JP2693735B2 - Method for producing D-ribose - Google Patents
Method for producing D-riboseInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は発酵によって、D−キシ
ロース、キシリトールもしくはL−アラビノースからD
−リボースを産生する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is a method for producing D-xylose, xylitol or L-arabinose by fermentation.
-A method of producing ribose.
【0002】D−リボースはビタミンB2生産に関して
非常に重要な物質であり、従ってD−リボース生産のた
めのより安価で、より効率的な工業的方法の開発が強く
望まれている。D-ribose is a very important substance for vitamin B2 production, and therefore there is a strong demand for the development of a cheaper and more efficient industrial method for producing D-ribose.
【0003】D−リボースの生産のための多くの発酵法
が知られている。しかしながら、既知の発酵法は低収率
さの故に工業的方法として充分満足しうるものではな
い。特に、D−グルコン酸の様な望ましくない副産物の
蓄積の結果、多くの場合D−グルコースからのD−リボ
ースの低収率に到っている。これらの場合の多くが出発
物質としてD−グルコースを使用している。そのため、
D−グルコン酸の蓄積を防ぐために、複雑な発酵制御を
通じた多くの労力が払われてきている。Many fermentation processes are known for the production of D-ribose. However, the known fermentation method is not sufficiently satisfactory as an industrial method due to its low yield. In particular, accumulation of undesired by-products such as D-gluconic acid often results in low yields of D-ribose from D-glucose. Many of these cases use D-glucose as a starting material. for that reason,
Much effort has been expended through complex fermentation control to prevent the accumulation of D-gluconic acid.
【0004】本発明によればより高い収率で、D−グル
コン酸の蓄積が起こらないD−リボースの生産を行うこ
とが可能である。トランスケトラーゼを欠損したバチル
ス属のバクテリアの変異株が、生育のために必要な資化
可能な炭素源を含む培地中で、D−キシロース、キシリ
トールもしくはL−アラビノースからD−リボースを蓄
積する高い能力を有することが見いだされた。トランス
ケトラーゼを欠損したバチルス属のバクテリアの変異株
は、D−キシロース、キシリトールもしくはL−アラビ
ノースをその生育にとって必要な単一の炭素源としては
利用できない。本発明はこの発見に基づいて完成された
ものである。According to the present invention, it is possible to produce D-ribose in a higher yield without accumulation of D-gluconic acid. High mutants of Bacillus bacteria lacking transketolase accumulate D-ribose from D-xylose, xylitol or L-arabinose in a medium containing an assimilable carbon source for growth. It was found to have the ability. Mutants of Bacillus bacteria deficient in transketolase cannot utilize D-xylose, xylitol or L-arabinose as the sole carbon source for their growth. The present invention has been completed based on this finding.
【0005】本発明はトランスケトラーゼを欠損したバ
チルス属に属する微生物を、生育のために必要な資化可
能な炭素源を含む培地中で培養し、得られたD−リボー
スを培養液から回収することを特徴とするD−キシロー
ス、キシリトールもしくはL−アラビノースからD−リ
ボースの製造法に関するものである。According to the present invention, a microorganism belonging to the genus Bacillus deficient in transketolase is cultured in a medium containing a carbon source capable of assimilation necessary for growth, and the obtained D-ribose is recovered from the culture solution. The present invention relates to a method for producing D-ribose from D-xylose, xylitol or L-arabinose.
【0006】本明細書においてトランスケトラーゼの欠
損とは、Jounal of Biological Chemistry 223巻、
1009ページ(1956)、Archives of Biochemist
ry andBiophysics 74巻、306ページ、及び同74
巻、315ページ(1958)に記載してある以下の方
法に基づいて、試料となる生物から取得した無細胞抽出
液中のニコチンアミドアデニンジヌクレオチドの還元型
(NADH)の酸化量を340nmにおいて分光光度計
(コントロンK.K.)で測定を行った際にその値が
0.01単位/mgタンパクを越えないと言うことを意
味する。[0006] In this specification, transketolase deficiency means Jounal of Biological Chemistry, Vol.
1009 (1956), Archives of Biochemist
ry and Biophysics 74, 306, and 74
Vol. 315 (1958), the amount of oxidized nicotinamide adenine dinucleotide reduced form (NADH) in a cell-free extract obtained from a sample organism was measured at 340 nm. It means that the value does not exceed 0.01 unit / mg protein when measured with a photometer (Contron KK).
【0007】「トランスケトラーゼ活性の測定方法」 1.反応液A(0.555ml):D−リボース−5−
リン酸 20μモル、NADH 0.375μモル、D
−リボース−5−リン酸 ケトール−イソメラーゼ 及
びD−リブロース−5−リン酸 3−エピメラーゼを各
々0.5単位、充分なトリオースリン酸イソメラーゼ
(酵素コード5.3.1.1)を含有するアルファーグ
リセリン酸デヒドロゲナーゼ(酵素コード1.1.1.
