JP2670838B2 - Method for producing L-α-amino acids - Google Patents
Method for producing L-α-amino acidsInfo
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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、微生物を利用して、ニトリル化合物、特に
はラセミ体のα−(N−アルキリデンアミノ)ニトリル
化合物からL−α−アミノ酸類を製造する方法に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention utilizes microorganisms to produce L-α-amino acids from nitrile compounds, particularly racemic α- (N-alkylideneamino) nitrile compounds. Regarding the method.
L−α−アミノ酸類は、食品、飼料、医薬及び化粧品
等の種々の分野に利用される重要な化学物質である。L-α-amino acids are important chemical substances used in various fields such as food, feed, medicine and cosmetics.
従来技術 従来、L−α−アミノ酸類を製造する方法としては、
発酵法、合成法、酵素法及び抽出法が知られている。こ
れらの方法のうち、合成法によるL−α−アミノ酸の製
造は、ストレッカー法或はその変法を用いてDL−α−ア
ミノ酸を合成し、次いで該アミノ酸を光学分割してL−
α−アミノ酸を製造するものであって、光学分割の方法
としてアミノアシラーゼを用いる酵素法等を採用してい
る(「化学」誌増刊「不斉合成と光学分割の進歩」昭和
57年10月15日発行、第175頁)。BACKGROUND ART Conventionally, as a method for producing L-α-amino acids,
Fermentation methods, synthetic methods, enzymatic methods and extraction methods are known. Among these methods, the L-α-amino acid can be produced by a synthetic method by synthesizing DL-α-amino acid using the Strecker method or its modified method, and then the amino acid is optically resolved to give L-α-amino acid.
An α-amino acid is produced, and an enzymatic method using aminoacylase is adopted as a method of optical resolution (“Chemical” magazine special issue “Asymmetric synthesis and progress of optical resolution”, Showa era).
Published October 15, 1957, p. 175).
しかし、上記合成法によるL−α−アミノ酸の製造法
は、光学分割段階においてコスト高となるため、経済的
理由から近年、アミノ酸の製造に占める割合が徐々に低
下してきている。However, the method for producing an L-α-amino acid by the above-mentioned synthetic method has a high cost in the step of optical resolution, and therefore the proportion of the amino acid in the production has gradually decreased in recent years due to economic reasons.
また、上記ストレッカー法によるα−アミノ酸の合成
における合成中間体である下記一般式 (Rはアルキル基、フェニル基等を示す)で表わされる
DL−α−アミノニトリルから微生物を利用してα−アミ
ノ酸を製造しようとする試みも報告されている〔Y.Fuku
da et al.、「ジャーナル オブ ファーメンテーショ
ン テクノロジイ(J.Ferment,Technol.)」49、1011
(1971)〕。しかし、この報告では、コリネバクテリウ
ム(Corynebacterium sp.)に属する微生物を用いてDL
−α−アミノプロピオニトリル並びにDL−α−アミノイ
ソバレロニトリルを加水分解してDL−アラニン並びにDL
−バリンを製造するものであって、L−α−アミノ酸は
直接得られない。また、ブレビバクテリウム属(Brevib
acterium sp.)の菌株R312を用いてDL−α−アミノニト
リルを加水分解してアミノ酸を製造する報告〔J.C.Jall
agas et al.「アドバンス オブ バイオケミカル エ
ンジニアリング(Abv.Biochem.Engineer.)」14、1(1
980)〕においても、DL−α−アミノニトリルからはDL
−α−アミノ酸しか得られていない。因に、上記報告
は、ブレビバクテリウム属の菌株R312から得られた変異
株であるブレビバクテリウムsp.A4を用いることによりD
L−α−アミノニトリルからL−α−アミノ酸とD−α
−アミド酸アミドとを生成し得ることを開示している
が、DL−α−アミノニトリルからL−α−アミノ酸のみ
を直接得ることに関しては、未だ報告はみられない。In addition, the following general formula, which is a synthetic intermediate in the synthesis of α-amino acid by the Strecker method, (R represents an alkyl group, a phenyl group, etc.)
Attempts to produce α-amino acids from DL-α-aminonitrile using microorganisms have also been reported [Y. Fuku.
da et al., “J.Ferment, Technol.” 49 , 1011
(1971)]. However, in this report, we used DLs using microorganisms belonging to Corynebacterium sp.
-Α-aminopropionitrile and DL-α-aminoisovaleronitrile are hydrolyzed to produce DL-alanine and DL
-Production of valine, L-α-amino acid is not directly obtained. In addition, Brevibacterium (Brevib
Amino acid production by hydrolyzing DL-α-aminonitrile using strain R312 of acterium sp. [JC Jall
agas et al. “Advance of Biochemical Engineering (Abv.Biochem.Engineer.)” 14 , 1 (1
980)], the DL-α-aminonitrile was
Only -α-amino acids were obtained. Incidentally, the above report shows that by using Brevibacterium sp.A4, which is a mutant strain obtained from strain R312 of the genus Brevibacterium.
From L-α-aminonitrile to L-α-amino acid and D-α
Amide acid amide, but there is no report yet on directly obtaining only L-α-amino acid from DL-α-aminonitrile.
