JPH0235094A - Long-term continuous production of tropane alkaloid by filariform root culture - Google Patents

Long-term continuous production of tropane alkaloid by filariform root culture

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JPH0235094A
JPH0235094A JP18578588A JP18578588A JPH0235094A JP H0235094 A JPH0235094 A JP H0235094A JP 18578588 A JP18578588 A JP 18578588A JP 18578588 A JP18578588 A JP 18578588A JP H0235094 A JPH0235094 A JP H0235094A
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Abstract

PURPOSE:To continuously produce in high efficiency for a long period the title compound for e.g., drugs by making a culture, in an ammonium ion-free culture medium containing nitrate ion at specified amount, of filariform roots induced by infecting a Solanaceae plant with Agrobacterium rhizogenes. CONSTITUTION:Filariform roots induced by infecting a Solanaceae plant (e.g., Duboisia leichhardtii) with Agrobacterium rhizogenes are put to culture in a culture medium free from ammonium ion but containing 25-100mM of nitrate ion to deliver tropane alkaloid into the culture medium in high efficiency and the resultant culture medium containing the tropane alkaloid is allowed to flow into an adsorptive resin fitted out of said culture medium to make said alkaloid absorb on the resin followed by recovering said alkaloid, thereby continuously producing the objective tropane alkaloid for a long period.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ナス科植物から誘発した毛状根を培養し、医
薬品などとして重要なトロパンアルカロイドを効率よく
長期に連続製造する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for culturing hairy roots induced from plants of the Solanaceae family to efficiently and continuously produce tropane alkaloids, which are important as pharmaceuticals, over a long period of time.

〔従来技術および問題点〕[Prior art and problems]

ナス科植物が含有するスコポラミン、l−ヒョシアミン
などのトロパンアルカロイドは、鎮痛剤、鎮痙剤、抗パ
ーキンソン病薬などに用いられる。
Tropane alkaloids such as scopolamine and l-hyocyamine contained in Solanaceous plants are used as analgesics, antispasmodics, anti-Parkinson's drugs, and the like.

これらの化合物は、天然の植物体から抽出して製造され
ているが、含有植物の栽培は長期にわたること、天候に
左右されること、また、栽培地域が限定されていること
、など生産に多くの問題点がある。そのため、植物組織
培養技術を応用し、植物有用成分を安価に工業生産する
試みがなされている。植物の外植片から誘導したカルス
を培養することにより、トロパンアルカロイドを生産さ
せようとした試みは多いが、はとんどの場合、トロパン
アルカロイドを全く生産しないか、生産してもごく微量
であった。そこで、すでに、本発明者らは、土壌細菌で
あるアグロバクテリウム・リゾゲネスを植物体に感染す
ることにより誘発した毛状根から、高増殖性でしかもア
ルカロイド高生産性の毛状根を選択し、それらを培養す
ることにより、アルカロイドを製造する方法を開発した
(特開昭61−25419 ) 、この方法は、毛状根
を一定期間培養した後収穫し組織を粉砕して、組織中に
蓄積したアルカロイドを抽出するといった煩雑な製造工
程を要する。
These compounds are manufactured by extracting them from natural plants, but there are many challenges to production, such as the long-term cultivation of the plants containing them, the dependence on the weather, and the limited cultivation area. There is a problem with this. Therefore, attempts are being made to industrially produce useful plant components at low cost by applying plant tissue culture techniques. There have been many attempts to produce tropane alkaloids by culturing calli derived from plant explants, but in most cases, they either do not produce tropane alkaloids at all or only produce a very small amount of tropane alkaloids. Ta. Therefore, the present inventors have already selected highly proliferative and highly alkaloid-producing hairy roots from hairy roots induced by infecting plants with the soil bacterium Agrobacterium rhizogenes. developed a method for producing alkaloids by culturing them (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-25419). This method involves culturing hairy roots for a certain period of time, harvesting them, crushing the tissue, and accumulating it in the tissue. It requires a complicated manufacturing process to extract the alkaloids.

一方、毛状根を培養すると培地中にアルカロイドを漏出
することが知られている。しかし、通常その量は微量で
あり、しかも、アルカロイドの培地中での存在を確認し
ただけであって、効果的な回収法は知られていなかった
(Plant Ce1l Reports、 5.11
1(1986) 、特開昭62−20579、Biot
echnology Letters、 8.415 
(1986))。
On the other hand, it is known that when hairy roots are cultured, alkaloids leak into the medium. However, the amount is usually small, and the existence of alkaloids in the culture medium has only been confirmed, and no effective recovery method has been known (Plant Cell Reports, 5.11).
1 (1986), JP-A-62-20579, Biot
technology Letters, 8.415
(1986)).

