JP2017112847A - Method for producing protease - Google Patents

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正勝 浜
Masakatsu Hama
正勝 浜
健一 四方
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健一 四方
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Kao Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method in which a nitrogen source in a culture medium can be efficiently used, and protease can be produced more economically and advantageously.SOLUTION: A method for producing protease includes the following processes (A) and (B): (A) a process of culturing protease-productive microorganism in first culture medium containing extracts; and (B) a process of culturing a part or all of a bacterial cell, which is obtained from the first culture medium, again in a second culture medium after the process (A), in which nitrogen content in the second culture medium is 500 ppm or more, and a mass ratio of the concentration of extracts in the second culture medium to the concentration of extracts in the first culture medium is 0.75 or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、プロテアーゼの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a protease.

衣料用の洗浄剤や漂白剤には、その洗浄力を高めるために各種の酵素が配合されている。最も工業的に大量に生産されている衣料用酵素はアルカリプロテアーゼ等のプロテーゼであり、通常、これらはプロテアーゼ生産性微生物の培養を伴う発酵法により生産されている。   Various detergents and bleaching agents for clothing are blended with various enzymes in order to enhance the detergency. The most industrially produced mass-produced enzymes are prostheses such as alkaline proteases, and these are usually produced by a fermentation method involving cultivation of protease-producing microorganisms.

大量且つ廉価にプロテアーゼを得るには発酵生産性の向上が不可欠であり、現在までにプロテアーゼの高生産性化を図る技術として、遺伝学的手法によるプロテアーゼ生産性微生物の改変や、連続培養法による培養等が報告されている。
例えば、特許文献1には、アルカリプロテアーゼ高生産性変異バチルス属細菌が開示され、また、特許文献2には、プロテアーゼ生産能を有する糸状菌を液体培地に培養してプロテアーゼを製造する方法において、増殖末期以降における培養液中の窒素濃度を500mg/l以下に維持しつつ培養するプロテアーゼの製造方法が開示されている。
Improvement of fermentation productivity is indispensable in order to obtain proteases in large quantities and at low prices. To date, as a technology for improving protease productivity, modification of protease-producing microorganisms by genetic techniques or continuous culture methods Culture etc. have been reported.
For example, Patent Document 1 discloses alkaline protease high productivity mutant Bacillus genus bacteria, and Patent Document 2 discloses a method for producing protease by culturing filamentous fungi having protease-producing ability in a liquid medium. A method for producing a protease is disclosed in which culture is performed while maintaining the nitrogen concentration in the culture solution at 500 mg / l or less after the end of growth.

特開2014−161284号公報JP 2014-161284 A 特開昭62−126975号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-126975

前記特許文献1や2に記載されているように、一般的に、プロテアーゼの発酵生産用培地には、アミノ酸や酵母エキス等のエキス類を窒素源の一部として用いた富栄養な液体合成培地が用いられている。
しかしながら、培地にとりわけ窒素源の一部としてエキス類を多く加えることは生産コストの上昇を招く。また一方で、本発明者が発酵工程での物資収支を検討したところ、培地に添加した窒素源の多くは菌体増殖に消費されてしまい、窒素源からプロテアーゼへの変換率は低く、窒素源のプロテアーゼ生産への効率的な利用が望まれた。
したがって、本発明は、培地中の窒素源の効率的な利用を図り、より経済的に有利にプロテアーゼを製造することのできる方法を提供することに関する。
As described in Patent Documents 1 and 2, generally, a nutrient-rich liquid synthetic medium using an extract such as an amino acid or yeast extract as a part of a nitrogen source as a protease production medium. Is used.
However, adding a large amount of extracts as a part of the nitrogen source to the medium causes an increase in production cost. On the other hand, when the present inventor examined the material balance in the fermentation process, most of the nitrogen source added to the medium was consumed for cell growth, and the conversion rate from the nitrogen source to the protease was low. Efficient use for production of protease was desired.
Therefore, the present invention relates to providing a method capable of producing a protease more economically and advantageously by efficiently using a nitrogen source in a medium.

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、プロテアーゼ生産性微生物を培養した後これの一部又は全部を植え継ぎ、窒素源の一部であるエキス濃度を低くした培地で連続的に培養することで、プロテアーゼの高生産性を維持しつつも、培地中の窒素源をプロテアーゼ生産へ効率的に利用させることができることを見出した。   As a result of intensive studies in order to solve the above problems, the present inventor has succeeded in cultivating protease-producing microorganisms, and then partially or entirely inoculating them, and using a medium in which the extract concentration, which is a part of the nitrogen source, is lowered. It has been found that by continuously culturing, the nitrogen source in the medium can be efficiently used for protease production while maintaining high productivity of protease.

