JPH0499497A - 光学活性乳酸の製造法 - Google Patents

光学活性乳酸の製造法

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JPH0499497A
JPH0499497A JP2214916A JP21491690A JPH0499497A JP H0499497 A JPH0499497 A JP H0499497A JP 2214916 A JP2214916 A JP 2214916A JP 21491690 A JP21491690 A JP 21491690A JP H0499497 A JPH0499497 A JP H0499497A
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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〕 本発明は、光学活性乳酸の生物学的製造法に関する。光
学活性乳酸は、光学活性医農薬のキラルセンターとして
使用され、とりわけ、D−乳酸については光学活性除草
剤の中間体であるL−2−クロロプロビオン酸の原料と
して需要が見込まれている。また、光学活性乳酸のポリ
マーの用途開発に関する研究も多く、医療用材料などと
して将来的な利用が期待されている。
〔従来の技術と問題点〕
従来、生物学的方法によるDL−ラクトニトリルから乳
酸を製造する方法に関しては、バシルス属、バクテリウ
ム属、ミクロコンカス属またはブレビバクテリウム属の
細菌を用いる方法(特公昭58−15120号公報参照
)、コリネバクテリウム属の細菌を用いる方法(特開昭
61−56088号公報−参照)コリネバクテリウム属
、ノカルディア属、バシルス属、バクテリウム属、ミク
ロコツカス属またはブレビバクテリウム属の細菌を用い
る方法(特開昭61−162191号公報参照)および
シュウドモナス属、アースロバクター属、アスペルギル
ス属、ペニシリウム属、コクリオボラス属またはフザリ
ウム属の微生物を用いる方法(特開昭63−22269
6号公報参照)などが知られている。しかし、これらの
方法はラセミ体の乳酸製造に関するものであり、光学活
性乳酸の製造に関するものではない。
一方、光学活性オキシ酸の製造法については、L−α−
オキシ酸の製造方法(特公昭54−14668号公報参
照)および光学活性α−置換有機酸の製造方法(特開平
2−84198 )として、それぞれトロブシス属の酵
母およびアルカリ土類金属、シュウドモナス属、ロドシ
ュウドモナス属、コリネバクテリウム属、アシネトバク
タ−属、バシルス属、マイコバクテリウム属、ロドコッ
カス属またはキヤンディダ属に属する微生物を用いる方
法が知られている。しかしながら、これらの方法はラセ
ミ体の原料から直接優位量の光学活性体を製造するもの
ではなく、しかもDL−ラクトニトリルからの光学活性
乳酸の製造に関する具体例も無く、光学活性乳酸が効率
よく高い光学純度で製造し得るかどうかは全く不明であ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明者らは、上述の状況に鑑み、DL−ラクトニトリ
ルから光学活性乳酸の工業的に有利な製造法を開発すべ
く鋭意検討した。その結果、極性溶媒中でDL−ラクト
ニトリルに二トリル不斉加水分解活性を有する特定の微
生物を作用させることにより、効率よく光学活性乳酸を
得ることができることを見出した。ラクトニトリルは極
性溶媒中でアセトアルデヒドと青酸との間で解離平衡す
る性質があるため結果的にラセミ化反応がおこること、
このラセミ化様式と微生物の有するニトリル不斉加水分
解酵素とを共役させることにより、DL−ラクトニトリ
ルから直接優位量の目的とする光学活性乳酸を製造する
ことができ、化学量論的に全ての原料を目的とする光学
活性乳酸に変換することも可能である。本発明はこれら
の知見に基づくものである。
すなわち、本発明は、エンテロバクタ−(Ente−r
obacter)属、アースロバクター(Arthro
bacter)属、カセオバクター(Caseobac
ter) Ii:、ブレビバクテリウム(Brevib
acterium)属、オレオバクテリウム(Aure
obacterium) 属、ニジエリシア(Esch
erichia)属、ミクロコツカス(旧crococ
cus)属、ストレプトマイセス(Streptomy
ces)属、フラボバクテリウム(Flavobact
erim)属、アエロモナス(Aeromonas)属
、ノカルディア(Nocardia) K 、マイコプ
ラナ(Mycoplana)属、セルロモナス(Cel
lulomonas) Ii、エルビニア(Erwin
ia)属、キャンディダ(Candida)属、シュウ
ドモナス(Pseudom。
nas)属、ロドコッカス(Rhodococcus)
 MEまたはバシルス(Baci目us)漠に属し、D
L−ラクトニトリルに対し立体選択的なニトリル加水分
