JP4560164B2 - Microbial production of glycine - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グリシンの微生物学的製造方法に関する。さらに詳しくは、pHを調整しない閉鎖的反応条件下で、ホルムアルデヒド、青酸およびアンモニアの反応で得られるグリシノニトリルを微生物の作用による加水分解反応に付し、生成するグリシンとアンモニアを水溶液から回収することを含むグリシンの微生物学的製造方法に関する。得られるグリシンは、食品添加物、洗浄剤、医農薬合成原料として有用である。本発明の製造法は、有用なグリシンを効率よく工業的に製造するため利用することができる。
【0002】
【従来の技術】
グリシンは、従来、ホルムアルデヒド、青酸およびアンモニアからシュトレッカー法にて一旦グリシノニトリルを合成し、これを苛性ソーダ等のアルカリで加水分解し、グリシンソーダとアンモニアに変換した後、硫酸等の酸で中和して製造されている。この時、アンモニアはアルカリで加水分解される際、蒸発して回収され、グリシンは酸で中和後、晶析法で回収される(特開昭43−29929号、特開昭51−19719号、特開昭49−14420号、特開昭49−35329号)。このように従来法は、アルカリや酸を多量に用いる欠点に加え、中和工程で塩類が多量に副成されるため、廃棄物が多く環境負荷が大きい欠点があった。さらに、中和副成する塩類はグリシンに溶解度が酷似しているため、グリシンを精製回収するためには、晶析操作を複数回繰り返したり、母液を循環する等の煩雑な操作が必要であった(特開昭51−34113号)。
【0003】
一方、グリシノニトリルを酵素的に加水分解してグリシンを得る方法も知られている。特公昭58−15120号においては、ブレビバクテリウムR312株を苛性カリ等でpH8に調整した反応液に懸濁し加水分解反応に用いる方法が、また、特開平3−62391号においては、コリネバクテリウムN−774株をリン酸緩衝液でpH7.7に調整した反応液に懸濁し反応に用いる方法が開示されている。しかし、これらの方法は、実施例によると、グリシンを得るためには、グリシン重量の1倍から10倍に相当する多量の菌体を用いる必要があり、さらに、反応液のpHを調整するため、緩衝液が用いられる点に問題があった。すなわち、多量の菌体を用いるため、培地や菌体を多量に浪費する欠点があり、また、pH調整剤として緩衝液を用いるため、緩衝液の廃棄が避けられない欠点があった。さらに、緩衝液はアンモニア塩となり、アンモニアの回収を妨げる問題もある。ロドコッカス属、アルスロバクター属、カセオバクター属、シュードモナス属、エンテロバクター属、アシネトバクター属、アルカリゲネス属、コリネバクテイリア属またはストレプトマイセス属の微生物を用いる特開平3−280889号においては、菌体使用量は生成グリシン重量の約20分の1に改良されているが、反応時間が約40時間と長い欠点がある、さらに、緩衝液を反応に用いる問題は解決されていない。
【0004】
このように、従来の微生物を用いたグリシノニトリルからグリシンを生産する方法は、菌体当たり、かつ単位時間当たりの活性が低く、培地や菌体を多量に浪費する欠点に加え、反応液のpHを調整するために用いた緩衝液の廃棄が避けられない欠点、さらに、緩衝液がアンモニアの回収を妨げる問題があり、工業的に実施できるものではなかった。また、従来の微生物を用いた方法では、アンモニアを回収する工夫は開示されていなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、微生物を用いグリシノニトリルからグリシンを生産するに当たり、菌体当たり、かつ単位時間当たりの活性が高く、培地や菌体を多量には廃棄せず、反応液のpHを調整するために緩衝液を用いず、グリシンとアンモニアを定量的に、かつ容易に回収できる方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決するため、菌体当たり、かつ単位時間当たり高い活性を持ち、反応系で生成したグリシンやアンモニアを分解または消費せず、グリシンとアンモニアを定量的に、かつ容易に回収できる反応系を構築すべく、適した微生物を探索した。その結果、pHを調整しない閉鎖的反応条件下でグリシンとアンモニウムが生成し、反応液のpHが10を越えても反応が進行する微生物を見い出すことができ、本微生物の培養条件、反応条件と反応方法等の研究を鋭意行った結果、本発明を完成するに至った。
【0007】
すなわち、本発明は、pHを調整しない閉鎖的反応条件下で、グリシノニトリルの水溶液に微生物を作用させることを特徴とするグリシンの製造法であり、また、本発明は、pHを調整しない閉鎖的反応条件下で、グリシノニトリルの水溶液に微生物を作用させ、酵素反応により生成するグリシンおよびアンモニアを回収することを特徴とするグリシンの製造法である。