また、DL−α−アミノニトリル化合物の微生物による
水和反応終了前に光を照射してアミノ酸を産生する方法
が開示されている(特開昭61−162191号公報)が、これ
とてDL−α−アミノ酸しか得られず、α−アミノニトリ
ル化合物からL−α−アミノ酸を直接得た例は報告され
ていない。更に本発明で原料として用いるα−(N−ア
ルキリデンアミノ)ニトリル化合物を微生物を用いて水
解しα−アミノ酸を製造した報告は未だみられない。Further, a method of producing an amino acid by irradiating with light before the hydration reaction of a DL-α-aminonitrile compound by a microorganism has been disclosed (Japanese Patent Laid-Open No. 61-162191). Only an α-amino acid is obtained, and no example of directly obtaining an L-α-amino acid from an α-aminonitrile compound has been reported. Furthermore, no report has yet been found that an α-amino acid was produced by hydrolyzing an α- (N-alkylideneamino) nitrile compound used as a raw material in the present invention using a microorganism.
発明が解決しようとする問題点 本発明者は、上記の現状に鑑み、鋭意研究を進めた結
果、ロドコッカス属(Rhodococcus sp.)、ミコバクテ
リウム属(Mycobacterium sp.)及びアースロバクター
属(Arthrobacter sp.)に属するニトリル加水分解能を
有する微生物をα−(N−アルキリデンアミノ)ニトリ
ル類に作用させるとL−α−アミノ酸類を選択的に産生
することを見い出した。本発明は、かかる知見に基いて
なされたもので、特定な属から選択されるニトリルの加
水分解能を有する微生物を利用して、α−(N−アルキ
リデンアミノ)ニトリル類から直接L−α−アミノ酸類
を製造するための方法を提供することを目的とする。Problems to be Solved by the Invention In view of the above-mentioned current situation, the present inventors have conducted intensive studies and as a result, have found that the genus Rhodococcus sp., The genus Mycobacterium ( Mycobacterium sp.), And the genus Arthrobacter ( Arthrobacter) It has been found that when a microorganism having a nitrile hydrolyzing ability belonging to sp.) is allowed to act on α- (N-alkylideneamino) nitriles, L-α-amino acids are selectively produced. The present invention has been made based on such findings, and utilizes a microorganism having a hydrolyzing ability of a nitrile selected from a specific genus to directly obtain an L-α-amino acid from α- (N-alkylideneamino) nitriles. It is an object to provide a method for producing a class.
問題点を解決するための手段 本発明は、下記一般式(I) 又は、下記一般式(II) (ただし、式中R1及びR2はアルキル基、置換アルキル
基、フェニル基、置換フェニル基、イミダゾリル基、置
換イミダゾリル基、インドリル基、置換インドリル基、
フリル基、置換フリル基、ピリジル基、置換ピリジル
基、チアゾリル基、置換チアゾリル基を示し、R1、R2は
それぞれ同じ基でも、異なる基でも良い)で表わされる
1種又は2種以上のニトリル化合物に、ロドコッカス属
(Rhodococcus sp.)、ミコバクテリウム属(Mycobacte
rium sp.)またはアースロバクター属(Arthrobacter s
p.)に属するニトリル加水分解活性を有する微生物を作
用させてL−α−アミノ酸類に変化せしめることから構
成されるものである。Means for Solving the Problems The present invention provides the following general formula (I) Alternatively, the following general formula (II) (However, in the formula, R 1 and R 2 are an alkyl group, a substituted alkyl group, a phenyl group, a substituted phenyl group, an imidazolyl group, a substituted imidazolyl group, an indolyl group, a substituted indolyl group,
A furyl group, a substituted furyl group, a pyridyl group, a substituted pyridyl group, a thiazolyl group, or a substituted thiazolyl group, wherein R 1 and R 2 may be the same or different, and one or more kinds of nitriles Compounds include Rhodococcus sp., Mycobacte
rium sp.) or Arthrobacter s
p.) and is converted into L-α-amino acids by the action of a microorganism having a nitrile hydrolysis activity.
本発明において利用される微生物は、上述のごとく、
ロドコッカス属(Rhodococcus sp.)、ミコバクテリウ
ム属(Mycobacterium sp.)及びアースロバクター属(A
rthrobacter sp.)に属する群から選択されるニトリル
の加水分解能を有するものであって、下記表1に示すも
のが例示し得る。Microorganisms used in the present invention, as described above,
Rhodococcus (Rhodococcus sp.), Mycobacterium (Mycobacterium sp.) And Arthrobacter (A
rthrobacter sp.) having a hydrolyzing ability of a nitrile selected from the group belonging to rthrobacter sp.), which can be exemplified by those shown in Table 1 below.
これらの微生物は工業技術院微生物工業技術研究所に
表1に示した寄託受理番号で昭和62年11月5日付けで寄
託されている。 These microorganisms have been deposited at the Institute of Microbial Technology, Institute of Industrial Science and Technology with the deposit accession numbers shown in Table 1 on November 5, 1987.
次に、上掲の各微生物の菌学的性状を表2に示す。 Next, Table 2 shows the mycological properties of the above-mentioned microorganisms.
