JP3239905B2 - L−フェニルアラニンの製造法 - Google Patents

L−フェニルアラニンの製造法

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JP3239905B2 JP1487293A JP1487293A JP3239905B2 JP 3239905 B2 JP3239905 B2 JP 3239905B2 JP 1487293 A JP1487293 A JP 1487293A JP 1487293 A JP1487293 A JP 1487293A JP 3239905 B2 JP3239905 B2 JP 3239905B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は微生物を用いたL−フェ
ニルアラニン(以下、Pheと記す)の製造法に関す
る。Pheは、医薬品・甘味料・化成品等の原料として
広く利用されている。
【0002】
【従来技術】従来から知られている微生物を用いたPh
eの製造法は、Phe生産能を有する微生物を液体栄養
培地で培養するかまたは反応液中で原料物質に作用させ
ることにより培養液もしくは反応液中にPheを生成蓄
積させ、これを採取するものである。
【0003】Pheの結晶形にはα晶(無水物晶、以
下、Phe・α晶と記す)とβ晶(一水和物晶、以下、
Phe・β晶と記す)の2種類が知られている。その結
晶形状は、Phe・α晶が平板あるいはりん片状である
のに対して、Phe・β晶は極微細な針状晶である。微
生物を用いたPheの生産において、Pheが培養液中
に過飽和溶解度以上の濃度に生成蓄積することにより析
出してくる結晶は、何も手だてを加えないで析出させた
場合は、Phe・β晶である。培養途中にPhe・β晶
が析出すると、培養液の粘度上昇や発泡性の増加等が起
こり培養の継続が困難になる。更に培養の継続を試みる
ならば、培養装置の系外に培養液が飛散するなどの事態
が生じ、以後のPheの生産は実質上不可能となる。よ
って、Pheを過飽和溶解度以上に生成蓄積しない微生
物を用いて培養を行うか、あるいは高生産能を有する微
生物を用いた場合は蓄積量を溶解度以下に抑制する目的
で原料投入量や培養液量のコントロ−ルを行う等の必要
があった。このため、従来の方法ではPheの生産性が
低く、製造コストの低減化のための抜本的な方法の開発
が望まれていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、微生
物を用いたPhe発酵生産において、従来の方法より更
に安価かつ効率的なPheの製造法を提供することであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来から
知られている微生物を用いた製造法より更に安価かつ効
率的なPheの製造法を開発すべく鋭意研究を重ねた結
果、培養液中のPhe濃度が溶解度(飽和溶解度)以上
の条件下で該培養液中にPhe・α晶を添加するかまた
は該培養液のpHを7.8ないし8.3の範囲へ変更す
ることにより、培養液中へPhe・α晶が析出し、Ph
eがその過飽和溶解度以上に蓄積した後も培養の円滑な
継続が可能となり効率的にPheを製造できることを見
いだし、本発明を完成するに至った。
【0006】すなわち、本発明は、Phe生産能を有す
る微生物を用いたPheの発酵生産において、培養液中
のPhe濃度が溶解度以上の条件下で該培養液中にPh
e・α晶を添加することを特徴とするPheの製造法を
提供するものである。また、本発明は、Phe生産能を
有する微生物を用いたPheの発酵生産において、培養
液中のPhe濃度が溶解度以上の条件下で該培養液のp
Hを7.8ないし8.3の範囲へ変更することを特徴と
するPheの製造法を提供するものである。
【0007】本発明に使用する微生物は、ブレビバクテ
リウム属、コリネバクテリウム属、バチルス属、エシェ
リヒア属等に属し、Phe生産能を有する微生物であれ
ばいずれでも使用できる。具体的に例示すると以下の微
生物が挙げられる。 ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタム AJ12
637(FERM BP−4160、特願平3−211
052号) コリネバクテリウム・アセトアシドフィラム AJ11
761(FERM P−6286、特公平2−1123
5号) バチルス・ズブチリス AJ12097(FERM B
P−609、特公平3−47820号)
【0008】これらの微生物を用いて本発明の方法によ
りPheを発酵生産するには、炭素源、窒素源、無機塩
類、その他必要により有機微量栄養素及び使用する微生
物が要求する栄養物質を含有する液体培地で培養を行
う。炭素源としては、グルコ−ス、シュクロ−ス、糖
