JP3755496B2 - 放線菌によるアスタキサンチン及びカンタキサンチンの生産方法 - Google Patents

放線菌によるアスタキサンチン及びカンタキサンチンの生産方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴードニア属(Gordonia属)放線菌を培養することによりアスタキサンチン及びカンタキサンチンを生産する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
アスタキサンチン及びカンタキサンチンはカロテノイドとよばれる黄色ないし赤色の天然色素であって、アスタキサンチンは、緑藻、エビ、カニ、オキアミ、ホタテ貝、ヒトデ、サケ、タイどに含まれており、最近ではその抗酸化力により、生体内における活性酸素の除去機能、LDLコレステロールの抑制作用、ガンに対する予防効果などの作用により健康食品として注目されている。更には、家畜、家禽の飼料や養魚用餌料の添加剤としての利用も行われてきた。また、カンタキサンチンは、キノコ、ミカン、サケ、マスなどに含まれており、アスタキサンチンと同様な効果をもつものと期待されている。
【0003】
従来より、アスタキサンチン及びカンタキサンチンは上述の天然物より、抽出することにより生産されており、例えばアスタキサンチンは緑藻より、カンタキサンチンはマッシュルームより生産されていた。しかし、最近になってアスタキサンチンを含有するファフィア酵母(Phaffia rhodozyma)が見出され、酵母より生産する方法が注目されてきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
アスタキサンチン及びカンタキサンチンはその広い用途が期待できるにも拘わらず、天然物からの抽出による生産方法では、その原料に制限があり、価格も高価となるため、その用途が限定されていた。従って、アスタキサンチン及びカンタキサンチンを如何に容易に、しかも低価格で供給できるかが当業界の課題であった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、微生物によるアスタキサンチン及びカンタキサンチンの生産方法について、鋭意検討を行った結果、アスタキサンチン及びカンタキサンチンを産生する放線菌を見出すことにより、本発明を提案するに至った。すなわち、ゴードニア属(Gordonia属)放線菌であるGordonia sp. KANMONKAI−1129(FERM P−18969)を淡水無機栄養培地で培養することを特徴とするアスタキサンチン及びカンタキサンチンの生産方法並びにゴードニア属(Gordonia属)放線菌であるGordonia sp. KANMONKAI−1129(FERM P−18969)を海水無機栄養培地で培養することを特徴とするアスタキサンチン及びカンタキサンチンの生産方法である。
【0006】
本発明の第二は、ゴードニア属(Gordonia属)放線菌であるGordonia
sp. KANMONKAI−1129(FERM P−18969)を淡水無機栄養培地または海水無機栄養培地で培養することにより生産されたアスタキサンチン及びカンタキサンチンを、該放線菌の菌体よりアセトン及びエタノールの混合溶剤により抽出した後、溶剤を除去することを特徴とするアスタキサンチン及びカンタキサンチンの混合物の製造方法であって、上記混合溶剤のアセトン及びエタノールの比率が、アセトン:エタノール=2:1であることが特に好ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】
ゴードニア属(Gordonia属)放線菌とは、従来ロドコッカス属(Rhodococcus属)といわれていた細菌の一部であって、放線菌に分類されたものである。すなわち、桿状のグラム陰性菌であって、鞭毛により運動性を有し、カロチノイドを含有している。
【0008】
本発明にいうGordonia sp. KANMONKAI−1129(FERM P−18969)は、大阪府岬町し尿処理センターの返送汚泥を採取し、海水にて馴養した海水性硝化汚泥より分離したグラム陰性の放線菌であって、亜硝酸無機培地(独立栄養培地)、アンモニア無機培地(独立栄養培地)及び有機培地(従属栄養培地)のいずれにも生育するので、通性化学合成独立栄養細菌ということがいえる。以下に本菌の菌学的な性質を記載する。
【0009】
(1)形態的性質
グラム陰性であり、長さ約2〜3μm、幅約0.5μmの桿菌である。運動性を有し、鞭毛は周毛である。コロニー色はゴードニア属放線菌によく見られる赤橙色(pale yellow-green)である。コロニー形状は円形で高く盛り上がり(pulvinate circular colony)、コロニー縁部はきれいに縁取られており、鞭毛運動による広がりの弱いことが示唆される。
