JP2020022377A - High acid-resistant microorganism having glucaric acid-producing ability, and method for producing glucaric acid using the same - Google Patents

High acid-resistant microorganism having glucaric acid-producing ability, and method for producing glucaric acid using the same Download PDF

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Abstract

To suppress the amount of neutralizer added during fermentation production, and improve the efficiency of purification, in fermentative production of glucaric acid.SOLUTION: Glucaric acid is produced by allowing highly acid-resistant microorganisms or their treated products to act on organic raw materials in an aqueous medium having a pH of 5 or less, the highly acid-resistant microorganisms or their treated products having myo-inositol-1-phosphate synthase activity, myo-inositol monophosphatase activity, myo-inositol oxygenase activity, and uronic acid dehydrogenase activity.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、グルカル酸生産能を有する高耐酸性微生物、及びそれを用いたグルカル酸の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a highly acid-resistant microorganism having a glucaric acid-producing ability, and a method for producing glucaric acid using the same.

グルカル酸(テトラヒドロキシアジピン酸)は、リンゴ、グレープフルーツ、ブロッコリー等に含まれる酸性糖質である。日本国外では、そのβ−グルクロニダーゼ阻害作用を利用した機能性食品素材や、抗酸化剤、キレート剤等として利用されている。また、2004年には米国エネルギー省によりバイオリファイナリー基幹物質12種類の1つに定められている。   Glucaric acid (tetrahydroxyadipic acid) is an acidic saccharide contained in apple, grapefruit, broccoli and the like. Outside Japan, it is used as a functional food material utilizing its β-glucuronidase inhibitory action, as an antioxidant, a chelating agent and the like. In 2004, the U.S. Department of Energy specified it as one of 12 types of biorefinery basic substances.

グルカル酸は、ポリマーや界面活性剤等の工業用中間原料として汎用性が広い。特に、新規ポリマー原料として注目されている2,5−フランジカルボン酸(FDCA)や、2,5−フランジカルボン酸ジエステルの原料となるなど、様々な有用化学品へ誘導可能なバイオマス由来の基幹化合物として期待されている。   Glucaric acid has wide versatility as an industrial intermediate material such as a polymer and a surfactant. In particular, biomass-derived basic compounds that can be derived into various useful chemicals, such as 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA), which is attracting attention as a new polymer raw material, and a raw material for 2,5-furandicarboxylic acid diester It is expected as.

グルカル酸は、従前はデンプンの硝酸酸化反応や、塩基性漂白剤の存在下での触媒酸化反応により合成できることが知られていた。
近年は、大腸菌等の細菌や、ピキア属酵母を用いてグルカル酸を、グルコースなどの一般的な有機原料から生合成することが試みられている(特許文献1、非特許文献1)。
It has been known that glucaric acid can be synthesized by a nitric acid oxidation reaction of starch or a catalytic oxidation reaction in the presence of a basic bleaching agent.
In recent years, attempts have been made to biosynthesize glucaric acid from common organic raw materials such as glucose using bacteria such as Escherichia coli or yeast belonging to the genus Pichia (Patent Document 1, Non-Patent Document 1).

国際公開2013/125509号パンフレットWO 2013/125509 pamphlet 特開2012−61006号公報JP 2012-61006 A

Ye Liua, et al., Enzyme and Microbial Technology, 91 (2016) 8-16Ye Liua, et al., Enzyme and Microbial Technology, 91 (2016) 8-16

微生物発酵によりグルカル酸を生産させる場合、グルカル酸の蓄積に伴って発酵液のpHは低下する。一般的に微生物の生育や発酵生産能が最大化するのは中性付近であるため、pHを中性に維持するために大量の中和剤が発酵液に添加され、コスト増の要因となる。実際、特許文献1や非特許文献1に記載の方法においても、中和剤により発酵液の酸性度は中性付近又はpH5.5に維持されている。また、中性付近にて発酵生産したグルカル酸は塩の形で発酵液中に溶解し、この状態からフリーのグルカル酸を得るためには、グルカル酸の溶解度が酸性条件下で低下する性質を利用した酸晶析を行って精製する必要があり、プロセス工程数が増加することによるコスト増や中和剤使用によるコスト増は発酵法を用いた工業生産を達成する上での課題と認識されている。   When glucaric acid is produced by microbial fermentation, the pH of the fermented solution decreases with the accumulation of glucaric acid. Generally, the growth of microorganisms and fermentation production capacity are maximized near neutrality, so a large amount of neutralizing agent is added to the fermentation liquor to maintain the pH at neutral, which causes an increase in cost . In fact, even in the methods described in Patent Literature 1 and Non-Patent Literature 1, the acidity of the fermentation liquor is maintained near neutral or pH 5.5 by the neutralizing agent. In addition, glucaric acid produced by fermentation near neutrality is dissolved in the fermentation broth in the form of salt, and in order to obtain free glucaric acid from this state, the property that the solubility of glucaric acid decreases under acidic conditions. It is necessary to perform acid crystallization for purification, and the cost increase due to the increase in the number of process steps and the cost increase due to the use of a neutralizing agent are recognized as issues in achieving industrial production using the fermentation method. ing.

ところで、乳酸の生合成に関しては、耐酸性サッカロマイセス属酵母を用いて中和せずに低pH環境下(pH3付近)で発酵する方法が開示されている(特許文献2)。かかる方法では、精製負荷を低減できるものの、中和剤を添加した場合よりも発酵成績が低下している。   By the way, regarding lactic acid biosynthesis, a method of fermenting in a low pH environment (around pH 3) without neutralization using acid-resistant Saccharomyces yeast is disclosed (Patent Document 2). In such a method, although the purification load can be reduced, the fermentation results are lower than in the case where a neutralizing agent is added.

かかる状況に鑑みて、本発明はグルカル酸の発酵生産において、発酵生産時の中和剤添加量を抑制し、かつ精製を効率化することを課題とする。   In view of such a situation, an object of the present invention is to suppress the amount of a neutralizing agent added during fermentation production and improve purification efficiency in fermentative production of glucaric acid.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、グルカル酸生産能を付与した高耐酸性微生物を用いることにより、強酸性条件下でグルカル酸を発酵生産できることに想到した。そして、キャンディダ属酵母が優れた高耐酸性能を有することを見出し、該酵母を宿主としてミオ−イノシトールオキシゲナーゼ活性及びウロン酸デヒドロゲナーゼ活性を付与した形質転換体により効率的なグルカル酸発酵生産が実現されることを見出し、本発明を完成させた。   The present inventors have conducted intensive studies in order to solve the above problems, and as a result, have found that glucaric acid can be fermentatively produced under strongly acidic conditions by using a highly acid-resistant microorganism imparted with glucaric acid-producing ability. . Then, the present inventors have found that Candida yeast has excellent high acid resistance performance, and efficient glucaric acid fermentation production is realized by a transformant having myo-inositol oxygenase activity and uronic acid dehydrogenase activity using the yeast as a host. And completed the present invention.

すなわち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
[1]ミオ−イノシトール−1−リン酸シンターゼ活性、ミオ−イノシトールモノフォスファターゼ活性、ミオ−イノシトールオキシゲナーゼ活性、及びウロン酸デヒドロゲナーゼ活性を有する、高耐酸性微生物。
[2]前記高耐酸性微生物がキャンディダ(Candida)属酵母である[1]に記載の微生物。
[3]前記高耐酸性微生物がキャンディダ・ボイディニィ(Candida boidinii)である[2]に記載の微生物。
[4]ミオ−イノシトールオキシゲナーゼ活性を有する酵素とウロン酸デヒドロゲナーゼ活性を有する酵素とを、融合タンパク質として発現する、[1]〜[3]のいずれかに記載の微生物。
[5]ミオ−イノシトールオキシゲナーゼ活性を有する酵素を可溶化タンパク質として発現する、[1]〜[4]のいずれかに記載の微生物。
[6][1]〜[5]のいずれかに記載の微生物又はその処理物を、pH5以下の水性媒体中で有機原料に作用させる工程を含む、グルカル酸の製造方法。
[7]前記有機原料がグルコース、キシロース、スクロース、デンプン、廃糖蜜、ミオ−イノシトール、グリセロール、リビトール、エリスリトールからなる群から選択される一つ以上を含有する、[6]に記載の製造方法。
[8]前記水性媒体がpH3.5以下である、[6]または[7]に記載の製造方法。
[9]前記水性媒体がpH2.5以上である[6]〜[8]のいずれかに記載の製造方法。
[10]前記水性媒体を中和する工程を含まない、[6]〜[9]のいずれかに記載の製造方法。
[11]前記水性媒体中でグルカル酸を生成させながらその結晶を析出させる、[6]〜[10]のいずれかに記載の製造方法。
[12][6]〜[11]のいずれかに記載の方法によりグルカル酸を製造する工程、および前記工程で得られたグルカル酸を原料として2,5−フランジカルボン酸へ変換する工程を含む、2,5−フランジカルボン酸の製造方法。
[13][6]〜[11]のいずれかに記載の方法によりグルカル酸を製造する工程、および前記工程で得られたグルカル酸を原料として2,5−フランジカルボン酸ジエステルへ変換する工程を含む、2,5−フランジカルボン酸ジエステルの製造方法。
That is, according to the present invention, the following inventions are provided.
[1] A highly acid-resistant microorganism having myo-inositol-1-phosphate synthase activity, myo-inositol monophosphatase activity, myo-inositol oxygenase activity, and uronic acid dehydrogenase activity.
[2] The microorganism according to [1], wherein the highly acid-resistant microorganism is a yeast of the genus Candida.
[3] The microorganism according to [2], wherein the highly acid-resistant microorganism is Candida boidinii.
[4] The microorganism according to any one of [1] to [3], which expresses an enzyme having myo-inositol oxygenase activity and an enzyme having uronate dehydrogenase activity as a fusion protein.
[5] The microorganism according to any one of [1] to [4], which expresses an enzyme having myo-inositol oxygenase activity as a solubilized protein.
[6] A method for producing glucaric acid, comprising a step of allowing the microorganism according to any one of [1] to [5] or a processed product thereof to act on an organic material in an aqueous medium having a pH of 5 or less.
[7] The production method according to [6], wherein the organic raw material contains at least one selected from the group consisting of glucose, xylose, sucrose, starch, molasses, myo-inositol, glycerol, ribitol, and erythritol.
[8] The production method according to [6] or [7], wherein the aqueous medium has a pH of 3.5 or less.
[9] The production method according to any one of [6] to [8], wherein the aqueous medium has a pH of 2.5 or more.
[10] The production method according to any one of [6] to [9], which does not include a step of neutralizing the aqueous medium.
[11] The production method according to any one of [6] to [10], wherein the crystals are precipitated while generating glucaric acid in the aqueous medium.
[12] A step of producing glucaric acid by the method according to any one of [6] to [11], and a step of converting glucaric acid obtained in the above step as a raw material into 2,5-furandicarboxylic acid. And a method for producing 2,5-furandicarboxylic acid.
[13] The step of producing glucaric acid by the method according to any one of [6] to [11], and the step of converting glucaric acid obtained in the above step into a 2,5-furandicarboxylic acid diester as a raw material. A method for producing a 2,5-furandicarboxylic acid diester.

本発明により、グルコースやガラクトースなどの一般的な有機原料から、副生物を抑制しながら効率的にグルカル酸を製造することができる。   According to the present invention, glucaric acid can be efficiently produced from common organic raw materials such as glucose and galactose while suppressing by-products.

グルカル酸の生合成経路を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the biosynthesis pathway of glucaric acid. pH3条件下における各種酵母の生育を示すグラフである。It is a graph which shows growth of various yeasts under pH3 conditions. 実施例2におけるイノシトール蓄積量の経時変化を示すグラフである。7 is a graph showing the change over time in the amount of inositol accumulation in Example 2. MIOX−Udh融合タンパク質発現用プラスミドの構築スキームである。It is a construction scheme of a plasmid for expressing MIOX-Udh fusion protein. Hisタグ付加MIOX−Udh融合タンパク質発現用プラスミドの構築スキームである。It is a construction scheme of a plasmid for expressing His-tagged MIOX-Udh fusion protein. superfolderGFP発現用プラスミドの構築スキームである。It is a construction scheme of a plasmid for superfolderGFP expression. 実施例4におけるグルカル酸蓄積量の経時変化を示すグラフである。9 is a graph showing the change over time in the amount of accumulated glucaric acid in Example 4.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

<本発明の微生物>
本発明の微生物は、ミオ−イノシトール−1−リン酸シンターゼ活性、ミオ−イノシトールモノフォスファターゼ活性、ミオ−イノシトールオキシゲナーゼ活性、及びウロン酸デヒドロゲナーゼ活性を有する、高耐酸性微生物である。
<Microorganism of the present invention>
The microorganism of the present invention is a highly acid-resistant microorganism having myo-inositol-1-phosphate synthase activity, myo-inositol monophosphatase activity, myo-inositol oxygenase activity, and uronic acid dehydrogenase activity.

本明細書において「高耐酸性微生物」とは低pH条件下でも高い増殖能及び代謝能を有する微生物をいう。より具体的には、200mLの三角フラスコに調製したpH3のYPD培地(1% YEAST EXTRACT、2% HIPOLYPEPTON、2% グルコース)20mL中にて30℃で72時間、グルコースを枯渇させないように添加しながら180rpmの振とう速度にて旋回振とう培養させた時のOD660が、0時間で1としたときの相対値として5以上、好ましくは10以上、より好ましくは40以上、さらに好ましくは50以上となる微生物をいう。
本発明においては、高耐酸性微生物にグルカル酸生産能を付与することにより、低pH条件下でのグルカル酸発酵が可能となり、その結果、副生物の生成が抑制され、精製負荷が削減された効率的なグルカル酸製造が実現される。
As used herein, the term "highly acid-resistant microorganism" refers to a microorganism having high growth ability and metabolic ability even under low pH conditions. More specifically, in a 200 mL Erlenmeyer flask, 20 mL of a YPD medium (1% YEAST EXTRACT, 2% HIPOLYPEPTON, 2% glucose) of pH 3 was added at 30 ° C. for 72 hours without depleting glucose. The OD 660 at the time of rotating and shaking culture at a shaking speed of 180 rpm is 5 or more, preferably 10 or more, more preferably 40 or more, and still more preferably 50 or more as a relative value when 1 at 0 hour. Microorganism.
In the present invention, by imparting glucaric acid-producing ability to highly acid-resistant microorganisms, glucaric acid fermentation under low pH conditions becomes possible, and as a result, generation of by-products is suppressed and purification load is reduced. Efficient glucaric acid production is realized.

本発明の微生物は、宿主微生物を用いて遺伝子工学的手法により作成することができる。
宿主微生物は、高耐酸性であれば特に限定されず、例えば、酵母、大腸菌、コリネ型細菌、バチルス(Bacillus)属細菌、ラクトバチルス(Lactobacillus)属細菌、アクチノバチルス(Actinobacillus)属細菌、シュードモナス(Pseudomonas)属細菌、糸状菌等が挙げられる。
The microorganism of the present invention can be prepared by genetic engineering using a host microorganism.
The host microorganism is not particularly limited as long as it is highly acid-resistant. For example, yeast, Escherichia coli, coryneform bacteria, Bacillus bacteria, Lactobacillus bacteria, Actinobacillus bacteria, Pseudomonas ( Pseudomonas) bacteria, filamentous fungi and the like.

