JPH0435156B2 - - Google Patents

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JPH0435156B2
JPH0435156B2 JP57154042A JP15404282A JPH0435156B2 JP H0435156 B2 JPH0435156 B2 JP H0435156B2 JP 57154042 A JP57154042 A JP 57154042A JP 15404282 A JP15404282 A JP 15404282A JP H0435156 B2 JPH0435156 B2 JP H0435156B2
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Japan
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tryptophan
reaction
solution
microorganisms
reaction solution
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JP57154042A
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Nobuyuki Kawashima
Masaharu Oooka
Yukihiro Yoshikawa
Nobuhiro Kawashima
Shosuke Nagai
Takao Takano
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、微生物を利用して製造したL−トリ
プトフアンの反応液よりL−トリプトフアンを単
離する方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for isolating L-tryptophan from a reaction solution of L-tryptophan produced using a microorganism.

微生物を利用した反応方法では、反応生成物と
微生物を分離することが必要であり、反応液より
微生物を除去し、反応生成物を単離する方法とし
て、従来、いくつかの方法が知られている。例え
ば、L−グリタミン酸醗酵液に界面活性剤を添加
し、加熱することで凝沈を容易にし、珪藻土を加
え別する方法(特開昭38−16460)、アミノ酸醗
酵液などを限外過膜で過してから晶析単離す
る方法(特開昭53−29996)などがある。
In reaction methods using microorganisms, it is necessary to separate the reaction product from the microorganism, and several methods have been known to remove the microorganism from the reaction solution and isolate the reaction product. There is. For example, a method in which a surfactant is added to an L-glitamic acid fermentation solution and heated to facilitate coagulation, and diatomaceous earth is added to separate the solution (Japanese Patent Application Laid-Open No. 16460/1973), an amino acid fermentation solution, etc. is subjected to ultrafiltration membrane. There is a method of crystallization isolation after passing through a filter (Japanese Patent Application Laid-open No. 53-29996).

しかし、これらの方法は工業的には未だ十分に
満足できる方法とは言い難い。すなわち、界面活
性剤を添加する方法では、微生物は容易に除去で
きるものの、界面活性剤を反応生成物と容易に分
離させることができず、生成物中に混入してくる
恐れがある。また、限外過膜を使用する方法で
は、その装置の性質上洗浄に難点があり、工業的
単離方法とは言えない。
However, these methods are still far from being industrially fully satisfactory. That is, in the method of adding a surfactant, although microorganisms can be easily removed, the surfactant cannot be easily separated from the reaction product, and there is a possibility that the surfactant may be mixed into the product. Furthermore, the method using an ultrafiltration membrane has difficulties in cleaning due to the nature of the device, and cannot be considered an industrial isolation method.

本発明者らは、L−トリプトフアンの単離法に
ついて、これらの問題を解決すべく鋭意検討した
結果、酸性液で加熱すれば不安定であるとされて
いたL−トリプトフアンが、意外なことに微生物
を含むL−トリプトフアン反応液を鉱酸によりPH
2〜5の酸性液とした後加熱しても安定であり、
同時に反応に使用した微生物が容易に別できる
大きさに変性凝集し、L−トリプトフアンの溶解
度以下で過することにより容易に微生物を除去
して、L−トリプトフアンを単離できることを見
出し、本発明の方法を完成するに到つた。
The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve these problems regarding the isolation method of L-tryptophan. As a result, L-tryptophan, which was thought to be unstable when heated in an acidic solution, has surprisingly been found to be PH of L-tryptophan reaction solution containing microorganisms with mineral acid
It is stable even when heated after being made into an acidic solution of 2 to 5,
At the same time, it was discovered that the microorganisms used in the reaction denatured and aggregated to a size that could be easily separated, and that the microorganisms could be easily removed and L-tryptophan isolated by passing the microorganisms under the solubility of L-tryptophan. I have completed the method.