解活性を有する微生物または該処理物を、極性溶媒中で
、DL−ラクトニトリルに作用させることにより、原料
のDL−ラクトニトリルから直接優位量のD乳酸または
L−乳酸を性成せしめることを特徴とする光学活性乳酸
の製造法、である。
本発明で使用する微生物は、具体的には、エンテロバク
タ−sp、(Enterobacter sp、) 5
K12  (微工研菌寄第11299号〕、アースロバ
クターsp。
(Arthrobacter sp、) 5K103 
(微工研菌寄第11300号〕および同HRI C微工
研菌寄第11301号〕、アスロバクター オキシダン
ス (Arthrobacteroxydans) I
Po 1213B、カセオバクターsp、 (Case
−obacter sp、) BC4[微工研菌寄第1
1260号]および同BC23(微工研菌寄第1126
1号〕、ブレビバクテリウム アセチリカム(Breν
篩acterium acetylieus’) IA
門1790 、フ゛レヒ゛バクテリウム ヘルボラム(
Brevibacterium helvolum) 
ATCC11822、オレオバクテリウム テスタセウ
ム(Aureobacterium testaceu
m) IAWI 1561、エンエリシア コリ(Es
cherichia Co11) IFO3301、ミ
クロコツカスルテウス(Micrococcus 1u
teus)  ATCC383、ミクロコツカス パリ
アンス(Micrococcus varians)I
A?l 1099、ミクロコツカス ロゼウス(Mic
rococ−cus rogeus) IPO3768
、ストレプトマイセス グリセウス(Streptom
yces griseus)IFO3355、フラボバ
クテリウム フラベッセンス(Plavobacter
i−ur flavescens) ATCC8315
、フラボバクテリウムsp、(Flavobacter
ium sp、) 5K150  (微工研菌寄第11
645号)、アニロモナス パンクタタ(Aerom。
nas punctata) rFo 13288 、
ノカルディア カルカレア(Nocardia cal
carea) KCCAO191、ノカルディア ボリ
クロモゲネス(Nocardia polychro−
ogenps) IFM 19、マイコプラナ ジモル
フy (My−coplana dimorpha) 
ATCC4279セルロモナスフイミ(Cellulo
*onas fisi) JAM 12107 、エル
ビニア ヘルビコラ(Erwinia herbico
la) IFQ 12686、キャンディダ ギリャー
モンディ−(Candida gu−illiermo
ndii) IFO0566、シュウドモナスsp。
(Pseudomonas sp、)SK13 (微工
研菌寄第11309号)、同5K31  [微工研菌寄
第11310号]、同Sに87〔微工研菌寄第1131
1号〕、同BCl3−2  (微工研菌寄第11266
号〕、シュウドモナス シンキサンタ(Pssudos
onas 5ynytantha) JAM 1235
6 、ロドコフ力スエリスロボリス(Rhodococ
cus erythropol−ts) IFO125
40同IFO12320、ロドコッカスsp、(Rho
dococcus sp、) 5K92 (微工研菌寄
第11305号)、同+1RII  (微工研菌寄第1
1306号〕、同5K70〔微工研菌寄第11304号
〕、バシルス リケニフォルミス(Bacillus 
Iicheniformis) IFO12197、バ
シルス メガテリウム(Bacillus megat
erium)ATCC25833およびバシルス サブ
チルス(Bacillus 5ubtilus) AT
CC21697が挙げられ、またこれらの変異株を用い
ることもできる。
これらの微生物のうち、アースロバクターオキシダンス
 IPO1213B、ブレビバクテリウム アセチリカ
ムJAM 1790 、ブレビバクテリウム へルボラ
ムATCC11822、オーレオバクテリウムテスタセ
ウムIAM 1561 、ニジエリシア コリIFO3
301、ミクロコツカス ルテウスATCC383、ミ
クロコツカス パリアンスIA?l 1099 、ミク
ロコツカス ロゼウス■po 3768 、ストレプト
マイセス グリセウス IFO3355、フラボバクテ
リウム フラベノセンスA丁CC8315、アエロモナ
スバンクタタ IFO13288、ノカルディア カル
カレアKCCAO191、ノカルディア ボリクロモゲ
ネスlF?l 19、マイコプラナ ジモルファ AT
CC4279、セルロモナス フィミ JAM 121
07、エルビニアヘルビコラ IFo 12686、キ
ャンディダ ギリャ〜モンディ−IFO0566、シュ
ウドモナス シンキサンタ I^M12356 、ロド
コッカス エリスロポリスJFO12540、同JFO
12320、バシルス リケニフオルミス fFo 1
