the enzyme. For example, the following known microorganisms having the ability to produce the enzyme, such as Micrococcus, Rhodopseudomonas). Commercially available enzymes can also be used. Examples of commercially available enzymes include Catazyme 25L (manufactured by Novozyme) and CATALASE (Beef River) (manufactured by P-L Biochemcals, Inc.).

また、実施形態において使用するD−アミノ酸オキシダーゼ、アミノ酸脱水素酵素、補酵素再生能を有する酵素、及びカタラーゼは、それぞれの活性を有する微生物を培養して生産したものを用いてもよいし、あるいはそれぞれの酵素遺伝子を導入した形質転換体を育種し、培養して生産したものを使用してもよく、さらに複数の酵素遺伝子を導入した形質転換体を育種し、培養して生産したものを使用してもよい。   The D-amino acid oxidase, amino acid dehydrogenase, coenzyme regenerating enzyme, and catalase used in the embodiments may be those produced by culturing microorganisms having the respective activities, or You may use a product produced by breeding and cultivating a transformant introduced with each enzyme gene, or using a product produced by breeding and culturing a transformant introduced with multiple enzyme genes. May be.

実施形態において、生産されたD−アミノ酸オキシダーゼ、アミノ酸脱水素酵素および補酵素再生能を有する酵素、及びカタラーゼは、酵素自体として用いることができるほか、微生物もしくはその処理物としても用いることができる。ここで、微生物の処理物とは、例えば、粗抽出液、培養菌体凍結乾燥生物体、アセトン乾燥生物体、またはそれらの菌体の破砕物を意味する。   In the embodiment, the produced D-amino acid oxidase, amino acid dehydrogenase, enzyme having coenzyme regeneration ability, and catalase can be used not only as the enzyme itself, but also as a microorganism or a processed product thereof. Here, the treated product of the microorganism means, for example, a crude extract, a cultured cell freeze-dried organism, an acetone-dried organism, or a crushed product of these cells.

更にそれらは、酵素自体あるいは菌体のまま公知の手段で固定化して得た固定化酵素として用いられ得る。固定化は当業者に周知の方法である架橋法、共有結合法、物理的吸着法、包括法などで行い得る。   Furthermore, they can be used as an immobilized enzyme obtained by immobilizing the enzyme itself or bacterial cells with a known means. Immobilization can be performed by a cross-linking method, a covalent bonding method, a physical adsorption method, a comprehensive method, and the like, which are well known to those skilled in the art.

また、上記反応にFADを添加してもよい。FADはD−アミノ酸オキシダーゼの補酵素であり、添加することにより、反応の効率が向上することが期待できる。FADの添加濃度としては、基質に対して、好ましくは0当量以上、10当量以下、さらに好ましくは0当量以上、1当量以下、さらに好ましくは0当量以上、0.1当量以下である。   Further, FAD may be added to the above reaction. FAD is a coenzyme of D-amino acid oxidase, and it can be expected that the reaction efficiency is improved by adding FAD. The concentration of FAD added is preferably 0 equivalents or more and 10 equivalents or less, more preferably 0 equivalents or more and 1 equivalents or less, and even more preferably 0 equivalents or more and 0.1 equivalents or less with respect to the substrate.

また、上記立体反転反応にはNAD等の補酵素を添加してもよい。NAD等の補酵素を添加しない場合にも、微生物中に存在するNAD等の補酵素により反応が進行する場合もあるが、NAD等の補酵素を添加することで、反応の効率が向上することが期待できる。NAD等の補酵素の添加濃度としては、基質に対して、好ましくは0当量以上、2当量以下、さらに好ましくは0.00001当量以上、0.1当量以下、さらに好ましくは0.0001当量以上、0.01当量以下である。   In addition, a coenzyme such as NAD may be added to the steric inversion reaction. Even when no coenzyme such as NAD is added, the reaction may proceed with a coenzyme such as NAD present in the microorganism, but the reaction efficiency is improved by adding a coenzyme such as NAD. Can be expected. The added concentration of a coenzyme such as NAD is preferably 0 equivalents or more and 2 equivalents or less, more preferably 0.00001 equivalents or more and 0.1 equivalents or less, more preferably 0.0001 equivalents or more, relative to the substrate. 0.01 equivalent or less.

3−1.アンモニア又はアンモニア塩の添加
また、上記立体反転反応に、アンモニア又はその塩を添加することにより、反応収率の向上、及び/又は反応時間の短縮を図ることができる。アンモニアの添加濃度としては、基質であるラセミ体アミノ酸に対して、好ましくは0.1当量以上、より好ましくは0.3当量以上、0.65当量以上、0.8当量以上である。添加量の上限は特に限定されないが、添加量が多い程、後述するストリッピング工程にて除去するアンモニアの量が増加するため、通常は10当量以下、好ましくは2当量以下、さらに好ましくは1.5当量以下で行う。アンモニアの塩としては、ギ酸アンモニウム、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、硫酸アンモニウム等が挙げられるが、反応収率の向上及び反応時間の短縮化という観点から、ギ酸アンモニウムが特に好ましい(実施例5,6に対応)。
3-1. Addition of ammonia or ammonia salt Further, by adding ammonia or a salt thereof to the steric inversion reaction, the reaction yield can be improved and / or the reaction time can be shortened. The concentration of ammonia added is preferably at least 0.1 equivalent, more preferably at least 0.3 equivalent, at least 0.65 equivalent, and at least 0.8 equivalent with respect to the racemic amino acid as the substrate. The upper limit of the amount added is not particularly limited, but the amount of ammonia removed in the stripping step to be described later increases as the amount added increases, so it is usually 10 equivalents or less, preferably 2 equivalents or less, more preferably 1. Perform at 5 equivalents or less. Examples of the ammonium salt include ammonium formate, ammonium chloride, ammonium carbonate, ammonium sulfate, and the like. From the viewpoint of improving the reaction yield and shortening the reaction time, ammonium formate is particularly preferable (corresponding to Examples 5 and 6). ).

3−2.基質の仕込み濃度・反応温度
上記立体反転反応の基質の仕込み濃度は0.1%(w/v)以上、90%(w/v)以下、好ましくは1%(w/v)以上、60%(w/v)以下で溶解または懸濁した状態で反応を行い、上記分割および立体反転反応における反応温度は10℃以上、80℃以下、好ましくは20℃以上、60℃以下の適当な温度で調節し保ちつつ暫時静置または攪拌すればよい。
3-2. Substrate charge concentration / reaction temperature The substrate charge concentration of the above steric inversion reaction is 0.1% (w / v) or more, 90% (w / v) or less, preferably 1% (w / v) or more, 60%. (W / v) The reaction is carried out in a dissolved or suspended state, and the reaction temperature in the resolution and steric inversion reaction is 10 ° C or higher and 80 ° C or lower, preferably 20 ° C or higher and 60 ° C or lower. What is necessary is just to stand still or stir for a while, adjusting and keeping.