すなわち、本発明は微生物を利用してL−トリ
プトフアンを製造する方法において、L−トリプ
トフアンおよび微生物を含有する反応液を鉱酸で
PH3〜4とし、この反応液を加熱処理した後、L
−トリプトフアンの溶解度以下で別することを
特徴とするL−トリプトフアンの分離方法であ
る。
That is, the present invention provides a method for producing L-tryptophan using microorganisms, in which a reaction solution containing L-tryptophan and microorganisms is treated with a mineral acid.
After adjusting the pH to 3 to 4 and heat-treating this reaction solution, L
- A method for separating L-tryptophan, characterized by separating L-tryptophan based on its solubility or lower.

本発明の方法が適用される微生物を利用して製
造したL−トリプトフアン反応液とは、例えば、
エシエリヒヤ・コリの存在下、L−セリンとイン
ドールより合成されるもの、また、この方法でL
−セリンのかわりにDL−セリンを用いセリンラ
セマーゼとしてシユードモナス・プテイーダ
(MT−10182)またはシユードモナス・プンクタ
ータ(MT−10243)を併用して合成されたもの、
また、バチルス・ズブチルスの存在下、アンスラ
ニル酸より合成されるもの、アエロバクター・ア
エロゲネスの存在下、インドールとピルビン酸、
アンモニアより合成するものなどがある。
The L-tryptophan reaction solution produced using microorganisms to which the method of the present invention is applied includes, for example,
synthesized from L-serine and indole in the presence of Escherichia coli;
- one synthesized using DL-serine instead of serine in combination with Pseudomonas puteida (MT-10182) or Pseudomonas punctata (MT-10243) as a serine racemase;
In addition, in the presence of Bacillus subtilis, it is synthesized from anthranilic acid, and in the presence of Aerobacter aerogenes, indole and pyruvic acid,
There are some that are synthesized from ammonia.

これ等の製造法で合成されたL−トリプトフア
ンは、いずれも反応に使用した微生物の懸濁した
水溶液中に存在し、その微生物とL−トリプトフ
アンの分離が従来きわめて困難で工業上その精製
工程にかかるコストが大きかつた。
L-tryptophan synthesized by these production methods exists in an aqueous solution in which microorganisms used in the reaction are suspended, and it has been extremely difficult to separate the microorganisms and L-tryptophan in the industrial purification process. The costs involved were significant.

また、これらの方法は、反応媒体として有機溶
媒を併用してもよい。このような反応方法の場
合、本発明の方法に適用するに先立つて、分液ま
たは蒸留等の適切な手段により有機溶媒を除去す
る。
Further, in these methods, an organic solvent may be used in combination as a reaction medium. In the case of such a reaction method, the organic solvent is removed by appropriate means such as separation or distillation prior to application to the method of the present invention.

本発明の方法において使用される酸は、硫酸、
塩酸、燐酸等の鉱酸である。これらの鉱酸を用い
て、L−トリプトフアン反応液のPHを2〜5 3
〜4に調整する。
The acids used in the method of the invention include sulfuric acid,
Mineral acids such as hydrochloric acid and phosphoric acid. Using these mineral acids, adjust the pH of the L-tryptophan reaction solution to 2 to 5.
Adjust to ~4.

このPH調整したL−トリプトフアン反応液を加
熱する、加熱は60〜120℃、好ましくは80〜105℃
で実施する。
This pH-adjusted L-tryptophan reaction solution is heated to 60 to 120°C, preferably 80 to 105°C.
It will be carried out.

このPH調整および加熱処理によつて、L−トリ
プトフアンは変化することはなく安定に存在し、
一方、微生物は変性して容易に別できる大きさ
に凝集する。
Through this pH adjustment and heat treatment, L-tryptophan does not change and exists stably.
On the other hand, microorganisms denature and aggregate to a size that can be easily separated.

したがつて、加熱処理時間はとくに限定される
ものではなく、微生物が適度に凝集した時点で終
了すればよい。
Therefore, the heat treatment time is not particularly limited, and the heat treatment may be terminated when the microorganisms are appropriately aggregated.

