JP2009148211A - Method for fermentatively producing d-arabitol and microorganism used for performance thereof - Google Patents

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徳馬 福岡
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浩 羽部
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Tomotake Morita
友岳 森田
Tomohiro Imura
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Masaru Kitamoto
大 北本
Hiroyuki Iwabuchi
裕行 岩渕
Takamitsu Tamura
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for fermentatively producing D-arabitol, by which the D-arabitol, a functional saccharide, can effectively efficiently be produced, at a low cost from glycerol massively by-produced in the oil and fat industry as a main raw material, and to provide a microorganism used for efficiently performing the method. <P>SOLUTION: Provided is the method for producing the D-arabitol, culturing at least one microorganism selected from Candida quercitrusa, Debaryomyces hansenii, Pichiastipitis, Metschnikowia zobelli, and Metschnikowia lunata in a liquid culture medium containing glycerol as a carbon source. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、グリセロール、特に油脂産業等の副産物として大量に生成される安価なグリセロールを主原料として微生物培養の培地に用いることで、機能性糖質であるD−アラビトールを効率的に発酵生産するD−アラビトールの製造方法、及びその方法を効率良く実施するために用いる微生物に関するものである。   The present invention efficiently fermentatively produces D-arabitol, which is a functional carbohydrate, by using glycerol, particularly inexpensive glycerol produced in large quantities as a by-product in the fat and oil industry, as a main raw material in a culture medium for microorganisms. The present invention relates to a method for producing D-arabitol and a microorganism used for efficiently carrying out the method.

D−アラビトールは、従来D−アラビノースの化学的還元方法によって製造されてきた糖アルコールである。出発原料であるD−アラビノース自体が高価な糖であり、その結果D−アラビトールも非常に高価なものとなっていた。しかしながら、D−アラビトールは、主として化学試薬として用いられる需要の少ない化合物であることから、従来コスト高に関してはあまり重要視されてはいなかった。   D-arabitol is a sugar alcohol conventionally produced by a chemical reduction method of D-arabinose. The starting material D-arabinose itself is an expensive sugar, and as a result, D-arabitol has also become very expensive. However, since D-arabitol is a compound with little demand mainly used as a chemical reagent, it has not been regarded as important in terms of high cost.

しかし、昨今、糖アルコールの機能に対する関心が高まってきており、今後の需要拡大が予想されている。例えばその引き金となったキシリトールは、ショ糖よりもカロリーが低く、かつショ糖に匹敵する甘味を呈するため低カロリー甘味料として将来有望であるだけでなく、抗う蝕性を有することから虫歯予防甘味料としても利用されている。さらに、キシリトールは血糖値を上昇させないため、糖尿病治療の際の輸液としても利用されている。   However, recently, interest in the function of sugar alcohol has increased, and future demand is expected to increase. For example, xylitol as a trigger is lower in calories than sucrose and has a sweetness comparable to sucrose, so it is not only promising as a low-calorie sweetener in the future, but also has anti-cariogenic sweetness. It is also used as a fee. Furthermore, since xylitol does not increase blood glucose level, it is also used as an infusion for the treatment of diabetes.

同様に、D−アラビトールもそれ自体、保湿効果のある機能性素材として、また抗う蝕性を有する甘味料としての有用性が見出されている。さらに、D−アラビトールは、既に大きな需要のある上記キシリトール製造の出発原料としても利用できることが報告されており(特許文献1、2、非特許文献1)、極めて有用な糖質として今後の需要拡大が見込まれている。   Similarly, D-arabitol itself has been found useful as a functional material having a moisturizing effect and as a sweetener having anti-cariogenic properties. Furthermore, it has been reported that D-arabitol can be used as a starting material for the production of the above-mentioned xylitol, which is already in great demand (Patent Documents 1, 2, Non-Patent Document 1), and future demand expansion as an extremely useful carbohydrate. Is expected.

しかし上述の通り、D−アラビトールは非常に高価であるため、昨今の需要の高まりに応じて、高価なD−アラビノースを出発原料としない方法、例えば、安価な原料を用いた発酵法の検討が進められている。グルコース、フルクトース等の極めて安価な糖質を原料とするD−アラビトールの生産に関する微生物として、例えばデバリオミセス・ハンゼニイ(Debaryomyces hansenii)(非特許文献2)、メチニコビア(Metschnikowia)属(特許文献3)、キャンディダ・パラプシロシス(Candida parapsilosis)(特許文献4)等に属する酵母菌が報告されている。これらの発酵法は経済性が高く、グルコースやフルクトースから特異的に、D−アラビトールのみを生産できることから、反応後、D−アラビトールを非常に容易に分離できる。 However, as described above, D-arabitol is very expensive. Therefore, in response to the recent increase in demand, a method that does not use expensive D-arabinose as a starting material, for example, a fermentation method using an inexpensive raw material has been studied. It is being advanced. Glucose, as microorganisms relates very inexpensive sugar as raw materials D- arabitol production fructose, for example, Debaryomyces-Hanzenii (Debaryomyces hansenii) (Non-Patent Document 2), Metschnikowia (Metschnikowia) genus (Patent Document 3), Candy A yeast belonging to Candida parapsilosis (Patent Document 4) has been reported. Since these fermentation methods are highly economical and can produce only D-arabitol specifically from glucose or fructose, D-arabitol can be separated very easily after the reaction.

一方、昨今地球温暖化防止対策、持続可能な社会の育成という観点から、バイオマスエネルギーの利用促進が進められ、バイオエタノールの生産原料として膨大な量の糖質が利用されるようになり、糖質原料の価格高騰が進んでいる。今やグルコースは決して安価な原料とは言えない状況にある。対照的に、同じ再生可能な天然資源として植物油を原料とする素材開発、バイオディーゼルの生産等の分野においては、副産物として大量にグリセロールが生産されている。これら余剰のグリセロールは、今後も増加の一途をたどると予想され、その処理、又は有効利用方法の開発が望まれている。   On the other hand, the use of biomass energy has been promoted recently from the viewpoints of global warming prevention measures and the development of a sustainable society, and enormous amounts of sugars have been used as bioethanol production raw materials. Raw material prices are rising. Glucose is now not a cheap raw material. In contrast, glycerol is produced in large quantities as a by-product in fields such as the development of materials using vegetable oil as raw materials and the production of biodiesel as the same renewable natural resources. These surplus glycerol is expected to continue to increase in the future, and it is desired to develop a treatment method or an effective utilization method.

最近では上述の時代背景も相まって、グリセロールを発酵原料として機能性物質を生産する研究も活発に進められている。ここで注目すべき報告例として、グリセロールを原料として上記D−アラビトールを発酵生産する製造方法に関する古い報告例(特許文献5、非特許文献3)が挙げられる。ここでは、キャンディダ・ポリモルファ(Candida polymorpha)、サッカロミセス・ルキシー(Saccharomyces rouxii)、トルロプシス・ハマタ(Torulopsis famata)に属する微生物を用い、グリセロールを主たる炭素原料とした培地中でD−アラビトールの発酵生産を行っているが、その生産量は十分とは言えなかった。また上記3例以外の微生物によるグリセロールを原料としたD−アラビトールの発酵生産例は無い。 Recently, in conjunction with the above-mentioned background of the times, research to produce functional substances using glycerol as a fermentation raw material has been actively promoted. As a report example to be noted here, there are old report examples (Patent Document 5, Non-Patent Document 3) related to a production method for fermentative production of D-arabitol using glycerol as a raw material. Here, Candida polymorpha (Candida polymorpha), Saccharomyces rouxii (Saccharomyces rouxii), using a microorganism belonging to Torulopsis prongs (Torulopsis famata), glycerol in media as a main carbon source D- arabitol fermentation production I did, but the production was not enough. There are no examples of fermentative production of D-arabitol using glycerol as a raw material by microorganisms other than the above three examples.