3−3.pH調整
上記反応のpHは、4以上、12以下で行うのが好ましく、さらに好ましくはpH6以上、11以下である。pHの調整は、酸、又は塩基を添加することで行うことができるが、補酵素再生能を有する酵素としてギ酸脱水素酵素を使用した場合は、通常、補酵素の再生と共にギ酸が二酸化炭素に変換され、反応液から除去されるため、反応の進行と共にpHが上昇し、酸を用いてpHを調整する必要がある。酵素反応のpH調整、または酵素反応のpHコントロールとは、主として溶液のpHを酵素反応に適した値に設定または調整することをいう。
3-3. pH adjustment The pH of the reaction is preferably 4 or more and 12 or less, more preferably 6 or more and 11 or less. The pH can be adjusted by adding an acid or base. However, when formate dehydrogenase is used as an enzyme capable of coenzyme regeneration, formic acid is usually converted into carbon dioxide as the coenzyme is regenerated. Since it is converted and removed from the reaction solution, the pH increases with the progress of the reaction, and it is necessary to adjust the pH with an acid. The pH adjustment of the enzyme reaction or the pH control of the enzyme reaction mainly means setting or adjusting the pH of the solution to a value suitable for the enzyme reaction.

pH調整に使用する酸(「酵素反応のpHコントロールに用いる酸」に対応)としては、塩酸、硫酸等の鉱酸、ギ酸、酢酸等の有機酸を使用することができるが、後に述べる晶析工程において使用する有機溶媒に易溶な塩を形成する酸が好ましく、例として塩酸、ギ酸等を挙げることができる。さらにギ酸を使用した場合は(実施例1に対応)、塩酸を使用した場合(実施例3に対応)に比べて立体反転反応におけるL−アミノ酸の収率が向上することから、より好ましい。   As the acid used for pH adjustment (corresponding to “acid used for pH control of enzyme reaction”), mineral acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, and organic acids such as formic acid and acetic acid can be used. Acids that form a readily soluble salt in the organic solvent used in the process are preferred, and examples include hydrochloric acid and formic acid. Furthermore, when formic acid is used (corresponding to Example 1), the yield of L-amino acid in the steric inversion reaction is more improved than when hydrochloric acid is used (corresponding to Example 3).

3−4.その他の反応条件
本反応の基質は一括添加してもよいし、分割添加してもよいし、連続的に添加してもよい。上記分割および立体反転反応は、バッチ法または連続方式で行い得る。
3-4. Other reaction conditions The substrate of this reaction may be added all at once, dividedly, or continuously. The resolution and the steric inversion reaction can be performed by a batch method or a continuous method.

本発明の立体反転反応は、固定化酵素、膜リアクターなどを利用して行うことも可能である。水性媒体としては、水、緩衝液、これらにエタノールのような水溶性有機溶媒を含む水性媒体、あるいは、水に溶解しにくい有機溶媒、たとえば、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、クロロホルム、n−ヘキサンなどの有機溶媒を含む水性媒体との2層系などの適当な溶媒を用いることができる。さらに必用に応じて、抗酸化剤、界面活性剤、補酵素、金属などを添加することもできる。   The stereoinversion reaction of the present invention can also be performed using an immobilized enzyme, a membrane reactor, or the like. Examples of the aqueous medium include water, a buffer solution, an aqueous medium containing a water-soluble organic solvent such as ethanol, or an organic solvent that is difficult to dissolve in water, such as ethyl acetate, butyl acetate, toluene, chloroform, and n-hexane. A suitable solvent such as a two-layer system with an aqueous medium containing an organic solvent such as can be used. Furthermore, if necessary, an antioxidant, a surfactant, a coenzyme, a metal, and the like can be added.

上記のような酵素反応により製造されたL−アミノ酸を含む水溶液中に存在する菌体成分等の不溶物は、常套分離方法、例えば活性炭処理、ろ過、抽出等の分離方法、またはそれらの組合せにより除去することができる。

4.ストリッピングによるアンモニアの除去
上記のような方法にて取得したアンモニウム塩を含む光学活性アミノ酸水溶液からのアンモニアの除去方法について説明する。
Insoluble matter such as bacterial cell components present in an aqueous solution containing an L-amino acid produced by the enzymatic reaction as described above is separated by a conventional separation method, for example, a separation method such as activated carbon treatment, filtration, extraction, or a combination thereof. Can be removed.

4). Removal of ammonia by stripping A method for removing ammonia from an aqueous optically active amino acid solution containing an ammonium salt obtained by the above method will be described.

アンモニアは水溶液に塩基を添加してpHを塩基性に保ちつつ減圧するストリッピングにより除去することができる。なお、ストリッピングとは液体中に存在する気体を気相中に移す操作を意味する。   Ammonia can be removed by stripping by adding a base to the aqueous solution and reducing the pressure while keeping the pH basic. Stripping means an operation of transferring a gas present in the liquid into the gas phase.

ストリッピング時のpHは7以上が好ましく、より好ましくはpH8以上、さらに好ましくは9以上である。pHの上限に特に制限はないが、pHが高くなるほど後述する晶析工程においてpH調整に使用する酸の量が増加するため、通常はpH11以下で行う。ストリッピング工程でのpH調整(pHコントロール)は、主として、上記アンモニウム塩を含む光学活性アミノ酸水溶液のpHを塩基性に保つことにより、アンモニアの除去を容易にするために行う。   The pH at the time of stripping is preferably 7 or more, more preferably pH 8 or more, and further preferably 9 or more. Although there is no restriction | limiting in particular in the upper limit of pH, Since the quantity of the acid used for pH adjustment in the crystallization process mentioned later increases as pH becomes higher, it is normally performed at pH 11 or less. The pH adjustment (pH control) in the stripping step is mainly performed in order to facilitate removal of ammonia by keeping the pH of the optically active amino acid aqueous solution containing the ammonium salt basic.

pH調整に用いる塩基(「ストリッピング時にpHをコントロールするための塩基」に対応)としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ金属水酸化物、もしくはアルカリ土類金属水酸化物、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミンなどの3級アミン、エタノールアミン、イソプロパノールアミンなどのアミノアルコール類を挙げることができる。上記の塩基のうち、後述する晶析時に高純度の光学活性アミノ酸結晶を得るためには、添加する有機溶媒に易溶な塩を形成するものの使用が好ましく、例として水酸化リチウムが挙げられる。   Examples of the base used for pH adjustment (corresponding to “base for controlling pH during stripping”) include, for example, lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, cesium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, etc. Alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides, tertiary amines such as triethylamine and diisopropylethylamine, and aminoalcohols such as ethanolamine and isopropanolamine. Among the above-mentioned bases, in order to obtain a highly pure optically active amino acid crystal at the time of crystallization described later, it is preferable to use one that forms a salt that is easily soluble in the organic solvent to be added, and lithium hydroxide is an example.

ストリッピング時の圧力は500hPa以下が好ましく、より好ましくは200hPa以下である。また、ストリッピング時の温度は10℃以上、100℃以下が好ましく、より好ましくは30℃以上、80℃以下である。ストリッピングは、水溶液中に含まれるアンモニウムイオン量が、後の晶析工程において塩として混入しない濃度に低下するまで継続すればよい。具体的には、光学活性アミノ酸水溶液中に残留しているアンモニウムイオン濃度が0.05M以下、あるいはアンモニウムイオンの残量がストリッピング開始時の5%以下になるまで行うのが好ましく、アンモニウムイオン濃度が0.02M以下、あるいはアンモニウムイオンの残量がストリッピング開始時の2%以下になるまで行うのがより好ましい。また、ストリッピング中の光学活性アミノ酸濃度を調節するため、水を添加しながら行ってもよい。   The stripping pressure is preferably 500 hPa or less, more preferably 200 hPa or less. Further, the stripping temperature is preferably 10 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. The stripping may be continued until the amount of ammonium ions contained in the aqueous solution is reduced to a concentration that does not mix as a salt in the subsequent crystallization step. Specifically, it is preferable to carry out until the concentration of ammonium ions remaining in the optically active amino acid aqueous solution is 0.05 M or less, or the remaining amount of ammonium ions is 5% or less at the start of stripping. Is more preferably 0.02M or less, or until the remaining amount of ammonium ions is 2% or less at the start of stripping. Moreover, in order to adjust the optically active amino acid concentration during stripping, the addition may be performed while adding water.