本発明の方法では、反応液のL−トリプトフア
ンの溶解を促進させるためにアルコールを溶媒と
して加えてもよい。アルコールとしては、メタノ
ール、エタノール、イソプロパノール等の低級ア
ルコール、とくにイソプロパノールが好ましい。
これ等のアルコールは反応液中のアルコール濃度
として70wt%以下、好ましくは40〜60wt%で用
いればよい。
In the method of the present invention, alcohol may be added as a solvent to promote dissolution of L-tryptophan in the reaction solution. As the alcohol, lower alcohols such as methanol, ethanol, and isopropanol are preferred, particularly isopropanol.
These alcohols may be used at an alcohol concentration of 70 wt% or less, preferably 40 to 60 wt% in the reaction solution.

アルコールを併用する場合、本発明の方法は水
−アルコール混合溶媒中で行なうことになるの
で、L−トリプトフアン含有反応液、有機溶媒を
反応に使用したときは、これを除去したL−トリ
プトフアン含有反応液に、所要量のアルコールを
添加して本発明の方法を実施する。
When alcohol is used in combination, the method of the present invention is carried out in a water-alcohol mixed solvent, so when an L-tryptophan-containing reaction solution and an organic solvent are used in the reaction, the L-tryptophan-containing reaction solution is removed. The method of the invention is carried out by adding the required amount of alcohol to the liquid.

本発明の方法では上記の処理後、凝集した微生
物とL−トリプトフアン水溶液とを別する。こ
の別操作はL−トリプトフアンの取得率を高め
るために、反応液中のL−トリプトフアンが溶解
している状態、すなわち液中のL−トリプトフア
ン濃度が溶解度以下で実施する。したがつて、通
常、L−トリプトフアン溶液を加熱して熱過し
たり、また十分に希釈して別する。通常、作業
能率の面から、PH調整、加熱処理の後、直ちに熱
過するのが好ましい。
In the method of the present invention, after the above treatment, the aggregated microorganisms and the aqueous L-tryptophan solution are separated. In order to increase the acquisition rate of L-tryptophan, this separate operation is performed in a state where L-tryptophan in the reaction solution is dissolved, that is, when the concentration of L-tryptophan in the solution is below the solubility. Therefore, the L-tryptophan solution is usually heated or sufficiently diluted and separated. Generally, from the viewpoint of work efficiency, it is preferable to heat immediately after pH adjustment and heat treatment.

別に際して、活性炭またはシリカ系過助剤
の単独または混合したものを用いてもよい。
Alternatively, activated carbon or silica-based super-aids may be used alone or in combination.

以下、実施例により本発明を説明する。 The present invention will be explained below with reference to Examples.

実施例 1 エシエリヒア・コリMT−10242を培地組成
の培地50mlに一白金耳接種し、30℃にて20時間振
盪培養した。
Example 1 One platinum loop of Escherichia coli MT-10242 was inoculated into 50 ml of a medium having the following medium composition, and cultured with shaking at 30°C for 20 hours.

培地組成 肉エキス 1.0wt% ペプトン 0.5wt% 酵母エキス 0.1wt% KH2PO4 0.2wt% 初期PH 7.0 培養液1を遠心分離して菌体を集め、これを
トリプトフアン・シンセターゼの酵素源とした。
Medium composition Meat extract 1.0wt% Peptone 0.5wt% Yeast extract 0.1wt% KH 2 PO 4 0.2wt% Initial pH 7.0 Culture solution 1 was centrifuged to collect bacterial cells, which were used as an enzyme source for tryptophan synthetase.

シユードモナス・プチーダIFO12996を培地組
成の培地50mlに一白金耳接種し、30℃にて20時
間振盪培養した。培養液1を遠心分離して菌体
を集め、これをセリン・ラセマーゼの酵素源とし
た。
One platinum loop of Pseudomonas putida IFO12996 was inoculated into 50 ml of the medium composition, and cultured with shaking at 30°C for 20 hours. Culture solution 1 was centrifuged to collect bacterial cells, which were used as an enzyme source for serine racemase.

