JPH01144984A - 酸化物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は酸化物の製造方法に関し、詳しくはメタン資化
性菌の共酸化能を利用して酸化物を製造するにあたり、
反応系に炭酸ガスおよび／または無機炭酸塩を添加して
共酸化能を向上させることを特徴とする酸化物の製造方
法に関する。

［従来の技術、発明が解決しようとする問題点］メタン
資化性菌の有するメタン酸化酵素（メタンモノオキシゲ
ナーゼ）はアルカン、アルケン。

環式化合物等を酸化して相応する酸化物に変換する能力
を有することが知られている（特公昭５８−３１１９８
号）。

しかし、該メタン資化性菌の共酸化能を利用して酸化物
を製造する場合、該酸化能が低下しやすく、長時間にわ
たり安定的に目的とする酸化物を得ることができなかっ
た。

［問題点を解決するための手段］ そこで本発明者らは、メタン資化性菌の共酸化能を高め
る方法について検討を重ねた結果、反応液中の炭酸イオ
ン濃度を制御することによって該メタン資化性菌の共酸
化能を高めることができることを見出し、かかる知見に
基いて本発明を完成したのである。

すなわち本発明は、電子供与体の存在下、アルカン、ア
ルケンもしくは環状化合物にメタン資化性菌を接触させ
て酸化物を製造するにあたり、反応系に炭酸ガスおよび
／または無機炭酸塩を加えることを特徴とする酸化物の
製造方法を提供するものである。

本発明において原料として用いるアルカンとしてはメタ
ン、エタン、プロパン、ブタン、ヘキサン、オクタンな
どがあり、アルケンとしてはエチレン、プロピレン、ブ
テン類などがある。また、環状化合物としてはシ゛クロ
ヘキサンなどの脂環式化合物；ベンゼン、トルエンなど
の芳香族化合物が挙げられる。

これら原料から誘導される酸化物は、アルカンからアル
コール；アルケンからエポキサイド；環状化合物から環
状アルコールである。

本発明に使用できるメタン資化性菌としては、たとえば
メチロコッカス・カプスラツスφ （Ｍｅｔｈ　１ｏｃｏｃｃｕｓ　ｃｇｙ土ａｔｕｓ）　
ＮＣＩＢ　１１１３２などのメチロコッカス属細菌、メ
チロモナス・アルバス（Ｍａｔｈ　ｌｏｍｏｎａｓ　ａ
ｌｂｕｓ）　ＮＣＩＢ　１１１２３などのメチロモナス
属細菌、メチロモナス・スポリウム（Ｍｅｔｈｙｌｏｓ
ｉｎｕｓ　ｓｐｏｒｉｕｍ）　ＢＩ８１１１２６　など
のメチロシヌス属細菌、メチロシスチス・バルバム（Ｍ
ｅｔｈｙｌｏｃｙｓｔｉｓ　■二」）　ＮＣｌ３１１１
２９などのメチロシスチス属細菌、メチロバクテリウム
・オルガノフィラム（Ｍｅｔｈ　ｌｏｂａｃｔｅｒｉｕ
ｍ　ｏｒｇａｎｏ　ｈｉｌｕｍ）ＡＴＣＣ２７Ｂ８８な
どのメチロバクテリウム属細菌などを挙げることができ
る。

上記メタン資化性菌を培養するために用いる培地として
は該細菌が十分に増殖しつるものであればよく、通常は
炭素源としてメタン、メタノールなどを用いる。また、
窒素源としては塩化アンモニウム、硝酸カリウム、硝酸
アンモニウムなど常用のものを使用すればよい。その他
にリン酸、カルシウム塩、マグネシウム塩および微量の
無機塩（第２銅塩、第１鉄塩、コバルト塩など）等を適
宜加える。好適な培地としてホイッテンベリー等の培地
（Ｊ、　Ｇｅｎ、　Ｍｔｃｒｏｂｉｏｌ、、　６１．２
０５〜２０８頁。

１９７０年）がある。培地を入れた培養容器の空間はメ
タンと酸素含有ガス（空気など）との混合ガスにて置換
し、該ガスと接触している培地にメタン資化性菌を接種
する。

本発明に用いるメタン資化性菌は好気性細菌であり、そ
の培養は２０〜５０℃にて好気的条件下に回分培養もし
くは連続培養を行なえばよい。

培養物はそのまま前記原料の酸化反応に使用することが
できるが、遠心分離等の操作により固液分離して得た微
生物菌体を用いることが好ましい。さらに、リン酸緩衝
液等の適当な溶液で洗浄し、該溶液に懸濁した微生物菌
体は一層好適である。そのほか、微生物菌体破砕物、同
抽出物等のメタン酸化酵素を含むものを使用したり、微
生物菌体を常法により固定化したもの等を使用すること
もできる。ここで、破砕処理は常法により行なえばよく
、たとえば微生物菌体を超音波、フレンチプレスなどに
より破砕する方法がある。また、抽出処理は前記破砕処
理をしたのち遠心分離を行ない可溶性抽出物を得る方法
などを採用することができる。