これらのうち、酵母がより好ましく、例えばキャンディダ(Candida)属酵母、クルイウェロマイセス(Kluyveromyces)属酵母、ピキア(Pichia)属酵母、サッカロマイセス(Saccharomyces)属酵母等が挙げられる。さらにこれらのうち、キャンディダ属酵母がより耐酸性に優れるため好ましく、例えばキャンディダ・ボイディニィ(Candida boidinii)、キャンディダ・パラプシローシス(Candida parapsilosis)、キャンディダ・グラブラータ(Candida glabrata)等が挙げられ、さらに、ゲノム配列が詳細に解析されていること、及び遺伝子組み換え手法が確立していることからキャンディダ・ボイディニィが特に好ましい。   Among them, yeast is more preferable, and examples thereof include yeast of the genus Candida, yeast of the genus Kluyveromyces, yeast of the genus Pichia, and yeast of the genus Saccharomyces. Further, among these, yeasts of the genus Candida are preferred because they are more excellent in acid resistance, and examples thereof include Candida boidinii, Candida parapsilosis, Candida glabrata and the like. Furthermore, Candida boidiny is particularly preferred because the genome sequence has been analyzed in detail and a genetic recombination technique has been established.

上記微生物は、野生株だけでなく、UV照射やNTG処理等の通常の変異処理により得られる変異株、細胞融合若しくは遺伝子組換え法などの遺伝学的手法により誘導される組換え株などのいずれの株であってもよい。   The microorganism may be a wild-type strain, a mutant strain obtained by ordinary mutation treatment such as UV irradiation or NTG treatment, or a recombinant strain derived by a genetic technique such as cell fusion or gene recombination. May be used.

グルコースを出発物質または中間体として用いる場合の反応経路について、図1を参照しながら説明する。
反応は、グルコースを出発原料として開始してもよいし、他の出発原料から適当な反応で生成されたグルコースから開始してもよい。微生物が普遍的に有する代謝経路によりグ
ルコースから変換されたグルコース−6−リン酸は、ミオ−イノシトール−1−リン酸シンターゼ活性によりミオ−イノシトール−1−リン酸に変換される。次いで、ミオ−イノシトール−1−リン酸を基質として、ミオ−イノシトールモノフォスファターゼ活性により、ミオ−イノシトールが生成する。次いで、ミオ−イノシトールは、ミオ−イノシトールオキシゲナーゼ活性によりグルクロン酸に変換され、ウロン酸デヒドロゲナーゼ活性によりグルクロン酸からグルカル酸が生成される。
A reaction route when glucose is used as a starting material or an intermediate will be described with reference to FIG.
The reaction may be started with glucose as a starting material, or may be started with glucose produced by a suitable reaction from other starting materials. Glucose-6-phosphate converted from glucose by the metabolic pathway that microorganisms have in general is converted to myo-inositol-1-phosphate by myo-inositol-1-phosphate synthase activity. Next, using myo-inositol-1-phosphate as a substrate, myo-inositol is generated by myo-inositol monophosphatase activity. Next, myo-inositol is converted to glucuronic acid by myo-inositol oxygenase activity, and glucaric acid is generated from glucuronic acid by uronic acid dehydrogenase activity.

したがって、本発明の微生物は、上述したようにミオ−イノシトール−1−リン酸シンターゼ活性、ミオ−イノシトールモノフォスファターゼ活性、ミオ−イノシトールオキシゲナーゼ活性、及びウロン酸デヒドロゲナーゼ活性を有することが必須である。宿主微生物がこれらの酵素活性を有するタンパク質を内在していない場合は、これらのタンパク質を発現するように外来遺伝子を導入すればよい。なお、ここで、「内在していない」とは、前記酵素活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を有しない場合、該遺伝子にコードされるタンパク質を実質的に発現しない場合等をいう。また、宿主微生物に前記タンパク質が内在している場合であっても、非改変株と比較して増強するように、外来遺伝子導入や組み換え等により改変を行ってもよい。
なお、酵母には、ミオ−イノシトール−1−リン酸シンターゼ活性を有するタンパク質、及びミオ−イノシトールモノフォスファターゼ活性を有するタンパク質は内在する。
Therefore, the microorganism of the present invention must have myo-inositol-1-phosphate synthase activity, myo-inositol monophosphatase activity, myo-inositol oxygenase activity, and uronic acid dehydrogenase activity, as described above. When the host microorganism does not contain proteins having these enzyme activities, a foreign gene may be introduced so as to express these proteins. Here, “not endogenous” refers to a case where there is no gene encoding the protein having the enzyme activity, a case where the protein encoded by the gene is not substantially expressed, and the like. In addition, even when the protein is endogenous in the host microorganism, modification may be performed by introducing a foreign gene or by recombination so as to enhance the protein as compared with an unmodified strain.
It should be noted that yeast has a protein having myo-inositol-1-phosphate synthase activity and a protein having myo-inositol monophosphatase activity.

目的の酵素活性を増強する方法としては、例えば、親株を変異剤によって処理する方法、該活性を有するタンパク質をコードする遺伝子のコピー数を高める方法、前記遺伝子や前記遺伝子のプロモーターを改変する方法、前記遺伝子の発現を増強し得る任意の遺伝子をゲノム上にランダムに挿入する方法などが挙げられる。さらに、これらの方法を複数組み合わせてもよい。   Examples of the method for enhancing the target enzyme activity include, for example, a method of treating a parent strain with a mutagen, a method of increasing the copy number of a gene encoding a protein having the activity, a method of modifying the gene or the promoter of the gene, Examples include a method of randomly inserting an arbitrary gene capable of enhancing the expression of the gene into the genome. Further, a plurality of these methods may be combined.

以下、目的の酵素活性が増強するように改変された株の具体的な作製方法について説明する。目的の酵素活性が増強された株は、親株をN−メチル−N’−ニトローN−ニトロソグアニジン(NTG)やエチルメタンスルホン酸(EMS)等の通常変異処理に用いられている変異剤によって処理し、該活性が上昇した株を選択することによって得ることができる。
また、目的の酵素活性が増強された株は、該活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を用いて改変することによっても得ることができる。具体的には、前記遺伝子のコピー数を高めることによって達成でき、コピー数を高めることは、前記遺伝子を含むベクターで形質転換すること、または相同組換え法等の手法によって染色体上に該遺伝子を導入し、染色体上で多コピー化させることなどによって達成できる。
Hereinafter, a specific method for producing a strain modified so as to enhance the target enzyme activity will be described. For the strain having the enhanced enzyme activity, the parent strain is treated with a mutagen such as N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG) or ethyl methanesulfonic acid (EMS) which is commonly used for mutagenesis. However, it can be obtained by selecting a strain having the increased activity.
In addition, a strain in which the desired enzyme activity is enhanced can also be obtained by modifying a gene encoding a protein having the activity. Specifically, it can be achieved by increasing the copy number of the gene, and increasing the copy number can be achieved by transforming with a vector containing the gene, or by transferring the gene on a chromosome by a technique such as homologous recombination. This can be achieved by, for example, introduction and multicopying on a chromosome.

さらに、目的の酵素活性が増強された株は、染色体上またはプラスミドベクター上の該活性を有するタンパク質をコードする遺伝子に変異を導入することによって、前記遺伝子がコードするタンパク質1分子当たりの前記活性を増加させることによっても達成できる。
また、前記遺伝子の発現が増強された株は、染色体上またはプラスミドベクター上で前記遺伝子のプロモーターへ変異を導入すること、より強力なプロモーターへ置換することなどで前記遺伝子を高発現化させることによっても達成できる。
Further, the strain in which the desired enzyme activity is enhanced can be obtained by introducing a mutation into a gene encoding a protein having the activity on a chromosome or a plasmid vector, thereby reducing the activity per molecule of the protein encoded by the gene. It can also be achieved by increasing it.
Further, the strain in which the expression of the gene is enhanced, by introducing a mutation into the promoter of the gene on a chromosome or a plasmid vector, by increasing the expression of the gene by replacing it with a stronger promoter, etc. Can also be achieved.

目的の酵素活性を有するタンパク質の発現ベクターは、前記タンパク質をコードする遺伝子を公知の発現ベクターに発現可能なように挿入すればよい。この発現ベクターで形質転換することにより、目的の酵素活性が増強するように改変された株を得ることができる。あるいは、相同組換えなどによって、宿主微生物の染色体DNAに前記タンパク質をコードするDNAを発現可能なように組み込むことによっても目的の酵素活性が増強するように改変された株を得ることができる。なお、形質転換、相同組換えは当業者に知られた
通常の方法に従って行うことができる。
The expression vector of the protein having the desired enzyme activity may be inserted so that the gene encoding the protein can be expressed in a known expression vector. By transforming with this expression vector, a strain modified so as to enhance the desired enzyme activity can be obtained. Alternatively, a strain modified so that the desired enzyme activity is enhanced can also be obtained by integrating the DNA encoding the protein into the chromosomal DNA of the host microorganism such that it can be expressed by homologous recombination or the like. In addition, transformation and homologous recombination can be performed according to ordinary methods known to those skilled in the art.

染色体上またはプラスミド上に前記遺伝子を導入する場合には、適当なプロモーターを該遺伝子の5’−側上流に、より好ましくはターミネーターを3’−側下流にそれぞれ組み込む。このプロモーターおよびターミネーターとしては、宿主として利用する微生物中において機能することが知られているプロモーターおよびターミネーターであれば特に限定されず、前記遺伝子自身のプロモーターおよびターミネーターであってもよいし、他のプロモーターおよびターミネーターに置換してもよい。これら各種微生物において利用可能なベクター、プロモーターおよびターミネーターなどに関しては、例えば「微生物学基礎講座8遺伝子工学・共立出版」などに詳細に記述されている。   When the gene is introduced on a chromosome or a plasmid, a suitable promoter is incorporated 5'-upstream of the gene, more preferably a terminator is incorporated 3'-downstream. The promoter and terminator are not particularly limited as long as the promoter and terminator are known to function in a microorganism used as a host, and may be the promoter and terminator of the gene itself, or may be other promoters. And a terminator. The vectors, promoters, terminators, and the like that can be used in these various microorganisms are described in detail, for example, in “Basic Microbiology Course 8 Genetic Engineering / Kyoritsu Publishing”.

本発明において、「ミオ−イノシトール−1−リン酸シンターゼ(INO1)活性」とは、グルコース−6−リン酸をミオ−イノシトール−1−リン酸に変換する反応を触媒する活性をいう。この酵素活性を有するか否かは、測定の対象とするタンパク質が、グルコース−6−リン酸を基質としてミオ−イノシトール−1−リン酸を生成することができるかを通常のアッセイ方法で測定することにより判定が可能である。例えば、グルコース−6−リン酸に、測定の対象となる酵素を作用させ、グルコース−6−リン酸から変換されたミオ−イノシトール−1−リン酸の生成量を測定することで、その酵素活性を確認することができる。生成したミオ−イノシトール−1−リン酸は、ミオ−イノシトール−1−リン酸を過ヨウ素酸ナトリウムにて処理することで無機リンを生成させ、生じた無機リンをモリブデン青比色法など常法に従って比色定量(620nmの吸収強度から定量)することで測定可能である(J. Adhikari et al., Plant Physiol. (1987) 85 611-614)。
INO1活性を有するタンパク質をコードする遺伝子としては、特に限定されないが、例えば、公知のGenBank Accession Nos.AB032073、AF056325、AF071103、AF078915、AF120146、AF207640、AF284065、BC111160、L23520、U32511等が挙げられる。特に、配列番号1で示されるコード化領域ヌクレオチド配列を有するミオ−イノシトール−1−リン酸シンターゼ遺伝子を好適に用いることができる。
また、他の微生物や動植物由来の遺伝子を使用することもできる。この場合は、宿主微生物のコドン使用頻度に最適化した塩基配列を用いることが好ましい。配列番号1に示されるDNA配列とのホモロジー等に基づいてINO1活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を、微生物や動植物等の染色体より単離し、塩基配列を決定したものなどを使用することができる。また、塩基配列が決定された後には、その配列に従って合成した遺伝子を使用することもできる。これらはハイブリダイゼーション法やPCR法により、プロモーターおよびORF部分を含む領域を増幅することによって取得することができる。なお、INO1活性の増強にあたっては、異なる微生物や動植物由来の複数種類の遺伝子を用いてもよい。
In the present invention, “myo-inositol-1-phosphate synthase (INO1) activity” refers to an activity of catalyzing a reaction of converting glucose-6-phosphate to myo-inositol-1-phosphate. Whether or not the enzyme has this enzyme activity is determined by a usual assay method as to whether or not the protein to be measured can produce myo-inositol-1-phosphate using glucose-6-phosphate as a substrate. Thus, the determination can be made. For example, an enzyme to be measured is allowed to act on glucose-6-phosphate, and the amount of myo-inositol-1-phosphate converted from glucose-6-phosphate is measured to determine the enzyme activity. Can be confirmed. The resulting myo-inositol-1-phosphate is treated with myo-inositol-1-phosphate with sodium periodate to generate inorganic phosphorus, and the resulting inorganic phosphorus is subjected to a conventional method such as a molybdenum blue colorimetric method. It can be measured by colorimetric determination (determined from the absorption intensity at 620 nm) according to (J. Adhikari et al., Plant Physiol. (1987) 85 611-614).
The gene encoding the protein having the INO1 activity is not particularly limited. For example, the gene encoding the known GenBank Accession Nos. AB032073, AF052625, AF071033, AF078915, AF120146, AF207640, AF284065, BC111160, L23520, U32511 and the like. In particular, a myo-inositol-1-phosphate synthase gene having a coding region nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 can be suitably used.
In addition, genes derived from other microorganisms, animals and plants can also be used. In this case, it is preferable to use a nucleotide sequence optimized for the codon usage of the host microorganism. A gene encoding a protein having INO1 activity based on homology with the DNA sequence shown in SEQ ID NO: 1 and the like, isolated from chromosomes of microorganisms, animals and plants, and determined for its nucleotide sequence can be used. After the nucleotide sequence is determined, a gene synthesized according to the sequence can be used. These can be obtained by amplifying a region containing a promoter and an ORF portion by a hybridization method or a PCR method. In order to enhance INO1 activity, a plurality of types of genes derived from different microorganisms, animals and plants may be used.

本発明において、「ミオ−イノシトールモノフォスファターゼ(INM)活性」とは、グミオ−イノシトール−1−リン酸を脱リン酸化してミオ−イノシトールに変換する反応を触媒する活性をいう。この酵素活性を有するか否かは、測定の対象とするタンパク質が、ミオ−イノシトール−1−リン酸を基質としてミオ−イノシトールを生成することができるかを通常のアッセイ方法で測定することにより判定が可能である。例えば、ミオ−イノシトール−1−リン酸に、測定の対象となる酵素を作用させ、ミオ−イノシトール−1−リン酸から変換されたミオ−イノシトールの生成量を示差屈折率(RI)検出器を用いたHPLCにてミオ−イノシトール由来のピークを直接的に検出することで、その酵素活性を確認することができる。
INM活性を有するタンパク質をコードする遺伝子としては、特に限定されないが、多くの公知の生物由来の当該遺伝子(suhB遺伝子)を用いることができ、例えば、GenBank Accession Nos.ZP_04619988、YP_001451
848等が挙げられる。特に、大腸菌由来のsuhB遺伝子(配列番号3:AAC75586(MG1655))の使用は、大腸菌を宿主細胞とする場合に便利である。
また、他の微生物や動植物由来の遺伝子を使用することもできる。この場合は、宿主微生物のコドン使用頻度に最適化した塩基配列を用いることが好ましい。配列番号3に示されるDNA配列とのホモロジー等に基づいてINM活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を、微生物や動植物等の染色体より単離し、塩基配列を決定したものなどを使用することができる。また、塩基配列が決定された後には、その配列に従って合成した遺伝子を使用することもできる。これらはハイブリダイゼーション法やPCR法により、プロモーターおよびORF部分を含む領域を増幅することによって取得することができる。なお、INM活性の増強にあたっては、異なる微生物や動植物由来の複数種類の遺伝子を用いてもよい。
In the present invention, "myo-inositol monophosphatase (INM) activity" refers to an activity of catalyzing a reaction of dephosphorylating gumio-inositol-1-phosphate to convert it to myo-inositol. Whether or not the enzyme has this enzyme activity is determined by measuring whether or not the protein to be measured can produce myo-inositol using myo-inositol-1-phosphate as a substrate by a usual assay method. Is possible. For example, an enzyme to be measured is allowed to act on myo-inositol-1-phosphate, and the amount of myo-inositol converted from myo-inositol-1-phosphate is measured using a differential refractive index (RI) detector. The enzymatic activity can be confirmed by directly detecting the peak derived from myo-inositol by HPLC used.
The gene encoding a protein having INM activity is not particularly limited, and the gene (suhB gene) derived from many known organisms can be used. For example, GenBank Accession Nos. ZP_04619988, YP_001451
848 and the like. In particular, the use of the Escherichia coli-derived suhB gene (SEQ ID NO: 3: AAC75586 (MG1655)) is convenient when Escherichia coli is used as a host cell.
In addition, genes derived from other microorganisms, animals and plants can also be used. In this case, it is preferable to use a nucleotide sequence optimized for the codon usage of the host microorganism. A gene encoding a protein having INM activity based on homology with the DNA sequence shown in SEQ ID NO: 3 or the like from a chromosome of a microorganism, animal, plant or the like, and a base sequence thereof can be used. After the nucleotide sequence is determined, a gene synthesized according to the sequence can be used. These can be obtained by amplifying a region containing a promoter and an ORF portion by a hybridization method or a PCR method. In order to enhance INM activity, a plurality of types of genes derived from different microorganisms, animals and plants may be used.

