JP3165040B2 - Novel microorganism and method for producing L-aspartic acid, fumaric acid and / or L-malic acid - Google Patents

Novel microorganism and method for producing L-aspartic acid, fumaric acid and / or L-malic acid

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JP3165040B2 JP23190196A JP23190196A JP3165040B2 JP 3165040 B2 JP3165040 B2 JP 3165040B2 JP 23190196 A JP23190196 A JP 23190196A JP 23190196 A JP23190196 A JP 23190196A JP 3165040 B2 JP3165040 B2 JP 3165040B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、微生物によりL−
アスパラギン酸、並びにフマル酸及び/又はL−リンゴ
酸を効率よく製造する方法に関する。
TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for producing L-
The present invention relates to a method for efficiently producing aspartic acid, fumaric acid and / or L-malic acid.

【0002】[0002]

【従来の技術】マレイン酸を原料として、フマル酸、L
−リンゴ酸、又はL−アスパラギン酸を生産する微生物
は、従来から数多く知られている。例えば、L−リンゴ
酸を生産する微生物としては、アルカリゲネス属、シュ
ードモナス属、セラティア属に属する微生物が(特開昭
60-102191 号公報、Agric.Biol.Chem.,50(1)84-94(198
6) )、フマル酸を生産する微生物としては、アルスロ
バクター属、プロテウス属に属する微生物が(浅野ら、
1995年4 月農芸化学大会)、L−アスパラギン酸を生産
する微生物としては、アルカリゲネス属、シュードモナ
ス属、アクロモバクター属、アエロバクター属、バチル
ス属、プレビバクテリウム属に属する微生物が知られて
いる(特公昭38-2793 号公報、特公昭42-11993号公報、
特公昭42-11994号公報、特公昭43-87104号公報)。
BACKGROUND OF THE INVENTION Fumaric acid, L
-Many microorganisms that produce malic acid or L-aspartic acid have been conventionally known. For example, microorganisms that produce L-malic acid include microorganisms belonging to the genera Alcaligenes, Pseudomonas, and Serratia (Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 60-102191, Agric. Biol. Chem., 50 (1) 84-94 (198
6)), Microorganisms that produce fumaric acid include those belonging to the genera Arthrobacter and Proteus (Asano et al.,
(April 1995 Agricultural Chemistry), as microorganisms producing L-aspartic acid, microorganisms belonging to the genera Alcaligenes, Pseudomonas, Achromobacter, Aerobacter, Bacillus, Plevibacterium are known. (Japanese Patent Publication No. 38-2793, Japanese Patent Publication No. 42-11993,
Japanese Patent Publication No. 42-11994, Japanese Patent Publication No. 43-87104).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このように多くの種類
の微生物が、フマル酸、L−リンゴ酸、又はL−アスパ
ラギン酸を生産するが、その生産効率は必ずしも満足の
できるものではなかった。その原因の一つは、マレイン
酸異性化酵素の安定性の低さにある。即ち、上記微生物
は、L−リンゴ酸、L−アスパラギン酸を生産するもの
も含めて、マレイン酸異性化酵素を使用して目的物質を
生産するが、この酵素の安定性は低く、短時間で酵素活
性が減退してしまう。このため、より安定性の高いマレ
イン酸異性化酵素を有する微生物が求められていた。本
発明は、かかる要求に応えるべくなされたものであり、
その目的は、安定性の高いマレイン酸異性化酵素を有す
る微生物を提供することにある。
As described above, many kinds of microorganisms produce fumaric acid, L-malic acid, or L-aspartic acid, but their production efficiency has not always been satisfactory. One of the causes is the low stability of maleate isomerase. That is, the microorganisms produce a target substance using a maleate isomerase, including those that produce L-malic acid and L-aspartic acid. Enzyme activity decreases. Therefore, there has been a demand for a microorganism having a more stable maleate isomerase. The present invention has been made to meet such demands,
An object of the present invention is to provide a microorganism having a highly stable maleate isomerase.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため、鋭意検討を重ねた結果、従来の微生物の
有するマレイン酸異性化酵素と比較し、著しく安定性の
高い酵素を有する微生物を見出し、本発明を完成するに
至った。即ち、本発明の第一は、マレイン酸からフマル
酸及び/又はL−リンゴ酸を生産する能力を有する新規
微生物シュードモナス・アルカリゲネスXD−1株であ
る。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies in order to solve the above-mentioned problems, and as a result, the present inventors have found that an enzyme having remarkably high stability is obtained as compared with the maleic acid isomerase possessed by conventional microorganisms. A microorganism was found, and the present invention was completed. That is, the first of the present invention is a novel microorganism Pseudomonas alkaligenes XD-1 strain having the ability to produce fumaric acid and / or L-malic acid from maleic acid.

【0005】また、本発明の第二は、マレイン酸とアン
モニアを、シュードモナス・アルカリゲネスXD−1株
の菌体、菌体処理物、又はそれらの固定化物とアスパル
ターゼを産生し得る微生物の菌体、菌体処理物、又はそ
れらの固定化物で処理して、L−アスパラギン酸を製造
することを特徴とするL−アスパラギン酸の製造方法で
ある。
[0005] A second aspect of the present invention is to transform maleic acid and ammonia into cells of Pseudomonas alkaligenes strain XD-1, processed cells thereof, or immobilized products thereof and cells of microorganisms capable of producing aspartase. A method for producing L-aspartic acid, comprising treating L-aspartic acid by treating the treated product with a cell treated product or an immobilized product thereof.