ヨーロッパ特開403392号公報European Patent Publication No. 403392 ヨーロッパ特開421882号公報European Patent Publication No. 421882 特開2001−8682号公報JP 2001-8682 A 特開2002−191388号公報JP 2002-191388 A 特公昭47−20394号公報Japanese Patent Publication No.47-20394 エイチ.オオニシ(H.Onishi),ティ,スズキ(T.Suzuki),「アプライド マイクロバイオロジー(Appl.Microbiol.)」,18巻,p1031−1035(1969).H. H. Onishi, T. Suzuki, “Applied Microbiology”, Vol. 18, p1031-1035 (1969). エム.エフ.ノブル(M.F.Nobre),エム.エス.ダコスタ(M.S.Dacosta),「カナデアン ジャーナル オブ マイクロバイオロジー(Can.J.Microbiol.)」,31巻,p467−471(1985).M. F. Noble, M.F. S. Dacosta (M. S. Dacosta), “Canadean Journal of Microbiology”, Vol. 31, p467-471 (1985). エイチ.オオニシ(H.Onishi),ティ,スズキ(T.Suzuki),「ジャーナル オブ ファーメンテーション テクノロジー(J.Ferment.Technol.)」,48巻,p563−566(1970).H. H. Onishi, T. Suzuki, “J. Ferment. Technol.”, 48, p563-566 (1970).

上記事情を鑑みて、本発明では、より安価な原料であるグリセロール、特に油脂産業において大量に副生成するグリセロールを主原料として用いることで、機能性糖質であるD−アラビトールを安価で効率良く発酵生産する方法、及びそれを効率的に実施するために用いる微生物の提供を目的とする。   In view of the above circumstances, in the present invention, glycerol, which is a less expensive raw material, particularly glycerol produced as a by-product in a large amount in the fat and oil industry, is used as a main raw material, so that D-arabitol, which is a functional carbohydrate, is inexpensive and efficient. It aims at providing the microorganisms used in order to carry out the method of fermentative production, and implementing it efficiently.

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、環境中からスクリーニングしてきた微生物及びその類縁菌等を用い、主原料としてグリセロールを添加した液体培地で培養することで、D−アラビトールを従来の発酵生産方法よりも高い収量で安価に生産できることを見出し、本発明をなすに至ったものである。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor used D-arabitol by culturing it in a liquid medium to which glycerol was added as a main raw material, using microorganisms screened from the environment and related microorganisms. It has been found that it can be produced at a higher yield and at a lower cost than conventional fermentation production methods, and has led to the present invention.

すなわち、本発明は、以下の〔1〕〜〔9〕に示される。
〔1〕グリセロールを炭素源とした液体培地において、キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)、デバリオミセス・ハンゼニイ(Debaryomyces hansenii)、ピヒア・スチピチス(Pichia stipitis)、メチニコビア・ゾベリ(Metschnikowia zobelli)又はメチニコビア・ルナタ(Metschnikowia lunata)から選択される少なくとも1種の微生物を培養する、D−アラビトールの製造方法。
〔2〕キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)が、キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)17-2A(FERM P-21420)である、〔1〕に記載のD−アラビトールの製造方法。
〔3〕微生物が、キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)17-2A(FERM P-21420)である、〔1〕に記載のD−アラビトールの製造方法。
〔4〕グリセロールが、植物油の分解又はエステル交換の副生成物である、〔1〕から〔3〕のいずれか1つに記載のD−アラビトールの製造方法。
〔5〕37℃で生育が可能である、微生物キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)。
〔6〕ビタミン欠乏培地で生育が可能である、微生物キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)。
〔7〕L-アラビニトール資化性を有する、微生物キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)。
〔8〕37℃で生育が可能であり、ビタミン欠乏培地で生育が可能であり、かつL-アラビニトール資化性を有する、微生物キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)。
〔9〕微生物キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)17-2A(FERM P-21420)。
That is, the present invention is shown in the following [1] to [9].
[1] In a liquid medium containing glycerol as a carbon source, Candida quercitrusa , Debaryomyces hansenii , Pichia stipitis , Metschnikowia zobelli or Metschnikowia zobelli A method for producing D-arabitol, wherein at least one microorganism selected from Metschnikowia lunata ) is cultured.
[2] Candida-Kuerushitorusa (Candida quercitrusa) is a Candida, Kuerushitorusa (Candida quercitrusa) 17-2A (FERM P -21420), a method of D- arabitol production according to [1].
[3] The method for producing D-arabitol according to [1], wherein the microorganism is Candida quercitrusa 17-2A (FERM P-21420).
[4] The method for producing D-arabitol according to any one of [1] to [3], wherein glycerol is a by-product of decomposition or transesterification of vegetable oil.
[5] A microorganism Candida quercitrusa that can grow at 37 ° C.
[6] A microorganism Candida quercitrusa that can grow on a vitamin-deficient medium.
[7] A microorganism Candida quercitrusa having L-arabinitol utilization.
[8] A microorganism Candida quercitrusa that can be grown at 37 ° C., can be grown on a vitamin-deficient medium, and has L-arabinitol utilization.
[9] Microbial Candida quercitrusa 17-2A (FERM P-21420).

本発明によれば、安価な原料であるグリセロール、特に油脂産業等の副産物、あるいは産業廃棄物として大量に生成される安価なグリセロールを主原料として、付加価値の高いD−アラビトールを生産することができる。これまで、グルコース、フルクトース、スクロース等の糖質を原料とする製造技術の報告はあったが、さらに安価な原料であるグリセロールを用いることで、より低価格でD−アラビトールを市場に提供することができる。
グリセロールを原料としてD−アラビトールを生産する能力を有する微生物は、これまでに、キャンディダ・ポリモルファ(Candida polymorpha)、サッカロミセス・ルキシー(Saccharomyces rouxii)、トルロプシス・ハマタ(Torulopsis famata)に属する微生物の3例が報告されているが、本発明で用いる微生物はこれらを上回る収量でD−アラビトールを生産することが可能であり、また低純度のグリセロールからも生産可能である。
特に、昨今の時代背景から、上記糖質の価格高騰が予想されるのに対して、余剰グリセロールの生成量は増加の一途をたどると予想されることから、本発明を利用することによるD−アラビトールの価格低下に対する効果は極めて大きい。
また同時に、本発明は、これまで利用方法の限られていた、産業界における余剰グリセロールの処理及び有効利用に向けた一つの方法を提供するものであり、天然資源の効率的循環に大きく貢献するものである。
According to the present invention, high-value-added D-arabitol can be produced using glycerol, which is an inexpensive raw material, in particular, by-products such as the fats and oils industry, or inexpensive glycerol produced in large quantities as industrial waste. it can. Up to now, there have been reports of manufacturing technology using carbohydrates such as glucose, fructose, sucrose, etc. as raw materials, but by using glycerol, which is a cheaper raw material, to provide D-arabitol to the market at a lower price. Can do.
Microorganisms having the ability to produce D- arabitol glycerol as a raw material, so far, three cases of a microorganism belonging to Candida polymorpha (Candida polymorpha), Saccharomyces rouxii (Saccharomyces rouxii), Torulopsis prongs (Torulopsis famata) However, the microorganisms used in the present invention can produce D-arabitol in a yield exceeding these, and can also be produced from low-purity glycerol.
In particular, from the background of recent times, the price of the sugar is expected to rise, whereas the amount of surplus glycerol produced is expected to increase steadily. The effect of reducing the price of arabitol is extremely large.
At the same time, the present invention provides a method for treating and effectively using surplus glycerol in the industry, which has been limited in its use so far, and greatly contributes to the efficient circulation of natural resources. Is.