培地組成 肉エキス 1.0wt% ペプトン 0.5wt% NaCl 0.5wt% 初期PH 7.0 撹拌機を備えた300mlフラスコにDL−セリン
11.3g、硫酸アンモニウム6g、ピリドキサール
リン酸10mgおよび水66mgを加えて良くかきまぜ
る。濃アンモニア水でPHを8.5に調整し、エシエ
リヒア・コリ湿潤塊6.8g(固形分1.7g)およ
びシユードモナス・プチーダ湿潤塊3.4g(固
形物0.85g)を水に懸濁させ全体の体積を20mlと
して加える。
Medium composition Meat extract 1.0wt% Peptone 0.5wt% NaCl 0.5wt% Initial PH 7.0 DL-Serine in a 300ml flask equipped with a stirrer
Add 11.3g, 6g of ammonium sulfate, 10mg of pyridoxal phosphate and 66mg of water and stir well. Adjust the pH to 8.5 with concentrated ammonia water, suspend 6.8 g of E. coli wet mass (1.7 g of solid content) and 3.4 g of wet mass of Pseudomonas putida (0.85 g of solid content) in water to make the total volume 20 ml. Add.

35℃に保温したのち、インドール11.5gを溶解
したトルエン溶液57.2gを加え35℃、48時間反応
させた。反応収率は定量的であつた。トルエンを
蒸留により除去し、水を加えて全量を450gとし、
硫酸でPHを3.5に調整し、活性炭3gを加え、95
〜98℃に加熱する。1時間保温し、L−トリプト
フアンが溶解した状態で同温度で熱時濾過を行つ
た。濾過に要した時間は4分だつた。この液を
濃縮し、L−トリプトフアン濃度を10wt%にす
る。20℃に冷却し、晶出した結晶を別する。純
度99.5%のL−トリプトフアンの結晶が80%の単
離収率(対インドール)で得られた。
After keeping the temperature at 35°C, 57.2g of a toluene solution containing 11.5g of indole was added and reacted at 35°C for 48 hours. The reaction yield was quantitative. Toluene was removed by distillation, water was added to make the total amount 450g,
Adjust the pH to 3.5 with sulfuric acid, add 3 g of activated carbon, and bring to 95
Heat to ~98°C. The mixture was kept warm for 1 hour, and hot filtration was performed at the same temperature in a state in which L-tryptophan was dissolved. The time required for filtration was 4 minutes. Concentrate this solution to make the L-tryptophan concentration 10 wt%. Cool to 20°C and separate the crystals that have crystallized. Crystals of L-tryptophan with a purity of 99.5% were obtained in an isolated yield of 80% (vs. indole).

実施例 2 実施例1と同様にして培養したエシエリヒア・
コリ(MT−10232)培養菌体およびシユードモ
ナス・プンクタータ(MT−10243)培養菌体を
用いた水溶液で実施例1と同様に反応させた。反
応溶液を遠心過により反応溶液中に析出してい
るL−トリプトフアン結晶及び反応に使用した菌
体を別する。
Example 2 Escherichia spp. cultured in the same manner as in Example 1.
A reaction was carried out in the same manner as in Example 1 using an aqueous solution using cultured cells of coli (MT-10232) and cultured cells of Pseudomonas punctata (MT-10243). The reaction solution is centrifuged to separate the L-tryptophan crystals precipitated in the reaction solution and the bacterial cells used in the reaction.

この反応塊を水に排出し、L−トリプトフア
ン濃度を4.0wt%に調整する。つぎにリン酸でPH
4.0に調整し、活性炭2g及びセライト545(ジヨ
ンマンビル社製)2gを添加し、95〜98℃で1時
間加熱する。同温度で熱時過を実施し、活性
炭、セライトおよび凝集菌体を別する。この
液を濃縮し、L−トリプトフアン濃度を15wt%
にし20℃に冷却し、析出した結晶を過する。L
−トリプトフアンの単離収率は87%、純度は99.7
%であつた。
The reaction mass is drained into water and the L-tryptophan concentration is adjusted to 4.0 wt%. Next, use phosphoric acid to pH
4.0, add 2 g of activated carbon and 2 g of Celite 545 (manufactured by John Manville), and heat at 95 to 98° C. for 1 hour. Heat aging is performed at the same temperature to separate activated carbon, celite, and aggregated bacterial cells. Concentrate this solution to reduce the L-tryptophan concentration to 15wt%.
Then, cool to 20°C and filter the precipitated crystals. L
-Isolated yield of tryptophan is 87%, purity is 99.7
It was %.