8)0.33単位、及びトリス塩酸緩衝液60μモル
(pH7.5) 2.反応液B(0.425ml):塩化マグネシウム1
0μモル、チアミンピロリン酸0.215μモル及びト
リス塩酸緩衝液40μモル(pH7.5) 各反応液を30℃で10分間インキュベートし、反応液
を混合した(総量は1ml)。340nmにおける吸光
度の変化を分光光度計モデルUVIKON810(コン
トロンK.K.)で測定し、NADHの酸化率が直線に
なった後、前記の無細胞抽出液20μlを反応液に加え
た。NADHの酸化率が直線になった後、340nmに
おける吸光度の変化をそのプロットから計算した。酵素
活性の1単位は1分あたりのNADH1μモルの酸化を
触媒する酵素の量として定義した。"Method for measuring transketolase activity" 1. Reaction solution A (0.555 ml): D-ribose-5-
Phosphoric acid 20 μmol, NADH 0.375 μmol, D
-Ribose-5-phosphate Ketol-isomerase and D-ribulose-5-phosphate 3-epimerase 0.5 units each, sufficient alpha-glycerin containing triose phosphate isomerase (enzyme code 5.3.1.1) Acid dehydrogenase (enzyme code 1.1.1.
8) 0.33 units, and 60 μmol of Tris-HCl buffer (pH 7.5) Reaction liquid B (0.425 ml): magnesium chloride 1
0 μmol, thiamin pyrophosphate 0.215 μmol and Tris-hydrochloric acid buffer 40 μmol (pH 7.5) Each reaction solution was incubated at 30 ° C. for 10 minutes, and the reaction solutions were mixed (total amount 1 ml). The change in absorbance at 340 nm was measured with a spectrophotometer model UVIKON810 (Contron KK), and after the NADH oxidation rate became linear, 20 μl of the cell-free extract was added to the reaction solution. After the NADH oxidation rate became linear, the change in absorbance at 340 nm was calculated from the plot. One unit of enzyme activity was defined as the amount of enzyme that catalyzes the oxidation of 1 μmol NADH per minute.
【0008】本発明で用いる微生物には、トランスケト
ラーゼを欠損したバチルス属に属する全ての菌株が含ま
れる。そのような菌株は、親株を紫外線、X線、ガンマ
線などで照射するか、又は親株をN−メチル−N’−ニ
トロ−N−ニトロソグアニジン、ニトロジェンマスター
ド、エチルメタンスルフォン酸などの化学変異原の作用
にさらすことによって、バチルス・ブレビス(Bacillus
brevis)、バチルス・セレウス(Bacillus cereus)、
バチルス・サーキュランス(Bacillus circulans)、バチ
ルス・コアギュランス(Bacillus coagulans)、バチル
ス・ライケニフォルミス(Bacillus licheniformis)、
バチルス・メガテリウム(Bacillus megaterium)、バ
チルス・プミラス(Bacillus pumilus)及びバチルス・
サブチリス(Bacillus subtilis)などのバチルス属に
属する微生物から誘導することができる。The microorganisms used in the present invention include all strains belonging to the genus Bacillus deficient in transketolase. Such strains may be obtained by irradiating the parent strain with ultraviolet rays, X-rays, gamma rays or the like, or by irradiating the parent strain with a chemical mutagen such as N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine, nitrogen mustard, ethyl methane sulfonic acid. By exposure to the action of Bacillus brevis (Bacillus
brevis), Bacillus cereus,
Bacillus circulans, Bacillus coagulans, Bacillus licheniformis,
Bacillus megaterium, Bacillus pumilus and Bacillus
It can be derived from a microorganism belonging to the genus Bacillus such as Bacillus subtilis.
【0009】本発明においてもっとも好ましく用いられ
る変異株の例として、バチルス・プミラスATCC 31093及
びその変異株RC15、RE5及びRX13などが挙げ
られる。変異株RC15、RE5及びRX13は日本特
許出願平成3年第187,208号に記載されているよ
うにD−グルコースからD−リボース過剰産生株として
得られた。これらの微生物は各々以下の寄託番号で日本
工業技術院生命工学工業技術研究所に寄託されている。Examples of the mutant strain most preferably used in the present invention include Bacillus pumilus ATCC 31093 and its mutant strains RC15, RE5 and RX13. The mutant strains RC15, RE5 and RX13 were obtained as a D-ribose overproducing strain from D-glucose as described in Japanese Patent Application No. 187,208. Each of these microorganisms has been deposited at the Institute of Biotechnology, Japan Institute of Technology, with the following deposit numbers.
【0010】バチルス・プミラスRC15 FERM-BP No. 283
4 (1990年3月29日) バチルス・プミラスRE5 FERM-BP No. 2833 (1990
年3月29日) バチルス・プミラスRX13 FERM-BP No. 2835 (1990
年3月29日) これらの変異株はトランスケトラーゼ活性を欠損してい
る。Bacillus pumilus RC15 FERM-BP No. 283
4 (March 29, 1990) Bacillus pumilus RE5 FERM-BP No. 2833 (1990
March 29, 2013) Bacillus pumilus RX13 FERM-BP No. 2835 (1990)
March 29, 2013) These mutants lack transketolase activity.
