JP4167736B2 - グルタミン酸の産生方法及びこの方法にたん白質加水分解物を使用する方法 - Google Patents
グルタミン酸の産生方法及びこの方法にたん白質加水分解物を使用する方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グルタミン酸／グルタマートの醗酵による産生方法に関する。特にこの方法にたん白質加水分解物を醗酵供給物として使用する方法に関し、この際たん白質加水分解物は主要な、同化しうる炭素及び窒素源として存在する。更に、本発明は上記方法を用いて得られるグルタミン酸又はグルタマートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ナトリウム塩の形でのアミノ酸、すなわちグルタミン酸；グルタミン酸モノナトリウム（ＭＳＧ）に対する要求が高まっている。この要求は食品、とりわけ他の肉、ソース及び大豆を主体とする製品中に風味増加剤としてＭＳＧを使用することにある。
【０００３】
Ｌ- グルタミン酸は、特に日本及び米国において、醗酵によって産生され、市販されている。たとえば、種ミクロコーカスグルタミカス(Micrococcus glutamicus)、ブレビバクテリウムジバリカチム(Brevibacterium divaricatum)、ブレビバクテリウムアミノゲネス(aminogenes)、ブレビバクテリウムフラブム(flavum)、バシラスメガタリウム(Bacillus megaterium) に属する細菌株、しかもまたミクロバクテリウムサリシノボルム(Microbacterium salicinovorum)に属する細菌株が、グルタミン酸を得るのに使用されている。この際供給された砂糖１００ｇあたり４０ｇより多いグルタミン酸収量が報告されている。
【０００４】
英国特許第９９３，６９９号明細書には、新規菌株：ミクロバクテリウム アンモニアフィリウム(ammoniaphilum) を用いてＬ- グルタミン酸を産生する方法が開示されている。そこには小麦たん白質加水分解物をアミノ酸源として、すなわち増殖栄養素として使用することができ、その際尿素が窒素源として使用されると記載されている。この様な加水分解物を使用する前、Ｌ- グルタミン酸は予め除去される。通常の炭水化物が、炭素源として使用される。
【０００５】
Ｌ- グルタミン酸の産生に使用される他の菌株は、次の英国特許第９６４，６２３号明細書(Brevibacterium divaricatum sp株) 、英国特許第７８８，３３５号明細書（セファロスポリウム(Cephalosporium)種) 及び米国特許第３，０４２，５８５号明細書（バシラスサーキュランス(circulans))中に記載されている。英国特許第９８１，３５８号、第１，０９６，８８２号及び第１，１１８，８２７号明細書、並びに米国特許第３，２１２，９９４号明細書中に、種々のタイプの糖液を含む安価な炭素源上で増殖することができる菌株の使用が記載されている。
【０００６】
ヨーロッパ特許第５７８５７２号明細書中に、グルタマートに富んだたん白質加水分解物の調製方法が記載されている。この方法は、たん白質含有材料の酵素による加水分解、次いでパン酵母による処理の工程から成る。酵母の自己分解後、グルタミン酸をグルタマートに変えるグルタミナーゼを遊離する。
グルタミン酸の別の産生方法は、グルタミン / グルタミン酸豊富なたん白質の加水分解を経由するものである。単離されたグルタミン- 豊富なたん白質を、適切なｐＨ及び温度条件下で酸- 及び（又は）酵素- 変換によって加水分解する。生成物を必要ならば更に処理する。最終的に、更にグルタマートに変換されるグルタミン酸が得られる。この後者の方法の欠点は、加水分解の間に遊離される他のアミノ酸が、生成物の広範な精製を要求すること（３回の結晶化）及び他のアミノ酸が窒素含有廃棄物として失われることにある。
【０００７】