上記メタン資化性菌を原料と接触させるにあたり、電子
供与体を存在させることが必要である。

ここで電子供与体としてはメチルアルコール、エチルア
ルコールなどの低級アルコール；ホルムアルデヒド、ア
セトアルデヒド、プロピオンアルデヒドなどの低級アル
デヒド；ギ酸もしくはギ酸ナトリウムなどのギ酸塩類；
メタン；水素；　ＮＡＤＨ２；ＮＡＤＰＨ２などがある
。これらは単独であるいは組合せて用いる。

上記原料とメタン資化性菌を接触させて酸化物を得るに
あたり、反応系に炭酸ガスおよび／または無機炭酸塩を
加えることが必要である。炭酸ガスを用いる場合、空気
：炭酸ガス＝　１　：　０．１〜０．７５　（容量比）
の混合ガスとして用いることが好ましい。さらに、炭酸
ガスを加えると反応液のｐＨが低下するため、水酸化カ
リウム、水酸化ナトリウム、アンモニア等の塩基性物質
で中和してｐＨ５，５〜９．０の範囲で使用すべきであ
る。また、無機炭酸塩としては、たとえば炭酸カリウム
、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウ
ムなとがあり、１〜１４０ミリモル／Ｕ、好ましくは１
〜１３０ミリモル／Ｕの割合で添加する。゛最適添加量
は菌株により多少異なる。

なお、上記原料とメタン資化性菌との反応は、使用する
微生物の種類等によっても異なるが、−船釣にはｐＨ５
，５〜９．０、温度１５〜６０℃、好ましくは２０〜５
０℃の条件で目的とする酸化物が効率よく得られるよう
に設定すればよい。

この反応により、前述した如く、原料に相応するアルコ
ール、エポキサイド、環状アルコールが得られる。これ
ら生成物は相分離、抽出、蒸留。

吸着等の公知の手法を適用して分離、採取することがで
きる。

［実施例コ 次に、実施例により本発明の詳細な説明する。

実施例１ 下記の培地（１）８℃を１０に容ジャーファーメンタ−
に仕込み、１２０℃で２０分間殺菌したのち冷却した。

一方、別個に１２０℃で２０分殺菌した下記の培地（２
）　８５ｍβを該培地（１）に加えた。

同様に培地（１）５０ｍｆずつ５００ｍｊ！容マイヤー
フラスコに入れ、１２０℃で２０分間殺菌後、別殺菌し
た培地（２）０．５ｍ！！を加えたものにメチロコッカ
ス・カプスラツスＮＣＩＢ　１１１３２を１白金耳接種
した。その後、ゴム栓で密栓し、５０＋ｎｊｌのメタン
を加えて４５℃で３日間振どう培養した。

このフラスコ培養液８本を種菌として前記ジャーファー
メンタ−に無菌的に仕込んだ後、メタン：空気＝１：４
（容量比）の混合ガスを毎分４℃の割合で供給し、３日
間培養した。菌濃度が１．５ｍｇ／＋＋ｌに達した後、
培地（１）と培地（２）を１００　　：　１．５の割合
で混合した培地にさらに（：ｕＳＯ４・５Ｈ２０を１　
ｒｎｇ＃＋の割合で加えて調製した培地を無菌フィルタ
ーで除菌しながら１．６ｆｌ／時間の割合で供給して連
続的に培養した。

培地（１） 硫酸マグネシウム・７水塩　　　１．０ｇ硝酸カリウム
　　　　　　　　　　１．Ｏｇ塩化カルシウム　　　　
　　　　５０　　ｍｇＮａＭｏＯ４１／／ ＦｅＳＯ４・７）！２０　　　　　　　　　５００　　
μｇｚｎＳ０４−７Ｈ２０４００ｕｇ Ｈ３ＢＯ４１５／／ ＧｏＣＩ！２・６Ｈ２０５０）） ＭｎＣｊ）２・４）１２０　　　　　　　　　　　　　
　　　２０　　　／／ＮｊＣｊ！２・６）１２０　　　
　　　　　　　　　　　　　１０　　　））ＣｕＳＯ４
・５１（２０２００）Ｉ ＥＤＴＡ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　２５０　　　）１蒸留水　　　　　　　　　　　　
ＩｆＬ培地（２） Ｎａ２ＨＰＯ４・１２）１２０　　　　　　　　４３　
　ｇに８２ＰＯ４１５，６ｇ Ｆｅ−ＥＤＴＡ　　　　　　　　　　　　２４０　　ｍ
ｇ蒸留水　　　　　　　　　　　　　１　℃ｐＨａ、ａ 上記した方法にしたがって連続培養したメチロコッカス
・カプスラツスＮ（：ＩＢ　１１１３２株の培養液２０
ｍＩ２を遠心分離し、５ｍＭバイブスバツファー（ｐ＋
＋［ｉ、ａ、　（：ｕＳＯ４・５ＨｚＯ１０４１Ｍを含
む）に菌濃度が０．５ｍｇ／ｍρとなるように懸濁した
。