【0011】本発明の好ましい実施の態様としては、好
気的条件下において適当な栄養物と共に生育に必要な資
化可能な炭素源及びD−キシロース、キシリトール或い
はL−アラビノースを含んだ水性培地中で、前記微生物
を培養することによってD−リボースの生産を行う。前
記培地は約20g/lないし200g/l、好ましくは
約50g/lないし150g/lの濃度のD−キシロー
ス、キシリトール或いはL−アラビノースを含むことが
できる。In a preferred embodiment of the present invention, an aqueous medium containing an assimilable carbon source and D-xylose, xylitol or L-arabinose necessary for growth together with appropriate nutrients under aerobic conditions. Then, D-ribose is produced by culturing the microorganism. The medium may contain D-xylose, xylitol or L-arabinose at a concentration of about 20 g / l to 200 g / l, preferably about 50 g / l to 150 g / l.
【0012】培地は通常、D−グルコース、D−フルク
トース、D−マンノース、Dーソルビトール、D−マン
ニトール、グリセロール、ショ糖、糖みつ、澱粉水解
物、酢酸及びエタノールなどの同化可能な炭素源;ペプ
トン、酵母抽出物、ダイズ粉、コーンスティープリカ
ー、綿実かす、乾燥酵母及び肉抽出物などの有機物及び
硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、リン酸アンモニ
ウム、硝酸カリウム及びリン酸カリウムなどの無機物な
どの消化可能な窒素源;ビタミン;金属;アミノ酸;及
び微量元素から成る栄養物を含むことが必要とされる。The medium is usually an assimilable carbon source such as D-glucose, D-fructose, D-mannose, D-sorbitol, D-mannitol, glycerol, sucrose, molasses, starch hydrolyzate, acetic acid and ethanol; peptone. , Organic sources such as yeast extract, soybean flour, corn steep liquor, cottonseed meal, dry yeast and meat extract and digestible nitrogen sources such as ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium phosphate, inorganics such as potassium nitrate and potassium phosphate It is required to include nutrients consisting of: vitamins; metals; amino acids; and trace elements.
【0013】培養はpH約4.0ないし9.0、好まし
くは5.0ないし8.0で行われる。培養時間は使用さ
れる微生物、及び栄養培地によって種々異なるが、好ま
しくは約10ないし100時間である。培養を行うに当
たっての好ましい温度範囲は約20ないし45℃であ
り、さらに好ましくは約25ないし40℃である。Culturing is carried out at a pH of about 4.0 to 9.0, preferably 5.0 to 8.0. The culture time varies depending on the microorganism used and the nutrient medium, but it is preferably about 10 to 100 hours. A preferable temperature range for carrying out the culture is about 20 to 45 ° C, more preferably about 25 to 40 ° C.
【0014】かくして蓄積されたD−リボースはたとえ
ば以下の方法によって容易に回収することができる。即
ち培養液を最初にろ過又は遠心分離しそれによって細胞
を極めて簡単に除去しうる。次にろ液を活性炭及びイオ
ン交換樹脂で処理することによって脱塩、脱色した後濃
縮する。濃縮液にエタノールなどの有機溶媒を加え、D
−リボース結晶が分離される。上記方法であろうと、他
の方法であろうとD−リボースは容易に回収されうる。The D-ribose thus accumulated can be easily recovered by the following method, for example. That is, the culture medium can first be filtered or centrifuged, whereby the cells can be removed very easily. Next, the filtrate is desalted and decolorized by treating with activated carbon and an ion exchange resin, and then concentrated. Add an organic solvent such as ethanol to the concentrate, and add D
-Ribose crystals are separated. D-ribose can be easily recovered, whether by the method described above or by other methods.
【0015】[0015]
【実施例】以下の実施例は本発明を詳細に説明するもの
であるが、本発明は決してこれだけに限定されるもので
はない。%値は重量/体積である。The following examples serve to illustrate the invention in more detail, without restricting it in any way. Percentage values are weight / volume.
【0016】変異株RA8の調製 寒天培地上で生育するバチルス・プミラスATCC 31093の
一白金耳を下記に示す成分の種培養用培地100mlに
接種した。Preparation of Mutant Strain RA8 One platinum loop of Bacillus pumilus ATCC 31093 growing on an agar medium was inoculated into 100 ml of a seed culture medium containing the components shown below.
【0017】 D−ソルビトール 2% コーンスティープリカー 2% KH2PO4 0.1% K2HPO4 0.3% L−フェニルアラニン 0.0025% L−トリプトファン 0.0025% (滅菌前pH 6.7) フラスコを、30℃で18時間インキュベートした。細
胞を遠心分離で採取し50mMリン酸緩衝液(pH8.
0)50mlに懸濁した。細胞懸濁液の一部(3ml)
にN−メチル−N’−ニトロ−N−ニトロソグアニジン
(MNNG)100μg/ml(最終濃度)を加え30
℃で30分間処理した。処理細胞を遠心分離で採集し、
滅菌水で一回洗浄し、種用培地5mlに再懸濁し、さら
に30℃で2時間インキュベートした。このようにして
調製した培養液を滅菌水で適当に希釈し、下記に示す寒
天培地に塗布した。D-sorbitol 2% corn steep liquor 2% KH 2 PO 4 0.1% K 2 HPO 4 0.3% L-phenylalanine 0.0025% L-tryptophan 0.0025% (pH 6.7 before sterilization) ) The flask was incubated at 30 ° C for 18 hours. The cells were collected by centrifugation, and 50 mM phosphate buffer (pH 8.