【0006】さらに、本発明の第三は、マレイン酸を、
シュードモナス・アルカリゲネスXD−1株の菌体、菌
体処理物、又はそれらの固定化物で処理して、フマル酸
及び/又はL−リンゴ酸を製造することを特徴とするフ
マル酸及び/又はL−リンゴ酸の製造方法である。
Further, a third aspect of the present invention is to provide maleic acid,
Fumaric acid and / or L-malic acid characterized by producing fumaric acid and / or L-malic acid by treating with cells of Pseudomonas alkaligenes XD-1 strain, treated cells thereof, or immobilized products thereof. This is a method for producing malic acid.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、上記発明を各発明ごとに説
明する。 (1)シュードモナス・アルカリゲネスXD−1株 XD−1株は、つくば市内の土壌から分離した菌株であ
り、以下のような菌学的性質を有する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The above invention will be described below for each invention. (1) Pseudomonas alkaligenes XD-1 strain The XD-1 strain is a strain isolated from soil in Tsukuba city and has the following mycological properties.

【0008】 [0008]

【0009】以上の菌学的性質について、バージェイズ
・マニュアル・オブ・システマティック・バクテリオロ
ジー vol.1〜4 (1986 年) をもとに検索を行った結果、
XD−1株は、OFテスト、カタラーゼ、オキシダー
ゼ、糖の資化性とアルカリ性、有機酸の資化性から、シ
ュードモナス・アルカリゲネス(Pseudomonas Alcalige
nes )に属するものと判明した。なお、この菌株は、工
業技術院生命工学工業技術研究所に寄託番号FERM P-157
15(寄託日平成8年6月27日)として寄託されている。
As a result of conducting a search for the above mycological properties based on the Barjay's Manual of Systematic Bacteriology vol. 1 to 4 (1986),
The XD-1 strain was obtained from the OF test, catalase, oxidase, sugar assimilation and alkalinity, and organic acid assimilation, resulting in Pseudomonas alcalige (Pseudomonas alcalige).
nes). This strain was deposited at the National Institute of Bioscience and Biotechnology at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (Deposit No. FERM P-157)
15 (deposited on June 27, 1996).

【0010】XD−1株は、シュードモナス属に属する
公知の微生物と同様の方法により培養し、増殖させるこ
とができる。培地としては、資化可能な炭素源、窒素
源、無機物及び必要な生育促進物質を適当に含有する培
地であれば、合成培地、天然培地のいずれも用いること
ができる。炭素源としては、マレイン酸、フマル酸、リ
ンゴ酸などの有機酸、グルコース、廃糖蜜等を用いるこ
とでき、窒素源としては、アンモニア、硫安、ペプト
ン、酵母エキス、コーンスティプリカー等を用いること
ができる。そのほか必要に応じてリン酸塩、硫酸マグネ
シウム、微量の重金属塩等の無機塩類等、マロン酸等の
酵素誘導物質を加えることができる。マロン酸を含む培
地で培養した微生物は、マロン酸を含まない培地で培養
した微生物に比べ、マレイン酸異性化活性が高いので、
培地中にマロン酸を添加して培養増殖させることが好ま
しい。培養温度は、25〜45℃が好適であり、培地のpHは
塩酸などの鉱酸、マレイン酸などの有機酸等により5〜
9に維持することが好ましい。このような条件で培養を
行うと培養開始から6〜48時間で充分な量の微生物が得
られる。
[0010] The XD-1 strain can be cultured and propagated in the same manner as a known microorganism belonging to the genus Pseudomonas. As the medium, any synthetic medium or natural medium can be used as long as the medium appropriately contains assimilable carbon sources, nitrogen sources, inorganic substances, and necessary growth promoting substances. Organic acids such as maleic acid, fumaric acid, malic acid, glucose, molasses, etc. can be used as the carbon source, and ammonia, ammonium sulfate, peptone, yeast extract, corn steep liquor, etc. are used as the nitrogen source. Can be. In addition, if necessary, an enzyme-inducing substance such as malonic acid such as a phosphate, magnesium sulfate, a trace amount of an inorganic salt such as a heavy metal salt or the like can be added. Since microorganisms cultured in a medium containing malonic acid have higher maleic acid isomerization activity than microorganisms cultured in a medium containing no malonic acid,
It is preferred that malonic acid be added to the medium for culture growth. The culture temperature is preferably 25 to 45 ° C., and the pH of the medium is 5 to 5 with a mineral acid such as hydrochloric acid and an organic acid such as maleic acid.
It is preferable to maintain at 9. When culturing is performed under such conditions, a sufficient amount of microorganisms can be obtained within 6 to 48 hours from the start of culturing.