以下、本発明につきさらに詳しく説明する。
D−アラビトールの製造に使用できる微生物
本発明を実施するために使用する微生物としては、キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)、デバリオミセス・ハンゼニイ(Debaryomyces hansenii)、ピヒア・スチピチス(Pichia stipitis)、メチニコビア・ゾベリ(Metschnikowia zobelli)、またはメチニコビア・ルナタ(Metschnikowia lunata)から選択される少なくとも1種の微生物が挙げられる。また、これらの微生物を常法に基づき得られた変異株も包含する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
< Microorganisms that can be used to produce D-arabitol >
The microorganisms used to practice the present invention, Candida-Kuerushitorusa (Candida quercitrusa), Debaryomyces, Hanzenii (Debaryomyces hansenii), Pichia stipitis (Pichia stipitis), Metschnikowia-Zoberi (Metschnikowia zobelli), or Metschnikowia lunata And at least one microorganism selected from ( Metschnikowia lunata ). Moreover, the mutant obtained by these microorganisms based on the conventional method is also included.

さらに、本発明者らは、上記キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)の中でも、沖縄県那覇市で採取した植物(花)サンプルから新規に発見されたキャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)17-2A(FERM P-21420)が、グリセロールからD−アラビトールを選択的に生産する能力を有することを見出し、本発明でより有効に利用できることを突き止めた。従って、本発明の方法においては、このキャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)17-2A(FERM P-21420)を、上記他の微生物と組み合わせて、又は単独で用いることもできる。以下、この新規株の菌学的性質について説明する。 Further, among the above-mentioned Candida quercitrusa , the present inventors newly discovered Candida quercitrusa 17-2A ( Candida quercitrusa ) from a plant (flower) sample collected in Naha City, Okinawa Prefecture. FERM P-21420) was found to have the ability to selectively produce D-arabitol from glycerol and found it could be used more effectively in the present invention. Therefore, in the method of the present invention, the Candida quercitrusa 17-2A (FERM P-21420) can be used in combination with the above-mentioned other microorganisms or alone. Hereinafter, the mycological properties of this new strain will be described.

〈17-2A株の菌学的性質〉
17-2A株は、YM寒天培地上にて25℃、4日間培養することで、直径が2〜3mm程度のコロニーを形成する(形:円形、隆起状態:クッション形、周縁:ほぼ全縁、表面の形状:平滑または僅かに皺状、色調:白色からクリーム色、光沢および性状:白亜状、バター様)。さらに、光学顕微鏡による微視的形態性状観察によれば、上記培養4日後の本菌株の栄養細胞は楕円形であり、多極出芽により増殖することが確認される。また、偽菌糸の形成も認められる。なお、培養1ヶ月経過した培地上で有性生殖器官の形成は認められない。
<Mycological properties of 17-2A strain>
The 17-2A strain forms a colony having a diameter of about 2 to 3 mm by culturing on a YM agar medium at 25 ° C. for 4 days (shape: circular, raised state: cushion shape, peripheral edge: almost all edges, Surface shape: smooth or slightly wrinkled, color tone: white to cream, gloss and properties: chalky, buttery). Furthermore, according to microscopic morphological property observation with an optical microscope, it is confirmed that the vegetative cells of this strain after 4 days of culture are elliptical and proliferate by multipolar budding. Pseudohyphae formation is also observed. In addition, the formation of sexual reproductive organs is not observed on the culture medium after 1 month of culture.

17-2A株は、リボソームRNA遺伝子の26SrDNA-D1/D2領域の塩基配列(rDNA配列)を決定し、アポロンDB-FU(Ver.1.0)並びに国際塩基配列データベースを用いてBLAST相同性検索(S.F., Altschulら、Nucleic Acids Research, 25, 3389-3402 (1997))を行ったところ、キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)のrDNA配列と99.8 %一致した。本菌株の分子系統樹を図1に示す。さらに、本菌株の生理性状試験の結果(表1)を合わせて、本菌株をキャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)17-2A株と命名した。本菌株は、平成19(2007)年10月30日付で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(IPOD)(茨城県つくば市東1−1−3)に受託番号FERM P-21420として寄託されている。従来のキャンディダ・クエルシトルーサは、L−アラビニトールの資化能を示さず、ビタミン欠乏培地での生育及び37℃での生育を示さない(Kurtzman, C. P. and Fell, J. W. 1998. The Yeasts, a taxonomic study, 4th edition, Elsevier, Amsterdam, Netherlands)。これに対して本菌株は、L−アラビニトール資化能を有し、ビタミン欠乏培地での生育及び37℃での生育を示す。従って、本菌株は、L−アラビニトール資化能を有することにより利用可能な栄養源の種類が増え、ビタミン欠乏培地での生育を示すことにより貧栄養培地中での培養が可能となる。さらに、37℃での生育を示すことにより、一般的に発熱を伴う、微生物を用いた発酵生産において、従来のキャンディダ・クエルシトルーサを用いた場合のように冷却の工程を必要とせず、コストを軽減できる。以上のように、本菌株は、発酵生産を行う上で優れた利点を有する。 In the 17-2A strain, the nucleotide sequence (rDNA sequence) of the 26S rDNA-D1 / D2 region of the ribosomal RNA gene was determined, and BLAST homology search (SF) using Apollon DB-FU (Ver.1.0) and the international nucleotide sequence database. Altschul et al., Nucleic Acids Research, 25, 3389-3402 (1997)) showed a 99.8% match with the rDNA sequence of Candida quercitrusa . The molecular phylogenetic tree of this strain is shown in FIG. Furthermore, the result of the physiological property test of this strain (Table 1) was combined, and this strain was named Candida quercitrusa 17-2A strain. This strain was deposited on October 30, 2007 at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Biological Deposit Center (IPOD) (1-1-3 Higashi 1-1-3, Tsukuba, Ibaraki) under the accession number FERM P-21420 Has been. Conventional Candida quercitrusa does not show L-arabinitol assimilation ability and does not show growth in vitamin-deficient medium and at 37 ° C. (Kurtzman, CP and Fell, JW 1998. The Yeasts, a taxonomic study) , 4th edition, Elsevier, Amsterdam, Netherlands). On the other hand, this strain has L-arabinitol assimilation ability and exhibits growth in a vitamin-deficient medium and growth at 37 ° C. Accordingly, the present strain has an increased ability to utilize L-arabinitol, thereby increasing the types of nutrient sources that can be used. By exhibiting growth in a vitamin-deficient medium, it can be cultured in an oligotrophic medium. Furthermore, by showing the growth at 37 ° C, in the fermentation production using microorganisms generally accompanied by heat generation, the cooling process is not required as in the case of using the conventional Candida quercitrusa, and the cost is reduced. Can be reduced. As described above, this strain has excellent advantages in performing fermentation production.

Figure 2009148211
表中の「+」は反応が陽性、「−」は反応が陰性、「W (weak)」は弱い陽性反応、「S (slow)」は試験開始後2週間から3週間にかけて徐々に陽性反応が認められたこと、「L (latent)」は試験開始後2週間以降に急速に陽性反応が認められたことを示す。
Figure 2009148211
“+” In the table indicates a positive reaction, “−” indicates a negative reaction, “W (weak)” indicates a weak positive reaction, and “S (slow)” indicates a gradually positive reaction from 2 to 3 weeks after the start of the test. “L (latent)” indicates that a positive reaction was rapidly observed after 2 weeks from the start of the test.