表2にみられるとおり、本発明で利用される微生物は
いずれもグラム陽性の好気性菌であって、嫌気状態では
全く生育しない。また、運動性を示さず、カタラーゼは
陽性であって、耐熱性の胞子を形成しない。また、多形
性を示し、培養初期には菌糸状細胞が多く、分岐した細
胞や球形の細胞も認められる。糖の利用性については、
糖からガスを生成せず、酸生成力は微弱でリトマスミル
クに培養するとアルカリ性を示してミルクを青変する。 As seen in Table 2, all of the microorganisms used in the present invention are Gram-positive aerobic bacteria and do not grow at all in the anaerobic state. It also shows no motility, is positive for catalase and does not form thermostable spores. In addition, it shows polymorphism, many mycelial cells are present in the early stage of culture, and branched cells and spherical cells are also observed. For sugar availability,
It produces no gas from sugar, has a weak acid-producing ability, and when cultured in litmus milk, it becomes alkaline and turns milk blue.
上記各微生物のうち、ロドコッカスsp.(Rhodococcus
sp.)PC−29は、肉汁寒天上ではやや乾いたシワ状の集
落を作り、培養初期には分岐の著しい菌糸状の生育を示
し、5〜32℃で生育するが、37℃では生育しない。Among the above-mentioned each microorganism, Rhodococcus sp. (Rhodococcus
sp.) PC-29 forms a slightly dry wrinkle-like colony on broth agar, shows hyphal growth with marked branching in the early stage of culture, and grows at 5 to 32 ° C, but not at 37 ° C. .
一方、ロドコッカスsp.(Rhodococcus sp.)PA−34、
AB−16並びにBA−1は、5〜10℃では生育しないが、37
〜42℃でも生育し、いずれも培養初期に菌糸状となり、
その後に多数のOidiospore(分裂子)様の球状細胞を生
ずる。Meanwhile, Rhodococcus sp. (Rhodococcus sp.) PA -34,
AB-16 and BA-1 do not grow at 5-10 ° C, but 37
It grows even at ~ 42 ° C, and both become hyphae at the beginning of culture.
It then gives rise to a large number of Oidiospore-like spherical cells.
ミコバクテリウムsp.AB−43は、抗酸性染色(Acid−f
ast stain)が陽性で45℃では生育せず、粘性の黄橙色
の集落を作る。また、アースロバクターsp.(Arthrobac
ter sp.)PA−15並びにPC−3は、グラム陽性の桿菌で
あるが、その形態はかなり不規則で、培養を長く行うと
細胞中に顆粒を生じ、グラム染色性は陰性となり、球形
の細胞も現われる。この菌株は5〜10℃で生育する好冷
菌で37℃以上では生育しない。肉汁寒天状の集落は黄緑
色、クリーム状、ゼラチン及び澱粉の加水分解力はいず
れも強力であるが、セルロース分解力を有さない。Mycobacterium sp. AB-43 was treated with acid-fast staining (Acid-f
ast stain) is positive and does not grow at 45 ℃ and forms a viscous yellow-orange colony. Arthrobac sp. ( Arthrobac
ter sp.) PA-15 and PC-3 are Gram-positive bacilli, but their morphology is quite irregular, and when cultured for a long time, granules are formed in the cells, Gram stainability becomes negative, and globular Cells also appear. This strain is a psychrophilic bacterium that grows at 5-10 ° C and does not grow at 37 ° C or higher. The broth agar-like colony has a strong yellow-green, creamy, gelatin and starch hydrolyzing power, but does not have a cellulose decomposing power.
上記微生物は、それらの表2及び上述した性状に鑑
み、バージイズ マニュアル オブ システイマティッ
ク バクテリオロジイ(Bergey's Manual of Systemati
c Bacteriology,1986)に基いて同定した。In view of those Table 2 and the above-mentioned properties, the above-mentioned microorganisms are the Bergey's Manual of Systemati
c Bacteriology, 1986).
本発明において、上記各微生物を利用してL−α−ア
ミノ酸を生産するのに用いる基質である前記一般式
(I)および(II)で表わされるα−(N−アルキリデ
ンアミノ)ニトリル化合物(以下原料ニトリルと略記す
る)は、例えばストレッカー法の第1段目の反応である
α−アミノニトリル化合物の合成〔例えば、ジャーナル
オブ ファーメンテーション テクノロジイ(J.Ferm
ent.Technol.),49 1011(1971)あるいはケミストリ
ー レターズ(Chem.Lett.),687(1987)〕において、
原料アルデヒドの消失がガスクロマトグラフィー等によ
る分析において確認されたならば、ただちに過あるい
は抽出等の操作で無機塩を分離し、濃縮することにより
得ることができる。この粗生成物は、前記一般式(I)
および(II)で示されるα−(N−アルキリデンアミ
ノ)ニトリル化合物の部分加水分解物であるα−アミノ
ニトリルと、合成原料であるアルデヒドを不純物として
含むことがあり、これらを分留等の操作で除去した後、
基質として用いるが、粗生成物をそのまま基質として用
いることも可能である。In the present invention, the α- (N-alkylideneamino) nitrile compounds represented by the general formulas (I) and (II), which are substrates used for producing L-α-amino acids using the above-mentioned microorganisms (hereinafter The raw material nitrile is abbreviated as the first step reaction of the Strecker method, for example, synthesis of an α-aminonitrile compound [eg, Journal of Fermentation Technology (J.
ent.Technol.), 49 1011 (1971) or Chemistry Letters (Chem. Lett.), 687 (1987)],
When the disappearance of the starting aldehyde is confirmed by analysis by gas chromatography or the like, it can be obtained by immediately separating the inorganic salt by an operation such as filtration or extraction and concentrating it. This crude product has the general formula (I)
And α- (N-alkylideneamino) nitrile compound represented by (II), which is a partial hydrolyzate of α-aminonitrile, and aldehyde which is a synthetic raw material may be contained as impurities. After removing with
Although it is used as a substrate, it is also possible to use the crude product as it is as a substrate.
