JPH01222796A - Production of l-carnitine - Google Patents

Production of l-carnitine

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JPH01222796A
JPH01222796A JP20355987A JP20355987A JPH01222796A JP H01222796 A JPH01222796 A JP H01222796A JP 20355987 A JP20355987 A JP 20355987A JP 20355987 A JP20355987 A JP 20355987A JP H01222796 A JPH01222796 A JP H01222796A
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JP
Japan
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carnitine
carnitinamide
microorganisms
pseudomonas
culture
Prior art date
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Pending
Application number
JP20355987A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Nakayama
清 中山
Haruo Honda
本多 春雄
Yukie Ogawa
小川 幸江
Tatsuya Ozawa
達也 小沢
Tetsuo Ota
哲夫 太田
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KH Neochem Co Ltd
Original Assignee
Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

PURPOSE:To efficiently obtain L-carnitine of high optical purity by making a culture of specific microorganisms in the presence of L-carnitine to specifically derive L-carnitine-amide-hydrolase and by acting this hydrolase on DL- carnitineamide. CONSTITUTION:Firstly, microorganisms capable of producing either L-carnitine or both L-carnitine and D-carnitine from racemic carnitrineamide [e.g., classified as Pseudomonas sp. CA27B1 (FERM No.8912)] is put to culture in the presence of L-carnitine to obtain such microorganisms as to be specifically enhanced in L-carnitine-amide-hydrolase activity or an enzyme preparation therefrom. Thence, said microorganisms or enzyme preparation therefrom is acted on a mixture of L-carnitineamide and D-carnitineamide normally at 5-60 deg.C and pH of 4-10 to produce the objective L-carnitine.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はラセミ性カルニチンアミドを酵素的に不斉加水
分解してL−カルニチンを製造する方法に関するもので
ある。本発明により製造されるL−カルニチンは脂肪酸
代謝に関連する物質としてビタミンBTと呼ばれたこと
があり、従来ラセミ体が健胃剤などに利用されてきたが
、最近では特にL体が注目され、心臓疾患や脂肪血症の
治療剤として有用であシ、また高カロリー輸液としても
使用される。D体は脂肪酸代謝  、に関するL体の作
用に拮抗することがわかったので現在ではD体を含まな
いL−カルニチンの要望が高い。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method for producing L-carnitine by enzymatically asymmetrically hydrolyzing racemic carnitinamide. L-carnitine produced by the present invention was once called vitamin BT as a substance related to fatty acid metabolism. Conventionally, the racemic form has been used in stomach-healthy medicines, etc., but recently the L-carnitine has attracted particular attention, and It is useful as a therapeutic agent for diseases and lipidemia, and is also used as a high-calorie infusion. Since it has been found that D-carnitine antagonizes the effect of L-carnitine on fatty acid metabolism, there is currently a high demand for L-carnitine that does not contain D-form.

従来の技術 り一カルニチンの製法としては、ラセミ体カルニチンを
光学分割する方法(例えば特公昭43−8248)、5
−デヒドロカルニチンの酵素による不斉還元(Appl
、 Environ、 Microbiol 、 39
巻、529頁、1980年)、4−クロロ−3−ヒドロ
キン酪酸エステルを経由する方法(特開昭59−118
093号)、クロトノベタインを基質とする方法(特開
昭59−’183694 。
Conventional methods for producing carnitine include a method of optically resolving racemic carnitine (for example, Japanese Patent Publication No. 43-8248), 5
- Enzymatic asymmetric reduction of dehydrocarnitine (Appl
, Environ, Microbiol, 39
Vol. 529, 1980), a method via 4-chloro-3-hydroquine butyrate (Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-118
093), a method using crotonobetaine as a substrate (JP-A-59-'183694).

特開昭59−11’ 8095 、特開昭59−192
095.特開昭6O−137295)、γ−ブチロベタ
インを微生物酵素によジヒドロキジル化する方法(特開
昭57−39791)、’DL−o−アVIL/カルニ
チンのエステラーゼによる不斉水解(Biotechn
ol、Bioeng、 ) 26巻、911頁、198
4年)などが知られている。これらの方法は原料が高価
であったシ、酵素が不安定であったり、高価な補酵素の
補給を必要とするなど工業的に不満足なものといわざる
をえない。本発明者らはこのような現状から新たなL−
カルニチンの製法を確立すべく研究を重ね、カルニチン
アミドを生化学的に加水分解する方法を発明して別に出
願し7’C(特願昭6l−19a173) 発明が解決しようとする問題点と問題点を解決するため
の手段 上記した本発明者らの別願発明はエピクロルヒドリンか
ら出発するもつとも効率的なカルニチン合成法の中間体
であるカルニチンアミドを酵素的に加水分解してL−カ
ルニチンをえるもので、合成段階と分割を1段で行い光
学純度の高いL−カルニチンをえることができる勝れた
方法であるが、本発明者らはこの方法を更に改良した。
JP-A-59-11' 8095, JP-A-59-192
095. JP-A-6O-137295), method for dihydroxylating γ-butyrobetaine using microbial enzymes (JP-A-57-39791), asymmetric hydrolysis of DL-o-A VIL/carnitine by esterase (Biotechn
ol, Bioeng, ) vol. 26, p. 911, 198
4 years) are known. These methods are industrially unsatisfactory because the raw materials are expensive, the enzymes are unstable, and the supplementation of expensive coenzymes is required. The present inventors have developed a new L-
After repeated research to establish a method for producing carnitine, he invented a method for biochemically hydrolyzing carnitinamide and filed a separate application 7'C (Patent Application No. 61-19a173). Problems and problems that the invention aims to solve Means for Solving the Problems The above-mentioned separate invention of the present inventors is a method for enzymatically hydrolyzing carnitinamide, which is an intermediate of a very efficient carnitine synthesis method starting from epichlorohydrin, to obtain L-carnitine. This is an excellent method in which synthesis steps and resolution are performed in one step and L-carnitine with high optical purity can be obtained, but the present inventors have further improved this method.

