JP5430659B2 - 菌体処理物の製造方法 - Google Patents
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Description
(I’)(1)ニトリルヒドラターゼを産生する微生物の菌体破砕物を作製する工程、
(2)該菌体破砕物を酸処理する工程、
(3)上記工程(2)の酸処理で生成した不溶物を除去する工程、および
(4)上記工程(3)を経た菌体破砕物をアルカリ処理する工程
を含む遊離ニトリルヒドラターゼを含む菌体処理物の製造方法。
アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸などの不飽和カルボン酸およびそれらの塩;
ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸およびそれらの塩;
N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジエチルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレートアクリル酸などの(メタ)アクリル酸のアルキルアミノアルキルエステル、またはそれらの第4級アンモニウム誘導体;
N−N−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドなどのN−N−ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド、またはそれらの4級アンモニウム誘導体;
アセトンアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−プロピルアクリルアミドなどの親水性アクリルアミド;
N−アクリロイルピロリジン、N−アクリロイルピペリジン、N−アクリロイルモルホリン;
ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート;
メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、N−ビニル−2−ピロリドン;
N,N−ジ−n−プロピルアクリルアミド、N−n−ブチルアクリルアミド、N−n−ヘキシルアクリルアミド、N−n−ヘキシルメタクリルアミド、N−n−オクチルアクリルアミド、N−n−オクチルメタクリルアミド、N−tert−オクチルアクリルアミド、N−ドデシルアクリルアミド、N−n−ドデシルメタクリルアミドなどのN−アルキル(メタ)アクリルアミド誘導体;
N,N−ジグリシジルアクリルアミド、N,N−ジグリシジルメタクリルアミド、N−(4−グリシドキシブチル)アクリルアミド、N−(4−グリシドキシブチル)メタクリルアミド、N−(5−グリシドキシペンチル)アクリルアミド、N−(6−グリシドキシヘキシル)アクリルアミドなどのN−(ω−グリシドキシアルキル)(メタ)アクリルアミド誘導体;
メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリレート誘導体;
アクリロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、エチレン、プロピレン、ブテン等のオレフィン類、スチレン、αメチルスチレン、ブタジエン、イソプレンなどが挙げられる。
過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、過酸化ベンゾイル等の過酸化物;
アゾビスイソブチロニトリル、2・2’−アゾビス(4−アミジノプロパン)2塩酸塩、4・4’−アゾビス(4−シアノバレリアン酸ナトリウム)などのアゾ系遊離基開始剤;
上記過酸化物と重亜硫酸ナトリウム、トリエタノールアミン、硫酸第一鉄アンモニウム等の還元剤を併用するいわゆるレドックス系触媒が挙げられる。
各実施例及び比較例、参考例におけるHPLC分析は、カラムとして日本分光製のFinepak SIL C18−5(250×4.6φmm)を用い、4体積%のアセトニトリルを含む10mMリン酸水溶液を展開液として使用した。また、アクリルアミド、メタクリルアミドは220nmの吸光度により検出した。
[菌体の調製]
特開2001−340091号の実施例1に記載された方法に従い、特開平09−275978で得られたpPT−DB1プラスミドDNAを鋳型とし、特開平09−275978の実施例1表3に記載のNo.3クローン菌体を取得した。pPT−DB1プラスミドを保有する大腸菌は、MT−10822株(受託番号FERM BP−5785)として、前述のとおり特許生物寄託センターに寄託されている。高圧蒸気滅菌された0.1g/LのFeSO4、および0.05g/LのCoCl2を含むLB培地に0.1mg/Lとなるようにアンピシリンを添加した、前培養に用いる培地200mlを作製し、この培地に、上述のNo.3クローン菌体を一白菌耳植菌し、33℃の温度で前培養を行った。前培養の際の菌体の増殖量は、濁度測定法により把握をし、660nmにおける吸光度が3.0〜6.0の範囲となった時点で前培養を終了した。前培養で得られた培養液を高圧蒸気滅菌済みの表1に示す本培養に用いる培地5Lに植菌し、33℃の温度で、1.0vvmで空気を培養液内に通気しながら攪拌し、48時間本培養を行って培養液(細胞懸濁液)を得た。なお、本培養の培養開始より培養液のpHを監視し、pHが7.45以上となったときに500g/Lのグルコースを30分間で15ml添加している。