【0010】
(2)培養的性質
亜硝酸無機培地(独立栄養培地)、アンモニア無機培地(独立栄養培地)及び有機培地(従属栄養培地)のいずれにも生育する。亜硝酸無機培地の組成の1例を表1に、アンモニア無機培地の組成の1例を表2に、示した。イースト・麦芽寒天培地(ISP 培地 No.2)での生育は良好であるが、菌糸形成及び拡散性色素生成はなかった。オートミール寒天培地(ISP 培地 No.3)、スターチ無機塩寒天培地(ISP 培地 No.4)及びグリセリン・アスパラギン寒天培地(ISP 培地 No.5)では生育しなかった。また、淡水及び海水のいずれでも生育可能であり、暗室においても培養が可能である。
【0011】
【表1】
Figure 0003755496
【0012】
【表2】
Figure 0003755496
【0013】
(3)生理学的性質
生育温度範囲は、18〜35℃であって、ペプトン・イースト・鉄寒天培地(ISP 培地 No.6)でのメラニン様色素の生成は無かった。炭素源の利用性は、表3に示したとおりである。
【0014】
【表3】
Figure 0003755496
【0015】
(4)化学分類学的性質
単一炭素源としての基質資化性の判定を米国バイオログ社(Biolog社)のGN Microplateにより、95種類の単一炭素源について調べた結果、Tween20、Tween40および臭化コハク酸を単一炭素源として資化することがわかった。Tween20およびTween40は、エステラーゼが作用するものと考えられる。他の基質については、複数の基質の組合せ、あるいはビタミンなどの補助栄養が必要であるものと思われる。また、全脂肪酸の組成分析を米国MIDI社の標準法により行った。その結果は表4に示したとおりであって、ゴードニア属を含むノカルディア(Nocardia)属目の放線菌に分類されることが示唆されている。また、表4よりGordonia sp.KANMONKAI−1129(FERM P−18969)のリン脂質脂肪酸には16:0パルミチン酸と18:1ω9cオレイン酸が共に約30%と多いことがわかる。なお、表4においては、Gordonia sp.KANMONKAI−1129(FERM P−18969)はサンプル名としてUN-HSU1(NIO-3 #3)で表示されている。
【0016】
【表4】
Figure 0003755496
【0017】
(5)特徴付ける性質
微生物の分類・同定に汎用される16S rRNA遺伝子の塩基配列を遺伝子ほぼ全長の1517塩基について解析し、その結果を配列表に示した。この配列表をもとに、系統樹を作成し、表5に示した。なお、表5においては、Gordonia sp.KANMONKAI−1129(FERM P−18969)はサンプル名として C11953-NIO-3で表示されている。
【0018】
【表5】
Figure 0003755496
【0019】
本発明にいうアスタキサンチンとは、化学式1に示した化学構造をもつ 3,3'-dihydroxy-4,4'-diketo-β-carotene をいい、緑藻、エビ、カニ、オキアミ、ホタテ貝、ヒトデ、サケ、タイどに含まれている。
【0020】
【化1】
Figure 0003755496
【0021】
本発明にいうカンタキサンチンとは、化学式2の化学構造をもつ 4,4'-dioxo-β-caroteneをいい、キノコ、ミカン、サケ、マスなどに含まれている。
【0022】
【化2】
Figure 0003755496
【0023】
本発明にいう淡水無機栄養培地とは、精製水又は上水などの淡水に無機化合物を添加した独立栄養培地であって、その1例が表6に示した組成の培地であるが、必ずしもこの組成に限定されるものではない。また、海水無機栄養培地とは、海水又は人工海水に無機化合物を添加した独立栄養培地であって、その例を表1及び表2に示したが、必ずしもこの組成に限定されるものではない。
【0024】
【表6】
Figure 0003755496
【0025】
【実施例】
次に実施例に基づき、本発明を具体的に説明するが、本発明の趣旨はこれに限定されるものではない。
【0026】
アスタキサンチンの含有量の測定は、総カロテノイドの含有量及び黄色色素の含有量を測定した後、総カロテノイドの含有量から黄色色素の含有量を差し引いた値としている。具体的には、遠心分離により集積した菌体をアセトン:エタノール=2:1の溶媒により抽出した試料3〜6gを50ml容ナス形フラスコに採取し、図1のフローシートにしたがってアスタキサンチンの分析を行った。
【0027】