本発明の基質として用いるニトリル化合物の、一般式
(I)および(II)におけるR1、R2には特に制限はない
が、置換アルキル基等のそれぞれに含まれる置換基は、
例えばヒドロキシ、メトキシ、メルカプト、メチルメル
カプト、アミノ、ハロゲン、カルボキシル、カルボクサ
ミド、フェニル、ヒドロキシフェニルあるいはグアニル
などが好適である。また、このR1、R2をそれぞれ同じ基
の原料ニトリルを用いると、一種のL−α−アミノ酸を
得ることができ、また、それぞれ異なる基の原料ニトリ
ルを用いると二種が混合したL−α−アミノ酸を得るこ
とができる。また、上記原料ニトリルは、2種以上を混
合して用いても何ら支障がないことは云うまでもない。R 1 and R 2 in the general formulas (I) and (II) of the nitrile compound used as the substrate of the present invention are not particularly limited, but the substituents contained in each of the substituted alkyl groups and the like are
For example, hydroxy, methoxy, mercapto, methylmercapto, amino, halogen, carboxyl, carboxamide, phenyl, hydroxyphenyl or guanyl are suitable. Further, if R 1 and R 2 are used as raw material nitriles of the same group, one kind of L-α-amino acid can be obtained, and if raw material nitriles of different groups are used, respectively, two kinds of L-α-amino acids are mixed. An α-amino acid can be obtained. Further, it goes without saying that there is no problem even if two or more kinds of the above raw material nitriles are mixed and used.
α−(N−アルキリデンアミノ)ニトリル化合物とし
ては、2−アミノプロパンニトリル、2−アミノブタン
ニトリル、2−アミノ−3−メチルブタンニトリル、2
−アミノ−4−メチルペンタンニトリル、2−アミノ−
3−メチルペンタンニトリル、2−アミノ−3−ヒドロ
キシプロパンニトリル、2−アミノ−3−ヒドロキシブ
タンニトリル、2−アミノ−5−グアニジノペンタンニ
トリル、2−アミノ−3−メルカプトプロパンニトリ
ル、2,7−ジアミノ−4,5−ジチアオクタンニトリル、2
−アミノ−4−メチルチオブタンニトリル、2−アミノ
−3−フェニルプロパンニトリル、3−(4−ヒドロキ
シフェニル)プロパンニトリル、3−アミノ−3−シア
ノプロパン酸、4−アミノ−4−シアノブタン酸、3−
アミノ−3−シアノプロパンアミド、4−アミノ−4−
シアノブタンアミド、2,6−ジアミノヘキサンニトリ
ル、2,6−ジアミノ−5−ヒドロキシヘキサンニトリ
ル、2−アミノ−3−(3−インドリル)プロパンニト
リル、2−アミノ−3−(4−イミダゾリル)プロパン
ニトリル、2−シアノピロリジン、2−シアノ−4−ヒ
ドロキシピロリジン、2−アミノ−2−フェニルエタン
ニトリル等のα−アミノニトリル化合物と、これらα−
アミノニトリルの合成原料であるアルデヒドとのシッフ
ベース体を、例示し得る。Examples of the α- (N-alkylideneamino) nitrile compound include 2-aminopropanenitrile, 2-aminobutanenitrile, 2-amino-3-methylbutanenitrile and 2
-Amino-4-methylpentanenitrile, 2-amino-
3-methylpentanenitrile, 2-amino-3-hydroxypropanenitrile, 2-amino-3-hydroxybutanenitrile, 2-amino-5-guanidinopentanenitrile, 2-amino-3-mercaptopropanenitrile, 2,7- Diamino-4,5-dithiaoctanenitrile, 2
-Amino-4-methylthiobutanenitrile, 2-amino-3-phenylpropanenitrile, 3- (4-hydroxyphenyl) propanenitrile, 3-amino-3-cyanopropanoic acid, 4-amino-4-cyanobutanoic acid, 3 −
Amino-3-cyanopropanamide, 4-amino-4-
Cyanobutanamide, 2,6-diaminohexanenitrile, 2,6-diamino-5-hydroxyhexanenitrile, 2-amino-3- (3-indolyl) propanenitrile, 2-amino-3- (4-imidazolyl) propane Α-aminonitrile compounds such as nitrile, 2-cyanopyrrolidine, 2-cyano-4-hydroxypyrrolidine and 2-amino-2-phenylethanenitrile;
A Schiff base body with an aldehyde which is a synthetic raw material of amino nitrile can be exemplified.
本発明においては、上記原料ニトリルに、ロドコッカ
ス属(Rhodococcus sp.)、ミコバクテリウム属(Mycob
acterium sp.)及びアースロバクター属(Arthrobacter
sp.)に属するニトリルの加水分解活性を有する前記の
各微生物を作用させてL−α−アミノ酸を生産するに
は、例えば下記(a)乃至(c)のいずれかの方法を適
用するとよい。In the present invention, the above raw material nitrile is added to the genus Rhodococcus sp. And Mycobacterium sp.
acterium sp.) and Arthrobacter
In order to produce the L-α-amino acid by causing each of the above microorganisms having a nitrile hydrolysis activity belonging to sp.) to produce L-α-amino acid, for example, any of the following methods (a) to (c) may be applied.