本発明において、「ミオ−イノシトールオキシゲナーゼ(MIOX)活性」とは、ミオ−イノシトールを酸化してグルクロン酸に変換する反応を触媒する活性をいう。この酵素活性を有するか否かは、測定の対象とするタンパク質が、ミオ−イノシトールを基質としてグルクロン酸を生成することができるかを通常のアッセイ方法で測定することにより判定が可能である。例えば、ミオ−イノシトールに、測定の対象となる酵素を作用させ、ミオ−イノシトールから変換されたグルクロン酸の生成量をUV(210nm)検出器を用いたHPLCにてグルクロン酸由来のピークを直接的に検出することで、その酵素活性を確認することができる。
MIOX活性を有するタンパク質をコードする遺伝子としては、特に限定されないが、多くの公知の生物由来の当該遺伝子を用いることができ、例えば、GenBank ACCESSION No.AY738258、NM101319、NM001101065、NM001030266、NM214102、AY064416、NM001247664、XM630762、NM145771、NM017584、NM001131282等が挙げられる。特に、配列番号5で示されるコード化領域ヌクレオチド配列を有するマウスのmiox遺伝子を好適に用いることができる。
また、他の微生物や動植物由来の遺伝子を使用することもできる。この場合は、宿主微生物のコドン使用頻度に最適化した塩基配列を用いることが好ましい。例えば、キャンディダ・ボイディニィを宿主とする場合、配列番号5をキャンディダ・ボイディニィのコドン使用頻度に最適化した配列番号7を用いることができる。また、配列番号5に示されるDNA配列とのホモロジー等に基づいてMIOX活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を、微生物や動植物等の染色体より単離し、塩基配列を決定したものなどを使用することができる。また、塩基配列が決定された後には、その配列に従って合成した遺伝子を使用することもできる。これらはハイブリダイゼーション法やPCR法により、プロモーターおよびORF部分を含む領域を増幅することによって取得することができる。なお、MIOX活性の増強にあたっては、異なる微生物や動植物由来の複数種類の遺伝子を用いてもよい。
In the present invention, “myo-inositol oxygenase (MIOX) activity” refers to an activity of catalyzing a reaction of oxidizing myo-inositol to convert to glucuronic acid. Whether or not the enzyme has this enzyme activity can be determined by measuring whether or not the protein to be measured can generate glucuronic acid using myo-inositol as a substrate by a usual assay method. For example, an enzyme to be measured is allowed to act on myo-inositol, and the amount of glucuronic acid converted from myo-inositol is directly detected by HPLC using a UV (210 nm) detector. , The enzyme activity can be confirmed.
The gene encoding the protein having the MIOX activity is not particularly limited, but may be a gene derived from many known organisms. For example, GenBank ACCESSION No. AY732258, NM101319, NM00111065, NM001030266, NM214102, AY0644416, NM001247664, XM630762, NM1455771, NM017584, NM001131282 and the like. In particular, a mouse miox gene having the nucleotide sequence of the coding region represented by SEQ ID NO: 5 can be suitably used.
In addition, genes derived from other microorganisms, animals and plants can also be used. In this case, it is preferable to use a nucleotide sequence optimized for the codon usage of the host microorganism. For example, when Candida boidiny is used as a host, SEQ ID NO: 7 obtained by optimizing SEQ ID NO: 5 to codon usage of Candida boidiny can be used. Further, a gene encoding a protein having MIOX activity based on homology with the DNA sequence shown in SEQ ID NO: 5 may be isolated from a chromosome of a microorganism, animal, plant, or the like, and a base sequence thereof may be used. it can. After the nucleotide sequence is determined, a gene synthesized according to the sequence can be used. These can be obtained by amplifying a region containing a promoter and an ORF portion by a hybridization method or a PCR method. For enhancing MIOX activity, a plurality of types of genes derived from different microorganisms, animals and plants may be used.

本発明において、「ウロン酸デヒドロゲナーゼ(Udh)活性」とは、グルクロン酸をグルカル酸に変換する反応を触媒する活性をいう。この酵素活性を有するか否かは、測定の対象とするタンパク質が、グルクロン酸を基質としてグルカル酸を生成することができるかを通常のアッセイ方法で測定することにより判定が可能である。例えば、グルクロン酸に、測定の対象となる酵素を作用させ、グルクロン酸から変換されたグルカル酸の生成量をUV(210nm)検出器を用いたHPLCにてグルカル酸由来のピークを直接的に検出することで、その酵素活性を確認することができる。
Udh活性を有するタンパク質をコードする遺伝子としては、特に限定されないが、多くの公知の生物由来の当該遺伝子を用いることができ、例えば、GenBank ACCESSION No.BK006462、EU377538等が挙げられる。特に、配列番号9で示されるコード化領域ヌクレオチド配列を有するシュードモナス・シリンガエの
udh遺伝子を好適に用いることができる。
また、他の微生物や動植物由来の遺伝子を使用することもできる。この場合は、宿主微生物のコドン使用頻度に最適化した塩基配列を用いることが好ましい。例えば、キャンディダ・ボイディニィを宿主とする場合、配列番号9をキャンディダ・ボイディニィのコドン使用頻度に最適化した配列番号11を用いることができる。また、配列番号9に示されるDNA配列とのホモロジー等に基づいてUdh活性を有するタンパク質をコードする遺伝子を、微生物や動植物等の染色体より単離し、塩基配列を決定したものなどを使用することができる。また、塩基配列が決定された後には、その配列に従って合成した遺伝子を使用することもできる。これらはハイブリダイゼーション法やPCR法により、プロモーターおよびORF部分を含む領域を増幅することによって取得することができる。なお、Udh活性の増強にあたっては、異なる微生物や動植物由来の複数種類の遺伝子を用いてもよい。
In the present invention, “uronate dehydrogenase (Udh) activity” refers to an activity of catalyzing a reaction of converting glucuronic acid to glucaric acid. Whether or not the enzyme has this enzyme activity can be determined by measuring whether or not the protein to be measured can generate glucaric acid using glucuronic acid as a substrate by a usual assay method. For example, an enzyme to be measured is allowed to act on glucuronic acid, and the amount of glucaric acid converted from glucuronic acid is directly detected by HPLC using a UV (210 nm) detector to detect the peak derived from glucaric acid. By doing so, the enzyme activity can be confirmed.
The gene encoding a protein having Udh activity is not particularly limited, and may be a gene derived from many known organisms. For example, GenBank ACCESSION No. BK00642, EU377538 and the like. In particular, the Udh gene of Pseudomonas syringae having the nucleotide sequence of the coding region represented by SEQ ID NO: 9 can be suitably used.
In addition, genes derived from other microorganisms, animals and plants can also be used. In this case, it is preferable to use a nucleotide sequence optimized for the codon usage of the host microorganism. For example, when Candida boidiny is used as a host, SEQ ID NO: 11 obtained by optimizing SEQ ID NO: 9 to the codon usage of Candida boidiny can be used. In addition, a gene encoding a protein having Udh activity based on homology with the DNA sequence shown in SEQ ID NO: 9 may be isolated from chromosomes of microorganisms, animals and plants, and those whose nucleotide sequences have been determined may be used. it can. After the nucleotide sequence is determined, a gene synthesized according to the sequence can be used. These can be obtained by amplifying a region containing a promoter and an ORF portion by a hybridization method or a PCR method. For enhancing the Udh activity, a plurality of types of genes derived from different microorganisms, animals and plants may be used.

本発明の微生物において、MIOX活性を有する酵素とUdh活性を有する酵素とは、融合タンパク質として発現することが好ましい。
前記2つの酵素が融合タンパク質としてグルカル酸生産反応に関与することにより、該反応においてミオ−イノシトールからグルクロン酸を経てグルカル酸へ変換する反応の効率が上がるためである。また、前記2つの酵素が融合タンパク質となることにより、MIOX活性を有する酵素の可溶性を向上させることができ、後述するようにその酵素反応を促進させることができる。
融合タンパク質は、前記2つの酵素を適当なリンカーで結合したものでよく、例えばアミノ酸1〜10個程度で結合した態様が挙げられる。かかる融合タンパク質は、前述の発現ベクターを周知の手法により設計・構築し、宿主微生物に導入し、発現させればよい。
In the microorganism of the present invention, the enzyme having MIOX activity and the enzyme having Udh activity are preferably expressed as a fusion protein.
This is because the efficiency of the conversion of myo-inositol to glucaric acid via glucuronic acid in the reaction is increased by the two enzymes participating in the glucaric acid production reaction as fusion proteins. In addition, by making the two enzymes into a fusion protein, the solubility of the enzyme having MIOX activity can be improved, and the enzyme reaction can be promoted as described later.
The fusion protein may be one obtained by linking the above two enzymes with a suitable linker, for example, an embodiment in which the two enzymes are linked by about 1 to 10 amino acids. Such a fusion protein may be designed and constructed by using the above-mentioned expression vector by a well-known technique, introduced into a host microorganism, and expressed.

また、本発明の微生物において、MIOX活性を有する酵素は、可溶化タンパク質として発現することが好ましい。
グルカル酸生産反応においては、ミオ−イノシトールからグルクロン酸への変換が律速となると推測されるところ、MIOX活性を有する酵素を可溶化させることによりその酵素反応を促進することができる。
対象タンパク質を可溶化させる手法としては、対象タンパク質に特定の融合タンパク質やペプチドを融合させて発現させる方法等があり、かかる融合タンパク質やペプチドは種々知られている(加藤ら、生物物理, 48 (3) 185-189 (2008))。
In the microorganism of the present invention, the enzyme having MIOX activity is preferably expressed as a solubilized protein.
In the glucaric acid production reaction, the conversion of myo-inositol to glucuronic acid is presumed to be rate-determining, but the enzyme reaction can be promoted by solubilizing an enzyme having MIOX activity.
As a method for solubilizing the target protein, there is a method of expressing the target protein by fusing a specific fusion protein or peptide, and various such fusion proteins and peptides are known (Kato et al., Biophysics, 48 ( 3) 185-189 (2008)).

上述の通り、各酵素活性を付与又は増強する改変を行うことによって、グルカル酸生産能を有する微生物を作製することができる。本発明において、「グルカル酸生産能」とは、微生物を培地中で培養したときに、該微生物が該培地中にグルカル酸を生成蓄積することができることをいう。   As described above, a microorganism having a glucaric acid-producing ability can be produced by performing a modification that imparts or enhances each enzyme activity. In the present invention, “glucaric acid-producing ability” means that when a microorganism is cultured in a medium, the microorganism can generate and accumulate glucaric acid in the medium.

本発明のグルカル酸の製造方法は、本発明の微生物又はその処理物を酸性水性媒体中で有機原料に作用させる工程(以下、「発酵工程」という)を含む。本発明のグルカル酸の製造方法は、さらに生成したグルカル酸を回収する工程(以下、「回収工程」という)と含んでもよい。
一般にグルカル酸発酵ではグルカル酸の蓄積に伴って発酵液のpHは低下し、微生物の生育や発酵生産能が低下する傾向にある。それに対して、前述のとおり本発明の微生物は耐酸性に優れるため、酸性水性媒体においても微生物の生育や発酵生産能が低下することがないため、効率的にグルカル酸を製造することができる。そのため、本発明の製造方法では、発酵生産に伴うpH低下を抑制するための、中和剤添加量を削減することができる。さらには、酸性条件下でグルカル酸を発酵生産させることでグルカル酸は通常は酸の形で生成・析出し、グルカル酸の製造において行われる酸晶析の精製工程を省略することができ、また副生成物が生じるのを抑制することができる。その結果、製造工程全体の負荷
を小さくすることができ、かつコスト削減にも寄与することができる。
The method for producing glucaric acid of the present invention includes a step of allowing the microorganism of the present invention or a processed product thereof to act on an organic raw material in an acidic aqueous medium (hereinafter, referred to as a “fermentation step”). The method for producing glucaric acid of the present invention may further include a step of collecting the generated glucaric acid (hereinafter, referred to as a “recovering step”).
In general, in glucaric acid fermentation, the pH of the fermentation solution decreases with the accumulation of glucaric acid, and the growth of microorganisms and the fermentation productivity tend to decrease. On the other hand, since the microorganism of the present invention is excellent in acid resistance as described above, the growth and fermentation productivity of the microorganism are not reduced even in an acidic aqueous medium, so that glucaric acid can be efficiently produced. Therefore, in the production method of the present invention, it is possible to reduce the amount of a neutralizing agent to be added to suppress a decrease in pH due to fermentation production. Furthermore, glucaric acid is usually produced and precipitated in the form of an acid by fermentatively producing glucaric acid under acidic conditions, and the purification step of acid crystallization performed in the production of glucaric acid can be omitted. Generation of by-products can be suppressed. As a result, the load on the entire manufacturing process can be reduced, and the cost can be reduced.

本発明のグルカル酸の製造方法では、本発明の微生物の処理物を使用することもできる。微生物の処理物としては、例えば、微生物をアクリルアミド、カラギーナン等で固定化した固定化微生物、微生物を破砕した破砕物、その遠心分離上清、またはその上清を硫安処理等で部分精製した画分等が挙げられる。通常、これらの処理物には、本発明の微生物が有する、グルカル酸の生合成に関与する種々の酵素が含まれる。   In the method for producing glucaric acid of the present invention, a processed product of the microorganism of the present invention can also be used. Examples of processed microorganisms include immobilized microorganisms in which microorganisms are immobilized with acrylamide, carrageenan, etc., crushed microorganisms, crushed microorganisms, centrifuged supernatants, or fractions obtained by partially purifying the supernatants with ammonium sulfate treatment or the like. And the like. Usually, these processed products include various enzymes involved in glucaric acid biosynthesis possessed by the microorganism of the present invention.

本発明のグルカル酸の製造方法に本発明の微生物を用いるに当たっては、寒天培地等の固体培地で斜面培養したものを直接用いてもよいが、発酵工程に先立ち、必要に応じて上記微生物を予め液体培地で培養したものを用いてもよい。すなわち、後述する種培養や本培養を行うことで、本発明の微生物を予め増殖させた後に、発酵工程を行うことができる。
なお、後述する種培養や本培養と、後述する発酵工程は、区別することなく、同時に行うこともできる。また、種培養または本培養した微生物を反応液中で増殖させながら、有機原料と反応させることによってグルカル酸を生産させることもできる。
In using the microorganism of the present invention in the method for producing glucaric acid of the present invention, those that have been slope-cultured on a solid medium such as an agar medium may be used directly. Those cultured in a liquid medium may be used. That is, by performing seed culture or main culture described below, the fermentation step can be performed after the microorganism of the present invention has been grown in advance.
The seed culture or main culture described below and the fermentation step described later can be performed simultaneously without distinction. Glucaric acid can also be produced by reacting an organic raw material while growing a seed-cultured or main-cultured microorganism in a reaction solution.