〔問題解決の手段〕[Means of problem solving]

本発明者らは、ナス科植物の毛状根からトロパンアルカ
ロイド、特にスコポラミンを培地中に効率よく漏出させ
る培養方法を鋭意研究の結果見出し、さらに、培地に漏
出したトロパンアルカロイドを培地外にとりつけた吸着
樹脂で効率よく吸着回収し、しかも、樹脂を交換するこ
とによりトロパンアルカロイドを長期連続的に生産する
方法を見いだした。 すなわち、本発明は、ナス科植物
にアグロバクテリウム・リゾゲネスを感染させ誘発した
毛状根をアンモニウムイオンを含まない、高い硝酸イオ
ン濃度(25〜100mM)を含む培地で培養すること
により、トロパンアルカロイド、特にスコポラミンを効
率よく漏出させる方法、およびアグロバクテリウム・リ
ゾゲネスを感染させ誘発した毛状根を培養し、毛状根が
培地に漏出したトロパンアルカロイドを培地外に取りつ
けた巨大網状樹脂などの吸着樹脂に培地を流すことによ
りに吸着させた後、効率よく回収することを特徴とする
トロパンアルカロイドの製造方法を提供スル。
As a result of extensive research, the present inventors discovered a culture method that efficiently leaks tropane alkaloids, particularly scopolamine, into the medium from the hairy roots of Solanaceous plants, and furthermore, they have succeeded in fixing the tropane alkaloids leaked into the medium outside the medium. We have discovered a method to efficiently adsorb and recover tropane alkaloids using an adsorption resin, and to continuously produce tropane alkaloids over a long period of time by replacing the resin. That is, the present invention involves culturing the induced hairy roots of Solanaceae plants by infecting them with Agrobacterium rhizogenes in a medium that does not contain ammonium ions and contains a high nitrate ion concentration (25 to 100 mM), thereby producing tropane alkaloids. , especially a method for efficiently leaking scopolamine, and adsorption of tropane alkaloids leaked into the medium by the hairy roots infected and induced with Agrobacterium rhizogenes using a giant reticular resin attached outside the medium. Provided is a method for producing tropane alkaloids, which is characterized in that tropane alkaloids are efficiently recovered after being adsorbed by flowing a medium through a resin.

本方法によれば、毛状根の生産するトロパンアルカロイ
ドを培地中に漏出させ、それを連続的に吸着回収するこ
とにより、毛状根のトロパンアルカロイド生産性が高ま
り、吸着樹脂の交換により長期の連続生産が可能となっ
た。しかも、抽出精製が容易になることから、トロパン
アルカロイド、特に、スコポラミンを有利に生産するこ
とが可能となる。 次に本発明について詳細に説明する
According to this method, tropane alkaloids produced by hairy roots are leaked into the medium and continuously adsorbed and collected, thereby increasing tropane alkaloid productivity of hairy roots. Continuous production became possible. Moreover, since extraction and purification becomes easy, it becomes possible to advantageously produce tropane alkaloids, especially scopolamine. Next, the present invention will be explained in detail.

本発明ではトロパンアルカロイドを生産する任意のナス
科植物が用いられるが、スコポラミン含量の高いズボイ
シア属植物ズボイシア・ライヒハルディ(Dubois
ia Ieichhardtii ) 、ズボイシア・
ミオボロイデス(Duboisia va o oro
ides)およびズボイシア・ポツプ−デイ(厘匝n凰
」並凱剋旦[)などを用いるのが好ましい。
In the present invention, any Solanaceae plant that produces tropane alkaloids can be used.
ia Ieichhardtii), Zboisia
Myoboroides (Duboisia va o oro)
It is preferable to use Zboisia popu-dei (厘匝凰) 中凱剋dan [) and the like.

毛状根の誘発に用いられるアグロバクテリウム・リゾゲ
ネスとしては、特に限定されるものではなく、例えばA
4.15834.1855.8196.2659株など
公知のものが挙げられる(Mo1. Gen、 Gen
et、190゜204 (1983) )。
Agrobacterium rhizogenes used to induce hairy roots is not particularly limited, and for example, Agrobacterium rhizogenes is used for inducing hairy roots.
Known strains include the 4.15834.1855.8196.2659 strain (Mo1. Gen, Gen
et, 190°204 (1983)).