本発明に使用する微生物としては、例えば、ロドコッカス(Rhodococcus )属に属する微生物が適していることが新たに発見されたが、これに限定されるものではない。
【0008】
本発明に適した微生物として選択されたロドコッカス・マリスBP−479−9株は、1993年11月2日に工業技術院微生物工業技術研究所に原寄託され、1995年9月1日に国際寄託に移管されFERM BP−5219の受託番号を付与されており、微生物学的性質は以下に示すとおりである。
(a)形状、成育状況
1.細胞の形 桿状
2.細胞の多形性の有無 有
3.運動性の有無 無
4.胞子の有無 無
5.グラム染色性 陽性
6.肉汁寒天平板培養における 生育良好・オフホワイト・不明・
コロニーの状態 滑らか・凸状・光沢有
【0009】
(b)生理学的性質
1.カタラーゼ +
2.オキシダーゼ −
3.OFテスト 実施せず
4.細胞壁ジアミノ酸 meso−ジアミノミメリン酸
【0010】
(c)その他生理学的性質
1.硝酸塩の還元 +
2.ピラジンアミダーゼ +
3.システインアリルアミダーゼ −
4.バリンアリルアミダーゼ +
5.ピロリドニルアリルアミダーゼ −
6.アルカリフォスフォダーゼ +
7.β−グルクロニダーゼ −
8.β−ガラクトシダーゼ −
9.α−グルコシダーゼ +
10.ウレアーゼ −
11.ゼラチン分解 −
12.溶血性 −
13.アデニン分解 +
14.チロシン分解 −
15.5%NaCl存在下での生育 生育する
16.リボースからの酸生成 +
【0011】
(d)各単一炭素源での生育
1.イノシトール −
2.マルトース −
3.マンニトール −
4.ラムノース −
5.ソルビトール −
6.m−ヒドロキシ安息香酸 +
7.アジピン酸ナトリウム −
8.クエン酸ナトリウム −
9.グルタル酸ナトリウム +
10.L−チロシン −
11.グリセロール −
12.トレハロース −
13.アセトアミド −
14.D−ガラクトース −
菌株の同定に際しては、バージェイズ・マニュアル・オブ・システマティク・バイオテリオロジー(Bergy's Manual of Determinative Bacteriolog )第2巻(1986)およびザ・プロカリオート(The Prokaryotes )第2版(1992)に従って分類した。
【0012】
次に、本発明の一般的実施態様について説明する。
本発明に使用される微生物の培養には、通常用いられる炭素源、例えば、グルコース、グリセリン、有機酸、デキストリン、マルトース等が用いられ、窒素源としては、アンモニアとその塩類、尿素、硝酸塩および有機窒素源、例えば、酵母エキス、麦芽エキス、ペプトン、肉エキス等が用いられる。また、培地にはリン酸塩、ナトリウム、カリウム、鉄、マグネシウム、コバルト、マンガン、亜鉛等の無機栄養源が適宜添加される。培養はpH5〜9、好ましくはpH6〜8、温度20〜37℃、好ましくは27〜32℃で好気的に行われる。本発明の微生物の培養において、上記の培地に酵素誘導剤を加えてもよい。例えば、ラクタム化合物(γ−ラクタム、δ−ラクタム、ε−カプロラクタム等)、ニトリル化合物、アミド化合物等を用いてもよい。
【0013】
本発明の微生物は、そのまま工業使用できるが、適当な変異剤で突然変異を誘発する方法もしくは遺伝子工学的手法により改良された変異株、例えば、酵素を構成的に生産する変異株を育成し用いることもできる。本発明の菌体とは、培養液から採取した菌体または菌体処理物(菌体の破砕物、菌体破砕物より分離した酵素、および菌体または菌体から分離抽出された酵素を固定化した処理物)である。培養液からの菌体の採取は、公知の方法で行うことができる。
【0014】
本発明において用いるグリシノニトリルは、公知の方法で合成することができる。例えば、ホルムアルデヒドと青酸およびアンモニアから得る方法、あるいはホルムアルデヒドと青酸を反応させ一旦グリコロニトリルを合成し、継いでアンモニアを作用させて得る方法で合成される。どちらも、シュトレッカー法として総称されている。
【0015】
本発明においては、上述の方法で分離した菌体および菌体処理物は、pHを調整しない密閉反応条件下でグリシノニトリル水溶液に懸濁することで、速やかに加水分解反応が進行し、グリシンとアンモニアに転換することができる。すなわち、通常、前記微生物菌体または菌体処理物を例えば0.01〜5重量%、およびグリシノニトリルを1〜30重量%含むpHを調整しない水性懸濁液を、生成するアンモニアが放散しないように密閉容器に仕込み、温度として例えば0〜50℃の条件を用いて、反応時間を例えば1〜24時間反応させればよい。この場合、グリシノニトリルを薄い濃度で仕込み経時的に追加添加したり、反応温度を経時的に変化させてもよい。
【0016】