即ち、製品中のL−力ルニチン純度を高めることと、使
用する酵素標品の活性金高めてプロセスをよシ効率的と
することを目標に改良研究を続け、L−カルニチンアミ
ドとD−カルニチンアミドの混合物例えばラセミ性カル
ニチンアミドに作用せしめるのに使用する微生物の培養
方法を研究して、見られた微生物培養〜酵素標品が特異
的にL−カルニチンアミ〆のみを分解して光学純度の高
いL−カルニチンをえる本発明の方法を完成するに至っ
た。
In other words, we continued improvement research with the goal of increasing the purity of L-carnitine in the product and making the process more efficient by increasing the activity of the enzyme preparation used. We researched the cultivation method of microorganisms used to act on mixtures of amides, such as racemic carnitinamide, and found that the microbial culture ~enzyme preparation specifically decomposed only L-carnitinamide and improved the optical purity. The present inventors have completed the method of the present invention for obtaining a high amount of L-carnitine.

作用 本発明の方法は、特願昭61−198173号の方法と
同様に、カルニチンアミドを加水分解して力〃ニチンを
生成せしめる活性を有する微生物をカルニチンアミドに
作用させて力μ二千ンを生成させるのでおるが、特にL
−力μ二チンアミドを特異的に加水分解してL−カルニ
チンを生成するが、D−カルニチンアミドには作用しな
い酵素、L−カルニチンアミド・ヒドロラーゼ(特願昭
62−091938)を特異的に高濃度に生成せしめる
ため、特異的な誘導物質としてL−カルニチンを存在せ
しめた培地中で微生物を培養するものでちる。
Effect The method of the present invention is similar to the method of Japanese Patent Application No. 198173/1983, in which microorganisms having the activity of hydrolyzing carnitinamide to produce nithine are made to act on carnitinamide to generate a force of 2,000 μm. However, especially L
- specifically enhances L-carnitinamide hydrolase (patent application 1981-091938), an enzyme that specifically hydrolyzes ditinamide to produce L-carnitine but does not act on D-carnitinamide. In order to produce a high concentration of L-carnitine, microorganisms are cultured in a medium in which L-carnitine is present as a specific inducer.

使用する微生物は、自然界より、カルニチンアミドから
カルニチンを生成する能力に基いて選択分離することが
できる。具体的には本発明者らが分離した菌株である細
菌菌株CA32−C,CA−10−1−5、CA271
31 、CA30−11.B%CA2B−50A%CA
30−55をあげることができる。これらの菌株は本発
明者らが分離し、本発明に使用しうるものの代表株とし
て微生物工業技術研究所に寄託したものであり、その分
類学的性質は次のとおりである。
The microorganisms used can be selectively isolated from nature based on their ability to produce carnitine from carnitinamide. Specifically, the bacterial strains CA32-C, CA-10-1-5, and CA271 that were isolated by the present inventors
31, CA30-11. B%CA2B-50A%CA
I can give you 30-55. These strains were isolated by the present inventors and deposited at the National Institute of Microbial Technology as representative strains that can be used in the present invention, and their taxonomic properties are as follows.

これらの分離菌は、何れもダラム陰性、好気性の桿菌で
あり、パーゼーズ、マニュアル魯オプ・システマチック
・バクテリオロジ−(Ber−gey、s Manua
l of Systematic Bacteriol
ogy )第1巻(1984年)に従うと以下に記載す
る性質から、同書の分類セクション4のシュードモナダ
シ工科(Pseudomonadaceae )  の
中のシュードモナス(Pseudomonas )属に
属する。
All of these isolates are Durham-negative, aerobic bacilli, and are described by Bergey's Manual Systematic Bacteriology.
l of Systematic Bacteriol
ogy), Volume 1 (1984), it belongs to the genus Pseudomonas in the family Pseudomonadaceae in classification section 4 of the same book, based on the properties described below.