ナス科植物にアグロバクテリウム・リゾゲネスを感染さ
せ毛状根を誘発する方法としては 1.植物固体の一部
への直接接種法、2.培養組織への接種法、3.植物体
のプロトプラストとアグロバクテリウム・リゾゲネスと
の共存培養、4.アグロバクテリウム・リゾゲネスのR
iプラスミドまたはその一部のDNA ヲエレクトロボ
ーレーション、マイクロインジェクションなどにより導
入する方法、などがある。
The method of infecting Solanaceae plants with Agrobacterium rhizogenes to induce hairy roots is as follows: 1. Direct inoculation method on part of the plant solid; 2. Method of inoculating cultured tissue, 3. Co-culture of plant protoplasts and Agrobacterium rhizogenes, 4. Agrobacterium rhizogenes R
Methods include introducing the DNA of a plasmid or a portion thereof by electroboration, microinjection, or the like.

上記の方法で誘発した毛状根は、カルへニジリン、テト
ラサイクリンなどの抗生物質を含む培地で培養する、あ
るいは、根端組織を切り出し早いサイクルで植えかえる
、などにより除菌する。
The hairy roots induced by the above method are sterilized by culturing them in a medium containing antibiotics such as calhenidiline and tetracycline, or by cutting out the root tip tissue and replanting it at a rapid cycle.

除菌した毛状根を植物ホルモン無添加の培地で継代培養
する。培地は既知の無機塩合成培地に炭素源を加えたも
のを基本とし、これにビタミン類、アミン酸類、有機物
などを加えたものを用いる。
The sterilized hairy roots are subcultured on a medium without plant hormones. The medium is basically a known inorganic salt synthetic medium to which a carbon source is added, to which vitamins, amino acids, organic substances, etc. are added.

例えば、IIF培地(Agric、 Biol、 Ch
eIll、、50.2715(1986))、ヘラー壇
地、ホワイト培地、リンスマイヤーアンドスクーグ(L
S)培地、ガンボルグの85培地などが用いられる。
For example, IIF medium (Agric, Biol, Ch
eIll, 50.2715 (1986)), Heller Danchi, White Medium, Linsmeyer and Skoog (L
S) medium, Gamborg's 85 medium, etc. are used.

〈トロパンアルカロイド高漏出株の培養方法〉本発明で
は、上記の方法で得られた毛状根を、植物ホルモン無添
加の液体培地で培養する。
<Culture method of strain with high tropane alkaloid leakage> In the present invention, the hairy roots obtained by the above method are cultured in a liquid medium without addition of plant hormones.

培地の無機成分のうち無機窒素を除く成分については、
既知の無機塩合成培地の成分を基本とし、これにビタミ
ン類、アミノ酸類、有機物などを、加えたものを用いる
。無機窒素については、アンモニウムイオンを含まない
、硝酸イオン4度25〜100mMとなる培地を用いる
ことを特徴とする。アンモニウムイオンを含む培地、硝
酸イオン濃度が25mMより低い培地、および100m
Mより高い培地ではトロパンアルカロイドの漏出量が低
下するので好ましくない。硝酸イオンを含みアンモニウ
ムイオンを含まない無機塩であれば化合物は特定されな
いが、硝酸カリウム、硝酸ナトリウムなどが例示できる
。また、これらの培地組成を改良したものも使用できる
Regarding the inorganic components of the medium excluding inorganic nitrogen,
It is based on the ingredients of known inorganic salt synthetic media, and contains vitamins, amino acids, organic substances, etc. Regarding inorganic nitrogen, it is characterized by using a medium that does not contain ammonium ions and has a nitrate ion concentration of 25 to 100 mM. Medium containing ammonium ions, medium with nitrate ion concentration lower than 25mM, and 100mM
A medium with a higher concentration than M is not preferred because the leakage amount of tropane alkaloid decreases. The compound is not specified as long as it is an inorganic salt that contains nitrate ions but does not contain ammonium ions, but examples include potassium nitrate and sodium nitrate. Furthermore, improved medium compositions of these can also be used.

