JP2663458B2 - Organic acid production method - Google Patents

Organic acid production method

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JP2663458B2
JP2663458B2 JP62246954A JP24695487A JP2663458B2 JP 2663458 B2 JP2663458 B2 JP 2663458B2 JP 62246954 A JP62246954 A JP 62246954A JP 24695487 A JP24695487 A JP 24695487A JP 2663458 B2 JP2663458 B2 JP 2663458B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は生菌体利用による有機酸の製造方法に関す
る。 〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕 従来、メタノール資化性酵母のアルコールオキシダー
ゼにより、メタノールからホルムアルデヒドを製造し得
ることが知られている。 しかしながら、この反応を工業的に行う場合、アルコ
ールオキシダーゼがその反応生成物であるホルムアルデ
ヒドにより失活することが問題となる。 これを解決する方法として、メタノールをアルコール
オキシダーゼ、カタラーゼ及びアルデヒドディスミュー
ターゼの3種の酵素の存在下、一気に高収率にギ酸に転
換する方法が提案されている(特開昭61−128891号)。 本発明者らは、更に長期間に亘って1価アルコールか
ら有機酸を一気に高収率に転換し得る方法について種々
検討したところ、特定の菌株を2種組合わせて、それら
菌株の共存下に反応させると、所期の目的が達成できる
ことを知得した。 一般に、2種以上の菌株を同時に存在させて培養を行
うと、互いに相手の菌の生育を干渉し合い、目的とする
生産物を高収率で得ることは困難である為、通常は、先
に一方の菌株で培養し、それを滅菌或いは菌体を分離し
た後、次の菌株を添加して培養を行う等の方法がとられ
ているが、予想外にも、アルコールオキシダーゼ及びカ
タラーゼを産生する特定の菌株と、アルデヒドディスミ
ューターゼを産生する特定の菌株を組合せると、互いに
干渉することなく、しかも、精製酵素を使用した場合に
比べてより長期間に亘って高収率で1価アルコールから
有機酸に転換できることを見い出し本発明を完成するに
至った。 〔問題点を解決するための手段〕 即ち、本発明の要旨は、アルコールオキシダーゼ及び
カタラーゼを産生するハンセヌラ・ポリモルファーCBS4
732菌株及びアルデヒドディスミューターゼを産生する
シュードモナス・プチダF61菌株を反応液中に懸濁し、
酸素を通気しながら、1価アルコールを有機酸に転換す
ることを特徴とする有機酸の製造法に存する。 以下、本発明を詳細に説明する。 まず、本発明において用いられるアルコールオキシダ
ーゼ及びカタラーゼを産生する菌株は、メタノール資化
性酵母ハンセヌラ・ポリモルファーCBS4732〔ザ イー
スツ(The Yeasts),J.ロダー(J.RODDER)第2版(197
0)、第296〜299頁〕(1983年リスト・オブ・カルチャ
ーズ LIST OF CULTURES,第362頁,CENTRAALBUREAU VOOR
SCHIMMEL CULTURES及び1983年リスト・オブ・カルチャ
ーズ LIST OF CULTURES,第16頁,財団法人 発酵研究
所) また、本発明方法において用いられるアルデヒドディ
スミューターゼ(アルデヒド不均化酵素)は、補酵素の
添加なしにアルデヒド類の酸化還元を同時に行なう酵素
であり、かかる酵素を産生する菌株は、シュードモナス
プチダF61(Pseudomonas Putida F61)(微工研条寄
第1023号)である(特開昭61−128891号公報参照)。 これらの微生物の培養に必要な栄養物としては、とく
に限られるものではなく、通常微生物の培養に用いられ
るものが利用される。たとえば、炭素源としてはハンセ
ヌラ・ポリモルファーCBS4732はメタノールを、シュー
ドモナス・プチダF61はグルコース、シュクロース、フ
ラクトース、グリセロール、ソルビトール、糖密、澱粉
加水分解物等の糖質、酢酸、フマル酸等の有機酸、等が
利用される。窒素源としては、硝酸塩類、アンモニウム
塩類、コーンスティープリカー、酵母エキス、肉エキ
ス、酵母粉末、大豆加水分解液、綿実粉、ポリペプト
ン、ペントン等が挙げられる。無機塩としては、リン酸
カリウム、リン酸ナトリウム、硫酸マグネシムウ、塩化
ナトリウム等が利用できる。 培養温度は20〜40℃、特に25〜37℃が好適である。培
養は、通常16〜72時間程度、好気的に行なわれる。 本発明方法においては、1価アルコールを、上記2種
の菌株の存在下、酵素を通気しながら反応させる。 一価アルコールとしてはエタノール、1−プロパノー
ル、アリルアルコール、1−ブタノールが挙げられる。 反応は、通常pH5.5〜9.5、好ましくはpH7〜9で、通
常使用される緩衝液、たとえばリン酸カリウム等、中で
行なわれる。 反応温度は通常10〜45℃、好ましくは30〜40℃であ
る。 反応時間は、菌株の使用量、基質の濃度および種類な
らびに反応温度によって異なるが、通常10分〜100時
間、通常30分〜48時間程度から選ばれる。基質であるメ
タノールの濃度は、通常1mM〜数Mから選ばれる。 酸素は、たとえば空気又は酸素吹込み法により存在さ
せることができるが、その量は、通常、メタノールの等
モル量以上が用いられる。 ハンセヌラ・ポリモルファーCBS4732及びシュードモ
ナス・プチダF61は、夫々前培養して、105〜1010個/ml
となった時点で上記反応条件下に本培養する。 本発明によれば、精製した酵素を使用した場合に比べ
て、長期間に亘って高活性が持続するので、基質である
1価アルコールを逐次添加することができ、従って、有
機酸をより高収率で得ることができる。 1価アルコールを添加する時期は、通常、培養液の1
価アルコール濃度が50〜100mMの範囲になったときが好
ましい。 このようにして得られた生成物は常法にしたがって、