【0011】(2)L−アスパラギン酸の製造方法 本発明では、XD−1株及びアスパルターゼを産生し得
る微生物でマレイン酸とアンモニアを処理してL−アス
パラギン酸を製造する。ここでいう「マレイン酸」は、
マレイン酸そのもののほか、マレイン酸に由来する物
質、例えば、マレイン酸イオン、マレイン酸イオンを含
む塩等も含む意であり、同様に「アンモニア」は、アン
モニアそのもののほか、アンモニアに由来する物質、例
えば、アンモニウムイオン、アンモニウムイオンを含む
塩等も含む意である。従って、「マレイン酸とアンモニ
アを処理する」という場合には、マレイン酸アンモニウ
ムを微生物で処理する場合も含まれる。なお、XD−1
株だけでなく、アスパルターゼを産生し得る微生物をも
使用するのは、XD−1株の産生するアスパルターゼの
活性が非常に弱いため、XD−1株単独ではL−アスパ
ラギン酸の生産効率が悪いからである。アスパルターゼ
を産生し得る微生物は、特に限定されず、例えば、実施
例で用いたように、エッシェリキア・コリATCC11303 株
をなどを使用することができる。
(2) Method for producing L-aspartic acid In the present invention, maleic acid and ammonia are treated with an XD-1 strain and a microorganism capable of producing aspartase to produce L-aspartic acid. "Maleic acid" here means
In addition to maleic acid itself, it is meant to include substances derived from maleic acid, for example, maleate ions, salts containing maleate ions, etc. Similarly, "ammonia" means, in addition to ammonia itself, substances derived from ammonia, For example, it is intended to include ammonium ions, salts containing ammonium ions, and the like. Therefore, the phrase "treating maleic acid and ammonia" includes treating ammonium maleate with microorganisms. Note that XD-1
Not only the strain but also a microorganism capable of producing aspartase is used because the activity of aspartase produced by the XD-1 strain is very weak, and thus the production efficiency of L-aspartic acid by the XD-1 strain alone is low. Because it is bad. The microorganism that can produce aspartase is not particularly limited, and for example, Escherichia coli ATCC11303 strain can be used as used in Examples.

【0012】XD−1株及びアスパルターゼを産生し得
る微生物は、それぞれ菌体、菌体処理物、又はそれらの
固定化物という形態で使用する。ここで、「菌体処理
物」とは、菌体破砕物、又は培養物(菌体、培養上清を
含む)から抽出した酵素などをいう。
The XD-1 strain and the microorganism capable of producing aspartase are used in the form of cells, processed cells, or immobilized products thereof. Here, the “processed bacterial cell” refers to a crushed bacterial cell, or an enzyme extracted from a culture (including bacterial cells and culture supernatant).

【0013】菌体を用いてL−アスパラギン酸を製造す
る方法としては、XD−1株及びアスパルターゼを産生
し得る微生物の菌体をマレイン酸及びアンモニアを含む
基質液に懸濁し、反応させる方法を例示することができ
る。XD−1株の菌体は、上記「(1)シュードモナス
・アルカリゲネスXD−1株」の欄で述べた方法で培養
した後、遠心分離等を行うことにより得ることができ
る。基質液中のマレイン酸濃度は5〜30重量%、アンモ
ニア濃度は1.5 〜10重量%程度が好ましい。反応中の基
質液のpHは7〜10、反応温度は5〜45℃とするのが好
ましい。また、反応時間は0.5 〜48時間とするのが好ま
しい。反応終了後の基質液(反応液)からL−アスパラ
ギン酸を採取する方法としては、析出法を例示すること
ができる。即ち、反応液を遠心分離等により菌体と上清
とに分離し、水に可溶な物質を上清に多量に加え、L−
アスパラギン酸を結晶として析出させ、これを吸引濾過
等により採取する。なお、水に可溶な物質としては、硫
酸などの鉱酸も使用できるが、マレイン酸を用いるのが
好ましい。マレイン酸を用いた場合、L−アスパラギン
酸を採取した後、上清を再び基質液として使用すること
ができるからである。
As a method for producing L-aspartic acid using the cells, a method comprising suspending the cells of a microorganism capable of producing XD-1 strain and aspartase in a substrate solution containing maleic acid and ammonia and reacting the cells. Can be exemplified. The cells of the XD-1 strain can be obtained by culturing the cells by the method described in the section of "(1) Pseudomonas alkaligenes XD-1 strain" above, followed by centrifugation or the like. The concentration of maleic acid in the substrate solution is preferably 5 to 30% by weight, and the concentration of ammonia is preferably about 1.5 to 10% by weight. The pH of the substrate solution during the reaction is preferably 7 to 10, and the reaction temperature is preferably 5 to 45 ° C. The reaction time is preferably 0.5 to 48 hours. As a method for collecting L-aspartic acid from the substrate solution (reaction solution) after completion of the reaction, a precipitation method can be exemplified. That is, the reaction solution is separated into cells and supernatant by centrifugation or the like, and a large amount of a substance soluble in water is added to the supernatant.
Aspartic acid is precipitated as crystals, which are collected by suction filtration or the like. As a substance soluble in water, a mineral acid such as sulfuric acid can be used, but maleic acid is preferably used. This is because when maleic acid is used, after collecting L-aspartic acid, the supernatant can be used again as a substrate solution.

