JP5713333B2 - Method for producing dihydroxyacetone - Google Patents

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本発明は、微生物反応プロセスによるジヒドロキシアセトンの製造方法において、グリセリン代謝に関与する少なくとも1個の遺伝子を破壊した微生物を使用する方法に関する。   The present invention relates to a method of using a microorganism in which at least one gene involved in glycerol metabolism is disrupted in a method for producing dihydroxyacetone by a microbial reaction process.

近年高騰する石油資源だけに依存しない原料転換政策として、あるいは二酸化炭素削減といった地球温暖化問題に対応する技術的概念としてバイオリファイナリーが注目されている。バイオマスは再生可能なエネルギーの中でもカーボンニュートラルであることから、バイオエタノールやバイオディーゼルといったバイオ燃料の導入が世界的規模で進行している。バイオディーゼル燃料(以下、「BDF」と記載)は油脂類の主成分であるトリグリセリドをエステル交換反応により脂肪酸メチルエステルにして燃料とするが、本反応に伴って副生するグリセリンの有効利用法の開発がプロセス開発の鍵となっている。近年のBDF使用量の急速な増加を考えると、グリセリン問題の解決は急務といえる。またオレオケミカル産業においても、石油代替・再生産可能資源である植物油脂を原料としたプロセスが導入されていることから、同様にグリセリンの有効活用が大きな問題となっている。   In recent years, biorefinery has attracted attention as a raw material conversion policy that does not depend only on soaring petroleum resources, or as a technical concept that addresses global warming issues such as carbon dioxide reduction. Biomass is carbon neutral among renewable energy, and the introduction of biofuels such as bioethanol and biodiesel is progressing on a global scale. Biodiesel fuel (hereinafter referred to as “BDF”) is obtained by converting triglycerides, which are the main components of fats and oils, into fatty acid methyl esters by transesterification, and is a method for effectively using glycerin produced as a by-product of this reaction. Development is the key to process development. Considering the rapid increase in BDF usage in recent years, the solution of the glycerin problem is urgent. Also in the oleochemical industry, the effective use of glycerin is also a big problem because processes using vegetable oils and fats, which are alternative and reproducible resources for petroleum, have been introduced.

これまでに、グリセリンから有用物質を生産する試みが数多くなされており(例えば非特許文献1、2)、エピクロロヒドリンやプロピレングリコールといったグリセリン誘導体が工業レベルで生産されつつある。しかし、例えば、2007年末から2008年にかけてみられたような油脂価格上昇に伴うグリセリン価格の急騰がおこると、これら価格設定の低い汎用化学品の生産プロセスはコスト的に大きな打撃をうける。従って、より高機能性かつ高付加価値のグリセリン誘導物質を製造することが期待されている。   Many attempts have been made so far to produce useful substances from glycerin (for example, Non-Patent Documents 1 and 2), and glycerin derivatives such as epichlorohydrin and propylene glycol are being produced at an industrial level. However, for example, when the glycerin price soars with the rise in oil and fat prices as seen from the end of 2007 to 2008, the production process of these low-priced general-purpose chemicals is greatly damaged in cost. Therefore, it is expected to produce a glycerin derivative having higher functionality and higher added value.

グリセリン誘導物質の1つである、ジヒドロキシアセトンは様々な用途に有用であり、例えば、化粧品や医薬品の原料など高付加価値物質として広く利用されている。   Dihydroxyacetone, which is one of glycerin-inducing substances, is useful in various applications, and is widely used as a high value-added substance such as a raw material for cosmetics and pharmaceuticals.

ジヒドロキシアセトンの製造方法としては、グルコノバクター・オキシダンス(Gluconobacter oxydans)を用いたバイオプロセス(醗酵法)が工業化されているが、醗酵法の場合は、醗酵終了時の反応液中に副生物など目的外物質が混在するため、発酵液からのジヒドロキシアセトンの分離・精製工程が非常に煩雑であり、多大な労力と経費を要することが問題であった(例えば特許文献1)。また、反応液中のグリセリン(原料)濃度が10重量%よりも高くなると、酢酸菌の生物活性に悪影響を及ぼすため、初発グリセリン濃度を高くできないといった問題があった(例えば非特許文献3)。そのため、近年、化学触媒を用いたグリセリンの酸化反応に関する研究も盛んに行われ、例えばBi-PtやAuなどの金属触媒を用いた酸化反応(例えば特許文献2、3、非特許文献4)や亜臨界水中で非金属触媒を用いた酸化反応(特許文献4)によりジヒドロキシアセトンも生産されているが、いずれも基礎研究の段階である。金属触媒が特殊かつ高価であり、高温・高圧の反応であるといった問題もあり、工業化されていないのが現状である。 As a method for producing dihydroxyacetone, a bioprocess (fermentation method) using Gluconobacter oxydans has been industrialized, but in the case of fermentation method, a by-product is present in the reaction solution at the end of fermentation. Since non-target substances are mixed, the separation / purification process of dihydroxyacetone from the fermentation liquor is very complicated, requiring a lot of labor and cost (for example, Patent Document 1). Further, when the glycerin (raw material) concentration in the reaction solution is higher than 10% by weight, there is a problem that the initial glycerin concentration cannot be increased because it adversely affects the biological activity of acetic acid bacteria (for example, Non-Patent Document 3). Therefore, in recent years, research on oxidation reaction of glycerin using a chemical catalyst has also been actively conducted. For example, oxidation reaction using a metal catalyst such as Bi-Pt or Au (for example, Patent Documents 2 and 3, Non-Patent Document 4) Dihydroxyacetone has also been produced by an oxidation reaction using a non-metallic catalyst in subcritical water (Patent Document 4), and both are at the stage of basic research. At present, metal catalysts are not industrialized due to problems such as special and expensive reactions and high temperature / high pressure reactions.

特公昭54−28894号公報Japanese Patent Publication No.54-28894 特公平4−356436号公報Japanese Patent Publication No. 4-356436 特公平5−245373号公報Japanese Patent Publication No. 5-245373 特公2009−137891号公報Japanese Patent Publication No. 2009-137789

M. Pagliaro, R. Ciriminna, H. Kimura, M. Rossi, C. Della Pina: Angew. Chem. Int. Ed., 46, 2-20 (2007).M. Pagliaro, R. Ciriminna, H. Kimura, M. Rossi, C. Della Pina: Angew. Chem. Int. Ed., 46, 2-20 (2007). C.-H. Zhou, J. N. Beltramini, Y.-X. Fan, G. Q. Lu: Chem. Soc. Rev., 37, 527-549 (2008).C.-H. Zhou, J. N. Beltramini, Y.-X. Fan, G. Q. Lu: Chem. Soc. Rev., 37, 527-549 (2008). R. Mishra, S. R. Jain, A. Kumar: Biotechnol. Adv., 26, 293-303 (2008)R. Mishra, S. R. Jain, A. Kumar: Biotechnol. Adv., 26, 293-303 (2008) S. Carrettin, P. McMorn, P. Johnston, K. Griffin, G. J. Hutchings: Chem. Commun., 696-697 (2002).S. Carrettin, P. McMorn, P. Johnston, K. Griffin, G. J. Hutchings: Chem. Commun., 696-697 (2002).

