JPH06133790A - ビオチンの製造方法および使用される微生物 - Google Patents

ビオチンの製造方法および使用される微生物

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JPH06133790A JP5178063A JP17806393A JPH06133790A JP H06133790 A JPH06133790 A JP H06133790A JP 5178063 A JP5178063 A JP 5178063A JP 17806393 A JP17806393 A JP 17806393A JP H06133790 A JPH06133790 A JP H06133790A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 スフィンゴモナス(Sphingomonas)属に属
し、ビオチン生産能を有する微生物を培地に培養し、培
地中に蓄積したビオチンを採取することを特徴とするビ
オチンの製造方法および使用される微生物。 【効果】 本発明は、スフィンゴモナス(Sphingo
monas)属に属し、ビオチン生産能を有する微生物を用い
ることにより、さらに効率の良い、工業生産に有利なビ
オチンの製造方法を提供することを可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビオチンの製造方法お
よび使用される微生物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ビオチンはヒト、動植物やある種の微生
物に必要とされるビタミンの1つである。従来、微生物
を用いたビオチンの製造方法としては、ストレプトマイ
セス(Streptomyces)属、ミクロモノスポア(Micromonosp
ore)属を用いる方法(特公昭41-21756号)、スポロボロ
マイセス(Sporobolomyces)属を用いる方法(特公昭42-3
074号)、バシルス(Bacillus)属を用いる方法(特開昭5
6-160998号)、エシェリヒア(Escherichia) 属を用いる
方法(特開昭61-149091 号)、セラチア(Serratia)属を
用いる方法(特開平2-27980 号)、ブレビバクテリウム
(Brevibacterium )属を用いる方法(特開平3-240489
号)などが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の技術においては微生物により生産されるビオチン
の生成量は必ずしも満足のいくものではなかった。した
がって、微生物を用いたさらに効率の良い、工業生産に
有利なビオチンの製造方法が求められている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の状
況を鑑み、すぐれたビオチン生産能を有する微生物を広
く自然界および各種の微生物保存機関が保管するタイプ
カルチャーより検索した。その結果、スフィンゴモナス
(Sphingomonas)属に属する微生物が培地中にきわめて
多量のビオチンを蓄積することを見い出し、本発明を完
成した。即ち、本発明はスフィンゴモナス(Sphingomon
as)属に属し、ビオチン生産能を有する微生物を培地に
培養し、培地中に蓄積したビオチンを採取することを特
徴とするビオチンの製造方法(以下、本発明方法と記
す。)および使用される微生物を提供するものである。
【0005】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明方法において使用される微生物は、スフィンゴモナ
ス属に属し、ビオチン生産能を有する微生物である。た
とえば、Sphingomonas adhaeshiva 、Sphingomonas par
apaucimobilis 、Sphingomonas paucimobilis 等を挙げ
ることができるが、その好ましい例として、例えば、ス
フィンゴモナス・エスピー(Sphingomonas sp.)SC-424
05株があげられる。なお、スフィンゴモナス属に属する
微生物の性質としては、たとえば、グラム陰性桿菌で、
カタラーゼが陽性で、主として黄色のコロニーを形成
し、リン脂質としてスフィンゴ脂質を含み、イソプレノ
イドキノンはQ10、菌体脂肪酸として2−ヒドロキシ
酸を含み、DNAのGC含量が約60%〜約70%程度
であること等があげられる。
【0006】スフィンゴモナス・エスピーSC-42405株
は、本発明者らが大分県の土壌より分離した菌から再分
離した、培地中にきわめて多量のビオチンを蓄積する微