すなわち、(a)微生物を、ニトリル化合物、例えば
プロピオニトリルを含む培地中で培養して増殖して得ら
れた菌体に、原料ニトリルを接触させて反応させる方
法、(b)微生物を予め培養し、増殖して得られた菌体
をニトリル化合物、例えばプロピオニトリルに接触させ
た後、該菌体に原料ニトリルを加えて反応させる方法、
及び(c)微生物を予め培養し、増殖して得られた菌体
に原料ニトリルを直接接触させて反応させる方法を適用
する。That is, (a) a method of reacting a microorganism obtained by culturing a microorganism by culturing the microorganism in a medium containing a nitrile compound, for example, propionitrile, with a raw material nitrile to react, and (b) culturing the microorganism in advance Then, the bacterial cells obtained by growing are contacted with a nitrile compound, for example, propionitrile, and then a method of reacting by adding a raw material nitrile to the bacterial cells,
And (c) a method of culturing a microorganism in advance and directly contacting the raw material nitrile with the bacterial cells obtained by the growth and reacting them.
また、これらの反応方法では、増殖後の菌体の破砕
物、乾燥菌体、あるいは分離精製されたニトリルの加水
分解酵素などの菌体処理物、あるいは常法に従って固定
化した菌体および菌体処理物を用いることもできる。In addition, in these reaction methods, crushed cells after growth, dried cells, or treated cells such as separated and purified nitrile hydrolase, or cells and cells immobilized according to a conventional method A processed product can also be used.
上記(a)及び(b)の方法で用いるニトリル化合物
としては、プロピオニトリルのほかに、アセトニトリ
ル、n−ブチロニトリル、n−カプロニトリル、メタク
リロニトリル、イソブチロニトリル、グルタロニトリ
ル、トリアクリロニトリル、クロトノニトリル、ラクト
ニトリル、サクシノニトリル、アクリロニトリル、ベン
ゾニトリル及びフェニルアセトニトリル等を例示し得
る。Examples of the nitrile compound used in the above methods (a) and (b) include, in addition to propionitrile, acetonitrile, n-butyronitrile, n-capronitrile, methacrylonitrile, isobutyronitrile, glutaronitrile, triacrylonitrile, Examples thereof include crotononitrile, lactonitrile, succinonitrile, acrylonitrile, benzonitrile and phenylacetonitrile.
上記(a)の方法では、ニトリル化合物のほかに、炭
素源としてグルコース、シュクロース、糖蜜、澱粉加水
分解物のような糖質、もしくは酢酸等のごとき菌体増殖
作用を有する物質を培地に添加し、更に、塩化アンモニ
ウム、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、硝酸ア
ンモニウム、尿素、アンモニア水、硝酸ナトリウム、ア
ミノ酸及びその他の資化性有機窒素化合物のような窒素
源、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、硝酸マグネシ
ウム、硫酸マンガン、硝酸第1鉄、塩化第2鉄、塩化カ
ルシウム、塩化マンガンのごとき無機塩類、及びホウ
酸、銅、亜鉛などの塩、すなわち、いわゆる微量元素、
更には必要に応じてビタミン類、酵母エキス、コーンス
テープリカーの如き成長促進物質を添加した培地に、上
記各微生物の種菌を接種し、好気的条件下で培養して菌
体を増殖させる。このようにして得られた菌体培養物、
又は該培養物から分離した菌体の懸濁液あるいは菌体処
理物に、原料ニトリルを供給して反応させる。In the method (a) above, in addition to the nitrile compound, glucose, sucrose, molasses, a sugar such as a starch hydrolyzate as a carbon source, or a substance having a cell growth action such as acetic acid is added to the medium. In addition, nitrogen sources such as ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium phosphate, ammonium nitrate, urea, aqueous ammonia, sodium nitrate, amino acids and other assimilable organic nitrogen compounds, potassium phosphate, sodium phosphate, magnesium nitrate, Inorganic salts such as manganese sulfate, ferrous nitrate, ferric chloride, calcium chloride and manganese chloride, and salts such as boric acid, copper and zinc, that is, so-called trace elements,
Further, if necessary, a seed medium of each of the above-mentioned microorganisms is inoculated into a medium to which a growth promoting substance such as vitamins, yeast extract and corn stapler is added, and cultured under aerobic conditions to grow the cells. The cell culture thus obtained,
Alternatively, the raw material nitrile is supplied to the suspension of the bacterial cells separated from the culture or a treated product of the bacterial cells to react them.
反応は、pH4〜13、好ましくはpH8〜12の範囲で1〜6
日間行う。反応には種々の緩衝液を用い得るが、アンモ
ニア系の緩衝液がよく、アンモニア水と塩化アンモニウ
ム水溶液の混合物、アンモニア水と硫酸アンモニウム水
溶液の混合物、アンモニア水と燐酸アンモニウム水溶液
との混合物、アンモニア水と酢酸アンモニウム水溶液と
の混合物等が好ましい。またpH調節用のアルカリとして
はアンモニア水が好ましい。The reaction is carried out in the range of pH 4 to 13, preferably pH 8 to 12 in the range of 1 to 6
Perform for days. Although various buffers may be used in the reaction, ammonia-based buffers are preferable, such as a mixture of ammonia water and an ammonium chloride aqueous solution, a mixture of ammonia water and an ammonium sulfate aqueous solution, a mixture of ammonia water and an ammonium phosphate aqueous solution, and an ammonia water. A mixture with an aqueous solution of ammonium acetate is preferred. Ammonia water is preferred as the alkali for pH adjustment.