たん白質加水分解物調製物に関する及びこの加水分解物を含有する出発材料に関する他の特許は、米国特許第３，８５２，４７９号明細書及びＷＯ９５／２８８５３である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、別の方法では失われるアミノ酸をグルタミン酸／グルタマートに変え、そして簡単な精製で十分である、たん白質加水分解物から出発する方法を用いるのが有利である。本発明はこの様な方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はグルタミン／グルタミン酸豊富なたん白質を加水分解し、加水分解物をグルタミン酸産生用醗酵供給物の主要炭素及び窒素源として使用することを特徴とする、グルタミン酸の産生方法に関する。たん白質分解物は、供給物として加水分解物を使用する前に単離されていてよいグルタミン酸の実質的量を含有する。グルタミン酸の単離前又はその後のたん白質加水分解物を、醗酵によるグルタミン酸の調製に使用する。
【００１０】
次いで醗酵前及びその後に単離されるグルタミン酸を更に精製し、中和又はイオン交換によってグルタマートに変える。
本発明は、グルタミン酸／グルタミン豊富なたん白質加水分解物を醗酵供給物として使用することに関する。
図１中に本発明のすべての処理を図式的に示す。本発明は、
ａ）グルタミン／グルタミン酸豊富なたん白質を加水分解し、たん白質加水分解物が得られ、
ｂ）たん白質加水分解物を、グルタミン酸醗酵のための醗酵供給物の主要炭素及び窒素源として使用し、
ｃ）グルタミン酸醗酵を行う
ことを特徴とする、グルタミン酸の産生方法に関する。
【００１１】
本発明は、グルタミン／グルタミン酸豊富なたん白質加水分解物の醗酵から得られるグルタミン酸をグルタマートに変えることを特徴とする、グルタマートの産生方法にも関する。この変換は、簡単な中和、たとえばイオン交換体によって達成することができる。
醗酵を行う前に、たん白質加水分解物からグルタミン酸を単離することもできる。
【００１２】
本発明の方法に出発化合物として使用されるグルタミン／グルタミン酸豊富なたん白質が、イネ科の穀物から得られる。好ましい族は Andropogoneae、オオムギ及び Maydeaeからの穀物であり、これらの族からの好ましい穀物は、夫々モロコシ、小麦及びコーンである。たん白質はたとえばグルテンであり、これは穀物グルテンか又はコーン又はモロコシからのグルテンであり、好ましくは小麦又はコーングルテンを使用する。グルテンは、７０〜８０％たん白質含有の不純な乾燥形で市場で入手され、非たん白質部分は主に５〜１５％炭水化物──これは残存でんぷんから成る──である。残りの５〜１５％は、主に脂質の混合物から成る。グルテンも湿った形で入手できる。
【００１３】
グルタミン／グルタミン酸豊富なたん白質を水中に分散し、一定の温度及びｐＨ- 値で保つ。たん白質を酸及び（又は）酵素の添加によって加水分解し、加水分解を所望する時間の間続ける。次の醗酵の間使用される微生物のいくつかがプロテアーゼを産生することは知られている。この場合、加水分解を、たん白質の一部しか加水分解されない段階で停止することができる。グルタミン／グルタミン酸豊富なたん白質はたとえばグルテンである。その起源によって、グルテンは４０％までグルタミン酸又はグルタミンを含有する。
【００１４】
典型的な加水分解条件は、ｐＨ３〜１１であり、Ｌ- グルタミン酸の最適収率は１１３℃で５時間３０％酸溶液を用いて得られると報告されている。ラセミ化のためにこれがＬ- グルタミン酸の若干の損失を生じるということを考慮しなければならないが、アルカリ加水分解も記載されている。
酵素を使用する場合、プロテアーゼの種々のタイプを、酵素のタイプ及び起源に基づく条件下で使用する。酸及び酵素による加水分解の組合せも可能である。
【００１５】
加水分解物を成分として、特に醗酵培地中の炭素及び窒素源として、すなわち供給物として使用する。完全な加水分解物を醗酵供給物として使用することもできる。醗酵ブロスの品質を改良するために、機械的分離濾過、デカンテーション等によって不溶性粒子を除去する必要がある。その代りに醗酵前に加水分解物からグルタミン酸を単離することもできる。
【００１６】
原則として、種々のアミノ酸をグルテン加水分解物から調製することができるが、グルタミン酸を調製することが特に興味深いことである。醗酵の前に、加水分解物の残部からグルタミン酸（一部）を分離するのが有利である。この様な場合、加水分解物を酸性化又は生成物を酵素的に脱アミノ化するのが好ましく、結果としてグルタミン酸又はグルタマートを単離することができる。グルタマートを、直接結晶化によって又はクロモ(chromo)分離、次いで結晶化によって得ることができる。次いで生じる加水分解物を醗酵供給物として使用する。これはアミノ酸及びペプチド材料の所望のグルタミン酸／グルタマートへの更なる変換をもたらし、この変換は全収量の増加を生じ、バイオマスとは別に少量の成分を含有する廃液を生じる。