以下、分離株の性質の共通性に基いて、若干のグループ
に分けて分類学的性質を記載する。
The taxonomic properties of the isolates will be described below based on the common characteristics of the isolates, divided into several groups.

先ず全分離株に共通する性質を述べると、上記したとお
υ、何れもダラム陰性、好気性の桿菌であり、大きさは
0.5〜0.8 X 0.7〜五〇ミクロンと比較的小
さいものから、1.2〜1.5×2.4〜4.2ミクロ
ンと比較的大きいものまである(第1表参照)。通常の
条件で多形性は認められず、抗酸性もない。胞子をつく
らず、運動性で極べん毛を有する。肉汁寒天培養でコロ
ニーは小さく、周縁は金縁、隆起は半レンズ−凸状、表
面は平滑で、光沢は半透明、乳白色〜灰白色(CA30
−35のみは別記するように菌体が黄色)、肉汁液体培
養で、表面の生育はなく中等度に濁った生育をする。一
部の菌(CA−520を代表株とする第V群)では葉片
状の沈でんを生ずるが、他の株では沈でんはない。
First, to describe the common characteristics of all the isolates, all of the above are Durham-negative, aerobic bacilli, and the size is relatively small at 0.5-0.8 x 0.7-50 microns. They range from small ones to relatively large ones of 1.2 to 1.5 x 2.4 to 4.2 microns (see Table 1). No polymorphism is observed under normal conditions and there is no acid resistance. It does not produce spores, is motile, and has extremely flagella. When cultured on broth agar, the colony is small, the periphery is golden, the ridge is semi-lens-convex, the surface is smooth, the gloss is translucent, milky white to grayish white (CA30
Only in case of -35, the bacterial cells are yellow (as noted separately), and the growth is moderately cloudy with no growth on the surface when cultured in broth liquid. Some bacteria (group V, of which CA-520 is a representative strain) produce leaflet-like sediments, but other strains do not produce sediments.

ゼラチンを液化せず、MRテスト、VPテスト、インド
ールの生成、でん粉の加水分解は何れも陰性である。無
機窒素源(硝酸塩およびアンモニウム塩)の利用はコハ
ク酸培地で何れも陽性である。オキシダーゼ、カタラー
ゼはともに陽性であり、O−Fテヌトは酸化的である。
It does not liquefy gelatin, and the MR test, VP test, indole production, and starch hydrolysis are all negative. Utilization of inorganic nitrogen sources (nitrates and ammonium salts) were both positive in succinate medium. Oxidase and catalase are both positive, and O-F tenuto is oxidative.

クエン酸の利用はSimonの培地で何れも陽性でを還
元するが、他の株では変化がない(凝固、液化ももちろ
んない)。
When using citric acid, Simon's medium results in positive reduction, but there is no change in other strains (of course there is no coagulation or liquefaction).

糖からの酸生成は第1表に示した以外に、CA30−3
5を除いて何れも、L−アラビノース、D−マンノース
、D−フラクトース、シュクロース、マy )−ス、D
−トレハロース、D−ソノvビット、D−マンノース、
D−フラクトース、グリセリン、でん粉に対して陰性で
ある。
For acid production from sugar, in addition to those shown in Table 1, CA30-3
All except 5 are L-arabinose, D-mannose, D-fructose, sucrose, my)-s, D
-Trehalose, D-sonovit, D-mannose,
Negative for D-fructose, glycerin, and starch.

以下、分離株の性質から更に共通の性質をもつものを群
別して、i、n、m、■、v、vx。
In the following, strains with common characteristics are further classified into groups based on the characteristics of the isolates: i, n, m, ■, v, and vx.

群に分けて分類的性質を第1表に記載する。The classification properties of the groups are listed in Table 1.

第  1  表 ”菌体:黄色 第1表(つづき) 畳5tanier法では+ 以上のような性質を有する菌は夫々の群について数珠づ
つ分離されている。これらの菌をバーセエーズ・マニュ
アル・オブ・シヌテマチック・バクテリオロジー、第1
巻(1984年)に従って同定すると、何れもシュード
モナス(ps8udomonas )属に属すると認め
られた。
Table 1: Bacterial bodies: yellow Table 1 (Continued) In the Tatami 5tanier method, bacteria with the above properties have been isolated in numbers for each group.・Bacteriology, Part 1
(1984), all were recognized to belong to the genus Pseudomonas.

1群はシュードモナス・プチダ(P、 putidaλ
およびシュードモナス・ブラフイルジ−(P。
Group 1 is Pseudomonas putida (P, putidaλ)
and Pseudomonas brachiilgii (P.

delafieldii )と多くの性質を共有するが
、前者とはポリβ−ハイドロキシ酪酸の蓄積で、後者と
は水溶性色素の生成、4℃の生育で異なシ、他にも該当
する菌種がないので、シュードモナス属菌種(Pseu
domonas sp、 )  と同定して、代表株C
A27B1を微生物工業技術研究所(以。
delafieldii), but the former differs from the latter in its accumulation of poly-β-hydroxybutyric acid, and the latter in the production of water-soluble pigments and growth at 4°C, and there are no other corresponding bacterial species. , Pseudomonas sp.
domonas sp, ), and the representative strain C
A27B1 was designated by the Microbial Technology Research Institute (hereinafter referred to as the Institute of Microbial Technology).