「3−1.アンモニア又はアンモニア塩の添加」の項目で説明したように、上記立体反転反応においては、アンモニア又はその塩を添加することによって反応収率の向上等を図ることができる。一方、その反応中に生成する無機塩(アンモニア塩)は、有機溶媒に溶け難いため、後の工程(有機溶媒添加による晶析工程)で結晶に混入してしまい、精製される光学活性アミノ酸の純度を低下させる原因となっていた。   As described in the item “3-1. Addition of ammonia or ammonia salt”, in the above-described stereoinversion reaction, the reaction yield can be improved by adding ammonia or a salt thereof. On the other hand, since the inorganic salt (ammonia salt) produced during the reaction is difficult to dissolve in an organic solvent, the inorganic salt (ammonia salt) is mixed in the crystal in a later step (crystallization step by adding an organic solvent), and the optically active amino acid to be purified is purified. It was a cause of lowering the purity.

従来の技術によれば、そのような無機塩を除去するために、上記工程(アルコール添加による晶析工程)の前に、上記背景技術の項目で説明した、電気透析による無機塩を除去やイオン交換樹脂を用いた精製等が行われていた。すなわち、当業者であれば、混入物を除去する場合には、上述のように電気透析やイオン交換樹脂を利用するのが一般的であった。   According to the conventional technology, in order to remove such inorganic salts, before the above step (crystallization step by adding alcohol), the inorganic salts by electrodialysis or ions described in the above background art are removed. Purification using an exchange resin has been performed. That is, those skilled in the art generally use electrodialysis or ion exchange resin as described above when removing contaminants.

この点、実施形態では、混入物の除去をするために、(単にその混入物を除去するのではなく)別途、水酸化リチウム等の塩基を添加するという従来技術とは全く異なるアプローチを採用している。アンモニウム塩を含む光学活性アミノ酸水溶液からの光学活性アミノ酸の精製工程においてストリッピングの工程を採用し、簡便かつ効率的に光学活性アミノ酸を精製する技術は、本件発明者によって初めて得られた知見の1つである。

5.光学活性アミノ酸の晶析
上記方法にてアンモニアを除去した光学活性アミノ酸水溶液に適当な有機溶媒を加えることにより光学活性アミノ酸を結晶として取得することができる。
In this respect, the embodiment adopts a completely different approach from the prior art in which a base such as lithium hydroxide is added separately (instead of simply removing the contaminant) in order to remove the contaminant. ing. A technique for easily and efficiently purifying optically active amino acids by adopting a stripping process in the process of purifying optically active amino acids from an optically active amino acid aqueous solution containing an ammonium salt is one of the findings obtained for the first time by the present inventors. One.

5. It is possible to obtain the optically active amino acid as crystals by adding a suitable organic solvent to the optically active amino acid aqueous solution to remove ammonia by crystallization above an optically active amino acids.

添加する「有機溶媒」としては、水と均一に混合し得るものであれば特に限定されるものではなく、例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、t−ブタノールなどのアルコール類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどが挙げられ、好ましくはメタノール、エタノール、イソプロパノールである。また、これら有機溶媒は単独で用いてもよいし、必要に応じて2種以上を混合して用いてもよい。   The “organic solvent” to be added is not particularly limited as long as it can be uniformly mixed with water. For example, alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, and t-butanol are used. , Dimethylformamide, dimethylsulfoxide and the like, preferably methanol, ethanol and isopropanol. Moreover, these organic solvents may be used independently and may mix and use 2 or more types as needed.

これらの水と均一に混合し得る有機溶媒と水との好ましい比率は、光学活性アミノ酸や有機溶媒の種類等により異なる。一般に、有機溶媒の比率が高いほど収率を高めることができる。上記有機溶媒の比率は通常、全溶媒中の有機溶媒の割合が50%以上、更には80%以上であれば概して好結果を与える。普通70%を越える収率、好ましくは80%を越える収率、より好ましくはほぼ定量的収率を達成できるように、有機溶媒の種類や比率、光学活性アミノ酸の濃度を決定するのが好ましく、これらの好適な条件は簡単な実験により容易に選定することができる。   The preferable ratio of the organic solvent that can be uniformly mixed with water and water varies depending on the type of optically active amino acid, organic solvent, and the like. Generally, the higher the organic solvent ratio, the higher the yield. The ratio of the organic solvent generally gives good results when the ratio of the organic solvent in the total solvent is 50% or more, and further 80% or more. It is preferable to determine the type and ratio of the organic solvent and the concentration of the optically active amino acid so that a yield usually exceeding 70%, preferably exceeding 80%, more preferably almost quantitative yield can be achieved. These suitable conditions can be easily selected by simple experiments.

上記晶析操作は必要に応じて中和、冷却、濃縮等の公知の晶析方法と組み合わせることにより、さらに収率を高めることができる。   The above crystallization operation can be further enhanced by combining with a known crystallization method such as neutralization, cooling, and concentration as necessary.

中和とは、上記光学活性アミノ酸水溶液に適当な酸を加えることにより、反応液のpHを好適な範囲に調整することをいう。ここでいう好適なpHの範囲としては、光学活性アミノ酸の結晶が析出するpHであれば特に限定されるものではないが、収率を向上させるためにはその光学活性アミノ酸の等電点付近に調整するのが好ましく、通常pH2以上、11以下で行なう。   Neutralization means adjusting the pH of the reaction solution to a suitable range by adding a suitable acid to the optically active amino acid aqueous solution. The preferred pH range here is not particularly limited as long as the optically active amino acid crystals are precipitated, but in order to improve the yield, it is near the isoelectric point of the optically active amino acid. It is preferable to adjust, usually at a pH of 2 or more and 11 or less.

使用する酸としては、後述する晶析時に高純度の光学活性アミノ酸結晶を得るためには、添加する有機溶媒に易溶な塩を形成するものが好ましく、例えば塩酸等の鉱酸やギ酸、酢酸等の有機酸が挙げられる。   As the acid to be used, in order to obtain a highly pure optically active amino acid crystal at the time of crystallization described later, one that forms a readily soluble salt in the organic solvent to be added is preferable. For example, mineral acid such as hydrochloric acid, formic acid, acetic acid Organic acids such as

晶析を行う際の温度は、光学活性アミノ酸の種類や、添加する有機溶媒の種類により異なる。一般に、温度が低いほど収率を高めることができ、通常、40℃以下、好ましくは20℃以下で実施される。下限は、系の固化温度である。   The temperature at which crystallization is performed varies depending on the type of optically active amino acid and the type of organic solvent to be added. In general, the lower the temperature, the higher the yield, and it is usually carried out at 40 ° C. or lower, preferably 20 ° C. or lower. The lower limit is the solidification temperature of the system.

また、過飽和の形成を抑制してスムースに結晶化を行うため、或いは、高品質化の観点から、上記晶析は攪拌下で実施するのが好ましい。また、必要に応じ、種晶を添加して結晶化を促進させることができる。   Moreover, in order to suppress the formation of supersaturation and perform crystallization smoothly, or from the viewpoint of improving the quality, the crystallization is preferably carried out with stirring. If necessary, seed crystals can be added to promote crystallization.

