JP3423842B2 - 変異株及び該変異株又は親株を用いるエリスリトールの製造方法 - Google Patents
変異株及び該変異株又は親株を用いるエリスリトールの製造方法Info
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Description
ス・オエドセファリスの変異株及び該変異株又は親株を
用いるエリスリトールの製造方法に関し、更に詳しくは
トリコスポロノイデス・オエドセファリス(Trichospor
onoides oedocephalis)TO−241−14株(FER
M P−15309)及びそれを用いるエリスリトール
の製造方法に関する。
実用化されている微生物として、モニリエラ・トメント
サ・バール・ポリニス(Moniliella tomentosa var. po
llinisCBS461.67)とオーレオバシディウム
(Aureobasidium sp. SN−G42 FERM P−89
40)の2種類が知られている。前者には、糖類の発酵
によりポリオールを工業的規模で製造する方法等(特公
平6−30591、同6−30592、同6−3059
3、同6−30594)一連のポリオールの製造方法が
知られている。しかし、これらの方法で用いられるモニ
リエラ・トメントサ・バール・ポリニス菌株は耐糖性が
低く、糖濃度が高くなるとエリスリトールの収率が低下
する欠点がある。即ち、糖濃度が25W/V%ではエリ
スリトールの対糖収率(消費された糖量に対する生成さ
れたエリスリトールの収率)が42%と高いものの、糖
濃度が35W/V%と高くなるとエリスリトールの対糖
収率は33%、糖濃度40W/V%ではエリスリトール
の対糖収率は27%と著しく低下する。
する新規微生物及びそれを用いる発酵によるエリスリト
ールの製造方法(特公平4−11189、同4−63
5)が知られている。この公報で使用している微生物は
耐糖性及びエリスリトールの生産性に優れている。しか
し、この菌株は同時に、旺盛な生育を示すため、大規模
生産になるとエリスリトール(ポリオール)の精製工程
に於ける発酵液からの菌体分離に長時間を要し、大量に
でる廃菌体の処分に負担がかかるという欠点がある。本
発明に係るトリコスポロノイデス・オエドセファリスに
ついては、その菌学的性質及びエリスリトールを生産す
ることがR.H.ハスキンスらにより報告(CANADIAN J
OURNAL OF BOTANY, Volume45, p.515〜520, 1967)され
ている。しかし、この報告にはエリスリトールの収率等
に関する記載はない。一方、トリコスポロノイデス属に
ついては、その種は不明であるがブラジル国カンピナス
大学のマリナ・A・Y・アオキ氏らによる蔗糖及びブド
ウ糖からのエリスリトールへの変換の報告(BIOTECHNOL
OGY LETTERS, Volume15, No.4, p.383-388, April 199
3)がある。この報告によるとブドウ糖からエリスリト
ールへの変換率は43.0%、蔗糖からエリスリトール
への変換率は37.4%と比較的高いものの、このとき
の培養液の糖濃度は10W/V%と低く、工業的規模で
の製造は期待できない。
於ける製造、即ち、大規模生産になると、収率の向上は
もとより、耐糖性が高い菌株や菌体の増殖性が低い菌株
を選択することが、生産性の向上のために極めて重要で
ある。
的に合致する生産性の高いエリスリトール生産菌株を選
択すべく鋭意検討した結果、トリコスポロノイデス属、
好ましくはトリコスポロノイデス・オエドセファリス
(Trichosporonoides oedocephalis CBS649.6
6)株が比較的高いエリスリトール生産能を有すること
を見い出し、更にこの菌体を変異処理することにより得
られた突然変異株は発酵に於けるエリスリトールの収率
が高くて、耐糖性が高く、しかも菌体の増殖性が低く、
工業的に有利であることを見いだし本発明を完成するに
至った。
物に比べて菌体の増殖性が大幅に低下(ほぼ半減)した
にもかかわらず、高い糖濃度(40〜50W/V%)に
於てもエリスリトール収率の高い(対糖収率40%以
上)微生物を提供する事にある。また、本発明は、この
微生物又はこの微生物の親株を用いてエリスリトールを
製造する方法を提供する事にある。即ち、本発明は親株
に比べてエリスリトールの生産性が高く、かつ菌体の増
殖性が低いことを特徴とするトリコスポロノイデス・オ
エドセファリス(Trichosporonoides oedocephalis)に
属する変異株、好ましくは、トリコスポロノイデス・オ
エドセファリス(Trichosporonoides oedocephalis)T