たとえばイオン交換樹脂処理等によって単離される。 〔発明の効果〕 本発明方法によれば、1価アルコールより、対応する
有機酸をより長期間に亘って安定にしかも高収率で得る
ことができる。 〔実施例〕 以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する
が、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例によ
って限定されるものではない。 実施例1 Water jacketつきのガラスシリンダー(20×100mm)
を利用し、温度を30℃に保ちつつ、マグネットスターラ
ーで撹拌した。 20mlの50mMリン酸バッファー(pH7.5)に、基質とし
て100mMのメタノールを添加し、42mgのハンセヌラ・ポ
リモルファーCBS4732及び82mgのシュードモナス・プチ
ダF61菌株(乾燥菌体重量)の生菌体を同時に添加し、
酸素ガス2.5ml・min-1を吹き込みながら反応を行った。 この際、pH・スタットを用い、0.1NNaOHで滴定し、pH
7.5に保った。 100mMメタノールは完全にギ酸に転換された。その結
果を図−1に示した。 実施例2 実施例1で100mMのメタノールを用いる代わりに200mM
メタノールを用いた他は同様に反応を行うと、75%の転
換率が得られた。その結果を図−1に示した。 比較例1 実施例1において生菌体の代わりに、フリーの酵素を
用いた他は同様に反応を行った。 その結果を図−1に示した。 実施例3 実施例1及び比較例1において更に100mMメタノール
を添加し、同様の反応を2回繰り返したところ、生菌体
を使用した場合は、再使用が可能であったがフリーの酵
素を使用した場合は酵素能力が失活しギ酸の生成はみら
れなかった。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an organic acid by utilizing living cells. [Problems to be Solved by the Related Art and the Invention] Conventionally, it has been known that formaldehyde can be produced from methanol using alcohol oxidase of a methanol-assimilating yeast. However, when this reaction is carried out industrially, there is a problem that alcohol oxidase is inactivated by the reaction product, formaldehyde. As a method for solving this problem, a method has been proposed in which methanol is immediately converted to formic acid in a high yield in the presence of three kinds of enzymes, alcohol oxidase, catalase and aldehyde dismutase (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-28891). ). The present inventors have further studied various methods capable of converting an organic acid from a monohydric alcohol to a high yield at a stretch over a long period of time. As a result, two types of specific strains are combined, and in the presence of these strains, It has been found that the intended purpose can be achieved by the reaction. Generally, when culturing is carried out in the presence of two or more strains at the same time, the growth of the other strains interferes with each other, and it is difficult to obtain a target product in high yield. Culturing with one strain and sterilizing or isolating the cells, then adding the next strain and culturing, but unexpectedly producing alcohol oxidase and catalase. The combination of the specific strain to be produced and the specific strain that produces aldehyde dismutase does not interfere with each other, and in a higher yield in a higher yield over a longer period of time than when the purified enzyme is used. The inventors have found that alcohol can be converted to an organic acid, and have completed the present invention. [Means for Solving the Problems] That is, the gist of the present invention is that Hansenula polymorpha CBS4 that produces alcohol oxidase and catalase.
