JP2666068B2 - Method for producing xylitol by Rhonera - Google Patents

Method for producing xylitol by Rhonera

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修 小澤
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耕太郎 大塚
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は低カロリー甘味料として有用なキシリトール
の製造法に関し、より詳しくは、ローネラ属によるキシ
ロースからキシリトールを製造する方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing xylitol useful as a low-calorie sweetener, and more particularly to a method for producing xylitol from xylose by Rhonera.

[従来の技術] キシリトールはキシロースを還元して得られる糖アル
コールの一種で、近年糖尿病患者に有効な甘味料として
注目されている。
[Prior Art] Xylitol is a type of sugar alcohol obtained by reducing xylose, and has recently attracted attention as an effective sweetener for diabetic patients.

しかし、現在工業的にはキシロースの化学的還元法に
より製造されており、製造コストが高く、ために製品は
かなり高価となる。
However, at present, it is manufactured industrially by the chemical reduction method of xylose, and the manufacturing cost is high, so that the product is considerably expensive.

また、キシロースの還元において酵素反応による製造
が試みられているが(特開昭61−63291号,特開昭61−8
5186号、特開昭62−104588号)、これらの発明では高価
なNAD(P)Hが関与するので、工業的にはNAD(P)の
NAD(P)Hへの再生系が必要である。
In addition, production by enzymatic reaction in the reduction of xylose has been attempted (JP-A-61-63291, JP-A-61-881).
No. 5186, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-104588), these inventions involve expensive NAD (P) H, so that NAD (P)
A reproduction system for NAD (P) H is required.

NAD(P)Hのような補酵素を必要とする酵素反応
は、補酵素が反応生成物に比較して著しく高価であるう
えに、反応系からの実用的な分離方法が確立されていな
いこともあり、未だ実用化されていない。
Enzyme reactions that require coenzymes such as NAD (P) H require that coenzymes are significantly more expensive than reaction products, and that a practical separation method from the reaction system has not been established. And has not yet been put to practical use.

その他、酵母ピヒヤ・クェルシプス(Pichia quercip
us)などの微生物を用いた発酵法によるキシロースの製
法もあるが(特公昭48−23038号)、培養時間が長く、
好ましい方法とはいい難い。
In addition, the yeast Pichia quercips
xylose by fermentation using microorganisms such as us) (Japanese Patent Publication No. 48-23038), but the culture time is long,
It is not a good method.

[本発明の目的] 本発明の目的とするところは、キシリトールを微生物
の利用により容易、かつ低コストに製造でき、もって工
業上採算ベースに乗れるキシリトールの製造方法を提供
できるようにしたことにある。
[Object of the present invention] An object of the present invention is to provide a method for producing xylitol which can be easily and inexpensively produced by utilizing microorganisms and which can be industrially profitable. .

[問題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明者らは種々の微生
物について研究を行ったところ、ローネラ属に属する微
生物がキシロースからキシリトールを特異的に生成する
ことを突き止め、本発明方法を開発するに至った。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present inventors conducted research on various microorganisms, and found that microorganisms belonging to the genus Rhonera specifically produce xylitol from xylose. As a result, the method of the present invention has been developed.

しかして本発明に係るキシリトールの製造方法は、 (1)D−キシロースを主要原料とする培地に、キシリ
トール生産能を有するローネラ属に属する微生物を接種
し、好気条件下で培養してキシリロールを生成蓄積さ
せ、これを採取すること(以下培養法という)、 (2)D−キシロースを含む液に、培養によって得られ
たキシリトール生産能を有するローネラ属の菌体および
菌体処理物を反応させてキシリトールを生成させ、これ
を採取すること、 を特徴とする。
Thus, the method for producing xylitol according to the present invention comprises the steps of (1) inoculating a medium containing D-xylose as a main raw material with a microorganism belonging to the genus Rhonera capable of producing xylitol, and culturing it under aerobic conditions to produce xylitol. (2) reacting a liquid containing D-xylose with cells of the genus Rhonera having xylitol-producing ability obtained by culturing, and treating the cells with a solution containing D-xylose; To produce xylitol and collect it.

本発明において使用されるローネラ属の微生物として
は、例えばローネラ・アクアティリス(Rahnella aquat
ilis:JCM−1683)が挙げられる。
Examples of the microorganisms belonging to the genus Rhonella used in the present invention include, for example, Rahnella aquatilis (Rahnella aquat).
ilis: JCM-1683).