O−241−14株(FERM P−15309)に関
する。更に、本発明は、トリコスポロノイデス・オエド
セファリス(Trichosporonoides oedocephalis)に属す
る菌株、好ましくは上記の変異株を培養し、培養物から
エリスリトールを採取することを特徴とするエリスリト
ールの製造方法に関する。
えば、紫外線照射、放射線照射等による物理的変異方
法、あるいはエチルメタンスルホン酸、ニトロソグアニ
ジン等の化学的変異剤による化学的変異方法等で処理す
ることにより得られた変異株の中から培養の際の培養液
中の菌体濃度(濁度)が低く、エリスリトールの対糖収
率が高い株を選択する方法で得られる。このような方法
で得られた本発明の変異株のうち代表的なものが工業技
術院生命工学工業技術研究所にFERM P−1530
9の受託番号で寄託されている。
デス・オエドセファリス(Trichosporonoides oedoceph
alis)TO−241−14株(FERM P−1530
9)の菌学的性質を、親株(CBS649.66)との
対比で、以下に示す。 (菌学的性質) 1.形態学的性質 (1)YM培地で25℃、3日間培養した後、顕微鏡で
観察した。 (2)酵母エキス培地(30%グルコース、1%酵母エ
キス)で35℃、3日間培養した後顕微鏡で観察した。 (変異株は親株に比べて形の大きいものが多い。)
製)をダーラム管入り試験管に分注し、25℃で3週間
培養して、その炭酸ガスの発生の有無を観察した。 1. D-グルコース + 2. D-ガラクトース + 3. 麦芽糖 + 4. ショ糖 + 5. 乳糖 − 6. ラフィノース − (以上の糖で、親株と同一発酵性を示す。)
製)を用い、25℃で3週間培養して、その濁度から生
育の有無を観察した。 1. D-アラビノース − 2. L-アラビノース + 3. D-リボース + 4. D-キシロース − 5. D-グルコース + 7. D-ガラクトース + 8. L-ラムノース − 9. D-フラクトース + 10. L-ソルボース − 11. 麦芽糖 + 12. ショ糖 + 13. 乳糖 + 14. セロビオース + 15. トレハロース − 16. ラフィノース − 17. メレジトース − 18. α-メチル-D-グリコシド − 19. 可溶性デンプン − 20. エリスリトール + 21. イノシット − 22. D-マンニトール + 23. グリセリン + 24. サリシン − (以上の糖で、親株と同一資化性を示す。)
ノイデス・オエドセファリス(Trichosporonoides oedo
cephalis)TO−241−14株(FERM P−15
309)は、親株と菌学的性質が近似しているが、菌の
形態学的性質(大きさ)、生育の範囲のpH及び温度、
及び最適生育条件のpHで相違がみられる。また、培養
によりエリスリトールを製造する場合、本発明の変異株
は親株に比べて耐糖性が高くてエリスリトールの収率が
高く、しかも菌体の増殖性が低いという相違がある。
ファリス(Trichosporonoides oedocephalis)に属する
菌株の培養方法及び該菌株を用いるエリスリトールの製
造方法について述べる。菌株の培養は炭素源、窒素源、
無機塩類等を含む液体培地を用いて好気的条件下に行わ
れる。炭素源としてはブドウ糖、フルクトース、蔗糖、
マルトース等の糖類及びこれらの糖類を含む澱粉糖化
液、甘藷糖蜜、甜菜糖蜜等の糖質、好ましくはブドウ糖
又は蔗糖が使用される。窒素源としては微生物により利
用可能な窒素化合物、例えば酵母エキス、ペプトン、麦
芽エキス、コーンスチープリカー、アンモニア水、アン
モニウム塩類、尿素、硝酸塩類等が使用される。無機塩
としてはリン酸塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、カ
リウム塩、鉄塩、マンガン塩等が適宜使用される。
V%、好ましくは30〜50W/V%に調製した、前記
組成からなる液体培地に菌株を直接植菌するか、又は別
に前培養によって得られる種培養液を接種して、以下の
条件、即ち、通常pH2.5〜9.0、好ましくはpH
3.0〜4.0、培養温度27〜40℃、好ましくは3
5〜39℃で通常3〜11日間培養することにより行わ
れる。尚、培養は、培地の栄養源が最大限に利用され、
かつ培養液中のエリスリトールの生成量が最高に達した
時点で培養を終了させることが望ましい。
常法により培養液から分離し採取される。例えば、培養
液から菌体を濾過あるいは遠心分離によって除去し、次
いで、イオン交換樹脂処理法、吸着クロマトグラフィー
法、溶媒抽出法、濃縮法、晶析法等の方法を適宜組み合
わせることにより行われる。更に、不純物を除去するた