以上のようにして得られた光学活性アミノ酸の結晶は、例えば、遠心分離、加圧濾過、減圧濾過等による固液分離、更に、必要に応じてケーキ洗浄を行い、湿体として取得することができる。また、更に減圧下、乾燥し、乾体として取得することができる。
The optically active amino acid crystals obtained as described above can be obtained as a wet body by, for example, solid-liquid separation by centrifugation, pressure filtration, vacuum filtration, etc., and cake washing as necessary. it can. Moreover, it can further be dried under reduced pressure to obtain a dry body.

以下に本発明の具体的な実施例を示す。しかし、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。   Specific examples of the present invention are shown below. However, the present invention is not limited to these examples.

以下
(実施例1)pH調整に「ギ酸」を使用した立体反転反応によるL−ノルバリンの合成
D−アミノ酸オキシダーゼ活性を有する形質転換体エシェリヒア コリ(Escherichia coli)HB101(pCDA003)(FERM P−20597)(特願2005−224505号参照)を滅菌した培地A(トリプトン1.6%、イーストエキス1.0%、塩化ナトリウム0.5%、アンピシリン0.01%、脱イオン水に溶解、滅菌前pH7.0、ただしアンピシリンは滅菌後に添加する)に植菌後、37℃で30時間、振とうして好気的に培養した。得られた培養液から遠心分離により菌体を集菌し、脱イオン水に懸濁後、超音波により菌体を破砕して、D−アミノ酸オキシダーゼを含む粗酵素液を得た。
Less than
(Example 1) Synthesis of L-norvaline by steric reversal reaction using “formic acid” for pH adjustment D-amino acid oxidase transformant Escherichia coli HB101 (pCDA003) (FERM P-20597) ( Medium A sterilized from Japanese Patent Application No. 2005-224505) (tryptone 1.6%, yeast extract 1.0%, sodium chloride 0.5%, ampicillin 0.01%, dissolved in deionized water, pH before sterilization 7. 0, except that ampicillin is added after sterilization), and then aerobically cultured by shaking at 37 ° C. for 30 hours. The bacterial cells were collected from the obtained culture solution by centrifugation, suspended in deionized water, and then disrupted by ultrasonic waves to obtain a crude enzyme solution containing D-amino acid oxidase.

また、後述する参考例3に示す方法で育種した、ロイシン脱水素酵素活性及びギ酸脱水素酵素活性の両方の活性を有する形質転換体を、滅菌した培地Aに植菌後、33℃で48時間、振とうして好気的に培養した。得られた培養液から遠心分離により菌体を集菌し、脱イオン水に懸濁後、超音波により菌体を破砕して、ロイシン脱水素酵素及びギ酸脱水素酵素を含む粗酵素液を得た。   In addition, a transformant having both leucine dehydrogenase activity and formate dehydrogenase activity bred by the method shown in Reference Example 3 described later is inoculated into sterilized medium A, and then at 33 ° C. for 48 hours. The culture was aerobically cultured with shaking. The bacterial cells are collected from the obtained culture broth by centrifugation, suspended in deionized water, and then disrupted by ultrasound to obtain a crude enzyme solution containing leucine dehydrogenase and formate dehydrogenase. It was.

ラセミ体ノルバリン7.8gに、上記D−アミノ酸オキシダーゼを含む粗酵素液、ロイシン脱水素酵素及びギ酸脱水素酵素を含む粗酵素液、カタラーゼ(Catazyme25L、Novozyme社製)、NAD4.6mg、及びギ酸アンモニウム3.36gを添加し、さらに5Mアンモニア水約1gを添加してpHを8.0に調整した後、脱イオン水を添加して100gになるよう反応液(以下、適宜「反応液A」と表現する。)を調製した。   7.8 g of racemic norvaline, crude enzyme solution containing the above D-amino acid oxidase, crude enzyme solution containing leucine dehydrogenase and formate dehydrogenase, catalase (Catazyme 25L, Novozyme), NAD 4.6 mg, and ammonium formate After adding 3.36 g and further adding about 1 g of 5M aqueous ammonia to adjust the pH to 8.0, the reaction solution (hereinafter referred to as “reaction solution A” as appropriate) was added to deionized water to 100 g. Expressed).

この反応液を3Mギ酸水溶液にてpHを8.0にコントロールしながら30℃で好気的に攪拌し、19時間反応を行なった。生成したL−ノルバリンの収率及び光学純度を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて分析した結果、ラセミ体に対し94.4%の反応収率で、光学純度100%eeのL−ノルバリンが得られた。
(HPLC分析条件)カラム:SUMICHIRAL OA−5000(4.6mm×250mm、住化分析センター社製)、移動相:2mM硫酸銅水溶液/メタノール=95/5、流速:1ml/分、カラム温度:30℃、検出:254nm

(実施例2)pH調整に「ギ酸」を使用した酵素反応液からのL−ノルバリンの精製
以下の工程により、実施例1で得た酵素反応液からL−ノルバリンを精製した。
(1)活性炭処理等
実施例1にて得られた酵素反応液に活性炭「特製白鷺」(武田薬品工業社製)5g、ろ過助剤「ラヂオライト#700」(昭和化学工業社製)2g、トルエン1mlを添加し、30℃で2時間攪拌した。不溶物を減圧ろ過にて除去し、脱イオン水35mlにて洗浄した。
(2)アンモニアストリッピング
得られたろ液に水酸化リチウム1.54gを添加してpH9.5に調整した。水酸化リチウム及び脱イオン水の添加によりpHを9.5、全重量を100gに保ちつつ、内温約50℃、圧力130hPaにて攪拌下、90分間ストリッピングを行った。
(3)塩酸による中和および濃縮
上記ストリッピング後の溶液に、35%塩酸2.8gを添加してpH6.0に調整した後、さらに全体重量が20.6gになるまで減圧濃縮を行った。
(4)アルコール添加による晶析および結晶のろ別
減圧濃縮後、常圧に戻し、溶液に対してメタノール48.4gを添加して25℃にて2.5時間攪拌後、0℃まで冷却し、1.5時間攪拌を続けた。析出した結晶を減圧濾過し、充分に脱液した後、83%メタノール18mlで洗浄した。その後、得られた湿結晶を減圧乾燥(約10hPa、50℃、約5時間)し、L−ノルバリンを結晶として得た。
The reaction solution was aerobically stirred at 30 ° C. while controlling the pH at 8.0 with a 3M formic acid aqueous solution and reacted for 19 hours. As a result of analyzing the yield and optical purity of the produced L-norvaline using high performance liquid chromatography (HPLC), it was found that L-norvaline having an optical purity of 100% ee was obtained with a reaction yield of 94.4% with respect to the racemate. Obtained.
(HPLC analysis conditions) Column: SUMICHIRAL OA-5000 (4.6 mm × 250 mm, manufactured by Sumika Chemical Analysis), mobile phase: 2 mM copper sulfate aqueous solution / methanol = 95/5, flow rate: 1 ml / min, column temperature: 30 ° C, detection: 254 nm

(Example 2) Purification of L-norvaline from enzyme reaction solution using “formic acid” for pH adjustment L-norvaline was purified from the enzyme reaction solution obtained in Example 1 by the following steps.
(1) Activated carbon treatment, etc. The enzyme reaction solution obtained in Example 1 was charged with 5 g of activated carbon “special white birch” (manufactured by Takeda Pharmaceutical Company Limited), 2 g of filter aid “Radiolite # 700” (manufactured by Showa Chemical Industry Co., Ltd.), 1 ml of toluene was added and stirred at 30 ° C. for 2 hours. Insoluble matter was removed by vacuum filtration and washed with 35 ml of deionized water.
(2) Ammonia stripping 1.54 g of lithium hydroxide was added to the obtained filtrate to adjust the pH to 9.5. Stripping was performed for 90 minutes with stirring at an internal temperature of about 50 ° C. and a pressure of 130 hPa while maintaining the pH at 9.5 and the total weight at 100 g by adding lithium hydroxide and deionized water.
(3) Neutralization and concentration with hydrochloric acid After adding 2.8 g of 35% hydrochloric acid to the solution after stripping to adjust the pH to 6.0, the solution was further concentrated under reduced pressure until the total weight became 20.6 g. .
(4) Crystallization by addition of alcohol and filtration of crystals After concentration under reduced pressure, the pressure was returned to normal pressure, 48.4 g of methanol was added to the solution, stirred at 25 ° C for 2.5 hours, and then cooled to 0 ° C. And stirring was continued for 1.5 hours. The precipitated crystals were filtered under reduced pressure and sufficiently drained, and then washed with 18 ml of 83% methanol. Thereafter, the obtained wet crystals were dried under reduced pressure (about 10 hPa, 50 ° C., about 5 hours) to obtain L-norvaline as crystals.