(種培養)
種培養は、本培養に供する本発明の微生物を調製するために行うものである。種培養に用いる培地は、微生物の培養に用いられる通常の培地を用いることができるが、窒素源や無機塩などを含む培地であることが好ましい。ここで、窒素源としては、本発明の微生物が資化して増殖できる窒素源であれば特に限定されないが、具体的には、アンモニウム塩、硝酸塩、尿素、大豆加水分解物、カゼイン分解物、ペプトン、酵母エキス、肉エキス、コーンスティープリカーなどの各種の有機、無機の窒素化合物等が挙げられる。無機塩としては各種リン酸塩、硫酸塩、マグネシウム、カリウム、マンガン、鉄、亜鉛等の金属塩が用いられる。また、ビオチン、チアミン、パントテン酸、イノシトール、ニコチン酸等のビタミン類、ヌクレオチド、アミノ酸などの生育を促進する因子を必要に応じて添加する。
(Seed culture)
Seed culture is performed to prepare the microorganism of the present invention to be used for main culture. The medium used for seed culture may be a usual medium used for culturing microorganisms, but is preferably a medium containing a nitrogen source, an inorganic salt, and the like. Here, the nitrogen source is not particularly limited as long as the microorganism of the present invention can assimilate and grow, and specifically, ammonium salts, nitrates, urea, hydrolyzed soybeans, hydrolyzed casein, peptone And various organic and inorganic nitrogen compounds such as yeast extract, meat extract, corn steep liquor and the like. As the inorganic salt, various phosphates, sulfates, and metal salts such as magnesium, potassium, manganese, iron, and zinc are used. In addition, factors that promote the growth of vitamins such as biotin, thiamine, pantothenic acid, inositol, nicotinic acid, nucleotides and amino acids are added as necessary.

種培養においては、必要に応じて、前記培地に炭素源を添加してもよい。種培養に用いる炭素源としては、前記微生物が資化して増殖し得るものであれば特に限定されないが、通常、グルコース、フルクトース、ガラクトース、ラクトース、キシロース、アラビノース、スクロース、デンプン、セルロース等の炭水化物;グリセロール、マンニトール、イノシトール、リビトール等のポリアルコール類等の発酵性糖質が用いられ、このうちグルコース、フルクトース、ガラクトース、ラクトース、スクロース、キシロース、またはアラビノースが好ましく、特にグルコース、ガラクトース、スクロースまたはラクトースが好ましい。これらの炭素源は、単独で添加してもよいし、組み合わせて添加してもよい。   In the seed culture, a carbon source may be added to the medium as needed. The carbon source used for the seed culture is not particularly limited as long as the microorganism can assimilate and grow, and is usually a carbohydrate such as glucose, fructose, galactose, lactose, xylose, arabinose, sucrose, starch, or cellulose; Glycerol, mannitol, inositol, fermentable carbohydrates such as polyalcohols such as ribitol are used, among which glucose, fructose, galactose, lactose, sucrose, xylose, or arabinose is preferable, particularly glucose, galactose, sucrose or lactose is preferred. preferable. These carbon sources may be added alone or in combination.

種培養は、一般的な生育至適温度で行うことができるが、好ましくは、高耐酸性微生物において最も生育速度が速い温度で行う。具体的な培養温度としては、通常20℃〜45℃であり、25℃〜40℃が好ましい。特に、キャンディダ属酵母の場合は、通常20℃〜45℃であり、25℃〜35℃が好ましい。   The seed culture can be performed at a general optimum growth temperature, but is preferably performed at a temperature at which the growth rate of the highly acid-resistant microorganism is the highest. The specific culture temperature is usually 20 ° C to 45 ° C, preferably 25 ° C to 40 ° C. In particular, in the case of Candida yeast, the temperature is usually 20 ° C to 45 ° C, preferably 25 ° C to 35 ° C.

種培養は、一般的な生育至適pHで行うことができるが、好ましくは高耐酸性微生物において最も生育速度が速いpHで行う。具体的な培養pHとしては、通常pH2〜10であり、pH5〜8が好ましい。特に、キャンディダ属酵母の場合は、通常pH2〜10であり、pH2.1〜8が好ましく、pH2.5〜6がさらに好ましい。   Seed culture can be carried out at a general optimum growth pH, but is preferably carried out at a pH at which the growth rate of the highly acid-resistant microorganism is the highest. The specific culture pH is usually from pH 2 to 10, and preferably from pH 5 to 8. In particular, in the case of Candida yeast, the pH is usually 2 to 10, preferably 2.1 to 8, and more preferably 2.5 to 6.

また、種培養の培養時間は、一定量の微生物が得られる時間であれば特段の制限はないが、通常6時間以上96時間以下である。また、種培養においては、通気したり攪拌した
りして、酸素を供給することが好ましい。
The culture time of the seed culture is not particularly limited as long as a certain amount of microorganisms can be obtained, but is usually from 6 hours to 96 hours. In seed culture, it is preferable to supply oxygen by aeration or stirring.

種培養後の微生物は、後述する本培養に用いることができるが、種培養については省略してもよく、寒天培地等の固体培地で斜面培養したものを直接本培養に用いてもよい。また、必要に応じて、種培養を何度か繰り返し行ってもよい。   The microorganism after the seed culture can be used for the main culture described below, but the seed culture may be omitted, or the one obtained by slant culture on a solid medium such as an agar medium may be directly used for the main culture. If necessary, seed culture may be repeated several times.

(本培養)
本培養は、後述するグルカル酸生産反応に供する本発明の微生物を調製するために行うものであり、主として微生物量を増やすことを目的とする。上述の種培養を行う場合は、種培養により得られた微生物を用いて本培養を行う。
(Main culture)
The main culture is performed to prepare the microorganism of the present invention to be used in the glucaric acid production reaction described below, and its main purpose is to increase the amount of the microorganism. When the above-described seed culture is performed, main culture is performed using a microorganism obtained by the seed culture.

本培養に用いる培地は、微生物の培養に用いられる通常の培地を用いることができるが、窒素源や無機塩などを含む培地であることが好ましい。ここで、窒素源としては、本微生物が資化して増殖できる窒素源であれば特に限定されないが、具体的には、アンモニウム塩、硝酸塩、尿素、大豆加水分解物、カゼイン分解物、ペプトン、酵母エキス、肉エキス、コーンスティープリカーなどの各種の有機、無機の窒素化合物が挙げられる。無機塩としては各種リン酸塩、硫酸塩、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、カルシウム、マンガン、鉄、亜鉛、銅等の金属塩が用いられる。また、ビオチン、チアミン、パントテン酸、イノシトール、ニコチン酸等のビタミン類、ヌクレオチド、アミノ酸などの生育を促進する因子を必要に応じて添加する。また、培養時の発泡を抑えるために、培地には市販の消泡剤を適量添加しておくことが好ましい。   The medium used for the main culture may be a usual medium used for culturing microorganisms, but is preferably a medium containing a nitrogen source, an inorganic salt, and the like. Here, the nitrogen source is not particularly limited as long as it is a nitrogen source that can be assimilated and proliferated by the present microorganism. Specifically, ammonium salts, nitrates, urea, soybean hydrolysates, casein hydrolysates, peptone, yeast Various organic and inorganic nitrogen compounds such as extract, meat extract, corn steep liquor and the like can be mentioned. As the inorganic salt, various phosphates, sulfates, metal salts such as magnesium, potassium, sodium, calcium, manganese, iron, zinc, and copper are used. In addition, factors that promote the growth of vitamins such as biotin, thiamine, pantothenic acid, inositol, nicotinic acid, nucleotides and amino acids are added as necessary. In order to suppress foaming during culturing, it is preferable to add an appropriate amount of a commercially available antifoaming agent to the medium.

また、本培養においては、前記培地に炭素源を添加することが好ましい。本培養に用いる炭素源としては、前記微生物が資化して増殖し得るものであれば特に限定されないが、通常、グルコース、フルクトース、ガラクトース、ラクトース、キシロース、アラビノース、スクロース、デンプン、セルロース等の炭水化物;グリセロール、マンニトール、イノシトール、リビトール等のポリアルコール類等の発酵性糖質が用いられ、このうちグルコース、フルクトース、ガラクトース、ラクトース、スクロース、キシロース、またはアラビノースが好ましく、特にグルコース、ガラクトース、スクロースまたはラクトースが好ましい。これらの炭素源は、単独で添加してもよいし、組み合わせて添加してもよい。   In the main culture, it is preferable to add a carbon source to the medium. The carbon source used in the main culture is not particularly limited as long as the microorganism can assimilate and proliferate, but usually, carbohydrates such as glucose, fructose, galactose, lactose, xylose, arabinose, sucrose, starch, and cellulose; Glycerol, mannitol, inositol, fermentable carbohydrates such as polyalcohols such as ribitol are used, among which glucose, fructose, galactose, lactose, sucrose, xylose, or arabinose is preferable, particularly glucose, galactose, sucrose or lactose is preferred. preferable. These carbon sources may be added alone or in combination.

また、前記発酵性糖質を含有する澱粉糖化液、糖蜜なども使用され、前記発酵性糖質がサトウキビ、甜菜、サトウカエデ等の植物から搾取した糖液であるものが好ましい。
これらの炭素源は、単独で添加してもよいし、組み合わせて添加してもよい。
Also, a starch saccharified solution, molasses or the like containing the above-mentioned fermentable sugar is used, and the above-mentioned fermentable sugar is preferably a sugar solution extracted from a plant such as sugar cane, sugar beet or sugar maple.
These carbon sources may be added alone or in combination.

前記炭素源の使用濃度は特に限定されないが、微生物の増殖を阻害しない範囲で添加するのが有利であり、培養液に対して、通常0.1〜10%(W/V)、好ましくは0.5〜5%(W/V)の範囲内で用いることができる。また、増殖に伴う前記炭素源の減少にあわせ、炭素源を追加で添加してもよい。   The concentration of the carbon source used is not particularly limited, but it is advantageous to add it within a range that does not inhibit the growth of microorganisms, and it is usually 0.1 to 10% (W / V), preferably 0 to 10% with respect to the culture solution. It can be used within a range of 0.5 to 5% (W / V). Further, a carbon source may be additionally added in accordance with the decrease of the carbon source accompanying the growth.

また、本培養は、一般的な生育至適温度で行うことが好ましい。具体的な培養温度としては、通常20℃〜45℃であり、25℃〜40℃が好ましい。特に、キャンディダ属酵母の場合は、通常20℃〜45℃であり、25℃〜35℃が好ましい。   In addition, the main culture is preferably performed at a general optimum growth temperature. The specific culture temperature is usually 20 ° C to 45 ° C, preferably 25 ° C to 40 ° C. In particular, in the case of Candida yeast, the temperature is usually 20 ° C to 45 ° C, preferably 25 ° C to 35 ° C.

また、本培養は、一般的な生育至適pHで行うことが好ましい。具体的な培養pHとしては、通常pH2〜10であり、pH5〜8が好ましい。特に、キャンディダ属酵母の場合は、通常pH2〜10であり、pH2.1〜8が好ましく、pH2.5〜6がさらに好ましい。
ただし、本培養を発酵工程と同時に行う場合は、pH5以下で行い、pH3.5以下で行うことが好ましい。
Further, it is preferable that the main culture is performed at a general optimum pH for growth. The specific culture pH is usually from pH 2 to 10, and preferably from pH 5 to 8. Particularly, in the case of Candida yeast, the pH is usually 2 to 10, preferably pH 2.1 to 8, and more preferably pH 2.5 to 6.
However, when the main culture is performed simultaneously with the fermentation step, the main culture is performed at pH 5 or lower, and preferably at pH 3.5 or lower.

また、本培養の培養時間は、一定量の微生物が得られる時間であれば特段の制限はないが、通常6時間以上96時間以下である。また、本培養においては、通気したり攪拌したりして、酸素を供給することが好ましい。   The culture time of the main culture is not particularly limited as long as a certain amount of microorganisms can be obtained, but is usually 6 hours or more and 96 hours or less. In the main culture, it is preferable to supply oxygen by aeration or stirring.

本培養後の微生物は、後述するグルカル酸生産反応に用いることができるが、培養液を直接用いてもよいし、遠心分離、膜分離等によって微生物を回収した後に用いてもよい。   The microorganism after the main culture can be used for a glucaric acid production reaction described below, but the culture solution may be used directly, or may be used after the microorganism is recovered by centrifugation, membrane separation, or the like.

(発酵工程)
発酵工程では、上述のグルカル酸生産能を有する微生物またはその処理物を酸性水性媒体中で、有機原料に作用させることにより、グルカル酸を生産させる。この発酵工程で起こる反応を、以下、「グルカル酸生産反応」という。
(Fermentation process)
In the fermentation step, glucaric acid is produced by allowing the above-described microorganism having glucaric acid-producing ability or a processed product thereof to act on an organic raw material in an acidic aqueous medium. The reaction occurring in this fermentation step is hereinafter referred to as “glucaric acid production reaction”.

ここで、酸性水性媒体とは、発酵工程におけるグルカル酸生産反応を行う水溶液のことであり、後述するように窒素源、無機塩などを含む水溶液であることが好ましい。当該水性媒体中で、本発明の微生物またはその処理物と有機原料とを反応させることによりグルカル酸生産反応を行うことができる。本明細書において、酸性水性媒体とは、pH5以下であって反応容器に含まれる液体全てを意味する。   Here, the acidic aqueous medium refers to an aqueous solution for performing a glucaric acid production reaction in the fermentation step, and is preferably an aqueous solution containing a nitrogen source, an inorganic salt, and the like, as described later. A glucaric acid production reaction can be performed by reacting the microorganism of the present invention or a processed product thereof with an organic raw material in the aqueous medium. In this specification, the acidic aqueous medium means all liquids having a pH of 5 or less and contained in a reaction vessel.

水性媒体としては、例えば、微生物を培養するための培地であってもよいし、リン酸緩衝液等の緩衝液であってもよいが、反応液は窒素源や無機塩などを含む水溶液であることが好ましい。ここで、窒素源としては、本発明の微生物が資化してグルカル酸を生成させうる窒素源であれば特に限定されないが、具体的には、アンモニウム塩、硝酸塩、尿素、大豆加水分解物、カゼイン分解物、ペプトン、酵母エキス、肉エキス、コーンスティープリカーなどの各種の有機、無機の窒素化合物が挙げられる。無機塩としては各種リン酸塩、硫酸塩、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、カルシウム、マンガン、鉄、亜鉛、銅等の金属塩が用いられる。また、ビオチン、チアミン、パントテン酸、イノシトール、ニコチン酸等のビタミン類、ヌクレオチド、アミノ酸などの生育を促進する因子を必要に応じて添加する。また、反応時の発泡を抑えるために、反応液には市販の消泡剤を適量添加しておくことが好ましい。   As the aqueous medium, for example, a medium for culturing microorganisms or a buffer such as a phosphate buffer may be used, but the reaction solution is an aqueous solution containing a nitrogen source or an inorganic salt. Is preferred. Here, the nitrogen source is not particularly limited as long as it is a nitrogen source capable of assimilating glucaric acid by the microorganism of the present invention, and specifically, ammonium salt, nitrate, urea, soybean hydrolyzate, casein Various organic and inorganic nitrogen compounds such as decomposition products, peptone, yeast extract, meat extract, corn steep liquor and the like can be mentioned. As the inorganic salt, various phosphates, sulfates, metal salts such as magnesium, potassium, sodium, calcium, manganese, iron, zinc, and copper are used. In addition, factors that promote the growth of vitamins such as biotin, thiamine, pantothenic acid, inositol, nicotinic acid, nucleotides and amino acids are added as necessary. In order to suppress foaming during the reaction, it is preferable to add an appropriate amount of a commercially available antifoaming agent to the reaction solution.