すなわち、本発明は、次の工程(A)及び(B):
(A)エキス類を含有する第1の培地でプロテアーゼ生産性微生物を培養する工程、
(B)工程(A)の後、第1の培地から得た菌体の一部又は全部を、第2の培地で再度培養する工程
を含み、第2の培地中の窒素量が500ppm以上であり、第1の培地中のエキス類の濃度に対する第2の培地中のエキス類の濃度の質量比率が0.75以下である、プロテアーゼの製造方法を提供するものである。
That is, the present invention includes the following steps (A) and (B):
(A) culturing a protease-producing microorganism in a first medium containing extracts,
(B) After the step (A), including a step of culturing a part or all of the cells obtained from the first medium again in the second medium, and the amount of nitrogen in the second medium is 500 ppm or more And providing a method for producing a protease, wherein the mass ratio of the concentration of the extract in the second medium to the concentration of the extract in the first medium is 0.75 or less.

本発明によれば、培地に添加した窒素源の効率的な利用を図れるため、エキス類の使用量を減らすことができ、より経済的に有利にプロテアーゼを高生産することができる。   According to the present invention, since the nitrogen source added to the medium can be efficiently used, the amount of the extract used can be reduced, and the protease can be produced in a highly economical and advantageous manner.

本発明のプロテアーゼの製造方法は、(A)エキス類を含有する第1の培地でプロテアーゼ生産性微生物を培養する工程と、(B)工程(A)の後、第1の培地から得た菌体の一部又は全部を、第2の培地で再度培養する工程とを含み、第2の培地中の窒素量が500ppm以上であり、第1の培地中のエキス類の濃度に対する第2の培地中のエキス類の濃度の質量比率が0.75以下である、製造方法である。   The method for producing a protease of the present invention comprises (A) a step of culturing a protease-producing microorganism in a first medium containing extracts, and (B) a fungus obtained from the first medium after step (A). A step of culturing part or all of the body again in a second medium, wherein the amount of nitrogen in the second medium is 500 ppm or more, and the second medium relative to the concentration of extracts in the first medium It is a manufacturing method whose mass ratio of the density | concentration of inside extract is 0.75 or less.

〔工程(A)〕
本工程は、エキス類を含有する第1の培地でプロテアーゼ生産性微生物を培養する工程である。
プロテアーゼ生産性微生物としては、例えば、アスペルギルス(Aspergillus)属、リゾプス(Rhizopus)属、ストレプトマイセス(Streptomyces)属、ペニシリウム(Penicillium)属、バチルス属(Bacillus)に属する微生物等が挙げられる。なかでも、プロテアーゼ生産性の点から、バチルス(Bacillus)属細菌が好ましく、枯草菌(Bacillus subtilis)がより好ましい。
バチルス(Bacillus)属細菌としては、アルカリプロテアーゼ生産性微生物である、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM−64株(FERM P−10482)、バチルス クラウジ(Bacillus clausii)KSM K−16株(FERM BP−3376)、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM−KP43株(FERM BP−6532)、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM―KP9860株(FERM BP−6534)、バチルス No.D−6(FERM P−1592)(プロテアーゼE−1)、バチルス エスピーY(FERM BP−1029)、バチルス SD521(FERM P−11162)、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM−9865株(FERM P−18566)、NCIB12289株、NCIB12513株等が挙げられる。
微生物は、野生株、又は各種遺伝子操作によって、塩基配列の挿入、置換、欠失等の変異が生じた変異株のいずれでもよく、また、公知の人為的な改変を付すことにより所望のプロテアーゼ生産能を付与したものであってもよい。
[Process (A)]
This step is a step of culturing a protease-producing microorganism in a first medium containing extracts.
Examples of the protease-producing microorganism include microorganisms belonging to the genus Aspergillus, the genus Rhizopus, the genus Streptomyces, the genus Penicillium, and the genus Bacillus. Among them, from the viewpoint of protease productivity, bacteria belonging to the genus Bacillus are preferable, and Bacillus subtilis is more preferable.
Examples of Bacillus bacteria include Bacillus sp. KSM-64 strain (FERM P-10482), Bacillus clausii KSM K-16 strain (FERM BP-), which are alkaline protease-producing microorganisms. 3376), Bacillus sp. KSM-KP43 strain (FERM BP-6532), Bacillus sp. KSM-KP9860 strain (FERM BP-6534), Bacillus no. D-6 (FERM P-1592) (protease E-1), Bacillus sp Y (FERM BP-1029), Bacillus SD521 (FERM P-11162), Bacillus sp (Bacillus sp.) KSM-9865 strain (FERM P- 18566), NCIB12289 strain, NCIB12513 strain and the like.
The microorganism may be a wild type strain or a mutant strain in which mutations such as insertion, substitution, deletion, etc. of the base sequence have been caused by various genetic manipulations, and production of a desired protease by applying known artificial modifications. The ability may be added.

本発明で用いられる第1の培地はエキス類を含有する。ここで、培地は、合成培地、天然培地、或いは合成培地に天然成分を添加した半合成培地のいずれであってもよい。
エキス類としては、特に限定されず、酵母エキス、肉エキス、魚肉エキス等が挙げられ、酵母エキス、魚肉エキスが好ましく、酵母エキスがより好ましい。酵母エキスは、酵母菌体を自己消化、酵素処理、熱水処理等の処理に供することで得られる抽出物であり、通常、原料となる酵母としてはサッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces Cerevisiae)やキャンディダ・ユティリス(Candida utilis)等が挙げられる。
The first medium used in the present invention contains extracts. Here, the medium may be a synthetic medium, a natural medium, or a semi-synthetic medium obtained by adding a natural component to a synthetic medium.
The extract is not particularly limited, and examples thereof include yeast extract, meat extract, fish meat extract, etc., yeast extract and fish meat extract are preferable, and yeast extract is more preferable. Yeast extract is an extract obtained by subjecting yeast cells to treatments such as autolysis, enzyme treatment, and hot water treatment. Usually, as a raw material yeast, Saccharomyces cerevisiae or Candida Examples include Candida utilis.