得られたL−ノルバリンの結晶を実施例1と同様の条件にて分析したところ、純度は99.6wt%、実施例1で得られた酵素反応液からの回収率は82.7%であった。

(実施例3)pH調整に「塩酸」を使用した立体反転反応によるL−ノルバリンの合成
実施例1と同様の方法にて調製した反応液(上記「反応液A」参照)を、2M塩酸水溶液にてpHを8.0にコントロールしながら30℃で好気的に攪拌し、22時間反応を行なった。
When the obtained crystals of L-norvaline were analyzed under the same conditions as in Example 1, the purity was 99.6 wt% and the recovery rate from the enzyme reaction solution obtained in Example 1 was 82.7%. It was.

(Example 3) Synthesis of L-norvaline by steric reversal reaction using "hydrochloric acid" for pH adjustment A reaction solution prepared in the same manner as in Example 1 (see "Reaction Solution A" above) was prepared using a 2M hydrochloric acid aqueous solution. The mixture was aerobically stirred at 30 ° C. while controlling the pH at 8.0 and reacted for 22 hours.

生成したL−ノルバリンの収率及び光学純度を実施例1と同様の条件で分析した結果、ラセミ体に対し87.0%の反応収率で、光学純度100%eeのL−ノルバリンが得られた。

(実施例4)pH調整に「塩酸」を使用した酵素反応液からのL−ノルバリンの精製
以下の工程により、実施例3で得た酵素反応液からL−ノルバリンを精製した。
(1)活性炭処理等
実施例3にて得られた酵素反応液に活性炭「特製白鷺」(武田薬品工業社製)10g、ろ過助剤「ラヂオライト#700」(昭和化学工業社製)2g、トルエン1mlを添加し、30℃で2時間攪拌した。不溶物を減圧ろ過にて除去し、脱イオン水90mlにて洗浄した。
(2)アンモニアストリッピング
得られたろ液に水酸化リチウム1.84gを添加してpH9.5に調整した。水酸化リチウム及び脱イオン水の添加によりpHを9.5に保ちつつ、内温約40℃、圧力70〜40hPaにて攪拌下、150分間ストリッピングを行った。
(3)塩酸による中和および濃縮
上記ストリッピング後の溶液に、35%塩酸3.2gを添加してpH6.0に調整した後、さらに全体重量が18.1gになるまで減圧濃縮を行った。
(4)アルコール添加による晶析および結晶のろ別
減圧濃縮後、常圧に戻し、溶液に対してメタノール32.3gを添加して25℃にて2.5時間攪拌後、0℃まで冷却し、2時間攪拌を続けた。析出した結晶を減圧濾過し、充分に脱液した後、80%メタノール12mlで洗浄した。その後、得られた湿結晶を減圧乾燥(約10hPa、50℃、約5時間)し、L−ノルバリンを結晶として得た。
As a result of analyzing the yield and optical purity of the produced L-norvaline under the same conditions as in Example 1, L-norvaline having an optical purity of 100% ee was obtained with a reaction yield of 87.0% based on the racemate. It was.

(Example 4) Purification of L-norvaline from enzyme reaction solution using “hydrochloric acid” for pH adjustment L-norvaline was purified from the enzyme reaction solution obtained in Example 3 by the following steps.
(1) Activated carbon treatment etc. The enzyme reaction solution obtained in Example 3 was charged with 10 g of activated carbon “special white birch” (manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.), 2 g of filter aid “Radiolite # 700” (manufactured by Showa Chemical Industry Co., Ltd.), 1 ml of toluene was added and stirred at 30 ° C. for 2 hours. Insoluble matters were removed by filtration under reduced pressure and washed with 90 ml of deionized water.
(2) Ammonia stripping 1.84 g of lithium hydroxide was added to the obtained filtrate to adjust the pH to 9.5. While maintaining the pH at 9.5 by adding lithium hydroxide and deionized water, stripping was performed for 150 minutes with stirring at an internal temperature of about 40 ° C. and a pressure of 70 to 40 hPa.
(3) Neutralization and concentration with hydrochloric acid After adding 3.2 g of 35% hydrochloric acid to the solution after stripping to adjust the pH to 6.0, the solution was further concentrated under reduced pressure until the total weight reached 18.1 g. .
(4) Crystallization by alcohol addition and filtration of crystals After concentration under reduced pressure, the pressure was returned to normal pressure, 32.3 g of methanol was added to the solution, stirred at 25 ° C for 2.5 hours, and then cooled to 0 ° C. Stirring was continued for 2 hours. The precipitated crystals were filtered under reduced pressure, sufficiently drained, and then washed with 12 ml of 80% methanol. Thereafter, the obtained wet crystals were dried under reduced pressure (about 10 hPa, 50 ° C., about 5 hours) to obtain L-norvaline as crystals.

得られたL−ノルバリンの結晶を実施例1と同様の条件にて分析したところ、純度は99.3wt%、実施例1で得られた酵素反応液からの回収率は83.2%であった。

(実施例5)立体反転反応によるL−ノルバリンの合成(アンモニア添加量の影響)
ラセミ体ノルバリン50mgに、実施例1と同様の方法にて調製したD−アミノ酸オキシダーゼを含む粗酵素液、実施例1と同様の方法にて調製したロイシン脱水素酵素及びギ酸脱水素酵素を含む粗酵素液、カタラーゼ(Catazyme25L、Novozyme社製)、NAD0.3mg、及び、ギ酸アンモニウムとギ酸ナトリウムを表1に示すようにギ酸の合計量がラセミ体ノルバリンの0.65当量になるように調整して添加し、脱イオン水を添加して1mlになるよう反応液を調製した。
When the obtained crystals of L-norvaline were analyzed under the same conditions as in Example 1, the purity was 99.3 wt% and the recovery rate from the enzyme reaction solution obtained in Example 1 was 83.2%. It was.

(Example 5) Synthesis of L-norvaline by steric inversion reaction (effect of addition of ammonia)
A crude enzyme solution containing D-amino acid oxidase prepared by the same method as in Example 1 in 50 mg of racemic norvaline, a crude solution containing leucine dehydrogenase and formate dehydrogenase prepared by the same method as in Example 1. Adjust the enzyme solution, catalase (Catazyme 25L, Novozyme), NAD 0.3 mg, and ammonium formate and sodium formate so that the total amount of formic acid is 0.65 equivalents of racemic norvaline as shown in Table 1. The reaction solution was prepared by adding deionized water to 1 ml.