【0014】菌体処理物を用いてL−アスパラギン酸を
製造する方法としては、XD−1株及びアスパルターゼ
を産生し得る微生物の菌体処理物をマレイン酸及びアン
モニアを含む基質液に混合し、反応させる方法を例示す
ることができる。XD−1株の菌体処理物は、上記
「(1)シュードモナス・アルカリゲネスXD−1株」
の欄で述べた方法で培養等することにより得ることがで
きる。基質液中のマレイン酸濃度は5〜30重量%、アン
モニア濃度は1.5 〜10重量%程度が好ましい。反応中の
基質液のpHは7〜10、反応温度は5〜45℃とするのが
好ましい。また、反応時間は0.5 〜48時間程度するのが
好ましい。L−アスパラギン酸の採取は、菌体を用いる
場合と同様にして行うことができる。
As a method for producing L-aspartic acid using the treated cells, the treated cells of the XD-1 strain and a microorganism capable of producing aspartase are mixed with a substrate solution containing maleic acid and ammonia. And a reaction method. The treated cells of the XD-1 strain are described in the above "(1) Pseudomonas alkaligenes XD-1 strain".
Can be obtained by culturing or the like by the method described in the section. The concentration of maleic acid in the substrate solution is preferably 5 to 30% by weight, and the concentration of ammonia is preferably about 1.5 to 10% by weight. The pH of the substrate solution during the reaction is preferably 7 to 10, and the reaction temperature is preferably 5 to 45 ° C. The reaction time is preferably about 0.5 to 48 hours. Collection of L-aspartic acid can be performed in the same manner as in the case of using cells.

【0015】菌体等の固定化物を用いてL−アスパラギ
ン酸を製造する方法としては、XD−1株及びアスパル
ターゼを産生し得る微生物の菌体等の固定化物をカラム
に充填し、アンモニア及びマレイン酸を含む基質液を流
通させる方法を例示することができる。XD−1株の菌
体は、上記「(1)シュードモナス・アルカリゲネスX
D−1株」の欄で述べた方法で培養した後、遠心分離等
を行うことにより得ることができる。XD−1株の菌体
処理物は、上記「(1)シュードモナス・アルカリゲネ
スXD−1株」の欄で述べた方法で培養等することによ
り得ることができる。菌体等を固定化する手段として
は、ゲルにより包括固定化する手段、イオン交換体に担
持させて固定化する手段などを例示することができる。
使用するゲルとしては、例えば、カラギーナンゲル、寒
天ゲル、マンナンゲル、PVAゲル、ポリアクリルアミ
ドゲル等を挙げることができる。ゲル球の大きさは、ゲ
ルの種類により異なるが、直径1〜10 mm 程度が適当で
ある。また、イオン交換体としては、例えば、セルロー
ス系、スチレンジビニルベンゼン系、フェノールホルマ
リン系などのイオン交換体を挙げることができる。基質
液中のマレイン酸濃度は5〜30重量%、アンモニア濃度
は1.5 〜10重量%とするのが好ましい。また、当該溶液
中には、メルカプトエタノール、システイン、グルタチ
オンなどのSH化合物、亜硫酸塩などの還元剤、マグネ
シウムイオン、マンガンイオンなどの酵素活性化剤等を
添加することもできる。流通させる溶液の速度は、カラ
ムの大きさ、固定化物の量により異なるが、SV=0.05〜
10が適当である。カラムを通過した溶液は、微生物の作
用により多量のL−アスパラギン酸を含む。該溶液から
L−アスパラギン酸を採取することは、菌体を用いる場
合と同様にして行うことができる。
As a method for producing L-aspartic acid using an immobilized substance such as a cell, an immobilized substance such as a cell of an XD-1 strain and a microorganism capable of producing aspartase is packed in a column, and ammonia and ammonia are added to the column. A method of flowing a substrate solution containing maleic acid can be exemplified. The cells of the XD-1 strain are described in the above "(1) Pseudomonas alkaligenes X".
After culturing by the method described in the section of "D-1 strain", it can be obtained by centrifugation or the like. The treated bacterial cell of the XD-1 strain can be obtained by culturing or the like by the method described in the section of "(1) Pseudomonas alkaligenes XD-1 strain" above. Examples of the means for immobilizing bacterial cells and the like include means for inclusive immobilization with a gel, means for immobilization by being carried on an ion exchanger, and the like.
Examples of the gel used include carrageenan gel, agar gel, mannan gel, PVA gel, and polyacrylamide gel. The size of the gel sphere varies depending on the type of gel, but a diameter of about 1 to 10 mm is appropriate. In addition, examples of the ion exchanger include a cellulose-based, styrene-divinylbenzene-based, and phenol-formalin-based ion exchanger. The concentration of maleic acid in the substrate solution is preferably 5 to 30% by weight, and the concentration of ammonia is preferably 1.5 to 10% by weight. In addition, an SH compound such as mercaptoethanol, cysteine and glutathione, a reducing agent such as a sulfite, and an enzyme activator such as a magnesium ion and a manganese ion can also be added to the solution. The flow rate of the solution varies depending on the size of the column and the amount of the immobilized substance.
10 is appropriate. The solution passed through the column contains a large amount of L-aspartic acid due to the action of microorganisms. Collection of L-aspartic acid from the solution can be performed in the same manner as in the case of using cells.