また、本発明で用いられる第1の培地は、窒素源として、エキス類の他にも、エキス類に由来しない窒素源を含有してもよい。
エキス類に由来しない窒素源としては、例えば、アンモニア、尿素、無機・有機アンモニウム塩、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム等の含窒素化合物、コーングルテンミール、大豆粉、ポリペプトン、トリプトン、ペプトン、各種アミノ酸、ソイビーンミール等が挙げられる。
これらの窒素源は、市販品を用いてもよく、適宜製造して取得したものを用いてもよい。
Moreover, the 1st culture medium used by this invention may contain the nitrogen source which does not originate in extracts other than extracts as a nitrogen source.
Examples of nitrogen sources not derived from extracts include nitrogen-containing compounds such as ammonia, urea, inorganic / organic ammonium salts, potassium nitrate, sodium nitrate, corn gluten meal, soybean flour, polypeptone, tryptone, peptone, various amino acids, soy bean meal Etc.
A commercial item may be used for these nitrogen sources, and what was manufactured and acquired suitably may be used for them.

第1の培地中の窒素量は、菌体増殖および生産性の点から、好ましくは2000〜15000ppm(質量百万分率)、より好ましくは3000〜10000ppm、より更に好ましくは4000〜8000ppmである。培地中の窒素量は、後述する全窒素分析により求めることができる。
また、第1の培地中、エキス類の濃度は、同様の点から、好ましくは乾燥固形分として0.1〜2%(w/v)、より好ましくは1〜2%(w/v)である。
The amount of nitrogen in the first medium is preferably 2000 to 15000 ppm (parts per million by mass), more preferably 3000 to 10000 ppm, and still more preferably 4000 to 8000 ppm from the viewpoint of cell growth and productivity. The amount of nitrogen in the medium can be determined by total nitrogen analysis described later.
In the first medium, the concentration of the extract is preferably 0.1 to 2% (w / v), more preferably 1 to 2% (w / v) as a dry solid content from the same point. is there.

また、第1の培地には、炭素源、無機塩類、その他必要な栄養源等を含有することができる。
炭素源としては、例えば、糖類が挙げられる。糖類としては、グルコース、フルクトース、キシロース等の単糖類、スクロース、ラクトース、マルトース等のニ糖類が挙げられる。糖類は無水物又は水和物であってもよい。また、糖類を含有する糖液、例えば、でんぷんから得られる糖液や糖蜜(廃糖蜜)、セルロース系バイオマスから得られる糖液等を使用することもできる。なかでも、微生物の増殖の点から、グルコース、マルトースが好ましい。
第1の培地中の炭素源の濃度は、好ましくは5〜25%(w/v)である。
The first medium can contain a carbon source, inorganic salts, other necessary nutrient sources, and the like.
Examples of the carbon source include saccharides. Examples of the saccharide include monosaccharides such as glucose, fructose and xylose, and disaccharides such as sucrose, lactose and maltose. The saccharide may be an anhydride or a hydrate. In addition, a sugar solution containing saccharides, for example, a sugar solution obtained from starch, molasses (waste molasses), a sugar solution obtained from cellulosic biomass, or the like can also be used. Of these, glucose and maltose are preferable from the viewpoint of the growth of microorganisms.
The concentration of the carbon source in the first medium is preferably 5 to 25% (w / v).

無機塩類としては、例えば、硫酸塩、マグネシウム塩、亜鉛塩、リン酸塩等が挙げられる。
第1の培地中の無機塩類の濃度は、好ましくは0.5〜1%(w/v)である。
また、培地中には、抗生物質や微量成分を適宜必要に応じて添加しても良い。
Examples of inorganic salts include sulfates, magnesium salts, zinc salts, and phosphates.
The concentration of inorganic salts in the first medium is preferably 0.5 to 1% (w / v).
Moreover, you may add an antibiotic and a trace component suitably in a culture medium as needed.

第1の培地のpH(25℃、以下同じ)は、好ましくは4〜9、より好ましくは5〜8である。培地のpHは、適宜緩衝剤を用いて調整することができる。
尚、本明細書において、培地中の窒素量、エキス類の濃度、炭素源の濃度、無機塩類の濃度、pH等は、特段断らない限り初発(培地調製時又は培養開始時)の値である。
The pH of the first medium (25 ° C., hereinafter the same) is preferably 4-9, more preferably 5-8. The pH of the medium can be appropriately adjusted using a buffer.
In this specification, the amount of nitrogen in the medium, the concentration of extracts, the concentration of carbon source, the concentration of inorganic salts, pH, etc. are the values at the beginning (at the time of medium preparation or at the start of culture) unless otherwise specified. .