D−アラビトールの製造方法
本発明のD−アラビトールの製造方法は、上記の微生物を、グリセロールを炭素源とした培地で培養することにより行う。該方法の詳細を以下に記載する。
〈培地、培養条件〉
本発明では、上記の微生物の少なくとも1種又は2種以上を、液体培地中で好気的に培養することが望ましい。
前記液体培地は、溶媒、例えば水に、炭素源、窒素源、無機塩類、ビタミン等の栄養素を添加したものを用いることができる。
本発明のD−アラビトールの製造方法においては、主な炭素源として、グリセロールを使用する。前記グリセロールは、市販の高純度のグリセロール試薬を用いることができるが、本発明においては特に、油脂産業などにおいて植物油の分解又はエステル交換の副生成物として生成する廃グリセロールをそのまま用いることが可能である。さらに、活性炭処理などによって廃グリセロールに含有する微生物生産阻害物(微量金属など)を除去して培養液に使用すればなお良い。具体的には、上記廃グリセロールに活性炭素(和光純薬工業製、顆粒状)(例えば廃グリセロール1Lに対して200〜500g)を加え、室温にて60分以上撹拌後、ろ過によって活性炭素を除去したろ液分を活性炭処理済み廃グリセロールとして用いることが望ましい。液体培地に添加されるグリセロール純分の濃度条件は50〜500 g/L、好ましくは100〜400g/L、さらに好ましくは150〜350g/L、最も好ましくは200〜300g/Lの範囲で使用されることが好ましい。グリセロールを、例えば初期に100〜400g/L添加し、その後培養2〜4日間隔で100〜200g/Lずつ段階的に追加することもできる。また、グリセロールに加えて、本発明の実施に用いる微生物が資化可能な一般的に用いられる糖類、例えばグルコース、ガラクトース、スクロース等、または糖蜜などを10〜50g/L程度添加することで炭素源として併用しても良い。
< Method for producing D-arabitol >
The method for producing D-arabitol of the present invention is carried out by culturing the above microorganisms in a medium using glycerol as a carbon source. Details of the method are described below.
<Medium and culture conditions>
In the present invention, it is desirable to aerobically culture at least one or two or more of the above microorganisms in a liquid medium.
As the liquid medium, a solvent obtained by adding a nutrient such as a carbon source, a nitrogen source, inorganic salts, vitamins to a solvent such as water can be used.
In the method for producing D-arabitol of the present invention, glycerol is used as a main carbon source. As the glycerol, a commercially available high-purity glycerol reagent can be used. In the present invention, waste glycerol produced as a by-product of decomposition or transesterification of vegetable oil in the oil and fat industry can be used as it is. is there. Furthermore, it is better to remove microorganism production inhibitors (such as trace metals) contained in the waste glycerol by activated carbon treatment and use it in the culture solution. Specifically, activated carbon (granular form, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (for example, 200 to 500 g with respect to 1 L of waste glycerol) is added to the above-mentioned waste glycerol, and after stirring for 60 minutes or more at room temperature, the activated carbon is filtered. It is desirable to use the removed filtrate as activated glycerol-treated waste glycerol. The concentration condition of pure glycerol added to the liquid medium is 50 to 500 g / L, preferably 100 to 400 g / L, more preferably 150 to 350 g / L, and most preferably 200 to 300 g / L. It is preferable. Glycerol can be added, for example, at an initial stage of 100 to 400 g / L, and then added stepwise by 100 to 200 g / L at intervals of 2 to 4 days. In addition to glycerol, a carbon source can be obtained by adding about 10 to 50 g / L of a commonly used saccharide that can be assimilated by the microorganism used in the practice of the present invention, such as glucose, galactose, sucrose, or molasses. May be used together.

窒素源としては、微生物により利用可能な窒素化合物、例えば有機物(酵母エキス、ペプトン、麦芽エキス、カザミノ酸、コーンスチープリカー、アミノ酸、尿素など)、無機物(硝酸ナトリウム等の硝酸塩、アンモニウム塩など)のいずれかを単独、または混合して使用でき、発酵生産性を高める観点から酵母エキスを好適に用いることができる。
無機塩類は、ミネラル分として、リン酸塩類、カルシウム塩類(例えば塩化カルシウム)、マグネシウム塩類、マンガン塩類、鉄分、亜鉛分などのいずれかを単独、または混合して使用してもよい。さらに、各種のビタミン、消泡剤なども必要に応じて適宜選択添加することができ、その使用は常法の通りにすればよい。
本発明の方法においては、上記窒素源の濃度を、0.1〜20g/L、好ましくは1〜10g/L、さらに好ましくは5〜9g/L、最も好ましくは6〜8g/Lの範囲とすることが、発酵生産性を高める観点から好ましい。また、上記カルシウム塩類の濃度を、0.1〜20g/L、好ましくは0.2〜10g/L、さらに好ましくは0.5〜2g/Lの範囲とすることが、発酵生産性を高める観点から好ましい。
以下、上記のようなD−アラビトールを生産するために使用する培地を、「D−アラビトール製造培地」と言う。
Nitrogen compounds that can be used by microorganisms such as organic compounds (yeast extract, peptone, malt extract, casamino acid, corn steep liquor, amino acids, urea, etc.), inorganic substances (nitrates such as sodium nitrate, ammonium salts, etc.) Any of these can be used alone or in combination, and yeast extract can be preferably used from the viewpoint of enhancing fermentation productivity.
Inorganic salts may be used alone or in combination as a mineral component such as phosphates, calcium salts (for example, calcium chloride), magnesium salts, manganese salts, iron content, zinc content and the like. Furthermore, various vitamins, antifoaming agents, and the like can be appropriately selected and added as necessary, and their use may be carried out in the usual manner.
In the method of the present invention, the concentration of the nitrogen source is in the range of 0.1 to 20 g / L, preferably 1 to 10 g / L, more preferably 5 to 9 g / L, and most preferably 6 to 8 g / L. It is preferable to increase the fermentation productivity. Moreover, it is a viewpoint which makes the density | concentration of the said calcium salt the range of 0.1-20 g / L, Preferably it is 0.2-10 g / L, More preferably, it is the range of 0.5-2 g / L which improves fermentation productivity. To preferred.
Hereinafter, the medium used for producing D-arabitol as described above is referred to as “D-arabitol production medium”.

〈D−アラビトール製造方法の例〉
例えばD-グルコース10 g/L、酵母エキス3 g/L、麦芽エキス3 g/L、ペプトン5 g/Lを含む寒天培地で生育させた前記微生物の菌体を、D−アラビトール製造培地に直接接種するか、又は別に前培養によって得られる種培養液を、D−アラビトール製造培地に接種することにより行う。この種培養液の調製は、例えば殺菌したグリセロール10 g/L、酵母エキス3 g/L、麦芽エキス3 g/L、ペプトン5 g/Lを含む液体培地に、上記寒天培地上の菌体を1白金耳接種して25〜30℃で20〜30時間好気的に培養することにより行われる。D−アラビトールを製造するための培養(本培養)の培養温度は、20〜40℃で行われるが、好ましくは25〜34℃の範囲である。D−アラビトール製造培地のpHは通常3〜10、好ましくは5〜8で調整される。培養期間は使用するグリセロールの濃度により異なるため、3〜14日の範囲でグリセロール消費量に対する菌体増殖量とD−アラビトール生産量が定常状態に落ち着く最も効果的な時期に終了させることが望ましい。
<Example of D-arabitol production method>
For example, the cells of the microorganism grown on an agar medium containing 10 g / L of D-glucose, 3 g / L of yeast extract, 3 g / L of malt extract, and 5 g / L of peptone are directly added to the D-arabitol production medium. Inoculation is carried out by inoculating D-arabitol production medium with a seed culture solution obtained by inoculation or separately by preculture. The seed culture solution is prepared by, for example, transferring the cells on the agar medium to a liquid medium containing sterilized glycerol 10 g / L, yeast extract 3 g / L, malt extract 3 g / L, and peptone 5 g / L. One platinum ear is inoculated and cultured aerobically at 25-30 ° C. for 20-30 hours. The culture temperature of the culture for producing D-arabitol (main culture) is 20 to 40 ° C, preferably 25 to 34 ° C. The pH of the D-arabitol production medium is usually adjusted to 3 to 10, preferably 5 to 8. Since the culturing period varies depending on the concentration of glycerol used, it is desirable to terminate the cultivation period at the most effective time when the amount of bacterial cell growth and the amount of D-arabitol produced in the range of 3 to 14 days settles to a steady state.