下微工研と省略す)に寄託した。■群はシュードモナス
・ブラフイルジーと多くの性質を共有するが、アルギニ
ンの利用、4℃の生育で異る。
(abbreviated as Shimo-Koken). ■The group shares many properties with Pseudomonas blaphyllii, but differs in the use of arginine and growth at 4°C.

硫化水素の生成が陽性でpH5での生育が良好である。It is positive for hydrogen sulfide production and grows well at pH 5.

該当する菌種がないのでシュードモナス属菌種(Pse
udomonas sp、 )  と同定して、代表株
CA30−11Bを微工研に寄託した。■群もシュード
モナス・ブラフイルジーと多くの性質を共有するが、水
溶性色素の生成、4℃の生育で異る。該当する菌種がな
く、シュードモナス属菌種(Pseudomonas 
sp、 )  と同定して、代表株CA28−5OAを
微工研に寄託した。■群はシュードモナス・ブラフイル
ジーとアルギニンの利用、イノシトールの利用、4℃の
生育で異り、該当する菌種がないのでシュードモナス属
菌種(Pseudomonas sp、 )  と同定
して、代表株CA10−1−5を微工研に寄託した。7
群はシュードモナス・アルカリゲネス(Pseu−do
monas alcaligenes )に似た性質を
有するが、グルコース、アルギニンの利用で異り、該当
する菌種がないので、シュードモナス属菌種(Pseu
domonas sp、 )  と同定して代表株CA
32−Cを微工研に寄託した。■群は生育に生育因子を
必要とし、菌体が黄色である点で、キサントモナ7.(
Xanthomonas )属に属するともみられるが
色素の吸収がキサントモナジンと同定されないので、一
応シュードモナス属に属すると考えた。この群の菌株は
、第1表記載の糖尿外にも多くの糖(L−アブビノース
、D−マンノース、D−フラクトース、D−ガラクトー
ス、マルトース、シュクロース、トレハロース、D−マ
ニトール、イノシト−/I/)から酸を生成する。シュ
ードモナス属に該当する菌種を見出せず、シュードモナ
ス属菌種(Pseudomonassp−)  と同定
して代表株CA30−35を微工研に寄託した。
Since there is no corresponding bacterial species, Pseudomonas species (Pse
udomonas sp.), and the representative strain CA30-11B was deposited at the Microtech Institute. The ■ group also shares many properties with Pseudomonas blaphyllii, but differs in the production of water-soluble pigments and growth at 4°C. There is no corresponding bacterial species, and Pseudomonas species
sp, ), and the representative strain CA28-5OA was deposited at the Microtech Institute. The group ■ differs from Pseudomonas blaphyllii in the use of arginine, the use of inositol, and growth at 4°C, and since there is no corresponding bacterial species, it was identified as Pseudomonas sp., and the representative strain CA10-1- 5 was deposited with the National Institute of Fine Technology. 7
The group is Pseudomonas alcaligenes (Pseu-do
monas alcaligenes), but differs in the utilization of glucose and arginine, and there is no corresponding bacterial species, so Pseudomonas species (Pseudomonas species)
Domonas sp, ) was identified as a representative strain CA.
32-C was deposited with the National Institute of Fine Technology. Xanthomona 7. (
Although it appears to belong to the genus Xanthomonas, since the absorption of the dye did not identify it as xanthomonadin, it was assumed that it belonged to the genus Pseudomonas. The strains of this group contain many sugars besides diabetes listed in Table 1 (L-abbinose, D-mannose, D-fructose, D-galactose, maltose, sucrose, trehalose, D-mannitol, inosyto-/I). /) to produce acid. No bacterial species corresponding to the genus Pseudomonas was found, so it was identified as a species of the genus Pseudomonas (Pseudomonas sp-), and the representative strain CA30-35 was deposited at the Microtech Institute.

微工研に寄託した菌株名と微工研の寄託番号を対応して
表すると次のとおシである。
The correspondence between the name of the strain deposited at the Institute of Fine Technology and the deposit number of the Institute of Fine Arts is as follows.