プロテアーゼ生産性微生物の培養は、通常の培養条件に従えばよい。
例えば、培養温度は、微生物の増殖に悪影響を与えない範囲であれば特に制限されないが、通常、好ましくは20〜48℃であり、より好ましくは25〜45℃、更に好ましくは28〜39℃である。
The culture of the protease-producing microorganism may be performed according to normal culture conditions.
For example, the culture temperature is not particularly limited as long as it does not adversely affect the growth of microorganisms. Usually, it is preferably 20 to 48 ° C, more preferably 25 to 45 ° C, still more preferably 28 to 39 ° C. is there.

第1の培地に対する微生物の接種量は、例えば、上記枯草菌の場合、好ましくは0.1〜5%(v/v)である。   For example, in the case of the Bacillus subtilis, the inoculation amount of the microorganism in the first medium is preferably 0.1 to 5% (v / v).

培養期間は、微生物の増殖に応じて10時間〜7日、更に12時間〜4日、更には24時間〜3日が好ましい。   The culture period is preferably 10 hours to 7 days, further 12 hours to 4 days, more preferably 24 hours to 3 days, depending on the growth of microorganisms.

培養終了後の菌体の濃度(OD600値)は、好ましくは40〜100である。このOD600値は、後記実施例記載の方法によって測定することができる。
また、培養終了後、第1の培地から菌体を取得する方法は、特に制限されず、適当な分離手段、例えば、傾斜法、遠心分離、濾過等が挙げられる。
The concentration (OD600 value) of the bacterial cells after completion of the culture is preferably 40 to 100. This OD600 value can be measured by the method described in Examples below.
In addition, the method for obtaining the bacterial cells from the first medium after completion of the culture is not particularly limited, and examples thereof include appropriate separation means such as a gradient method, centrifugation, and filtration.

〔工程(B)〕
本工程は、工程(A)の後、第1の培地から得た菌体の一部又は全部を、第2の培地で再度培養する工程である。本工程は、例えば、前記菌体の一部又は全部を、第2の培地に接種して行うことができる。また、前記菌体の一部又は全部を培養槽に残し、これに第2の培地を加えて行うこともできる。生産効率の点から、好ましくは遠心分離等で分離した菌体を植え継ぐ方法である。
第1の培地から第2の培地に植え継ぐ菌体の量は、窒素変換率及びプロテアーゼの生産性の点から、以下の算出式で求められる菌体の濃度(OD600値)についての百分率が6%以上であることが好ましく、10%以上であることが更に好ましく、20%以上であることがより更に好ましい。また、同様の点から、100%以下であることが好ましく、50%以下であることが更に好ましく、30%以下であることがより更に好ましい。
第1の培地から第2の培地に植え継ぐ菌体の量(%)=
[第2の培地への菌体植え継ぎ後の、第2の培地のOD600値]/[第1の培地での培養終了時点の、第1の培地のOD600値]×100
[Process (B)]
This step is a step of culturing part or all of the cells obtained from the first medium after the step (A) in the second medium. This step can be carried out, for example, by inoculating a part or all of the cells into the second medium. Moreover, it can also carry out by leaving a part or all of the said microbial cell in a culture tank, and adding a 2nd culture medium to this. From the viewpoint of production efficiency, the method is preferably a method of planting cells separated by centrifugation or the like.
The amount of cells to be planted from the first medium to the second medium is 6 as a percentage of the cell concentration (OD600 value) determined by the following calculation formula from the viewpoint of nitrogen conversion rate and protease productivity. % Or more, preferably 10% or more, and more preferably 20% or more. Further, from the same point, it is preferably 100% or less, more preferably 50% or less, and still more preferably 30% or less.
Amount of bacterial cells to be transferred from the first medium to the second medium (%) =
[OD600 value of second medium after cell transfer to second medium] / [OD600 value of first medium at end of culture in first medium] × 100

第2の培地中のエキス類濃度(乾燥固形分)は、第1の培地中のエキス類濃度(乾燥固形分)に対して質量比率で0.75以下である。この第1の培地中のエキス類の濃度に対する第2の培地中のエキス類の濃度の質量比率は、窒素源の効率的な利用を図る点から、好ましくは0.5以下であり、さらに好ましくは0.3以下である。また、第1の培地中のエキス類の濃度に対する第2の培地中のエキス類の濃度の質量比率は0であってもよいが、プロテアーゼの生産性の点から、好ましくは0.15以上である。   The extract concentration (dry solid content) in the second medium is 0.75 or less in mass ratio with respect to the extract concentration (dry solid content) in the first medium. The mass ratio of the concentration of the extract in the second medium to the concentration of the extract in the first medium is preferably 0.5 or less, more preferably from the viewpoint of efficient use of the nitrogen source. Is 0.3 or less. The mass ratio of the concentration of the extract in the second medium to the concentration of the extract in the first medium may be 0, but is preferably 0.15 or more from the viewpoint of protease productivity. is there.