この反応液を試験管内に入れて30℃にて振とうし、2N塩酸にて8.0にコントロールしながら反応した。反応2.5時間目、及び5時間目に生成したL−ノルバリンの収率を実施例1と同様の条件にて分析した結果、表1に示すようにアンモニアの添加による反応速度の向上効果が認められた。   This reaction solution was placed in a test tube, shaken at 30 ° C., and reacted while being controlled at 8.0 with 2N hydrochloric acid. As a result of analyzing the yield of L-norvaline produced at 2.5 hours and 5 hours after the reaction under the same conditions as in Example 1, as shown in Table 1, the reaction rate was improved by adding ammonia. Admitted.

Figure 2007254439
(実施例6)立体反転反応によるL−ノルバリンの合成(ギ酸アンモニウム添加量の影響)
ラセミ体ノルバリン7.8gに、実施例1と同様の方法にて調製したD−アミノ酸オキシダーゼを含む粗酵素液、実施例1と同様の方法にて調製したロイシン脱水素酵素及びギ酸脱水素酵素を含む粗酵素液、カタラーゼ(Catazyme25L、Novozyme社製)、NAD46mg、及びギ酸アンモニウム3.36g(ラセミ体ノルバリンに対して0.8当量)又は2.73g(ラセミ体ノルバリンに対して0.65当量)を添加し、さらに5Mアンモニア水約1gを添加してpHを8.0に調整した後、脱イオン水にて100gになるよう反応液を調製した。
Figure 2007254439
(Example 6) Synthesis of L-norvaline by steric inversion reaction (effect of addition amount of ammonium formate)
A crude enzyme solution containing D-amino acid oxidase prepared by the same method as in Example 1 and leucine dehydrogenase and formate dehydrogenase prepared by the same method as in Example 1 were added to 7.8 g of racemic norvaline. Containing crude enzyme solution, catalase (Catazyme 25L, Novozyme), NAD 46 mg, and ammonium formate 3.36 g (0.8 equivalents to racemic norvaline) or 2.73 g (0.65 equivalents to racemic norvaline) And about 1 g of 5M ammonia water was added to adjust the pH to 8.0, and then a reaction solution was prepared to 100 g with deionized water.

この反応液を、3M硫酸水溶液にてpHを8.0にコントロールしながら30℃で好気的に攪拌し、22.5時間反応を行なった。   The reaction solution was aerobically stirred at 30 ° C. while controlling the pH at 8.0 with a 3M aqueous sulfuric acid solution, and reacted for 22.5 hours.

生成したL−ノルバリンの収率及び光学純度を実施例1と同様の条件にて分析した結果、いずれの反応でも光学純度100%eeのL−ノルバリンが得られたが、反応収率はギ酸アンモニウムをラセミ体に対し0.8当量添加した場合は96.2%であったのに対して、0.65当量しか添加しなかった場合は92.8%であり、ギ酸アンモニウムの添加効果が認められた。

(比較例1)pH調整に硫酸を使用した立体反転反応によるL−ノルバリンの合成
実施例1と同様の方法にて調製した反応液(上記「反応液A」参照)を、3M硫酸水溶液にてpHを8.0にコントロールしながら30℃で好気的に攪拌し、19時間反応を行なった。
As a result of analyzing the yield and optical purity of the produced L-norvaline under the same conditions as in Example 1, L-norvaline having an optical purity of 100% ee was obtained in any reaction, but the reaction yield was ammonium formate. Was 96.2% when 0.8 equivalent was added to the racemate, and 92.8% when only 0.65 equivalent was added, and the effect of adding ammonium formate was recognized. It was.

(Comparative Example 1) Synthesis of L-norvaline by steric reversal reaction using sulfuric acid for pH adjustment A reaction solution prepared in the same manner as in Example 1 (see "Reaction Solution A" above) was prepared with a 3M aqueous sulfuric acid solution. While controlling the pH at 8.0, the mixture was aerobically stirred at 30 ° C. and reacted for 19 hours.

生成したL−ノルバリンの収率及び光学純度を実施例1と同様の条件で分析した結果、ラセミ体に対し97.3%の反応収率で、光学純度100%eeのL−ノルバリンが得られた。

(比較例2)pH調整に硫酸を使用した酵素反応液からのストリッピング操作を行わないL−ノルバリンの精製
以下の工程により、比較例1で得た酵素反応液からL−ノルバリンを精製した。
(1)活性炭処理等
比較例1にて得られた酵素反応液に3M硫酸水溶液0.71gを添加してpHを6.0に調整後、活性炭「特製白鷺」(武田薬品工業社製)10g、ろ過助剤「ラヂオライト#700」(昭和化学工業社製)2g、トルエン1mlを添加し、30℃で1時間攪拌した。不溶物を減圧ろ過にて除去し、脱イオン水70mlにて洗浄した。
(2)濃縮(ストリッピング操作は行わない)
得られたろ液を、全体重量が17.2gになるまで減圧濃縮を行った。
(3)アルコール添加による晶析および結晶のろ別
減圧濃縮後、常圧に戻し、溶液に対してメタノール12.7gを添加して0℃まで冷却し、2時間攪拌を続けた。析出した結晶を減圧濾過し、充分に脱液した後、67%メタノール12mlで洗浄した。その後、得られた湿結晶を減圧乾燥(約10hPa、50℃、約5時間)し、L−ノルバリンを結晶として得た。
The yield and optical purity of the produced L-norvaline were analyzed under the same conditions as in Example 1. As a result, L-norvaline having an optical purity of 100% ee was obtained with a reaction yield of 97.3% based on the racemate. It was.

(Comparative Example 2) Purification of L-norvaline without performing a stripping operation from an enzyme reaction solution using sulfuric acid for pH adjustment L-norvaline was purified from the enzyme reaction solution obtained in Comparative Example 1 by the following steps.
(1) Activated carbon treatment, etc. After adding 0.71 g of 3M sulfuric acid aqueous solution to the enzyme reaction solution obtained in Comparative Example 1 to adjust the pH to 6.0, activated carbon “special white birch” (manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.) 10 g Then, 2 g of filter aid “Radiolite # 700” (manufactured by Showa Chemical Industry Co., Ltd.) and 1 ml of toluene were added and stirred at 30 ° C. for 1 hour. Insoluble matter was removed by vacuum filtration and washed with 70 ml of deionized water.
(2) Concentration (no stripping operation)
The obtained filtrate was concentrated under reduced pressure until the total weight became 17.2 g.
(3) Crystallization by addition of alcohol and filtration of crystals After concentration under reduced pressure, the pressure was returned to normal pressure, 12.7 g of methanol was added to the solution, cooled to 0 ° C., and stirring was continued for 2 hours. The precipitated crystals were filtered under reduced pressure and sufficiently drained, and then washed with 12 ml of 67% methanol. Thereafter, the obtained wet crystals were dried under reduced pressure (about 10 hPa, 50 ° C., about 5 hours) to obtain L-norvaline as crystals.

得られたL−ノルバリンの結晶を実施例1と同様の条件にて分析したところ、純度は75.8wt%、酵素反応液からの回収率は87.1%であった。

(参考例1)ギ酸脱水素酵素活性を有する形質転換体の育種
チオバシラス エスピー(Thiobacillus sp.)KNK65MA株(FERM BP−7671)のゲノムを鋳型に、DNAプライマー(Primer−1:配列表の配列番号1、及び、Primer−2:配列表の配列番号2)を用いてPCRを行なった。受託番号FERM BP−7671特定される微生物は、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター(〒305-8566 茨城県つくば市東1−1−1 中央第6)に寄託されている。
When the obtained crystals of L-norvaline were analyzed under the same conditions as in Example 1, the purity was 75.8 wt% and the recovery rate from the enzyme reaction solution was 87.1%.