【0016】(3)フマル酸及び/又はL−リンゴ酸の
製造方法 本発明では、XD−1株の菌体、菌体処理物、又はそれ
らの固定化物でマレイン酸を処理してフマル酸及び/又
はL−リンゴ酸を製造する。菌体を用いてフマル酸及び
/又はL−リンゴ酸を製造する方法としては、XD−1
株の菌体をマレイン酸を含む基質液に懸濁し、反応させ
る方法を例示することができる。XD−1株の菌体は、
上記「(1)シュードモナス・アルカリゲネスXD−1
株」の欄で述べた方法で培養した後、遠心分離等を行う
ことにより得ることができる。基質液中のマレイン酸濃
度は、5〜30重量%程度が好ましい。反応中の基質液の
pHは5〜9、反応温度は5〜40℃とするのが好まし
い。なお、pHの調製のために添加するアルカリ性物質
としては、アンモニアではなく、水酸化ナトリウムなど
を用いるのが好ましい。アンモニアが基質液中に存在す
ると、L−アスパラギン酸が生成し、L−リンゴ酸の収
量が低下するからである。以上のような条件で、菌体と
基質液とを反応させた後、反応液からフマル酸及び/又
はL−リンゴ酸を回収する。マレイン酸は、フマル酸を
経てL−リンゴ酸へと変化するので、反応時間が長けれ
ば、L−リンゴ酸の割合が増大し、逆に反応時間が短け
ればフマル酸の割合が増大する。従って、主にフマル酸
を得ようとするのであれば反応時間は短くし、主にL−
リンゴ酸を得ようとするのであれば反応時間を長くす
る。具体的にはフマル酸を得ようとする場合は、反応時
間を0.5〜6時間とするのが好ましく、L−リンゴ酸を
得ようとする場合は、反応時間を12〜24時間とするのが
好ましい。反応液からフマル酸又はL−リンゴ酸を回収
する方法は特に限定されない。フマル酸は、例えば、以
下のような方法により回収することができる。反応液を
遠心分離等により菌体と上清とに分け、水に可溶な物質
を上清に多量に加え、フマル酸を結晶として析出させ、
これを吸引濾過等により回収する。水に可溶な物質とし
ては、硫酸などの鉱酸も使用できるが、マレイン酸を用
いるのが好ましい。マレイン酸を用いた場合、フマル酸
を回収した後に上清を再び基質液として使用できるから
である。一方、L−リンゴ酸は、以下のような方法によ
り回収することができる。反応液を遠心分離等により菌
体と上清とに分け、上清に鉱酸を加えて酸性にすること
によってフマル酸を析出させる。フマル酸を吸引濾過で
除いた濾液にリンゴ酸をよく溶解する溶媒を添加してリ
ンゴ酸を抽出し、溶媒相を濃縮することによってリンゴ
酸を得ることができる。鉱酸としては安価な硫酸を用い
るのが好ましい。抽出に用いる溶媒としてはエーテルな
どを用いることができる。また、抽出の代わりにイオン
交換樹脂を用いた精製方法も採用することができる。
(3) Method for producing fumaric acid and / or L-malic acid In the present invention, maleic acid is treated with cells of the strain XD-1 or treated cells thereof, or immobilized products thereof to produce fumaric acid and / or L-malic acid. And / or produce L-malic acid. As a method for producing fumaric acid and / or L-malic acid using cells, XD-1
A method of suspending the bacterial cells of the strain in a substrate solution containing maleic acid and allowing the suspension to react can be exemplified. The cells of the XD-1 strain are
The above "(1) Pseudomonas alkaligenes XD-1"
The strain can be obtained by culturing by the method described in the section of "Strain", followed by centrifugation or the like. The concentration of maleic acid in the substrate solution is preferably about 5 to 30% by weight. The pH of the substrate solution during the reaction is preferably 5 to 9 and the reaction temperature is preferably 5 to 40 ° C. As the alkaline substance added for adjusting the pH, it is preferable to use sodium hydroxide or the like instead of ammonia. This is because if ammonia is present in the substrate solution, L-aspartic acid is generated and the yield of L-malic acid is reduced. After reacting the cells with the substrate solution under the above conditions, fumaric acid and / or L-malic acid are recovered from the reaction solution. Since maleic acid changes to L-malic acid via fumaric acid, the ratio of L-malic acid increases if the reaction time is long, and the ratio of fumaric acid increases if the reaction time is short. Therefore, if fumaric acid is mainly intended to be obtained, the reaction time should be shortened and L-
If malic acid is to be obtained, increase the reaction time. Specifically, when fumaric acid is to be obtained, the reaction time is preferably 0.5 to 6 hours. When L-malic acid is to be obtained, the reaction time is preferably 12 to 24 hours. preferable. The method for recovering fumaric acid or L-malic acid from the reaction solution is not particularly limited. Fumaric acid can be recovered, for example, by the following method. The reaction solution is separated into cells and supernatant by centrifugation or the like, a large amount of a substance soluble in water is added to the supernatant, and fumaric acid is precipitated as crystals.
This is collected by suction filtration or the like. As a water-soluble substance, a mineral acid such as sulfuric acid can be used, but maleic acid is preferably used. This is because, when maleic acid is used, the supernatant can be used again as a substrate solution after fumaric acid is recovered. On the other hand, L-malic acid can be recovered by the following method. The reaction solution is separated into cells and supernatant by centrifugation or the like, and fumaric acid is precipitated by adding a mineral acid to the supernatant to make it acidic. To the filtrate from which fumaric acid has been removed by suction filtration, malic acid can be extracted by adding a solvent that dissolves malic acid well, and the solvent phase can be concentrated to obtain malic acid. It is preferable to use inexpensive sulfuric acid as the mineral acid. Ether or the like can be used as a solvent for the extraction. Further, a purification method using an ion exchange resin instead of the extraction can also be adopted.