CA27B1   ・・・徽工研菌寄第8912号CA
30−11B−−−微工研菌寄第8910号CA 28
−5 OA−−−微工研菌寄第8909号CA10−1
−5−−−微工研菌寄第89o8号CA!+2−C・1
微工研菌寄第8911号CA30−35 −−−微工研
菌寄第89o7号これらの微生物は、野生株、変異株の
何れも使用でき、微生物またはその培養液から抽出した
酵素も本発明に使用できる。さらに、この酵素活性を有
する固定化酵素、固定化微生物も勿論使用できる。
CA27B1 ... Hui Koken Bacteria No. 8912 CA
30-11B --- Microtechnical Research Institute No. 8910 CA 28
-5 OA --- Microtechnical Research Institute No. 8909 CA10-1
-5-----Feikoken Bakuyori No. 89o8 CA! +2-C・1
Both wild strains and mutant strains of these microorganisms can be used, and enzymes extracted from microorganisms or their culture fluids are also applicable to the present invention. Can be used for Furthermore, immobilized enzymes and immobilized microorganisms having this enzymatic activity can of course also be used.

これらの微生物を培養して必要なL−カルニチンアミド
・ヒドロラーゼ活性の高い標品をえるには、使用微生物
の生育に必要な炭素源、窒素源および無機塩をふくむ培
地に、L−力y 二千ンを加えた培地に微生物を培養す
る。使用するL−カルニチンの培地中の濃度は通常0.
1〜2%が望ましい。この濃度範囲以下または以上の濃
度でも使用可能であるが、この濃度範囲以下では、えら
れる勇生物培養の酵素活性が低くなる。またこの濃度範
囲以上では添加するL−カルニチンのコヌトへの影響が
大きくなる。
In order to culture these microorganisms and obtain the required preparations with high L-carnitinamide hydrolase activity, L-hydrochloride is added to a medium containing carbon sources, nitrogen sources, and inorganic salts necessary for the growth of the microorganisms used. Microorganisms are cultured in a medium to which 1,000 liters of microorganisms are added. The concentration of L-carnitine used in the medium is usually 0.
1 to 2% is desirable. It can be used at concentrations below or above this concentration range, but below this concentration range, the enzyme activity of the resulting brave organism culture will be low. Further, above this concentration range, the effect of added L-carnitine on the conut becomes large.

カルニチンアミドからカルニチンを生成せしめるには、
カルニチンアミドまたはカルニチンをふくむ培地で微生
物を培養すれば該転換活性の高い倍養が見られるが、例
えば、ラセミ性のカルニチンまたはカルニチンアミドを
用いると、L−カルニチンアミドに作用してD−カルニ
チンアミドニ作用しないL−カルニチンアミド・ヒドロ
ラーゼだけでなく、D−カルニチンアミドに作用してD
−カルニチンを生成せしめる酵素、D−カルニチンアミ
ド・ヒドロラーゼモ誘導生成されるので、DL−力ルニ
チンアミドあるいはL−カルニチンアミドとD−カルニ
チンアミドの混合物に微生物あるいはそれに由来する酵
素を作用させる場合にL−カルニチンの他にD−力y二
チンも生成して、製品としてめL−カルニチンの光学純
度を低くする。このことは、通常見られるDL−カルニ
チンアミドまたはDL−力ルニチンを用いた研究では明
らかでなかったが、光学活性のカルニチンアミドまたは
カルニチンを用いた研究で本発明者らによりはじめて明
らかとされたのである。
To generate carnitine from carnitinamide,
If microorganisms are cultured in a medium containing carnitinamide or carnitine, a high degree of conversion activity can be observed, but for example, when racemic carnitine or carnitinamide is used, it acts on L-carnitinamide and converts it into D-carnitinamide. In addition to L-carnitinamide hydrolase, which does not act on D-carnitinamide, D
- Since the enzyme that produces carnitine is produced by induction of D-carnitinamide hydrolase, when a microorganism or an enzyme derived from it is applied to DL-carnitinamide or a mixture of L-carnitinamide and D-carnitinamide, L- In addition to carnitine, D-carnitine is also produced, which lowers the optical purity of L-carnitine as a product. This was not clear in studies using commonly found DL-carnitinamide or DL-lunitine, but was first clarified by the present inventors in studies using optically active carnitinamide or carnitine. be.

L−カルニチンを使用菌の培地中に存在させて使用菌を
培養することにより特異的にL−カルニチンアミド・ヒ
ドロラーゼの生成を高め、そのことにより同時に製品カ
ルニチン中のL−カルニチンの率(光学純度)を高くす
ることが本発明の意図するところである。従ってL−カ
ルニチン以外に他のカルニチン関連物質例えばD−カル
二千ンが同時に存在してもL−カルニチン添加の効果は
あるが、D−カルニチンはL−カルニチンアミド・ヒド
ロラーゼ生成に対する誘導効果は低いので同じカルニチ
ン量であれば、L−カルニチンの純品を用いた場合より
効果が劣る。即ち実質的に純粋なL−力lレニチンの使
用が望ましい。
By culturing the bacteria in the presence of L-carnitine in the culture medium of the bacteria used, the production of L-carnitinamide hydrolase is specifically increased, and at the same time, the percentage of L-carnitine in the product carnitine (optical purity) is increased. ) is the intention of the present invention. Therefore, even if other carnitine-related substances such as D-carnitine are present in addition to L-carnitine, the addition of L-carnitine is effective, but D-carnitine has a low inducing effect on L-carnitinamide hydrolase production. Therefore, if the amount of carnitine is the same, the effect is inferior to that when using pure L-carnitine. Thus, it is desirable to use substantially pure L-renitin.