この懸濁液１ｍρを７ｍＡ＋容のマイヤーフラスコに入
れ、さらに重炭酸ナトリウムを種々の濃度となるように
加えてゴム栓し、次いで、プロピレン２ｍｆを加え、４
５℃で３００ｒｐｍにて３０秒秒間上う攪拌した後、直
ちにメタノールを１　ｍＭとなるように加えて４５℃で
３分間振どう攪拌し、生成したプロピレンオキサイドを
ガスクロマトグラフィーにて定量した。結果を第１表に
示す。

第　　１　　表 実施例２ 実施例１に示した培養方法にしたがって連続培養したメ
チロコッカス・カプスラツス　ＮＧＩ８１１１３２の培
養液４００ｍｊ！を遠心分離して得た菌体を新しい培地
（前記培地（１）　と培地（２）を１００：１．５の割
合で混合したものにＣｕＳＯ４・５Ｈ２０を１　ｍ、ｇ
／Ｒの割合で加えて調製したもの）に菌濃度が１　ｒｎ
ｇ／１ａｌｌ　どなるように懸濁した。

この懸濁液４００ｍ１＋を１℃容レジャーファーメンタ
−入れ、空気を毎分８０ｍ１＋の割合で供給した。

温度を４５℃に保ち種々の流量で炭酸ガスを３０分間供
給すると共に４Ｍ水酸化カリウムでｐＨ６，８に調節し
た。炭酸ガス供給３０分後、プロピレン３２Ｏ＋Ｕ／分
、メタノール１２０μｍｏｊ！／分の割合で１５分間供
給し、プロピレンオキサイドを生産せしめた。

ガス中および反応液中に生成したプロピレンオキサイド
量をガスクロマトグラフィーにて定量した。結果を第２
表に示す。

０　　　　　　　　　　１．１０ ８　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．５９
３（１１，９８ ６０１，８７ 実施例３，４ 前記培地（１）と培地（２）を１００　　：　１．５の
割合で混合した培地にさらにＣｕＳＯ４・５１（２ｏを
０．３ｍｇ／ｉ）の割合で加えた培地を、あらかじめ乾
熱殺菌した２、５　ＪＺ容のマイヤーフラスコに無菌フ
ィルターを通して２５０１１１ｊ’仕込んだ。

同じ培地を５００ｍ１＋容のマイヤーフラスコに５０ｍ
！仕込み、メチロモナス・アルバスＮＣＩＢ　１１１２
３およびメチロモナス・スボリウムＮＣ：ＩＢ　１１１
２６をそれぞれ１白金耳接種し、メタン５０ｍｊ！を加
えた後、ブチルゴム栓で密栓した。次いで、３０℃で３
日間振どう培養したものを種菌とし、上記２．５℃容の
マイヤーフラスコに仕込んだ。さらに、メタン５００ｍ
ｊ！を加え、シリコンゴム栓をした後、３０℃で２４時
時間上う培養した。

その後、菌体を遠心分離により集め、ＣｕＳＯ４・５Ｈ
ｚＯ０，５ｍｇ／ｊを含む４ｍＭリン酸バッファー（ｐ
Ｈｅ−、ａ）で２回洗浄した。さらに、菌濃度が０．５
ｍｇ／ｍｊ）となるように同一バッファーに懸濁した。

この懸濁液ｔｍ＊を７ｍ！！容のマイヤーフラスコに入
れ、さらに重炭酸ナトリウムを種々の濃度となるように
加えてゴム栓をし、直ちにプロピレン２ｍｌを加えた。

この懸濁液を４５℃、　３００ｒｐｍで３０秒秒間上う
攪拌した後、直ちにメタノールを１　ｍＭとなるように
加え、４５℃で３分間振とう攪拌し、生成したプロピレ
ンオキサイドをガスクロマトグラフィーにて定量した。

結果を第４表に示す。

第　　４　　表 ７５　　　　　　　５Ｑ７ 実施例５ 実施例１において、培地中の硫酸マグネシウム濃度を３
．０ｇ／βにしたことおよび培養温度を３３℃にしたこ
と以外は、実施例１と同様の方法でメチロシスチス・バ
ルバムＭＣＩＢ　１１１２９を連続培養した。

次いで、菌体を遠心分離により集め、実施例３および４
と同様の方法で重炭酸ナトリウムの添加効果を調べた。

結果を第５表に示す。

第　　５　　表 ３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　フ２０［発
明の効果］ メタン資化性菌の共酸化能を利用してアルカン等の原料
から相応する酸化物を製造するにあたり、反応系に安価
な炭酸源を加えることにより、菌体の活性を高め、単位
菌体当りの目的酸化物の生産量を向上させることができ
る。

この方法は、有用物質の製造に利用されるほか、廃水処
理等の分野にも適用される。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子供与体の存在下、アルカン、アルケンもしく
   は環状化合物にメタン資化性菌を接触させて酸化物を製
   造するにあたり、反応系に炭酸ガスおよび／または無機
   炭酸塩を加えることを特徴とする酸化物の製造方法。
2. （２）メタン資化性菌がメチロコッカス属、メチロモナ
   ス属、メチロシヌス属、メチロシスチス属およびメチロ
   バクテリウム属のうちのいずれかに属するものである特
   許請求の範囲第１項記載の方法。