め、通常用いられる活性炭脱色処理法、再結晶法等も用
いられる。
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。 実施例1(変異株の取得) トリコスポロノイデス・オエドセファリス(Trichospor
onoides oedocephalisCBS649.66)株を酵母エ
キス培地(ブドウ糖 30W/V%、酵母エキス1W/
V%)に植菌し、35℃で3日間振とう培養した。次い
で培養液を1/15Mリン酸緩衝液で10倍に希釈し、
シャーレ中で緩やかに撹拌しながら33cmの距離から
15Wの紫外線ランプを30分間照射した。続いて、紫
外線照射処理液を酵母エキス培地に接種し、35℃で1
夜(18時間)培養し変異を固定した後、更に、この培
養液を酵母エキス寒天培地平板(ブドウ糖30W/V
%、酵母エキス1W/V%、寒天1.5W/V%)に塗
抹して27℃で5日間培養した。次いで、得られたコロ
ニーを釣菌分離し、あらかじめ中試験管(18×180
mm)に分注しておいた酵母エキス培地3mlに接種
し、35℃で7日間振とう培養した。次に、以上の方法
で得られた培養液の菌の増殖の程度を培養液の濁度を測
定すること、即ち、分光光度計(島津製作所、モデルU
V−2200)により660nmの吸光度を測定する事
により調べた。また、培養によるエリスリトールの対糖
収率は高速液体クロマトグラフィ(島津製作所、モデル
LC−9A)で培養液中のブドウ糖の残量とエリスリト
ールの生成量を測定する事で算出した。このようにし
て、培養液の濁度が低く、エリスリトールの対糖収率の
高い変異株、(TO−241−14株、FERM P−
15309)を選択した。
キス培地(ブドウ糖30W/V%、酵母エキス1W/V
%)40mlに植菌し、35℃、3日間振とう培養し
た。続いて得られた培養液を、酵母エキス培地(ブドウ
糖40W/V%、酵母エキス1.3W/V%)1.5L
に3ml接種(対培地量の0.2%)し、ミニジャーフ
ァーメンター(エイブル株式会社:モデルDPC−2)
で35℃、撹拌数450回/分、培地pH4で7日間培
養した。培養終了後、培養液中のエリスリトールを測定
した結果、対糖収率は47.0%であった。次に、この
培養液の一部250mlから菌体を濾去して得た上澄液
を活性炭による脱色及びイオン交換樹脂(SK−1B
(三菱化学):PA−408(三菱化学))による脱塩
をし、得られた溶出液を糖濃度50%以上に濃縮した
後、ゆっくりと冷却することによりエリスリトールの結
晶を得た。この結晶の赤外線吸収スペクトル、融点及び
核磁気共鳴スペクトルをエリスリトールの標準品と比較
したところ、両者は一致する事から本物質はエリスリト
ールである事を確認した。
ール収率の比較) 本発明の変異株(FERM P−15309株)とその
親株(CBS649.66)の培養に於ける菌の増殖性
(培養液の濁度の比較で表示)の比較、及びエリスリト
ールの対糖収率(この場合は消費されたブドウ糖に対す
る収率)の比較を行った。各菌株を酵母エキス培地(ブ
ドウ糖30W/V%、酵母エキス1W/V%)に植菌
し、35℃で3日間振とう培養した後、予め、同酵母エ
キス培地を分注しておいたL型培養管に、培地量の2%
になるように接種し、振とう温度勾配培養装置(アドバ
ンテック東洋株式会社、モデルTN−2148)を用い
て、振とう数60回/分、温度23〜41℃の範囲で7
日間培養した。培養液中の菌の増殖性は培養液の濁度
(660nmの吸光度×培養液の希釈倍数)で表示して
比較した。また、エリスリトールの対糖収率は高速液体
クロマトグラフィで培養液中のブドウ糖の残量とエリス
リトールの生成量を測定する事で算出した。尚、モニリ
エラ・トメントサ・バール・ポリニス(Moniliella tom
entosa var. pollinis CBS461.67)株、オー
レオバシデウム(Aureobasidium sp.SN−G42、F
ERM P−8940)株についても、上記と同様の方
法で菌の増殖性を調べた。結果を表1に示す。
ERM P−15309)は、菌体の増殖性が他の3菌
株に比較し、かなり低い事を示した。即ち、本発明の変
異株のエリスリトール生産の最適温度範囲は35〜37
℃で濁度は45.9〜51.5であった。それに対し
て、親株(CBS649.66)のエリスリトール生産
の最適温度範囲は35〜39℃で、濁度は88.0〜9
7.7とほぼ2倍、即ち、菌体量がほぼ2倍を示した。
更に、モニリエラ・トメントサ・バール・ポリニス株
(Moniliella tomentosa var. pollinis CBS46
1.67)の最適温度範囲は27〜32℃(特公平6−