(Reference Example 1) Breeding of a transformant having formate dehydrogenase activity A DNA primer (Primer-1: SEQ ID NO: in Sequence Listing) using the genome of Thiobacillus sp. KNK65MA strain (FERM BP-7671) as a template 1 and Primer-2: PCR was performed using SEQ ID NO: 2 in the sequence listing. Accession No. FERM BP-7671 The specified microorganism is deposited at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Biological Deposit Center (Central 1-1, Higashi 1-1-1 Tsukuba City, Ibaraki Prefecture 305-8566).

上記PCRによって得られたDNA断片を制限酵素NdeIとEcoRIで切断した。その切断断片と、同酵素で切断したベクタープラスミドpUCNT(国際公開第WO94/03613号公報の明細書の記載に基づいて当業者が製造可能)とを、T4 DNAリガーゼを用いて結合することで、ギ酸脱水素酵素を大量に発現できるように設計されたプラスミドを取得した。   The DNA fragment obtained by the PCR was cleaved with restriction enzymes NdeI and EcoRI. By ligating the cleaved fragment and a vector plasmid pUCNT cleaved with the same enzyme (which can be produced by those skilled in the art based on the description in the specification of International Publication No. WO94 / 03613) using T4 DNA ligase, A plasmid designed to express a large amount of formate dehydrogenase was obtained.

得られたプラスミドをエシェリヒア コリ(Escherichia coli)HB101のコンピテントセル(タカラバイオ社製)と混合し形質転換を行なうことで、ギ酸脱水素酵素活性を有する形質転換体を育種した。   The obtained plasmid was mixed with Escherichia coli HB101 competent cell (Takara Bio Inc.) and transformed to breed a transformant having formate dehydrogenase activity.

得られた形質転換体を、試験管内にて滅菌した6mlの培地Aに植菌後、37℃で24時間、振とうして好気的に培養した。得られた培養液から遠心分離により菌体を集菌し、QIAprep Spin Miniprep Kit(QIAGEN社製)を用いてプラスミド抽出を行い、ギ酸脱水素酵素を大量に発現できるように設計されたプラスミドを回収した。

(参考例2)ロイシン脱水素酵素活性を有する形質転換体の育種
バチルス スファエリカス(Bacillus sphaericus)NBRC3341株のゲノムを鋳型に、DNAプライマー(Primer−3:配列表の配列番号3、及び、Primer−4:配列表の配列番号4)を用いてPCRを行なった。バチルス スファエリカス(Bacillus sphaericus)NBRC3341株は、独立行政法人製品評価技術基盤機構生物遺伝資源部門(〒292-0818 千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8)より入手可能である。
The obtained transformant was inoculated into 6 ml of medium A sterilized in a test tube, and then aerobically cultured by shaking at 37 ° C. for 24 hours. Bacteria are collected from the obtained culture broth by centrifugation and extracted with QIAprep Spin Miniprep Kit (manufactured by QIAGEN) to recover a plasmid designed to express a large amount of formate dehydrogenase. did.

(Reference Example 2) Breeding of transformant having leucine dehydrogenase activity DNA primer (Primer-3: SEQ ID NO: 3 in the sequence listing) and Primer-4 using the genome of Bacillus sphaericus NBRC3341 strain as a template : PCR was performed using SEQ ID NO: 4) in the sequence listing. The Bacillus sphaericus NBRC 3341 strain is available from the National Institute of Technology and Evaluation Biological Genetic Resources Division (2-5-8, Kazusa Kama feet, Kisarazu City, Chiba Prefecture 292-0818).

上記PCRによって得られたDNA断片を制限酵素EcoRIとSacIで切断した。その切断断片と、同酵素で切断したベクタープラスミドpUCT(pUCNT(国際公開第WO94/03613号公報の明細書の記載に基づいて当業者が製造可能)のNdeIサイトを破壊したプラスミドベクター)とを、T4 DNAリガーゼを用いて結合することで、ロイシン脱水素酵素を大量に発現できるように設計されたプラスミドを取得した。得られたプラスミドをエシェリヒア コリ(Escherichia coli)HB101(タカラバイオ社製)のコンピテントセルと混合し形質転換を行なうことで、ロイシン脱水素酵素活性を有する形質転換体を育種した。   The DNA fragment obtained by the PCR was cleaved with restriction enzymes EcoRI and SacI. The cleaved fragment and a vector plasmid pUCT (plasmid vector in which the NdeI site of pUCNT (manufactured by a person skilled in the art based on the description of International Publication No. WO94 / 03613) was disrupted) cleaved with the same enzyme, A plasmid designed to express a large amount of leucine dehydrogenase was obtained by binding using T4 DNA ligase. By transforming the obtained plasmid with competent cells of Escherichia coli HB101 (manufactured by Takara Bio Inc.), a transformant having leucine dehydrogenase activity was bred.

得られた形質転換体を、試験管内にて滅菌した6mlの培地Aに植菌後、37℃で24時間、振とうして好気的に培養した。得られた培養液から遠心分離により菌体を集菌し、QIAprep Spin Miniprep Kit(QIAGEN社製)を用いてプラスミド抽出を行い、ロイシン脱水素酵素を大量に発現できるように設計されたプラスミドを回収した。

(参考例3)ロイシン脱水素酵素活性及びギ酸脱水素酵素活性を有する形質転換体の育種
参考例2で得られたロイシン脱水素酵素を大量に発現できるように設計されたプラスミドをEcoRIとPstIで切断し、ロイシン脱水素酵素遺伝子を含むDNA断片をTaKaRaRECOCHIP(タカラバイオ社製)を用いて回収した。同DNA断片と、同酵素で切断した、参考例1で得られたギ酸脱水素酵素を大量に発現できるように設計されたプラスミドとを、T4 DNAリガーゼを用いて結合することで、ロイシン脱水素酵素及びギ酸脱水素酵素を大量に発現できるように設計されたプラスミドを取得した。得られたプラスミドをエシェリヒア コリ(Escherichia coli)HB101のコンピテントセル(タカラバイオ社製)と混合し形質転換を行なうことで、ロイシン脱水素酵素活性及びギ酸脱水素酵素活性の両方の活性を有する形質転換体を育種した。同形質転換体は、実施例1等にて使用した。
The obtained transformant was inoculated into 6 ml of medium A sterilized in a test tube, and then aerobically cultured by shaking at 37 ° C. for 24 hours. Bacteria are collected from the obtained culture by centrifugation, and plasmid extraction is performed using QIAprep Spin Miniprep Kit (manufactured by QIAGEN) to recover a plasmid designed to express a large amount of leucine dehydrogenase. did.

(Reference Example 3) Breeding of a transformant having leucine dehydrogenase activity and formate dehydrogenase activity A plasmid designed to express a large amount of the leucine dehydrogenase obtained in Reference Example 2 was designated by EcoRI and PstI. After cleaving, the DNA fragment containing the leucine dehydrogenase gene was recovered using TaKaRaRECOCHIP (Takara Bio Inc.). By ligating the DNA fragment and the plasmid designed to express a large amount of the formate dehydrogenase obtained in Reference Example 1 cut with the same enzyme using T4 DNA ligase, A plasmid designed to express a large amount of enzyme and formate dehydrogenase was obtained. The resulting plasmid is mixed with Escherichia coli HB101 competent cell (Takara Bio Inc.) and transformed to produce a trait having both leucine dehydrogenase activity and formate dehydrogenase activity. The transformant was bred. The transformant was used in Example 1 and the like.