[菌体より遊離させたニトリルヒドラターゼを含む菌体処理物の調製]
(ホモゲナイザーによる菌体の破砕)
上記製造例1で調製した培養液5Lに含まれる菌体を、三和エンジニアリング株式会社製ホモゲナイザーH50を用いて、温度15℃、破砕圧力50MPa、破砕時間100分の条件で破砕し、菌体に含まれるニトリルヒドラターゼを溶液中に遊離させ破砕溶液を作製した。
上記破砕溶液を10Lのガラスビーカーに移し、破砕溶液を充分に攪拌しながら、ガラスビーカーを50℃の水浴恒温槽に浸漬した。破砕溶液の液温が50℃になってからさらに15分間浸漬を続け、その後ビーカーを取り出し空冷した。
充分に攪拌している上記熱処理後の破砕溶液に、溶液のpHが5.0になるまで、2M 酢酸水溶液をゆっくり添加し、さらに、その溶液を3時間攪拌して不純物を析出させた。
上記酸による処理を行った破砕液を、遠心機(日立工機株式会社製:CR22G)を用いて、15℃ 8000rpm、15分の条件で遠心分離し、酸の添加により析出した不純物などを除去して、遠心上澄みを得た。
充分に攪拌している上記遠心上澄みに、溶液のpHが7.0になるまで、1M NaOHをゆっくり添加して、遠心上澄みを中和した。
上記中和した遠心上澄みをポ−ル社製スーポアライフ450(DFCカプセルスタイル)を用いて0.5MPaの条件で濾過した。
旭化成社製ペンシル型中空糸膜AHP−0013を用いて、平均圧力0.1MPa、循環速度1.5mm/secの条件で、5倍濃縮を行い菌体処理物を得た。
菌体処理物のタンパク濃度は、Protein Assay(Bio−Rad社製)を用いて測定した。スタンダードは付属の牛血清アルブミンを用いた。測定の結果、菌体処理物中のタンパク濃度は50mg/mlであった。
第1反応器として攪拌器を備えた1Lガラス製フラスコ、第二反応器として内径5mmのテフロン(登録商標)製チューブ20mを準備した。第一反応器には、予め400gの水を仕込んだ。
上記の方法で得られたアクリルアミド水溶液300gを500mlメスシリンダーに入れた。このアクリルアミド水溶液中に木下式ガラスボールフィルター503Gを導入し、メスシリンダーの底から、該フィルターを通して、900ml/minで空気を吹き込み5分間経過した時点の発泡の高さを測定した。
実施例1における酸による不純物の析出を2M酢酸水溶液の代わりに2Mアクリル酸水溶液で行った以外は、実施例1と同様の操作を行い、菌体処理物、およびアクリルアミド水溶液を得た。得られたアクリルアミド溶液に1kg中に存在するタンパク量は10mgであった。
実施例1における酸による不純物の析出を2M酢酸水溶液の代わりに2Mリン酸水溶液で行った以外は、実施例1と同様の操作を行い、菌体処理物、およびアクリルアミド水溶液を得た。得られたアクリルアミド溶液に1kg中に存在するタンパク量は10mgであった。
実施例1における酸による不純物の析出を2M酢酸水溶液の代わりに2M硫酸水溶液で行った以外は、実施例1と同様の操作を行い、菌体処理物、およびアクリルアミド水溶液を得た。得られたアクリルアミド溶液に1kg中に存在するタンパク量は8mgであった。
実施例1の熱処理を実施しない以外は実施例1と同様の操作を行い、菌体処理物、およびアクリルアミド水溶液を得た。得られたアクリルアミド溶液に1kg中に存在するタンパク量は10mgであった。
実施例1における遠心上澄みの中和の後、以下記載のイオン交換樹脂処理を行って、中和液のMFろ過を行う以外は、実施例1と同様の操作を行い、菌体処理物、およびアクリルアミド水溶液を得た。得られたアクリルアミド溶液に1kg中に存在するタンパク量は5mgであった。
強陰イオン交換樹脂であるバイオラッド社製UNO sphere Qを使用した。樹脂量500mlの樹脂塔を用意し、50mMリン酸緩衝液(pH7.0)2.5Lで十分に平衡化した。その後、実施例1と同様の操作をして得られた中和された遠心上澄み2.5Lを、上記樹脂塔に供給しニトリルヒドラターゼを吸着させた。その後、50mMリン酸緩衝液(pH7.0)2.5Lで洗浄した後、50mMリン酸緩衝液(pH7.0)に0.2MになるようにNaClを添加した溶液により、ニトリルヒドラターゼを溶出させ、イオン交換樹脂処理した遠心上澄みを得た。
実施例1における遠心上澄みの中和の後、以下記載のセライト処理を行って、中和液のMFろ過を行う以外は、実施例1と同様の操作を行い、菌体処理物、およびアクリルアミド水溶液を得た。得られたアクリルアミド溶液に1kg中に存在するタンパク量は9mgであった。