アンモニウムイオンを含まず硝酸イオン濃度20mMよ
り低い基本培地、例えば、HF培地、ヘラ−培地、ニッ
チ培地、ニッチアンドニッチ培地、クツツブ培地などで
は、硝酸イオンを含む化合物、例えば、硝酸カリウム、
硝酸ナトリウムで、硝酸イオン濃度を25〜100a+
Mに改変する。アンモニウムイオンを含み硝酸イオン濃
度25−Mより低い基本培地、例えば、シェンクアンド
ヒルデプラント培地、コーレンバッハアンドシュミット
培地などでは、アンモニウムイオンを含む成分を除き、
硝酸イオ7i11度ヲ25〜100mMに改変する。ア
ンモニウムイオンを含み、硝酸イオン濃度が25〜11
00IIの基本培地、例えば、リンスマイヤーアンドス
クーグ培地、ガンボルグの85培地などでは、アンモニ
ウムを含む成分を除く。
In basic media that do not contain ammonium ions and have a nitrate ion concentration of less than 20 mM, such as HF medium, Heller's medium, Niche medium, Niche and Niche medium, and Kutubu medium, compounds containing nitrate ions, such as potassium nitrate,
Adjust the nitrate ion concentration to 25-100a+ with sodium nitrate.
Change to M. In basic media that contain ammonium ions and have a nitrate ion concentration lower than 25-M, such as Schenk and Hildeplant medium and Kolenbach and Schmidt medium, components containing ammonium ions are removed.
Modify nitrate 7i11 degree to 25-100mM. Contains ammonium ions and has a nitrate ion concentration of 25 to 11
00II basic medium, such as Linsmeyer and Skoog medium, Gamborg's 85 medium, etc., exclude ammonium-containing components.

炭素源としては、シg糖、グルコース、フラクトースな
どが使用できるが、特にショ糖が好ましい。糖濃度は1
〜10χ−/V好ましくは、3〜5χW/Vである。培
地のpH値は、弱酸性から中性、すなわちpH4,0〜
7.0が適当であり培養温度は通常20〜30°C1好
ましくは24〜27°Cで行う、培養槽は、毛状根を傷
つけないものが好ましく、エアーリフト型培養槽、回転
培養槽、あるいは旋回培養槽などが適している。旋回培
養の場合は、50〜150rpn+程度の回転数が好ま
しい。暗所で1〜6週間程度培養すると、毛状根の増殖
とともに、毛状根からスコポラミン、ヒョシアミンが培
地中に高濃度漏出する。
As the carbon source, sigose, glucose, fructose, etc. can be used, but sucrose is particularly preferred. Sugar concentration is 1
-10χ-/V, preferably 3-5χW/V. The pH value of the medium ranges from weakly acidic to neutral, i.e. pH 4.0~
7.0 is appropriate, and the culture temperature is usually 20 to 30°C, preferably 24 to 27°C.The culture tank is preferably one that does not damage the hairy roots, such as an air lift type culture tank, a rotary culture tank, Alternatively, a rotating culture tank is suitable. In the case of rotational culture, the rotation speed is preferably about 50 to 150 rpm+. When cultured in the dark for about 1 to 6 weeks, high concentrations of scopolamine and hyocyamine leak from the hairy roots into the medium as the hairy roots proliferate.

この方法により、スコポラミンを1〜2mg150m1
/4wk程度培地に漏出する毛状根株を選定できる。
By this method, 1-2 mg 150 ml of scopolamine
/4wk can be selected for hairy root stocks that leak into the medium.

〈培地中に漏出したトロパンアルカロイドの回収法〉 (1)吸」目罎l仝11【1 上記のようにして得られたトロパンアルカロイド高漏出
性ナス科植物毛状根を植物ホルモン無添加の液体培地で
培養する。培地は既知の無機塩合成培地に炭素源を加え
たものを基本とし、これにビタミン類、アミノ酸類、有
機物などを加えたものを用いる0例えば、HF培地、ヘ
ラ−培地、ホワイト培地、リンスマイヤーアンドスクー
グ培地、ガンボルグの85培地などが用いられる。前記
のくトロパンアルカロイド高漏出株の培養方法〉で示し
た培地で培養することが、トロパンアルカロイドの漏出
量が高く、好ましい。
<Method for recovering tropane alkaloids leaked into the culture medium> (1) Infusion of the hairy roots of the tropane alkaloid-rich Solanaceae plant obtained as described above into a liquid containing no plant hormones. Culture in medium. The medium is basically a known inorganic salt synthetic medium to which a carbon source is added, and to which vitamins, amino acids, organic substances, etc. are added. For example, HF medium, Heller medium, White medium, Linsmeyer medium. Andskoog medium, Gamborg's 85 medium, etc. are used. It is preferable to culture in the medium shown in the above-mentioned "Culture method for strain with high tropane alkaloid leakage" because the amount of tropane alkaloid leaked is high.