Claims (20)

光学活性アミノ酸とアンモニウム塩とを含む水溶液からストリッピングによりアンモニアを除去した後、有機溶媒を添加して晶析することにより光学活性アミノ酸の結晶を単離することを特徴とする光学活性アミノ酸の製造方法。   Production of an optically active amino acid characterized by removing ammonia from an aqueous solution containing an optically active amino acid and an ammonium salt by stripping and then isolating the crystal of the optically active amino acid by adding an organic solvent for crystallization. Method. 前記有機溶媒に易溶な塩を形成する塩基を用いて、前記ストリッピング時にpHをコントロールすることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the pH is controlled during the stripping by using a base that forms a salt that is easily soluble in the organic solvent. 前記塩基が水酸化リチウムである請求項2に記載の製造方法。   The production method according to claim 2, wherein the base is lithium hydroxide. 前記光学活性アミノ酸とアンモニウム塩とを含む水溶液が、酵素反応により製造されたものであることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 1 to 3, wherein the aqueous solution containing the optically active amino acid and the ammonium salt is produced by an enzymatic reaction. 前記光学活性アミノ酸がL体のアミノ酸(L−アミノ酸)である請求項1から4のいずれかに記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the optically active amino acid is an L-form amino acid (L-amino acid). 前記L−アミノ酸とアンモニウム塩とを含む水溶液が、ラセミ体アミノ酸に対して、D−アミノ酸オキシダーゼ、アミノ酸脱水素酵素、及び補酵素再生能を有する酵素を作用させる酵素反応により製造されたものであることを特徴とする請求項5に記載の製造方法。   The aqueous solution containing the L-amino acid and ammonium salt is produced by an enzymatic reaction in which a racemic amino acid is allowed to act on an enzyme having D-amino acid oxidase, amino acid dehydrogenase, and coenzyme regeneration ability. The manufacturing method of Claim 5 characterized by the above-mentioned. 前記酵素反応において、アンモニア又はその塩をラセミ体アミノ酸に対して0.3当量以上添加することを特徴とする、請求項6に記載の製造方法。   In the said enzyme reaction, ammonia or its salt is added 0.3 equivalent or more with respect to a racemic amino acid, The manufacturing method of Claim 6 characterized by the above-mentioned. 前記アンモニアの塩が、ギ酸アンモニウムである請求項7に記載の製造方法。   The production method according to claim 7, wherein the salt of ammonia is ammonium formate. 前記L−アミノ酸とアンモニウム塩とを含む水溶液が、対応するケト酸に対して、アミノ酸脱水素酵素、及び補酵素再生能を有する酵素を作用させる酵素反応により製造されたものであることを特徴とする請求項5に記載の製造方法。   The aqueous solution containing the L-amino acid and ammonium salt is produced by an enzyme reaction in which an amino acid dehydrogenase and an enzyme having a coenzyme regenerating ability are allowed to act on the corresponding keto acid. The manufacturing method according to claim 5. 前記L−アミノ酸とアンモニウム塩とを含む水溶液が、ラセミ体アミノ酸アミドに対して、アミダーゼを作用させる酵素反応により製造されたものであることを特徴とする請求項5に記載の製造方法。   6. The production method according to claim 5, wherein the aqueous solution containing the L-amino acid and an ammonium salt is produced by an enzyme reaction that causes amidase to act on a racemic amino acid amide. 前記光学活性アミノ酸がD体のアミノ酸(D−アミノ酸)である請求項1から4のいずれかに記載の製造方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the optically active amino acid is a D-form amino acid (D-amino acid). 前記D−アミノ酸とアンモニウム塩とを含む水溶液が、前記D−アミノ酸に対応するN−カルバモイルアミノ酸に対して、デカルバモイラーゼを作用させる酵素反応により製造されたものであることを特徴とする請求項11に記載の製造方法。   The aqueous solution containing the D-amino acid and an ammonium salt is produced by an enzymatic reaction in which a decarbamoylase is allowed to act on an N-carbamoylamino acid corresponding to the D-amino acid. Item 12. The manufacturing method according to Item 11. 前記D−アミノ酸とアンモニウム塩とを含む水溶液が、ラセミ体アミノ酸アミドに対して、アミダーゼを作用させる酵素反応により製造されたものであることを特徴とする請求項11に記載の製造方法。   12. The production method according to claim 11, wherein the aqueous solution containing the D-amino acid and an ammonium salt is produced by an enzyme reaction that causes amidase to act on a racemic amino acid amide. 前記有機溶媒に易溶な塩を形成する酸を、前記酵素反応のpHコントロールに用いることを特徴とする請求項4から13のいずれかに記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 4 to 13, wherein an acid that forms a readily soluble salt in the organic solvent is used for pH control of the enzyme reaction. 前記酵素反応のpHコントロールに用いる酸が、ギ酸又は塩酸である請求項14に記載の製造方法。   The production method according to claim 14, wherein an acid used for pH control of the enzyme reaction is formic acid or hydrochloric acid. 前記酵素反応のpHコントロールに用いる酸が、ギ酸である請求項14に記載の製造方法。   The production method according to claim 14, wherein the acid used for pH control of the enzyme reaction is formic acid. ラセミ体アミノ酸にD−アミノ酸オキシダーゼ、アミノ酸脱水素酵素、及び補酵素再生能を有する酵素を作用させてL−アミノ酸に変換する反応において、アンモニア又はその塩を、前記ラセミ体アミノ酸に対して0.3当量以上添加することを特徴とするL−アミノ酸の製造方法。   In a reaction in which D-amino acid oxidase, amino acid dehydrogenase, and an enzyme having a coenzyme regeneration ability are allowed to act on a racemic amino acid to convert it to an L-amino acid, ammonia or a salt thereof is added to the racemic amino acid in an amount of 0. A method for producing an L-amino acid, comprising adding 3 equivalents or more. 前記アンモニアの塩が、ギ酸アンモニウムである請求項17に記載の製造方法。   The method according to claim 17, wherein the ammonia salt is ammonium formate. 前記酵素反応に用いる各酵素に替えて、それら各酵素の生産能を有する形質転換体を使用することを特徴とする請求項4から18のいずれかに記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 4 to 18, wherein a transformant having an ability to produce each enzyme is used instead of each enzyme used in the enzyme reaction. 有機溶媒を添加する晶析工程によって光学活性アミノ酸を精製する光学活性アミノ酸の精製方法であって、以下の、
(i)光学活性アミノ酸とアンモニウム塩とを含む溶液に対して、当該アンモニウム塩を、前記有機溶媒に対する溶解度が高い塩に置換するための塩基を添加する工程、
(ii)工程(i)の後の溶液からストリッピングにより、前記置換によって得られるアンモニアを気相中に移動させて当該溶液から除去する工程、
(iii)工程(ii)の後の溶液に対して前記有機溶媒を添加することにより、前記置換によって得られる塩を当該有機溶媒に溶解させる一方、光学活性アミノ酸を晶析する工程、
の各工程を含むことを特徴とする光学活性アミノ酸の精製方法。

A method for purifying an optically active amino acid by purifying an optically active amino acid by a crystallization step in which an organic solvent is added,
(I) a step of adding a base for replacing the ammonium salt with a salt having high solubility in the organic solvent to a solution containing an optically active amino acid and an ammonium salt;
(Ii) a step of removing ammonia obtained by the substitution into the gas phase by stripping from the solution after step (i) and removing it from the solution;
(Iii) adding the organic solvent to the solution after step (ii) to dissolve the salt obtained by the substitution in the organic solvent while crystallizing the optically active amino acid;
A method for purifying an optically active amino acid, comprising the steps of:

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