【００１７】
アミノ酸醗酵及び特にグルタミン酸を得るための醗酵は、よく知られており、広範に検討されている。たとえば K. NaKayama, “Amino aeids",第１７章、第７４８頁- 第８０１頁、Prescott & Dunn's Industrial Microbiology Ed. G.Reed, 4th ed. １９８２参照。グルタミン酸を産生することができる微生物は、次の属 Micrococcus, Brevibacterium, Microbacterium, Coryebacterium, Bacillus 及び Cephalosporium, 更に好ましい菌株：属 Corynebacterium, Brevibacterium及び Microbacterium から広く入手できる菌株である。
【００１８】
たん白質加水分解物は、別の方法で醗酵供給物中に必要とされるアンモニアに代って使用される。比較的少量のアミノ酸は、窒素要求を満たすのに十分である。たん白質加水分解物は、窒素源に加えて、炭素源（通常グルコース又は他の炭水化物）の一部又は全部に代って使用される。たん白質加水分解物が主要炭素及び窒素源を維持するならば、他の炭素及び窒素源及び他の増殖増加成分を必要に応じて添加する。
【００１９】
本発明は、後にグルタマートに変換されるグルタミン酸を調製するための醗酵供給物として、グルタミン酸豊富なたん白質加水分解物を使用することに関する。本発明が行われるまで、この加水分解物は炭素及び窒素源の主要部分に代わる醗酵供給物として使用されていなかった。
【００２０】
【実施例】
以下に、本発明を例に従って説明する。
〔例１〕
市場で入手できる小麦グルテンを、１Ｎ ＨＣｌ溶液中に３０％濃度で分散する。加水分解を２４時間続ける。加水分解物をイオン交換カラム上に付し、生成物をｐＨ３．２５で０．２Ｎクエン酸ナトリウム溶液で溶離する。グルタミン酸を別個に取り、その量を測定する。
【００２１】
他のアミノ酸分画を貯留し、醗酵培地に加える。
たん白質加水分解物を窒素及び炭素源として使用し、それによってこれがアンモニア及びグルコースに代替する。
醗酵のために選択された微生物は、属 Micrococcus, Brevibacterium, Microbacterium, Corynebacterium, Bacillus 及び Cephalosporium の菌株から選ばれる。
【００２２】
１〜４日間の醗酵後、バイオマスを醗酵培地から分離し、培地をイオン交換カラム中に通す。アミノ酸の量を測定する。加水分解及び醗酵の後、グルタミン酸の全量は加水分解のみの後よりも多いことが分る。他のアミノ酸の量の徐々の増加は、醗酵前よりもその後に低いことも分る。
最終的に、グルタミン酸は、中和又はイオン交換体によってグルタミン酸ナトリウムに変わる。
〔例２〕
グルテンを例１に記載した様に加水分解する。グルタミン酸の量を、加水分解物のサンプルのアミノ酸分析によって測定する。不溶性粒子を加水分解物から濾過によって除去する。全部の加水分解物を醗酵供給物として使用する。醗酵後、グルタミン酸の量は、醗酵前よりも高いことが分る。グルタミン酸はグルタマートに変わる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法を実施するためのそれぞれの経路を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明は、グルタミン酸／グルタマートの醗酵による産生方法に関する。特にこの方法にたん白質加水分解物を醗酵供給物として使用する方法に関し、この際たん白質加水分解物は主要な、同化しうる炭素及び窒素源として存在する。更に、本発明は上記方法を用いて得られるグルタミン酸又はグルタマートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ナトリウム塩の形でのアミノ酸、すなわちグルタミン酸；グルタミン酸モノナトリウム（ＭＳＧ）に対する要求が高まっている。この要求は食品、とりわけ他の肉、ソース及び大豆を主体とする製品中に風味増加剤としてＭＳＧを使用することにある。