第2の培地中の窒素量は、500ppm以上であるが、プロテアーゼの生産性の点から、好ましくは1000ppm以上、より好ましくは2000ppm以上、更に好ましくは3500ppm以上である。また、第2の培地中の窒素量は、窒素源の効率的な利用を図る点から、好ましくは15000ppm以下、より好ましくは10000ppm以下、更に好ましくは7500ppm以下である。   The amount of nitrogen in the second medium is 500 ppm or more, but is preferably 1000 ppm or more, more preferably 2000 ppm or more, and further preferably 3500 ppm or more from the viewpoint of protease productivity. The amount of nitrogen in the second medium is preferably 15000 ppm or less, more preferably 10,000 ppm or less, and even more preferably 7500 ppm or less, from the viewpoint of efficient use of the nitrogen source.

第2の培地中の窒素量は、第1の培地中の窒素量に対する質量比率で、プロテアーゼの生産性の点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.5以上、更に好ましくは0.7以上、より更に好ましくは0.8以上である。また、窒素源の効率的な利用を図る点から、好ましくは0.95以下、より好ましくは0.9以下、更に好ましくは0.85以下である。
上述の範囲のとおりのエキス類濃度、窒素量を低減した培地で、第1の培地から植え継いだ菌体を連続的に培養することで、プロテアーゼの生産性を維持しつつも培地中の窒素源をプロテアーゼ生産へ効率的に利用させることができる。
The amount of nitrogen in the second medium is a mass ratio to the amount of nitrogen in the first medium, and is preferably 0.1 or more, more preferably 0.5 or more, and still more preferably 0, from the viewpoint of protease productivity. .7 or more, more preferably 0.8 or more. Moreover, from the point of aiming at efficient utilization of a nitrogen source, Preferably it is 0.95 or less, More preferably, it is 0.9 or less, More preferably, it is 0.85 or less.
Nitrogen in the medium while maintaining protease productivity by continuously culturing cells inherited from the first medium in a medium with reduced extract concentration and nitrogen content as described above. The source can be efficiently utilized for protease production.

第2の培地は、第1の培地と同様、窒素源の他、炭素源、無機塩類、その他必要な栄養源等を含有することができる。具体的には、前述したとおりである。   Similar to the first medium, the second medium can contain a nitrogen source, a carbon source, inorganic salts, other necessary nutrients, and the like. Specifically, it is as described above.

工程(B)における微生物の培養は、工程(A)における培養と同一の培養条件としてもよく、異なる培養条件としてもよい。
本工程において培養は、好ましくは28〜39℃の温度下で、48時間〜4日間行われるのが好ましい。
The culture of the microorganism in the step (B) may be the same culture condition as that in the process (A) or may be different culture conditions.
In this step, the culture is preferably performed at a temperature of 28 to 39 ° C. for 48 hours to 4 days.

このような培養により、培地中の窒素源が効率よくプロテアーゼ生産に利用されて、プロテアーゼが高生産される。本発明において、プロテアーゼとしてはアルカリプロテアーゼが好ましい。
本発明において、培地中の窒素源からプロテアーゼへの窒素変換率(%)は、好ましくは28%以上、より好ましくは30%以上、更に好ましくは32%以上である。
ここで、窒素変換率は、プロテアーゼの窒素濃度を、培地中の窒素濃度で割った値である。窒素変換率の算出方法の詳細は実施例に記載した。
By such culturing, the nitrogen source in the medium is efficiently utilized for protease production, and protease is produced at high yield. In the present invention, the protease is preferably an alkaline protease.
In the present invention, the nitrogen conversion rate (%) from the nitrogen source to the protease in the medium is preferably 28% or more, more preferably 30% or more, and further preferably 32% or more.
Here, the nitrogen conversion rate is a value obtained by dividing the nitrogen concentration of the protease by the nitrogen concentration in the medium. Details of the method for calculating the nitrogen conversion rate are described in the Examples.

本発明により得られた酵素液は、そのまま使用することもできるが、更に必要に応じて、公知の方法により精製、結晶化、或いは造粒化して使用することができる。
一方、培養液から分離したプロテアーゼ生産性微生物は、再度、プロテアーゼ生産に再利用することができる。すなわち、工程(B)の後に、当該プロテアーゼ生産性微生物の一部又は全部を用いて、第2の培地で再度培養を1回以上、更に2回以上、更に3回以上繰り返す工程を行ってもよい。
The enzyme solution obtained according to the present invention can be used as it is, but if necessary, it can be purified, crystallized or granulated by a known method.
On the other hand, the protease-producing microorganism separated from the culture solution can be reused again for protease production. That is, after the step (B), a part or all of the protease-producing microorganism may be used to repeat the culture again in the second medium once or more, further twice or more, and further three or more times. Good.

[全窒素分析法]
全窒素分析計 TN−100(三菱ケミカルコーポレーション製)を用いて、測定した。
[Total nitrogen analysis]
It measured using total nitrogen analyzer TN-100 (made by Mitsubishi Chemical Corporation).