2197、バジルス メガテリウムATCC25833
およびバシルス サブチルス^TCC21697は、公
知であり、各々アメリカン タイプカルチャー コレク
ション(ATCC)、財団法人発酵研究所(IFO) 
、千葉大学真核微生物研究センター(IFM) 、東京
大学応用微生物研究所’(I A M )および科研製
薬株式会社(KCC)から容易に入手することができる
その他の微生物は本出願人により自然界から新たに分離
されたものであり、各々上記寄託番号にて工業技術院微
生物技術研究所(微工研)に寄託されており、その菌学
的性質は以下の通りである。
旦U見 形  態                 桿  菌
ダラム染色性 芽  胞 連動性           十 オキシダーゼ カタラーゼ         + OF             F クルツース ttらの )ス産生 インドール産生 メチルレッド         + −P クエン酸塩利用       士 硫化水素産生 尿素分解 フェニル7ラニン脱7ミノ             
  +リジン脱炭酸 7BギニンジヒFoラーゼ オルニチン脱炭酸 LLLQ    びIIR 形  態 ダラム染色性 芽  胞 運動性 オキシダーゼ カタラーゼ キノン系 rod−coccus cycle 集落周辺細胞の伸長 嫌気下での生育 細胞壁のジアミノ酸 多形性桿菌 十 + MK−9(K2) + 認めず リジン 細胞壁の11!組成 アラビノース ガラクトース BC゛  びBC3 形  態 ダラム染色性 芽  胞 多形性桿菌 十 オキシダーゼ カタラーゼ F SK13.5に31 形  態 ダラム染色性 芽  胞 連動性 鞭毛 オキシダーゼ カタラーゼ F SK92.1(1111およびSに70形  態 ダラム染色性 芽  胞 運動性 オキシダーゼ カタラーゼ キノン系 5K87およびBCl3−2 十 桿 菌 十 極 毛 + + ○ 多形性桿菌 十 + MK−8(112) 運動性 鞭毛 オキシダーゼ カタラーゼ キノン系 rod−eoccus cycle 集落周辺細胞の伸長 嫌気下での生育 細胞壁のジアミノ酸 グリコリル試験 細胞壁の糖組成 アラビノース ガラクトース Σに15隻、IL 形  態 ダラム染色性 芽  胞 運動性 鞭毛 十 −に−8(+12) + 認めず 蒙eso−ノアミノ ピメリン酸 (アセデ蕗型) 桿  菌 rod−coccus  cycle 集落周辺細胞の伸長 嫌気下での生育 細胞壁のジアミノ酸 認めず peso−ジアミノ ピメリン酸 グリコリル試験       十 (クリボリル型) 細胞壁の糖組成 アラビノース ガラクトース 以上の菌学的性質をBergey’s Manual 
of Systematic Bacteriolog
y 1986、に従って分類すると5K12菌株はエン
テロバクタ−属、5K103およびHRI菌株はアース
ロバクター属、BC4およびBC23菌株はカセオバク
ター属、5K150菌株はフラボバクテリウム属、5K
13、Sl[31,5KB1およびBCl3−2はシュ
ウドモナス属、および5K92、HRIIおよび5K1
0菌株はロドコッカス属に属する細菌とそれぞれ同定さ
れた。
次に本発明の一射的実施m欅について説明する。
本発明に使用される微生物の培養には、通常資化しうる
炭素源、窒素源および微生物の生育に必要な無機栄養素
を含有する培地が用いられる。
例えば、炭素源としてグルコース、グリセロール、シェ
ークロース等、窒素源として酵母エキス、ペプトン、硫
酸アンモニウム等、無機栄養源としてりん酸水素二カリ
ウム、塩化マグネシウム、塩化第二鉄等が使用される。
また、培養の初期または中期に生育を大きく阻害しない
濃度のニトリル類(2−クロロ−プロピオニトリル、ア
セトニトリル プロピオニトリル、ノルマルブチロニト
リル、イソブチロニトリル、ベンゾニトリル、ベンジル
シアナイド、3−ンアノピリジン等)、これらニトリル
に対応するアミド類およびラクタムI!(εカプロラク
タム、γ−ブチロラクタム等)を添加することにより高
い酵素活性が得られるので好ましい 培養は、好気的条件下でpH4〜1o、温度20〜90
℃、培養時間24〜96時間で、それぞれの微生物に適
した範囲に制御しつつ行えばよい。
DL−ラクトニトリルの加水分解反応は、上記培養条件
により得た微生物の菌体またはその処理物(面体の破砕
物、粗・精製酵素、固定化菌体・酵素等)を、極性溶媒
中で、DL−ラクトニトリルと接触させればよく、これ
によりDL−ラクトニトリルから優位置く50〜100
χ〕の目的とするD−乳酸またはL−乳酸を高収率で得
ることができる。極性溶媒としては、代表的には水、生
理食塩水、りん酸緩衝液等の水性媒体であり、その他メ
タノール、エタノール等の低級アルコール、ジメチルホ
ルムアミド、ジオキサン等の有機溶媒も適宜上記水性媒
体に混合使用することができる。
尚、本加水分解反応はDL−ラクトニトリルの代わりに
アセトアルデヒドと青酸を使用しても行うことができる