反応温度は20〜70℃の範囲が好ましく、また、反応中
に菌体増殖に用いた上記炭素源、窒素源、その他の成分
を適宜添加して菌体濃度や菌体のニトリル加水分解能を
維持し、かつ高めることができる。また、原料ニトリル
の供給方法としては、反応開始時に加える方法、間けつ
的に加える方法、連続的に加える方法のいずれをも採用
することができる。The reaction temperature is preferably in the range of 20 to 70 ° C, and the above-mentioned carbon source, nitrogen source, and other components used for cell growth during the reaction are appropriately added to maintain the cell concentration and the nitrile hydrolyzing ability of the cell. And can be enhanced. Further, as a method of supplying the raw material nitrile, any of a method of adding at the start of the reaction, a method of intermittently adding, and a method of continuously adding can be adopted.
上記反応により生成したL−α−アミノ酸は、相分
離、過、抽出、カラムクロマトグラフィー等の公知の
手段を適用して分離、採取する。The L-α-amino acid produced by the above reaction is separated and collected by applying known means such as phase separation, filtration, extraction and column chromatography.
次に、前記(b)の方法では、上記(a)の方法にお
ける菌体の培養増殖時にニトリル化合物を加えずに、菌
体の増殖後にニトリル化合物を加えて該微生物菌体のニ
トリル加水分解能を活性化した後、原料ニトリルに反応
させてL−α−アミノ酸を生産させる。Next, in the method (b), the nitrile compound is added after the growth of the bacterial cells without adding the nitrile compound during the culture and growth of the bacterial cells in the method (a), so that the nitrile hydrolyzing ability of the bacterial cells can be improved. After activation, it is reacted with the raw material nitrile to produce L-α-amino acid.
また、前記(c)の方法は、上記(b)の方法におけ
る菌体の増殖後に直ちに原料ニトリルを加えて反応させ
てL−α−アミノ酸を生産させるものである。In the method (c), the raw material nitrile is added immediately after the growth of the cells in the method (b) to cause the reaction to produce the L-α-amino acid.
なお、上記(b)及び(c)のいずれの方法において
も、培養条件、反応条件及び生成したL−α−アミノ酸
の分離、採取には、前記(a)の方法におけるものを適
用し得る。In any of the above methods (b) and (c), the method in the above method (a) can be applied to the culture conditions, the reaction conditions, and the separation and collection of the produced L-α-amino acid.
上述のごとくして本発明に従って得られるL−α−ア
ミノ酸は、食品、飼料、医薬及び化粧品等の種々の分野
において利用される。The L-α-amino acid obtained according to the present invention as described above is used in various fields such as food, feed, medicine and cosmetics.
以下実施例により本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples.
実施例1 培地の調製 下記組成の培地100mlを、500ml容フラスコに収容して
20分間オートクレーブで殺菌した後、0.2μミリポアフ
ィルターで除菌したプロピオニトリル1mlを加えて菌体
調製用の培地とした。Example 1 Preparation of medium 100 ml of medium having the following composition was placed in a 500 ml flask.
After sterilizing in an autoclave for 20 minutes, 1 ml of propionitrile that had been sterilized with a 0.2 μm Millipore filter was added to obtain a medium for cell preparation.
培地組成: グルコース 10 g/ 酵母エキス 0.1 g/ Na2HPO4・12H2O 2.5 g/ KH2PO4 2.0 g/ MgSO4・7H2O 0.5 g/ FeSO4・7H2O 0.03g/ CaCl2・2H2O 0.06g/ pH 7.2 使用菌株:菌 株 名 FERM−BP No. ロドコッカス(Rhodococcus sp.)PC−29 1561 ロドコッカス(Rhodococcus sp.)PA−34 1559 ロドコッカス(Rhodococcus sp.)AB−16 1555 ロドコッカス(Rhodococcus sp.)BA−1 1557 ミコバクテリウム(Mycobacteriumu sp.) AB−43 1556 アースロバクターsp.(Arthrobacter sp.) PA−15 1558 アースロバクターsp.(Arthrobacter sp.) PC−3 1560 菌体の培養増殖 上記培地に下記の7種の菌株の3白金耳をそれぞれ接
種し、30℃の温度に、140rpmで48時間振とう培養を行っ
た。Medium composition: Glucose 10 g / yeast extract 0.1 g / Na 2 HPO 4 · 12H 2 O 2.5 g / KH 2 PO 4 2.0 g / MgSO 4 · 7H 2 O 0.5 g / FeSO 4 · 7H 2 O 0.03g / CaCl 2・ 2H 2 O 0.06g / pH 7.2 Strains used: Strain name FERM - BP No. Rhodococcus sp. PC-29 1561 Rhodococcus sp. PA-34 1559 Rhodococcus sp. AB-16 1555 Rhodococcus (Rhodococcus sp.) BA-1 1557 Mycobacterium (Mycobacteriumu sp.) AB-43 1556 Arthrobacter sp. (Arthrobacter sp.) PA -15 1558 Arthrobacter sp. (Arthrobacter sp.) PC -3 1560 Cultivation and Proliferation of Bacterial Cells The above medium was inoculated with 3 platinum loops of the following 7 strains, and shaking culture was performed at a temperature of 30 ° C. and 140 rpm for 48 hours.