[プロテアーゼ生産量の測定法]
培養後、菌体を除いた培養上清のアルカリプロテアーゼ活性を下記の手順にて測定し、菌体外に分泌生産されたアルカリプロテアーゼの量を求めた。
1/15Mリン酸緩衝液(pH7.4)0.9mL、40mM Glt−Ala−Ala−Pro−Leu−p−ニトロアニリド/ジメチルスルホキシド溶液0.05mLを試験管に採り、30℃で5分間保温した。これに酵素液(培養上清)0.05mLを加えて30℃で10分間反応を行った後、5%(w/v)クエン酸水溶液2.0mLを加えて反応を停止し、分光光度計を用いて420nmにおける吸光度を測定した。吸光度の変化に基づいてサンプル中のアルカリプロテアーゼ量を定量した。1分間に1μmolのp−ニトロアニリンを生成する酵素活性を1Uとした。
[Method for measuring protease production]
After the culture, the alkaline protease activity of the culture supernatant excluding the bacterial cells was measured by the following procedure, and the amount of alkaline protease secreted and produced outside the bacterial cells was determined.
Take 0.9 mL of 1/15 M phosphate buffer (pH 7.4) and 0.05 mL of 40 mM Glt-Ala-Ala-Pro-Leu-p-nitroanilide / dimethylsulfoxide solution in a test tube and incubate at 30 ° C. for 5 minutes. did. To this was added 0.05 mL of enzyme solution (culture supernatant) and reacted at 30 ° C. for 10 minutes, then 2.0 mL of 5% (w / v) aqueous citric acid solution was added to stop the reaction, and the spectrophotometer Was used to measure the absorbance at 420 nm. Based on the change in absorbance, the amount of alkaline protease in the sample was quantified. The enzyme activity for producing 1 μmol of p-nitroaniline per minute was defined as 1 U.

[菌体濃度の測定法]
培養液の一部を分取したものを5%(w/v)塩化ナトリウム水溶液を用いて100倍に希釈混合した後、U−2000形日立分光光度計(日立製作所)を用いて波長600nmにおける濁度を測定し、希釈率からOD600値を算出した。
[Measurement method of bacterial cell concentration]
A portion of the culture broth was diluted and mixed 100 times with a 5% (w / v) aqueous sodium chloride solution and then used at a wavelength of 600 nm using a U-2000 type Hitachi spectrophotometer (Hitachi). Turbidity was measured and OD600 value was calculated from the dilution rate.

[窒素変換率の算出]
窒素変換率は次式により算出した。
窒素変換率(%)=[プロテアーゼの窒素濃度(ppm)]/[初期仕込み窒素濃度(ppm)]×100
(ここで、プロテアーゼ窒素濃度(ppm)=プロテアーゼ活性(U)×0.428(ppm/U))
[Calculation of nitrogen conversion rate]
The nitrogen conversion rate was calculated by the following formula.
Nitrogen conversion rate (%) = [nitrogen concentration of protease (ppm)] / [initially charged nitrogen concentration (ppm)] × 100
(Wherein protease nitrogen concentration (ppm) = protease activity (U) × 0.428 (ppm / U))

実施例1
(1)特開2014−161284に示すように、アルカリプロテアーゼ遺伝子を含む組換えプラスミドpHY−SP64−E−1を得た。
次いで、組換えプラスミドpHY−SP64−E−1を、特開2014−158430に示すように構築した枯草菌変異株であるrecA遺伝子欠失株(kao119株)にプロトプラスト形質転換法(Mol.Gen.Genet.,1979,vol.168,p.111)によって導入し、形質転換体を得た。
Example 1
(1) As shown in JP2014-161284, a recombinant plasmid pHY-SP64-E-1 containing an alkaline protease gene was obtained.
Subsequently, the recombinant plasmid pHY-SP64-E-1 was transformed into a protoplast transformation method (Mol. Gen.) on a recA gene deletion strain (kao119 strain) which is a Bacillus subtilis mutant constructed as shown in JP-A-2014-158430. Genet., 1979, vol.168, p.111) to obtain a transformant.

前記で得た形質転換体を、LB培地(1質量%トリプトンペプトン、0.5質量%酵母エキス、0.5質量%NaCl、15ppmテトラサイクリン塩酸塩)30mLに接種し、39℃で20時間振盪培養し、種菌とした。   The transformant obtained above was inoculated into 30 mL of LB medium (1% by mass tryptone peptone, 0.5% by mass yeast extract, 0.5% by mass NaCl, 15 ppm tetracycline hydrochloride) and shaken at 39 ° C. for 20 hours. It was cultured and used as an inoculum.

次いで、前記種菌を第1の培地(1質量%魚肉エキス、0.5質量%酵母エキス、3.6質量%アミノ酸混合物、0.07質量%金属塩、0.4質量%アンモニウム塩、0.2質量%リン酸二カリウム、16質量%マルトース、0.002質量%消泡剤、15ppmテトラサイクリン塩酸塩、窒素量:5756ppm、pH:6.1)1600mLに2%(v/v)接種し、36℃、0.5vvm、800回転で3日間通気撹拌培養を行った。
培養終了後、無菌的に遠心分離(5℃、8000r/min、15分)を行って、菌体を回収した。培養終了後の菌体濃度(OD600値)は89であり、菌体を除いた培養液のアルカリプロテアーゼ生産量は2185U/Lであった。
Subsequently, the inoculum was added to the first medium (1% by mass fish meat extract, 0.5% by mass yeast extract, 3.6% by mass amino acid mixture, 0.07% by mass metal salt, 0.4% by mass ammonium salt, 0.0% by mass, 2 mass% dipotassium phosphate, 16 mass% maltose, 0.002 mass% antifoam, 15 ppm tetracycline hydrochloride, nitrogen content: 5756 ppm, pH: 6.1) 1600 mL inoculated with 2% (v / v), The culture was aerated and stirred at 36 ° C., 0.5 vvm, 800 rpm for 3 days.
After completion of the culture, the cells were collected by aseptic centrifugation (5 ° C., 8000 r / min, 15 minutes). The bacterial cell concentration (OD600 value) after completion of the culture was 89, and the alkaline protease production amount of the culture solution excluding the bacterial cells was 2185 U / L.