本発明の課題は、上記従来技術の問題を解消する点にあり、具体的には、バイオプロセスにより、ジヒドロキシアセトンを効率的に生産する技術を新たに構築することにあり、特に、高濃度グリセリンを原料とし、かつ醗酵液中の目的外物質の量を低減するようなジヒドロキシアセトン製造法を新たに提供するものである。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and specifically, to construct a new technology for efficiently producing dihydroxyacetone by a bioprocess. And a new method for producing dihydroxyacetone that reduces the amount of non-target substances in the fermentation broth.

上述した目的を達成するため、本発明者等は、鋭意研究した結果、醗酵法によりジヒドロキシアセトンを製造する工程において、グリセリン代謝に関与する遺伝子を破壊した微生物、具体的にはアルコール脱水素酵素遺伝子を破壊した微生物を利用した場合に、親株に比べ、高濃度グリセリンからジヒドロキシアセトンを効率的に生産することができ、かつ、グリセリン酸のような目的外物質の量を低減できることを見いだし、本発明を完成させるに至った。   In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have intensively studied, and as a result, in the process of producing dihydroxyacetone by a fermentation method, a microorganism that disrupts a gene involved in glycerol metabolism, specifically an alcohol dehydrogenase gene In the present invention, it was found that dihydroxyacetone can be efficiently produced from high-concentration glycerin and the amount of non-target substances such as glyceric acid can be reduced compared to the parent strain when using microorganisms that have disrupted It came to complete.

すなわち本発明は、以上の知見を得て完成することができたものであり、具体的には以下のとおりである。   That is, the present invention has been completed by obtaining the above knowledge, and is specifically as follows.

[1] ジヒドロキシアセトンを製造する方法であって、グリセリン含有培地にて、グリセリン代謝に関与する遺伝子の少なくとも1個が破壊されているグリセリンからジヒドロキシアセトンを生産する能力を有する微生物を培養する工程、および該培地よりジヒドロキシアセトンを単離・精製する工程を含む、上記方法。
[2] グリセリン代謝に関与する遺伝子がアルコール脱水素酵素遺伝子である、[1]の方法。
[3] グリセリンからジヒドロキシアセトンを生産する能力を有する微生物が、グルコノバクター(Gluconobacter)属の細菌群から選択される微生物である、[1]または[2]の方法。
[4] グリセリンからジヒドロキシアセトンを生産する能力を有する微生物が、グルコノバクター・オキシダンス(Gluconobacter oxydans)である、[1]〜[3]のいずれかの方法。
[5] グリセリン含有培地が、10〜25wt%グリセリンを含有する、[1]〜[4]のいずれかの方法。
[1] A method for producing dihydroxyacetone, comprising culturing a microorganism having an ability to produce dihydroxyacetone from glycerin in which at least one of genes involved in glycerol metabolism is disrupted in a glycerin-containing medium, And the above method comprising the step of isolating and purifying dihydroxyacetone from the medium.
[2] The method according to [1], wherein the gene involved in glycerol metabolism is an alcohol dehydrogenase gene.
[3] The method according to [1] or [2], wherein the microorganism having the ability to produce dihydroxyacetone from glycerin is a microorganism selected from the group of bacteria belonging to the genus Gluconobacter .
[4] The method according to any one of [1] to [3], wherein the microorganism having the ability to produce dihydroxyacetone from glycerin is Gluconobacter oxydans .
[5] The method according to any one of [1] to [4], wherein the glycerin-containing medium contains 10 to 25 wt% glycerin.

本発明は、バイオプロセスにより、ジヒドロキシアセトンを効率的に生産する技術、特に、高濃度グリセリンを原料とし、かつ醗酵液中の目的外物質の量を低減するようなジヒドロキシアセトンの製造法を新たに提供する。   The present invention provides a new technology for efficiently producing dihydroxyacetone by a bioprocess, in particular, a method for producing dihydroxyacetone that uses high-concentration glycerin as a raw material and reduces the amount of non-target substances in the fermentation broth. provide.