培養装置は、培養槽、吸着樹脂入カラム、ポンプから構
成される。培養槽は、回転培養槽、旋回培養槽なども用
いることができるが、エアーリフト型培養槽を用いるの
が好ましい、この場合通気は酸素ないし、空気でおこな
う、培養装置−式の概念図を図1に示す。
The culture device consists of a culture tank, a column containing adsorption resin, and a pump. Although a rotating culture tank, a rotating culture tank, etc. can be used as the culture tank, it is preferable to use an air lift type culture tank. In this case, aeration is performed with oxygen or air. Shown in 1.

カラムには吸着樹脂を充填する。吸着樹脂としては、イ
オン交換樹脂、シリカゲル、活性炭なども使用できるが
、スコポラミン、ヒョシアミンなどのトロパンアルカロ
イドの吸着率が高く、ニコチンや培地成分の吸着率が低
い、巨大網状構造樹脂を使用することが望ましい。巨大
網状構造樹脂として、アンバーライト” XAD−2、
XAD−4、XAD−7(オルガノ社)や、ダイヤイオ
ン員HP20、HP40、)IP50、HPIMG、H
P2MG(三菱化成)などがあげられる。
The column is filled with adsorption resin. Ion exchange resins, silica gel, activated carbon, etc. can be used as adsorption resins, but it is preferable to use giant network structure resins, which have a high adsorption rate for tropane alkaloids such as scopolamine and hyocyamine, and a low adsorption rate for nicotine and medium components. desirable. As a giant network structure resin, Amberlite" XAD-2,
XAD-4,
Examples include P2MG (Mitsubishi Kasei).

ポンプは、培養槽から培地をカラムに送り込む能力があ
れば、特定されない、流量も特定されないが、好ましく
は、流量5V=2〜15(処理(1)/(樹脂量(1)
X時間(5)))である。
The pump is not specified as long as it has the ability to send the culture medium from the culture tank to the column, and the flow rate is also not specified, but preferably the flow rate is 5V = 2 to 15 (processing (1) / (resin amount (1)
X time (5))).

ポンプを運転させ、培地の一部をカラムに流す。Operate the pump and flow some of the medium into the column.

カラムに流した培地は、全量廃棄する、一部廃棄し新鮮
培地を追加する、全量培養槽に戻す、のいずれでもかま
わない。ポンプを始動する時期は特定されないが、培養
開始と同時に始動するとアルカロイドの回収量が増すの
で好ましい。、吸着樹脂を、培養期間中、例えば、5日
から10日ごとに新しいものと交換することにより、長
期間、連続的に生産を継続できる。
The medium poured into the column may be discarded in its entirety, partially discarded and fresh medium added, or returned in its entirety to the culture tank. Although the timing of starting the pump is not specified, it is preferable to start the pump at the same time as the start of culture, since this increases the amount of alkaloid recovered. By replacing the adsorption resin with a new one every 5 to 10 days during the culture period, production can be continued continuously for a long period of time.

(2)゛  ロバンアルカロイドの 上記方法で樹脂に吸着したトロパンアルカロイドは、有
機溶媒、好ましくはメタノール、エタノールあるいはメ
タノール、エタノールとアンモニアの混合物で溶出する
ことができる。
(2) Tropane alkaloids adsorbed onto the resin in the above method can be eluted with an organic solvent, preferably methanol, ethanol or a mixture of methanol, ethanol and ammonia.

溶出したトロパンアルカロイドを含む溶液からのスコポ
ラミン、ヒョシアミンの精製は、通常の方法で行うこと
ができる。例えば、スコポラミンの精製品は、トロパン
アルカロイドを含む溶液を蒸発乾固し、残査を0.5N
硫酸に溶解、濾過した後、25%アンモニア水を加えp
H9〜lOに調整し、クロロホルムで抽出し減圧乾固す
ることにより、粗アルカロイド画分を得る、IN臭化水
素酸で中和後濃縮し、臭化水素酸スコポラミンとして結
晶化させることにより得られる。
Purification of scopolamine and hyocyamine from a solution containing the eluted tropane alkaloid can be performed by a conventional method. For example, a purified product of scopolamine is obtained by evaporating a solution containing the tropane alkaloid to dryness, and then converting the residue to 0.5N
After dissolving in sulfuric acid and filtering, add 25% ammonia water and p
The crude alkaloid fraction is obtained by adjusting the H9 to 1O, extracting with chloroform, and drying under reduced pressure. Obtained by neutralizing with IN hydrobromic acid, concentrating, and crystallizing as scopolamine hydrobromide. .