(2)前記(1)で回収した菌体を、第1の培地からエキス類(魚肉エキス及び酵母エキス)を除いた以外は同じ組成の第2の培地(窒素濃度:4310ppm)20mLに対し、菌体植え継ぎ後の第2の培地のOD600値が89(第1の培地の培養終了後のOD600値に対し100%)となる量で接種し、36℃、210回転で4日間ひだ付フラスコにて継続培養を行った。
培養終了後、無菌的に遠心分離(5℃、8000r/min、15分)を行って菌体を除いて酵素液を得た。酵素液のアルカリプロテアーゼ生産量は3154U/Lであった。
(2) With respect to 20 mL of the second medium (nitrogen concentration: 4310 ppm) having the same composition, except that the cells recovered in (1) above were obtained by removing the extracts (fish meat extract and yeast extract) from the first medium, Inoculate the second medium after microbial cell transplantation with an OD600 value of 89 (100% with respect to the OD600 value after completion of the culture of the first medium), and fluted flask at 36 ° C. and 210 rpm for 4 days And continued culture.
After completion of the culture, aseptic centrifugation (5 ° C., 8000 r / min, 15 minutes) was performed to remove the bacterial cells and obtain an enzyme solution. The production amount of alkaline protease in the enzyme solution was 3154 U / L.

実施例2
実施例1における第2の培地への菌体植え継ぎ量を、表2に示す値に変え、第2の培地中のエキス類濃度を0質量%に変えて表2に示す窒素量(4310ppm)にした以外は、実施例1と同じ培養をし、酵素液を得た。
Example 2
The amount of cells transferred to the second medium in Example 1 was changed to the values shown in Table 2, the extract concentration in the second medium was changed to 0% by mass, and the nitrogen amount (4310 ppm) shown in Table 2 Except for the above, the same culture as in Example 1 was carried out to obtain an enzyme solution.

実施例3〜6
実施例1における第2の培地への菌体植え継ぎ量を、表2に示す値に変え、第2の培地中のエキス類濃度をそれぞれ0.15質量%(実施例3)、0.3質量%(実施例4)、0.75質量%(実施例5)、1.125質量%(実施例6)に変えて表2に示す窒素量(4455〜5394ppm)にし、3日間培養した以外は、実施例1と同じ培養をし、酵素液を得た。
Examples 3-6
The amount of cells transferred to the second medium in Example 1 was changed to the values shown in Table 2, and the extract concentrations in the second medium were 0.15% by mass (Example 3) and 0.3, respectively. The amount of nitrogen (4455-5394 ppm) shown in Table 2 was changed to mass% (Example 4), 0.75 mass% (Example 5), and 1.125 mass% (Example 6), and cultured for 3 days. Were cultured in the same manner as in Example 1 to obtain an enzyme solution.

実施例7〜10
実施例1における第2の培地への菌体植え継ぎ量を、表1に示す値に変え、第2の培地中のエキス類濃度をそれぞれ0.15質量%(実施例7)、0.3質量%(実施例8)、0.75質量%(実施例9)、1.125質量%(実施例10)に変えて表1に示す窒素量(4455〜5394ppm)とし、3日間培養した以外は、実施例1と同じ操作を行った。
Examples 7-10
The amount of cells transferred to the second medium in Example 1 was changed to the values shown in Table 1, and the extract concentrations in the second medium were 0.15% by mass (Example 7) and 0.3, respectively. The amount of nitrogen (4455-5394 ppm) shown in Table 1 was changed to mass% (Example 8), 0.75 mass% (Example 9), and 1.125 mass% (Example 10), and the cells were cultured for 3 days. The same operation as in Example 1 was performed.

比較例1
第2の培地を、第1の培地と同じ組成の培地(窒素量:5756ppm)にした以外は、実施例1と同じ操作を行った。
Comparative Example 1
The same operation as in Example 1 was performed except that the second medium was changed to a medium having the same composition as the first medium (nitrogen amount: 5756 ppm).

比較例2
実施例1における第2の培地への菌体植え継ぎ量を、表2に示す値に変え、第2の培地を、第1の培地と同じ組成の培地(窒素量:5756ppm)にした以外は、実施例1と同じ操作を行った。
Comparative Example 2
Except for changing the amount of cells transferred to the second medium in Example 1 to the values shown in Table 2, and changing the second medium to a medium having the same composition as the first medium (nitrogen amount: 5756 ppm). The same operation as in Example 1 was performed.