〈D−アラビトールの定量、回収、精製〉
培養液中のD−アラビトールの生成量は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)やガスクロマトグラフィーなどの周知の方法を用いて測定することができる。得られた培養液中からのD−アラビトールの単離、精製に関しては、ろ過、遠心分離、イオン交換または吸着クロマトグラフィー、溶媒抽出、結晶化などの通常用いられる操作を必要に応じて適宜組み合わせて行われる。例えば、遠心分離などにより培養液から菌体を除去し、次いでこの液を活性炭で処理して着色物質などを除き、さらにイオン交換樹脂により脱塩した後、濃縮したシロップから例えばエタノール、アセトンなどの有機溶媒の存在、非存在下で晶析することにより、純粋なD−アラビトールの結晶を得ることができる。
以下に、実施例および比較例を示して本発明を説明するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。また、濃度(g/L)で示す場合には、全て培養液1Lに対する物質の純分の濃度を意味する。また、以下に特に記載しない限り、全ての培養を好気的条件下で行った。
<Quantification, recovery and purification of D-arabitol>
The amount of D-arabitol produced in the culture solution can be measured using a known method such as high performance liquid chromatography (HPLC) or gas chromatography. Regarding isolation and purification of D-arabitol from the obtained culture broth, commonly used operations such as filtration, centrifugation, ion exchange or adsorption chromatography, solvent extraction, and crystallization are appropriately combined as necessary. Done. For example, the cells are removed from the culture solution by centrifugation or the like, and then this solution is treated with activated carbon to remove colored substances, desalted with an ion exchange resin, and then concentrated from a concentrated syrup such as ethanol or acetone. Crystallization in the presence or absence of an organic solvent makes it possible to obtain pure D-arabitol crystals.
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples and comparative examples, but the scope of the present invention is not limited thereto. In addition, in the case of the concentration (g / L), all means the concentration of the substance with respect to 1 L of the culture solution. All cultures were performed under aerobic conditions unless otherwise specified.

(実施例1)
(廃グリセロールを用いたD−アラビトール生産)
Example 1
(D-arabitol production using waste glycerol)

グリセロールからD−アラビトールを生産する微生物として、キャンディダ・クエルシトルーサNBRC1022株を使用した。   As a microorganism for producing D-arabitol from glycerol, Candida quercitrusa NBRC1022 strain was used.

上記の菌株を、D-グルコース10g/L、酵母エキス3g/L、麦芽エキス3g/L、ペプトン5g/L、寒天20g/Lを含む寒天培地で培養し、菌体1白金耳を種培養培地(グリセロール10g/L、酵母エキス3g/L、麦芽エキス3g/L、ペプトン5g/L、121℃で20分間滅菌)5mLを含む試験管に接種し、28℃、150rpmで24時間振とう培養し、これを種培養液とした。   The above strain is cultured in an agar medium containing 10 g / L of D-glucose, 3 g / L of yeast extract, 3 g / L of malt extract, 5 g / L of peptone, and 20 g / L of agar. (Glycerol 10 g / L, yeast extract 3 g / L, malt extract 3 g / L, peptone 5 g / L, sterilized at 121 ° C. for 20 minutes) Inoculate a test tube containing 5 mL, and culture with shaking at 28 ° C. and 150 rpm for 24 hours. This was used as a seed culture solution.

この種培養液1 Lを、D−アラビトール製造培地(活性炭処理済み廃グリセロール250 g/L、酵母エキス6 g/L、リン酸二水素カリウム1g/L、pH6.5、121℃で20分間滅菌)30mLを含む300mL容三角フラスコに接種し、28℃、250rpmで7日間振とう培養した。なお、ここで用いた活性炭処理済み廃グリセロールとは、植物油脂のエステル交換反応で副生成する廃グリセロール液(ライオン株式会社製廃グリセロール グリセロール分85質量%)を2倍に希釈し、これに活性炭(和光純薬工業製、顆粒状)を40質量%(対グリセロール)加えて室温、1時間撹拌し、ろ過によって活性炭を除去したろ液のことである。以下、特に記載がない場合、「活性炭処理済みグリセロール」と記載する場合には、前記処理を行ったグリセロールを意味するものとする。なお、活性炭処理の前後において、グリセロールの濃度に変化は無かった。   This seed culture solution 1 L was sterilized at a D-arabitol production medium (activated carbon-treated waste glycerol 250 g / L, yeast extract 6 g / L, potassium dihydrogen phosphate 1 g / L, pH 6.5, 121 ° C. for 20 minutes) ) Inoculated into a 300 mL Erlenmeyer flask containing 30 mL, and cultured with shaking at 28 ° C. and 250 rpm for 7 days. The activated glycerol-treated waste glycerol used here is a two-fold dilution of a waste glycerol solution by-produced in a transesterification reaction of vegetable oils and fats (85% by mass of waste glycerol glycerol manufactured by Lion Corporation). This is a filtrate obtained by adding 40% by mass (based on glycerol) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and stirring for 1 hour at room temperature, and removing activated carbon by filtration. Hereinafter, unless otherwise specified, when described as “activated carbon-treated glycerol”, it means glycerol that has been subjected to the above treatment. There was no change in the concentration of glycerol before and after the activated carbon treatment.

培養液中に生成したアラビトール濃度の測定は、一部採取した培養液から遠心分離により菌体を除去した後、その上清を適宜希釈し、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)に供することにより測定した。HPLC分析はShodex Sugar SC1011をカラムに用い、カラム温度80℃、移動相に純水を用い、流速1.0 mL/分の条件で測定した。検出器は、示差屈折率(RI)検出器を使用した。例として、キャンディダ・クエルシトルーサNBRC1022株の培養液上清のHPLCチャートを図1に示す。これを見ると、培地成分、炭素源であるグリセロール以外には、D−アラビトールのピークのみが検出されており、選択的にD−アラビトールのみを生産していることが示された。なお、D−アラビトールの生成量は、D−アラビトール標準品(和光純薬工業製、商品名D-(+)-アラビトール)を使用して作成した検量線を基にして算出した。
(実施例2〜実施例7)
グリセロールからD−アラビトールを生産する微生物として、メチニコビア・ゾベリNBRC1680株(実施例2)、メチニコビア・ルナタNBRC1605株(実施例3)、デバリオミセス・ハンゼニイ バー ファブリ(Debaryomyces hansenii var. fabryi)NBRC0015株(実施例4)、デバリオミセス・ハンゼニイ バー ハンゼニイ(Debaryomyces hansenii var. hansenii)NBRC0083株(実施例5)、ピヒア・スチピチスNBRC1687株(実施例6)又はキャンディダ・クエルシトルーサ17-2A(FERM P-21420)株(実施例7)を使用し、実施例1と同様にして行った。
The concentration of arabitol produced in the culture solution was measured by removing the bacterial cells from a partially collected culture solution by centrifugation, and then diluting the supernatant appropriately and subjecting it to high performance liquid chromatography (HPLC). . For HPLC analysis, Shodex Sugar SC1011 was used for the column, the column temperature was 80 ° C., pure water was used for the mobile phase, and the flow rate was 1.0 mL / min. As a detector, a differential refractive index (RI) detector was used. As an example, FIG. 1 shows an HPLC chart of the culture supernatant of Candida quercitrusa NBRC1022 strain. When this was seen, only the peak of D-arabitol was detected other than the medium component and glycerol as a carbon source, indicating that only D-arabitol was selectively produced. The amount of D-arabitol produced was calculated based on a calibration curve prepared using a D-arabitol standard product (trade name D-(+)-arabitol manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
(Example 2 to Example 7)
Examples of microorganisms that produce D-arabitol from glycerol include Mechinicobia zoberi NBRC1680 strain (Example 2), Methicobia runata NBRC1605 strain (Example 3), Debaryomyces hansenii var. Fabryi NBRC0015 strain (Example) 4) Debaryomyces hansenii var. Hansenii NBRC0083 strain (Example 5), Pichia stipitis NBRC1687 strain (Example 6) or Candida quercitosa 17-2A (FERM P-21420) strain (implementation) Example 7) was used and was carried out as in Example 1.

