JPH07274982A - 3,4−ジヒドロキシフタル酸の製造方法 - Google Patents

3,4−ジヒドロキシフタル酸の製造方法

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JPH07274982A
JPH07274982A JP6087897A JP8789794A JPH07274982A JP H07274982 A JPH07274982 A JP H07274982A JP 6087897 A JP6087897 A JP 6087897A JP 8789794 A JP8789794 A JP 8789794A JP H07274982 A JPH07274982 A JP H07274982A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 微生物を用いたフタル酸の生分解過程におい
て、中間代謝産物である3,4−ジヒドロキシフタル酸
のみを効率よく製造する方法を提供すること。 【構成】 フタル酸に、フタル酸を3,4−ジヒドロキ
シフタル酸に変換する能力を有する微生物菌体の細胞膜
画分を高級アルコールのポリエチレンオキサイド縮合物
で処理した処理物を作用させ、フタル酸を3,4−ジヒ
ドロキシフタル酸に変換させることを特徴とする、3,
4−ジヒドロキシフタル酸の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、3,4−ジヒドロキシ
フタル酸の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】3,4−ジヒドロキシフタル酸は各種の
機能性高分子素材の原料として有用な単量体であること
から、各種の化学工業分野に利用される。フタル酸の3
位及び4位に特異的に水酸基を導入することは本物質の
使用としての高分子化(ポリメリゼーション)できわめ
て大切である。なぜならば仮に3位と5位に水酸基が導
入された副産物が少量でも混入していると、高分子化反
応はそこでストップしてしまい十分な分子量・長さの素
材が得られなくなり、機能面に悪影響を与える恐れが強
くなるからである。3,4−ジヒドロキシフタル酸を製
造するに際しては、化学的に合成する方法が考えられる
が、この合成工程は複雑であり、特に3位4位の隣り合
わせた位置に水酸基を特異的に導入することは合成では
困難である。また微生物を用いてフタル酸の生分解の中
間代謝産物として取得する方法は、特異的に3位4位の
位置に水酸基が入った目的産物が得られるものの、生細
胞中に存在する酵素によりその先への分解が進んでしま
うなど生細胞であるがゆえの問題点があり、目的とする
当該物質を効率よく得ることができなかった。このため
3,4−ジヒドロキシフタル酸のみを効率よく取得する
方法が求められているのが現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、3,
4−ジヒドロキシフタル酸を効率よく製造する方法、詳
しくは、微生物を用いたフタル酸の生分解過程におい
て、中間代謝産物である3,4−ジヒドロキシフタル酸
のみを効率よく製造する方法を提供することにある。
【0004】
【問題点を解決するための手段】本発明者らは、上記の
課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、フタル酸を
3,4−ジヒドロキシフタル酸に変換する能力を有する
微生物菌体の細胞膜を高級アルコールのポリエチレンオ
キサイド縮合物で処理し、この処理物をフタル酸に作用
させてフタル酸の生分解を行えば、中間代謝産物である
3,4−ジヒドロキシフタル酸のみを効率よく製造でき
ることを見い出し、本発明を完成した。
【0005】即ち、本発明は、微生物を用いたフタル酸
の生分解過程の中間代謝産物である3,4−ジヒドロキ
シフタル酸を取得するにおいて、当該微生物菌体の膜画
分を高級アルコールのポリエチレンオキサイド縮合物で
処理することにより、細胞膜内に混在する3,4−ジヒ
ドロキシフタル酸を先の分解へと進めてしまう酵素(以
下、混在酵素という)のみを特異的に細胞膜から可溶化
(膜外へ除去)させ、3,4−ジヒドロキシフタル酸を
生産する目的酵素群(以下、目的酵素という)から分画
し、当該処理を施した処理物をフタル酸に作用させて
3,4−ジヒドロキシフタル酸のみを効率よく製造する
方法である。
【0006】フタル酸から3,4−ジヒドロキシフタル
酸を経てプロトカテキン酸に至る微生物の生分解過程に
おいては、フタル酸3,4−ジオキシゲナーゼ、3,4