【０００３】
Ｌ- グルタミン酸は、特に日本及び米国において、醗酵によって産生され、市販されている。たとえば、種ミクロコーカスグルタミカス(Micrococcus glutamicus)、ブレビバクテリウムジバリカチム(Brevibacterium divaricatum)、ブレビバクテリウムアミノゲネス(aminogenes)、ブレビバクテリウムフラブム(flavum)、バシラスメガタリウム(Bacillus megaterium) に属する細菌株、しかもまたミクロバクテリウムサリシノボルム(Microbacterium salicinovorum)に属する細菌株が、グルタミン酸を得るのに使用されている。この際供給された砂糖１００ｇあたり４０ｇより多いグルタミン酸収量が報告されている。
【０００４】
英国特許第９９３，６９９号明細書には、新規菌株：ミクロバクテリウム アンモニアフィリウム(ammoniaphilum) を用いてＬ- グルタミン酸を産生する方法が開示されている。そこには小麦たん白質加水分解物をアミノ酸源として、すなわち増殖栄養素として使用することができ、その際尿素が窒素源として使用されると記載されている。この様な加水分解物を使用する前、Ｌ- グルタミン酸は予め除去される。通常の炭水化物が、炭素源として使用される。
【０００５】
Ｌ- グルタミン酸の産生に使用される他の菌株は、次の英国特許第９６４，６２３号明細書(Brevibacterium divaricatum sp株) 、英国特許第７８８，３３５号明細書（セファロスポリウム(Cephalosporium)種) 及び米国特許第３，０４２，５８５号明細書（バシラスサーキュランス(circulans))中に記載されている。英国特許第９８１，３５８号、第１，０９６，８８２号及び第１，１１８，８２７号明細書、並びに米国特許第３，２１２，９９４号明細書中に、種々のタイプの糖液を含む安価な炭素源上で増殖することができる菌株の使用が記載されている。
【０００６】
ヨーロッパ特許第５７８５７２号明細書中に、グルタマートに富んだたん白質加水分解物の調製方法が記載されている。この方法は、たん白質含有材料の酵素による加水分解、次いでパン酵母による処理の工程から成る。酵母の自己分解後、グルタミン酸をグルタマートに変えるグルタミナーゼを遊離する。
グルタミン酸の別の産生方法は、グルタミン / グルタミン酸豊富なたん白質の加水分解を経由するものである。単離されたグルタミン- 豊富なたん白質を、適切なｐＨ及び温度条件下で酸- 及び（又は）酵素- 変換によって加水分解する。生成物を必要ならば更に処理する。最終的に、更にグルタマートに変換されるグルタミン酸が得られる。この後者の方法の欠点は、加水分解の間に遊離される他のアミノ酸が、生成物の広範な精製を要求すること（３回の結晶化）及び他のアミノ酸が窒素含有廃棄物として失われることにある。
【０００７】
たん白質加水分解物調製物に関する及びこの加水分解物を含有する出発材料に関する他の特許は、米国特許第３，８５２，４７９号明細書及びＷＯ９５／２８８５３である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、別の方法では失われるアミノ酸をグルタミン酸／グルタマートに変え、そして簡単な精製で十分である、たん白質加水分解物から出発する方法を用いるのが有利である。本発明はこの様な方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はグルタミン／グルタミン酸豊富なたん白質を加水分解し、加水分解物をグルタミン酸産生用醗酵供給物の主要炭素及び窒素源として使用することを特徴とする、グルタミン酸の産生方法に関する。たん白質分解物は、供給物として加水分解物を使用する前に単離されていてよいグルタミン酸の実質的量を含有する。グルタミン酸の単離前又はその後のたん白質加水分解物を、醗酵によるグルタミン酸の調製に使用する。
【００１０】
次いで醗酵前及びその後に単離されるグルタミン酸を更に精製し、中和又はイオン交換によってグルタマートに変える。