【0017】菌体処理物を用いてフマル酸及び/又はL
−リンゴ酸を製造する方法としては、XD−1株の菌体
処理物をマレイン酸を含む基質液に混合し、反応させる
方法を例示することができる。XD−1株の菌体処理物
は、上記「(1)シュードモナス・アルカリゲネスXD
−1株」の欄で述べた方法で培養等することにより得る
ことができる。基質液のマレイン酸濃度は、5〜30重量
%程度が好ましい。反応中の基質液のpHは5〜9、反
応温度は5〜45℃とするのが好ましい。なお、菌体を用
いる場合と同様に、pHの調製は水酸化ナトリウム等を
用いるのが好ましい。反応時間は、主にフマル酸を得よ
うとするのであれば0.5 〜6時間、主にL−リンゴ酸を
得ようとするのであれば12〜24時間とするのが好まし
い。反応液からフマル酸、L−リンゴ酸を回収すること
は、菌体を用いる場合と同様にして行うことができる。
Fumaric acid and / or L
Examples of the method for producing malic acid include a method in which a treated product of the XD-1 strain is mixed with a substrate solution containing maleic acid and reacted. The treated cells of the XD-1 strain are described in the above “(1) Pseudomonas alkaligenes XD”.
-1 strain "and the like. The maleic acid concentration of the substrate solution is preferably about 5 to 30% by weight. The pH of the substrate solution during the reaction is preferably 5 to 9 and the reaction temperature is preferably 5 to 45 ° C. As in the case of using cells, it is preferable to adjust the pH by using sodium hydroxide or the like. The reaction time is preferably 0.5 to 6 hours if mainly fumaric acid is to be obtained, and 12 to 24 hours if mainly L-malic acid is to be obtained. Recovery of fumaric acid and L-malic acid from the reaction solution can be performed in the same manner as in the case of using cells.

【0018】菌体等の固定化物を用いてフマル酸及び/
又はL−リンゴ酸を製造する方法としては、XD−1株
の菌体等の固定化物をカラムに充填し、マレイン酸を含
む基質液を流通させる方法を例示することができる。X
D−1株の菌体は、上記「(1)シュードモナス・アル
カリゲネスXD−1株」の欄で述べた方法で培養した
後、遠心分離等を行うことにより得ることができる。X
D−1株の菌体処理物は、上記「(1)シュードモナス
・アルカリゲネスXD−1株」の欄で述べた方法で培養
等することにより得ることができる。菌体等を固定化す
る手段としては、ゲルにより包括固定化する手段、イオ
ン交換体に担持させて固定化する手段などを例示するこ
とができる。使用するゲルとしては、例えば、カラギー
ナンゲル、寒天ゲル、マンナンゲル、PVAゲル、ポリ
アクリルアミドゲル等を挙げることができる。ゲル球の
大きさは、ゲルの種類により異なるが、直径1〜10 mm
程度が適当である。また、イオン交換体としては、例え
ば、セルロース系、スチレンジビニルベンゼン系、フェ
ノールホルマリン系などのイオン交換体を挙げることが
できる。基質液中のマレイン酸濃度は5〜30重量%とす
るのが好ましい。また、当該溶液中には、メルカプトエ
タノール、システイン、グルタチオンなどのSH化合
物、亜硫酸塩などの還元剤、マグネシウムイオン、マン
ガンイオンなどの酵素活性化剤等を添加することもでき
る。流通させる溶液の速度は、カラムの大きさ、固定化
物の量により異なるが、SV=0.05〜10が適当である。カ
ラムを通過した溶液は、微生物の作用により多量のフマ
ル酸及び/又はL−リンゴ酸を含む。該溶液からフマル
酸及び/又はL−リンゴ酸採取することは、菌体を用い
る場合と同様にして行うことができる。
[0018] Fumaric acid and / or
Alternatively, examples of a method for producing L-malic acid include a method in which an immobilized substance such as a cell of the XD-1 strain is packed in a column and a substrate solution containing maleic acid is allowed to flow. X
The cells of the D-1 strain can be obtained by culturing the cells by the method described in the section "(1) Pseudomonas alkaligenes XD-1" above, followed by centrifugation or the like. X
The treated bacterial cell of the D-1 strain can be obtained by culturing or the like by the method described in the section of "(1) Pseudomonas alkaligenes XD-1 strain" above. Examples of the means for immobilizing bacterial cells and the like include means for inclusive immobilization with a gel, means for immobilization by being carried on an ion exchanger, and the like. Examples of the gel used include carrageenan gel, agar gel, mannan gel, PVA gel, and polyacrylamide gel. The size of the gel sphere depends on the type of gel, but the diameter is 1 to 10 mm
The degree is appropriate. In addition, examples of the ion exchanger include a cellulose-based, styrene-divinylbenzene-based, and phenol-formalin-based ion exchanger. The concentration of maleic acid in the substrate solution is preferably 5 to 30% by weight. In addition, an SH compound such as mercaptoethanol, cysteine and glutathione, a reducing agent such as a sulfite, and an enzyme activator such as a magnesium ion and a manganese ion can also be added to the solution. The flow rate of the solution varies depending on the size of the column and the amount of the immobilized substance, but SV = 0.05 to 10 is appropriate. The solution that has passed through the column contains a large amount of fumaric acid and / or L-malic acid due to the action of microorganisms. The collection of fumaric acid and / or L-malic acid from the solution can be performed in the same manner as in the case of using cells.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明する。なお、本発明の技術的範囲は、実施例に限定さ
れるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The technical scope of the present invention is not limited to the embodiments.