生物であり、工業技術院生命工学工業技術研究所(旧名
工業技術院微生物工業技術研究所)に微土研条寄第3
995号(FERM BP−3995)としてブタペス
ト条約下で寄託されている。
【0007】スフィンゴモナス・エスピーSC-42405株の
菌学的性質は以下の通りである。
【0008】(a) 形態 1.細胞の形および大きさ 形:桿菌 大きさ:0.4 μm 〜0.8 μm ×1.5 μm 〜3.0 μm 2.細胞の多形性の有無:無 3.運動性の有無:有(極鞭毛および周鞭毛を有する) 4.胞子の有無:無 5.グラム染色性:陰性 6.抗酸性:無 (b) 各培地における生育状態 1.肉汁寒天平板培養:周円、凸状、黄色 2.肉汁寒天斜面培養:表面平滑、やや光沢有り、黄色 3.肉汁液体培養:混濁して生育 4.肉汁ゼラチン穿刺培養:液化しない 5.リトマスミルク:変化なし (c) 生理学的性質 1.硝酸塩の還元(肉汁硝酸塩培地) − 2.脱窒反応 − 3.MRテスト − 4.VPテスト − 5.インドールの生成 − 6.硫化水素の生成 + 7.デンプンの加水分解 − 8.クエン酸の利用 コ-サ-の培地 + クリスチャンセンの培地 + 9.無機窒素源の利用 アンモニウム塩 + 硝酸塩 + 10.色素の生成 菌体内色素 +(黄色) 水溶性色素(キングA培地) − 水溶性色素(キングB培地) − 11.ウレアーゼ ± 12.オキシダーゼ + 13.カタラーゼ + 14.生育の範囲 pH 5.1 〜7.9 温度 10℃〜33℃ 15.酸素に対する態度 微好気性 16.OFテスト F(弱い) 17.糖からの酸およびガスの生成 酸 ガス (1)L−アラビノース + − (2)D−キシロース + − (3)D−グルコース ± − (4)D−マンノース ± − (5)D−フラクトース + − (6)D−ガラクトース + − (7)麦芽糖 ± − (8)ショ糖 ± − (9)乳糖 ± − (10)トレハロース − − (11)D−ソルビット − − (12)D−マンニット − − (13)イノシット − − (14)グリセリン − − (15)デンプン ± − (d) その他の性質 1.エスクリンの分解 + 2.アルギニンの分解 − 3.リジンの脱炭酸反応 − 4.オルニチンの脱炭酸反応 − 5.DNase − 6.Tween 80の分解 − 7.0/129 感受性 − 8.ニトロゲナーゼ − 9.ポリ−β−ヒドロキシ酪酸の生成 + 10.DNAのGC含量 64.8% 11.イソプレノイドキノンの分子種 ユビキノン Q10 12.スフィンゴリン脂質の有無 + 13.全菌体脂肪酸組成:C16:0 (13.1%), C16:1 (11.2%), C17:1 (1.1%), C18:1 (51.8%), 2-OH-14:0 (14.1%), 2-OH-16:0 (4.5%)
【0009】なお、上記の(d)10〜13に示される
各種化学分類学的手法は日本放線菌研究会編「放線菌の
同定実験法」日本放線菌研究会事務局発行、1985年
等に記載される通常の方法により分析することができ
る。具体例として下記の方法をあげる。
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】以上の諸性質を、バージーの細菌分類書
(Bergey's Manual of Systematic Bacteriology) [19
84年版]により検索した結果、本発明者は、本菌株をス
フィンゴモナス属に属する微生物であると同定し、スフ
ィンゴモナス・エスピーSC42405 と命名した。なお、ス
フィンゴモナス属に属し、ビオチン生産能を有する微生
物は今まで知られていない。この点においてスフィンゴ
モナス・エスピーSC42405 は新菌株と認められる。ま
た、該菌株の変異体、即ち、スフィンゴモナス・エスピ
ーSC-42405より誘導された突然変異体、細胞融合株およ
び遺伝子組み換え株も本発明方法において利用が可能で
ある。
【0018】本発明の方法において使用される微生物の
培養には、一般細菌における通常の培養に使用される炭
素源、窒素源、有機ないし無機塩等を適宜含む各種の培
地を使用することができる。炭素源としては、グルコー
ス、マルトース、グリセリン、デンプン、デキストリ
ン、シュークロース、動植物油、糖蜜等があげられる。
窒素源としては、肉エキス、ペプトン、酵母エキス、麦
芽エキス、大豆粉、コーンスティープリカー(corn ste
ep liquor )、綿実粉、乾燥酵母、カザミノ酸等の天然
有機窒素源、およびアンモニア、塩化アンモニウム、硝
酸ナトリウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、