0) Suspended in 50 ml. Part of cell suspension (3 ml)
N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG) 100 μg / ml (final concentration) was added to
It was treated at 30 ° C for 30 minutes. The treated cells are collected by centrifugation,
The cells were washed once with sterile water, resuspended in 5 ml of seed medium, and further incubated at 30 ° C for 2 hours. The culture solution thus prepared was appropriately diluted with sterilized water and applied to the agar medium shown below.
【0018】 D−ソルビトール 0.5% バクトペプトン(Difco) 1% 酵母抽出物(オリエンタル酵母) 0.2% NaCl 0.2% 寒天 1.5% (pH 7.0) プレートを36.5℃で2日間インキュベートした。プ
レート上で生育したコロニーを、新鮮寒天プレート上で
継代培養し、更に下記に示したような試験管培養のため
の細胞を充分量得るために36.5℃で24時間インキ
ュベートした。このように調製した寒天培養の各々を以
下に示す生産培地5mlに接種するのに用いた。D-sorbitol 0.5% Bactopeptone (Difco) 1% Yeast extract (Oriental yeast) 0.2% NaCl 0.2% Agar 1.5% (pH 7.0) Plates at 36.5 ° C. And incubated for 2 days. Colonies grown on the plates were subcultured on fresh agar plates and further incubated at 36.5 ° C. for 24 hours to obtain sufficient amounts of cells for test tube culture as shown below. Each of the agar cultures thus prepared was used to inoculate 5 ml of the production medium shown below.
【0019】 D−グルコース 14.5% モラテイン(乾燥酵母、鐘淵化学) 0.07% D−ソルビトール 0.2% コーンスティープリカー 0.5% (NH4)2SO4 0.55% (NH4)2HPO4 0.2% KH2PO4 0.01% K2HPO4 0.03% L−フェニルアラニン 0.00025% L−トリプトファン 0.00025% FeSO4・7H2O 0.00032% MnSO4・4〜6H2O 0.00019% CaCO3 4% 試験管を36.5℃で5日間インキュベートした。次
に、培養液の上清を遠心分離で得、薄層クロマトグラフ
ィーでD−リボース生産レベルの分析を行った。上清1
μlをシリカゲルプレート(Kieselgel 60F254, Merc
k)上にスポットしアセトン、n−ブタノール及び水
(5:4:1)から成る溶媒系で展開した。次に、シリ
カゲルプレートにナフトレゾルシノール−H2SO4試薬
を吹き付け100℃で2〜3分間加熱し、D−リボース
のスポットを視覚化させた。培養された変異株の中から
その親株よりも優れたD−リボース高生産株としてRA
8株を選択した。D-Glucose 14.5% Moratein (dry yeast, Kanebuchi Kagaku) 0.07% D-sorbitol 0.2% Corn steep liquor 0.5% (NH 4 ) 2 SO 4 0.55% (NH 4) 2 HPO 4 0.2% KH 2 PO 4 0.01% K 2 HPO 4 0.03% L- phenylalanine 0.00025% L-tryptophan 0.00025% FeSO 4 · 7H 2 O 0.00032% MnSO the 4 · 4~6H 2 O 0.00019% CaCO 3 4% tubes were incubated for 5 days at 36.5 ° C.. Next, the supernatant of the culture broth was obtained by centrifugation and analyzed for D-ribose production level by thin layer chromatography. Supernatant 1
Add μl to a silica gel plate (Kieselgel 60F 254 , Merc
k) spotted on and developed with a solvent system consisting of acetone, n-butanol and water (5: 4: 1). Next, the silica gel plate was sprayed with the naphthresorcinol-H 2 SO 4 reagent and heated at 100 ° C. for 2 to 3 minutes to visualize the spots of D-ribose. RA among the cultured mutants as a D-ribose high-producing strain superior to its parent strain
Eight strains were selected.
【0020】変異株RC15(FERM-BP No.2834)の調製 変異株RA8の調製法に記載したものと同様な方法で、
RA8株をMNNG(100μg/ml最終濃度)及び
2−メトキシ−6−クロロ−9−[3−(エチル−2−
クロロエチル)アミノプロピルアミノ]アクリジン−ジ
ヒドロクロライド(10μg/ml最終濃度)の混合液
で処理した。処理細胞を、D−ソルビトール(0.5
%);バクトペプトン(1%;Difco);酵母抽出
物(0.2%;オリエンタル酵母);NaCl(0.2
%)及びD−リボース70g/lを含む培地に接種し、
36.5℃で1日インキュベートした。培養液の一部を
D−リボース90g/lが補われている上記と同じ新鮮
培地に接種し、36.5℃で2日間インキュベートし
た。得られた培養液を滅菌水で適当に希釈し、D−リボ
ース90g/lを補った寒天培地に塗り、36.5℃で
2日間インキュベートした。その結果として、多くのD
−リボース耐性株が得られた。これらの変異株のD−リ
ボース生産能を変異株RA8の調製に記載したのと同様
な方法で評価し、変異株RC15(FERM-BP No.2834)を
D−リボース高生産株として選択した。Preparation of mutant strain RC15 (FERM-BP No. 2834) In the same manner as described in the method for preparing mutant strain RA8,
The RA8 strain was treated with MNNG (100 μg / ml final concentration) and 2-methoxy-6-chloro-9- [3- (ethyl-2-
Treated with a mixture of chloroethyl) aminopropylamino] acridine-dihydrochloride (10 μg / ml final concentration). Treated cells with D-sorbitol (0.5
%); Bactopeptone (1%; Difco); Yeast extract (0.2%; Oriental yeast); NaCl (0.2
%) And 70 g / l of D-ribose.