図1は、実施例2におけるグリセロール、グリセリン酸、ジヒドロキシアセトン、乾燥菌体重量の各量を経時的に示す。黒丸:グリセリン(Glycerol)濃度(g/l);白丸:グリセリン酸(GA)濃度(g/l);白四角:ジヒドロキシアセトン(DHA)濃度(g/l);黒四角:乾燥菌体重量(g/l)FIG. 1 shows the amounts of glycerol, glyceric acid, dihydroxyacetone, and dry cell weight in Example 2 over time. Black circle: Glycerol concentration (g / l); White circle: Glyceric acid (GA) concentration (g / l); White square: Dihydroxyacetone (DHA) concentration (g / l); Black square: Dry cell weight ( g / l) 図2は、実施例3におけるグリセロール、グリセリン酸、ジヒドロキシアセトン、乾燥菌体重量の各量を経時的に示す。黒丸:グリセリン(Glycerol)濃度(g/l);白丸:グリセリン酸(GA)濃度(g/l);白四角:ジヒドロキシアセトン(DHA)濃度(g/l);黒四角:乾燥菌体重量(g/l)FIG. 2 shows each amount of glycerol, glyceric acid, dihydroxyacetone, and dry cell weight in Example 3 over time. Black circle: Glycerol concentration (g / l); White circle: Glyceric acid (GA) concentration (g / l); White square: Dihydroxyacetone (DHA) concentration (g / l); Black square: Dry cell weight ( g / l) 図3は、実施例4におけるグリセロール、グリセリン酸、ジヒドロキシアセトン、乾燥菌体重量の各量を経時的に示す。黒丸:グリセリン(Glycerol)濃度(g/l);白丸:グリセリン酸(GA)濃度(g/l);白四角:ジヒドロキシアセトン(DHA)濃度(g/l);黒四角:乾燥菌体重量(g/l)FIG. 3 shows each amount of glycerol, glyceric acid, dihydroxyacetone, and dry cell weight in Example 4 over time. Black circle: Glycerol concentration (g / l); White circle: Glyceric acid (GA) concentration (g / l); White square: Dihydroxyacetone (DHA) concentration (g / l); Black square: Dry cell weight ( g / l) 図4は、実施例5におけるグリセロール、グリセリン酸、ジヒドロキシアセトンの各量を経時的に示す。黒丸:グリセリン(Glycerol)濃度(g/l);白丸:グリセリン酸(GA)濃度(g/l);白四角:ジヒドロキシアセトン(DHA)濃度(g/l);黒四角:乾燥菌体重量(g/l)FIG. 4 shows the amounts of glycerol, glyceric acid, and dihydroxyacetone in Example 5 over time. Black circle: Glycerol concentration (g / l); White circle: Glyceric acid (GA) concentration (g / l); White square: Dihydroxyacetone (DHA) concentration (g / l); Black square: Dry cell weight ( g / l) 図5は、実施例6におけるグリセロール、グリセリン酸、ジヒドロキシアセトンの各量を経時的に示す。黒丸:グリセリン(Glycerol)濃度(g/l);白丸:グリセリン酸(GA)濃度(g/l);白四角:ジヒドロキシアセトン(DHA)濃度(g/l);黒四角:乾燥菌体重量(g/l)FIG. 5 shows the amounts of glycerol, glyceric acid, and dihydroxyacetone in Example 6 over time. Black circle: Glycerol concentration (g / l); White circle: Glyceric acid (GA) concentration (g / l); White square: Dihydroxyacetone (DHA) concentration (g / l); Black square: Dry cell weight ( g / l) 図6は、比較例1におけるグリセロール、グリセリン酸、ジヒドロキシアセトン、乾燥菌体重量の各量を経時的に示す。黒丸:グリセリン(Glycerol)濃度(g/l);白丸:グリセリン酸(GA)濃度(g/l);白四角:ジヒドロキシアセトン(DHA)濃度(g/l);黒四角:乾燥菌体重量(g/l)FIG. 6 shows each amount of glycerol, glyceric acid, dihydroxyacetone, and dry cell weight in Comparative Example 1 over time. Black circle: Glycerol concentration (g / l); White circle: Glyceric acid (GA) concentration (g / l); White square: Dihydroxyacetone (DHA) concentration (g / l); Black square: Dry cell weight ( g / l) 図7は、比較例2におけるグリセロール、グリセリン酸、ジヒドロキシアセトン、乾燥菌体重量の各量を経時的に示す。黒丸:グリセリン(Glycerol)濃度(g/l);白丸:グリセリン酸(GA)濃度(g/l);白四角:ジヒドロキシアセトン(DHA)濃度(g/l);黒四角:乾燥菌体重量(g/l)FIG. 7 shows the amounts of glycerol, glyceric acid, dihydroxyacetone, and dry cell weight in Comparative Example 2 over time. Black circle: Glycerol concentration (g / l); White circle: Glyceric acid (GA) concentration (g / l); White square: Dihydroxyacetone (DHA) concentration (g / l); Black square: Dry cell weight ( g / l)

本発明に用いることができる微生物は以下の特徴を有する。   The microorganism that can be used in the present invention has the following characteristics.

本発明に用いることができる微生物は第一に、グリセリンよりジヒドロキシアセトンを生産できることを特徴とする。このような微生物としては例えば、グリセリンをグリセリン酸へと変換する能力を有している酢酸菌などが挙げられるがこれらに限定されない。特に、グリセリンよりジヒドロキシアセトンを高生産可能なグルコノバクター属細菌が望ましく、具体的な例としては、グルコノバクター・オキシダンス(Gluconobacter oxydans)、グルコノバクター・ルビダス(Gluconobacter albidus)、グルコノバクター・セリナス(Gluconobacter cerinus)、グルコノバクター・フラテウリ(Gluconobacter frateurii)、グルコノバクター・コンドニ(Gluconobacter kondonii)、グルコノバクター・タイランディカス(Gluconobacter thailandicus)、その他グルコノバクター属細菌(Gluconobacter sp.)NBRC3259株等が挙げられる。好ましくは、グルコノバクター・オキシダンス(Gluconobacter oxydans)である。グリセリンをジヒドロキシアセトンに変換する能力を保持している限り、これら微生物の変異株も用いることができる。当該変異株は、自然突然変異によるものであってもよいし、紫外線照射や化学的変異原処理等、何らかの物理的または化学的処理を施すことによって得られたものであっても良い。さらにこれら微生物を遺伝子組換え体の宿主とした場合も含まれる。 The microorganism that can be used in the present invention is first characterized in that it can produce dihydroxyacetone from glycerin. Examples of such microorganisms include, but are not limited to, acetic acid bacteria having the ability to convert glycerin to glyceric acid. In particular, Gluconobacter bacteria capable of producing dihydroxyacetone higher than glycerin are desirable. Specific examples include Gluconobacter oxydans , Gluconobacter albidus , and Gluconobacter. · Serinasu (Gluconobacter cerinus), glucoside frateurii (Gluconobacter frateurii), Gluconobacter-Kondoni (Gluconobacter kondonii), Gluconobacter, Thailand Randy dregs (Gluconobacter thailandicus), other Gluconobacter bacteria belonging to the genus (Gluconobacter sp.) NBRC3259 strain etc. are mentioned. Gluconobacter oxydans is preferred. Mutants of these microorganisms can also be used as long as they retain the ability to convert glycerin to dihydroxyacetone. The mutant strain may be derived from a spontaneous mutation, or may be obtained by performing some physical or chemical treatment such as ultraviolet irradiation or chemical mutagen treatment. Furthermore, the case where these microorganisms are used as hosts for genetic recombinants is also included.

本発明に用いることができる微生物は第二に、少なくとも1個のグリセリン代謝に関与する遺伝子が破壊されていることを特徴とする。グリセリン代謝に関与する遺伝子としては、特に限定されないが、グリセロール脱水素酵素遺伝子、グリセロールキナーゼ遺伝子、グリセロール-3-リン酸脱水素酵素遺伝子、ジヒドロキシアセトンキナーゼ遺伝子、アルコール脱水素酵素遺伝子などが挙げられる。好ましくは、アルコール脱水素酵素遺伝子である。   Secondly, the microorganism that can be used in the present invention is characterized in that at least one gene involved in glycerol metabolism is disrupted. The gene involved in glycerol metabolism is not particularly limited, and examples thereof include a glycerol dehydrogenase gene, a glycerol kinase gene, a glycerol-3-phosphate dehydrogenase gene, a dihydroxyacetone kinase gene, and an alcohol dehydrogenase gene. Preferably, it is an alcohol dehydrogenase gene.