本発明は、グルタミン酸／グルタミン豊富なたん白質加水分解物を醗酵供給物として使用することに関する。
図１中に本発明のすべての処理を図式的に示す。本発明は、
ａ）グルタミン／グルタミン酸豊富なたん白質を加水分解し、たん白質加水分解物が得られ、
ｂ）たん白質加水分解物を、グルタミン酸醗酵のための醗酵供給物の主要炭素及び窒素源として使用し、
ｃ）グルタミン酸醗酵を行う
ことを特徴とする、グルタミン酸の産生方法に関する。
【００１１】
本発明は、グルタミン／グルタミン酸豊富なたん白質加水分解物の醗酵から得られるグルタミン酸をグルタマートに変えることを特徴とする、グルタマートの産生方法にも関する。この変換は、簡単な中和、たとえばイオン交換体によって達成することができる。
醗酵を行う前に、たん白質加水分解物からグルタミン酸を単離することもできる。
【００１２】
本発明の方法に出発化合物として使用されるグルタミン／グルタミン酸豊富なたん白質が、イネ科の穀物から得られる。好ましい族は Andropogoneae、オオムギ及び Maydeaeからの穀物であり、これらの族からの好ましい穀物は、夫々モロコシ、小麦及びコーンである。たん白質はたとえばグルテンであり、これは穀物グルテンか又はコーン又はモロコシからのグルテンであり、好ましくは小麦又はコーングルテンを使用する。グルテンは、７０〜８０％たん白質含有の不純な乾燥形で市場で入手され、非たん白質部分は主に５〜１５％炭水化物──これは残存でんぷんから成る──である。残りの５〜１５％は、主に脂質の混合物から成る。グルテンも湿った形で入手できる。
【００１３】
グルタミン／グルタミン酸豊富なたん白質を水中に分散し、一定の温度及びｐＨ- 値で保つ。たん白質を酸及び（又は）酵素の添加によって加水分解し、加水分解を所望する時間の間続ける。次の醗酵の間使用される微生物のいくつかがプロテアーゼを産生することは知られている。この場合、加水分解を、たん白質の一部しか加水分解されない段階で停止することができる。グルタミン／グルタミン酸豊富なたん白質はたとえばグルテンである。その起源によって、グルテンは４０％までグルタミン酸又はグルタミンを含有する。
【００１４】
典型的な加水分解条件は、ｐＨ３〜１１であり、Ｌ- グルタミン酸の最適収率は１１３℃で５時間３０％酸溶液を用いて得られると報告されている。ラセミ化のためにこれがＬ- グルタミン酸の若干の損失を生じるということを考慮しなければならないが、アルカリ加水分解も記載されている。
酵素を使用する場合、プロテアーゼの種々のタイプを、酵素のタイプ及び起源に基づく条件下で使用する。酸及び酵素による加水分解の組合せも可能である。
【００１５】
加水分解物を成分として、特に醗酵培地中の炭素及び窒素源として、すなわち供給物として使用する。完全な加水分解物を醗酵供給物として使用することもできる。醗酵ブロスの品質を改良するために、機械的分離濾過、デカンテーション等によって不溶性粒子を除去する必要がある。その代りに醗酵前に加水分解物からグルタミン酸を単離することもできる。
【００１６】
原則として、種々のアミノ酸をグルテン加水分解物から調製することができるが、グルタミン酸を調製することが特に興味深いことである。醗酵の前に、加水分解物の残部からグルタミン酸（一部）を分離するのが有利である。この様な場合、加水分解物を酸性化又は生成物を酵素的に脱アミノ化するのが好ましく、結果としてグルタミン酸又はグルタマートを単離することができる。グルタマートを、直接結晶化によって又はクロモ(chromo)分離、次いで結晶化によって得ることができる。次いで生じる加水分解物を醗酵供給物として使用する。これはアミノ酸及びペプチド材料の所望のグルタミン酸／グルタマートへの更なる変換をもたらし、この変換は全収量の増加を生じ、バイオマスとは別に少量の成分を含有する廃液を生じる。
【００１７】
アミノ酸醗酵及び特にグルタミン酸を得るための醗酵は、よく知られており、広範に検討されている。たとえば K. NaKayama, “Amino aeids",第１７章、第７４８頁- 第８０１頁、Prescott & Dunn's Industrial Microbiology Ed. G.Reed, 4th ed. １９８２参照。グルタミン酸を産生することができる微生物は、次の属 Micrococcus, Brevibacterium, Microbacterium, Coryebacterium, Bacillus 及び Cephalosporium, 更に好ましい菌株：属 Corynebacterium, Brevibacterium及び Microbacterium から広く入手できる菌株である。