Incubated at 36.5 ° C for 1 day. A part of the culture was inoculated into the same fresh medium supplemented with 90 g / l of D-ribose and incubated at 36.5 ° C. for 2 days. The obtained culture solution was appropriately diluted with sterilized water, spread on an agar medium supplemented with 90 g / l of D-ribose, and incubated at 36.5 ° C for 2 days. As a result, many D
A ribose resistant strain was obtained. The mutant strain RC15 (FERM-BP No. 2834) was selected as a D-ribose high-producing strain by evaluating the D-ribose-producing ability of these mutant strains by the same method as described in the preparation of the mutant strain RA8.
【0021】変異株RE5(FERM-BP No.2833)の調製 変異株RC15(FERM-BP No.2834)の調製に記載したの
と同様な方法で、RC15(FERM-BP No.2834)株をMN
NG100μg/ml(最終濃度)で処理し、処理細胞
をD−リボース70g/lが補われた寒天培地に塗っ
た。D−リボース耐性変異株の中から、変異株RE5(F
ERM-BP No.2833)をその親株より優れているD−リボー
ス高生産株として選択した。Preparation of mutant strain RE5 (FERM-BP No.2833) RC15 (FERM-BP No.2834) strain was prepared in the same manner as described in the preparation of mutant strain RC15 (FERM-BP No.2834). MN
NG was treated with 100 μg / ml (final concentration), and the treated cells were plated on agar medium supplemented with 70 g / l of D-ribose. Among the D-ribose resistant mutants, mutant RE5 (F
ERM-BP No. 2833) was selected as a D-ribose high-producing strain superior to its parent strain.
【0022】変異株RX13(FERM-BP No.2835)の調製 変異株RC15(FERM-BP No.2834)の調製において記載
したのと同様な方法で、RE5(FERM-BP No.2833)株の
反復変異誘発によって、D−リボース耐性変異株を得
た。D−リボース耐性変異株の中から変異株RX13(F
ERM-BP No.2835)を、その親株よりも優れているD−リ
ボース高生産株として選択した。Preparation of Mutant Strain RX13 (FERM-BP No.2835) The strain RE5 (FERM-BP No.2833) was prepared in the same manner as described in the preparation of mutant strain RC15 (FERM-BP No.2834). A D-ribose resistant mutant was obtained by iterative mutagenesis. Among the D-ribose resistant mutants, mutant RX13 (F
ERM-BP No. 2835) was selected as the D-ribose high-producing strain superior to its parent strain.
【0023】実施例1 バチルス・プミラス野生型株、ATCC 31093、RC15 (FERM
-BP No. 2834)、RE5 (FERM-BP No. 2833)及びRX13 (FER
M-BP No. 2835)の寒天培養の一白金耳を500mlエレ
ンマイヤーフラスコ内の下記に示す種用培地100ml
に接種した。Example 1 Bacillus pumilus wild type strain, ATCC 31093, RC15 (FERM
-BP No. 2834), RE5 (FERM-BP No. 2833) and RX13 (FER
M-BP No. 2835) agar culture with a platinum loop of 500 ml Erlenmeyer flask 100 ml of seed medium shown below
Was inoculated.
【0024】 D−ソルビトール 2% ペプトン(オリエンタル酵母) 0.25% 乾燥酵母(オリエンタル酵母) 0.2% K2HPO4 0.3% KH2PO4 0.1% MgSO4・7H2O 0.05% L−フェニルアラニン 0.0025% L−トリプトファン 0.0025% L−チロシン 0.0025% L−バリン 0.0025% フラスコを37℃及び240rpmで9時間インキュベ
ートし、そして各種培養0.1mlを500mlエレン
マイヤーフラスコ内の下記に示す培地組成をもつ種用培
地100mlに接種した。[0024] D- sorbitol 2% peptone (Oriental Yeast) 0.25% dry yeast (Oriental Yeast) 0.2% K 2 HPO 4 0.3 % KH 2 PO 4 0.1% MgSO 4 · 7H 2 O 0 0.05% L-phenylalanine 0.0025% L-tryptophan 0.0025% L-tyrosine 0.0025% L-valine 0.0025% Flasks were incubated for 9 hours at 37 ° C and 240 rpm, and 0.1 ml of each culture was added. 100 ml of a seed medium having the following medium composition in a 500 ml Erlenmeyer flask was inoculated.
【0025】 D−ソルビトール 4% コーンスティープリカー 4% K2HPO4 0.6% KH2PO4 0.2% L−フェニルアラニン 0.005% L−トリプトファン 0.005% フラスコを37℃及び240rpmで16時間インキュ
ベートした。このように調製した種培養(4ml)を5
00mlエレンマイヤーフラスコ内の生産培地に接種し
40mlとした。生産培地の成分は以下の通りである。D-sorbitol 4% corn steep liquor 4% K 2 HPO 4 0.6% KH 2 PO 4 0.2% L-phenylalanine 0.005% L-tryptophan 0.005% Flask at 37 ° C. and 240 rpm. Incubated for 16 hours. 5 seed cultures (4 ml) prepared in this way
The production medium in a 00 ml Erlenmeyer flask was inoculated to make 40 ml. The components of the production medium are as follows.