カンタキサンチンの含有量の測定は、抽出溶媒を留去した後の試料をエタノールに溶解し、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により測定した。具体的には図2に示したように、遠心分離により集積した菌体をアセトン:エタノール=2:1の溶媒により抽出した試料1〜2gを50ml容ナス形フラスコに採取し、溶媒を留去した後、エタノールに溶解し、HPLCにてカンタキサンチンの分析を行った。
【0028】
(実施例1)
1L容のフラスコに表6の組成の淡水無機栄養培地200mlを入れ、Gordonia sp. KANMONKAI−1129(FERM P−18969)の菌体1gをフラスコに投入し、30日間振盪培養を行った。培養後、5000rpmで10分間遠心分離を行い、菌体を集積して、アセトン:エタノール=2:1の溶剤でアスタキサンチン及びカンタキサンチンを抽出し、その分析を行った。その結果、アスタキサンチンの生産量は90μg/100g、カンタキサンチンの生産量は15μg/100gであった。
【0029】
(実施例2)
1L容のフラスコに表1の組成の海水無機栄養培地200mlを入れ、Gordonia sp. KANMONKAI−1129(FERM P−18969)の菌体1gをフラスコに投入し、30日間振盪培養を行った。培養後、5000rpmで10分間遠心分離を行い、菌体を集積して、アセトン:エタノール=2:1の溶剤でアスタキサンチン及びカンタキサンチンを抽出し、その分析を行った。その結果、アスタキサンチンの生産量は108μg/100g、カンタキサンチンの生産量は34μg/100gであった。
【0030】
(実施例3)
グルコース20g、ペプトン10g及び酵母エキス5gを精製水に溶解し1Lとした淡水従属栄養培地を1L容のフラスコに200mlを入れ、Gordonia sp. KANMONKAI−1129(FERM P−18969)の菌体1gをフラスコに投入し、30日間振盪培養を行った。培養後、5000rpmで10分間遠心分離を行い、菌体を集積して、アセトン:エタノール=2:1の溶剤でアスタキサンチン及びカンタキサンチンを抽出し、その分析を行った。その結果、アスタキサンチンの生産量は88μg/100g、カンタキサンチンの生産量は18μg/100gであった。
【0031】
(実施例4)
グルコース20g、ペプトン10g及び酵母エキス5gを人工海水(富田製薬株式会社製、マリンアート)に溶解し1Lとした海水従属栄養培地を1L容のフラスコに200mlを入れ、Gordonia sp. KANMONKAI−1129(FERM P−18969)の菌体1gをフラスコに投入し、30日間振盪培養を行った。培養後、5000rpmで10分間遠心分離を行い、菌体を集積して、アセトン:エタノール=2:1の溶剤でアスタキサンチン及びカンタキサンチンを抽出し、その分析を行った。その結果、アスタキサンチンの生産量は116μg/100g、カンタキサンチンの生産量は29μg/100gであった。
【0032】
【発明の効果】
本発明によるアスタキサンチン及びカンタキサンチンの生産方法は、放線菌を培養することによる生産方法であるため、従来の天然物から抽出して採取する方法に較べて、任意の量を効率的に生産できるので、計画的に安価に供給することができる。従って、家畜、家禽の飼料や養魚用餌料の添加剤として利用する場合、必要量を確保し、しかも飼料や餌料のコストを抑えることが可能となった。
【0033】
【配列表】
Figure 0003755496
Figure 0003755496

【図面の簡単な説明】
【図1】アスタキサンチンの分析法フローシート
【図2】カンタキサンチンの分析法フローシート

Claims (4)

  1. ゴードニア属(Gordonia属)放線菌であるGordonia
    sp. KANMONKAI−1129(FERM P−18969)を淡水無機栄養培地で培養することを特徴とするアスタキサンチン及びカンタキサンチンの生産方法。
  2. ゴードニア属(Gordonia属)放線菌であるGordonia
    sp. KANMONKAI−1129(FERM P−18969)を海水無機栄養培地で培養することを特徴とするアスタキサンチン及びカンタキサンチンの生産方法。
  3. ゴードニア属(Gordonia属)放線菌であるGordonia
    sp. KANMONKAI−1129(FERM P−18969)を淡水無機栄養培地または海水無機栄養培地で培養することにより生産されたアスタキサンチン及びカンタキサンチンを、該放線菌の菌体よりアセトン及びエタノールの混合溶剤により抽出した後、溶剤を除去することを特徴とするアスタキサンチン及びカンタキサンチンの混合物の製造方法。
  4. 上記混合溶剤のアセトン及びエタノールの比率が、アセトン:エタノール=2:1であることを特徴とする請求項3に記載のアスタキサンチン及びカンタキサンチンの混合物の製造方法。
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