【００１８】
たん白質加水分解物は、別の方法で醗酵供給物中に必要とされるアンモニアに代って使用される。比較的少量のアミノ酸は、窒素要求を満たすのに十分である。たん白質加水分解物は、窒素源に加えて、炭素源（通常グルコース又は他の炭水化物）の一部又は全部に代って使用される。たん白質加水分解物が主要炭素及び窒素源を維持するならば、他の炭素及び窒素源及び他の増殖増加成分を必要に応じて添加する。
【００１９】
本発明は、後にグルタマートに変換されるグルタミン酸を調製するための醗酵供給物として、グルタミン酸豊富なたん白質加水分解物を使用することに関する。本発明が行われるまで、この加水分解物は炭素及び窒素源の主要部分に代わる醗酵供給物として使用されていなかった。
【００２０】
【実施例】
以下に、本発明を例に従って説明する。
〔例１〕
市場で入手できる小麦グルテンを、１Ｎ ＨＣｌ溶液中に３０％濃度で分散する。加水分解を２４時間続ける。加水分解物をイオン交換カラム上に付し、生成物をｐＨ３．２５で０．２Ｎクエン酸ナトリウム溶液で溶離する。グルタミン酸を別個に取り、その量を測定する。
【００２１】
他のアミノ酸分画を貯留し、醗酵培地に加える。
たん白質加水分解物を窒素及び炭素源として使用し、それによってこれがアンモニア及びグルコースに代替する。
醗酵のために選択された微生物は、属 Micrococcus, Brevibacterium, Microbacterium, Corynebacterium, Bacillus 及び Cephalosporium の菌株から選ばれる。
【００２２】
１〜４日間の醗酵後、バイオマスを醗酵培地から分離し、培地をイオン交換カラム中に通す。アミノ酸の量を測定する。加水分解及び醗酵の後、グルタミン酸の全量は加水分解のみの後よりも多いことが分る。他のアミノ酸の量の徐々の増加は、醗酵前よりもその後に低いことも分る。
最終的に、グルタミン酸は、中和又はイオン交換体によってグルタミン酸ナトリウムに変わる。
〔例２〕
グルテンを例１に記載した様に加水分解する。グルタミン酸の量を、加水分解物のサンプルのアミノ酸分析によって測定する。不溶性粒子を加水分解物から濾過によって除去する。全部の加水分解物を醗酵供給物として使用する。醗酵後、グルタミン酸の量は、醗酵前よりも高いことが分る。グルタミン酸はグルタマートに変わる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法を実施するためのそれぞれの経路を示す。
Claims (6)
- ａ）グルタミン／グルタミン酸豊富なたん白質としてのグルテンを加水分解して、たん白質加水分解物を得、
ｂ）そのたん白質加水分解物を、グルタミン酸醗酵のための醗酵供給物の唯一の炭素及び窒素源として使用し、
ｃ）グルタミン酸醗酵を上記醗酵供給物を用いて行うことを特徴とする、
グルタミン酸の産生方法。 - 請求項１に従って得られたグルタミン酸を中和及び（又は）イオン交換によってグルタマートに変える、グルタマートの産生方法。
- たん白質加水分解物を予め処理して、グルタミン酸をグルタマートに変え、次いで加水分解物を醗酵供給物として使用する前に、グルタミン酸又はグルタマートを加水分解物から（一部）除く、請求項１記載の方法。
- グルテンが小麦、コーン又はモロコシ (sorghum) から得られる、請求項１記載の方法。
- 次の属ミクロコッカス (Micrococcus) 、ブレビバクテリウム (Brevibacterium) 、ミクロバクテリウム (Microbacterium) 、コリネバクテリウム (Corynebacterium) 、バシラス (Bacillus) 及びセファロスポリウム
(Cephalosporium) から選ばれた菌株より成る群から選ばれた微生物を用いて醗酵を行う、請求項１記載の方法。 - 上記加水分解を酸の添加によって行う、請求項１又は２記載の方法。
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