【0026】 モラテイン 0.07% (NH4)2SO4 0.55% (NH4)2HPO4 0.2% MgSO4・7H20 0.00038% MnSO4・4〜6H2O 0.00038% CaCO3 4% コーンスティープリカー 1.5% D−キシロース 6% D−ソルビトール 4% フラスコを37℃及び240rpmで2日間インキュベ
ートした。バチルス・プミラス野生型株、ATCC 31093、
RC15 (FERM-BP No. 2834)、RE5 (FERM-BP No.2833)及び
RX13 (FERM-BP No. 2835)株のD−リボースの生産性を
表1に示す。Moratein 0.07% (NH 4 ) 2 SO 4 0.55% (NH 4 ) 2 HPO 4 0.2% MgSO 4 .7H 2 0 0.00038% MnSO 4 .4-6H 2 O 0. the 00038% CaCO 3 4% corn steep liquor 1.5% d-xylose 6% d-sorbitol 4% flasks were incubated for 2 days at 37 ° C. and 240 rpm. Bacillus pumilus wild type strain, ATCC 31093,
RC15 (FERM-BP No. 2834), RE5 (FERM-BP No. 2833) and
Table 1 shows the D-ribose productivity of the RX13 (FERM-BP No. 2835) strain.
【0027】 表1 バチルス・プミラス野生型株、ATCC 31093、RC15 (FERM-BP No. 2834)、RE5 (FE RM-BP No. 2833)及びRX13 (FERM-BP No. 2835)のD−リボース生産性 (単位g/l) 株 D−リボース D−キシロース D−ソルビトール 野生型株 0 0 0 ATCC 31093 43.5 12.3 0 RC15 (FERM-BP No.2834) 44.5 11.0 0 RE5 (FERM-BP No.2833) 45.0 10.0 0 RX13 (FERM-BP No.2835) 60.0 0 0 バチルス・プミラスATCC 31093株は、D−リボースを生
産したが、野生型株は生産をしなかった。変異株RX13
(FERM-BP No.2835)は、ATCC 31093株よりも1.5倍高
いD−リボースの生産性を示した。 Table 1 D-ribose production of Bacillus pumilus wild type strain, ATCC 31093, RC15 (FERM-BP No. 2834), RE5 (FE RM-BP No. 2833) and RX13 (FERM-BP No. 2835). Sex (unit: g / l) strain D-ribose D-xylose D-sorbitol wild-type strain 0 0 0 ATCC 31093 43.5 12.3 0 RC15 (FERM-BP No.2834) 44.5 11.00 RE5 ( FERM-BP No.2833) 45.0 10.0 0 RX13 (FERM-BP No.2835) 60.0 0 0 Bacillus pumilus ATCC 31093 strain produced D-ribose, but the wild-type strain produced it. I didn't. Mutant RX13
(FERM-BP No. 2835) showed 1.5 times higher productivity of D-ribose than the ATCC 31093 strain.
【0028】実施例2 上記の種用培地の調製で述べたのと同様の方法で、RX13
(FERM-BP No. 2835)株を500mlのエレンマイヤー
フラスコの生産培地中に接種して40mlとして培養を
行った。生産培地の組成は下記の通りである。Example 2 RX13 was prepared in the same manner as described in the preparation of the seed medium above.
The (FERM-BP No. 2835) strain was inoculated into a production medium of an Erlenmeyer flask of 500 ml, and the culture was performed at 40 ml. The composition of the production medium is as follows.
【0029】 モラテイン 0.07% (NH4)2SO4 0.55% (NH4)2HPO4 0.2% MgSO4・7H2O 0.00038% MnSO4・4〜6H2O 0.00038% コーンスティープリカー 1.5% D−ソルビトール 4% ペントース或いはペンチトール(表2中) 6% フラスコを37℃及び240rpmで2日間インキュベ
ートした。各種のペントース或いはペンチトールからの
D−リボース生産を表2に示す。[0029] Moratein 0.07% (NH 4) 2 SO 4 0.55% (NH 4) 2 HPO 4 0.2% MgSO 4 · 7H 2 O 0.00038% MnSO 4 · 4~6H 2 O 0. 0380% corn steep liquor 1.5% D-sorbitol 4% pentose or pentitol (in Table 2) 6% Flasks were incubated for 2 days at 37 ° C and 240 rpm. Table 2 shows D-ribose production from various pentoses or pentitols.
【0030】 表2 各種のペントース、或いはペンチトールからのD−リボース生産 ペントース或いはペンチトール リボース生産量(g/l) D−キシロース 49.6 キシリトール 62.8 L−アラビノース 39.3 L−アラビトール 1.8 D−アラビノース 2.0 D−アラビトール 1.3 L−リキソース 3.0 D−リキソース 1.8 L−キシロース 5.1 リビトール 0.6 無添加 2.0 D−リボース生産はD−キシロース、キシリトール及び
L−アラビノースを使用したときのみ示された。 Table 2 D-ribose production from various pentoses or pentitols Pentose or pentitol ribose production (g / l) D-xylose 49.6 xylitol 62.8 L-arabinose 39.3 L-arabitol 1 .8 D-arabinose 2.0 D-arabitol 1.3 L-lyxose 3.0 D-lyxose 1.8 L-xylose 5.1 ribitol 0.6 no addition 2.0 D-ribose production was D-xylose. Shown only when using xylitol and L-arabinose.