上記のようにしてつくったL−カルニチンアミド・ヒド
ロラーゼ活性の高い微生物またはそれによシつくった酵
素標品をL−カルニチンアミドとD−カルニチンアミド
の混合物に作用せしめる方法は、基質をふくむ溶液に酵
素標品を加えて反応が進行するまで培養すればよいが、
微生物を酵素標品とする培養は微生物の培養液に基質を
加えて反応せしめてもよく、また、微生物の培養液から
分離した酵素標品、菌体、洗浄菌、凍結乾燥菌体、アセ
トン乾燥菌体など物理化学的、生化学的に処理した菌体
、抽出液、精製物、固定化処理標品などの形でも基質と
接触せしめることができる。
A method in which a microorganism with high L-carnitinamide hydrolase activity prepared as described above or an enzyme preparation prepared therefrom is allowed to act on a mixture of L-carnitinamide and D-carnitinamide is a method in which the enzyme is added to a solution containing the substrate. It is sufficient to add the standard sample and incubate until the reaction progresses, but
For culturing microorganisms as enzyme preparations, a substrate may be added to the microorganism culture solution and reacted.Also, enzyme preparations isolated from the microorganism culture solution, bacterial cells, washed bacteria, freeze-dried bacterial cells, and acetone-dried It is also possible to contact the substrate in the form of physicochemically or biochemically treated bacterial cells, extracts, purified products, immobilized preparations, etc.

基質濃度は、パッチ式、連続式の何れによるかによって
も異るが、パッチ式では一般に媒質中0.1〜40%、
好ましくは0.5〜20%程度で、連続式ではこれより
や一濃度を低下させた方がよい。
The substrate concentration differs depending on whether it is a patch method or a continuous method, but in a patch method, it is generally 0.1 to 40% in the medium.
The concentration is preferably about 0.5 to 20%, and in a continuous system, it is better to lower the concentration by one level.

反応は、普通5〜60℃、好ましくは25〜40℃附近
、pH4〜10附近で行われる。反応時間は、静置、攪
拌、流下環の手段、あるいは酵素標品の形態、力価によ
って異ってくるので一様ではないが、パッチ法では通常
1〜100時間程度である。
The reaction is normally carried out at a temperature of 5 to 60°C, preferably around 25 to 40°C, and at a pH of around 4 to 10. The reaction time varies depending on the means of standing, stirring, and flowing down, or the form and potency of the enzyme preparation, but it is usually about 1 to 100 hours in the patch method.

反応の進行は、薄層クロマトグラフィーにより力lレニ
チンの生成を追跡して、あるいはペアソンらの酵素法に
よるL−カル二千ンの分析により行なう。総カルニチン
中に占めるL体とD体の比率あるいは光学純度は、反応
液からシリカゲルのクロマトグラフィーによりカルニチ
ンを分Hし、L−フェニルアラニンのカルニチンアミド
に変換した後゛、高速液体クロマトグラフ、r−テL−
フエニpアラニンのL−カルニチンアミドとL−フェニ
ルアラニンのD−カルニチンアミドの両者の面積比で決
定することができる。反応終了後、既知のカルニチン精
製法によシ、たとえば反応液をイオン交換樹脂のカラム
にかけ、稀アンモニア水で溶出、濃縮することK ヨV
) L−カルニチンクロライドとして回収される。
The progress of the reaction is monitored by tracking the production of L-renitin by thin layer chromatography, or by analyzing L-callenitin by the enzymatic method of Pearson et al. The ratio of L-form and D-form in total carnitine or the optical purity can be determined by separating carnitine from the reaction solution by chromatography on silica gel and converting it into carnitinamide of L-phenylalanine. TeL-
It can be determined by the area ratio of both L-carnitinamide of phenylated p-alanine and D-carnitinamide of L-phenylalanine. After the reaction is completed, the reaction solution is applied to an ion exchange resin column, eluted with dilute aqueous ammonia, and concentrated using a known carnitine purification method.
) Recovered as L-carnitine chloride.

次に本発明の実施例を示す。Next, examples of the present invention will be shown.

実施例1 グルコース2%、コーンスチープリ力−2%。Example 1 Glucose 2%, corn steeple force - 2%.

NaCA  o、 5 %、 K2HPO4G、 75
%、 KH2PO40,25%。
NaCA o, 5%, K2HPO4G, 75
%, KH2PO40,25%.