アルコール脱水素酵素は、細胞質や細胞膜、ペリプラズムなど様々な部位に局在する酵素であり、酵素活性に必要とする補因子も、ピロロキノリンキノン(PQQ)やニコチンアデニンジヌクレオチド(NAD/NADH)等と多様な種類が存在するが、好ましくは細胞膜結合型あるいはペリプラズムに局在するPQQ依存性のアルコール脱水素酵素である。   Alcohol dehydrogenase is an enzyme that is localized at various sites such as cytoplasm, cell membrane, and periplasm. Cofactors required for enzyme activity include pyrroloquinoline quinone (PQQ) and nicotine adenine dinucleotide (NAD / NADH). However, PQQ-dependent alcohol dehydrogenase localized in cell membrane-bound or periplasm is preferable.

アルコール脱水素酵素遺伝子は、アルコールをアセトアルデヒドに変換する反応を触媒する酵素をコードする遺伝子である。アルコール脱水素酵素遺伝子は、各種微生物において既に同定されており、例えばグルコノバクター属細菌のものであればGenBank等にGene ID: NC_006677などとして登録されている。   The alcohol dehydrogenase gene is a gene encoding an enzyme that catalyzes a reaction for converting alcohol to acetaldehyde. The alcohol dehydrogenase gene has already been identified in various microorganisms. For example, if it is a bacterium belonging to the genus Gluconobacter, it is registered in GenBank as Gene ID: NC_006677.

なお、本発明の「アルコール脱水素酵素遺伝子」には、公知のアルコール脱水素酵素遺伝子の塩基配列、例えばGenBank等に上記登録番号にて開示されるアルコール脱水素酵素遺伝子の塩基配列において、1から数個の塩基の欠失、置換、付加又は挿入を有し、かつアルコール脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするDNAも含む。「1から数個」の範囲は特には限定されないが、例えば、1から100個、好ましくは1から70個、より好ましくは1から50個、さらに好ましくは1から20個、特に好ましくは1から10個、あるいは1から5個である。また、本発明の「アルコール脱水素酵素遺伝子」には、公知のアルコール脱水素酵素遺伝子の塩基配列、例えばGenBank等に上記登録番号にて開示されるアルコール脱水素酵素遺伝子の塩基配列と相補的な塩基配列からなるDNAとストリンジェントな条件下でハイブリダイズ可能なDNAの塩基配列であって、かつアルコール脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするDNAも含む。本発明において「ストリンジェントな条件」とは、いわゆる特異的なハイブリッドが形成され、非特異的なハイブリッドが形成されない条件をいい、例えば、2〜6×SSC(1×SSCの組成:0.15M NaCl, 0.015M クエン酸ナトリウム, pH 7.0)および0.1〜0.5%SDSを含有する溶液中42〜55℃にてハイブリダイズを行い、0.1〜0.2×SSCおよび0.1〜0.5%SDSを含有する溶液中55〜65℃にて洗浄を行う条件をいう。さらに、本発明の「アルコール脱水素酵素遺伝子」には、公知のアルコール脱水素酵素遺伝子の塩基配列、例えばGenBank等に上記登録番号にて開示されるアルコール脱水素酵素遺伝子の塩基配列とBLAST等(例えば、デフォルトすなわち初期設定のパラメータ)を用いて計算したときに、80%以上、より好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の同一性を有する塩基配列からなり、かつアルコール脱水素酵素活性を有するタンパク質をコードするDNAも含む。   The “alcohol dehydrogenase gene” of the present invention includes a base sequence of a known alcohol dehydrogenase gene, such as the base sequence of the alcohol dehydrogenase gene disclosed in GenBank, etc. Also included is a DNA encoding a protein having a deletion, substitution, addition or insertion of several bases and having alcohol dehydrogenase activity. The range of “1 to several” is not particularly limited. For example, 1 to 100, preferably 1 to 70, more preferably 1 to 50, still more preferably 1 to 20, and particularly preferably 1 to 1. 10 or 1 to 5. The “alcohol dehydrogenase gene” of the present invention is complementary to the base sequence of a known alcohol dehydrogenase gene, for example, the base sequence of the alcohol dehydrogenase gene disclosed in GenBank, etc. It also includes a DNA that is capable of hybridizing under stringent conditions with a DNA comprising a base sequence and that encodes a protein having alcohol dehydrogenase activity. In the present invention, “stringent conditions” refers to conditions under which so-called specific hybrids are formed and non-specific hybrids are not formed. For example, 2 to 6 × SSC (composition of 1 × SSC: 0.15M NaCl) , 0.015M sodium citrate, pH 7.0) and a solution containing 0.1 to 0.5% SDS at 42 to 55 ° C., and a solution containing 0.1 to 0.2 × SSC and 0.1 to 0.5% SDS The conditions for washing at 65 ° C. Furthermore, the “alcohol dehydrogenase gene” of the present invention includes a base sequence of a known alcohol dehydrogenase gene, such as the base sequence of the alcohol dehydrogenase gene disclosed in GenBank and the like with the above registration number, For example, a base sequence having an identity of 80% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more when calculated using default or default parameters), and alcohol dehydrogenase activity It also includes DNA encoding a protein having

「少なくとも1個」とは、1個、2個、3個、4個、5個またはそれ以上を指す。   “At least one” refers to 1, 2, 3, 4, 5, or more.

「グリセリン代謝に関与する遺伝子が破壊されている」とは、当該遺伝子が完全にまたは著しく機能しないように、当該遺伝子または当該遺伝子の転写調節領域の塩基配列中に欠失、置換、付加または挿入などの変異を有することを意味する。これにより当該遺伝子からの転写または翻訳が阻害されるか、あるいは転写された不完全なmRNAより翻訳されたアミノ酸配列に変異が生じ、当該遺伝子にコードされるタンパク質は本来の機能を果たすことができなくなる。   “A gene involved in glycerin metabolism has been disrupted” means that the gene or a transcriptional regulatory region of the gene is deleted, substituted, added, or inserted so that the gene does not function completely or significantly. It means having a mutation. As a result, transcription or translation from the gene is inhibited, or a mutation occurs in the amino acid sequence translated from the incompletely transcribed mRNA, and the protein encoded by the gene can perform its original function. Disappear.