(実施例8、9)
(純グリセロールを用いたD−アラビトール生産)
市販の純粋なグリセロール試薬(和光純薬工業製)を用い、キャンディダ・クエルシトルーサNBRC1022株(実施例8)及びキャンディダ・クエルシトルーサ17-2A(FERM P-21420)株(実施例9)のD−アラビトール生産性を調べた。培養、分析に関しては実施例1と同様に行った。
(Examples 8 and 9)
(D-arabitol production using pure glycerol)
Using commercially available pure glycerol reagents (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), D- of Candida quercitrusa NBRC1022 strain (Example 8) and Candida quercitrusa 17-2A (FERM P-21420) strain (Example 9) The arabitol productivity was examined. Culture and analysis were performed in the same manner as in Example 1.

(比較例1、2)
(既存D−アラビトール生産菌による廃グリセロールからのD−アラビトール生産)
比較例として、グルコースを炭素源としてD−アラビトールを生産することが従来の報告(特許文献3)により知られているメチニコビア・パルチェリマ(Metschnikowia pulcherrima)NBRC1678株(比較例1)、メチニコビア・ロイカウフィ(Metschnikowia reukaufii)NBRC1679株(比較例2)を用いて、廃グリセロールからのD−アラビトール生産性を調べた。培養、分析に関しては実施例1と同様に行った。
(比較例3〜比較例6)
(他のキャンディダ属酵母による廃グリセロールからのD−アラビトール生産)
比較例として、図1においてキャンディダ・クエルシトルーサと分子系統学上で近縁と考えられたキャンディダ・フラジ(Candida fragi)NBRC10759(比較例3)、キャンディダ・ナタレンシス(Candida natalensis)NBRC1981(比較例4)、さらにキャンディダ・ファンデルワルチ(Candida vanderwaltii)NBRC10319(比較例5)、キャンディダ・アジマ(Candida azyma)NBRC10406(比較例6)を用いて、廃グリセロールからのD−アラビトール生産性を調べた。培養、分析に関しては実施例1と同様に行った。
(Comparative Examples 1 and 2)
(D-arabitol production from waste glycerol by existing D-arabitol-producing bacteria)
As comparative examples, Metschnikowia pulcherrima NBRC1678 strain (Comparative Example 1), Metschnikowia leucawi ( Metschnikowia ), which is known from a conventional report (Patent Document 3) to produce D-arabitol using glucose as a carbon source. reukaufii ) NBRC1679 strain (Comparative Example 2) was used to examine D-arabitol productivity from waste glycerol. Culture and analysis were performed in the same manner as in Example 1.
(Comparative Example 3 to Comparative Example 6)
(D-arabitol production from waste glycerol by other Candida yeasts)
As comparative examples, Candida fragi NBRC 10759 (Comparative Example 3), Candida natalensis NBRC 1981 (Comparative Example) considered to be closely related to Candida quercitrusa in FIG. 4) Further, using Candida vanderwaltii NBRC 10319 (Comparative Example 5) and Candida azyma NBRC 10406 (Comparative Example 6), the productivity of D-arabitol from waste glycerol was examined. Culture and analysis were performed in the same manner as in Example 1.

実施例1〜9および比較例1〜6において得られたD−アラビトールの生産量の分析結果を表2にまとめた。実施例において、用いたすべての菌株で廃グリセロールからD−アラビトールの生成が6.6〜41.7g/Lの範囲で確認された。キャンディダ・クエルシトルーサNBRC1022株ならびにキャンディダ・クエルシトルーサ17-2A(FERM P-21420)株においては、簡便な活性炭処理により廃グリセロールから純グリセロールを使用した場合とほぼ同等のD−アラビトールを生成することが示された。
また比較例においては、グルコースからD−アラビトールを生産できることが既知である2菌株、キャンディダ・クエルシトルーサと分子系統学上で近縁と考えられた2菌株、及びキャンディダ属に属するそれ以外の2菌株、全ての検討で、廃グリセロールからD−アラビトールを生成することができなかった。




The analysis results of the production amounts of D-arabitol obtained in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 6 are summarized in Table 2. In the examples, production of D-arabitol from waste glycerol was confirmed in the range of 6.6 to 41.7 g / L in all the strains used. In Candida quercitrusa NBRC1022 strain and Candida quercitrusa 17-2A (FERM P-21420) strain, it is possible to produce D-arabitol which is almost the same as when pure glycerol is used from waste glycerol by simple activated carbon treatment. Indicated.
In the comparative examples, two strains known to be able to produce D-arabitol from glucose, two strains considered to be closely related to Candida quercitrusa in molecular phylogeny, and two other strains belonging to the genus Candida. In all studies of the strain, D-arabitol could not be produced from waste glycerol.




Figure 2009148211
Figure 2009148211

(実施例10)
(D−アラビトール生産におけるグリセロール濃度の影響)
キャンディダ・クエルシトルーサNBRC1022株を用い、150〜350g/Lのグリセロール濃度のD−アラビトール製造培地を用いた場合の、D−アラビトール生産性を調べた。市販の純粋なグリセロール試薬(和光純薬工業製)を炭素源として用い、その他は実施例1と同様に行った。
実施例10において得られたD−アラビトールの生産量の分析結果を表3にまとめた。用いた全てのグリセロール濃度において、D−アラビトールの生成が7.9〜45.0 g/Lの範囲で確認され、特にグリセロール濃度250g/Lで培養を行った時にD−アラビトールの生産量が最大となった。

Figure 2009148211
(Example 10)
(Effect of glycerol concentration on D-arabitol production)
D-arabitol productivity was examined using Candida quercitrusa NBRC1022 strain and a D-arabitol production medium having a glycerol concentration of 150 to 350 g / L. A commercially available pure glycerol reagent (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as the carbon source, and the others were carried out in the same manner as in Example 1.
The analysis results of the production amount of D-arabitol obtained in Example 10 are summarized in Table 3. Production of D-arabitol was confirmed in the range of 7.9 to 45.0 g / L at all the glycerol concentrations used, and the production amount of D-arabitol was maximized particularly when culturing was performed at a glycerol concentration of 250 g / L. It became.
Figure 2009148211