実施例 3 実施例2と同様にして得られたL−トリプトフ
アンおよび菌体からなる塊を水とイソプロピル
アルコールを体積比1:1に混合した溶液に懸濁
し、L−トリプトフアン濃度を7wt%に調整す
る。濃塩酸を加えPHを3.5とし、活性炭3gを加
え80〜84℃で1時間加熱する。同温度で熱時過
し、液を5℃に冷却し、析出した結晶を過す
る。L−トリプトフアン単離の収率は75%、純度
は98.5%であつた。
Example 3 A mass consisting of L-tryptophan and bacterial cells obtained in the same manner as in Example 2 was suspended in a solution of water and isopropyl alcohol mixed at a volume ratio of 1:1, and the L-tryptophan concentration was adjusted to 7 wt%. do. Add concentrated hydrochloric acid to adjust the pH to 3.5, add 3 g of activated carbon, and heat at 80-84°C for 1 hour. After heating at the same temperature, the liquid was cooled to 5°C and the precipitated crystals were filtered. The yield of L-tryptophan isolation was 75% and the purity was 98.5%.

実施例 4 実施例1と同様にして反応させ、トルエンを除
去した反応溶液を水でうすめL−トリプトフアン
濃度を1wt%にする。硫酸でPHを4.0に調整し、室
温で2時間かきまぜL−トリプトフアンを溶解さ
せる。活性炭3gおよび過助剤としてスタンダ
ード・スーパーセル3gを加え、室温で過す
る。液を濃縮してL−トリプトフアンの濃度を
10wt%とし、5℃まで冷却する。析出した結晶
を過する。L−トリプトフアンの単離収率は79
%、純度は98.8%であつた。
Example 4 A reaction was carried out in the same manner as in Example 1, and the reaction solution from which toluene was removed was diluted with water to give an L-tryptophan concentration of 1 wt%. Adjust the pH to 4.0 with sulfuric acid and stir at room temperature for 2 hours to dissolve L-tryptophan. Add 3 g of activated charcoal and 3 g of Standard Supercel as a supernatant and filter at room temperature. Concentrate the liquid to reduce the concentration of L-tryptophan.
10wt% and cooled to 5℃. Filter the precipitated crystals. The isolated yield of L-tryptophan is 79
%, and the purity was 98.8%.

比較例 1 反応液のPHを硫酸で4.5に調整した以外は実施
例1と全く同様にしてL−トリプトフアンの結晶
を得た。なお、濾過に要した時間は35分であつ
た。トリプトフアンの純度は99.5%、収率は78%
であつた。
Comparative Example 1 Crystals of L-tryptophan were obtained in exactly the same manner as in Example 1, except that the pH of the reaction solution was adjusted to 4.5 with sulfuric acid. Note that the time required for filtration was 35 minutes. Tryptophan purity is 99.5%, yield is 78%
It was hot.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 微生物を利用してL−トリプトフアンを製造
する方法において、L−トリプトフアンおよび微
生物を含有する反応液を鉱酸でPH3〜4とし、つ
いで加熱処理した後、L−トリプトフアンの溶解
度以下で濾別することを特徴とするL−トリプト
フアンの分離方法。
1. In a method for producing L-tryptophan using microorganisms, a reaction solution containing L-tryptophan and microorganisms is adjusted to pH 3 to 4 with mineral acid, then heated, and then filtered at a temperature below the solubility of L-tryptophan. A method for separating L-tryptophan, characterized in that:
JP15404282A 1982-09-06 1982-09-06 Separation of l-tryptophan Granted JPS5945896A (en)

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