次に実施例を挙げ、本発明をさらに詳細に説明する。以
下の実施例は、本発明を例示的に示すものであり、本発
明は以下に挙げる実施例のみに限定されるものではない
Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. The following examples illustrate the present invention, and the present invention is not limited only to the examples listed below.

実施例1 ズボイシア・ライヒハルディの毛状根をHF培地で継代
培養した。HF(硝酸ナトリウム7.0mMを含む)液
体培地50m lに硝酸カリウム301を添加した培地
を調製し、IIF−3培地と′した。毛状根100mg
湿重をIIF−3液体壇地50m1に植え込み、85r
pmの旋回培養で4週間暗所25°Cで培養した。
Example 1 Hairy roots of Zboisia reichhardii were subcultured in HF medium. A medium was prepared by adding potassium nitrate 301 to 50 ml of HF (containing 7.0 mM sodium nitrate) liquid medium, and was designated as IIF-3 medium. Hairy roots 100mg
Wet weight was planted in 50m1 of IIF-3 liquid platform, 85r
The cells were cultured in the dark at 25°C for 4 weeks in a rotating culture at pm.

その結果、培地および根に含まれるスコポラミン量は、
それぞれ、1.4〜1.9mg 、 (1,5〜2.4
n+gであった。
As a result, the amount of scopolamine contained in the medium and roots is
1.4-1.9 mg, (1.5-2.4
It was n+g.

実施例2〜4、比較例1〜4 無機窒素濃度を表1に示したように変えた以外は実施例
1と同様にして行った結果を表1に示す。
Examples 2 to 4, Comparative Examples 1 to 4 Table 1 shows the results obtained in the same manner as in Example 1 except that the inorganic nitrogen concentration was changed as shown in Table 1.

実施例5 ズボイシア・ライヒハルデイ毛状根りローン計29株(
100n+g湿重)をHF−3培地50m1に植え込み
、85rp−の旋回培養で4週間暗所25”Cで培養し
た。そのうち、スコポラミン漏出量が最も高い値2.0
mgとなったDL47−1株を選抜した。
Example 5 A total of 29 plants of Zboisia reichhardei with hairy roots (
100n+g wet weight) was planted in 50ml of HF-3 medium and cultured in the dark at 25"C for 4 weeks with rotational culture at 85rp-.Among these, the amount of scopolamine leaked was the highest, 2.0
The DL47-1 strain that yielded 1.0 mg was selected.

実施例6 アルカロイドが漏出したと仮定した培地(以下、仮想培
地と略する)として、HF培地に、スコポラミン200
削g/l、ヒョシアミン200mg/ 1、ニコチン2
mg/lの濃度で溶解したものを調製した。アンバーラ
イトXAD−225m1を直径20IIIII、長さ9
5m+*の円筒型カラムに充填し、前記の仮想培地をポ
ンプを用い流量SV = 15で処理した。流出した両
分の各成分について、高速液体クロマトグラフィーで定
量分析し、リーク率を求めた。リーク率5%となったと
きの仮想培地の処理量から、各アルカロイドおよび培地
成分である塩酸チアミンの吸着量を求めた。
Example 6 Scopolamine 200
reduced g/l, hyocyamine 200mg/1, nicotine 2
A solution was prepared at a concentration of mg/l. Amberlight XAD-225m1 diameter 20III, length 9
A 5 m+* cylindrical column was packed and the virtual medium was processed using a pump at a flow rate of SV = 15. Quantitative analysis of each component of both components that flowed out was performed using high performance liquid chromatography to determine the leakage rate. The adsorption amount of each alkaloid and thiamin hydrochloride, which is a medium component, was determined from the amount of virtual culture medium treated when the leakage rate was 5%.

その結果、樹脂への吸着量は、ニコチン0.6mg、塩
酸チアミン0.02mgであるのに対し、スコポラミン
28閘g1 ヒョシアミン48mgであった。
As a result, the amount of adsorption on the resin was 0.6 mg of nicotine and 0.02 mg of thiamine hydrochloride, whereas 28 g of scopolamine was 48 mg of hyocyamine.

実施例7〜10 吸着樹脂および流量を表2に示したように変えた以外は
、実施例5と同様にして行った結果を表2に示す。
Examples 7 to 10 Table 2 shows the results obtained in the same manner as in Example 5, except that the adsorption resin and flow rate were changed as shown in Table 2.