酢酸アンモニウム、尿素等の有機または無機の窒素源等
があげられる。なお、天然有機窒素源は窒素源であると
ともに炭素源にもなりうる。有機ないし無機塩として
は、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、鉄、マンガ
ン、コバルト、亜鉛等の塩化物、硫酸塩類、酢酸塩類、
炭酸塩類およびリン酸塩類、具体的には、塩化カリウ
ム、塩化ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸第一鉄、
硫酸マンガン、塩化コバルト、硫酸亜鉛、硫酸銅、酢酸
ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、リン酸
水素1カリウム、リン酸水素2カリウム、リン酸水素1
ナトリウム、リン酸水素2ナトリウム等をあげることが
できる。なお、本発明の方法において使用される微生物
は工業的に有利な培地組成においてよりすぐれたビオチ
ン生産能を示す。また、本発明方法において使用される
微生物のビオチン生産能を高めるために、アラニン等の
アミノ酸、ピメリン酸等の脂肪酸等を添加してもよい。
添加量としては、例えば、培地1000mlに対して、約1m
gから約5mgをあげることができる。
【0019】本発明方法において使用される微生物の培
養は、一般細菌における通常の培養方法に準じて行わ
れ、固体培養または液体培養〔試験管振盪培養、往復式
振盪培養、回転振盪培養、ジャーファーメンター(jar
fermenter )培養、培養タンク(fermentation tank)
等〕いずれも可能である。培養は通常、好気的条件下で
おこなわれる。特にジャーファーメンター培養タンクを
使用する場合、無菌空気を導入する必要があり、通常、
培養液量の約0.1〜約2倍/分の通気条件を用いる。
培養温度は、微生物が生育する範囲で適宜変更できる
が、例えば、約20℃〜40℃、好ましくは約25℃〜
35℃、より好ましくは約28℃〜33℃の範囲であ
る。培地のpHは、例えば、約6〜約8を好ましくあげ
ることができる。培養時間は、種々の条件によって異な
るが、通常、約1〜約7日間程度、好ましくは約3〜4
日間程度がよい。
【0020】培養終了後の培養液からのビオチンの採取
は、ビオチンの性質を利用して一般の天然物から抽出精
製する通常の方法が応用できる。例えば、培養液から遠
心分離等の方法により菌体を除いた後、培養液中に蓄積
したビオチンを活性炭やマクロポーラス非イオン系樹脂
等に吸着させ、さらにイオン交換樹脂に通して精製する
方法、不純物との溶解度の差を利用して再結晶により精
製する方法などがそれぞれ単独で、または組み合わせ
て、あるいは反復して利用できる。
【0021】
【実施例】次に、本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れらの実施例になんら限定されるものではない。
【0022】実施例1 (ビオチンの製造) スフィンゴモナス・エスピー SC-42405 株(微工研条寄
第3995号)の1白金耳を10mlの前培養培地(グリセ
ロール 1%、ポリペプトン 2%、K2HPO4 0.15%、MgSO4
7H2O 0.15 %、pH 7.2)を含む大型試験管(22×220mm
)に接種し、30℃で3日間振盪培養した(250rpm)。
この培養液2mlを50mlの本培養培地(グリセロール 2
%、酵母エキス 2%、ビタミンフリーカザミノ酸 0.5
%、K2HPO4 0.15%、KCl 0.05%、MgSO4 7H2O 0.05 %、
FeSO4 7H2O 0.001%、MnSO4 4-6H2O 0.001%、チアミン
塩酸塩 20 μg/L、pH 7.0)を含む500ml 容坂口フラス
コに接種し、30℃で4日間振盪培養した(130rpm)。培
養終了時の菌濃度(OD650 )は22.0で、この時培地中に
生成蓄積したビオチンの濃度を、ラクトバシルス・プラ
ンタラム(Lactobacillus plantarum )IFO 3070株を用
いた微生物学的定量法(和泉と山田,ビタミン学実験法
II.水溶性ビタミン.pp. 481-499, 日本ビタミン学
会編,東京化学同人,1985)により定量したところ生成
したビオチンの濃度は 3.3mg/ Lであった。
【0023】実施例2 (ビオチンの製造) スフィンゴモナス・エスピー SC-42405 株を実施例1と
同様の方法で大型試験管に前培養した。この培養液を10
0ml の同じ前培養培地を含む500ml 容坂口フラスコ3本
に2mlずつ接種し、30℃で3日間振盪培養した(130rp
m)。この培養液の300ml を15Lの本培養培地(グリセ