比較例3
実施例1における第2の培地への菌体植え継ぎ量を、表1に示す値に変え、第2の培地を、第1の培地と同じ組成の培地(窒素量:5756ppm)にし、3日間培養した以外は、実施例1と同じ操作を行った。
Comparative Example 3
The amount of cells transferred to the second medium in Example 1 was changed to the values shown in Table 1, and the second medium was changed to a medium having the same composition as the first medium (nitrogen amount: 5756 ppm) for 3 days. The same operation as in Example 1 was performed except that the cells were cultured.

比較例4
実施例1における第2の培地への菌体植え継ぎ量を、表2に示す値に変え、第2の培地を、培地(0.08質量%魚肉エキス、0.04質量%酵母エキス、0.3質量%アミノ酸混合物、0.07質量%金属塩、0.03質量%アンモニウム塩、0.2質量%リン酸二カリウム、16%マルトース、0.002%消泡剤、15ppmテトラサイクリン塩酸塩、窒素量:468ppm)にし、3日間培養した以外は、実施例1と同じ操作を行った。
Comparative Example 4
The amount of cells transferred to the second medium in Example 1 was changed to the values shown in Table 2, and the second medium was changed to a medium (0.08 mass% fish meat extract, 0.04 mass% yeast extract, 0 .3% by weight amino acid mixture, 0.07% by weight metal salt, 0.03% by weight ammonium salt, 0.2% by weight dipotassium phosphate, 16% maltose, 0.002% antifoaming agent, 15 ppm tetracycline hydrochloride, The amount of nitrogen was 468 ppm), and the same operation as in Example 1 was performed except that the cells were cultured for 3 days.

上記実施例1〜10及び比較例1〜4における培養条件、窒素変換率及びアルカリプロテアーゼ生産量を表1及び表2に示す。   Tables 1 and 2 show the culture conditions, nitrogen conversion rate, and alkaline protease production amount in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4, respectively.

Figure 2017112847
Figure 2017112847

Figure 2017112847
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上記のとおり、本発明の方法によれば、培地中の窒素源からプロテアーゼへの窒素変換率(%)が高いことが確認された。また、培地中の窒素量、特にエキス類を減らしてもプロテアーゼの生産性は維持されることが確認された。   As described above, according to the method of the present invention, it was confirmed that the nitrogen conversion rate (%) from the nitrogen source in the culture medium to the protease was high. It was also confirmed that protease productivity was maintained even when the amount of nitrogen in the medium, particularly extracts, was reduced.

Claims (5)

次の工程(A)及び(B):
(A)エキス類を含有する第1の培地でプロテアーゼ生産性微生物を培養する工程、
(B)工程(A)の後、第1の培地から得た菌体の一部又は全部を、第2の培地で再度培養する工程
を含み、第2の培地中の窒素量が500ppm以上であり、第1の培地中のエキス類の濃度に対する第2の培地中のエキス類の濃度の質量比率が0.75以下である、プロテアーゼの製造方法。
Next steps (A) and (B):
(A) culturing a protease-producing microorganism in a first medium containing extracts,
(B) After the step (A), including a step of culturing a part or all of the cells obtained from the first medium again in the second medium, and the amount of nitrogen in the second medium is 500 ppm or more A method for producing a protease, wherein the mass ratio of the concentration of the extract in the second medium to the concentration of the extract in the first medium is 0.75 or less.
第1の培地中のエキス類の濃度が乾燥固形分として0.1〜2%(w/v)である請求項1項記載のプロテアーゼの製造方法。   The method for producing a protease according to claim 1, wherein the concentration of the extract in the first medium is 0.1 to 2% (w / v) as a dry solid content. 第1の培地から第2の培地に植え継ぐ菌体の量が、以下の算出式で求められる菌体の濃度(OD600値)についての百分率として6%以上である請求項1又は2記載のプロテアーゼの製造方法。
(第1の培地から第2の培地に植え継ぐ菌体の量(%)=
[第2の培地への菌体植え継ぎ後の、第2の培地のOD600値]/[第1の培地での培養終了時点の、第1の培地のOD600値]×100)
The protease according to claim 1 or 2, wherein the amount of bacterial cells to be planted from the first culture medium to the second culture medium is 6% or more as a percentage of the bacterial cell concentration (OD600 value) determined by the following calculation formula: Manufacturing method.
(Amount of bacterial cells to be transferred from the first medium to the second medium (%) =
[OD600 value of the second medium after cell transfer to the second medium] / [OD600 value of the first medium at the end of the culture in the first medium] × 100)
プロテアーゼ生産性微生物が枯草菌(Bacillus subtilis)である請求項1〜3のいずれか1項記載のプロテアーゼの製造方法。   The method for producing a protease according to any one of claims 1 to 3, wherein the protease-producing microorganism is Bacillus subtilis. プロテアーゼがアルカリプロテアーゼである請求項1〜4のいずれか1項記載のプロテアーゼの製造方法。   The method for producing a protease according to any one of claims 1 to 4, wherein the protease is an alkaline protease.
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