(実施例11)
(D−アラビトール生産における窒素源の影響)
キャンディダ・クエルシトルーサNBRC1022株を用い、D−アラビトール製造培地において各種窒素源を用いた場合の、D−アラビトール生産性を調べた。供試窒素源の濃度を5g/Lとし、さらに微量元素等の栄養源を補うために酵母エキスを1g/Lとなるように添加した。その他は実施例1と同様に行った。
実施例11において得られたD−アラビトールの生産量の分析結果を表4にまとめた。用いた全ての窒素源濃度において、D−アラビトールの生成が3.7〜45.0 g/Lの範囲で確認され、特に酵母エキスを用いた時にD−アラビトールの生産量は最大となった。
(Example 11)
(Influence of nitrogen source on D-arabitol production)
Using Candida quercitrusa NBRC1022 strain, D-arabitol productivity was examined when various nitrogen sources were used in the D-arabitol production medium. The concentration of the test nitrogen source was 5 g / L, and yeast extract was added to 1 g / L to supplement nutrient sources such as trace elements. Others were the same as in Example 1.
The analysis results of the production amount of D-arabitol obtained in Example 11 are summarized in Table 4. The production of D-arabitol was confirmed in the range of 3.7 to 45.0 g / L at all the nitrogen source concentrations used, and the production amount of D-arabitol was maximized when the yeast extract was used.

Figure 2009148211
Figure 2009148211

(実施例12)
(D−アラビトール生産におけるpHの影響)
キャンディダ・クエルシトルーサFERM P-21420株を用い、D−アラビトール製造培地における各pH条件下でのD−アラビトール生産性を調べた。D−アラビトール製造培地のpHを3〜9に調整し、それ以外は実施例1と同様に行った。
実施例12において得られたD−アラビトールの生産量の分析結果を表5にまとめた。培養試験を行った全てのpHにおいて、D−アラビトールの生成が12.6〜35.6 g/Lの範囲で確認され、特にpH5〜9の範囲の時、効果的にD−アラビトールを生産した。

Figure 2009148211
Example 12
(Effect of pH in D-arabitol production)
Candida quercitrusa FERM P-21420 strain was used to examine D-arabitol productivity under various pH conditions in a D-arabitol production medium. The pH of the D-arabitol production medium was adjusted to 3-9, and the other procedures were performed in the same manner as in Example 1.
The analysis results of the production amount of D-arabitol obtained in Example 12 are summarized in Table 5. The production of D-arabitol was confirmed in the range of 12.6 to 35.6 g / L at all pH tested, and effectively produced D-arabitol particularly in the range of pH 5-9. .
Figure 2009148211

(実施例13)
(D−アラビトール生産における酵母エキス濃度の影響)
キャンディダ・クエルシトルーサNBRC1022株を用い、D−アラビトール製造培地における2〜8g/Lの酵母エキス濃度でのD−アラビトール生産性を調べた。D−アラビトール製造培地中の酵母エキスの濃度以外は実施例1と同様に行った。
実施例13において得られたD−アラビトールの生産量の分析結果を表6にまとめた。用いた全ての酵母エキス濃度において、D−アラビトールの生成が13.5〜45.0g/Lの範囲で確認され、特に酵母エキス濃度を6〜8g/Lの範囲で用いた時にD−アラビトールの生産量は大きくなった。

Figure 2009148211
(Example 13)
(Effect of yeast extract concentration on D-arabitol production)
Candida quercitrusa NBRC1022 strain was used to examine D-arabitol productivity at a yeast extract concentration of 2 to 8 g / L in the D-arabitol production medium. The same procedure as in Example 1 was performed except for the concentration of the yeast extract in the D-arabitol production medium.
The analysis results of the production amount of D-arabitol obtained in Example 13 are summarized in Table 6. Production of D-arabitol was confirmed in the range of 13.5 to 45.0 g / L at all the yeast extract concentrations used, particularly when the yeast extract concentration was used in the range of 6 to 8 g / L. Production increased.
Figure 2009148211

(実施例14)
(D−アラビトール生産におけるカルシウムの影響)
キャンディダ・クエルシトルーサNBRC1022株を用い、D−アラビトール製造培地におけるカルシウム存在下でのD−アラビトール生産性を調べた。D−アラビトール製造培地に塩化カルシウム二水和物を0〜2g/Lとなるように添加し、それ以外は実施例1と同様に行った。
実施例13において得られたD−アラビトールの生産量の分析結果を表6にまとめた。用いた全ての塩化カルシウム濃度において、D−アラビトールの生成が45.0〜58.2 g/Lの範囲で確認され、特に0.5g/L以上の塩化カルシウム二水和物を添加した時、効果的にD−アラビトールを生産した。

Figure 2009148211
(Example 14)
(Effect of calcium on D-arabitol production)
Using Candida quercitrusa NBRC1022 strain, the productivity of D-arabitol in the presence of calcium in the D-arabitol production medium was examined. Calcium chloride dihydrate was added to the D-arabitol production medium so as to be 0 to 2 g / L, and the other processes were performed in the same manner as in Example 1.
The analysis results of the production amount of D-arabitol obtained in Example 13 are summarized in Table 6. At all the calcium chloride concentrations used, the formation of D-arabitol was confirmed in the range of 45.0-58.2 g / L, especially when 0.5 g / L or more of calcium chloride dihydrate was added, D-arabitol was produced effectively.
Figure 2009148211

(実施例15)
(キャンディダ・クエルシトルーサNBRC1022株、ならびにキャンディダ・クエルシトルーサ17-2A(FERM P-21420)株における発酵槽を使用した廃グリセロールからのD−アラビトール生産)
キャンディダ・クエルシトルーサNBRC1022株ならびにキャンディダ・クエルシトルーサ17-2A(FERM P-21420)株を、実施例1の種培養と同様の条件で培養し、これを種培養液1とした。この種培養液1 mLを、種培養培地2(D-グルコース10 g/L、酵母エキス3 g/L、麦芽エキス3 g/L、ペプトン5 g/L、121℃で20分間滅菌)30 mLを含む300 mL容三角フラスコ2本にそれぞれ接種し、28℃、250 rpmで1日間振とう培養した。
(Example 15)
(D-arabitol production from waste glycerol using fermenter in Candida quercitrusa NBRC1022 strain and Candida quercitrusa 17-2A (FERM P-21420) strain)
Candida quercitrusa NBRC1022 strain and Candida quercitrusa 17-2A (FERM P-21420) strain were cultured under the same conditions as the seed culture of Example 1, and this was used as seed culture solution 1. 1 mL of this seed culture solution was added to 30 mL of seed culture medium 2 (D-glucose 10 g / L, yeast extract 3 g / L, malt extract 3 g / L, peptone 5 g / L, sterilized at 121 ° C. for 20 minutes) Were inoculated into two 300 mL Erlenmeyer flasks, and cultured with shaking at 28 ° C. and 250 rpm for 1 day.

この種培養2液の全量を、D−アラビトール製造培地(活性炭処理済み廃グリセロール250 g/L、酵母エキス6 g/L、リン酸二水素カリウム1 g/L、pH6.5、121℃で20分間滅菌)800 mLを含む2000 mL容発酵槽に接種し、28℃、800 rpm、通気量1 vvmで7日間培養した。培養液の分析に関しては実施例1と同様に行った。それぞれの菌株について、菌体増殖量及びD−アラビトール生産量を培養時間に沿って追跡したグラフを図3及び4に示す。   The total amount of the two seed cultures was added to D-arabitol production medium (activated carbon-treated waste glycerol 250 g / L, yeast extract 6 g / L, potassium dihydrogen phosphate 1 g / L, pH 6.5, 121 ° C.) Sterilized for minutes) Inoculated into a 2000 mL fermentor containing 800 mL and cultured for 7 days at 28 ° C., 800 rpm, and aeration of 1 vvm. The culture solution was analyzed in the same manner as in Example 1. 3 and 4 show graphs in which the cell growth amount and the D-arabitol production amount were traced along the culture time for each strain.