本発明のグルカル酸の製造方法で用いる有機原料としては、本発明の微生物が資化してグルカル酸を生産し得るものであれば特に限定されず、いわゆる一般的な糖質を用いることができる。
具体的には、グリセルアルデヒド等の炭素数3の単糖(トリオース);エリトロース、トレオース、エリトルロース等の炭素数4の単糖(テトロース);リボース、リキソース、キシロース、アラビノース、デオキシリボース、キシルロース、リブロース等の炭素数5の単糖(ペントース);アロース、タロース、グロース、グルコース、アルトロース、マンノース、ガラクトース、イドース、フコース、フクロース、ラムノース、プシコース、フルクトース、ソルボース、タガトース等の炭素数6の単糖(ヘキソース);、セドヘプツロース等の炭素数7の単糖(ヘプトース);スクロース、ラクトース、マルトース、トレハノース、ツラノース、セロビオース等の二糖類;ラフィノース、メレジトース、マルトトリオース等の三糖類;フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、マンナオリゴ糖などのオリゴ糖類;デンプン、デキストリン、セルロース、ヘミセルロース、グルカン、ペントサン等の多糖類;グリセロール、マンニトール、イノシトール、リビトール等のポリアルコール類等が挙げられる。
The organic raw material used in the method for producing glucaric acid of the present invention is not particularly limited as long as the microorganism of the present invention can assimilate and produce glucaric acid, and a so-called general saccharide can be used.
Specifically, a monosaccharide having 3 carbon atoms such as glyceraldehyde (triose); a monosaccharide having 4 carbon atoms such as erythrose, threose and erythrulose (tetroose); ribose, lyxose, xylose, arabinose, deoxyribose, xylulose, C5 monosaccharide such as ribulose (pentose); C6 monosaccharide such as allose, talose, growth, glucose, altrose, mannose, galactose, idose, fucose, fucrose, rhamnose, psicose, fructose, sorbose, tagatose, etc. A monosaccharide having 7 carbon atoms (heptose) such as sedoheptulose; disaccharides such as sucrose, lactose, maltose, trehanose, turanose and cellobiose; trisaccharides such as raffinose, melesitose and maltotriose; Kutoorigo sugars, galactooligosaccharides, oligosaccharides such Man'naorigo sugar; starch, dextrin, cellulose, hemicellulose, glucans, polysaccharides pentosan like; glycerol, mannitol, inositol, polyalcohols such as ribitol, and the like.

上述した糖質の中でも、グルコース、キシロース、スクロース、デンプン、廃糖蜜、ミオ−イノシトール、グリセロール、リビトール、及びエリスリトールからなる群から選ばれる少なくとも一種がより好ましい。これらは、原料の入手が容易であり、また安価であ
るためである。
なお、本発明のグルカル酸の製造方法で用いる有機原料には、1種類の糖が単独で含有されていてもよいし、2種類以上の糖が含有されていてもよい。
Among the saccharides described above, at least one selected from the group consisting of glucose, xylose, sucrose, starch, molasses, myo-inositol, glycerol, ribitol, and erythritol is more preferable. These are because raw materials are easily available and inexpensive.
The organic raw material used in the method for producing glucaric acid of the present invention may contain one kind of saccharide alone or two or more kinds of saccharides.

本発明のグルカル酸の製造方法で用いる有機原料は、前記糖質を含んでいれば特に制限されないが、例えば、1種類以上の前記糖質を水に溶解して水溶液としたもの、1種類以上の前記糖質を構成成分として含む植物体またはその一部を糖質まで分解したもの、1種類以上の前記糖質を構成成分として含む植物体またはその一部から糖質を抽出したもの等を用いることができる。具体的には、後述するようなリグノセルロース分解原料、スクロース含有原料、デンプン分解原料等が挙げられる。   The organic raw material used in the method for producing glucaric acid of the present invention is not particularly limited as long as it contains the saccharide. For example, one or more saccharides dissolved in water to form an aqueous solution, And a plant obtained by decomposing a plant or a part thereof containing the carbohydrate as a constituent, or a plant obtained by extracting a carbohydrate from a plant or a part thereof containing one or more kinds of the carbohydrate as a constituent. Can be used. Specific examples include a lignocellulose decomposition raw material, a sucrose-containing raw material, and a starch decomposition raw material as described below.

本発明のグルカル酸の製造方法で用いる有機原料は、必要に応じて水等で希釈して糖質の濃度を下げて用いてもよいし、濃縮して糖質の濃度を高めて用いてもよい。
本発明のグルカル酸の製造方法における有機原料中に含まれる糖質の濃度としては、有機原料の由来や、含有する糖質の種類等によって大きく変動するため、特に限定されないが、発酵生産プロセスおよび化学変換プロセスの生産性を考慮して、通常0.1質量%以上、好ましくは2質量%以上であり、また、通常80質量%以下、好ましくは70質量%以下である。ただし、糖質を2種類以上含む場合は、その合計の濃度を示す。
The organic raw material used in the method for producing glucaric acid of the present invention may be used by diluting it with water or the like to reduce the concentration of carbohydrate, or may be used by concentrating it to increase the concentration of carbohydrate. Good.
The concentration of the saccharide contained in the organic raw material in the method for producing glucaric acid of the present invention is not particularly limited because it greatly varies depending on the origin of the organic raw material, the type of the saccharide contained, and the like. In consideration of the productivity of the chemical conversion process, it is usually at least 0.1% by mass, preferably at least 2% by mass, and usually at most 80% by mass, preferably at most 70% by mass. However, when two or more saccharides are contained, the total concentration is shown.

好ましい有機原料として、リグノセルロース分解原料が挙げられる。
リグノセルロースとは、構造性多糖のセルロース、ヘミセルロース、及び芳香族化合物の重合体のリグニンから構成される有機物である。リグノセルロースは、通常、食用にはできず、通常であれば廃棄、焼却処理をされるものが多いため、安定して供給でき、資源を有効利用できる点で好ましい。
リグノセルロース分解原料としては、バガス、コーンストーバー、麦わら、稲わら、スイッチグラス、ネピアグラス、エリアンサス、ササ、ススキ等の草本系バイオマスや、廃木材、オガ粉、樹皮、古紙等の木質系バイオマス等を好適に用いることができる。中でも、バガス、コーンストーバー、麦わらが好ましい。
Preferred organic raw materials include lignocellulose decomposition raw materials.
Lignocellulose is an organic substance composed of cellulose, a structural polysaccharide, hemicellulose, and lignin, which is a polymer of an aromatic compound. Lignocellulose is usually not edible, and is usually discarded or incinerated. Therefore, lignocellulose is preferable because it can be supplied stably and resources can be effectively used.
Raw materials for decomposing lignocellulose include herbaceous biomass such as bagasse, corn stover, straw, rice straw, switchgrass, napiergrass, elianthus, sasa, and pampas grass, and woody biomass such as waste wood, sawdust, bark, and used paper. Etc. can be suitably used. Among them, bagasse, corn stover, and straw are preferred.

上述のリグノセルロース分解原料から有機原料を得る方法は、特に限定されないが、例えば、リグノセルロースに対して必要に応じて前処理を施した後、酵素、酸、亜臨界水、超臨界水等による加水分解、または熱分解を行う方法等が挙げられる。   The method of obtaining an organic raw material from the above-described lignocellulose decomposition raw material is not particularly limited, for example, after performing pretreatment as necessary on lignocellulose, an enzyme, an acid, subcritical water, supercritical water, or the like. Examples of the method include hydrolysis and thermal decomposition.

また、好ましい有機原料として、スクロース含有原料が挙げられる。
また、スクロースは、細胞中にスクロースを蓄積できる植物に含まれ、以下、このような植物のことを「スクロースを含む植物」という。スクロースを含む植物としては、サトウキビ、テンサイ、サトウカエデ、オウギヤシ、ソルガム等の砂糖の原料として使用されるもの等が挙げられ、中でも、サトウキビ、テンサイが好ましい。
Preferred organic raw materials include sucrose-containing raw materials.
Sucrose is included in plants that can accumulate sucrose in cells, and such plants are hereinafter referred to as "plants containing sucrose". Examples of plants containing sucrose include those used as raw materials for sugars such as sugar cane, sugar beet, sugar maple, sugar beet, and sorghum. Among them, sugar cane and sugar beet are preferable.

スクロースを含む植物から有機原料を得る方法は、特に限定されないが、例えば、当該植物を粉砕した後に圧搾または浸出を行う方法等が挙げられる。本発明のグルカル酸の製造方法においては、このようにして得られたスクロースを含む植物の搾汁(例えば、サトウキビの場合はケーンジュース)、粗糖、廃糖蜜等も有機原料として用いることができる。   The method for obtaining an organic raw material from a plant containing sucrose is not particularly limited, and examples thereof include a method in which the plant is crushed and then squeezed or leached. In the method for producing glucaric acid of the present invention, sucrose-containing plant juice (for example, cane juice in the case of sugarcane), crude sugar, molasses, and the like thus obtained can also be used as the organic raw material.

また、好ましい有機原料として、デンプン分解原料が挙げられる。
また、デンプンは、細胞中にデンプンを蓄積できる植物に含まれ、以下、このような植物のことを「デンプンを含む植物」という。デンプンを含む植物としては、キャッサバ、トウモロコシ、馬鈴薯、小麦、甘藷、サゴヤシ、米、クズ、カタクリ、緑豆、ワラビ、オオウバユリ等が挙げられ、中でも、キャッサバ、トウモロコシ、馬鈴薯、小麦が好ましい
Preferred organic raw materials include starch decomposition raw materials.
In addition, starch is included in plants capable of accumulating starch in cells, and such plants are hereinafter referred to as "plants containing starch". Examples of plants containing starch include cassava, corn, potato, wheat, sweet potato, sago palm, rice, kudzu, katakuri, mung bean, bracken, ouyuri, and the like. Among them, cassava, corn, potato, and wheat are preferable.

デンプンを含む植物から有機原料を得る方法は、特に限定されないが、例えば、当該植物から抽出したデンプンを加水分解する方法等が挙げられる。   The method for obtaining an organic raw material from a plant containing starch is not particularly limited, and examples thereof include a method of hydrolyzing starch extracted from the plant.

前記有機原料の使用濃度は特に限定されないが、グルカル酸の生成を阻害しない範囲で可能な限り高くすると生産性の点で有利であり、好ましい。水性媒体中に含まれる有機原料の濃度は、そこに含まれる糖質の濃度で、水性媒体に対して、通常5%(W/V)以上、好ましくは10%(W/V)以上であり、一方、通常30%(W/V)以下、好ましくは20%(W/V)以下である。また、グルカル酸の生産反応の進行に伴う前記有機原料の減少にあわせて、有機原料の追加で添加してもよい。   The use concentration of the organic raw material is not particularly limited, but it is advantageous and preferable from the viewpoint of productivity if it is as high as possible within a range that does not inhibit the production of glucaric acid. The concentration of the organic raw material contained in the aqueous medium is the concentration of the saccharide contained therein, and is usually 5% (W / V) or more, preferably 10% (W / V) or more based on the aqueous medium. On the other hand, it is usually 30% (W / V) or less, preferably 20% (W / V) or less. Further, the organic raw material may be additionally added in accordance with the decrease of the organic raw material accompanying the progress of the glucaric acid production reaction.

グルカル酸生産反応中の酸性水性媒体は、pH5以下であり、好ましくはpH3.5以下である。また、好ましくはpH1以上であり、より好ましくはpH1.5以上であり、さらに好ましくはpH2.5以上である。かかる条件下で発酵することにより、前述の通り微生物の生育や発酵生産能を低下させることなく、効率的にグルカル酸を生成・回収することができる。
なお、グルカル酸生産反応の間、常にpH5以下に維持することが好ましい。通常は、生成したグルカル酸により水性媒体の酸性度がpH5以上になることはない。
The acidic aqueous medium during the glucaric acid production reaction has a pH of 5 or less, and preferably has a pH of 3.5 or less. Further, it is preferably pH 1 or more, more preferably pH 1.5 or more, and still more preferably pH 2.5 or more. By fermenting under such conditions, glucaric acid can be efficiently produced and recovered without lowering the growth of microorganisms and the fermentation productivity as described above.
In addition, it is preferable to always maintain pH 5 or less during the glucaric acid production reaction. Usually, the acidity of the aqueous medium does not reach pH 5 or more due to the generated glucaric acid.

水性媒体のpHは、塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸、酢酸等の有機酸、それらの混合物等を添加すること、または二酸化炭素ガスを供給することによって調整することができる。   The pH of the aqueous medium can be adjusted by adding an inorganic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid or phosphoric acid, an organic acid such as acetic acid, a mixture thereof, or supplying carbon dioxide gas.

グルカル酸生産反応に用いる微生物の微生物量は、特に限定されないが、湿重量として、通常1g/L以上、好ましくは10g/L以上、より好ましくは20g/L以上であり、一方、通常700g/L以下、好ましくは500g/L以下、さらに好ましくは400g/L以下である。   The amount of the microorganism used for the glucaric acid production reaction is not particularly limited, but is usually 1 g / L or more, preferably 10 g / L or more, more preferably 20 g / L or more as a wet weight, while usually 700 g / L. Or less, preferably 500 g / L or less, more preferably 400 g / L or less.

グルカル酸生産反応の時間は、特に限定はないが、通常1時間以上、好ましくは3時間以上であり、一方、通常300時間以下、好ましくは200時間以下である。   The time for the glucaric acid production reaction is not particularly limited, but is usually 1 hour or more, preferably 3 hours or more, while it is usually 300 hours or less, preferably 200 hours or less.

グルカル酸生産反応の温度は、用いる前記微生物の生育至適温度と同じ温度で行うことができ、具体的な培養温度としては、通常20℃〜45℃であり、25℃〜40℃が好ましい。特に、キャンディダ属酵母の場合は、通常20℃〜45℃であり、25℃〜35℃が好ましい。
グルカル酸生産反応の間、常に上記の温度範囲とする必要はないが、全反応時間の50%以上、好ましくは80%以上の時間において、上記温度範囲にすることが望ましい。
The glucaric acid production reaction can be performed at the same temperature as the optimal growth temperature of the microorganism to be used. The specific culture temperature is usually 20 ° C to 45 ° C, and preferably 25 ° C to 40 ° C. In particular, in the case of Candida yeast, the temperature is usually 20 ° C to 45 ° C, preferably 25 ° C to 35 ° C.
It is not necessary to always maintain the above temperature range during the glucaric acid production reaction, but it is desirable to keep the temperature range within 50% or more, preferably 80% or more of the total reaction time.

グルカル酸生産反応は、通気せず、酸素を供給しない嫌気的雰囲気下で行ってもよいが、通気、攪拌を行うことが好ましい。具体的には、酸素移動速度として、通常0mmol/L/h以上、好ましくは10mmol/L/h以上、より好ましくは20mmol/L/h以上であり、一方、通常200mmol/L/h以下、好ましくは150mmol/L/h以下、さらに好ましくは100mmol/L/h以下である。   The glucaric acid production reaction may be carried out under an anaerobic atmosphere without supplying air and supplying no oxygen, but it is preferable to carry out ventilation and stirring. Specifically, the oxygen transfer rate is usually at least 0 mmol / L / h, preferably at least 10 mmol / L / h, more preferably at least 20 mmol / L / h, while usually at most 200 mmol / L / h, preferably Is 150 mmol / L / h or less, more preferably 100 mmol / L / h or less.