かくして、グリシンは、ほぼ100%のモル収率でグリシンとアンモニアに転換し、グリシンアンモニウム塩の高濃度水溶液として生成蓄積させることができる。もし、グリシンアミドが残存する場合は、グリシンアミドの加水分解活性を持つ菌体もしくは酵素を追添加することにより、完全にグリシンおよびアンモニアに転換することも可能である。グリシンアンモニウム塩の高濃度反応液からのグリシンの回収は、例えば、反応液から菌体を遠心濾過、膜分離等によって除いた後、グリシンは晶析法、イオン交換法または貧性溶媒による分別沈澱法にて回収できる、また、アンモニアは一部の水と一緒に蒸発後、蒸留や抽出によって回収することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は、この実施例により限定されるものではない。
【実施例1】
(1)グリシノニトリルの合成
ホルマリンに等量の青酸をを作用させて、一旦生成したグリコロニトリル水溶液に、過剰量のアンモニア水溶液を添加し、30重量%グリシノニトリル水溶液を得た。
【0018】
(2)菌体の培養
ロドコッカス・マリスBP−479−9を、下記の条件で培養した。
(1) 培地
グリセリン 1.0重量%
肉エキス 1.0
ペプトン 1.0
食塩 0.1
ε−カプロラクタム 0.3
リン酸第一カリウム 0.2
硫酸マグネシウム・7水塩 0.02
塩化アンモニウム 0.1
硫酸第二鉄・7水塩 0.003
塩化マンガン・4水塩 0.002
塩化コバルト・6水塩 0.002
pH 7.5
【0019】
(2) 培養条件
30℃/1日
(3) グリシノニトリルの加水分解
菌体は、得られた培養液から遠心分離により集菌し、蒸留水等で洗浄したものを反応に用いた。密閉した100mlの硝子オートクレーブに、乾燥菌体量として62mgと基質の30重量%グリシノニトリル水溶液3mlを17mlの蒸留水に調合し、20℃にて反応を開始した。反応開始2時間後、pHは10になっていた。この反応液を液体クロマトグラフィー法で分析し、グリシノニトリルはなくなり、グリシンが定量的に生成していた。そこで、2時間毎に反応温度を5℃昇温し、基質の30重量%グリシノニトリル水溶液3mlを追加添加し、反応液を液体クロマトグラフィー法で分析した。この操作を4回切り返し、合計10時間反応を行った。
【0020】
得られた32gの反応液のうち2gを用い、生成したアンモニアはネスラー法により定量し、原料のグリシノニトリルと生成したグリシンは液体クロマトグラフィー法で分析し、グリシノニトリルはなくなり、グリシンとアンモニアが定量的に生成していた。乾燥菌体当たりのグリシンの生成量は97g/g乾燥菌体であり、グリシンの生成活性は9.7g/g・Hrであった。残りの30gは遠心濾過し、菌体を取り除いた後、沸騰下で1/10に濃縮し、4.9gのグリシンを晶析回収した。一方、冷却回収した蒸発水溶液中のアンモニアは1.25gであった。
【0021】
【比較例1】
実施例1と同様の培養操作を菌体として、ロドコッカス・マリスBP−479−9の代わりにグリシンの合成活性が知られるAlcaligenes faecalis (ATCC8750)を用い、ε−カプロラクタムの代わりにアセトニトリルを用いて行った。得られた培養液から遠心分離により集菌し、蒸留水等で洗浄後、密閉した100mlの硝子オートクレーブに、乾燥菌体量として50mgと基質の30重量%グリシノニトリル水溶液3mlを17mlの蒸留水に調合し、20℃にて反応を開始した。反応開始2時間後、pHは8.5になっていた。
【0022】
この反応液を液体クロマトグラフィー法で分析したところ、グリシノニトリルが残り、グリシンは仕込量の16%生成していた。そこで、反応時間をさらに2時間延長して行ったが、グリシン量は変化しなかった。このことから、密閉反応器では生成したアンモニアが蓄積し、pHが上昇すると、アセトニトリルで培養したAlcaligenes faecalis 等の通常の菌体の場合、ニトリルの加水分解活性が著しく阻害されることが示唆された。
【0023】
【発明の効果】
本発明のグリシンの微生物学的製造方法を用いれば、pHを調整しない密閉反応条件下で、ホルムアルデヒド、青酸およびアンモニアとの反応で得られるグリシノニトリルを、pH10以上で加水分解活性を持つ微生物、好ましくはロドコッカス(Rhodococcus )属に属する微生物の作用により加水分解反応に付し、生成するグリシンのアンモニウム水溶液からグリシンとアンモニアを別々に回収することで、アルカリ、酸、緩衝液を多量に消費や廃棄をせず、生成したグリシンやアンモニアを反応条件下で消費することなく、乾燥菌体当たり、かつ単位時間当たり高い活性でグリシンを製造することができる。
【0024】