上述した本発明方法において、培養法におけるキシリ
トール生成に用いるキシロース濃度は1〜20%の広い範
囲で使用することができるが、10%程度が適当である。
In the above-mentioned method of the present invention, the concentration of xylose used for xylitol production in the culture method can be used in a wide range of 1 to 20%, but about 10% is appropriate.

また、培地にはその他微生物の増殖に必要な窒素化合
物、たとえばペプトン、アミノ酸、硫酸アンモニウム、
塩化アンモニウム等のいずれを加えてもよく、さらにカ
ルシウム、マグネシウム、燐酸塩等の無機塩類を加えて
使用するばあいもある。
In addition, the medium contains other nitrogen compounds necessary for the growth of microorganisms, such as peptone, amino acids, ammonium sulfate,
Any of ammonium chloride and the like may be added. In some cases, inorganic salts such as calcium, magnesium and phosphate may be added.

このように調整した培地に前培養しておいたローネラ
・アクアティリスを接種し、20〜37℃、好ましくは30℃
の温度の好気条件下において1〜10日間、好ましくは2
〜3日間振とう培養すると、培地中にキシリトールが蓄
積される。
The medium thus adjusted was inoculated with Rhonea aquatilis, which had been pre-cultured, and 20-37 ° C, preferably 30 ° C.
Under aerobic conditions at a temperature of 1 to 10 days, preferably 2
After shaking culture for 33 days, xylitol accumulates in the medium.

また、培養によって得られた前記微生物の菌体、およ
び菌体処理物によるキシリトールの生成は、キシロース
の濃度が1〜40%のかなり広い範囲で使用することがで
きるが、好ましくはキシロースの濃度は20%程度が適当
である。
The xylitol produced by the cells of the microorganism obtained by the culturing and the processed cells can be used in a considerably wide range of xylose concentration of 1 to 40%, preferably xylose concentration. About 20% is appropriate.

反応に使用する菌体はキシロースなどの単糖類、シュ
ークロースなどの二糖類、およびグルコン酸などの有機
酸を炭素源とし、それに微生物の増殖に必要な窒素化合
物(たとえばペプトン、アミノ酸、硫酸アンモニウム、
塩化アンモニウム等)を含む培地で増殖させた菌体を使
用することもできる。
The cells used for the reaction are monosaccharides such as xylose, disaccharides such as sucrose, and organic acids such as gluconic acid as carbon sources, and nitrogen compounds necessary for the growth of microorganisms (eg, peptone, amino acids, ammonium sulfate,
Cells grown on a medium containing ammonium chloride or the like can also be used.

本発明で用いる菌体処理としては、上記方法で培養し
た菌体の抽出物及び上記方法で得られた菌体および菌体
抽出物をアルギン酸カルシウムやカラギナンなど通常の
方法で固定化したものを使用することができる。
As the cell treatment used in the present invention, an extract of the cells cultured by the above method and the cells obtained by the above method and those obtained by immobilizing the cell extract and the cell extract by a usual method such as calcium alginate or carrageenan are used. can do.

なお、本発明において使用される微生物のキシリトー
ル生産能については未だ知られておらず、本発明におい
て使用されるローネラ・アクアティリス(Rahnella aqu
atilis:JCM−1683)は最初のものである。
The xylitol-producing ability of the microorganism used in the present invention is not yet known, and the Rhoneella aquatilis (Rahnella aquatis) used in the present invention is not known.
atilis: JCM-1683) is the first one.

[実 施 例] 次ぎに本発明方法の実施例を以下に説明するが、これ
らの実施例に本発明方法は限定されるものではない。
EXAMPLES Examples of the method of the present invention will be described below, but the method of the present invention is not limited to these examples.

実施例1 D−キシロース ……10 % グルコン酸 ……3 % 硫酸アンモニウム ……0.4 % 酵母エキス ……0.14% 燐酸一カリウム ……0.34% 燐酸二ナトリウム(12水塩) ……2.7 % 硫酸マグネシウム ……0.08% 塩化カルシウム ……0.06% pH ……7.0 上記組成の培地100mlを500ml容三角フラスコにとり、
別に培養しておいたローネラ・アクアティリスの培養液
1mlを接種し、30℃で4日間ロータリシェーカーで振と
う培養(160rpm)を行った。
Example 1 D-xylose 10% gluconic acid 3% ammonium sulfate 0.4% yeast extract 0.14% monopotassium phosphate 0.34% disodium phosphate (12-hydrate) 2.7% magnesium sulfate 0.08% Calcium chloride ... 0.06% pH ... 7.0 Put 100 ml of the above medium into a 500 ml Erlenmeyer flask,
Separately cultured Rhonela aquatilis culture
1 ml was inoculated, and shaking culture (160 rpm) was performed at 30 ° C. for 4 days using a rotary shaker.