上記培養により得られた菌体を遠心分離で分離し、NH
4Cl−NH3の0.1M緩衝液(pH10)で1回洗浄後、光学的濃
度(OD)が40にとなるようにNH4Cl−NH3の0.1M緩衝液に
再懸濁した。The cells obtained by the above culture were separated by centrifugation and
After washing once with 0.1 M buffer of 4 Cl-NH 3 (pH 10), it was resuspended in 0.1 M buffer of NH 4 Cl-NH 3 so that the optical density (OD) was 40.
反 応 上述のようにして得られる各菌体懸濁液5mlを、長径2
4mmの試験管に収容し、これにDL−3−メチル−2−
(N−2−メチルプロピリデンアミノ)ブタンニトリル
100μを加えて密栓し、30℃の温度に、300rpmで48時
間振とう培養を行った。Reaction 5 mL of each cell suspension obtained as described above was
Store in a 4 mm test tube and add DL-3-methyl-2-
(N-2-methylpropylideneamino) butanenitrile
After 100 μl was added and the container was tightly closed, shaking culture was performed at a temperature of 30 ° C. and 300 rpm for 48 hours.
反応終了後、反応液をヘキサン5mlを用いて2回抽出
し、得られた水相を高速液体クロマトグラフィーで分析
した。After completion of the reaction, the reaction solution was extracted twice with 5 ml of hexane, and the obtained aqueous phase was analyzed by high performance liquid chromatography.
生成したL−バリンの定量はカラム充填剤としてAsah
ipakイナートシルODS(旭化成社製)を用いて行い、そ
の絶対配置と光学純度の決定には同じくCHIRALPAK WH
(ダイセル化学工業社製)を用いて行った。結果は表3
に示すとおりである。The amount of L-valine produced was determined by using Asah as a column packing material.
ipak Inert Sill ODS (manufactured by Asahi Kasei) was used to determine the absolute configuration and optical purity of CHIRALPAK WH.
(Manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.). Table 3 shows the results
As shown in FIG.
実施例2 実施例1に記載した方法で調製したロドコッカスsp.
(Rhodococcus sp.)PA−34の菌懸濁液5mlに、4−メチ
ル−2−(N−3−メチルブチリデンアミノ)ペンタン
ニトリル50mgを加える以外は実施例1に記載した方法で
反応を行ったところL−ロイシン2.5g/が生成し、そ
の光学純度は93%e.e.だった。なお、絶対配置の決定に
は高速液体クロマトグラフィーを用い、充填剤としてCH
IRALPAK WE(ダイセル化学工業社製)を用いた。 Example 2 Rhodococcus sp. Prepared by the method described in Example 1.
The reaction was carried out by the method described in Example 1 except that 50 mg of 4-methyl-2- (N-3-methylbutylideneamino) pentanenitrile was added to 5 ml of the bacterial suspension of ( Rhodococcus sp.) PA-34. As a result, L-leucine (2.5 g /) was produced, and its optical purity was 93% ee. High-performance liquid chromatography was used to determine the absolute configuration, and CH was used as the packing material.
IRALPAK WE (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) was used.
実施例3 実施例1に記載した方法で調製した菌懸濁液5mlにDL
−2−(N−ブチリデンアミノ)ペンタンニトリル50μ
を加える以外は実施例1に記載した方法で反応を行っ
た。生成したL−ノルバリンを実施例2に記載した方法
で分析した結果を表4に示した。Example 3 DL was added to 5 ml of the bacterial suspension prepared by the method described in Example 1.
-2- (N-butylideneamino) pentanenitrile 50μ
The reaction was carried out by the method described in Example 1 except that was added. The results of analyzing the produced L-norvaline by the method described in Example 2 are shown in Table 4.
実施例4 表5に示した微生物の各3白金耳をNBG培地(オキソ
イド社製“ラブレンゴ”パウダー、コードL29を10g、バ
クテリオロジカルベプトン、コードL37を10g、グルコー
ス10g、塩化ナトリウム5gに脱イオン水を加えて1と
し、1規定の水酸化ナトリウム水溶液でpH7.5とした
後、オートクレーブ中で120℃、15分加熱殺菌した液体
培地)100mlを収容した500ml容のフラスコに接種し、30
℃で48時間振盪培養(150回/分)した。この培養によ
り生成した菌体を実施例1に記載した方法で集菌、洗浄
し、光学的濃度(OD)が40となるようにNH4Cl−NH3の0.
1Mの緩衝液に再懸濁した。当該菌懸濁液を実施例3に記
載した反応法でDL−2−(N−ブチリデンアミノ)ペン
タンニトリル50μと反応させ、実施例2に記載した方
法で分析して表5に示した結果を得た。 Example 4 3 platinum loops of each of the microorganisms shown in Table 5 were deionized into NBG medium (Oxoid "Labrengo" powder, 10 g of code L29, 10 g of bacteriological bepton, code L37, glucose 10 g, sodium chloride 5 g). After adding water to 1 to adjust the pH to 7.5 with 1N sodium hydroxide aqueous solution, inoculate into a 500 ml flask containing 100 ml of liquid medium sterilized by heating in an autoclave at 120 ° C for 15 minutes.
Shaking culture (150 times / min) was performed at 48 ° C for 48 hours. The cells produced by this culturing were collected and washed by the method described in Example 1, and the optical density (OD) of NH 4 Cl-NH 3 was adjusted to 0.4.