一般には、加水分解活性のある菌体を用いて、pHを調整せずグリシノニトリルを加水分しても、再現性良く加水分解は起こらない。また、pH調整のため、酸、アルカリ、緩衝液を用いると、それらを多量に消費、廃棄する必要があり、かつ、生成するアンモニア、グリシンの回収が煩雑となる。よって、高いpHでも活性があり、pHが大きく変化しても活性が維持される菌体を用いることで、乾燥菌体当たり、かつ単位時間当たり高い活性でグリシンを製造することができると同時に、アルカリ、酸、緩衝液を用いないことで、こうした塩類の廃棄をなくし、グリシンやアンモニアを定量的に、かつ容易に分離することができた。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for microbiological production of glycine. More specifically, glycinonitrile obtained by the reaction of formaldehyde, hydrocyanic acid and ammonia is subjected to a hydrolysis reaction by the action of microorganisms under closed reaction conditions without adjusting the pH, and the resulting glycine and ammonia are recovered from the aqueous solution. The present invention relates to a microbiological method for producing glycine. The obtained glycine is useful as a food additive, a detergent, and a raw material for synthetic medicine and agricultural chemicals. The production method of the present invention can be used for industrially producing useful glycine efficiently.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, glycine was once synthesized from formaldehyde, hydrocyanic acid and ammonia by the Strecker method, hydrolyzed with alkali such as caustic soda, converted to glycine soda and ammonia, and then added with acid such as sulfuric acid. Manufactured with the sum. At this time, when ammonia is hydrolyzed with an alkali, it is recovered by evaporation, and glycine is neutralized with an acid and recovered by a crystallization method (Japanese Patent Laid-Open Nos. 43-29929 and 51-19719). JP-A 49-14420, JP-A 49-35329). As described above, the conventional method has the disadvantage that a large amount of waste is generated and the environmental load is large because a large amount of salts are by-produced in the neutralization step in addition to the disadvantage of using a large amount of alkali and acid. Furthermore, since the salt formed as a neutralization by-product is very similar in solubility to glycine, in order to purify and recover glycine, complicated operations such as repeated crystallization operations and circulation of mother liquor are required. (Japanese Patent Laid-Open No. 51-34113).
