JPH06277081A - Production of 5-aminolevulinic acid by methane-producing bacterium - Google Patents
Production of 5-aminolevulinic acid by methane-producing bacteriumInfo
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- JPH06277081A JPH06277081A JP33222692A JP33222692A JPH06277081A JP H06277081 A JPH06277081 A JP H06277081A JP 33222692 A JP33222692 A JP 33222692A JP 33222692 A JP33222692 A JP 33222692A JP H06277081 A JPH06277081 A JP H06277081A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、除草剤、殺虫剤として
有用な5−アミノレブリン酸の生産方法に関し、更に詳
細にはメタン生成細菌による5−アミノレブリン酸の実
用的な生産方法に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing 5-aminolevulinic acid useful as a herbicide and an insecticide, and more particularly to a practical method for producing 5-aminolevulinic acid by methanogenic bacteria.
【0002】[0002]
【従来の技術】5−アミノレブリン酸の生産方法として
は、有機合成化学的方法や微生物を用いる発酵生産方法
が知られているが、前者の方法は実用的な生産方法とし
ては十分でないため、現在では後者の発酵生産方法によ
り5ーアミノレブリン酸が生産されている。この発酵生
産方法としては プロピオン酸菌を用いる方法 光合成細菌を用いる方法 メタン生成細菌を用いる方法 などが知られている。この内、メタン生成細菌を用いる
方法は、メタン生成細菌でコリノイド補酵素を合成する
際にその中間体として5ーアミノレブリン酸を生成する
点に着目したものである。このコリノイド補酵素合成経
路はC−5経路と呼ばれ、次式の代謝経路で示される。 グルタミン酸→ケトグルタル酸→5ーアミノレブリン酸
→ポルホビリノーゲン→ウロポルフィリノーゲン→コリ
ノイド→コリノイド補酵素As a method for producing 5-aminolevulinic acid, organic synthetic chemical methods and fermentation production methods using microorganisms are known, but the former method is not sufficient as a practical production method. In the latter, 5-aminolevulinic acid is produced by the latter fermentation production method. As this fermentation production method, a method using propionic acid bacteria, a method using photosynthetic bacteria, a method using methanogenic bacteria, and the like are known. Among these, the method using methanogenic bacteria focuses on the point of producing 5-aminolevulinic acid as an intermediate when synthesizing corinoid coenzyme in methanogenic bacteria. This corinoid coenzyme synthesis pathway is called C-5 pathway and is represented by the following metabolic pathway. Glutamic acid → ketoglutaric acid → 5-aminolevulinic acid → porphobilinogen → uroporphyrinogen → corinoid → corinoid coenzyme
【0003】このC−5経路から明らかなように、メタ
ン生成細菌を単に培養するだけでは中間体としての5ー
アミノレブリン酸は蓄積されないため、5ーアミノレブ
リン酸脱水酵素の阻害剤を用いることによりこの中間体
よりポルホビリノーゲンに至る生合成経路を阻害し5ー
アミノレブリン酸を生産している。As is clear from this C-5 pathway, 5-aminolevulinic acid as an intermediate does not accumulate by simply culturing methanogenic bacteria. Therefore, by using an inhibitor of 5-aminolevulinic acid dehydratase, It inhibits the biosynthetic pathway from the intermediate to porphobilinogen and produces 5-aminolevulinic acid.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プロピオン酸菌を用いる発酵生産方法では、生成する有
機酸による生産物阻害を起こし易く、生成する5ーアミ
ノレブリン酸が菌体内に蓄積されるので培養菌体を破砕
して目的物を回収しなければならず連続生産が困難で生
産効果が悪いという問題がある。また、光合成細菌を用
いる発酵生産方法では、培養液中に産生される5ーアミ
ノレブリン酸の濃度が低いと言う欠点がある。さらに、
プロピオン酸菌や光合成細菌による発酵生産方法で使用
する培養基質はメタン生成細菌を用いる方法のそれと比
較して高価であるという欠点がある。However, in the conventional fermentative production method using a propionic acid bacterium, the production of 5-aminolevulinic acid is easily accumulated in the cells because the produced organic acid is likely to inhibit the product. Since the cells must be crushed to recover the target product, continuous production is difficult and the production effect is poor. Further, the fermentation production method using photosynthetic bacteria has a drawback that the concentration of 5-aminolevulinic acid produced in the culture solution is low. further,
The culture substrate used in the fermentative production method using a propionic acid bacterium or a photosynthetic bacterium has a drawback that it is expensive as compared with the method using a methanogenic bacterium.