遺伝子の破壊における変異は天然に導入されたものであっても良いし、何らかの物理的または化学的処理あるいは遺伝子組換え技術を用いて人工的に導入されたものであっても良い。遺伝子組換え技術を用いた変異導入法は特に限定されることなく公知の手法を用いて行うことができる。一例として、相同組換え法によるダブルクロスオーバー等が挙げられる。簡単に説明すると上記微生物の染色体上のグリセリン代謝に関与する標的遺伝子を遺伝子導入のために当業者に公知である一般的なベクターにクローニングする。その後、クローン化した当該標的遺伝子の配列中に外来遺伝子(例えば、薬剤耐性遺伝子)を挿入することで、外来遺伝子(例えば、薬剤耐性遺伝子)により分断された標的遺伝子を含むDNA構築物を調製する。このDNA構築物を上記微生物に導入することにより、DNA構築物上の分断された標的遺伝子と当該微生物染色体上の標的遺伝子とが相同組換えを生じ、微生物の当該遺伝子を破壊することができる。あるいは、標的遺伝子に外来遺伝子を挿入して分断するかわりに、標的遺伝子の塩基配列においてその一部または全体を欠失させた標的遺伝子を含むDNA構築物を調製し、これを上記微生物に導入することにより、DNA構築物上の一部または全体の欠失を有する標的遺伝子と当該微生物染色体上の標的遺伝子とが相同組換えを生じ、微生物の当該遺伝子を破壊することもできる。DNA構築物を微生物に導入する方法としては、リン酸カルシウム法または塩化カルシウム/塩化ルビジウム法、エレクトロポレーション法、エレクトロインジェクション法、PEGなどの化学的な処理による方法、遺伝子銃などを用いる方法などが挙げられる。   Mutations in gene disruption may be naturally introduced, or may be artificially introduced using some physical or chemical treatment or gene recombination technique. The method for introducing a mutation using a gene recombination technique is not particularly limited and can be performed using a known method. An example is double crossover by homologous recombination. Briefly, a target gene involved in glycerol metabolism on the chromosome of the microorganism is cloned into a general vector known to those skilled in the art for gene transfer. Thereafter, a foreign gene (for example, drug resistance gene) is inserted into the cloned sequence of the target gene to prepare a DNA construct containing the target gene divided by the foreign gene (for example, drug resistance gene). By introducing this DNA construct into the microorganism, homologous recombination occurs between the fragmented target gene on the DNA construct and the target gene on the microorganism chromosome, thereby destroying the gene of the microorganism. Alternatively, instead of inserting a foreign gene into the target gene and dividing it, prepare a DNA construct containing the target gene in which part or all of the base sequence of the target gene has been deleted and introduce it into the microorganism. Thus, the target gene having a partial or complete deletion on the DNA construct and the target gene on the microorganism chromosome can undergo homologous recombination, and the gene of the microorganism can be destroyed. Examples of the method for introducing a DNA construct into a microorganism include a calcium phosphate method or a calcium chloride / rubidium chloride method, an electroporation method, an electroinjection method, a method using chemical treatment such as PEG, and a method using a gene gun. .

本発明において微生物は、固相支持体(例えば、ポリマー、鉱物、金属、ゲル、多糖類など)に対して固定化されていても良い。微生物の固相支持体への固定化は共有結合または非共有結合を用いることができる。   In the present invention, the microorganism may be immobilized on a solid support (eg, polymer, mineral, metal, gel, polysaccharide, etc.). The immobilization of the microorganism on the solid support can use a covalent bond or a non-covalent bond.

下記実施例にて詳述されるように、本発明において上記微生物はグリセリン含有培地にて、従来的に用いられてきたグリセリンよりジヒドロキシアセトンを生産できる微生物と比較して、およそ2倍、3倍、4倍、5倍またはそれ以上の量のジヒドロキシアセトンを製造することが可能である。また本発明において上記微生物はグリセリン含有培地にて、従来的に用いられてきたグリセリンよりジヒドロキシアセトンを生産できる微生物と比較して、副生物(例えば、グリセリン酸)の生成量を、およそ1/10、1/20、1/30、1/40またはそれ以下に抑えることができる。さらに本発明において上記微生物は、従来的に用いられてきたグリセリンよりジヒドロキシアセトンを生産できる微生物と比較して、高濃度のグリセリン含有培地中にて生育でき、かつ高濃度のグリセリンよりジヒドロキシアセトンを生産できる。   As described in detail in the following examples, in the present invention, the microorganism is about 2 times or 3 times in a glycerin-containing medium as compared with a microorganism that can produce dihydroxyacetone from glycerin conventionally used. It is possible to produce 4 times, 5 times or more amounts of dihydroxyacetone. Further, in the present invention, the above-mentioned microorganism has a by-product (for example, glyceric acid) production amount of about 1/10 in a glycerin-containing medium as compared with a microorganism that can produce dihydroxyacetone from glycerin conventionally used. , 1/20, 1/30, 1/40 or less. Furthermore, in the present invention, the above microorganism can grow in a medium containing glycerin at a high concentration and can produce dihydroxyacetone from a high concentration of glycerin as compared to a microorganism that can produce dihydroxyacetone from glycerin that has been conventionally used. it can.

上記微生物による醗酵反応によりジヒドロキシアセトンを効率的に製造することができる。醗酵反応は、当業者に公知である一般的な微生物培養法によって行うことができる。   Dihydroxyacetone can be efficiently produced by the fermentation reaction by the microorganism. The fermentation reaction can be performed by a general microbial culture method known to those skilled in the art.

ジヒドロキシアセトン生産のための微生物の培養は、炭素源、窒素源および無機塩等を含む栄養培地を用いて行うことができる。炭素源として、グリセリンを培地に含める。窒素源としては、例えば硝酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、尿素等、微生物が資化できる物質をそれぞれ単独もしくは混合して用いることができる。また、無機塩として、リン酸一水素カリウム、リン酸二水素カリウム、硫酸マグネシウム等を使用することができる。この他にも必要に応じて、酵母エキス、ペプトン、ポリペプトン、肉エキス、コーンスティープリカー等の栄養素を培地に適宜添加でき、これら含窒素有機物を窒素源の代替にすることもできる。培地は、寒天やゼラチンを加えて固化した固体培地、低濃度の寒天を加えた半流動培地、培地成分のみを入れた液体培地(ブイヨン、またはブロスともいう)を用いることができるが、液体培地が好ましい。   Culture of microorganisms for production of dihydroxyacetone can be performed using a nutrient medium containing a carbon source, a nitrogen source, an inorganic salt, and the like. Glycerin is included in the medium as a carbon source. As the nitrogen source, for example, substances that can be assimilated by microorganisms, such as sodium nitrate, ammonium sulfate, ammonium chloride, and urea, can be used alone or in combination. Further, as the inorganic salt, potassium monohydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, magnesium sulfate, or the like can be used. In addition to these, nutrients such as yeast extract, peptone, polypeptone, meat extract, corn steep liquor and the like can be appropriately added to the medium as necessary, and these nitrogen-containing organic substances can be substituted for the nitrogen source. The medium can be a solid medium solidified by adding agar or gelatin, a semi-fluid medium added with low-concentration agar, or a liquid medium (also referred to as bouillon or broth) containing only medium components. Is preferred.