実施例11 スコポラミン28mgを吸着させた25m1のXAD−
2を充填したカラムから流量5V=5でメタノール/ア
ンモニア(19:1)溶液50m1でイ容出したところ
、スコポラミン95.7%が回収された。
Example 11 25 ml of XAD- adsorbed with 28 mg of scopolamine
When 50 ml of methanol/ammonia (19:1) solution was discharged from a column packed with 2 at a flow rate of 5V=5, 95.7% of scopolamine was recovered.

実施例12〜14 吸着樹脂、スコポラミン量、流量を表3で示すように変
えた以外は、実施例10と同様にして行った結果を表3
に示す。
Examples 12 to 14 Table 3 shows the results obtained in the same manner as in Example 10, except that the adsorption resin, amount of scopolamine, and flow rate were changed as shown in Table 3.
Shown below.

実施例15 ズボイシア・ライヒハルデイ毛状@DL471株(植え
込み量、15g湿重)を21のHF−3培地でエアーリ
フト式培養槽を用い培養した。
Example 15 Zboisia reichhardei hairy@DL471 strain (planted amount, 15 g wet weight) was cultured in 21 HF-3 medium using an air lift culture tank.

通気IO,51/分で酸素を底面から通気した。培養槽
から、低圧ポンプを用い、流量5V=15でXAD−2
25mlを充填したカラムに培地を流入し、溶出液を再
び培養槽に戻した。培養期間中ポンプを連続運転させ、
1週間ごとにカラムをはずし、カラムに200m lの
メタノール/アンモニア(19;l)を流し、溶出した
メタノール溶液を回収した。
Oxygen was vented from the bottom at a venting rate of IO, 51/min. From the culture tank, using a low pressure pump, at a flow rate of 5 V = 15
The medium was poured into a column packed with 25 ml, and the eluate was returned to the culture tank. The pump is operated continuously during the culture period,
The column was removed every week, 200 ml of methanol/ammonia (19:1) was passed through the column, and the eluted methanol solution was collected.

メタノール溶出後のカラムを500m l の水で洗い
、滅菌処理後、再び培養装置に取り付けた。培養4週間
後、カラムからの溶出画分、毛状根および培地のアルカ
ロイド量を測定した。
After methanol elution, the column was washed with 500 ml of water, sterilized, and then attached to the culture device again. After 4 weeks of culture, the eluted fraction from the column, the hairy roots, and the alkaloid content of the medium were measured.

その結果、スコポラミン総生産量は511B(256m
B/1)で、その内訳は、カラム405mg(203m
g/ 1 )、毛状根86IIIg(43B/ 1 )
 、培地20mg(10mg/l)であった。また、ヒ
ョシアミン5 mg(2,5mg/l)がカラムに吸着
、回収された。
As a result, the total production of scopolamine was 511B (256m
B/1), and the breakdown is 405 mg (203 m
g/1), hairy root 86IIIg (43B/1)
, the medium was 20 mg (10 mg/l). In addition, 5 mg (2.5 mg/l) of hyocyamine was adsorbed onto the column and recovered.

カラムからのメタノール溶出画分のうち、スコポラミン
395mgを含む量を測りとり、減圧乾固した。0.5
N硫酸401に溶解後、不溶物を濾過により除去し、ア
ンモニア5mlを加えp)lを10とした。分岐ロート
に移し、40m1のクロロホルムで2回抽出し、クロロ
ホルム層をとり減圧乾固し、シロップ状の塩基を得た。
Of the methanol elution fraction from the column, an amount containing 395 mg of scopolamine was measured and dried under reduced pressure. 0.5
After dissolving in 401 N sulfuric acid, insoluble matter was removed by filtration, and 5 ml of ammonia was added to make p)l 10. The mixture was transferred to a branch funnel, extracted twice with 40 ml of chloroform, and the chloroform layer was taken and dried under reduced pressure to obtain a syrupy base.

IN臭化水素酸塩1.2mlで中和し、不溶の油状物質
を遠心分離で除いた後、上清を濃縮し、臭化水素酸スコ
ポラミンの結晶423mg(収率、84.6χ)を得た
After neutralizing with 1.2 ml of IN hydrobromide and removing insoluble oil by centrifugation, the supernatant was concentrated to obtain 423 mg of crystals of scopolamine hydrobromide (yield, 84.6χ). Ta.