Pseudomonas putida F61 strain producing 732 strain and aldehyde dismutase was suspended in the reaction solution,
A method for producing an organic acid, comprising converting a monohydric alcohol into an organic acid while passing oxygen. Hereinafter, the present invention will be described in detail. First, the strain producing alcohol oxidase and catalase used in the present invention is a methanol-assimilating yeast Hansenula polymorpha CBS4732 [The Yeasts, J. RODDER, 2nd edition (197)
0), pp. 296-299] (1983 LIST OF CULTURES, 362, CENTRAALBUREAU VOOR
SCHIMMEL CULTURES and 1983 LIST OF CULTURES, page 16, Fermentation Research Institute Foundation) The aldehyde dismutase (aldehyde disproportionating enzyme) used in the method of the present invention is obtained by adding a coenzyme. And an enzyme that simultaneously performs the redox of aldehydes without such an enzyme, and a strain that produces such an enzyme is Pseudomonas Putida F61 (Publication No. 1023). reference). The nutrients required for culturing these microorganisms are not particularly limited, and those usually used for culturing microorganisms are used. For example, as a carbon source, Hansenula polymorpha CBS4732 is methanol, Pseudomonas putida F61 is glucose, sucrose, fructose, glycerol, sorbitol, saccharide, sugar such as starch hydrolyzate, and organic acids such as acetic acid and fumaric acid. , Etc. are used. Examples of the nitrogen source include nitrates, ammonium salts, corn steep liquor, yeast extract, meat extract, yeast powder, soybean hydrolysate, cottonseed powder, polypeptone, penton, and the like. As the inorganic salt, potassium phosphate, sodium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride and the like can be used. The culture temperature is preferably from 20 to 40 ° C, particularly preferably from 25 to 37 ° C. The culture is usually performed aerobically for about 16 to 72 hours. In the method of the present invention, a monohydric alcohol is reacted in the presence of the above-mentioned two strains while aerating the enzyme. Examples of the monohydric alcohol include ethanol, 1-propanol, allyl alcohol, and 1-butanol. The reaction is usually carried out at pH 5.5 to 9.5, preferably pH 7 to 9, in a buffer commonly used, for example, potassium phosphate or the like. The reaction temperature is usually 10 to 45 ° C, preferably 30 to 40 ° C. The reaction time varies depending on the amount of the strain used, the concentration and type of the substrate, and the reaction temperature, but is usually selected from about 10 minutes to 100 hours, usually about 30 minutes to 48 hours. The concentration of methanol as a substrate is usually selected from 1 mM to several M. Oxygen can be present, for example, by air or oxygen blowing, but the amount is usually at least an equimolar amount of methanol. Hansenula polymorpher CBS4732 and Pseudomonas putida F61 were each pre-cultured to obtain 10 5 to 10 10 cells / ml.
At this point, main culture is performed under the above reaction conditions. According to the present invention, high activity is maintained over a long period of time as compared with the case where a purified enzyme is used, so that a monohydric alcohol serving as a substrate can be added successively, and therefore, an organic acid can be further reduced. It can be obtained in yield. The time when the monohydric alcohol is added is usually 1 hour of the culture solution.
It is preferred that the concentration of the hydric alcohol be in the range of 50 to 100 mM. The product thus obtained is prepared according to a standard method.
For example, it is isolated by ion exchange resin treatment or the like. [Effects of the Invention] According to the method of the present invention, a corresponding organic acid can be obtained more stably and in a higher yield than a monohydric alcohol for a longer period of time. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples as long as the gist is not exceeded. Example 1 Glass cylinder with water jacket (20 × 100mm)
The mixture was stirred with a magnetic stirrer while maintaining the temperature at 30 ° C. To 20 ml of 50 mM phosphate buffer (pH 7.5), 100 mM methanol was added as a substrate, and 42 mg of Hansenula polymorpha CBS4732 and 82 mg of viable cells of Pseudomonas putida F61 strain (dry cell weight) were simultaneously added. ,
The reaction was carried out while blowing 2.5 ml · min −1 of oxygen gas. At this time, using a pH stat, titrate with 0.1 N NaOH, and
Maintained at 7.5. 100 mM methanol was completely converted to formic acid. The results are shown in FIG. Example 2 Instead of using 100 mM methanol in Example 1, 200 mM
The reaction was carried out in the same manner except that methanol was used, and a conversion of 75% was obtained. The results are shown in FIG. Comparative Example 1 A reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that a free enzyme was used instead of the living cells. The results are shown in FIG. Example 3 In Example 1 and Comparative Example 1, 100 mM methanol was further added, and the same reaction was repeated twice. When live cells were used, they could be reused, but free enzymes were used. In this case, the enzyme ability was inactivated and no formic acid was produced.

【図面の簡単な説明】 図−1は実施例1、2及び比較例1におけるギ酸生成の
経時変化を示す。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows the change over time of formic acid production in Examples 1, 2 and Comparative Example 1.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:40) (C12P 39/00 C12R 1:78 1:40) (C12N 1/20 C12R 1:40) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical display location C12R 1:40) (C12P 39/00 C12R 1:78 1:40) (C12N 1/20 C12R 1 : 40)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.アルコールオキシダーゼ及びカタラーゼを産生する
ハンセヌラ・ポリモルファーCBS4732菌株及びアルデヒ
ドディスミューターゼを産生するシュードモナス・プチ
ダF61菌株を反応器中に懸濁し、酸素に通気しながら炭
素数1〜4の1価アルコールを有機酸に転換することを
特徴とする有機酸の製造法。
(57) [Claims] A Hansenula polymorpha CBS4732 strain producing alcohol oxidase and catalase and a Pseudomonas putida F61 strain producing an aldehyde dismutase are suspended in a reactor, and a monohydric alcohol having 1 to 4 carbon atoms is removed from the organic acid while passing through oxygen. A process for producing an organic acid, characterized in that it is converted to an organic acid.
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