炭素源として培地に加えられる原料のグリセリンは、目的に応じて、様々な由来・品質のグリセリンを適宜選択することができる。例えば、化学合成されたグリセリン、植物油や動物油など天然物由来のグリセリン、廃油など廃棄物由来のグリセリンのいずれも使用することができる。また、高純度の精製グリセリンや、例えばBDFの製造の際に副生する粗グリセリンのいずれであっても使用することができる。本発明において、原料として培地に加えられるグリセリンの量は、従来的に用いられているグリセリン量と比べて高濃度であり、5〜40wt%、好ましくは10〜25wt%、さらに好ましくは15〜25wt%である。   The glycerin as a raw material to be added to the medium as a carbon source can be appropriately selected from various origins and qualities according to the purpose. For example, any of chemically synthesized glycerin, glycerin derived from natural products such as vegetable oil and animal oil, and glycerin derived from waste such as waste oil can be used. Also, any of high-purity purified glycerin and crude glycerin produced as a by-product in the production of BDF can be used. In the present invention, the amount of glycerin added to the medium as a raw material is higher than the amount of glycerin conventionally used, and is 5 to 40 wt%, preferably 10 to 25 wt%, more preferably 15 to 25 wt%. %.

培地のpHは、反応開始時においてpH3〜10付近、好ましくはpH4〜8付近の範囲である。   The pH of the medium is in the range of about pH 3 to 10, preferably about pH 4 to 8 at the start of the reaction.

微生物の培養条件は、用いる微生物の種類によって異なるが、培養温度については微生物が活動できる温度条件、例えば20〜50℃、好ましくは30℃であり、培養時間は6時間〜4日、好ましくは1〜3日間である。   Although the culture conditions of microorganisms vary depending on the type of microorganism used, the culture temperature is a temperature condition at which the microorganisms can act, for example, 20 to 50 ° C., preferably 30 ° C., and the culture time is 6 hours to 4 days, preferably 1 ~ 3 days.

培養に用いることができる醗酵槽としては、通気撹拌型、気泡塔型、流動層型、充填層型などが挙げられる。また、微生物の培養は、連続式で行っても、バッチ式で行っても良い。   Examples of the fermenter that can be used for the culture include an aeration stirring type, a bubble column type, a fluidized bed type, and a packed bed type. Moreover, culture | cultivation of microorganisms may be performed by a continuous type or a batch type.

培養終了後、培地を回収して培地中に生成蓄積されたジヒドロキシアセトンを単離・精製する。ジヒドロキシアセトンの単離・精製は例えば、以下の方法で行うことができる。   After completion of the culture, the medium is collected and dihydroxyacetone produced and accumulated in the medium is isolated and purified. Isolation and purification of dihydroxyacetone can be performed, for example, by the following method.

所定の時間培養して得られた培地を回収し、当該培地から微生物の培養菌体を分離・回収する。培養菌体の分離・回収方法としては、特に限定されることなく、例えば遠心分離や膜分離等の公知の方法を用いることができる。回収された培養菌体は、次のジヒドロキシアセトンの生産のための微生物源として用いることができる。   A medium obtained by culturing for a predetermined time is collected, and cultured cells of microorganisms are separated and collected from the medium. The method for separating / recovering the cultured cells is not particularly limited, and known methods such as centrifugation and membrane separation can be used. The collected cultured cells can be used as a microbial source for the subsequent production of dihydroxyacetone.

培地中に生成蓄積されたジヒドロキシアセトンの単離・精製は任意の方法により行うことができるが、遠心分離等の方法により菌体を除去したあとの培地より、例えば、各種クロマトグラフィーによる分離方法、晶析による分離方法、膜を利用した分離方法等を用いて単離・精製することができる。   Isolation and purification of dihydroxyacetone produced and accumulated in the medium can be performed by any method, but from the medium after removing the cells by a method such as centrifugation, for example, separation methods by various chromatography, It can be isolated and purified using a separation method by crystallization, a separation method using a membrane, or the like.

以下に、本発明について実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

なお下記実施例におけるグリセリンおよびジヒドロキシアセトンの定量は糖アルコールを分析するカラム(Shodex社製 SC1011)、グリセリン酸の定量は糖と有機酸を同時に分析するカラム(Shodex社製 SH1011)を用いた高速液体クロマトグラフィー(HPLC)にて行った。   In the following examples, glycerin and dihydroxyacetone are quantified using a column that analyzes sugar alcohol (SC1011 manufactured by Shodex), and glyceric acid is quantified using a column that simultaneously analyzes sugar and organic acid (SH1011 manufactured by Shodex). Chromatography (HPLC) was performed.

(実施例1)
Gluconobacter oxydans IFO12528の膜結合型アルコール脱水素酵素をコードする遺伝子(adhA)について、公知の配列情報(GenBank NC_006677)に基づいて以下のプライマーを設計した:
5'-GAAGATCTTACAGCCCGCTCGACCAG-3'(配列番号1)
5'-ACGCGTCGACACAGGGGTGGGGACGCTT-3'(配列番号2)。
Example 1
For the gene (adhA) encoding the membrane-bound alcohol dehydrogenase of Gluconobacter oxydans IFO12528, the following primers were designed based on the known sequence information (GenBank NC_006677):
5'-GAAGATCTTACAGCCCGCTCGACCAG-3 '(SEQ ID NO: 1)
5′-ACGCGTCGACACAGGGGTGGGGACGCTT-3 ′ (SEQ ID NO: 2).

Gluconobacter oxydans IFO12528のゲノムDNAを常法に従って抽出し、上記プライマーを用いて膜結合型アルコール脱水素酵素をコードする遺伝子(adhA)を含むDNA断片をPCRにより増幅した。増幅した3.6 kbのDNA断片を、ベクターpGEM T-easyにライゲーションさせたプラスミドを作製した後、そのadhA遺伝子内部のBamHIサイトに、約1.2 kbのカナマイシン耐性遺伝子を含むBamHI断片を挿入し、遺伝子破壊用プラスミドpGEM-△adhAを作製した。 Genomic DNA of Gluconobacter oxydans IFO12528 was extracted according to a conventional method, and a DNA fragment containing a gene encoding a membrane-bound alcohol dehydrogenase (adhA) was amplified by PCR using the above primers. After constructing a plasmid by ligating the amplified 3.6 kb DNA fragment to the vector pGEM T-easy, insert a BamHI fragment containing the approximately 1.2 kb kanamycin resistance gene into the BamHI site inside the adhA gene to disrupt the gene. Plasmid pGEM-ΔadhA was prepared.