【0005】一方、メタン生成細菌を用いる発酵生産方
法は、培養に要する原料コストが安い、最終生産物がメ
タンガスと炭酸ガスであるため生産物阻害がない、生産
される5ーアミノレブリン酸の大部分は菌体外へと代謝
されるため目的物の回収が容易であり連続生産プロセス
を採用することができる等の利点があるが、メタン生成
細菌の種によっては5ーアミノレブリン酸生産能がプロ
ピオン酸菌や光合成細菌よりも劣るものがあった。本発
明は上記事情に鑑みてなされたもので、メタン生成細菌
による5ーアミノレブリン酸の生産において、5ーアミ
ノレブリン酸の高い生産効率を達成し、かつ連続的に生
産することができる生産方法を提供することを目的とし
たものである。On the other hand, the fermentative production method using methanogenic bacteria has a low raw material cost required for culturing, and since the final products are methane gas and carbon dioxide gas, there is no product inhibition, and most of the produced 5-aminolevulinic acid. Has the advantage that the target substance can be easily recovered because it is metabolized to the outside of the cell and a continuous production process can be adopted. However, depending on the species of methanogenic bacteria, the ability to produce 5-aminolevulinic acid is Some were inferior to fungi and photosynthetic bacteria. The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a production method capable of achieving high production efficiency of 5-aminolevulinic acid and continuously producing it in the production of 5-aminolevulinic acid by methanogenic bacteria. The purpose is to do.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するため種々検討した結果、メタン生成細菌のコリ
ノイド生合成経路を5ーアミノレブリン酸脱水酵素の阻
害剤によって阻害することにより5ーアミノレブリン酸
を生産するにあたり、その培養液にグルタミン酸を添加
すれば5ーアミノレブリン酸の生産を促進させることが
出来ることを見い出した。また、メタン生成細菌を高濃
度に保持したバイオリアクターに、メタン生成細菌の増
殖基質5ーアミノレブリン酸脱水酵素の阻害剤及びグル
タミン酸を含む培養液を連続的に供給することにより連
続的かつ高生産効率で5ーアミノレブリン酸を生産し得
ることを見出し、本発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems As a result of various studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors have found that by inhibiting the corinoid biosynthetic pathway of methanogenic bacteria with an inhibitor of 5-aminolevulinic acid dehydratase, 5- In producing aminolevulinic acid, it was found that the production of 5-aminolevulinic acid can be promoted by adding glutamic acid to the culture solution. Further, by continuously supplying a culture solution containing a growth substrate 5-aminolevulinic acid dehydratase inhibitor and glutamic acid of a methanogenic bacterium to a bioreactor holding a high concentration of methanogenic bacterium, continuous and high production efficiency can be obtained. It was found that 5-aminolevulinic acid can be produced by the above method, and the present invention has been completed.
【0007】すなわち、本発明は、メタン生成細菌、メ
タン生成細菌の増殖基質及び5ーアミノレブリン酸脱水
酵素の阻害剤を含む培養液を嫌気的培養して5ーアミノ
レブリン酸を生産するにあたり、該培養液にグルタミン
酸を添加することを特徴とするメタン生成細菌による5
ーアミノレブリン酸の生産方法である。また、本発明
は、メタン生成細菌を高濃度に保持するバイオリアクタ
ー内に、メタン生成細菌の増殖基質、5ーアミノレブリ
ン酸脱水酵素の阻害剤及びグルタミン酸を含む培養液を
供給しつつ該バイオリアクター内でメタン生成細菌の嫌
気的培養を行い、バイオリアクター出口から菌体を含ま
ない培養液を取り出し、該培養液中の5ーアミノレブリ
ン酸を回収することを特徴とするメタン生成細菌による
5ーアミノレブリン酸の連続生産方法をも提供するもの
である。That is, according to the present invention, a culture solution containing methanogenic bacteria, a growth substrate of methanogenic bacteria and an inhibitor of 5-aminolevulinic acid dehydratase is anaerobically cultured to produce 5-aminolevulinic acid. 5 by methanogenic bacteria characterized by adding glutamic acid to the liquid
-A method for producing aminolevulinic acid. Further, the present invention provides a bioreactor for maintaining a high concentration of methanogenic bacteria, while supplying a culture solution containing a growth substrate of methanogenic bacteria, an inhibitor of 5-aminolevulinic acid dehydratase and glutamic acid, in the bioreactor. Anaerobic culturing of methanogenic bacteria is carried out, a culture solution containing no cells is taken out from the outlet of the bioreactor, and 5-aminolevulinic acid in the culture solution is recovered. It also provides a continuous production method of.