蜜、デンプン加水分解液などの糖類、酢酸、プロピオン
酸等の有機酸類、エタノ−ル、プロパノ−ル等のアルコ
−ル類等が使用できる。窒素源としては、硫安、硝安、
塩安、尿素、アンモニア等を使用できる。また、有機微
量栄養素としては、アミノ酸、ビタミン、脂肪酸、核
酸、更にこれらのものを含有する酵母エキス、ペプト
ン、カザミノ酸、大豆蛋白加水分解物等が使用される。
また、フェニルピルビン酸や桂皮酸等のPheの前駆体
を原料として用いることもできる。培地中の炭素源、窒
素源等の原料は培養の初発に全て入れることもできる
し、途中より連続的もしくは断続的に添加してもよい。
【0009】培養の温度は10〜50℃、好ましくは3
0〜40℃であり、pHは4.0〜9.0、好ましくは
5.5〜8.0がよく、pHの調整には無機あるいは有
機の酸性あるいはアルカリ性物質、更には尿素、炭酸カ
ルシウム、アンモニアガス等を使用することができる。
【0010】本発明において最も重要な部分は、培養液
中のPhe濃度が溶解度以上過飽和溶解度以下の条件下
で、適当な方法により培養液中にPhe・α晶を析出さ
せることである。Pheの蓄積濃度が溶解度以上になっ
た時点で、Phe・α晶はPhe・β晶と比べ著しくエ
ネルギ−的に不安定な形にある、すなわちPhe・α晶
の溶解度がPhe・β晶より著しく大きいために、何も
手だてを加えないとPhe・β晶が自然起晶し、その後
の培養の継続を困難にするためである。
【0011】培養液中のPhe濃度が溶解度以上の条件
下で培養液中にPhe・α晶を析出させるための方法と
しては、培養液にPhe・α晶の種結晶を添加する方
法、培養液のpHの変更する方法、またはこれらの組合
せがある。
【0012】Phe・α晶の種結晶を添加する方法によ
りPhe・α晶を析出させる場合、種結晶の添加時期
は、培養を開始した後Pheの蓄積濃度が溶解度以上に
達した時点がよいが、培養液のPhe濃度が未飽和の状
態で添加してもPheの飽和溶解度まで添加した結晶は
溶解し、その後更に過飽和状態でα晶を添加することに
よって溶解しているPheがα晶の形で析出を始める。
通常、培養液中のPheの蓄積濃度に対して1%程度の
α晶が系内に存在すれば、引き続き生産されるPheは
α晶の形で析出される。従って、Phe・α晶の添加量
は随意であるが、Phe蓄積濃度が溶解度にまで達して
いる場合は、溶解しているPheの濃度の1〜5%量を
通常添加する。Phe・α晶の添加方法は、結晶をその
まま添加してもよいし、適当量の水に懸濁したスラリー
の状態で添加してもよい。
【0013】培養液のpHを変更する方法によりPhe
・α晶を析出させる場合、培養を開始した後Pheの蓄
積濃度が溶解度以上に達した時点で、通常Phe発酵を
行うpH7.0付近からpH7.8ないし8.3にシフ
トさせればよい。pHの変更はアンモニアガス、水酸化
カリウム等のアルカリ性物質の添加により行われる。
【0014】かくしてPhe・α晶を析出させた後その
まま培養を継続しても、以後生成されるPheはα晶の
形で析出されていくため、培養液の粘度の上昇あるいは
発泡性の増加が見られることなく円滑に培養を継続する
ことができる。
【0015】培養終了後は、得られた培養液を濃縮晶析
し、結晶を分離して更に溶解晶析を適宜繰り返すことに
より容易に高純度のPhe結晶を得ることができる。
【0016】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。
【0017】実施例1 栄養寒天培地上に生育したブレビバクテリウム・ラクト
フェルメンタム AJ12637の菌体を、シュクロー
ス2%、燐酸カリウム0.1%、硫酸マグネシウム0.
04%、硫酸第一鉄0.001%、硫酸マンガン0.0
01%、酢安0.4%、大豆蛋白加水分解物(全窒素と
して)0.2%、L−チロシン0.04%、ビオチン1
00μg/l及びビタミンB1 100μg/lからなる
滅菌されたシード培地(500ml容振とうフラスコに
50ml張り込んである)に接種し、31℃で24時間
振とう培養した。20l容ジャーファーメンターに、グ
ルコース13%、硫安1%、燐酸カリウム0.15%、
硫酸マグネシウム0.04%、硫酸マンガン0.001
%、大豆蛋白加水分解物(全窒素として)0.2%、L
−チロシン0.04%、DL−メチオニン0.04%、
フマル酸1.2%、ビオチン50μg/l及びビタミン
1 200μg/lからなる主培地10lをいれ、加熱
殺菌後上記シード培養液を添加し、培養温度31℃、制
御pH7.0、通気量1/3vvm、攪拌数400rp
m、内圧0.1kg/cm2 の条件で培養を開始した。
培養液中のグルコースが消費し尽くされる直前にグルコ
ースを60%含む溶液(滅菌済み)を培養槽に連続的に
添加し、常に培養液中のグルコース濃度を1.0〜2.