Resuspended in 1M buffer. The bacterial suspension was reacted with 50 μL of DL-2- (N-butylideneamino) pentanenitrile by the reaction method described in Example 3, analyzed by the method described in Example 2, and the results shown in Table 5 were obtained. Got
実施例5 実施例1に記載した方法で調製した菌懸濁液5mlにDL
−2−(N−ペンチリデンアミノ)ヘキサンニトリル50
μを加える以外は実施例1に記載した方法で反応を行
い、生成したL−ノルロイシンを実施例3に記載した方
法で分析した結果を表6に示した。 Example 5 DL was added to 5 ml of the bacterial suspension prepared by the method described in Example 1.
-2- (N-pentylideneamino) hexanenitrile 50
The reaction was performed by the method described in Example 1 except that μ was added, and the produced L-norleucine was analyzed by the method described in Example 3. The results are shown in Table 6.
実施例6 実施例4に記載した方法で調製した菌懸濁液5mlにDL
−2−(N−ペンチリデンアミノ)ヘキサンニトリル50
μを加える以外は実施例1に記載した方法で反応を行
い、生成したL−ノルロイシンを実施例3に記載した方
法で分析した結果を表7に示した。 Example 6 DL was added to 5 ml of the bacterial suspension prepared by the method described in Example 4.
-2- (N-pentylideneamino) hexanenitrile 50
The reaction was carried out by the method described in Example 1 except that μ was added, and the produced L-norleucine was analyzed by the method described in Example 3 and the results are shown in Table 7.
実施例7 実施例1に記載した方法のうち、プロピオニトリルの
代わりに他のニトリル化合物を用いる以外は、実施例1
に記載した方法で調製したロドコッカスsp.(Rhodococc
us sp.)PA−34の菌懸濁液5mlにDL−3−メチル−2−
(N−2−メチルプロピリデンアミノ)ブタンニトリル
50μを加え、実施例1に記載した方法で反応分析を行
った結果を表8に示した。 Example 7 Example 1 except that among the methods described in Example 1, other nitrile compounds are used instead of propionitrile.
Rhodococcus sp. ( Rhodococc
us sp.) DL-3-methyl-2-to 5 ml of bacterial suspension of PA-34
(N-2-methylpropylideneamino) butanenitrile
Table 8 shows the results of reaction analysis by the method described in Example 1 after adding 50 μm.
実施例8 ミコバクテリウムsp.AB−43を用いる以外は実施例2
に記載した方法で培養、反応、分析を行い、L−ロイシ
ン生成量0.6mg/ml、光学純度83%e.e.の結果を得た。 Example 8 Example 2 except that Mycobacterium sp. AB-43 is used.
Culture, reaction, and analysis were carried out by the method described in 1., and the result was that the amount of L-leucine produced was 0.6 mg / ml and the optical purity was 83% ee.
実施例9 実施例4に記載した方法で調製した菌懸濁液5mlを用
いる以外は実施例2に記載した方法で反応分析い、表9
の結果を得た。Example 9 Reaction analysis was carried out by the method described in Example 2 except that 5 ml of the bacterial suspension prepared by the method described in Example 4 was used.
Was obtained.
発明の効果 以上述べたとおり、本発明によると、微生物を利用し
てラセミ体のα−(N−アルキリデンアミノ)ニトリル
化合物から直接L−α−アミノ酸類を選択的に製造し得
るので、上記種々の分野において利用されるL−α−ア
ミノ酸の製造上有益である。 Effects of the Invention As described above, according to the present invention, microorganisms can be utilized to selectively produce L-α-amino acids directly from a racemic α- (N-alkylideneamino) nitrile compound. It is useful in the production of L-α-amino acids used in the field.
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 1:06) (C12P 13/04 C12R 1:32) Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display area C12R 1:06) (C12P 13/04 C12R 1:32)
Claims (1)
基、フェニル基、置換フェニル基、イミダゾリル基、置
換イミダゾリル基、インドリル基、置換インドリル基、
フリル基、置換フリル基、ピリジル基、置換ピリジル
基、チアゾリル基、置換チアゾリル基を示し、R1、R2は
それぞれ同じ基でも、異なる基でも良い)で表される1
種又は2種以上のニトリル化合物に、ロドコッカス属
(Rhodococcus sp.)、ミコバクテリウム属(Mycobacte
rium sp.)またはアースロバクター属(Arthrobacter s
p.)に属するニトリル加水分解活性を有する微生物を作
用させて、L−α−アミノ酸類に変化せしめることを特
徴とするL−α−アミノ酸類の製造方法。1. A compound represented by the following general formula (I) Alternatively, the following general formula (II) (However, in the formula, R 1 and R 2 are an alkyl group, a substituted alkyl group, a phenyl group, a substituted phenyl group, an imidazolyl group, a substituted imidazolyl group, an indolyl group, a substituted indolyl group,
A furyl group, a substituted furyl group, a pyridyl group, a substituted pyridyl group, a thiazolyl group, or a substituted thiazolyl group, and R 1 and R 2 may be the same or different groups) 1
Rhodococcus sp., Mycobacterium spp.
rium sp.) or Arthrobacter s
A method for producing L-α-amino acids, which is characterized in that a microorganism having a nitrile hydrolysis activity belonging to p.) is allowed to act to convert it into L-α-amino acids.
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