【0020】〔実施例1〕表−1の組成からなる培地3
Lを全容5Lのジャーファーメンターに仕込み、シュー
ドモナス・アルカリゲネスXD−1株を接種し30℃で通
気攪拌培養を行った。培養20時間目に培養を終了し菌体
を遠心分離によって集めた。
Example 1 Medium 3 having the composition shown in Table 1
L was charged into a jar fermenter having a total volume of 5 L, and Pseudomonas alkaligenes XD-1 strain was inoculated and cultured with aeration and stirring at 30 ° C. Twenty hours after the culturing, the culturing was completed, and the cells were collected by centrifugation.

【0021】表−1 マレイン酸含有培地組成 Table 1 Composition of maleic acid-containing medium

【0022】表−2の組成からなる培地3Lを全容5L
のジャーファーメンターに仕込み、エッシェリキア・コ
リ(Eschericia coli )ATCC11303 を接種し37℃で通気
攪拌培養を行った。培養16時間目に培養を終了し菌体を
遠心分離によって集めた。
A 3 L medium having the composition shown in Table 2 was used in a total volume of 5 L.
And inoculated with Escherichia coli ATCC11303, followed by aeration and stirring culture at 37 ° C. The culture was terminated 16 hours after the culture, and the cells were collected by centrifugation.

【0023】表−2 フマル酸含有培地組成 Table 2 Composition of medium containing fumaric acid

【0024】この2種の菌体をポリキャップ172 (ハー
キュレス社製)120g及び脱イオン水240gに均一に分散さ
せた。6L容のナス型フラスコにイオン交換樹脂(アン
バーライトIRA-94S C1型 オルガノ社製)300ml と0.5
インチのテフロン球 200個を入れ、ここに先の分散液の
1/6 を入れ、30℃で回転させながらエバポレーターで1
時間減圧乾燥し、菌体をイオン交換樹脂に被覆させた。
この操作を6回行い、テフロン球を除去して固定化生体
触媒とした。
The two kinds of cells were uniformly dispersed in 120 g of Polycap 172 (manufactured by Hercules) and 240 g of deionized water. 300 ml of ion exchange resin (Amberlite IRA-94S C1 type, manufactured by Organo) and 0.5 ml of a 6-L eggplant-shaped flask
Insert 200 inch Teflon spheres and place the dispersion
Insert 1/6, and rotate at 30 ° C.
After drying under reduced pressure for a time, the cells were coated with an ion exchange resin.
This operation was performed six times to remove the Teflon spheres to obtain an immobilized biocatalyst.

【0025】このようにして作成した固定化生体触媒を
20%マレイン酸アンモニウム溶液(pH 8.5) に4℃で一
晩浸漬したのち、その100ml をジャケット付きカラムに
充填し、ジャケットに30℃の温水を循環させて反応器の
温度を30℃に設定した。ふた付きビンに入れた表−3の
組成の基質液をテフロンチューブを通して、毎時20mlの
速度でカラムに流通させ連続反応を行った。反応開始後
12時間目に反応液の分析を行ったところ、反応生成物と
して、消費マレイン酸と等量のL−アスパラギン酸が生
成していた。
The immobilized biocatalyst thus prepared is
After immersing overnight in a 20% ammonium maleate solution (pH 8.5) at 4 ° C., 100 ml of the solution was packed in a jacketed column, and warm water of 30 ° C. was circulated through the jacket to set the reactor temperature at 30 ° C. . The substrate solution having the composition shown in Table 3 placed in the bottle with a lid was passed through a Teflon tube through a column at a rate of 20 ml / hour to carry out a continuous reaction. After the reaction starts
When the reaction solution was analyzed at 12 hours, L-aspartic acid equivalent to the consumed maleic acid was produced as a reaction product.

【0026】 表−3 マレイン酸アンモニウム基質液組成 Table 3 Composition of ammonium maleate substrate solution

【0027】転化率が80%以下になった時から、転化率
をHPLCで分析し、転化率の時間変化を追跡した。この転
化率の対数値を反応時間に対してプロットした傾きか
ら、マレイン酸をL−アスパラギン酸に変換する酵素活
性の半減期を計算したところ43時間であった。
From the time when the conversion became 80% or less, the conversion was analyzed by HPLC, and the time change of the conversion was tracked. The half life of the enzyme activity for converting maleic acid to L-aspartic acid was calculated from the slope obtained by plotting the logarithmic value of the conversion against the reaction time, and was 43 hours.

【0028】 表−4 カラム反応の変換率と半減期の計算 Table 4 Calculation of conversion and half-life of column reaction

【0029】〔比較例1〕使用する微生物をシュードモ
ナス・アルカリゲネスXD−1株からアルカリゲネス・
ファエカリス(Alcaligenes faecalis) IFO13111 株に
変えた以外は実施例1と同様にして活性半減期を計算し
たところ14時間であった。
[Comparative Example 1] A microorganism to be used was prepared from Pseudomonas alkaligenes strain XD-1.
The active half-life was calculated to be 14 hours in the same manner as in Example 1 except that the strain was changed to Alcaligenes faecalis IFO13111 strain.