[0003]
On the other hand, a method of enzymatically hydrolyzing glycinonitrile to obtain glycine is also known. Japanese Patent Publication No. 58-15120 discloses a method of suspending Brevibacterium R312 strain in a reaction solution adjusted to pH 8 with caustic potash or the like and using it for the hydrolysis reaction. A method is disclosed in which -774 strain is suspended in a reaction solution adjusted to pH 7.7 with a phosphate buffer and used for the reaction. However, according to the examples, in order to obtain glycine, it is necessary to use a large amount of cells corresponding to 1 to 10 times the weight of glycine, and these methods adjust the pH of the reaction solution. There was a problem in that a buffer solution was used. That is, since a large amount of microbial cells are used, there is a disadvantage that a large amount of medium and microbial cells are wasted, and since a buffer solution is used as a pH adjuster, there is a disadvantage that discarding of the buffer solution cannot be avoided. Further, the buffer solution becomes an ammonia salt, and there is a problem that hinders the recovery of ammonia. In Japanese Patent Laid-Open No. 3-280889 using microorganisms of the genus Rhodococcus, Arthrobacter, Caseobacter, Pseudomonas, Enterobacter, Acinetobacter, Alkaligenes, Corynebacteria, or Streptomyces Is improved to about 1/20 of the weight of glycine produced, but has a disadvantage that the reaction time is as long as about 40 hours. Further, the problem of using a buffer for the reaction has not been solved.
[0004]
As described above, the conventional method for producing glycine from glycinonitrile using microorganisms has a low activity per cell and per unit time, and a waste of a large amount of medium and cells. Disposal of the buffer solution used for adjusting the pH is unavoidable, and further, there is a problem that the buffer solution prevents the recovery of ammonia, which cannot be industrially implemented. Moreover, in the method using the conventional microorganism, the device which collect | recovers ammonia was not disclosed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In producing glycine from glycinonitrile using microorganisms, the present invention has a high activity per cell and per unit time, and does not discard a large amount of medium and cells, and adjusts the pH of the reaction solution. It is an object of the present invention to provide a method capable of recovering glycine and ammonia quantitatively and easily without using a buffer solution.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present inventor has high activity per cell and per unit time, does not decompose or consume glycine and ammonia produced in the reaction system, quantitatively separates glycine and ammonia, and In order to construct a reaction system that can be easily recovered, suitable microorganisms were searched. As a result, glycine and ammonium are produced under closed reaction conditions where the pH is not adjusted, and a microorganism in which the reaction proceeds even when the pH of the reaction solution exceeds 10 can be found. As a result of diligent research on reaction methods and the like, the present invention has been completed.
[0007]
That is, the present invention is a method for producing glycine characterized in that a microorganism is allowed to act on an aqueous solution of glycinonitrile under a closed reaction condition in which the pH is not adjusted, and the present invention is a closed method in which the pH is not adjusted. A process for producing glycine characterized in that a microorganism is allowed to act on an aqueous solution of glycinonitrile under a mechanical reaction condition to recover glycine and ammonia produced by an enzymatic reaction.
As a microorganism used in the present invention, for example, a microorganism belonging to the genus Rhodococcus has been newly found to be suitable, but is not limited thereto.
[0008]
Rhodococcus maris BP-479-9 selected as a microorganism suitable for the present invention was originally deposited on November 2, 1993 at the Institute for Microbial Industrial Technology, and deposited internationally on September 1, 1995. And has been assigned the FERM BP-5219 accession number, and the microbiological properties are as follows.
(A) Shape and growth status 1. Shape of cell Presence or absence of cell polymorphism Yes 3. Existence of motility None 4. Presence or absence of spores None 5. Gram staining positive 6 Good growth, off-white, unknown, in broth agar plate culture
Colony state Smooth, convex, glossy [0009]
(B) Physiological properties Catalase +
2. Oxidase −
3. OF test not implemented 4. Cell wall diamino acid meso-diaminomimelic acid
(C) Other physiological properties Reduction of nitrate +
2. Pyrazine amidase +
3. Cysteine allylamidase −
4). Valine allylamidase +
5). Pyrrolidonyl allylamidase −
6). Alkaline phosphatase +
7). β-glucuronidase −
8). β-galactosidase −
9. α-Glucosidase +
10. Urease −
11. Gelatin degradation −
12 Hemolytic −
13. Adenine degradation +
14 Tyrosine degradation −
Growth in the presence of 15.5% NaCl. Acid generation from ribose +
[0011]
(D) Growth on each single carbon source Inositol −
2. Maltose −
3. Mannitol −
4). Rhamnose −
5). Sorbitol −
6). m-Hydroxybenzoic acid +
7). Sodium adipate −
8). Sodium citrate −
9. Sodium glutarate +
10. L-tyrosine-
11. Glycerol −
12 Trehalose −
13. Acetamide −
14 D-galactose-
When identifying strains, classify according to Bergy's Manual of Determinative Bacteriolog Volume 2 (1986) and The Prokaryotes 2nd Edition (1992). did.