本発明のグルカル酸の製造方法のグルカル酸の製造方法は、特段の制限はないが、回分反応、半回分反応もしくは連続反応のいずれにも適用することができる。   The method for producing glucaric acid in the method for producing glucaric acid of the present invention is not particularly limited, but can be applied to any of a batch reaction, a semi-batch reaction, and a continuous reaction.

本発明においては水性媒体が酸性であるため、雑菌による混入リスクが低減化されている点においても優れる。   The present invention is also excellent in that the risk of contamination by various bacteria is reduced because the aqueous medium is acidic.

(回収工程)
本発明のグルカル酸の製造方法は、上記のグルカル酸生産反応によりグルカル酸が生成し、反応液中に蓄積させることができる。蓄積させたグルカル酸は、常法に従って、水性媒体から回収する。回収工程は、具体的には、例えば、遠心分離、ろ過等により微生物の固形物を除去し、再結晶することによって行うことができ、これにより高純度のグルカル酸を回収することができる。本発明においては水性媒体が酸性であるため、精製に際して新たに酸を添加する必要がない点、及びグルカル酸の形で回収できる点で優れる。
得られたグルカル酸は、新規ポリマー原料として注目されている2,5−フランジカルボン酸や、2,5−フランジカルボン酸ジエステルの原料として用いることができ、その他様々な有用化学品へ誘導可能である。
(Recovery process)
In the method for producing glucaric acid of the present invention, glucaric acid is generated by the above-described glucaric acid production reaction and can be accumulated in the reaction solution. The accumulated glucaric acid is recovered from the aqueous medium according to a conventional method. Specifically, the recovery step can be performed, for example, by removing microbial solids by centrifugation, filtration, or the like and recrystallizing the same, whereby high-purity glucaric acid can be recovered. In the present invention, since the aqueous medium is acidic, it is excellent in that it is not necessary to newly add an acid during purification and that it can be recovered in the form of glucaric acid.
The obtained glucaric acid can be used as a raw material for 2,5-furandicarboxylic acid or 2,5-furandicarboxylic acid diester, which is attracting attention as a new polymer raw material, and can be derived into various other useful chemicals. is there.

<2,5−フランジカルボン酸の製造方法>
上述した方法によりグルカル酸を製造した後に、得られたグルカル酸を原料として、常法に従って、2,5−フランジカルボン酸を製造することができる。具体的には、例えば、酸触媒存在下で環化脱水する方法、後述する2,5−フランジカルボン酸ジエステルを加水分解する方法などが挙げられる。
使用する酸触媒は、本反応が進行すれば特に制限はないが、パラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、メタンスルホン酸、カンファ―スルホン酸などのスルホン酸化合物、硫酸、リン酸、臭化水素酸、塩化水素酸などの無機酸、リンタングステン酸、ケイタングステン酸などのヘテロポリ酸等が挙げられる。反応性の観点からパラトルエンスルホン酸、臭化水素酸が好ましい。
反応温度は通常100℃以上が好ましく、120℃以上が更に好ましい。
フランジカルボン酸ジエステルからの加水分解によるフランジカルボン酸製造は公知の技術を用いることができる。
<Method for producing 2,5-furandicarboxylic acid>
After producing glucaric acid by the above-mentioned method, 2,5-furandicarboxylic acid can be produced from the obtained glucaric acid according to a conventional method. Specific examples include a method of cyclizing and dehydrating in the presence of an acid catalyst, and a method of hydrolyzing a 2,5-furandicarboxylic acid diester described below.
The acid catalyst to be used is not particularly limited as long as this reaction proceeds, but sulfonic acid compounds such as paratoluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, methanesulfonic acid, camphorsulfonic acid, sulfuric acid, phosphoric acid, and hydrobromic acid And inorganic acids such as hydrochloric acid, and heteropoly acids such as phosphotungstic acid and silicotungstic acid. From the viewpoint of reactivity, paratoluenesulfonic acid and hydrobromic acid are preferred.
The reaction temperature is usually preferably 100 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher.
A known technique can be used for the production of furandicarboxylic acid by hydrolysis from the furandicarboxylic acid diester.

2,5−フランジカルボン酸はポリエステル、ポリアミドの原料となるほか、カルボン酸の還元によりポリカーボネート、ポリエステルの原料となるジオールに変換可能であり、石油由来の既存合成樹脂をバイオマス由来に置き換えられる可能性があるため、その製造技術が注目されている。また、これら2,5−フランジカルボン酸を用いたポリマーはガスバリア性に優れている特長がある。   2,5-furandicarboxylic acid is a raw material for polyesters and polyamides, and can be converted to diols for raw materials for polycarbonates and polyesters by the reduction of carboxylic acids. Therefore, its manufacturing technology has attracted attention. Further, the polymer using 2,5-furandicarboxylic acid has a feature of being excellent in gas barrier properties.

<2,5−フランジカルボン酸ジエステルの製造方法>
上述した方法によりグルカル酸を製造した後に、得られたグルカル酸を原料として、常法に従って、2,5−フランジカルボン酸ジエステルを製造することができる。具体的には、例えば、溶媒と酸触媒存在下で環化脱水する方法、2,5−フランジカルボン酸とアルコールで脱水する方法、対応する酸クロライドに変換した後、アルコールと反応させる方法などが挙げられる。
<Method for producing 2,5-furandicarboxylic acid diester>
After producing glucaric acid by the above-mentioned method, 2,5-furandicarboxylic acid diester can be produced from the obtained glucaric acid as a raw material according to a conventional method. Specifically, for example, a method of cyclizing and dehydrating in the presence of a solvent and an acid catalyst, a method of dehydrating with 2,5-furandicarboxylic acid and an alcohol, a method of converting into a corresponding acid chloride, and then reacting with an alcohol are given. No.

溶媒と酸触媒存在下で環化脱水する酸触媒は、本反応が進行すれば特に制限はないが、パラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、メタンスルホン酸、カンファ―スルホン酸などのスルホン酸化合物、硫酸、リン酸、臭化水素酸、塩化水素酸などの無機酸、リンタングステン酸、ケイタングステン酸などのヘテロポリ酸等が挙げられる。反応性の観点からパラトルエンスルホン酸、リン酸、硫酸が好ましい。
また、直接エステルまで製造するためには、水を分離しながら反応させることが好ましい。油水分離が可能な溶媒として炭素数4以上のアルコールが好ましく、反応後処理の観点から炭素数8以下のアルコールが好ましい。溶媒回収の観点からは単一溶媒が好ましいが、2つ以上の溶媒を任意の割合で併用してもよい。
なお、2,5−フランジカルボン酸を合成した後、エステルに変換する場合は、ポリマー化の反応性の観点から、メチルエステル、エチルエステルが好ましい。2,5−フラン
ジカルボン酸とアルコールで脱水する方法、対応する酸クロライドに変換した後、アルコールと反応させる方法によるフランジカルボン酸ジエステル製造は公知の技術を用いることができる。
The acid catalyst to be cyclized and dehydrated in the presence of a solvent and an acid catalyst is not particularly limited as long as the reaction proceeds, but sulfonic acid compounds such as paratoluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, methanesulfonic acid, and camphorsulfonic acid, Inorganic acids such as sulfuric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid and hydrochloric acid; and heteropoly acids such as phosphotungstic acid and silicotungstic acid. From the viewpoint of reactivity, paratoluenesulfonic acid, phosphoric acid, and sulfuric acid are preferred.
In order to directly produce an ester, the reaction is preferably performed while separating water. As a solvent capable of separating oil and water, an alcohol having 4 or more carbon atoms is preferable, and an alcohol having 8 or less carbon atoms is preferable in terms of post-reaction treatment. From the viewpoint of solvent recovery, a single solvent is preferred, but two or more solvents may be used in combination at any ratio.
When 2,5-furandicarboxylic acid is converted into an ester after synthesis, methyl ester and ethyl ester are preferable from the viewpoint of polymerization reactivity. Known methods can be used for the production of furandicarboxylic diesters by a method of dehydrating with 2,5-furandicarboxylic acid and alcohol, or a method of converting the acid into the corresponding acid chloride and then reacting with alcohol.

2,5−フランジカルボン酸ジエステルはポリエステル、ポリアミドの原料となるほか、エステル部位の還元によりポリカーボネート、ポリエステルの原料となるジオールに変換可能であり、石油由来の既存合成樹脂をバイオマス由来に置き換えられる可能性があるため、その製造技術が注目されている。
また、これら2,5−フランジカルボン酸ジエステルを用いたポリマーはガスバリア性に優れている特長がある。
2,5-furandicarboxylate diester can be used as a raw material for polyesters and polyamides, and can be converted to diols used as raw materials for polycarbonates and polyesters by reducing ester sites, and can replace petroleum-based synthetic resins with biomass-based ones. Therefore, its manufacturing technology has attracted attention.
Further, polymers using these 2,5-furandicarboxylate diesters have a feature of being excellent in gas barrier properties.

以下、具体的な実験例をあげて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の態様にのみ限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific experimental examples, but the present invention is not limited to the following embodiments.

<実施例1>各種酵母の耐酸性評価試験
以下に表1に記載の各酵母株の耐酸性能の評価例を示した。各酵母株のフリーズストックから一白金耳分をYPD寒天培地(1% Yeast Extract、2% HIPOLYPEPTON、2% グルコース、2% 寒天)に植菌し、3日間、30℃にて静地培養することで生育してきた菌体を、試験管に調製した3mLのYPD培地に植菌し、30℃、180rpmで24時間旋回振とう培養した。得られた培養液を200mLの三角フラスコに調製したpH3(HCl添加によりpH調整)のYPD培地20mLにOD660=1.0となるように植菌し、30℃、180rpmで、72時間、グルコース枯渇が起きないよう適宜添加しながら旋回振とう培養した。
菌体増殖の経時変化を図2に示した。評価した酵母株はいずれもpH=3という酸性条件において増殖能を有することが確認されたが、中でも特にCandida属酵母の増殖能が高いことが確認され、極めて高い耐酸性能を有することが示された。またSaccharomyces cerevisiae S288C及びPichia pastrisがCandida属酵母の次に高い耐酸性能を示し、Kluyveromyces属酵母、Saccharomyces cerevisiae KA311Aの順に増殖能が低下した。
<Example 1> Evaluation test of acid resistance of various yeasts An evaluation example of the acid resistance performance of each yeast strain described in Table 1 is shown below. Inoculate one platinum loop from the freeze stock of each yeast strain into YPD agar medium (1% Yeast Extract, 2% HIPOLYPEPTON, 2% glucose, 2% agar) and incubate at 30 ° C for 3 days at 30 ° C. The cells grown in the above were inoculated into 3 mL of a YPD medium prepared in a test tube, and subjected to vortex shaking at 30 ° C. and 180 rpm for 24 hours. The obtained culture solution was inoculated to 20 mL of a YPD medium of pH 3 (pH adjusted by adding HCl) prepared in a 200 mL Erlenmeyer flask so that OD 660 = 1.0, and glucose was added at 30 ° C. and 180 rpm for 72 hours at 180 rpm. Rotating shaking culture was carried out while appropriately adding so as not to cause depletion.
FIG. 2 shows the time-dependent changes in the cell growth. All of the evaluated yeast strains were confirmed to have a growth ability under acidic conditions of pH = 3. Among them, it was confirmed that the growth ability of Candida yeast was particularly high, indicating that they had extremely high acid resistance performance. Was. Moreover, Saccharomyces cerevisiae S288C and Pichia pastris showed the second highest acid resistance performance after Candida yeast, and the growth ability decreased in the order of Kluyveromyces yeast and Saccharomyces cerevisiae KA311A.

Figure 2020022377
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<実施例2>イノシトール高生産能を有するCandida boidiniiの作製
(1)イノシトール生産性Candida boidiniiの育種
イノシトール生産株は、Candida boidinii MCB1を元株とした化学的変異原を用いた突然変異処理法により取得した。Candida boidinii MCB1の菌体をエチルメタンスルホン酸(EMS)にて処理後、適当に希釈しYPD寒天培地に塗布し、30℃で3日間静地培養した。一方で、イノシトール要求性酵母Saccharomyces cerevisiae ATCC34893をYPD培地(1% Yeast Extract、2% HIPOLYPEPTON、2% グルコース)5mLにて30℃で1日間培養した菌体を、一度集菌して生理食塩水で洗浄後、適当量を表2に示した組成の寒天培地(寒天1.5%)に塗布した。
<Example 2> Preparation of Candida boidinii having high inositol-producing ability (1) Breeding of inositol-producing Candida boidinii An inositol-producing strain was obtained by a mutagenesis method using a chemical mutagen based on Candida boidinii MCB1. I got it. The cells of Candida boidinii MCB1 were treated with ethyl methanesulfonic acid (EMS), diluted appropriately, applied to a YPD agar medium, and cultured at 30 ° C. for 3 days in a static place. On the other hand, the cells obtained by culturing the inositol-requiring yeast Saccharomyces cerevisiae ATCC34893 in 5 mL of YPD medium (1% Yeast Extract, 2% HIPOLYPEPTON, 2% glucose) at 30 ° C. for 1 day, collect the cells once, and use physiological saline. After washing, an appropriate amount was applied to an agar medium (agar 1.5%) having the composition shown in Table 2.

Figure 2020022377
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上記YPD寒天培地にて生育した、変異処理したCandida boidinii MCB1のコロニーをイノシトール要求性酵母Saccharomyces cerevisiae ATCC34893を塗布した表2の寒天培地にてレプリカし、30℃で2日間培養した。レプリカされたコロニーの周りにSaccharomyces cerevisiae ATCC34893の生育が確認されたコロニーを単離し、Candida boidinii
MCB2を取得した。
Mutant-treated Candida boidinii MCB1 colonies grown on the above YPD agar medium were replicated on an agar medium of Table 2 coated with inositol-requiring yeast Saccharomyces cerevisiae ATCC34893 and cultured at 30 ° C. for 2 days. A colony in which growth of Saccharomyces cerevisiae ATCC34893 was confirmed around the replicated colony was isolated, and Candida boidinii
MCB2 was obtained.

(2)イノシトール生産性Candida boidinii MCB2のフラスコ培養
Candida boidinii MCB2をYPD培地3mLにて30℃で24時間前培養した後、表3に示した組成のMIS2培地30mLを含む200mL三角フラスコにOD660=1となるように植菌し、30℃、160rpmの条件下で136時間培養した。得られた培養液1mLから遠心分離(12000rpm、1分間)して得られた上清を0.45μmコスモスピンフィルター(日本ミリポア株式会社製)に通し、ろ液を分析サンプルとした。
(2) Flask culture of inositol-producing Candida boidinii MCB2
Candida boidinii MCB2 was pre-cultured in 3 mL of YPD medium at 30 ° C. for 24 hours, and then inoculated in a 200 mL Erlenmeyer flask containing 30 mL of MIS2 medium having the composition shown in Table 3 so that OD 660 = 1, at 30 ° C. The cells were cultured at 160 rpm for 136 hours. The supernatant obtained by centrifugation (12000 rpm, 1 minute) from 1 mL of the obtained culture solution was passed through a 0.45 μm cosmospin filter (manufactured by Nippon Millipore Co., Ltd.), and the filtrate was used as an analysis sample.

Figure 2020022377
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解析は、HPLC(島津製作所)を用いて行った。カラムはCOSMOSIL Sugar-D 5μm 4.6×250mm Column(ナカライテスク)を使用した。移動相として75%アセトニトリル水溶液(流速1mL/min、温度30℃)を用いてアイソクラティックに溶出させ、示差屈折率検出器(RID)(島津製作所)にて検出した。
分析の結果得られたイノシトール蓄積量の経時変化を図3に示した。培養終点でのイノシトール蓄積量は3.9g/Lであった。
The analysis was performed using HPLC (Shimadzu Corporation). The column used was a COSMOSIL Sugar-D 5 μm 4.6 × 250 mm Column (Nacalai Tesque). It was eluted isocratically with a 75% acetonitrile aqueous solution (flow rate 1 mL / min, temperature 30 ° C.) as a mobile phase, and detected by a differential refractive index detector (RID) (Shimadzu Corporation).
FIG. 3 shows the time course of the inositol accumulation obtained as a result of the analysis. The inositol accumulation amount at the end of the culture was 3.9 g / L.

