JP3124692B2 - 5−アミノレブリン酸の製造方法 - Google Patents
5−アミノレブリン酸の製造方法Info
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Description
しなくとも培養でき、酸素供給量を調節することで5−
アミノレブリン酸を高収量で製造し得る方法に関する。
ル化合物(ビタミンB12、ヘム、クロロフィルなど)を
生合成する色素生合成経路の代謝中間体として広く生物
圈に存在し、生体内で重要な役割を果たしている化合物
である。すなわち、5−アミノレブリン酸は生体系中
で、グリシンとスクシニルCoAから5−アミノレブリ
ン酸合成酵素によって、もしくはグルタミン酸によって
生合成され、5−アミノレブリン酸デヒドラターゼによ
り代謝されていくものである。
殺虫剤、植物成長調節剤、植物の光合成増強剤として優
れた効果を示し、しかも人畜に対して毒性を示さず、分
解性が高いため環境への残留性もない、など優れた効果
を示す天然化合物である(特開昭61−502814
号、特開平2−138201号公報)。
ストが高く、除草剤や植物成長調節剤、植物の光合成増
強剤として使用するには実用性に欠ける(CHEMIC
ALWEEK/October,29,1984)。こ
のような現状において、多くの化学合成法が検討されて
いる(例えば特開平2−76841号、同2−2613
89号公報)が、未だ十分満足できる方法が開発されて
いない。
酸の製造方法も検討されている。例えばプロピオニバク
テリウム(Propionibacterium)属、
メタノバクテリウム(Methanobacteriu
m)属又はメタノサルチナ(Methanosarci
na)属等を用いる方法(特開平5−184376号公
報等)が提案されているが、生産量が非常に少なく、工
業的には満足できるものではなかった。
er)属を用いる方法(特開平6−141875号公
報)は、上記の微生物を用いる方法に比べ生産量が多い
が、ロドバクター属を含む光合成細菌の著量な色素合成
には光照射が必要であり、色素の前駆体である5−アミ
ノレブリン酸の生産においても十分な光を照射しなけれ
ばならず、コストがかかる等実用化にはなお多くの課題
を残していた。
細菌を変異し、変異株を作製し、光照射を必要としない
従属栄養条件下で5−アミノレブリン酸を製造する方法
も提案されているが(特開平4−333521号)、そ
の生産量は光照射を用いる方法に比べ少ないものであっ
た。
下での微生物培養において、酸素はエネルギー産生のた
め必要不可欠なものである。
色非硫黄細菌の色素合成を阻害し、更に5−アミノレブ
リン酸合成酵素も酸素によって不活性化されるといわれ
ている〔蛋白質、核酸、酵素、Vol.15,No.
3、195(1970)〕。
は、好気条件下で、菌の培養を行うことができ、かつ光
の照射、非照射にかかわらず、5−アミノレブリン酸を
高収率で産生することができる方法を提供することにあ
る。
者らは鋭意研究を行った結果、5−アミノレブリン酸を
生産する光合成細菌を用い下記の条件で酸素供給を制限
すれば、菌体のエネルギー生成に必要な酸素量を損なう
ことなく、多量の5−アミノレブリン酸を生産できるこ
とを見出し本発明を完成した。
ロイデスもしくはロドバクターカプシュレイタスまたは
これらの変異株〔但し、CR−17株(FERM P−
11752)を除く〕を、(b)培養液中の酸化還元電
位が−180〜50mVの条件下で培養することを特徴
とする5−アミノレブリン酸の製造方法を提供するもの
である。また、本発明は、条件(b)と更に(a)培養
液中の溶存酸素濃度が1ppm未満の条件下で培養すること
を特徴とする5−アミノレブリン酸の製造法を提供する
ものである。更にまた、本発明は、条件(a)及び
(b)と更に(c)菌呼吸速度が5×10-9〜6×10
-8〔mol of O2/ml・min・cell〕の条件下で培養するこ
とを特徴とする5−アミノレブリン酸の製造方法を提供
するものである。
において又は天然成分を添加した複合培地中において
も、できるだけ5−アミノレブリン酸の生産能の高い菌
株を用いることが好ましく、そのような菌株としては、
工業技術院生命工学工業技術研究所にFERM BP−
5255として寄託されているRhodobacter
sphaeroides CR−520株を例示するこ
とができる。
菌を培養するための培地としては、該微生物が十分に増
殖し得るものであればいずれをも用いることができる
が、該培地中には資化し得る炭素源及び窒素源を適当含
有せしめておくことが好ましい。炭素源としては、グル
コース等の糖類、酢酸、リンゴ酸、乳酸、コハク酸等の
酸類などを用いることができる。また、窒素源として
は、硫安、塩安等のアンモニア態窒素化合物、硝酸ナト
リウム等の硝酸態窒素化合物等の無機窒素源、尿素、ポ
リペプトン、酵母エキス等の有機窒素化合物などを用い
ることができる。
バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニル
アラニン、トリプトファン、メチオニン、グリシン、セ
リン、トレオニン、システイン、グルタミン、アスパラ
ギン、チロシン、リシン、アルギニン、ヒスチジン、ア
スパラギン酸、グルタミン酸等のアミノ酸;酵母エキ
ス、乾燥酵母、ペプトン、肉エキス、麦芽エキス、コー
ンスティープリカー、カザミノ酸等の天然成分等を適宜
添加することができる。また5−アミノレブリン酸を生
産する場合、培地にグリシン及びレブリン酸を添加する
ことが好ましい。グリシンの添加量は5〜100mM、
特に10〜60mMとすることが好ましく、レブリン酸
の添加量は1〜60mM、特に5〜30mMが好まし
い。このグリシン、レブリン酸の添加は、菌株の増殖速
度を低下させる場合があるので、そのときはある程度増
殖した時点で添加するとよい。
等が生育する条件でよく、例えば、温度20〜40℃、
pH6〜8とすることが好ましい。なお5−アミノレブリ
ン酸の生産時にpHが変化する場合には、水酸化ナトリウ
ム、アンモニア、水酸化カリウム等のアルカリ溶液や塩
酸、硫酸、燐酸等の酸を用いてpHを調整することが好ま
しい。また、培養にあたっては、特に光照射をする必要
はない。
を効率よく生産するために、上記の如く酸素供給の制限
を行うが、具体的には、次のうち一つ以上の条件下で培
養を行う。
満であるが、特に0.5ppm 未満、更に0.1ppm 未満
(現段階での測定機器における検出限界以下)とするこ
とが好ましい。この濃度の測定は溶存酸素計を用いて行
えばよい。 (b)培養液中の酸化還元電位は−180〜50mVで
あるが、特に−100〜20mV、更に−50〜0mV
とすることが好ましい。酸化還元電位の測定は、酸化還
元電位計を用いて行えばよい。
-8〔mol of O2/ml・min・cell〕であるが、特に1×1
0-8〜4×10-8〔mol of O2/ml・min・cell〕とする
ことが好ましい。
分析計を用いればよい。
としてのHiroseらの計算式(Agric.Blo
l Chem,29,931,1965)から、更に単
位体積あたりの菌体量のばらつきを補正するために、菌
体量で割り込んで求める方法を採った。すなわち次式に
示す通りである。
min・cell) Q:通気量(ml/min) V:張込液量(ml) T:培養温度(℃) x0, x1:空気出口及び入口の酸素濃度(%) y0, y1:空気出口及び入口の炭酸ガス濃度(%) a:菌体量、dry cell weight/L(c
ell)
吸収速度をあらわし、値が大きいほど活発な酸素利用を
示す。
同様な傾向を示すことが多いので、少なくとも一つを用
いればよいが、二つ以上の値を分析することが好まし
い。
種々の手段を採用しうる。例えば発酵槽への通気量、攪
拌速度、培地張込量の増減、通気ガス中の酸素分圧の調
節、還元物質の添加、培地供給量の調節などがある。ま
た本発明は酸素供給量を制限するため、菌の増殖速度を
低下させる場合があるので、その場合は、菌体生育には
十分な酸素供給を行い、ある程度菌体が増殖した時点で
制御を開始すればよい。
5−アミノレブリン酸は、常法により精製することがで
きる。例えば、5−アミノレブリン酸は菌体外に分泌さ
れるので、培養液からイオン交換樹脂を用いる等の手段
により分離すればよい。
とも、生産菌から5−アミノレブリン酸を多量に製造す
ることができる。
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。
槽に入れ、121℃で15分間滅菌し、室温に冷却し
た。
0ml入れた1L容の坂口フラスコで好気条件下で振とう
培養して増殖させたCR−520株(FERM BP−
5255)(KrM=8.2×10-8)を植菌し、30
℃、通気量0.1v/v/m、攪拌数200rpm で通気
攪拌培養を行った。培養はすべて非光照射条件で行っ
た。培養開始48時間後には、培養液中の菌体濃度は培
養液1Lあたり0.64gとなった。次にグリシン、レ
ブリン酸、グルコース、酵母エキスがそれぞれ60m
M、5mM、50mM、1%になるように加え、またpH
が6.5から7.0になるように1N水酸化ナトリウム
及び1N硫酸での調整を開始した。通気量を空気0.0
14v/v/m、に減少させ、N2ガスを0.086v
/v/mにて供給した。攪拌数は200rpm とした。こ
の条件で培養を84時間後まで行った。この培養の最高
5−アミノレブリン酸蓄積量、48時間後からの培養液
中の溶存酸素濃度、48時間後から84時間後までの平
均酸化還元電位及び平均菌呼吸速度を表2に示す。な
お、溶存酸素濃度はエイブル社製溶存酸素指示計M−1
032及び発酵用酸素膜電極を、酸化還元電位は三ツワ
バイオシステム社製デジタルORPコントローラー及び
インゴールド社製ORP電極を、菌呼吸速度はウエスト
ロン社製排ガス分析装置WSMR−1400LBを用い
て測定した。
1と同様の処理を行った。この培養の最高5−アミノレ
ブリン酸蓄積量、48時間後からの培養液中の溶存酸素