【0031】実施例3 RX13 (FERM-BP No. 2835)を6%のキシリトールと4%
のD−ソルビトールの代わりに10%のキシリトールと
表3で示すような4%の炭素源を用いた以外は、上記に
示したのと同じ方法で培養した。結果を表3に要約し
た。Example 3 RX13 (FERM-BP No. 2835) was mixed with 6% xylitol and 4%.
The culture was performed in the same manner as described above, except that 10% xylitol and 4% carbon source as shown in Table 3 were used instead of D-sorbitol of. The results are summarized in Table 3.
【0032】 表3 D−リボース生産に対する炭素源の影響(単位g/l) 炭素源 D−リボース キシリトール 炭素源 D−ソルビトール 84.8 2.0 0 グリセロール 58.5 26.4 0 D−マンニトール 47.4 47.4 0 D−フルクトース 43.3 50.8 0 D−グルコース 41.9 51.0 0 シュークロース 64.4 39.9 0 無添加 2.0 98.9 0 D−リボース生産はD−ソルビトール、グリセロール、
D−マンニトール、D−フルクトース、D−グルコー
ス、そしてシュークロースが存在した場合観察された
が、一方、キシリトールだけしか存在しなかった場合に
はD−リボースの蓄積は起こらなかった。 Table 3 Effect of carbon source on D-ribose production (unit: g / l) Carbon source D-ribose xylitol Carbon source D-sorbitol 84.8 2.00 Glycerol 58.5 26.4 0 D-mannitol 47 .4 47.4 0 D-fructose 43.3 50.8 0 D-glucose 41.9 51.00 sucrose 64.4 39.9 0 no addition 2.0 98.9 0 D-ribose production is D -Sorbitol, glycerol,
It was observed when D-mannitol, D-fructose, D-glucose, and sucrose were present, whereas D-ribose accumulation did not occur when only xylitol was present.
【0033】実施例4 上記の種培養(300ml)の調製で述べたのと同様な
方法で、RX13 (FERM-BPNo. 2835)株を培地組成が6%の
D−キシロースの代わりに8%のキシリトールを用いる
以外は実施例1で記述したのと同じ生産培地の入った5
リッタージャーに接種して、接種後の液量を3リッター
として培養した。発酵は37℃及び500rpmで行
い、1.5リッター/分で通気した。40時間の発酵で
8%のキシリトールを使用した際、D−リボースの生産
収量は79.9g/lであった。この発酵培養液から遠
心分離(3000gで10分間)そしてろ過によって細
胞を除去して、ろ液を陽イオン及び陰イオン交換樹脂で
脱塩してその後活性炭のカラムを通して脱色した。脱色
液を濃縮して次にその容量の約2倍量のエタノールを加
え、それによってD−リボース結晶210gを得た。Example 4 RX13 (FERM-BP No. 2835) strain was mixed with 8% of the medium composition instead of 6% D-xylose in the same manner as described in the preparation of seed culture (300 ml) above. 5 containing the same production medium as described in Example 1 except using xylitol
A liter jar was inoculated, and the amount of the liquid after inoculation was set to 3 liters and cultured. The fermentation was carried out at 37 ° C. and 500 rpm and aerated at 1.5 liter / min. The production yield of D-ribose was 79.9 g / l when 8% xylitol was used in 40 hours fermentation. Cells were removed from the fermentation broth by centrifugation (3000 g for 10 minutes) and filtration, the filtrate was desalted with cation and anion exchange resins and then decolorized through a column of activated carbon. The decolorization solution was concentrated and then about twice its volume of ethanol was added, thereby obtaining 210 g of D-ribose crystals.
【0034】実施例5 上記の培養と同様な方法で、RX13 (FERM-BP No. 2835)
株を500mlエレンマイヤーフラスコ中14Cで放射ラ
ベルしたキシリトール又は14Cで放射ラベルしたD−ソ
ルビトールを含んだ生産培地(40ml)で培養を行っ
た。発酵は37℃及び240rpmで行った。発酵の開
始時及び42時間後に2mlの培養液を取得した。その
後、遠心分離(3000g、10分間)及びろ過によっ
て細胞を除去した後5μlのろ液をシリカゲルプレート
(TLC;Kieselgel60F254, Merck)上にスポットし、以下
に示すような組成を持つ3つの異なる溶媒系で展開し
た。Example 5 RX13 (FERM-BP No. 2835) was prepared in the same manner as the above culture.
The strains were cultured in production medium containing radiolabeled D- sorbitol radiolabeled xylitol or 14 C in 500ml Erlenmeyer flask 14 C (40ml). The fermentation was carried out at 37 ° C and 240 rpm. At the start of fermentation and after 42 hours, 2 ml of culture solution was obtained. Then, after removing the cells by centrifugation (3000 g, 10 minutes) and filtration, 5 μl of the filtrate was applied to a silica gel plate.
(TLC; Kieselgel 60F 254 , Merck) was spotted and developed with three different solvent systems with the compositions shown below.