(3)イノシトール高生産性Candida boidiniiの育種
上記の手法にて取得されたイノシトール生産性Candida boidinii MCB2を元株として、化学的変異原を用いた突然変異処理法により、イノシトール生産性がさらに向上した変異株を育種した。具体的には、イノシトール高生産株は、常法に従い変異処理した菌体を適当に希釈しYPD寒天培地に塗布し、30℃で3日間静地培養することで生育してきたコロニーを単離し、YPD培地3mLにて30℃で24時間前培養した後、表3に示した組成のMIS2培地30mLを含む200mL三角フラスコに0.75mL植菌し、30℃、160rpmの条件下で136時間培養し、蓄積したイノシトール量を定量することで選抜した。MCB2を4−ニトロキノリン−1−オキシド(4−NQO)にて処理することでCandida boidinii MCB6を取得した。さらに、NTG処理によりMCB7を、2度の4−NQO処理によりMCB13を取得した後、UV処理によりMCB23を取得した。表4にCandida boidinii MCB23のフラスコ培養結果を示した。培養終了時のイノシトール蓄積量は、MCB2が4.4g/Lであったのに対し、MCB23においては8.8g/Lと2倍の生産量を示した。
なお、MCB23株は、2018年6月18日に、独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センター(郵便番号:292-0818、住所:千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8 122号室)に、国内寄託がなされている(受託番号:NITE P−02745)。
(3) Breeding of Candida boidinii with high inositol productivity Using the inositol-producing Candida boidinii MCB2 obtained by the above-mentioned method as the original strain, the inositol productivity was further improved by a mutagenesis method using a chemical mutagen. Mutants were bred. Specifically, the inositol high-producing strain was appropriately diluted with a mutated cell in accordance with a standard method, applied to a YPD agar medium, and cultured at 30 ° C. for 3 days to isolate colonies that had grown, After pre-culturing at 30 ° C. for 24 hours in 3 mL of YPD medium, 0.75 mL was inoculated into a 200 mL Erlenmeyer flask containing 30 mL of MIS2 medium having the composition shown in Table 3, and cultured at 160 ° C. for 160 hours at 30 ° C. And the amount of accumulated inositol was determined by quantification. MCand2 was treated with 4-nitroquinoline-1-oxide (4-NQO) to obtain Candida boidinii MCB6. Further, MCB7 was obtained by NTG processing, MCB13 was obtained by twice 4-NQO processing, and then MCB23 was obtained by UV processing. Table 4 shows the results of flask culture of Candida boidinii MCB23. The amount of inositol accumulated at the end of the cultivation was 4.4 g / L for MCB2, whereas it was 8.8 g / L for MCB23, which was twice as large.
On June 18, 2018, the MCB23 strain was set up at the Patent and Microorganisms Depositary of the National Institute of Technology and Evaluation (Postal Code: 292-0818, Address: 2-5-8, Kazusa Kamatari, Kisarazu-shi, Chiba) ), A domestic deposit has been made (accession number: NITE P-02745).

Figure 2020022377
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<実施例3>グルカル酸生産能を有するCandida boidiniiの作製
(1)MIOX及びUdh融合タンパク質発現用プラスミドの構築
メタノール資化性酵母Pichia pastorisを宿主として利用した先行研究において、UdhのC末端とMIOXのN末端をGly-Gly-Gly-Gly-Serの5つのアミノ酸からなるポリペプチドG4Sリンカーでつないで融合発現させることで、MIOXの可溶性及び安定性が向上し、その結果グルカル酸生産量が増加したという報告がなされた(Y. Liu et al., Enzyme and Microbial Technology 91 (2016) 8-16)。
Candida boidiniiにおいても同様の効果を期待し、G4SリンカーによりUdhとMIOXを連結した融合タンパク質発現用プラスミドの構築を行った。なお、発現用プロモーターには、恒常的に発現するグリセルアルデヒド−3−リン酸デヒドロゲナーゼ(TDH3)遺伝子のプロモーターを利用した。
<Example 3> Preparation of Candida boidinii capable of producing glucaric acid (1) Construction of plasmid for expressing MIOX and Udh fusion protein In a previous study using methanol-assimilating yeast Pichia pastoris as a host, the C-terminal of Udh and MIOX were used. N-terminal and Gly-Gly-Gly-Gly- Ser five consisting of the amino acid polypeptides G 4 to fuse expressed by connecting the S linker improves the solubility and stability of MIOX, resulting glucaric acid production Has been reported (Y. Liu et al., Enzyme and Microbial Technology 91 (2016) 8-16).
Expecting a similar effect in Candida boidinii, a plasmid for expressing a fusion protein in which Udh and MIOX were linked by a G 4 S linker was constructed. The expression promoter used was a glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (TDH3) gene promoter that is constantly expressed.

pNOTeI(Sakai, Y., et al. High-level secretion of fungal glucoamylase using the Candida boidinii gene expression sysytem. Biochim. Biophys. Acta 1308: 81-87 (1996).)からアルコールオキシダーゼ遺伝子(AODI)プロモーター領域をNotI/EcoRIで制限酵素処理することで切り出し、TDH3プロモーター断片と置換することでpTDH3eIを作成した。TDH3プロモーター断片は、Fw_pTDH3_EcoRI(配列番号13)およびRv_pTDH3_NotI(配列番号14)をプライマーとして用い、TDH3プロモーター領域を含むプラスミドpTDH3-Venusを鋳型としたPCRによる増幅で得た。PCRの増幅産物の確認は、1%アガロース(アガロース−RE:ナカライテスク株式会社)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約1kbの断片を検出した。ゲルからの目的断片の回収はWizard(R) SV Gel and PCR Clean-UP System(Promega製)を用いて行った。NotI/EcoRIにて制限酵素処理した遺伝子断片を使用した。
PCR反応液は、鋳型DNA 10〜50ng、PrimeSTAR Max Premix 25μL、各々プライマー 10pmol、及び滅菌水にて全量50μLの組成とした。反応温度条件は、TaKaRa PCR Thermal Cylcer Dice Touch(型式TP350)を用い、98℃で10秒、55℃で15秒、72℃で1分/kbpからなるサイクルを30回繰り返した。ただし、1サイクル目の94℃での保温は2分とした。
From the pNOTeI (Sakai, Y., et al. High-level secretion of fungal glucoamylase using the Candida boidinii gene expression sysytem. Biochim. Biophys. Acta 1308: 81-87 (1996).) to the alcohol oxidase gene (AODI) promoter region It was excised by restriction enzyme treatment with NotI / EcoRI, and replaced with a TDH3 promoter fragment to prepare pTDH3eI. The TDH3 promoter fragment was obtained by amplification by PCR using Fw_pTDH3_EcoRI (SEQ ID NO: 13) and Rv_pTDH3_NotI (SEQ ID NO: 14) as primers and a plasmid pTDH3-Venus containing a TDH3 promoter region as a template. PCR amplification products were confirmed by 1% agarose (Agarose-RE: Nacalai Tesque, Inc.) gel electrophoresis and visualization by ethidium bromide staining to detect a fragment of about 1 kb. Recovery of the desired fragment from the gel was performed using Wizard (R) SV Gel and PCR Clean-UP System ( manufactured by Promega). Gene fragments treated with restriction enzymes with NotI / EcoRI were used.
The PCR reaction solution had a composition of 10 to 50 ng of template DNA, 25 μL of PrimeSTAR Max Premix, 10 pmol of each primer, and 50 μL of sterile water. As a reaction temperature condition, a cycle consisting of 98 ° C. for 10 seconds, 55 ° C. for 15 seconds, and 72 ° C. for 1 minute / kbp was repeated 30 times using TaKaRa PCR Thermal Cylcer Dice Touch (model TP350). However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 2 minutes.

続いて、pTDH3eIを鋳型としてFw_pTDH3eI_AODt(配列番号15)およびRv_pTDH3eI_TDH3p(配列番号16)をプライマーとしたPCRにより増幅した遺伝子断片約6800bpと、National Center for Biotechnology Information(NCBI)から取得したマウス由来のMI
OXの遺伝子配列をCandida boidniiのコドン頻度に最適化し合成したMIOXをコードする遺伝子(配列番号7)を含むpUC57プラスミドベクターを鋳型としてFw_MIOX_pTDH3eI(配列番号17)およびRv_MIOX_pTDH3eI(配列番号18)をプライマーとしたPCR増幅により得られた遺伝子断片約880bpとを、In-Fusion HD Cloning Kit(TaKaRa)を用いて連結して得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。このようにして得られた組み換え大腸菌を100μg/mL アンピシリンを含むLB寒天培地に塗抹した。この培地上でコロニーを形成したクローンを、100μg/mL アンピシリンを含むLB液体培地を用いて液体培養した後、得られた菌体からGenEluteTM HP Plasmid Miniprep Kit (SIGMA-ALDRICH製)を用いてプラスミドDNAを抽出した。得られたプラスミドDNAをpTDH3eI-MIOXと命名した。
PCR反応液は、鋳型DNA 10〜50ng、PrimeSTAR Max Premix 25μL、各々プライマー10pmol、及び滅菌水にて全量50μLの組成とした。反応温度条件は、 TaKaRa PCR Thermal Cylcer Dice Touch(型式TP350)を用い、98℃で10秒、55℃で15秒、72℃で1分/kbpからなるサイクルを30回繰り返した。ただし、1サイクル目の94℃での保温は2分とした。
Subsequently, about 6800 bp of a gene fragment amplified by PCR using pTDH3eI as a template and Fw_pTDH3eI_AODt (SEQ ID NO: 15) and Rv_pTDH3eI_TDH3p (SEQ ID NO: 16) as a primer, and a mouse-derived MI obtained from the National Center for Biotechnology Information (NCBI)
The OX gene sequence was optimized to the codon frequency of Candida boidnii and the pUC57 plasmid vector containing the synthesized MIOX gene (SEQ ID NO: 7) was used as a template, and Fw_MIOX_pTDH3eI (SEQ ID NO: 17) and Rv_MIOX_pTDH3eI (SEQ ID NO: 18) were used as primers. Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with a plasmid DNA obtained by ligating a gene fragment of about 880 bp obtained by PCR amplification using an In-Fusion HD Cloning Kit (TaKaRa). The recombinant E. coli thus obtained was spread on an LB agar medium containing 100 μg / mL ampicillin. Clones that formed colonies on this medium were subjected to liquid culture using an LB liquid medium containing 100 μg / mL ampicillin, and plasmids were obtained from the resulting cells using the GenElute HP Plasmid Miniprep Kit (manufactured by SIGMA-ALDRICH). DNA was extracted. The obtained plasmid DNA was designated as pTDH3eI-MIOX.
The PCR reaction solution had a composition of 10 to 50 ng of template DNA, 25 μL of PrimeSTAR Max Premix, 10 pmol of each primer, and 50 μL of total volume with sterilized water. As the reaction temperature conditions, a cycle consisting of 98 ° C. for 10 seconds, 55 ° C. for 15 seconds, and 72 ° C. for 1 minute / kbp was repeated 30 times using TaKaRa PCR Thermal Cylcer Dice Touch (model TP350). However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was set to 2 minutes.

さらに、上で構築したpTDH3eI-MIOXを鋳型としてFw_pTDH3eIMIOX_MIOX(配列番号19)およびRv_pTDH3eIMIOX_TDH3pro(配列番号20)をプライマーとしてPCR増幅して得られた遺伝子断片約6800bpと、National Center for Biotechnology Information(NCBI)から取得したPseudomonas syringaeのUdh遺伝子をCandida boidniiのコドン頻度に最適化し合成したUdh遺伝子(配列番号11)を含むpUC57プラスミドベクターを鋳型としてFw_Udh_TDH3p(配列番号21)および Rv_Udh_MIOX(配列番号22)をプライマーとしてPCR増幅した遺伝子断片約830bpとを、In-Fusion HD Cloning Kit(TaKaRa)を用いて連結することでMIOX-Udh融合タンパク質発現用プラスミドpTDH3eI-Udh-MIOXを作製した(図4)。   Furthermore, about 6800 bp of a gene fragment obtained by PCR amplification using the above-constructed pTDH3eI-MIOX as a template and Fw_pTDH3eIMIOX_MIOX (SEQ ID NO: 19) and Rv_pTDH3eIMIOX_TDH3pro (SEQ ID NO: 20) as primers, and from the National Center for Biotechnology Information (NCBI) The obtained Use gene of Pseudomonas syringae was optimized to the codon frequency of Candida boidnii, and the pUC57 plasmid vector containing the synthesized Udh gene (SEQ ID NO: 11) was used as a template and PCR was performed using Fw_Udh_TDH3p (SEQ ID NO: 21) and Rv_Udh_MIOX (SEQ ID NO: 22) as primers. The amplified gene fragment of about 830 bp was ligated using an In-Fusion HD Cloning Kit (TaKaRa) to prepare a plasmid pTDH3eI-Udh-MIOX for expressing a MIOX-Udh fusion protein (FIG. 4).

同様に、MIOXのC末端側に6×Hisタグを付加した融合タンパク質発現用プラスミドを作成した。上記のプライマーRv_MIOX_pTDH3eIの代わりに、プライマーRv_C_His_pNoteI_MIOX(配列番号23)を用いてpTDH3eI-MIOX-6xHisを作成した後、上述したのと同様の方法でpTDH3eI-Udh-MIOX-6xHisを作製した(図5)。   Similarly, a plasmid for expressing a fusion protein in which a 6 × His tag was added to the C-terminal side of MIOX was prepared. After preparing pTDH3eI-MIOX-6xHis using the primer Rv_C_His_pNoteI_MIOX (SEQ ID NO: 23) instead of the above primer Rv_MIOX_pTDH3eI, pTDH3eI-Udh-MIOX-6xHis was prepared in the same manner as described above (FIG. 5). .

(2)グルカル酸生産Candida boidniiの作製
グルカル酸生産用Candida boidniiは、上述したイノシトール生産Candida boidnii MCB23株由来ウラシル要求性変異株MCB39の染色体DNA上にMIOX−Udh融合タンパク質発現カセットを導入することで作製した。上記の方法で作製したMIOX−Udh融合タンパク質発現用プラスミドpTDH3eI-Udh-MIOXおよびpTDH3eI-Udh-MIOX-6xHisを各々SpeIにて制限酵素処理することで直鎖状にし、Fast Yeast Transformation Kit(TaKaRa)を用いてCandida boidnii MCB39株を形質転換した。得られた組換え酵母をYeast Synthetic Drop-out Medium Supplements without uracil(SIGMA-ALDRICH社)を含有するSD寒天培地(0.67% Yeast Nitrogen Base w/o Amino Acids)Difco社)、2% グルコース、2% 寒天)に塗抹した。この培地上でコロニーを形成したクローンを、MCB229と命名した。
なお、MCB229株は、2018年6月18日に、独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センター(郵便番号:292-0818、住所:千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8 122号室)に、国内寄託がなされている(受託番号:NITE P−02746)。
(2) Preparation of glucaric acid-producing Candida boidnii Candida boidnii for glucaric acid production was obtained by introducing the MIOX-Udh fusion protein expression cassette onto the chromosomal DNA of the uracil-requiring mutant MCB39 derived from the inositol-producing Candida boidnii MCB23 strain described above. Produced. The plasmids pTDH3eI-Udh-MIOX and pTDH3eI-Udh-MIOX-6xHis for expression of the MIOX-Udh fusion protein produced by the above method were each treated with a restriction enzyme with SpeI to make them linear, and a Fast Yeast Transformation Kit (TaKaRa) Was used to transform Candida boidnii MCB39 strain. The obtained recombinant yeast was subjected to SD agar medium (0.67% Yeast Nitrogen Base w / o Amino Acids) Difco containing Yeast Synthetic Drop-out Medium Supplements without uracil (SIGMA-ALDRICH), 2% glucose, 2% Agar). The clone that formed a colony on this medium was named MCB229.
The MCB229 strain was obtained on June 18, 2018, by the National Institute of Technology and Evaluation, Patent Microorganisms Depositary Center (postal code: 292-0818, address: 2-5-8 Kazusa Kamatari, Kisarazu-shi, Chiba). ), A domestic deposit has been made (accession number: NITE P-02746).