【0008】以下、本発明を詳細に説明する。この発明
において使用されるメタン生成細菌としては、例えばメ
タノサルシナ(Methanosarcina)などが挙げられる。メ
タン生成細菌にはメタノール資化性を有する種が培養基
質のコスト上有利であるが、望ましい酢酸や水素などの
メタン生成細菌の基質が安価に入手できる場合は、その
基質利用能を有するメタン生成細菌を用いてもよい。ま
た高温メタン生成細菌、中温メタン生成細菌のいずれを
も使用することができる。このメタン生成細菌の培養に
用いられる培養液は、培養基質(炭素源)、栄養分(窒素
源、ビタミン等)、無期塩類などの各成分の他、5ーア
ミノレブリン酸脱水酵素の阻害剤及びグルタミン酸を含
み、必要に応じph調整剤が添加される。メタン生成細菌
の培養基質として好適なものはメタノール、酢酸、メチ
ルアミン、炭酸ガスと水素、ギ酸などであり、使用する
メタン生成細菌の種類に応じ、これらのうちの1種ある
いは2種類以上を選択して使用する。さらに、培養液と
して、上記培養基質を含んだ有機性産業廃水を用いるこ
とも可能である。栄養成分としては、塩化アンモニウ
ム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、リン酸アン
モニウム、尿素などの窒素源、ビタミンB1、B2、
B6、ビチオン、葉酸、ニコチン酸、パントテン酸、リ
ボ酸などのビタミン類を使用する。また、イーストエキ
ス、ポリペプトン、コーン・スティーブ・リカー等の天
然栄養源も使用することができる。無機塩類としては、
塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、リン酸カリウム、
食塩、塩化マンガン、硫酸第1鉄などを使用する。The present invention will be described in detail below. Examples of the methanogenic bacteria used in the present invention include Methanosarcina. Methane-assimilating species are advantageous for methanogenic bacteria in terms of the cost of the culture substrate, but if desirable methanogenic bacteria substrates such as acetic acid and hydrogen are available at a low cost, the methanogenic bacteria with the substrate utilization ability Bacteria may be used. Further, both high-temperature methanogenic bacteria and mesophilic methanogenic bacteria can be used. The culture solution used for culturing the methanogenic bacteria contains components such as a culture substrate (carbon source), nutrients (nitrogen source, vitamins, etc.), and infinite salts, as well as an inhibitor of 5-aminolevulinic acid dehydratase and glutamic acid. Included, and if necessary, a pH adjusting agent is added. Methanol-producing bacteria are preferably used as a culture substrate for methanogenic bacteria such as methanol, acetic acid, methylamine, carbon dioxide and hydrogen, and formic acid. One or more of these are selected depending on the type of methanogenic bacteria used. To use. Furthermore, it is also possible to use organic industrial wastewater containing the above-mentioned culture substrate as the culture solution. As nutrient components, nitrogen sources such as ammonium chloride, ammonium nitrate, ammonium sulfate, ammonium phosphate and urea, vitamins B 1 and B 2 ,
B 6, using biotin, folic acid, nicotinic acid, pantothenic acid, vitamins such as ribonucleic acid. Further, natural nutrition sources such as yeast extract, polypeptone, corn steve liquor and the like can also be used. As inorganic salts,
Calcium chloride, magnesium sulfate, potassium phosphate,
Salt, manganese chloride, ferrous sulfate, etc. are used.