MPSO4−7H,O0,01%、 Fe3O3−7H
200,001%の組成の基礎培地に第1表に示した濃
度にL−カルニチン、D−カルニチンアミドまたはD−
カルニチン(何れも塩酸塩)の何れかを加えた培地(p
H7,0)を30−づつ30〇−容三角フラスコに入れ
て滅菌したものに、シュードモナス属細菌CA28−5
0Aを植菌して、26℃で毎分220回転の速度で72
時間振とり培養した。培養液から・菌体を遠心分離によ
り集めて2回燐酸緩衝液(pH7,0)で洗浄したもの
(そのり 培養の培養液量と同量)にけん濁して26℃で72時間
静置反応させた結果第1表に示したと)おりの生成率で
L−カルニチンが生成した。なお、生育培養にこれらの
化合物を添加しない培養からの菌体によるL−カルニチ
ン生成率は2.9は完全に純粋ではなくL一体を微量ふ
くむものであったが、L−カルニチ/(塩酸塩)のL−
カルニチン生成に対する効果が用いたD−カルニチンア
ミド(&)’JたはD−カルニチン(塩酸塩)に比して
きわめて高いことが明らかである。更に注目すべきは、
生成した全カルニチン中のL−力μニチンの率である。
MPSO4-7H, O0,01%, Fe3O3-7H
L-carnitine, D-carnitinamide or D-carnitine was added to the basal medium with a composition of 200,001% at the concentrations shown in Table 1.
Medium containing either carnitine (both hydrochloride) (p
Pseudomonas bacterium CA28-5 was added to the sterilized sterilized 30-mL Erlenmeyer flask.
Inoculate 0A and incubate at 26°C and 72°C at a speed of 220 revolutions per minute.
The cells were cultured for a period of time. From the culture solution - Bacterial cells were collected by centrifugation, washed twice with phosphate buffer (pH 7,0), suspended in the same amount of culture solution (the same volume as the culture solution), and incubated at 26°C for 72 hours. As a result, L-carnitine was produced at the production rate shown in Table 1. The production rate of L-carnitine by bacterial cells from a culture without these compounds added to the growth culture was 2.9, which was not completely pure and contained a trace amount of L, but L-carnitine/(hydrochloride) ) of L-
It is clear that the effect on carnitine production is significantly higher than that of D-carnitinamide (&)'J or D-carnitine (hydrochloride) used. What is even more noteworthy is that
It is the percentage of L-μnitine in the total carnitine produced.

即チ、L−カルニチン(塩酸塩)を酵素の誘導物質とし
て用いた場合は、L−カルニチンの率は99Xい率を示
した。D−力)v ニ千ン(塩酸塩)を用ぜハた場合は
、L−カルニチンの生成率が低く、全カルニチン中のL
−カルニチンの率は95〜97%とや\低い値を示した
That is, when L-carnitine (hydrochloride) was used as an inducer of the enzyme, the ratio of L-carnitine was 99X. D-force) v When Nisenine (hydrochloride) is used, the production rate of L-carnitine is low, and L-carnitine in the total carnitine is
-The carnitine rate was 95-97%, which was a rather low value.

第す表 ”′+ l@fJi9 a、4X (DB : LKa
=9 a 4 : 1.6、脣簀 純度99.48%(
D体:L体比=99.48:(152)実施例2 実施例1でL−カルニチン塩酸塩(1,5%をふくむ培
地を用いて実施した反応液から菌体を除去したF液をp
H1,0に塩酸で調整後、カチオン交換樹脂のカラムに
通し、吸着したL−カルニチンを2%アンモニア水で溶
出し、L−カッV二チンの溶出分画を減圧濃縮して乾固
したものを温エタノールにとかして冷却し、L−カルニ
チンの結晶をえた。この結晶の光学純度を光学異性体過
剰率(ee )で表わすと98%であった。
Table "'+ l@fJi9 a, 4X (DB: LKa
=9 a4: 1.6, purity 99.48% (
D-form: L-form ratio = 99.48: (152) Example 2 F solution from which bacterial cells were removed from the reaction solution carried out in Example 1 using a medium containing L-carnitine hydrochloride (1.5%) p
After adjusting to H1,0 with hydrochloric acid, it was passed through a cation exchange resin column, the adsorbed L-carnitine was eluted with 2% aqueous ammonia, and the eluted fraction of L-kat V-nithine was concentrated under reduced pressure to dryness. was dissolved in warm ethanol and cooled to obtain L-carnitine crystals. The optical purity of this crystal, expressed as optical isomer excess (ee), was 98%.