30592)であり、32℃での濁度は72.3と本発
明の変異株の約1.5倍であった。オーレオバシデウム
(Aureobasidium sp. SN−G42、FERM P−8
940)株の最適温度範囲は35〜37℃(特公平4−
11189、同4−635)でこの時の濁度は93.0
〜120.4と本発明の変異株の2倍あるいはそれ以上
を示した。
生産性の比較) 本発明の変異株(FERM P−15309)と親株を
種々の糖濃度で培養した場合のエリスリトールの生産性
の比較をした。各菌株を酵母エキス培地(ブドウ糖30
W/V%、酵母エキス1W/V%)に植菌し、35℃で
3日間振とう培養した。次いで、この培養液を、予め三
角フラスコに分注しておいた糖濃度試験用培地、即ち、
ブドウ糖の濃度を20〜60W/V%に調製した酵母エ
キス培地(酵母エキス培地を基本にC/N比は一定)に
培地量の2%接種し、振とう数220回/分、35℃で
培養した。培養時間は、糖濃度即ち、消費される糖の速
さに応じて3〜11日間培養した。その結果を表2に示
した。
ドウ糖の濃度20〜50W/V%でエリスリトールの高
い対糖収率を示した。また、ブドウ糖の濃度30W/V
%以上の高い糖濃度に於て、本発明の変異株(FERM
P−15309)は親株に比較し、更にエリスリトー
ルの対糖収率が高く良好な成績を示した。また、本発明
の変異株は親株に比較し、培養液の濁度が低く、即ち、
菌体の増殖量が少ない事を示している。
の生産性の比較) 酵母エキス培地を基本培地として、各種糖類(ブドウ
糖、フルクトース、マルトース、蔗糖)を用いて、本発
明の変異株(FERM P−15309)と親株を培養
した。即ち、本発明の変異株又は親株を酵母エキス培地
(ブドウ糖30W/V%、酵母エキス1W/V%)に植
菌し、35℃で3日間振とう培養した。次いで、得られ
た培養液を、酵母エキス培地を基本にそれぞれの糖を添
加した培地(糖40W/V%、酵母エキス1.3W/V
%)に接種(対培地量0.25%)し、三角フラスコに
よる振とう培養を35℃で7日間行い、培養液中に含ま
れるエリスリトール等の量を測定した。その結果を表3
に示した。
ウ糖、フルクトース及び蔗糖から多量のエリスリトール
と少量ないし微量のグリセリン及びリビトールを産生し
た。また、マルトースからのエリスリトールの産生量は
少なかった。特に変異株はブドウ糖とフルクトースから
最も多量のエリスリトールを生成し、それぞれ対糖収率
は45.1%と46.3%であった。
(CBS649.66)を培養し、培地pHの比較を行
った。即ち、両菌株をそれぞれ酵母エキス培地(ブドウ
糖30W/V%、酵母エキス1W/V%)に植菌し、3
5℃で3日間振とう培養した。次いで、得られた培養液
を、塩酸を用いて培地のpHを3.0〜5.0に調整し
た培地に接種(対培地量0.2%)し、ミニジャーファ
ーメンター(エイブル株式会社:モデルDPC−2)で
35℃、撹拌数450回/分で7日間培養した。培地の
pHは、培養終了まで初めのpHを保持できる様にして
培養した。その結果(各pHにおける培養液の濁度及び
エリスリトールの対糖収率)を表4に示した。
RM P−15309)の菌体量(濁度)は親株トリコ
スポロノイデス・オエドセファリス(Trichosporonoide
s oedocephalis CBS649.66)に比較して少な
く、培地のpH4.5以上ではほぼ半減した。
が高く、エリスリトールの収率が高く、しかも菌体の増
殖性が低いという特徴を有する。また、本発明では該変
異株又は親株、特に変異株を使用することにより、エリ
スリトールを工業的に低価格で生産することが可能とな
る。
Claims (5)
- 【請求項1】親株に比べてエリスリトールの生産性が高
く、かつ菌体の増殖性が低いことを特徴とするトリコス
ポロノイデス・オエドセファリス(Trichosporonoides
oedocephalis)の変異株。 - 【請求項2】変異株がトリコスポロノイデス・オエドセ
ファリス(Trichosporonoides oedocephalis)TO−2
41−14株(FERM P−15309)であること
を特徴とする請求項1記載の変異株。 - 【請求項3】請求項1記載の変異株を高濃度の糖培地で
培養し、培地中に蓄積されたエリスリトールを採取する
ことを特徴とするエリスリトールの製造方法。 - 【請求項4】請求項2記載の変異株を用いることを特徴
とする請求項3記載のエリスリトールの製造方法。 - 【請求項5】高濃度の糖培地が糖濃度20〜50W/V
%であることを特徴とする請求項3又は請求項4記載の
エリスリトールの製造方法。
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