高速液体クロマトグラフィーにより生成したキシリト
ールを測定したところ、10gのキシロースより3.4gのキ
シリトールが生成していた。
When xylitol produced was measured by high performance liquid chromatography, 3.4 g of xylitol was produced from 10 g of xylose.

なお、キシリトールの定量は高速液体クロマトグラフ
ィー[ポンプは日立製作所製L−6000型、検出器は昭和
電工製SE−31型、カラムはShodex RSpak DC−613昭和電
工製、溶媒はアセトニトリル:水=70:30(流速は0.8ml
/min.,カラム温度は60℃。)を用いた]を実施し、ピー
ク面積より求めた。
The amount of xylitol was determined by high performance liquid chromatography [pump: L-6000 type, manufactured by Hitachi, Ltd .; detector: SE-31 type, manufactured by Showa Denko; column: Shodex RSpak DC-613; manufactured by Showa Denko; solvent: acetonitrile: water = 70 : 30 (0.8ml flow rate
/ min., column temperature is 60 ℃. ) Was carried out and the peak area was determined.

以下同様である。 The same applies hereinafter.

実施例2 実施例1で用いた培地100mlを500ml容三角フラスコに
とり、別に前培養しておいたローネラ・アクアティリス
の培養液1mlを接種し、30℃で1日間ロータリーシェー
サーで振とう培養(160rpm)を行った。
Example 2 100 ml of the medium used in Example 1 was placed in a 500 ml Erlenmeyer flask, inoculated with 1 ml of a pre-cultured culture of Rhonea aquatilis, and shake-cultured at 30 ° C. for 1 day with a rotary shaker ( 160 rpm).

培養終了後、遠心分離機にて遠心分離(15000rpm)し
て菌体を回収し、回収した菌体を蒸留水50mlで2回洗浄
後、蒸留水50mlに懸濁した。
After completion of the culture, the cells were collected by centrifugation (15000 rpm) using a centrifuge, and the collected cells were washed twice with 50 ml of distilled water and suspended in 50 ml of distilled water.

この菌体懸濁液にキシロース20g含む1/5M燐酸緩衝液
(pH7.0)50mlを加え、30℃で20時間反応を実施した。
To this cell suspension was added 50 ml of a 1/5 M phosphate buffer (pH 7.0) containing 20 g of xylose, and the reaction was carried out at 30 ° C for 20 hours.

反応終了液中のキシリトール量を高速液体クロマトグ
ラフィーで測定した結果、1.7gであった。
As a result of measuring the amount of xylitol in the reaction-finished liquid by high performance liquid chromatography, it was 1.7 g.

[効 果] 本発明方法によれば、ローネラ属の使用によりキシロ
ースからキシリトールを生成、培養せしめるので、従来
の製造コストが高いキシロースの化学的還元法および補
酵素が高価な酵素反応による製造方法と異なり、キシリ
トールを容易に量産でき、工業上採算ベースに乗れるキ
シリトールの製造ができる。
[Effects] According to the method of the present invention, xylitol is produced and cultured from xylose by using the genus Rhonela. Therefore, the conventional method of chemically reducing xylose and the method of producing a coenzyme by using an expensive enzymatic reaction are expensive. In contrast, xylitol can be easily mass-produced, and xylitol can be produced on an industrially profitable basis.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】D−キシロースを主要原料とする培地に、
キシリトール生産能を有するローネラ(Rahnella)属に
属する微生物を接種し、好気条件下で培養してキシリト
ールを生成蓄積させ、これを採取することを特徴とする
ローネラ属によるキシリトールの製造方法。
A medium containing D-xylose as a main raw material,
A method for producing xylitol by the genus Rhonera, comprising inoculating a microorganism belonging to the genus Rhonella having xylitol-producing ability, culturing under aerobic conditions to produce and accumulate xylitol, and collecting the xylitol.
【請求項2】D−キシロースを含む液に、培養によって
得られたキシリトール生産能を有するローネラ(Rahnel
la)属の菌体および菌体処理物を反応させてキシリトー
ルを生成させ、これを採取することを特徴とするローネ
ラ属によるキシリトールの製造方法。
2. A solution containing xylitol obtained by culturing and containing a D-xylose solution.
la) A method for producing xylitol by the genus Rhonela, wherein xylitol is produced by reacting cells of the genus and treated cells.
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