【0009】培養液に添加する5ーアミノレブリン酸脱
水酵素の阻害剤としては、レブリン酸、4、6ージオキ
ソヘプタン酸などを使用する。これらの阻害剤は菌体濃
度や5ーアミノレブリン酸の生産量に応じて添加する
が、その添加量は多すぎても少なすぎても5ーアミノレ
ブリン酸の生成に好ましくない。通常これらの添加量は
培養液全体に対し、5−アミノレブリン酸は1〜50m
M、好ましくは5−20mM,4、6−ジオキソヘプタ
ン酸は1〜5mM、好ましくは2−3mMの範囲から適
宜決定される。グルタミン酸はメタン生成細菌による5
ーアミノレブリン酸の生成を促進させる目的で添加され
る。グルタミン酸の添加量は、生産に使用するメタン生
成細菌の種やリアクター内の細菌濃度、使用するメタン
生成細菌のグルタミン酸利用能やグルタミン酸への耐性
などにより決定されるが、通常培養液全体に対し1〜5
0mM、好ましくは5〜20mMの範囲から適宜決定され
る。As an inhibitor of 5-aminolevulinic acid dehydratase added to the culture medium, levulinic acid, 4,6-dioxoheptanoic acid or the like is used. These inhibitors are added depending on the cell concentration and the production amount of 5-aminolevulinic acid, but if the addition amount is too large or too small, it is not preferable for the production of 5-aminolevulinic acid. Usually, the addition amount of these is 1 to 50 m of 5-aminolevulinic acid based on the whole culture solution.
M, preferably 5-20 mM, 4,6-dioxoheptanoic acid is appropriately determined from the range of 1-5 mM, preferably 2-3 mM. Glutamic acid is produced by methanogenic bacteria 5
-Added for the purpose of promoting the production of aminolevulinic acid. The amount of glutamic acid added is determined by the species of methanogenic bacteria used for production, the bacterial concentration in the reactor, the glutamic acid utilization capacity of the methanogenic bacteria used, the tolerance to glutamic acid, etc. ~ 5
It is appropriately determined from the range of 0 mM, preferably 5 to 20 mM.
【0010】本発明においては嫌気的培養を行う。嫌気
的培養を行うには、不活性ガスや炭酸ガス気流中で培養
を行うか、チオ硫酸ナトリウム、クエン酸チタニウム、
L−システィンなどの還元剤を培養液に添加する一般的
方法を適用すればよい。本発明の培養形式としては回分
式培養法を使用することができるが、メタン生成細菌を
高濃度に保持するバイオリアクターを用い、培養液を連
続的にバイオリアクターに供給する連続培養法を採用す
ることが好ましい。バイオリアクターにメタン生成細菌
を高濃度に保持するための方法としては、 担体を用いて菌体を保持するバイオリアクターを用
いる。 菌体の自己造粒作用を利用して菌体を保持する上向
流式嫌気性泥床バイオリアクターを用いる。 菌体をゲルなどで包括固定化することによって菌体
保持するバイオリアクターを用いる。 バイオリアクター出口に菌体濃菌用分離膜を設け
る。 遠心分離による。 自然(重力)沈降槽を設置する。 等の方法があり、これらの方法は使用菌の種類や培養条
件により適宜選択して用いられる。これらの方法を用い
ることによって、培養系外への培養菌(メタン生成細菌)
の流出を防ぐことができる。またバイオリアクターより
培養菌を含まない培養液を取り出すことができる。In the present invention, anaerobic culture is performed. To perform anaerobic culture, culture in an inert gas or carbon dioxide gas stream, sodium thiosulfate, titanium citrate,
A general method of adding a reducing agent such as L-cystine to the culture medium may be applied. Although a batch culture method can be used as the culture method of the present invention, a continuous culture method in which a bioreactor that holds methanogenic bacteria at a high concentration is used and a culture solution is continuously supplied to the bioreactor is adopted. It is preferable. As a method for maintaining a high concentration of methanogenic bacteria in the bioreactor, a bioreactor in which a carrier is used to retain the bacterial cells is used. An upflow anaerobic mudbed bioreactor that retains the cells by utilizing the self-granulation action of the cells is used. A bioreactor that retains the cells by entrapping the cells in a gel or the like is used. A separation membrane for concentrated bacterial cells is provided at the outlet of the bioreactor. By centrifugation. Install a natural (gravity) settling tank. Etc., and these methods are appropriately selected and used depending on the type of bacteria used and culture conditions. By using these methods, cultured bacteria (methanogenic bacteria) outside the culture system
Can be prevented from flowing out. Further, a culture solution containing no culture can be taken out from the bioreactor.