−ジヒドロ−3,4−ジヒドロキシフタル酸3,4−ジ
ヒドロゲナーゼ、3,4−ジヒドロキシフタル酸2脱炭
酸酵素の3つ酵素が関与するが、本発明における膜画分
の高級アルコールのポリエチレンオキサイド縮合物処理
により、3,4−ジヒドロキシフタル酸が先の分解へ進
む反応に関与する混在酵素(具体的には、3,4−ジヒ
ドロフタル酸2脱炭酸酵素)のみが特異的に可溶化(膜
外へ除去)される。よって、処理後の膜内に残った3,
4−ジヒドロキシフタル酸を生産する反応に関与する目
的酵素(具体的には、フタル酸3,4−ジオキシゲナー
ゼ、3,4−ジヒドロ−3,4−ジヒドロキシフタル酸
3,4−ジヒドロゲナーゼ)をフタル酸に作用させるこ
とにより、3,4−ジヒドロフタル酸のみの高収率な製
造が可能となる。
【0007】本発明において、「フタル酸を3,4−ジ
ヒドロキシフタル酸へ変換する能力を有する微生物菌」
とは、フタル酸を唯一炭素源とする完全合成培地で微生
物菌を生育させることにより、フタル酸を生分解する上
記の各酵素をその菌体内に誘導させた菌を意味する。こ
のようにして各酵素を誘導させた微生物菌体を超音波処
理して、無細胞酵素液と膜画分に区分けし、その膜画分
をリン酸緩衝液、Good緩衝液等に懸濁し、高級アル
コールのポリエチレンオキサイド縮合物を添加して反応
させることにより、膜画分にある混在酵素のみを特異的
に可溶化させる。
【0008】ここで、高級アルコールのポリエチレンオ
キサイド縮合物としては、ラウリルアルコール、セチル
アルコール、オレイルアルコール等のポリエチレングリ
コール(8〜30)縮合物が挙げられ、具体的にはポリ
エチレン(20)セチルエーテル(商品名Brij 58)が好
適に使用される。
【0009】また、高級アルコールのポリエチレンオキ
サイド縮合物は、0.05〜2%、好ましくは0.1%
前後の濃度で、添加量は、膜画分に対し、500〜20
00%(w/w)、好ましくは1000%(w/w)程
度が例示される。当該縮合物は、0〜10℃、好ましく
は5℃前後で6〜48時間、好ましくは24時間程度膜
画分に攪拌しつつ処理する。
【0010】適用微生物は、当該物質を生産する微生物
であれば、細菌、酵母、糸状菌などいずれの属、種の微
生物でもよいが、ロドコッカス(Rhodococcus) 、ミクロ
コッカス(Micrococcus) 、スタヒロコッカス(Staphyloc
occus)、ストレプトコッカス(Streptococcus) 、リュコ
ノストック(Leuconstoc)、ルミノコッカス(Ruminococcu
s)、バシラス(Bacillus)、クロストリジウム(Clostridi
um) 、ラクトバシラス(Lactobacillus) 等のグラム陽性
細菌、特にロドコッカス属の細菌が好ましい。
【0011】上記の方法にて処理した処理物を用いて、
フタル酸を基質としてその変換反応を行う。変換反応
は、フタル酸1mM、NADH3mM、NAD+ 3m
M、処理物(1mg/ml)の条件で10mMリン酸緩
衝液(pH7.1)内で30℃にて行う。
【0012】また、上記の処理物を用いたフタル酸の変
換反応を、金属イオン、好ましくはマンガン、亜鉛およ
び鉄イオン等の存在下に行うと、顕著に変換反応を促進
できる。
【0013】
【発明の効果】本発明の方法によれば、機能性高分子素
材の原料として有用な単量体である3,4−ジヒドロキ
シフタル酸を、微生物を用いたフタル酸の生分解過程に
おいて効率良く製造できる。
【0014】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるもので
はない。
【0015】
【実施例】
〔実施例1〕 (1) ロドコッカス・エリスロポレス(Rhodococcus eryth
ropolis)の培養および酵素の誘導生産 ロドコッカス・エリスロポレス(Rhodococcus erythropo
lis)KR-S-1(FERM P-3530)をパラヒドロキシ安息香酸を
唯一炭素源とする完全合成培地を用い、30℃で1日間前
培養した。十分量の生育菌体を回収洗浄し、フタル酸を
唯一炭素源とする完全合成培地に懸濁した。懸濁液を30
℃で約3〜4日間培養し、対数増殖期の菌体を回収洗浄
した。
【0016】(2) 酵素の可溶化 フタル酸生育菌体を超音波処理し、膜画分と無細胞酵素
液にそれぞれ分けた。調製した膜画分を10(mg/ml)に
なるように10mM リン酸緩衝液 (pH7.1)(含10%グリセ
ロール)に懸濁し、各種の化学試薬および界面活性剤を
加えて4℃で24時間攪拌することにより、膜画分から
酵素の可溶化を行った。