ロール 2%、酵母エキス 2%、ビタミンフリーカザミノ
酸 0.5%、K2HPO4 0.15%、KCl 0.05%、MgSO4 7H2O 0.0
5 %、FeSO 4 7H2O 0.001%、MnSO4 4-6H2O 0.001%、チ
アミン塩酸塩 20 μg/L、pH 7.0)を含む30L容ジャー
ファーメンターに接種し、30℃で4日間通気攪拌培養し
た。なお、通気量は15L/ 分、攪拌速度は200 〜500rpm
(溶存酸素濃度が2ppm 以上となるように制御)、消泡
は消泡剤エイノール(バイオット社)の添加による自動
消泡とした。培養終了時の菌濃度(OD650 )は38.0で、
この時培地中に生成蓄積したビオチンの濃度を、実施例
1と同様の微生物学的定量法により定量したところ生成
したビオチンの濃度は 2.3mg/ Lであった。
【0024】実施例3 (製造物の同定) 実施例2で得られた培養液15Lを12,000rpm で連続遠心
分離し、得られた上清液を塩酸でpH3に調整後、活性
炭(和光純薬工業社)500gを充填したカラムに通過させ
た。カラムを15Lの水で水洗後、5Lの0.1 Nアンモニ
ア水で溶出した。溶出液を濃縮後、100ml のダウエック
ス1×8(ダウケミカル社)を充填したカラムに通過さ
せ、2Lの水で水洗後、2Lの1N酢酸で溶出した。溶
出液を濃縮後、100ml のダウエックス50W×8(ダウケ
ミカル社)を充填したカラムに通過させ、2Lの水で溶
出した。溶出液を濃縮後、活性炭(和光純薬工業社)50
gを充填したカラムに通過させた。カラムを500ml の水
で水洗後、500ml の0.1 Nアンモニア水で溶出した。溶
出液を蒸発乾固し、5mlの0.1 N水酸化ナトリウムに溶
解後、50mlのSephadex G−10(ファルマシア社)を充
填したカラムを用いてゲルろ過クロマトグラフィー精製
を行った。ビオチンの溶出画分を集め、0.05N塩酸でp
H3に調整後、冷所に一夜放置し、析出した結晶を集
め、減圧下に乾燥してビオチン結晶13mgを得た。このも
のの理化学的性状(質量スペクトル、赤外スペクトル)
は標品ビオチンと一致した。
【0025】実施例4 (各種微生物菌株におけるビオ
チン生産量の比較) スフィンゴモナス属に類似する属に属する各種微生物の
グリセロール保存菌株の1白金耳を5mlの前培養培地
(グリセロール1%、ポリペプトン2%、K2HPO4
0.15%、MgSO4 ・7H2 O 0.15%、pH
7.2)を含む大型試験管(22X220mm)に接種
し、30℃で3日間振盪培養した(250rpm)。培
養終了後、培地中に生成蓄積したビオチンの濃度を、実
施例1と同様の微生物学的定量法により定量した。結果
を表1および2に示す。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】 * 文献記載データ:Agr. Biol. Chem.,29,10,889-8
94(1965)* * 文献記載データ:Agr. Biol. Chem.,45, 9,1983-
1989(1981)
【0028】
【発明の効果】本発明は、スフィンゴモナス(Sphingomo
nas)属に属し、ビオチン生産能を有する微生物を用いる
ことにより、さらに効率の良い、工業生産に有利なビオ
チンの製造方法を提供することを可能とした。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:01) (72)発明者 光田 賢 兵庫県宝塚市高司4丁目2番1号 住友化 学工業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スフィンゴモナス(Sphingomonas)属に属
    し、ビオチン生産能を有する微生物を培地に培養し、培
    地中に蓄積したビオチンを採取することを特徴とするビ
    オチンの製造方法。
  2. 【請求項2】スフィンゴモナス(Sphingomonas)属に属
    し、ビオチン生産能を有する微生物がスフィンゴモナス
    ・エスピー(Sphingomonas sp.)SC-42405株(微工研条
    寄第3995号)であることを特徴とする請求項1項記
    載の製造方法。
  3. 【請求項3】スフィンゴモナス・エスピー(Sphingomon
    as sp.)SC-42405株(微工研条寄第3995号およびそ
    の変異体。
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Cited By (1)

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