【0011】メタン生成細菌は、バイオリアクター内で
嫌気的培養されることによって5ーアミノレブリン酸を
生成し、かつ生成した5ーアミノレブリン酸の大部分は
菌体外に代謝される。そしてバイオリアクター出口から
は、培養菌の生産した5ーアミノレブリン酸を含む培養
液が取り出される。本発明において、メタン生成細菌の
培養は、中温菌の場合は25〜45℃、好ましくは36
〜38℃、高温菌の場合は45〜60℃、好ましくは5
0〜55℃の温度で実施する。また培養液のphは6.0
〜8.0、好ましくは6.8〜7.2で実施する。培養
は通常2〜8日で終了するが、他の培養条件に応じて適
当に変えることが可能である。Methanogenic bacteria produce 5-aminolevulinic acid by being anaerobically cultured in a bioreactor, and most of the produced 5-aminolevulinic acid is metabolized outside the cells. Then, the culture solution containing 5-aminolevulinic acid produced by the culture is taken out from the outlet of the bioreactor. In the present invention, the culture of methanogenic bacteria is 25 to 45 ° C., preferably 36 ° C. for mesophilic bacteria.
~ 38 ° C, 45 ~ 60 ° C in the case of thermophilic bacterium, preferably 5
Carried out at a temperature of 0-55 ° C. The pH of the culture solution is 6.0.
~ 8.0, preferably 6.8-7.2. The culturing is usually completed in 2 to 8 days, but it can be appropriately changed depending on other culturing conditions.
【0012】バイオリアクター出口から取り出された培
養液中の5ーアミノレブリン酸を回収する方法として
は、 イオン交換樹脂を用いて吸着させる方法、 溶媒抽出法、 などの方法が採用されるが、特にのイオン交換樹脂を
用いる方法では5ーアミノレブリン酸脱水酵素の阻害剤
や5ーアミノレブリン酸の生成を促進するグルタミン酸
も回収できるので好適である。一方、バイオリアクター
内での培養によって生成したメタンガスは、ガスホルダ
ーに貯留し、燃料用ガスなどとして利用することができ
る。As a method for recovering 5-aminolevulinic acid in the culture broth taken out from the outlet of the bioreactor, a method of adsorbing using an ion exchange resin, a method of solvent extraction, etc. are adopted. The method using an ion exchange resin is preferable because it can recover an inhibitor of 5-aminolevulinic acid dehydratase and glutamic acid that promotes production of 5-aminolevulinic acid. On the other hand, methane gas generated by culturing in the bioreactor can be stored in a gas holder and used as fuel gas or the like.
【0013】次に第1図を引用して本発明によるアミノ
レブリン酸の連続生産方法について説明する。第1図
は、本発明に係る生産装置の一例として、メタン生成細
菌を用いた連続培養に好適に使用される連続培養装置の
概略図を示すものである。この連続培養装置は、メタン
生成細菌を高濃度に保持するバイオリアクター1と、こ
のバイオリアクター1内に培養液を供給する培養液供給
装置2と、バイオリアクター1出口に接続され、バイオ
リアクター1から取り出される培養液中の固形分を分離
する固液分離装置3と、この固液分離装置3で分離され
た菌体を含まない培養液中の5ーアミノレブリン酸を回
収するとともに、5ーアミノレブリン酸回収残液を培養
原液として上記培養液供給装置2に送る5ーアミノレブ
リン酸回収装置1を主な構成要素として備えている。上
記培養液供給装置2は、メタン生成細菌の増殖基質貯槽
6と、窒素源、無機塩類、ビタミン類等の栄養因子貯槽
7と、5ーアミノレブリン酸脱水酵素の阻害剤貯槽8と
グルタミン酸貯槽9と、培養液のph調整剤を貯蔵するph
調整剤貯槽10、並びに5ーアミノレブリン酸回収装置
4から送られる培養原液と各貯槽6〜10の添加剤を混
合して培養液を調整しバイオリアクター1に供給する混
合調整剤11とから構成されている。5ーアミノレブリ
ン酸回収装置4は、イオン交換樹脂カラムを複数つない
だものであり、回収溶剤貯槽12から送られる溶剤によ
り5ーアミノレブリン酸を溶出し、5ーアミノレブリン