培養7日目でのD−アラビトール生成量は、NBRC1022株で50.1 g/L、17-2A(FERM P-21420)株で45.0 g/Lを示した。
(実施例16)
(キャンディダ・クエルシトルーサNBRC1022株における発酵槽を使用したカルシウム添加条件での廃グリセロールからのD−アラビトール生産)
キャンディダ・クエルシトルーサNBRC1022株を、実施例14の種培養1、2と同様の条件で培養した。
この種培養2液の全量を、D−アラビトール製造培地(活性炭処理済み廃グリセロール250 g/L、酵母エキス6 g/L、リン酸二水素カリウム1 g/L、塩化カルシウム二水和物2g/L、pH6.5、121℃で20分間滅菌)800 mLを含む2000 mL容発酵槽に接種し、28℃、800 rpm、通気量1 vvmで7日間培養した。培養液の分析に関しては実施例1と同様に行った。それぞれの菌株について、菌体増殖量及びD−アラビトール生産量を培養時間に沿って追跡したグラフを図5に示す。
培養7日目でのD−アラビトール生成量は、65.3 g/Lを示した。これは、従来の報告(非特許文献2)で示された、キャンディダ・ポリモルファATCC20213株を用いた純グリセロールからのD−アラビトール生成量(30.4 g/L)の2倍以上であり、極めて効率良くD−アラビトールが生産されることが確認された。以上より、本発明によれば安価な廃グリセロールを原料に用いて、高い収量でD−アラビトールを生産できる。
The amount of D-arabitol produced on the 7th day of culture was 50.1 g / L for the NBRC1022 strain and 45.0 g / L for the 17-2A (FERM P-21420) strain.
(Example 16)
(Production of D-arabitol from waste glycerol under calcium addition conditions using a fermenter in Candida quercitrusa NBRC1022 strain)
The Candida quercitrusa NBRC1022 strain was cultured under the same conditions as in the seed cultures 1 and 2 of Example 14.
The total amount of these two seed cultures was added to D-arabitol production medium (activated carbon-treated waste glycerol 250 g / L, yeast extract 6 g / L, potassium dihydrogen phosphate 1 g / L, calcium chloride dihydrate 2 g / L L, pH 6.5, sterilized at 121 ° C. for 20 minutes) was inoculated into a 2000 mL fermentor containing 800 mL, and cultured for 7 days at 28 ° C., 800 rpm, aeration rate 1 vvm. The culture solution was analyzed in the same manner as in Example 1. FIG. 5 shows a graph in which the bacterial cell growth amount and D-arabitol production amount were traced along the culture time for each strain.
The amount of D-arabitol produced on the 7th day of culture was 65.3 g / L. This is more than twice the amount of D-arabitol produced from pure glycerol (30.4 g / L) using Candida polymorpha ATCC 20213 strain shown in the conventional report (Non-Patent Document 2). It was confirmed that D-arabitol was produced very efficiently. As described above, according to the present invention, it is possible to produce D-arabitol with high yield by using inexpensive waste glycerol as a raw material.

キャンディダ・クエルシトルーサ17-2A株から得られた塩基配列をもとに作成した分子系統樹を示す。The molecular phylogenetic tree created based on the base sequence obtained from Candida quercitrusa 17-2A strain is shown. 実施例1において、キャンディダ・クエルシトルーサNBRC1022株の培養液上清の高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による分析結果を示す。In Example 1, the analysis result by the high performance liquid chromatography (HPLC) of the culture supernatant of Candida quercitrusa NBRC1022 strain is shown. 実施例2において、発酵槽を用いて行ったキャンディダ・クエルシトルーサNBRC1022株の培養試験による、菌体増殖量及びD−アラビトール生産量を培養時間に沿って追跡したグラフである。In Example 2, it is the graph which followed the cell growth amount and the D-arabitol production amount by the culture test of the Candida quercitrusa NBRC1022 strain | stump | stock conducted using the fermenter along the culture time. 実施例2において、発酵槽を用いて行ったキャンディダ・クエルシトルーサ17-2A(FERM P-21420)株の培養試験による、菌体増殖量及びD−アラビトール生産量を培養時間に沿って追跡したグラフである。The graph which followed the cell growth amount and D-arabitol production amount according to the culture | cultivation time by the culture test of the Candida quercitrusa 17-2A (FERM P-21420) strain | stump | stock performed in Example 2 using the fermenter. It is. 実施例15において、発酵槽を用いて行ったキャンディダ・クエルシトルーサNBRC1022株のカルシウム添加条件下での培養試験による、菌体増殖量及びD−アラビトール生産量を培養時間に沿って追跡したグラフである。In Example 15, it is the graph which followed the cell growth amount and the D-arabitol production amount by the culture | cultivation test on the calcium addition condition of Candida quercitrusa NBRC1022 strain | stump | stock performed using the fermenter along culture | cultivation time. .

Claims (9)

グリセロールを炭素源とした液体培地において、キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)、デバリオミセス・ハンゼニイ(Debaryomyces hansenii)、ピヒア・スチピチス(Pichia stipitis)、メチニコビア・ゾベリ(Metschnikowia zobelli)又はメチニコビア・ルナタ(Metschnikowia lunata)から選択される少なくとも1種の微生物を培養する、D−アラビトールの製造方法。 In liquid medium glycerol as a carbon source, Candida-Kuerushitorusa (Candida quercitrusa), Debaryomyces, Hanzenii (Debaryomyces hansenii), Pichia stipitis (Pichia stipitis), Metschnikowia-Zoberi (Metschnikowia zobelli) or Metschnikowia lunata (Metschnikowia lunata) A method for producing D-arabitol, comprising culturing at least one microorganism selected from the group consisting of: キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)が、キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)17-2A(FERM P-21420)である、請求項1に記載のD−アラビトールの製造方法。 Candida & Kuerushitorusa (Candida quercitrusa) is a Candida, Kuerushitorusa (Candida quercitrusa) 17-2A (FERM P -21420), a method of D- arabitol production according to claim 1. 微生物が、キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)17-2A(FERM P-21420)である、請求項1に記載のD−アラビトールの製造方法。 The method for producing D-arabitol according to claim 1, wherein the microorganism is Candida quercitrusa 17-2A (FERM P-21420). グリセロールが、植物油の分解又はエステル交換の副生成物である、請求項1から3のいずれか1項に記載のD−アラビトールの製造方法。   The method for producing D-arabitol according to any one of claims 1 to 3, wherein glycerol is a by-product of decomposition or transesterification of vegetable oil. 37℃で生育が可能である、微生物キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)。 Candida quercitrusa , a microorganism that can grow at 37 ° C. ビタミン欠乏培地で生育が可能である、微生物キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)。 The microorganism Candida quercitrusa , which can grow on vitamin-deficient media. L-アラビニトール資化性を有する、微生物キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)。   A microorganism Candida quercitrusa having L-arabinitol utilization. 37℃で生育が可能であり、ビタミン欠乏培地で生育が可能であり、かつL-アラビニトール資化性を有する、微生物キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)。 A microorganism Candida quercitrusa that can grow at 37 ° C., can be grown on a vitamin-deficient medium, and has L-arabinitol utilization. 微生物キャンディダ・クエルシトルーサ(Candida quercitrusa)17-2A(FERM P-21420)。 The microorganism Candida quercitrusa 17-2A (FERM P-21420).
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