【0030】〔比較例2〕使用する微生物をシュードモ
ナス・アルカリゲネスXD−1株からエンテロバクター
・アグロメランス(Enterobacter agglomerans) NSM-1
株(FERMP-14447)に変えた以外は実施例1と同様にして
活性半減期を計算したところ19時間であった。
Comparative Example 2 The microorganism used was Pseudomonas alkaligenes strain XD-1 and Enterobacter agglomerans NSM-1.
The activity half-life was calculated in the same manner as in Example 1 except that the strain (FERMP-14447) was changed to 19 hours.

【0031】〔実施例2〕実施例1と同様にして作成し
た固定化生体触媒を5%マレイン酸ナトリウム溶液(pH
8.3)に4℃で一晩浸漬したのち、その100ml をジャケ
ット付きカラムに充填し、ジャケットに30℃の温水を循
環させて反応器の温度を30℃に設定した。
Example 2 An immobilized biocatalyst prepared in the same manner as in Example 1 was treated with a 5% sodium maleate solution (pH
After immersion in 8.3) at 4 ° C overnight, 100 ml thereof was packed in a jacketed column, and warm water of 30 ° C was circulated through the jacket to set the reactor temperature to 30 ° C.

【0032】ふた付きビンに入れた表−5の組成の基質
液をテフロンチューブを通して毎時20mlの速度でカラム
に流通させ連続反応を行った。反応開始後6時間目に反
応液の分析を行ったところ、マレイン酸は消失してお
り、L−リンゴ酸が35mol%、フマル酸が65mol%の収率
で生成していた。
The substrate solution having the composition shown in Table 5 in a bottle with a lid was passed through a column at a rate of 20 ml / h through a Teflon tube to perform a continuous reaction. When the reaction solution was analyzed 6 hours after the start of the reaction, maleic acid had disappeared, and L-malic acid was produced at a yield of 35 mol% and fumaric acid at a yield of 65 mol%.

【0033】 表−5 マレイン酸ナトリウム基質液組成 Table 5 Composition of sodium maleate substrate solution

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明は、L−アスパラギン酸、ならび
にフマル酸及び/またはL−リンゴ酸の新規な製造方法
を提供する。本発明に用いる微生物は、従来の微生物に
比べ、マレイン異性化酵素の活性半減期が長いので、前
記物質を効率よく製造することができる。
The present invention provides a novel method for producing L-aspartic acid and fumaric acid and / or L-malic acid. The microorganism used in the present invention has a longer active half-life of the maleic isomerase than conventional microorganisms, so that the substance can be produced efficiently.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI (C12P 7/46 C12R 1:38) (C12P 13/20 C12R 1:38) (72)発明者 阪野 公一 茨城県つくば市観音台1丁目25番地12 株式会社 日本触媒内 (56)参考文献 特開 平8−51991(JP,A) 特公 昭42−11993(JP,B1) 特公 昭42−11994(JP,B1) Agric.Biol.Chem., 50(1),89−94(1986) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12N 1/20 BIOSIS(DIALOG) WPI(DIALOG)──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI (C12P 7/46 C12R 1:38) (C12P 13/20 C12R 1:38) (72) Inventor Koichi Sakano Tsukuba, Ibaraki Pref. 1-25, Ichikannondai 12 Nippon Shokubai Co., Ltd. (56) References JP-A-8-51991 (JP, A) JP 42-11993 (JP, B1) JP 42-11994 (JP, B1) ) Agric. Biol. Chem. , 50 (1), 89-94 (1986) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C12N 1/20 BIOSIS (DIALOG) WPI (DIALOG)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 マレイン酸からフマル酸及び/又はL−
リンゴ酸を生産する能力を有する新規微生物シュードモ
ナス・アルカリゲネスXD−1株。
1. The method of claim 1 wherein maleic acid is converted to fumaric acid and / or L-
A novel microorganism Pseudomonas alkaligenes XD-1 strain capable of producing malic acid.
【請求項2】 マレイン酸とアンモニアを、シュードモ
ナス・アルカリゲネスXD−1株の菌体、菌体処理物、
又はそれらの固定化物とアスパルターゼを産生し得る微
生物の菌体、菌体処理物、又はそれらの固定化物で処理
して、L−アスパラギン酸を製造することを特徴とする
L−アスパラギン酸の製造方法。
2. A method comprising the steps of: converting maleic acid and ammonia into cells of Pseudomonas alkaligenes strain XD-1;
Or production of L-aspartic acid, which comprises treating L-aspartic acid by treating the cells with microorganisms capable of producing immobilized products thereof and aspartase, treated microorganisms, or immobilized products thereof. Method.
【請求項3】 マレイン酸を、シュードモナス・アルカ
リゲネスXD−1株の菌体、菌体処理物、又はそれらの
固定化物で処理して、フマル酸及び/又はL−リンゴ酸
を製造することを特徴とするフマル酸及び/又はL−リ
ンゴ酸の製造方法。
3. A method of producing fumaric acid and / or L-malic acid by treating maleic acid with cells of Pseudomonas alkaligenes XD-1 strain, treated cells, or immobilized products thereof. A method for producing fumaric acid and / or L-malic acid.
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