5%に制御した。培養開始55時間後、Phe蓄積濃度
がその溶解度に達した時点でPheの溶解濃度の1.0
%量のPhe・α晶を添加し培養液中にPhe・α晶を
析出させつつ培養を継続した。この方法で80時間の培
養した結果、Pheを4.8%含有(添加Phe・α晶
を除く)した培養液16lを得た。得られた培養液は濃
縮晶析し、結晶を分離し、更に溶解晶析を4回繰り返す
方法により、純度99.5%のPhe結晶を0.47k
g得た。一方、比較のため培養途中にPhe・α晶を添
加しないこと及び添加糖量以外は同一条件にて80時間
培養を行った結果、Pheを4.3%含有した培養液1
5lを得た。これを先の方法で精製した結果、Phe結
晶を0.42kg得た。上記のそれぞれの方法で培養を
行った成績を表1に示した。
【0018】
【表1】
【0019】この結果から、Phe・α晶の種結晶を添
加することによって培養液中にPhe・α晶を析出させ
つつ培養を継続させることにより、Pheの生産性及び
収率の向上が認められるのは明らかである。
【0020】実施例2 栄養寒天培地上に生育させたバチルス・ズブチリスAJ
12097の菌体をグルコース3%、塩安1%、塩化カ
リウム0.2%、燐酸カリウム0.1%、硫酸マグネシ
ウム0.04%、硫酸第一鉄0.002%、硫酸マンガ
ン0.002%、大豆蛋白加水分解物(全窒素として)
0.2%、L−チロシン0.02%及びL−トリプトフ
ァン0.02%からなる滅菌されたシード培地(500
ml容振とうフラスコに50ml張り込んである)に接
種し、30℃で24時間振とう培養した。20l容ジャ
ーファーメンターに、グルコース13%、塩安2%、塩
化カリウム0.2%、燐酸カリウム0.15%、硫酸マ
グネシウム0.04%、硫酸第一鉄0.002%、硫酸
マンガン0.002%、大豆蛋白加水分解物(全窒素と
して)0.2%、L−チロシン0.04%及びL−トリ
プトファン0.04%からなる主培地10lをいれ、加
熱殺菌後上記シード培養液を添加し、実施例1の培養方
法に従い培養を開始した。培養液中のグルコースが消費
し尽くされる直前にグルコースを60%含む溶液(滅菌
済み)を培養槽に連続的に添加し、常に培養液中のグル
コース濃度を1.0〜2.5%に制御した。培養開始4
0時間後にアンモニアガスにより培養液の制御pHをp
H7.0からpH7.8にシフトさせ、以後この状態を
維持しながら培養液中にPhe・α晶を析出させつつ培
養を継続した。この方法で100時間の培養した結果、
Pheを4.6%含有する培養液16lを得た。これを
実施例1と同様の方法で精製した結果、純度99.5%
のPhe結晶0.45kgを得た。一方、比較のため、
培養途中制御pHをシフトしない方法で100時間培養
を行った結果、Pheを4.1%含有する培養液15l
を得た。これを先の方法で精製した結果、Phe結晶を
0.4kg得た。それぞれの方法での培養結果を表2に
示した。
【0021】
【表2】
【0022】この結果から、培養液のpHを変更するこ
とによって培養液中にPhe・α晶を析出させつつ培養
を継続させることにより、Pheの生産性及び収率の向
上が認められるのは明らかである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI (C12P 13/22 (C12P 13/22 C12R 1:125) C12R 1:125) (72)発明者 久連山 峯彦 神奈川県川崎市川崎区鈴木町1−1 味 の素株式会社 川崎工場内 審査官 本間 夏子 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12P 13/22 BIOSIS(DIALOG) WPI(DIALOG)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 L−フェニルアラニン生産能を有する微
    生物を用いたL−フェニルアラニンの発酵生産におい
    て、培養液中のL−フェニルアラニン濃度が溶解度に達
    した時以後、L−フェニルアラニンの結晶が自然に析出
    する前に該培養液中にL−フェニルアラニンのα晶を添
    し、L−フェニルアラニンのα晶を析出させつつ発酵
    生産を行うことを特徴とするL−フェニルアラニンの製
    造法。
  2. 【請求項2】 L−フェニルアラニン生産能を有する微
    生物を用いたL−フェニルアラニンの発酵生産におい
    て、培養液中のL−フェニルアラニン濃度が溶解度に達
    した時以後、L−フェニルアラニンの結晶が自然に析出
    する前に該培養液のpHを7.8ないし8.3の範囲へ
    変更し、L−フェニルアラニンのα晶を析出させつつ発
    酵生産を行うことを特徴とするL−フェニルアラニンの
    製造法。
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