酸生成装置13に送るよう構成されている。Next, the continuous production method of aminolevulinic acid according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view of a continuous culture apparatus which is preferably used for continuous culture using methanogenic bacteria as an example of the production apparatus according to the present invention. This continuous culture device is connected to a bioreactor 1 that holds methanogenic bacteria at a high concentration, a culture solution supply device 2 that supplies a culture solution into the bioreactor 1, and an outlet of the bioreactor 1, and from the bioreactor 1 A solid-liquid separator 3 for separating solids from the culture solution to be taken out, and 5-aminolevulinic acid in the culture solution containing no bacterial cells separated by the solid-liquid separator 3 and 5-aminolevulinic acid A 5-aminolevulinic acid recovery device 1 is provided as a main component, which sends the recovery residual liquid as a culture stock solution to the culture liquid supply device 2. The culture solution supply device 2 includes a growth substrate storage tank 6 for methanogenic bacteria, a nutrition factor storage tank 7 such as a nitrogen source, inorganic salts, and vitamins, an inhibitor storage tank 8 for 5-aminolevulinic acid dehydratase 8, and a glutamic acid storage tank 9. , Ph that stores the pH regulator of the culture broth
It comprises a regulator storage tank 10 and a mixture regulator 11 which mixes the stock culture solution sent from the 5-aminolevulinic acid recovery device 4 and the additives in the respective storage tanks 6 to 10 to prepare the culture solution and supplies it to the bioreactor 1. ing. The 5-aminolevulinic acid recovery device 4 is configured by connecting a plurality of ion exchange resin columns, and is configured to elute 5-aminolevulinic acid with the solvent sent from the recovery solvent storage tank 12 and send it to the 5-aminolevulinic acid generator 13. ing.
【0014】本発明においては、上記の連続培養装置を
使用して下記のように高効率で5ーアミノレブリン酸を
生産することができる。すなわち、バイオリアクター1
内に高濃度にメタン生成細菌を保持させた状態で、この
菌の培養に適した培養液をバイオリアクターに供給し、
バイオリアクター1内で嫌気的培養を行う。バイオリア
クター出口から取り出される培養液を固液分離装置3を
通し、菌を含まない培養液を取り出して5ーアミノレブ
リン酸回収装置4に送り、培養液中の5ーアミノレブリ
ン酸を回収し、培養残液を培養原液として培養液供給装
置2に送る。この培養液供給装置2で各種の添加剤を混
合して培養液を再生し、この培養液をバイオリアクター
1に供給することでメタン生成細菌を連続培養する。5
ーアミノレブリン酸回収装置4で回収された5ーアミノ
レブリン酸は、適当な時期にメタノール等の回収溶剤で
溶出させて精製装置13に送り、電気泳動、イオン交
換、逆相クロマトなどの手法を用いて精製した後、製品
貯槽14に保管する。なお、バイオリアクター1での培
養によって生成したメタンガスは、ガスホルダー5に貯
留する。以下に、実施例により本発明を説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。In the present invention, 5-aminolevulinic acid can be produced with high efficiency as described below using the above continuous culture apparatus. That is, bioreactor 1
While maintaining methanogenic bacteria at a high concentration inside, supply a culture solution suitable for culturing this bacterium to the bioreactor,
Anaerobic culture is performed in the bioreactor 1. The culture solution taken out from the outlet of the bioreactor is passed through the solid-liquid separation device 3, the culture solution containing no bacteria is taken out, and sent to the 5-aminolevulinic acid recovery device 4, where 5-aminolevulinic acid in the culture solution is recovered and the culture residue is left. The solution is sent to the culture solution supply device 2 as a culture stock solution. Various additives are mixed in the culture solution supply device 2 to regenerate the culture solution, and the methanogenic bacteria are continuously cultured by supplying the culture solution to the bioreactor 1. 5