【0035】1)アセトン/n−ブタノール/水(5:
4:1) 2)2%のフェニルほう酸を含む、酢酸エチル/2−プ
ロパノール/水(6:3:1) 3)n−プロパノール/エタノール/50mMリン酸カ
リウム緩衝液(pH7.0)(55:25:20) 薄層クロマトグラフィー上の放射活性をTLCラジオス
キャナー(Aloka, JTC601)で測定した。放射活性及びD
−リボース、キシリトールそしてD−ソルビトールの収
量は表4に示した通りであった。1) Acetone / n-butanol / water (5:
4: 1) 2) 2% phenylboric acid in ethyl acetate / 2-propanol / water (6: 3: 1) 3) n-propanol / ethanol / 50 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0) (55) : 25:20) The radioactivity on thin layer chromatography was measured by a TLC radio scanner (Aloka, JTC601). Radioactivity and D
-The yields of ribose, xylitol and D-sorbitol were as shown in Table 4.
【0036】 表4 リボース生産の間に放射されたキシリトール及びD−ソルビトールの行方 放射物質 時間 D−リボース キシリトール D−ソルビトール (時) (g/l) (cpm) (g/l) (cpm) (g/l) (cpm)14 C-キシリト―ル 0 0 0 98.0 646 39.0 0 42 83.9 539 7.1 31 4.0 014 C-D-ソルヒ゛ト―ル 0 0 0 96.8 0 38.5 858 42 91.2 0 7.2 0 0 0 表4に示したようにD−リボースの由来はD−ソルビト
ールではなくキシリトールであることが同定された。 Table 4 Parasitic radioactivity of xylitol and D-sorbitol emitted during ribose production Time D-ribose xylitol D-sorbitol (hours) (g / l) (cpm) (g / l) (cpm) ( g / l) (cpm) 14 C-xylitol 0 0 0 98.0 646 39.0 0 42 83.9 539 7.1 31 4.0 0 14 CD-sorbitol 0 0 0 96.8 0 38.5 858 42 91.2 0 7.2 0 0 0 As shown, the origin of D-ribose was identified as xylitol rather than D-sorbitol.
Claims (7)
属に属する微生物を、生育のための資化可能な炭素源を
含む培地中で培養し、得られたD−リボースを培養液か
ら回収することを特徴とするD−キシロース、キシリト
ールもしくはL−アラビノースからD−リボースの製造
法。1. A method of culturing a microorganism belonging to the genus Bacillus deficient in transketolase in a medium containing an assimilable carbon source for growth and recovering the obtained D-ribose from the culture solution. A method for producing D-ribose from D-xylose, xylitol or L-arabinose, which is characterized.
単位/mgタンパク以下のトランスケトラーゼ活性を有
する、請求項1に記載の製造法。2. The microorganism belonging to the genus Bacillus is 0.01
The production method according to claim 1, which has a transketolase activity of not more than a unit / mg protein.
us brevis)、バチルス・セレウス種(Bacillus cereu
s)、バチルス・サーキュランス種(Bacilluscirculan
s)、バチルス・コアギュランス種(Bacillus coagulan
s)、バチルス・ライケニフォルミス種(Bacillus lich
eniformis)、バチルス・メガテリウム種(Bacillus me
gaterium)、バチルス・プミラス種(Bacillus pumilu
s)及びバチルス・サブチリス種(Bacillus subtilis)
に属する請求項1或いは2に記載の製造法。3. The microorganism is a Bacillus brevis sp.
us brevis), Bacillus cereu
s), Bacillus circulan
s), Bacillus coagulan
s), Bacillus licheniformis species (Bacillus lich
eniformis), Bacillus megaterium species (Bacillus me)
gaterium), Bacillus pumilu
s) and Bacillus subtilis species
The manufacturing method according to claim 1 or 2, which belongs to.
93、バチルス・プミラスRC15 (FERM-BP No. 2834)、バ
チルス・プミラスRE5 (FERM-BP No. 2833)、又はバチル
ス・プミラスRX13 (FERM-BP No. 2835)である請求項3
に記載の製造法。4. The microorganism is Bacillus pumilus ATCC 310.
93, Bacillus pumilus RC15 (FERM-BP No. 2834), Bacillus pumilus RE5 (FERM-BP No. 2833), or Bacillus pumilus RX13 (FERM-BP No. 2835).
Production method described in 1.
ルもしくはL−アラビノースの初期濃度が約20g/l
ないし200g/l、好ましくは約50g/lないし1
50g/lである請求項1〜4のいずれかに記載の製造
法。5. The initial concentration of D-xylose, xylitol or L-arabinose in the culture medium is about 20 g / l.
To 200 g / l, preferably about 50 g / l to 1
It is 50 g / l, The manufacturing method in any one of Claims 1-4.
は5.0ないし8.0の範囲内において培養を行う請求
項1〜5のいずれかに記載の製造法。6. The method according to claim 1, wherein the culturing is carried out at a pH of about 4.0 to 9.0, preferably 5.0 to 8.0.
25ないし40℃の範囲内で培養を行う請求項1〜6の
いずれかに記載の製造法。7. The production method according to claim 1, wherein the culturing is carried out at a temperature of 20 to 45 ° C., preferably about 25 to 40 ° C.
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