[0012]
Next, general embodiments of the present invention will be described.
For culturing the microorganisms used in the present invention, commonly used carbon sources such as glucose, glycerin, organic acids, dextrin, maltose and the like are used. As nitrogen sources, ammonia and its salts, urea, nitrates and organics are used. Nitrogen sources such as yeast extract, malt extract, peptone, meat extract and the like are used. In addition, inorganic nutrient sources such as phosphate, sodium, potassium, iron, magnesium, cobalt, manganese, and zinc are appropriately added to the medium. Culturing is carried out aerobically at pH 5-9, preferably pH 6-8, temperature 20-37 ° C, preferably 27-32 ° C. In the culture of the microorganism of the present invention, an enzyme inducer may be added to the medium. For example, lactam compounds (γ-lactam, δ-lactam, ε-caprolactam, etc.), nitrile compounds, amide compounds and the like may be used.
[0013]
The microorganism of the present invention can be used industrially as it is. However, a mutant strain improved by a method of inducing mutation with an appropriate mutant agent or a genetic engineering technique, for example, a mutant strain that constitutively produces an enzyme is used. You can also. The microbial cell of the present invention means a microbial cell or a processed microbial product collected from a culture solution (a crushed microbial cell, an enzyme separated from the crushed microbial cell, and an enzyme separated and extracted from the microbial cell or microbial cell. Processed product). Collection of bacterial cells from the culture solution can be performed by a known method.
[0014]
The glycinonitrile used in the present invention can be synthesized by a known method. For example, it is synthesized by a method obtained from formaldehyde, hydrocyanic acid and ammonia, or a method obtained by reacting formaldehyde with hydrocyanic acid to synthesize glycolonitrile once and subsequently reacting with ammonia. Both are collectively referred to as the Strecker method.
[0015]
In the present invention, the microbial cell and the microbial cell product separated by the above-described method are suspended in a glycinonitrile aqueous solution under a closed reaction condition in which the pH is not adjusted, so that the hydrolysis reaction proceeds rapidly, and glycine And can be converted to ammonia. That is, normally, the generated ammonia does not dissipate in an aqueous suspension that does not adjust the pH, for example, containing 0.01 to 5% by weight of the microbial cell or treated product and 1 to 30% by weight of glycinonitrile. The reaction time may be allowed to react for 1 to 24 hours, for example, using a condition of 0 to 50 ° C. as the temperature. In this case, glycinonitrile may be added at a low concentration and added over time, or the reaction temperature may be changed over time.
[0016]
Thus, glycine can be converted to glycine and ammonia in a molar yield of almost 100% and produced and accumulated as a high concentration aqueous solution of glycine ammonium salt. If glycinamide remains, it can be completely converted to glycine and ammonia by adding a cell or enzyme having hydrolytic activity of glycinamide. Recovery of glycine from a high-concentration reaction solution of glycine ammonium salt, for example, after removing bacterial cells from the reaction solution by centrifugal filtration, membrane separation, etc., glycine is then separated by crystallization, ion exchange or fractional precipitation with a poor solvent. Ammonia can be recovered by distillation or extraction after evaporation together with some water.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited by this Example.
[Example 1]
(1) Synthesis of glycinonitrile An equal amount of hydrocyanic acid was allowed to act on formalin, and an excessive amount of aqueous ammonia solution was added to the once produced aqueous glycolonitrile solution to obtain a 30% by weight aqueous glycinonitrile solution.
[0018]
(2) Culture of bacterial cells Rhodococcus maris BP-479-9 was cultured under the following conditions.
(1) Medium glycerin 1.0% by weight
Meat extract 1.0
Peptone 1.0
Salt 0.1
ε-caprolactam 0.3
Potassium phosphate 0.2
Magnesium sulfate heptahydrate 0.02
Ammonium chloride 0.1
Ferric sulfate heptahydrate 0.003
Manganese chloride tetrahydrate 0.002
Cobalt chloride hexahydrate 0.002
pH 7.5
[0019]
(2) Culture conditions 30 ℃ / 1 day
(3) The glycinonitrile hydrolyzing cells were collected from the obtained culture broth by centrifugation and washed with distilled water or the like for use in the reaction. In a sealed 100 ml glass autoclave, 62 mg of dry cell mass and 3 ml of 30% by weight glycinonitrile aqueous solution of the substrate were prepared in 17 ml of distilled water, and the reaction was started at 20 ° C. Two hours after the start of the reaction, the pH was 10. This reaction solution was analyzed by a liquid chromatography method. As a result, glycinonitrile disappeared and glycine was quantitatively produced. Therefore, the reaction temperature was raised by 5 ° C. every 2 hours, 3 ml of 30% by weight glycinonitrile aqueous solution of the substrate was added, and the reaction solution was analyzed by liquid chromatography. This operation was repeated four times and the reaction was carried out for a total of 10 hours.