The 5-aminolevulinic acid recovered by the aminolevulinic acid recovery device 4 is eluted at a suitable time with a recovery solvent such as methanol and sent to the purification device 13, where it is subjected to electrophoresis, ion exchange, reverse phase chromatography, etc. After purification, the product is stored in the product storage tank 14. The methane gas generated by the culture in the bioreactor 1 is stored in the gas holder 5. The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
【0015】[0015]
実施例1 メタン生成細菌としてメタノール資化性メタン生成細菌
メタノサルシナ(Methanosarcina.sp.CHTI55)
を、5ーアミノレブリン酸脱水酵素の阻害剤であるレブ
リン酸10mMと、5ーアミノレブリン酸生成促進剤で
あるグルタミン酸を10mM添加したDSM318培地
を用いて培養した。この培養は100mlの嫌気バイアル
瓶中、培養温度53℃で1週間静置培養し、その後培養
液中の5ーアミノレブリン酸濃度を測定した。また比較
のためにグルタミン酸を添加しない点を除き同じ条件の
培養を行い、各々の場合における5ーアミノレブリン酸
濃度、乾燥菌体当たりの5ーアミノレブリン酸生成量を
表1に示した。Example 1 As a methanogenic bacterium, methanol-utilizing methanogenic bacterium methanosarcina.sp.CHTI55
Was cultured in a DSM318 medium containing 10 mM of levulinic acid, which is an inhibitor of 5-aminolevulinic acid dehydratase, and 10 mM of glutamic acid, which is a promoter of 5-aminolevulinic acid production. This culture was performed by static culture in a 100 ml anaerobic vial for 1 week at a culture temperature of 53 ° C., after which the concentration of 5-aminolevulinic acid in the culture solution was measured. For comparison, culture was performed under the same conditions except that glutamic acid was not added, and Table 1 shows the concentration of 5-aminolevulinic acid and the amount of 5-aminolevulinic acid produced per dry cell in each case.
【0016】[0016]
【表1】 [Table 1]
【0017】[0017]
【発明の効果】以上説明したように、本発明においては
次のような効果が得られる。5ーアミノレブリン酸の生
産にメタン生成細菌を用い、C−5代謝経路における5
ーアミノレブリン酸からポルホビリノーゲンに至る生合
成経路を5ーアミノレブリン酸脱水酵素の阻害剤で阻害
すると共に、5ーアミノレブリン酸の生成を促進するグ
ルタミン酸を添加して培養するので、培養菌の菌体重量
当たりの5ーアミノレブリン酸生産効率を高めることが
できる。また、プロピオン酸菌や光合成細菌を用いる5
ーアミノレブリン酸の生産方法に比較し培養基質や培養
液が安価であり、しかも発酵による最終生産物がメタン
ガスと炭酸ガスであるため、他の発酵法でしばしば発生
する生産物阻害が起こり難い。さらに、本発明の方法に
よって生産される5ーアミノレブリン酸の大部分は菌体
外へと代謝されるため、目的物の回収が容易であり、メ
タン生成細菌を高濃度に保持したバイオリアクターを使
用して5ーアミノレブリン酸の連続生産プロセスを採用
することができる。そして、この連続生産プロセスを採
用すると、系外に流れ出す液体が殆どなく、高温で培養
するメタン生成細菌の培養における熱損失が少なくな
り、また発酵により生産されるメタンガスはエネルギー
源として利用できるため熱効率の点においても有利であ
る。そしてまた、バイオリアクターから流出する培養液
から5ーアミノレブリン酸を回収した後の回収残液、レ
ブリン酸、グルタミン酸などは、培養液再生装置で再調
整しバイオリアクターに供給されるので培養液の利用効
率を高めることができる等の優れた効果を達成できるAs described above, the following effects can be obtained in the present invention. A methanogenic bacterium is used for the production of 5-aminolevulinic acid, and 5 in the C-5 metabolic pathway is used.