実施例3 グルコース1%、ペプトンCL5%、肉エキスQ、5%
、NaC2Q、5%、 NH4Ct0.1%、 KH2
O4Q、75%、 KH2PO4Q、 25%、 Mr
SO4−7E(20Q、 01%、 Fe3O3”7H
200,OO1% 、 L−カルニチン塩酸塩15%の
組成の培地(pH7,2)に第2表に示したシュードモ
ナス属菌株を植えて、26℃で毎分295回転の速度で
72時間振とう培養した後、菌体を遠心分離によυ集め
燐酸緩衝液(pH7,0)で2回洗浄後、DL−カルニ
チンス0の燐酸緩衝液(生育培養の培養液量と同量)に
けん濁して26℃で静置反応させたときのL−力ル二千
ン生成率は第2表に示したとおりであった。なお上記培
地よりL−カルニチン塩酸塩を除いた培地で培養してえ
た菌体を用いた場合のし一力ルニチン生成率は144時
間反応で2.0〜2.9%であった。
Example 3 Glucose 1%, Peptone CL 5%, Meat Extract Q, 5%
, NaC2Q, 5%, NH4Ct0.1%, KH2
O4Q, 75%, KH2PO4Q, 25%, Mr
SO4-7E (20Q, 01%, Fe3O3”7H
Pseudomonas strains shown in Table 2 were planted in a medium (pH 7.2) with a composition of 1% 200,00 and 15% L-carnitine hydrochloride, and cultured with shaking at 26°C at a speed of 295 revolutions per minute. After that, the bacterial cells were collected by centrifugation, washed twice with phosphate buffer (pH 7,0), and then suspended in DL-carnitinus 0 phosphate buffer (same volume as the culture solution volume for the growth culture). The production rate of L-2,000 ton when the reaction was allowed to stand at 26° C. was as shown in Table 2. In addition, when using bacterial cells cultured in a medium from which L-carnitine hydrochloride was removed from the above medium, the lunitin production rate was 2.0 to 2.9% after 144 hours of reaction.

第  外 表 参考例 カルニチン塩酸塩またはD−カルニチン塩酸塩を1.0
%の濃度に加えた培地で、シュードモナス属細菌CA3
0−11BおよびCAi O−1体°対し体比9a4:
1.6)を5%の濃度にふくむ燐酸緩衝液(生育培養の
培養液量と同量)にけん濁して26℃で静置反応させた
ときのp〜力Wニチン生成量は第3表に示したとおシで
あった。即ちp−力μ=チンアミドからD−カルニチン
を生成する酵素、D−カルニチンアミド・ヒドロラーゼ
の生成に対して、L−カル二千ン、D−カルニチンの効
果はなく、一方D−力、ルニチンアミドの効果が示され
た。
Outer Table Reference Examples Carnitine hydrochloride or D-carnitine hydrochloride 1.0
Pseudomonas bacterium CA3 in culture medium added to a concentration of %
0-11B and CAi O-1 body ratio 9a4:
1.6) in a phosphate buffer solution containing 5% concentration (same volume as the culture solution volume for growth culture) and allowed to stand at 26°C for a static reaction. Table 3 shows the amount of nitine produced. It was shown in . That is, p-force μ = L-carnitine and D-carnitine have no effect on the production of D-carnitinamide hydrolase, an enzyme that generates D-carnitine from tinamide; It has been shown to be effective.

第表表     力 / うパ′。Table Power / Upa'.

シ) 才S 発明の効果 本発明は上述したようにカルニチン合成の中間体である
DL−カルニチンアミドに微生物もしくけそれに由来す
る酵素を作用させて、光学純度の高いL−カ!レニチン
を効率よく生成せしめるもので、医薬原料その他に需要
のあるL−ルニチンの工業的製法を提供するものである
Effects of the Invention As described above, the present invention produces L-carnitinamide with high optical purity by allowing enzymes derived from microorganisms to act on DL-carnitinamide, which is an intermediate for carnitine synthesis. The present invention provides an industrial method for producing L-runitin, which efficiently produces renitin and is in demand as a raw material for pharmaceuticals and other uses.

特許出願人  パイオール株式会社 代表者 中 山   清 中央化成品株式会社 代表者 水 島 喜三部Patent applicant: Pyall Co., Ltd. Representative Kiyoshi Nakayama Chuo Kaseihin Co., Ltd. Representative Kisanbe Mizushima

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ラセミ性カルニチンアミドからL−カルニチンまた
はL−カルニチンとD−カルニチンを生成する能力を有
する微生物を、L−カルニチン存在下で培養することに
よりL−カルニチンアミド・ヒドロラーゼを特異的に誘
導せしめた培養、または該培養に由来する酵素をL−カ
ルニチンアミドとD−カルニチンアミドの混合物に作用
させてL−カルニチンを生成せしめることを特徴とする
L−カルニチンの製造法。 2、使用する微生物がシュードモナス(¥Pseu¥−
¥domonas¥)属の微生物である特許請求の範囲
第1項記載の製造法。
[Claims] 1. L-carnitinamide hydrolase is produced by culturing a microorganism capable of producing L-carnitine or L-carnitine and D-carnitine from racemic carnitinamide in the presence of L-carnitine. A method for producing L-carnitine, which comprises producing L-carnitine by causing a specifically induced culture or an enzyme derived from the culture to act on a mixture of L-carnitinamide and D-carnitinamide. 2. The microorganism used is Pseudomonas (¥Pseu¥-
The method according to claim 1, wherein the microorganism is of the genus Domonas.
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