[0020]
Using 2 g of the obtained 32 g of the reaction solution, the produced ammonia was quantified by the Nessler method, the raw material glycinonitrile and the produced glycine were analyzed by liquid chromatography, the glycinonitrile disappeared, glycine and ammonia Was quantitatively generated. The production amount of glycine per dry cell was 97 g / g dry cell, and the production activity of glycine was 9.7 g / g · Hr. The remaining 30 g was subjected to centrifugal filtration to remove the cells, and then concentrated to 1/10 under boiling to recover 4.9 g of glycine by crystallization. On the other hand, ammonia in the evaporated aqueous solution recovered by cooling was 1.25 g.
[0021]
[Comparative Example 1]
The same culture operation as in Example 1 was carried out using Alcaligenes faecalis (ATCC 8750), which is known for the synthesis activity of glycine, instead of Rhodococcus maris BP-479-9, and acetonitrile instead of ε-caprolactam. It was. Bacteria were collected from the obtained culture broth by centrifugation, washed with distilled water, etc., and then sealed in a 100 ml glass autoclave. The dry cell mass was 50 mg and 3 ml of a 30 wt% aqueous glycinonitrile substrate solution was added to 17 ml of distilled water. And the reaction was started at 20 ° C. Two hours after the start of the reaction, the pH was 8.5.
[0022]
When this reaction solution was analyzed by a liquid chromatography method, glycinonitrile remained and glycine was produced at 16% of the charged amount. Therefore, the reaction time was further extended for 2 hours, but the amount of glycine did not change. This suggests that the ammonia generated in the closed reactor accumulates and the pH rises, and in the case of normal cells such as Alcaligenes faecalis cultured in acetonitrile, the hydrolysis activity of nitrile is significantly inhibited. .
[0023]
【The invention's effect】
By using the microbiological production method of glycine of the present invention, a glycinonitrile obtained by reaction with formaldehyde, hydrocyanic acid and ammonia under a closed reaction condition without adjusting pH, a microorganism having hydrolytic activity at pH 10 or higher, Preferably, it is subjected to a hydrolysis reaction by the action of microorganisms belonging to the genus Rhodococcus, and glycine and ammonia are separately collected from the aqueous ammonium solution of glycine to be produced, so that a large amount of alkali, acid, and buffer solution are consumed and discarded. Thus, glycine can be produced with high activity per dry cell and per unit time without consuming the produced glycine and ammonia under the reaction conditions.
[0024]
In general, hydrolysis does not occur with good reproducibility even if glycinonitrile is hydrolyzed without adjusting the pH using cells having hydrolytic activity. In addition, when acid, alkali, or buffer solution is used for pH adjustment, it is necessary to consume and discard them in large quantities, and the recovery of the generated ammonia and glycine becomes complicated. Therefore, glycine can be produced with high activity per dry cell and per unit time by using a cell that is active even at high pH and that maintains activity even when the pH changes greatly. By not using an alkali, acid, or buffer, it was possible to eliminate such salts and to easily separate glycine and ammonia quantitatively.

Claims (1)

緩衝液を用いず、pHを調整しない閉鎖的反応条件下で、グリシノニトリルの水溶液に微生物を作用させ、酵素反応により生成するグリシンおよびアンモニアを回収するグリシンの製造法であって、上記微生物としてロドコッカス・マリスBP−479−9(FERMBP−5219)を用いることを特徴とするグリシンの製造法。Without using a buffer, in a closed reaction conditions that will not adjust the pH, by the action of microorganisms in an aqueous solution of glycidyl Sino nitriles, to a process for the preparation of a glycine to recover glycine and ammonia produced by the enzyme reaction, as the microorganism A method for producing glycine, comprising using Rhodococcus maris BP-479-9 (FERMBP-5219) .
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