-The biosynthetic pathway from aminolevulinic acid to porphobilinogen is inhibited by an inhibitor of 5-aminolevulinic acid dehydratase, and glutamic acid, which promotes the production of 5-aminolevulinic acid, is added and cultured. The production efficiency of 5-aminolevulinic acid per body weight can be increased. In addition, using propionic acid bacteria and photosynthetic bacteria 5
-Compared to the aminolevulinic acid production method, the culture substrate and culture solution are cheaper, and the final products of fermentation are methane gas and carbon dioxide gas, so that the product inhibition that often occurs in other fermentation methods does not easily occur. Furthermore, since most of the 5-aminolevulinic acid produced by the method of the present invention is metabolized to the outside of the cell, it is easy to recover the target substance, and a bioreactor holding a high concentration of methanogenic bacteria is used. Then, a continuous production process of 5-aminolevulinic acid can be adopted. When this continuous production process is adopted, there is almost no liquid flowing out of the system, heat loss in culturing methanogenic bacteria that is cultivated at high temperatures is reduced, and the methane gas produced by fermentation can be used as an energy source so that thermal efficiency is improved. It is also advantageous in respect of. In addition, since the recovery residual liquid, levulinic acid, glutamic acid, etc. after recovering 5-aminolevulinic acid from the culture solution flowing out from the bioreactor is readjusted by the culture solution regenerator and supplied to the bioreactor, the use of the culture solution Can achieve excellent effects such as increased efficiency
【図1】本発明実施例のメタン生成細菌を用いた5ーア
ミノレブリン酸生産方法に使用する連続培養装置の概略
図である。FIG. 1 is a schematic view of a continuous culture device used in the method for producing 5-aminolevulinic acid using methanogenic bacteria of the example of the present invention.
1 バイオリアクター 2 培養液供給装置 3 固液分離装置 4 5ーアミノレブリン酸回収装置 5 ガスホルダー 6 増殖基質貯槽 7 栄養因子貯槽 8 阻害剤貯槽 9 グルタミン酸貯槽 10 ph調整剤貯槽 11 混合調整槽 12 回収溶剤貯槽 13 5ーアミノレブリン酸精製装置 14 製品貯槽 1 Bioreactor 2 Culture liquid supply device 3 Solid-liquid separation device 4 5-Aminolevulinic acid recovery device 5 Gas holder 6 Growth substrate storage tank 7 Nutrient factor storage tank 8 Inhibitor storage tank 9 Glutamic acid storage tank 10 Ph regulator storage tank 11 Mixing adjustment tank 12 Recovery solvent Storage tank 13 5-Aminolevulinic acid purifier 14 Product storage tank
Claims (2)
基質及び5−アミノレブリン酸脱水酵素の阻害剤を含む
培養液を嫌気的培養して5−アミノレブリン酸を生産す
るにあたり、該培養液にグルタミン酸を添加することを
特徴とするメタン生成細菌による5−アミノレブリン酸
の生産方法。1. A method for producing 5-aminolevulinic acid by anaerobically culturing a culture solution containing a methanogenic bacterium, a growth substrate of a methanogenic bacterium and an inhibitor of 5-aminolevulinic acid dehydratase, and producing glutamic acid in the culture solution. A method for producing 5-aminolevulinic acid by a methanogenic bacterium, which comprises adding.
オリアクター内に、メタン生成細菌の増殖基質、5−ア
ミノレブリン酸脱水酵素の阻害剤及びグルタミン酸を含
む培養液を供給しつつ該バイオリアクター内でメタン生
成細菌の嫌気的培養を行い、バイオリアクター出口から
菌体を含まない培養液を取り出し、該培養液中の5−ア
ミノレブリン酸を回収することを特徴とするメタン生成
細菌による5−アミノレブリン酸の連続生産方法。2. A bioreactor for maintaining a high concentration of methanogenic bacteria, while supplying a culture medium containing a growth substrate of methanogenic bacteria, an inhibitor of 5-aminolevulinic acid dehydratase and glutamic acid, in the bioreactor. Anaerobic culture of methanogenic bacteria is performed, a culture solution containing no cells is taken out from the bioreactor outlet, and 5-aminolevulinic acid in the culture solution is recovered. Continuous production method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33222692A JPH06277081A (en) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | Production of 5-aminolevulinic acid by methane-producing bacterium |
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JP33222692A Pending JPH06277081A (en) | 1992-11-19 | 1992-11-19 | Production of 5-aminolevulinic acid by methane-producing bacterium |
Country Status (1)
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JP (1) | JPH06277081A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US10544436B2 (en) | 2015-05-06 | 2020-01-28 | Trelys, Inc. | Compositions and methods for biological production of methionine |
-
1992
- 1992-11-19 JP JP33222692A patent/JPH06277081A/en active Pending
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