エレクトロポレーション法により、作製したプラスミドpGEM-△adhAを、Gluconobacter oxydansIFO12528に導入し、相同組換えにより、破壊株Gluconobacter oxydans IFO12528△adhAを得た。Gluconobacter oxydans IFO12528△adhAのゲノムDNAを常法に従って抽出し、同様にPCRを行うことにより、adhA遺伝子の破壊を確認した。 The prepared plasmid pGEM-ΔadhA was introduced into Gluconobacter oxydans IFO12528 by electroporation, and a disrupted strain Gluconobacter oxydans IFO12528ΔadhA was obtained by homologous recombination. The genomic DNA of Gluconobacter oxydans IFO12528ΔadhA was extracted according to a conventional method, and PCR was performed in the same manner to confirm the destruction of the adhA gene.

(実施例2)
上記方法により作製したGluconobacter oxydans IFO12528△adhAを、グルコース3%、酵母エキス0.5%、ポリペプトン0.2%の組成を有する前培養培地5 mL入りの試験管5本に植菌し、30℃で48時間往復振とう培養を行った。続いて表1に示す組成を有する本培養培地のうちグリセリン濃度を10 wt%にした培地500 mLが入った1リットル容ミニジャーに、上記前培養液を全量(25 mL)植菌した。培養は、温度30℃、通気量1 vvm、攪拌500 rpmで行った。
(Example 2)
Gluconobacter oxydans IFO12528 △ adhA prepared by the above method was inoculated into 5 tubes of 5 mL of preculture medium having a composition of 3% glucose, 0.5% yeast extract and 0.2% polypeptone, and reciprocated at 30 ° C for 48 hours. Shaking culture was performed. Subsequently, in the main culture medium having the composition shown in Table 1, a total amount (25 mL) of the above preculture was inoculated into a 1-liter miniger containing 500 mL of a medium having a glycerin concentration of 10 wt%. The culture was performed at a temperature of 30 ° C., an aeration rate of 1 vvm, and stirring at 500 rpm.

Figure 0005713333
Figure 0005713333

反応液中のpHは5に制御し、pH調整剤として、10M NaOHを使用した。前述した方法による本培養開始から、3日目までに生成したジヒドロキシアセトンを経時的に定量したところ、図1の通りであり、3日間の反応でのジヒドロキシアセトン量は73.5 g/lであった。また、副生物であるグリセリン酸の生産は1.9 g/lであった。反応期間中に消費されたグリセリン1モルに対する、生成ジヒドロキシアセトンは0.693モルであった。   The pH in the reaction solution was controlled at 5, and 10M NaOH was used as a pH adjuster. The amount of dihydroxyacetone produced from the start of the main culture by the above-described method until the third day was quantitatively determined as shown in FIG. 1, and the amount of dihydroxyacetone in the reaction for three days was 73.5 g / l. . The production of glyceric acid as a by-product was 1.9 g / l. The produced dihydroxyacetone was 0.693 mol with respect to 1 mol of glycerin consumed during the reaction period.

(実施例3)
Gluconobacter oxydans IFO12528△adhAに関して、実施例2と同様にジャー培養を行った。ただし、表1に示す組成を有する本培養培地のうちグリセリン濃度は15 wt%、通気量を0.5 vvmにして行った。生成したジヒドロキシアセトンを定量したところ、図2の通りであり、3日間の反応でジヒドロキシアセトン量は108 g/lであった。また、副生物であるグリセリン酸の生産は2.2 g/lであった。反応期間中に消費されたグリセリン1モルに対する、生成グリセリン酸は0.676モルであった。
(Example 3)
Gluconobacter oxydans IFO12528ΔadhA was subjected to jar culture in the same manner as in Example 2. However, in the main culture medium having the composition shown in Table 1, the glycerin concentration was 15 wt% and the aeration rate was 0.5 vvm. The amount of dihydroxyacetone produced was quantified as shown in FIG. 2. The amount of dihydroxyacetone was 108 g / l after 3 days of reaction. The production of glyceric acid as a by-product was 2.2 g / l. The produced glyceric acid was 0.676 mol per 1 mol of glycerin consumed during the reaction period.

(実施例4)
Gluconobacter oxydans IFO12528△adhAに関して、実施例2と同様にジャー培養を行った。ただし、表1に示す組成を有する本培養培地のうちグリセリン濃度は20 wt%にして行った。生成したジヒドロキシアセトンを定量したところ、図3の通りであり、3日間の反応でジヒドロキシアセトン量は125 g/lであった。また、副生物であるグリセリン酸の生産は1.7 g/lであった。反応期間中に消費されたグリセリン1モルに対する、生成グリセリン酸は0.801モルであった。
Example 4
Gluconobacter oxydans IFO12528ΔadhA was subjected to jar culture in the same manner as in Example 2. However, in the main culture medium having the composition shown in Table 1, the glycerol concentration was set to 20 wt%. The produced dihydroxyacetone was quantified as shown in FIG. 3. The amount of dihydroxyacetone was 125 g / l after 3 days of reaction. The production of glyceric acid as a by-product was 1.7 g / l. The produced glyceric acid was 0.801 mol per 1 mol of glycerin consumed during the reaction period.

(実施例5)
Gluconobacter oxydans IFO12528△adhAに関して、実施例2と同様に前培養を行った後、表1に示す組成を有する本培養培地のうちグリセリン濃度を5 wt%にした培地500 mLが入った1リットル容ミニジャーに、上記前培養液を全量植菌した。培養は、pH調整剤として、10M NaOHを使用し、温度30℃、通気量0.5 vvm、攪拌500 rpmで、24時間行った。その後、遠心分離により全菌体を集菌し、表1に示す組成を有する本培養培地のうちグリセリン濃度を15 wt%にした培地500 mLに懸濁した後、1リットル容ミニジャーにて反応を行った。反応は、pH調整剤として、10M NaOHを使用し、温度30℃、通気量0.5 vvm、攪拌500 rpmで行い、反応開始2日後にそれぞれ75 gのグリセリンを添加し、4日間反応を続けた。生成したジヒドロキシアセトンを定量したところ、図4の通りであり、4日間の反応でジヒドロキシアセトン量は140 g/lであった。また、副生物であるグリセリン酸の生産はほとんど認められなかった。
(Example 5)
Gluconobacter oxydans IFO12528 △ adhA was pre-cultured in the same manner as in Example 2 and then a 1 liter miniger containing 500 mL of a medium having a glycerin concentration of 5 wt% among the main culture media having the composition shown in Table 1. Then, the whole amount of the preculture was inoculated. The culture was performed using 10M NaOH as a pH adjusting agent at a temperature of 30 ° C., an aeration rate of 0.5 vvm, and stirring at 500 rpm for 24 hours. Thereafter, whole cells were collected by centrifugation, suspended in 500 mL of a medium having a glycerin concentration of 15 wt% of the main culture medium having the composition shown in Table 1, and then reacted in a 1 liter minijar. went. The reaction was carried out using 10M NaOH as a pH adjuster at a temperature of 30 ° C., an aeration rate of 0.5 vvm, and stirring at 500 rpm, and 75 g of glycerin was added 2 days after the start of the reaction, and the reaction was continued for 4 days. The amount of dihydroxyacetone produced was quantified, as shown in FIG. 4, and the amount of dihydroxyacetone was 140 g / l after 4 days of reaction. Moreover, almost no production of glyceric acid as a by-product was observed.