(3)superfolderGFP発現用プラスミドを用いたランダム挿入変異株の取得
上記MCB229株のゲノムにランダム挿入変異を導入し、さらなるグルカル酸高生産株の取得を試みた。変異導入のためのプラスミドは、形質転換のマーカー遺伝子としてZeocin耐性遺伝子を保持し、変異導入されたことを簡便に確認するために蛍光タンパクsuperfolder GFP(J. D. Pedelacq et al., Nat. Biotechnology, 24 (2006) 79-88)遺伝子
を発現するように、pTHD3eI-MIOXを基にして以下のように設計した。
(3) Acquisition of a random insertion mutant strain using a plasmid for superfolderGFP expression A random insertion mutation was introduced into the genome of the above-mentioned MCB229 strain, and an attempt was made to obtain a further high glucaric acid-producing strain. The plasmid for mutagenesis retains the Zeocin resistance gene as a marker gene for transformation, and a fluorescent protein superfolder GFP (JD Pedelacq et al., Nat. Biotechnology, 24 ( 2006) 79-88) The gene was designed as follows based on pTHD3eI-MIOX.

まず、pTHD3eI-MIOX を鋳型としてFw_MIOX_inverse(配列番号24)およびRv_TDH3p_inverse(配列番号25)をプライマーとしてPCRにより増幅した遺伝子断片と、superfolderGFPをコードする遺伝子(配列番号26)を含むプラスミドを鋳型としFw_sGFP(配列番号27)およびRv_sGFP(配列番号28)をプライマーとしたPCRにより増幅した遺伝子断片とを、In-Fusion HD Cloning Kit(Takara)を用いて連結することで、superfolderGFP発現用プラスミドpTDH3eI-sfGFPを作成した。   First, a gene fragment amplified by PCR using pTHD3eI-MIOX as a template and Fw_MIOX_inverse (SEQ ID NO: 24) and Rv_TDH3p_inverse (SEQ ID NO: 25) as a primer, and a plasmid containing a gene encoding superfolderGFP (SEQ ID NO: 26) as a template, Fw_sGFP ( The plasmid pTDH3eI-sfGFP for superfolderGFP expression was prepared by ligating a gene fragment amplified by PCR using SEQ ID NO: 27) and Rv_sGFP (SEQ ID NO: 28) as primers using an In-Fusion HD Cloning Kit (Takara). did.

続いて、pTDH3eI-sfGFPの形質転換マーカー遺伝子をura3遺伝子からZeocin耐性遺伝子へ置換した。具体的には、pTDH3eI-sfGFPを鋳型としFw_pTDH3eIMIOX-Amp(配列番号29)およびRv_pTDH3eIMIOX_AODt(配列番号30)をプライマーとしたPCRにより増幅した遺伝子断片と、pREMI-Zc(J. D. Pedelacq et al., Nat. Biotechnology, 24 (2006) 79-88)を鋳型としFw_pREMIZc(配列番号31)およびRv_pREMIZc(配列番号32)をプライマーとしたPCRにより増幅した遺伝子断片とを、In-Fusion HD Cloning Kit (Takara) (Takara)を用いて連結し、pTDH3eI-sfGFP-Zcを作成した(図6)。   Subsequently, the transformation marker gene of pTDH3eI-sfGFP was replaced from the ura3 gene to a Zeocin resistance gene. Specifically, a gene fragment amplified by PCR using pTDH3eI-sfGFP as a template and Fw_pTDH3eIMIOX-Amp (SEQ ID NO: 29) and Rv_pTDH3eIMIOX_AODt (SEQ ID NO: 30) as primers, and pREMI-Zc (JD Pedelacq et al., Nat. Biotechnology, 24 (2006) 79-88) as a template, and a gene fragment amplified by PCR using Fw_pREMIZc (SEQ ID NO: 31) and Rv_pREMIZc (SEQ ID NO: 32) as primers, and In-Fusion HD Cloning Kit (Takara) (Takara) ) To prepare pTDH3eI-sfGFP-Zc (FIG. 6).

pTHD3eI-sfGFP-ZcをHindIII消化して直鎖状にし、Fast Yeast Transformation Kit(Takara)を用いてC. boidiniiMCB229株に形質転換した。得られた組換え酵母をZeocin 50μg/mLを含有するYPD培地に塗抹した。このようにして取得した株におけるsuperfolderGFPタンパク質の発現を、蛍光顕微鏡観察にて確認することでゲノム上への遺伝子挿入を確認した。   pTHD3eI-sfGFP-Zc was linearized by HindIII digestion and transformed into C. boidinii MCB229 strain using Fast Yeast Transformation Kit (Takara). The obtained recombinant yeast was spread on a YPD medium containing Zeocin 50 μg / mL. The insertion of the gene into the genome was confirmed by confirming the expression of the superfolderGFP protein in the strain obtained in this manner by fluorescence microscopy.

(4)superfolderGFP発現用プラスミド挿入変異株のグルカル酸生産評価
superfolderGFPの蛍光強度の高い5株(AHC006−10、11、13、15、及び16。なおAHC006−16はMCB230と命名した。)について、YPD培地5mLにて30℃で24時間前培養後、表3に示した組成のMIS2培地5mLにOD660=0.1となるように植菌し、30℃、180rpmにて76時間培養した。
(4) Evaluation of glucaric acid production in mutants with plasmid insertion for superfolderGFP expression
For five strains of superfolderGFP having high fluorescence intensity (AHC006-10, 11, 13, 15, and 16; AHC006-16 was named MCB230), the cells were precultured in 5 mL of YPD medium at 30 ° C for 24 hours, and the results were shown in Table 1. The cells were inoculated to 5 mL of MIS2 medium having the composition shown in No. 3 so that OD 660 = 0.1, and cultured at 30 ° C. and 180 rpm for 76 hours.

解析は、Applied Biosystems 4000 QTRAP(R) LC/MS/MS Systemを用いて行なった。カラムはSeQuant ZIC-HILIC 100×2.1mm 3.5μm 100Å(Merck Millipore)を使用した。移動相として20mM ギ酸アンモニウム水溶液(pH7.5)(SolventA)と20mM ギ酸アンモニウム含有アセトニトリル(pH7.5)(SolventB)を用い、SolventBの混合比を0%(0分)→0%(2分)→20%(20分)→100%(24分)→100%(26分)と経時的に増加させることにより行った(流速0.15mL/min、温度40℃)。質量電荷比(m/z=209)のピークをモニタリングすることによりグルカル酸を検出、定量した。その結果、MCB230株におけるグルカル酸収量は5mLスケールでの培養において200mg/Lであり、これはMCB229株の約3倍であった。
なお、MCB230株は、2018年6月18日に、独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センター(郵便番号:292-0818、住所:千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8 122号室)に、国内寄託がなされている(受託番号:NITE P−02747)。
Analysis was performed using the Applied Biosystems 4000 QTRAP (R) LC / MS / MS System. The column used was SeQuant ZIC-HILIC 100 × 2.1 mm 3.5 μm 100 ° (Merck Millipore). As a mobile phase, a 20 mM ammonium formate aqueous solution (pH 7.5) (Solvent A) and 20 mM ammonium formate containing acetonitrile (pH 7.5) (Solvent B) were used, and the mixing ratio of Solvent B was changed from 0% (0 min) to 0% (2 min). → 20% (20 minutes) → 100% (24 minutes) → 100% (26 minutes) by increasing over time (flow rate 0.15 mL / min, temperature 40 ° C). Glucaric acid was detected and quantified by monitoring the peak of the mass-to-charge ratio (m / z = 209). As a result, the glucaric acid yield in the MCB230 strain was 200 mg / L in the culture at the 5 mL scale, which was about three times that of the MCB229 strain.
The MCB230 strain was acquired on June 18, 2018, by the National Institute of Technology and Evaluation, Patent Microorganisms Depositary Center (zip code: 292-0818, address: 2-5-8 Kazusa Kamatari, Kisarazu-shi, Chiba) ), A domestic deposit has been made (accession number: NITE P-02747).

<実施例4>グルカル酸生産C.boidinii MCB230の1Lジャーファーメンター培養評価
上記で作製したC.boidiniiMCB230をYPD培地3mLにて30℃で8時間、種培養後、YPD培地100mLにOD660=0.1となるように植菌し、30℃、160rpmにて24時間本培養を行った。得られた菌体を表5に示した組成のMIS3培地400mLを含む1Lジャーファーメンター(エイブル)にOD660=0.5となるように植菌し、培養温度30℃、撹拌回転数800rpm、通気量1vvm、pH=3に制御した条件又は無中和条件(pH=2付近)にて、136時間培養した。中和剤としては3.5
%アンモニア水を用いた。
<Example 4> Evaluation of 1 L jar fermenter culture of glucaric acid-producing C. boidinii MCB230 C. boidinii MCB230 prepared above was seed-cultured in 3 mL of YPD medium at 30 ° C for 8 hours, and then OD 660 = 0 in 100 mL of YPD medium. 1 and then main-cultured at 30 ° C. and 160 rpm for 24 hours. The obtained cells were inoculated into a 1 L jar fermenter (Able) containing 400 mL of MIS3 medium having the composition shown in Table 5 so that OD 660 = 0.5, and the culture temperature was 30 ° C., the stirring rotation speed was 800 rpm, The cells were cultured for 136 hours under the conditions of controlling the aeration rate at 1 vvm and pH = 3 or under non-neutralizing conditions (around pH = 2). 3.5 as neutralizer
% Ammonia water was used.

Figure 2020022377
Figure 2020022377

解析は、HPLC(島津製作所)を用いて行なった。カラムはCOSMOSIL HILIC 5μm 4.6×250mm Column(ナカライテスク)を使用した。移動相としてアセトニトリル/10mMリン酸ナトリウムバッファー(pH7.0)=50/50(流速1mL/min、温度30℃)を用いてアイソクラティックに溶出させ、210nmのUV吸収をモニタリングすることでグルカル酸を検出、定量した。分析の結果得られたグルカル酸蓄積量の経時変化を図7に示した。培養終点でのグルカル酸蓄積量は制御pH=3の条件では1.5g/L、無中和条件では0.4g/Lであった。   The analysis was performed using HPLC (Shimadzu Corporation). The column used was a COSMOSIL HILIC 5 μm 4.6 × 250 mm Column (Nacalai Tesque). Glucaric acid was eluted isocratically using acetonitrile / 10 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0) = 50/50 (flow rate 1 mL / min, temperature 30 ° C.) as a mobile phase and monitoring UV absorption at 210 nm. Was detected and quantified. FIG. 7 shows the change over time in the amount of accumulated glucaric acid obtained as a result of the analysis. The amount of glucaric acid accumulated at the end of the culture was 1.5 g / L under the condition of control pH = 3, and 0.4 g / L under the non-neutralizing condition.

本発明によれば、グルコースやガラクトースなどの一般的な有機原料から、副生物を抑制しながら効率的かつ低コストでグルカル酸を製造することができため、産業上の利用可能性が高い。   According to the present invention, glucaric acid can be produced efficiently and at low cost from common organic raw materials such as glucose and galactose while suppressing by-products, and thus has high industrial applicability.

Claims (13)

ミオ−イノシトール−1−リン酸シンターゼ活性、ミオ−イノシトールモノフォスファターゼ活性、ミオ−イノシトールオキシゲナーゼ活性、及びウロン酸デヒドロゲナーゼ活性を有する、高耐酸性微生物。   A highly acid-resistant microorganism having myo-inositol-1-phosphate synthase activity, myo-inositol monophosphatase activity, myo-inositol oxygenase activity, and uronic acid dehydrogenase activity. 前記高耐酸性微生物がキャンディダ(Candida)属酵母である請求項1に記載の微生物。   The microorganism according to claim 1, wherein the highly acid-resistant microorganism is a yeast of the genus Candida. 前記高耐酸性微生物がキャンディダ・ボイディニィ(Candida boidinii)である請求項2に記載の微生物。   The microorganism according to claim 2, wherein the highly acid-resistant microorganism is Candida boidinii. ミオ−イノシトールオキシゲナーゼ活性を有する酵素とウロン酸デヒドロゲナーゼ活性を有する酵素とを、融合タンパク質として発現する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の微生物。   The microorganism according to any one of claims 1 to 3, which expresses an enzyme having myo-inositol oxygenase activity and an enzyme having uronic acid dehydrogenase activity as a fusion protein. ミオ−イノシトールオキシゲナーゼ活性を有する酵素を可溶化タンパク質として発現する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の微生物。   The microorganism according to any one of claims 1 to 4, which expresses an enzyme having myo-inositol oxygenase activity as a solubilized protein. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の微生物又はその処理物を、pH5以下の水性媒体中で有機原料に作用させる工程を含む、グルカル酸の製造方法。   A method for producing glucaric acid, comprising a step of causing the microorganism or the processed product thereof according to any one of claims 1 to 5 to act on an organic raw material in an aqueous medium having a pH of 5 or less. 前記有機原料がグルコース、キシロース、スクロース、デンプン、廃糖蜜、ミオ−イノシトール、グリセロール、リビトール、エリスリトールからなる群から選択される一つ以上を含有する、請求項6に記載の製造方法。   The method according to claim 6, wherein the organic raw material contains at least one selected from the group consisting of glucose, xylose, sucrose, starch, molasses, myo-inositol, glycerol, ribitol, and erythritol. 前記水性媒体がpH3.5以下である、請求項6または7に記載の製造方法。   The method according to claim 6, wherein the aqueous medium has a pH of 3.5 or less. 前記水性媒体がpH2.5以上である請求項6〜8のいずれか一項に記載の製造方法。   The method according to any one of claims 6 to 8, wherein the aqueous medium has a pH of 2.5 or more. 前記水性媒体を中和する工程を含まない、請求項6〜9のいずれか一項に記載の製造方法。   The method according to any one of claims 6 to 9, wherein the method does not include a step of neutralizing the aqueous medium. 前記水性媒体中でグルカル酸を生成させながらその結晶を析出させる、請求項6〜10のいずれか一項に記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 6 to 10, wherein the crystals are precipitated while generating glucaric acid in the aqueous medium. 請求項6〜11のいずれか一項に記載の方法によりグルカル酸を製造する工程、および前記工程で得られたグルカル酸を原料として2,5−フランジカルボン酸へ変換する工程を含む、2,5−フランジカルボン酸の製造方法。   A method for producing glucaric acid by the method according to any one of claims 6 to 11, and a step of converting glucaric acid obtained in the step into 2,5-furandicarboxylic acid as a raw material, A method for producing 5-furandicarboxylic acid. 請求項6〜11のいずれか一項に記載の方法によりグルカル酸を製造する工程、および前記工程で得られたグルカル酸を原料として2,5−フランジカルボン酸ジエステルへ変換する工程を含む、2,5−フランジカルボン酸ジエステルの製造方法。   A method for producing glucaric acid by the method according to any one of claims 6 to 11, and a step of converting the glucaric acid obtained in the step into a 2,5-furandicarboxylic acid diester as a raw material, , 5-furandicarboxylic acid diester production method.
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