実施例16 毛状根の植え込み量を、30g湿重に変えた以外は、実
施例14と同様にして培養した。その結果、培養6週間
後、カラムからの溶出画分のアルカロイド量は、スコポ
ラミン475mg(238mg/l)、ヒョシアミン1
3mg(6,5mg/l)であった。
Example 16 Culture was carried out in the same manner as in Example 14, except that the amount of hairy roots planted was changed to 30 g wet weight. As a result, after 6 weeks of culture, the amount of alkaloids in the elution fraction from the column was 475 mg (238 mg/l) of scopolamine, 1
It was 3 mg (6.5 mg/l).

[発明の効果〕 本発明により、ナス科植物の有用成分であるスコポラミ
ンなどのトロパンアルカロイドを、効率よく連続生産す
ることができる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, tropane alkaloids such as scopolamine, which are useful components of Solanaceae plants, can be efficiently and continuously produced.

本発明によれば、これまでに知られた毛状根培養による
トロパンアルカロイド生産の利点(特開昭6l−254
i9)に加え、 1) スコポラミンなどのトロパンアルカロイドを、培
地中に高濃度に漏出することができる。
According to the present invention, the advantages of tropane alkaloid production by hairy root culture known so far (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-254
In addition to i9): 1) Tropane alkaloids such as scopolamine can leak into the medium at high concentrations.

2)トロパンアルカロイドは培地に漏出されるので、根
を収穫し粉砕する煩雑な操作が不要である。
2) Since the tropane alkaloid is leaked into the medium, the complicated operations of harvesting and crushing the roots are not necessary.

3) 吸着樹脂、特に巨大網状樹脂では、スコポラミン
、ヒョシアミンが選択的に吸着され、ニコチン、培地成
分などは吸着されないので、精製操作が容易になる。
3) Adsorption resins, especially giant reticular resins, selectively adsorb scopolamine and hyocyamine, but do not adsorb nicotine, culture medium components, etc., making purification operations easier.

4) 吸着樹脂の交換により、長期間、連続生産できる
4) Long-term continuous production is possible by replacing the adsorption resin.

5) 培地に漏出したトロパンアルカロイドを連続的に
吸着させ取り出すことにより、毛状根が培地中に漏出す
るアルカロイドの生産量が増す。
5) By continuously adsorbing and removing tropane alkaloids leaked into the medium, the amount of alkaloids leaked into the medium by the hairy roots increases.

という利点がある。There is an advantage.

本発明により、4週間の培養で、スコポラミンを161
〜203mg/ 1、ヒョシアミンを2.5〜5 mg
/l程度、また、6a間の培養で、ヒコボラミンを23
7+g/ 1、ヒョシアミンを6.5+ag/ 1程度
生産することが可能となった。
According to the present invention, 161 scopolamine was produced in 4 weeks of culture.
~203mg/1, Hyocyamine 2.5~5mg
/l, and by culturing between 6a and 23cm
It became possible to produce about 7+g/1 and 6.5+ag/1 of hyocyamine.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ナス科植物にアグロバクテリム・リゾゲネス(¥
A.rhizogenes¥)を感染し誘発した毛状根
を、アンモニウムイオンを含ず、25mM〜100mM
の硝酸イオンを含む培地で培養することにより、トロパ
ンアルカロイドを効率よく培地中に漏出させる生産方法
(1) Agrobacterium rhizogenes (¥
A. rhizogenes¥) and induced hairy roots were treated with 25mM to 100mM without ammonium ions.
A production method in which tropane alkaloids are efficiently leaked into the medium by culturing in a medium containing nitrate ions.
(2)ナス科植物が、ズボイシア属植物である第1項記
載の方法。
(2) The method according to item 1, wherein the Solanaceae plant is a Zboisia plant.
(3)毛状根が培地に漏出したトロパンアルカロイドを
、培地外に取り付けた吸着樹脂に培地を流すことにより
、樹脂に吸着した後回収し、生産することを特徴とする
請求項1記載のトロパンアルカロイドの製造方法。
(3) The tropane alkaloid leaked into the medium from the hairy roots is produced by flowing the medium through an adsorption resin attached outside the medium so that the tropane alkaloid is adsorbed to the resin and then recovered and produced. Method for producing alkaloids.
(4)ナス科植物が、ズボイシア属植物である第3項記
載の方法。
(4) The method according to item 3, wherein the Solanaceae plant is a Zboisia plant.
(5)吸着樹脂が、巨大網状構造樹脂である第3項記載
の方法。
(5) The method according to item 3, wherein the adsorption resin is a giant network structure resin.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5892455A (en) * 1994-07-26 1999-04-06 Nec Corporation Analog wrist watch and pager providing message display on cover glass

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