通常、反応液中のDL−ラクトニトリルは0.01〜1
0重■%、DL−ラクトニトリルに対する微生物の使用
量は乾燥菌体量として0.01〜5重置%、pHは3〜
12、好ましくは6〜10、反応温度は氷点〜70°C
1好ましくは10〜50°Cで、0.5〜7272時間
反応ればよい。
反応液がらの目的とする光学活性乳酸の単離には、遠心
分離等により菌体を除去後、濃縮、電気透析、イオン交
換、抽出、晶析なと公知の方法を利用することができる
〔発明の効果〕
本発明によれば、DL−ラクトニトリルがら直接優位量
(50〜100χ)の目的とする光学活性乳酸を製造す
ることができ、化学量論的に全ての原料を目的とする光
学活性乳酸に変換することも可能であり、極めて効率の
よい光学活性乳酸の製造法を従供し得る。
〔実験例〕
以下実施例により本発明を具体的に説明するが該実施例
りよ、本発明を限定するものではない。
実施例1 (1)   培  養 下記培地10d(φ221試験管中)に表−1に示す菌
株を接種し、30″C12日間振とぅ培養を行った。
培地 (pH7,2) グリセロール 酵母エキス 2−クロロプロピオニ KIHPO。
gC1g aCIx 門n5O4,4HtO PeC]*、7HtO ZnSOa、IHzO 蒸留水 加水分解反応 得られた培養液から菌体を遠心分離にて回収し30m−
りん酸緩衝液(pFI 7.0)で洗浄し、沈澱した菌
体を同りん酸緩衝液51dに両懸濁した。これに終濃度
10謡門のDL−ラクトニトリルを添加し、30°Cで
24時間反応させた。反応終了後、反応液を遠心分離し
て菌体を除去した後、上清液を三菱化成株式会社製MC
I−GEL−CR5IOWを充填剤とするカラム、ある
いはD乳酸およびL乳酸脱水素酵素とニコチ0g 3g 3g 3g o、2g 40■8 4mg 0.7mg 0.1霧8 000d トリル ンアミドアデニンジヌクレオチドを用いる酵素法により
乳酸の定量とその光学純度を測定した。
その結果を表1に示した。
実施例2 (1)   培  養 エンテロバクタ−sp、 5K12菌株を、実施例1と
同様な方法で培養した。尚、培地量は100m(500
m容三角フラスコ中)とした。
(2)  加水分解反応 実施例1と同様にして得た沈澱菌体に50wrMりん酸
緩衝液を加え最終菌濃度(OD 630mm) 30 
となるように調製し、これに終濃度を201MとするD
Lラクトニトリルを添加し反応の経時変化をみた。
反応スケールは10W1とし、1時間ごとにサンプリン
グを行い実施例1と同様な方法で反応液中の生成乳酸を
定量した。
結果を表−2に示した。
表 (つづき) 注) 光学純度は、0体を基準とし、100χeeで全て0体
を、100χeeで全てL体の組成であることを示す。
表=1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. エンテロバクター(Enterobacter)属、ア
    ースロバクター(Arthrobacter)属、カセ
    オバクター(Ca−seobacter)属、ブレビバ
    クテリウム(Brevibacte−rium)属、オ
    ーレオバクテリウム(Aureobacteri−um
    )属、エシェリシア(Escherichia)属、ミ
    クロコッカス(Micrococcus)属、ストレプ
    トマイセス(Streptomyces)属、フラボバ
    クテリウム(Flavob−acterim)属、アエ
    ロモナス(Aeromonas)属、ノカルディア(N
    ocardia)属、マイコプラナ(Mycoplan
    a)属、セルロモナス(Cellulomonas)属
    、エルビニア(Erwinia)属、キャンディダ(C
    andida)属、シュウドモナス(Pseudomo
    nas)属、ロドコッカス(Rh−odococcus
    )属またはバシルス(Bacillus)属に属し、D
    L−ラクトニトリルに対し立体選択的なニトリル加水分
    解活性を有する微生物または該処理物を、極性溶媒中で
    、DL−ラクトニトリルに作用させることにより、原料
    のDL−ラクトニトリルから直接優位量のD−乳酸また
    はL−乳酸を生成せしめることを特徴とする光学活性乳
    酸の製造法。
JP2214916A 1990-08-16 1990-08-16 光学活性乳酸の製造法 Expired - Lifetime JP2974737B2 (ja)

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DE69126646T DE69126646T2 (de) 1990-08-16 1991-08-13 Biologisches Verfahren zur Herstellung von optisch-aktiver Milchsäure
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