【0017】(3) 処理物を用いた3,4-ジヒドロキシフタ
ル酸の製造 上記(2) の各処理物を用いて、フタル酸を基質とした変
換反応を行わせ、生成物質を検討した。変換反応は、フ
タル酸1mM、NADH3mM、NAD+ 3mM、処理
物(1mg/ml)の条件で10mMリン酸緩衝液(p
H7.1)内で30℃にて行った。その結果を表1に示
す。無処理の場合は、最終生産物としてプロトカテキン
酸が得られた。また、Tween 80および Triton X-100 処
理物の場合は、フタル酸以外の変換生成物は検出されな
かった。これは、Tween 80およびTriton X-100 の場合
には目的酵素であるフタル酸3,4−オキシゲナーゼの
可溶化の程度が大きく、3,4-ジヒドロキシフタル酸の生
産がなされなかったためである。一方、Brij 58 処理物
を用いると、最終生産物としてプロトカテキン酸以外の
物質が検出され、この物質を分離精製し同定を行った結
果、3,4−ジヒドロキシフタル酸であると決定した。
すなわち、Brij 58 処理物を用いると、フタル酸からプ
ロトカテキン酸までの変換反応に関わる3つの酵素のう
ち、混在酵素である3,4−ジヒドロキシフタル酸2脱
炭酸酵素のみが特異的に可溶化され、目的酵素である他
の2種の酵素は膜に残存しているものと考えられた。
【0018】
【表1】
【0019】〔実施例2〕 3,4−ジヒドロキシフタ
ル酸の生成における金属イオンの影響 Brij 58処理物によるフタル酸から3,4−ジヒドロキ
シフタル酸への変換における金属イオンの影響を測定し
た(表2)。マンガン、亜鉛および鉄イオンが顕著な変
換反応促進作用を示した。
【0020】
【表2】
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年12月22日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】
【実施例】 [実施例1] (1) ロドコッカス・エリスロポレス(Rhodococcus eryth
ropolis)の培養および酵素の誘導生産 ロドコッカス・エリスロポレス(Rhodococcus erythropo
lis)KR-S-1(このロドコッカス・エリスロポレスKR-S-1
は工業技術院生命工学工業技術研究所に受託番号FERM B
P-4913として寄託されている。)をパラヒドロキシ安息
香酸を唯一炭素源とする完全合成培地を用い、30℃で1
日間前培養した。十分量の生育菌体を回収洗浄し、フタ
ル酸を唯一炭素源とする完全合成培地に懸濁した。懸濁
液を30℃で約3〜4日間培養し、対数増殖期の菌体を回
【書類名】 受託番号変更届
【提出日】 平成 6年12月8 日
【旧寄託機関の名称】 工業技術院微生物工業技術研究
【旧受託番号】 FERM−P No.3530
【新寄託機関の名称】 工業技術院生命工学工業技術研
究所
【新受託番号】 FERM BP−4913
フロントページの続き (72)発明者 中村 吉宏 茨城県つくば市東1丁目1番3 工業技術 院生命工学工業技術研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フタル酸に、フタル酸を3,4−ジヒド
    ロキシフタル酸に変換する能力を有する微生物菌体の細
    胞膜画分を高級アルコールのポリエチレンオキサイド縮
    合物で処理した処理物を作用させ、フタル酸を3,4−
    ジヒドロキシフタル酸に変換させることを特徴とする、
    3,4−ジヒドロキシフタル酸の製造方法。
  2. 【請求項2】 高級アルコールのポリエチレンオキサイ
    ド縮合物が、ポリエチレン(20)セチルエーテルであ
    る、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 0.05〜2%濃度の高級アルコールの
    ポリエチレンオキサイド縮合物を、細胞膜画分に対し5
    00〜2000%(w/w)、6〜48時間処理する、
    請求項1または2記載の方法。
  4. 【請求項4】 微生物が、ロドコッカス(Rhodococcus)
    属細菌である、請求項1ないし3いずれかに記載の方
    法。
  5. 【請求項5】 3,4−ジヒドロキシフタル酸への変換
    が、金属イオンによって促進される請求項1ないし4い
    ずれかに記載の方法。
  6. 【請求項6】 金属イオンがマンガン、亜鉛および鉄イ
    オンのいずれかである請求項5記載の方法。
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