(実施例6)
Gluconobacter oxydans IFO12528△adhAに関して、実施例5と同様に集菌までを行い、25 wt%グリセリン水溶液500 mLに懸濁した後、1リットル容ミニジャーにて反応を行った。反応は、pH調整剤として、10M NaOHを使用し、温度30℃、通気量0.5 vvm、攪拌500 rpmで行い、4日間反応を続けた。生成したジヒドロキシアセトンを定量したところ、図5の通りであり、4日間の反応でジヒドロキシアセトン量は86.4 g/lであった。残存グリセリンが認められるものの、25wt%という高濃度からでもジヒドロキシアセトンが生産可能であることを示した。また、副生物であるグリセリン酸の生産はほとんど認められなかった。
(Example 6)
Gluconobacter oxydans IFO12528ΔadhA was collected in the same manner as in Example 5, suspended in 500 mL of a 25 wt% aqueous glycerin solution, and then reacted in a 1 liter miniger. The reaction was performed using 10M NaOH as a pH adjuster at a temperature of 30 ° C., an aeration rate of 0.5 vvm, and stirring at 500 rpm, and the reaction was continued for 4 days. The amount of dihydroxyacetone produced was quantified as shown in FIG. 5, and the amount of dihydroxyacetone was 86.4 g / l after 4 days of reaction. Although residual glycerin was observed, dihydroxyacetone could be produced even at a high concentration of 25 wt%. Moreover, almost no production of glyceric acid as a by-product was observed.

(比較例1)
実施例2の比較実験としてGluconobacter oxydans IFO12528(親株)に関して、実施例2と同様にジャー培養を行った。生成したジヒドロキシアセトンおよびグリセリン酸を定量したところ、実施例2の図1と比較し、3日間の反応でジヒドロキシアセトンの生産量は63.5 g/lであり、副生物のグリセリン酸は18.5 g/lであった(図6)。反応期間中に消費されたグリセリン1モルに対する、生成ジヒドロキシアセトンは0.617モルであった。
(Comparative Example 1)
As a comparative experiment of Example 2, Gluconobacter oxydans IFO12528 (parent strain) was subjected to jar culture in the same manner as in Example 2. When the produced dihydroxyacetone and glyceric acid were quantified, the amount of dihydroxyacetone produced in the reaction for 3 days was 63.5 g / l and the by-product glyceric acid was 18.5 g / l as compared with FIG. 1 of Example 2. (FIG. 6). The produced dihydroxyacetone was 0.617 mol with respect to 1 mol of glycerin consumed during the reaction period.

(比較例2)
実施例3の比較実験としてGluconobacter oxydans IFO12528に関して、実施例3と同様にジャー培養を行った。生成したジヒドロキシアセトンおよびグリセリン酸を定量したところ、実施例3の図2と比較し、3日間の反応でジヒドロキシアセトンの生産量は38.1 g/lであり、副生物のグリセリン酸は47 g/lであった(図7)。反応期間中に消費されたグリセリン1モルに対する、生成ジヒドロキシアセトンは0.357モルであった。
(Comparative Example 2)
As a comparative experiment of Example 3, Gluconobacter oxydans IFO12528 was subjected to jar culture in the same manner as in Example 3. When the produced dihydroxyacetone and glyceric acid were quantified, the amount of dihydroxyacetone produced in the reaction for 3 days was 38.1 g / l and the byproduct glyceric acid was 47 g / l as compared with FIG. 2 of Example 3. (FIG. 7). The amount of produced dihydroxyacetone was 0.357 mol with respect to 1 mol of glycerin consumed during the reaction period.

(比較例3)
実施例4の比較例として、Gluconobacter oxydans IFO12528に関して、実施例4と同様にジャー培養を行った。その結果、3日間の培養で菌体はほとんど生育しなかった。
(Comparative Example 3)
As a comparative example of Example 4, Gluconobacter oxydans IFO12528 was subjected to jar culture in the same manner as in Example 4. As a result, the cells hardly grew after 3 days of culture.

本発明によれば、医薬品および化粧品の原料等として工業的利用価値の高いジヒドロキシアセトンを、これまで使用していた微生物のグリセリン代謝に関与する遺伝子を破壊しただけで、副生成物量を低減して製造できるようになるほか、特に高濃度グリセリンを原料としたジヒドロキシアセトンの生産量が、飛躍的に増大するため、製造プロセスの効率化やコスト削減が期待できる。   According to the present invention, dihydroxyacetone, which has a high industrial utility value as a raw material for pharmaceuticals and cosmetics, etc., only reduces the amount of by-products by destroying a gene involved in glycerol metabolism of microorganisms that have been used so far. In addition to being able to be manufactured, the production amount of dihydroxyacetone using high-concentration glycerin as a raw material increases dramatically, so that the efficiency of the manufacturing process and cost reduction can be expected.

Claims (4)

ジヒドロキシアセトンを製造する方法であって、グリセリン含有培地にて、アルコール脱水素酵素遺伝子が破壊されているグリセリンからジヒドロキシアセトンを生産する能力を有する微生物を培養する工程、および該培地よりジヒドロキシアセトンを単離・精製する工程を含む、上記方法。 A method for producing dihydroxyacetone, comprising a step of culturing a microorganism having an ability to produce dihydroxyacetone from glycerin in which an alcohol dehydrogenase gene is disrupted in a glycerin-containing medium, and dihydroxyacetone from the medium. The said method including the process to isolate | separate and refine | purify. グリセリンからジヒドロキシアセトンを生産する能力を有する微生物が、グルコノバクター(Gluconobacter)属の細菌群から選択される微生物である、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the microorganism capable of producing dihydroxyacetone from glycerin is a microorganism selected from the group of bacteria belonging to the genus Gluconobacter. グリセリンからジヒドロキシアセトンを生産する能力を有する微生物が、グルコノバクター・オキシダンス(Gluconobacter oxydans)である、請求項1または請求項2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2 , wherein the microorganism having the ability to produce dihydroxyacetone from glycerin is Gluconobacter oxydans. グリセリン含有培地が、10〜25wt%グリセリンを含有する、請求項1〜のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the glycerin-containing medium contains 10 to 25 wt% glycerin.
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