セライトはセライト社製 ハイフロー スーパーセルを使用した。実施例1と同様の操作をして得られた中和された遠心上澄みに3質量%とになるように、ハイフロー スーパーセルを添加して15℃で3時間攪拌し、その後、東洋濾紙No.2を用いて吸引ろ過をして、セルライト処理した遠心上澄みを得た。
使用するセライトをセライト505に代えた以外は実施例7と同様の操作を行い、菌体処理物、およびアクリルアミド水溶液を得た。得られたアクリルアミド溶液に1kg中に存在するタンパク量は9mgであった。
実施例1おける酸による不純物の析出、遠心上澄みの中和を実施しなかった以外は、実施例1と同様の操作を行い、菌体処理物、およびアクリルアミド水溶液を得た。得られた菌体処理物のタンパク濃度は300mg/mlであった。また、得られたアクリルアミド溶液に1kg中に存在するタンパク量は60mgであった。
比較例1と同様の操作を行い製造されたアクリルアミド水溶液に2M アクリル酸水溶液を添加して、pH5に調整した水溶液を調製し、該水溶液に対し0.4質量%の活性炭(三倉化成(株)製 粉末活性炭PM−SX)を添加し、25℃で5時間攪拌を行った。その後、濾紙を用いて濾過を行い活性炭を除去し、1M NaOH水溶液を添加して、得られた水溶液をpH7に調整して中和した濾液を作製した。
参考例1と同様の操作により得られたアクリルアミド水溶液に、比較例1と同様の操作により調製された菌体処理物を、アクリルアミド水溶液1kg中に存在するタンパク濃度が10mgになるように添加した。
0.3mM−NaOH水溶液と第一化学薬品社製電気泳動用アクリルアミド(純度99.9%)とを用いて、52質量%のアクリルアミド水溶液を調製し、この水溶液に2Mのアクリル酸水溶液を添加して、pH7に調整したアクリルアミド水溶液を得た。
実施例1と同様の操作により得られたアクリルアミド水溶液に、参考例1と同様の活性炭での処理(タンパクの除去)を行う以外は実施例1と同様の操作を行い、アクリルアミド水溶液を得た。
実施例1、実施例6、実施例7、および実施例8のMFろ過を行う際の、ろ過性を評価した。評価は、Millipore Express SHC 0.5/0.2UM(膜面積13.8cm2)を用いて、0.5MPaの条件で濾過した際のろ過量を比較することにより行った。 実施例1におけるろ過量を1とした場合、実施例6は7、実施例7は15、実施例8は50であった。
参考例1と同様の操作により得られたアクリルアミド水溶液に、比較例1と同様の操作により調製された菌体処理物を、アクリルアミド水溶液1kg中に存在するタンパク濃度が10mgになるように添加した。
[アクリルアミド系重合体の製造]
上記実施例および比較例で得られたアクリルアミド水溶液に、水を加え濃度20質量%のアクリルアミド水溶液を作製した。この20質量%アクリルアミド水溶液500gを1Lポリエチレン容器に入れ、18℃に保ちながら、窒素を通じて液中の溶存酸素を除き、直ちに、発泡スチロール製の保温用ブロックの中に入れた。また、窒素をポリエチレン容器中の液上面に流し続け、酸素が液に溶解しないようにした。
上記ポリマーサンプル製造時の重合速度は最高温度に到達するまでの時間で評価した。また、上記得られたポリマーサンプルの水溶性および標準粘度の評価を以下の方法で行った。
Claims (9)
- (1)ニトリルヒドラターゼを産生する微生物の菌体破砕物を作製する工程、
(2)該菌体破砕物を酸処理する工程、
(3)上記工程(2)の酸処理で生成した不溶物を除去する工程、および
(4)上記工程(3)を経た菌体破砕物をアルカリ処理する工程
を含む遊離ニトリルヒドラターゼを含む菌体処理物の製造方法。 - 上記工程(2)に使用する酸が弱酸であることを特徴とする請求項1記載の菌体処理物の製造方法。
- 上記弱酸が、アクリル酸、酢酸、およびリン酸から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする請求項2記載の菌体処理物の製造方法。
- 上記工程(4)のアルカリ処理後さらに樹脂またはろ過助剤の少なくともいずれか一方により後処理することを特徴とする請求項1に記載の菌体処理物の製造方法。
- 上記ろ過助剤が珪藻土である請求項4に記載の菌体処理物の製造方法。
- 上記珪藻土がセライトである請求項5に記載の菌体処理物の製造方法。
- 上記樹脂がイオン交換樹脂である請求項4に記載の菌体処理物の製造方法。
- ニトリルヒトラターゼを産生する微生物がシュードノカルディア(Pseudonocardia)属に属する微生物であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法により得られた菌体処理物により、(メタ)アクリロニトリルから(メタ)アクリルアミドを製造する方法。
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