濃度、48時間後から84時間後までの平均酸化還元電
位及び平均菌呼吸速度を表2に示す。
1と同様の処理を行った。この培養の最高5−アミノレ
ブリン酸蓄積量、48時間後からの培養液中の溶存酸素
濃度、48時間後から84時間後までの平均酸化還元電
位及び平均菌呼吸速度を表2に示す。
1と同様の処理を行った。この培養の最高5−アミノレ
ブリン酸蓄積量、48時間後からの培養液中の溶存酸素
濃度、48時間後から84時間後までの平均酸化還元電
位及び平均菌呼吸速度を表2に示す。
1と同様の処理を行った。この培養の最高5−アミノレ
ブリン酸蓄積量、48時間後からの培養液中の溶存酸素
濃度、48時間後から84時間後までの平均酸化還元電
位及び平均菌呼吸速度を表2に示す。
5v/v/mとする以外は実施例1と同様の処理を行っ
た。この培養の最高5−アミノレブリン酸蓄積量、48
時間後からの培養液中の溶存酸素濃度、48時間後から
84時間後までの平均酸化還元電位及び48時間後から
84時間後までの平均菌呼吸速度を表2に示す。
odobactercapsulatus)ATCC1
1166(KrM=8.5×10-8)に、48時間以降
の攪拌数を400rpm とする以外は実施例1と同様の処
理を行った。この培養の最高5−アミノレブリン酸蓄積
量は0.086mM、48時間後からの培養液中の溶存
酸素濃度は検出されず(0.1ppm 未満)、48時間後
から84時間後までの平均酸化還元電位は、−31m
V、48時間後から84時間後までの平均菌呼吸速度は
2.7×10-8〔mol of O2/ml・min・cell〕であっ
た。
odobactercapsulatus)ATCC1
1166とする以外は比較例1と同様の処理を行った。
この培養の最高5−アミノレブリン酸蓄積量は検出され
ず(0.01mM未満)、48時間後からの培養液中の
溶存酸素濃度は18ppm 、48時間後から84時間後ま
での平均酸化還元電位は、131mV、48時間後から
84時間後までの平均菌呼吸速度は8.5×10-8〔mo
l of O2/ml・min・cell〕であった。
に入れ、121℃で30分間滅菌した。上記の発酵槽
に、あらかじめ培地1を200ml入れた1L容の坂口フ
ラスコで好気条件下で振とう培養して増殖させたCR−
520株(FERM BP−5255)を植菌し、30
℃、通気量0.1v/v/m、攪拌数200rpm で通気
攪拌培養を行った。培養はすべて暗条件で行った。培養
開始48時間後には、培養液中の菌体濃度は培養液1L
あたり0.68gとなった。次にグリシン、レブリン
酸、グルコース、酵母エキスがそれぞれ60mM、5m
M、50mM、1%になるように加え、またpHが6.5
から7.0になるように1N水酸化ナトリウム及び1N
硫酸での調整を開始した。通気量を空気0.028v/
v/mに減少させ、N2ガス0.172v/v/m供給
した。攪拌数は300rpm とした。この条件で培養を8
4時間後まで行った。この培養の最高5−アミノレブリ
ン酸蓄積量は12.8mM、48時間後からの培養液中
の溶存酸素濃度は検出されず(0.1ppm 未満)、48
時間後から84時間後までの平均酸化還元電位は、−2
2mV、48時間後から84時間後までの平均菌呼吸速
度は2.2×10-8〔mol of O2/ml・min・cell〕であ
った。
Claims (3)
- 【請求項1】 ロドバクターセファロイデスもしくはロ
ドバクターカプシュレイタスまたはこれらの変異株〔但
し、CR−17株(FERM P−11752)を除
く〕を、培養液中の酸化還元電位が−180〜50mV
の条件下で培養することを特徴とする5−アミノレブリ
ン酸の製造方法。 - 【請求項2】 ロドバクターセファロイデスもしくはロ
ドバクターカプシュレイタスまたはこれらの変異株〔但
し、CR−17株(FERM P−11752)を除
く〕を、次の(a)及び(b) (a)培養液中の溶存酸素濃度が1ppm未満 (b)培養液中の酸化還元電位が−180〜50mV の条件下で培養することを特徴とする5−アミノレブリ
ン酸の製造方法。 - 【請求項3】 ロドバクターセファロイデスもしくはロ
ドバクターカプシュレイタスまたはこれらの変異株〔但
し、CR−17株(FERM P−11752)を除
く〕を、次の(a)、(b)及び(c) (a)培養液中の溶存酸素濃度が1ppm未満 (b)培養液中の酸化還元電位が−180〜50mV (c)菌呼吸速度が5×10-9〜6×10-8〔mol of O
2/ml・min・cell〕 の条件下で培養することを特徴とする5−アミノレブリ
ン酸の製造方法。
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- 1994-12-20 JP JP31625194A patent/JP3124692B2/ja not_active Expired - Fee Related
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