JPH08322581A - Biochemical production of glyoxylic acid by oxidation of glycolic acid - Google Patents

Biochemical production of glyoxylic acid by oxidation of glycolic acid

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JPH08322581A
JPH08322581A JP15679595A JP15679595A JPH08322581A JP H08322581 A JPH08322581 A JP H08322581A JP 15679595 A JP15679595 A JP 15679595A JP 15679595 A JP15679595 A JP 15679595A JP H08322581 A JPH08322581 A JP H08322581A
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JP
Japan
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acid
glyoxylic acid
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glyoxylic
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JP15679595A
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Japanese (ja)
Inventor
Kimiyasu Isobe
公安 礒部
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Amano Enzyme Inc
Original Assignee
Amano Pharmaceutical Co Ltd
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Publication date
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

PURPOSE: To efficiently produce glyoxylic acid useful as a raw material, etc., for producing vanillin by reacting a microorganism, belonging to the genus Pseudomonas or Alcaligenes and capable of oxidizing glycolic acid into the glyoxylic acid or an enzyme produced thereby with the glycolic acid. CONSTITUTION: A microorganism, belonging to the genus Pseudomonas or Alcaligenes and having the ability to oxidize glycolic acid into glyoxylic acid [e.g. Pseudomonas sp. 9653 (FERM P-14931)] or an enzyme such as an oxidase and/or a dehydrogenase produced by the microorganism, belonging to the genus Pseudomonas or Alcaligenes is reacted with a substrate glycolic acid to thereby convert and accumulate the glycolic acid into the glyoxylic acid in the reactional solution. The resultant glyoxylic acid is then collected to biochemically and efficiently afford the objective glyoxylic acid useful as a raw material for producing vanillin or ethylvanillin or an ion exchange resin or as an acidic catalyst, etc., in the pharmaceutical industry.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はグリオキシル酸の生化学
的製造法に関する。更に詳細には、シュードモナス属又
はアルカリゲネス属に属し、グリコール酸をグリオキシ
ル酸への酸化する能力を有する微生物、或いは該微生物
が産生する酵素を基質グリコール酸に作用させることに
よって反応液中でグリコール酸をグリオキシル酸に変換
・蓄積せしめ、これを採取することを特徴とするグリオ
キシル酸の生化学的製造法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a biochemical method for producing glyoxylic acid. More specifically, a microorganism belonging to the genus Pseudomonas or Alcaligenes and having the ability to oxidize glycolic acid to glyoxylic acid, or an enzyme produced by the microorganism acts on the substrate glycolic acid to give glycolic acid in the reaction solution. The present invention relates to a biochemical production method of glyoxylic acid, which comprises converting and accumulating into glyoxylic acid and collecting the glyoxylic acid.

【0002】グリオキシル酸は、バニリン、エチルバニ
リン製造の原料として用いられ、イオン交換樹脂の製造
にも使用され、更に又、製薬工業において酸触媒として
も使用される有用な化合物である。
Glyoxylic acid is a useful compound which is used as a raw material for the production of vanillin and ethyl vanillin, is also used for the production of ion exchange resins, and is also used as an acid catalyst in the pharmaceutical industry.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来、グリオキシル酸は、グリオキザー
ルの硝酸酸化等の化学的方法によって主として製造され
きたが、最近になって、植物性又は動物性のグリコール
酸オキシダーゼによるグリオキシル酸の生化学的製造法
(特公表5−501800号)も試みられている。
Conventionally, glyoxylic acid has been mainly produced by a chemical method such as nitric acid oxidation of glyoxal, but recently, a biochemical production method of glyoxylic acid by a plant or animal glycolate oxidase. (Japanese Patent Publication No. 5-501800) has also been tried.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、グリオ
キシル酸を化学合成法により製造する場合には、何れも
多量の有機酸等の副産物が多量に生成されるため、これ
らを除去精製する必要があり、そのため複雑な操作を必
要としていた。
However, when glyoxylic acid is produced by a chemical synthesis method, a large amount of by-products such as organic acids are produced, and it is necessary to remove and purify them. Therefore, complicated operation was required.

【0005】一方、植物性又は動物性のグリコール酸オ
キシダーゼを用いる生化学的方法は、使用する酵素を植
物又は動物の組織から抽出して得る必要があり、そのた
め酵素が高価なものとならざるを得ず、且つ安定供給に
も問題があり、工業的に実施するには有利な方法でなか
った。
On the other hand, in the biochemical method using a plant or animal glycolate oxidase, it is necessary to extract the enzyme to be used by extracting it from the tissues of plants or animals, which makes the enzyme expensive. Since it was not obtained and there was a problem in stable supply, it was not an advantageous method for industrial implementation.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】このような状況下、本発
明者は、安価に供給可能で工業的に有利に実施できる微
生物起源の酵素を使用するところの、生化学的方法によ
るグリオキシル酸を製造することを検討した。
Under these circumstances, the present inventor has been able to obtain glyoxylic acid by a biochemical method using an enzyme of microbial origin that can be supplied inexpensively and can be industrially advantageously implemented. Considered manufacturing.

【0007】これまで、微生物において、グリコール酸
がグリオキシル酸経由で酸化されるとの推定はなされて
いる〔 Applied Enbironmental Microbiol, 42巻, 180
〜183(1981)及び J. Bacteriol., 153巻, 134〜139 (19
83)〕が、微生物がグリオキシル酸を蓄積するとの報告
は知られていなかった。
Up to now, it has been presumed that glycolic acid is oxidized via glyoxylic acid in microorganisms [Applied Enbironmental Microbiol, Vol. 42, 180.
~ 183 (1981) and J. Bacteriol., 153, 134 ~ 139 (19
83)], but no report has been known that microorganisms accumulate glyoxylic acid.

【0008】しかしながら、本発明者は、長年にわたる
グリオキシル酸の生化学的製造に関する研究の結果、ア
スペルギルス属、ジオトリカム属、グルコノバクター
属、アセトバクター属由来の酵素、又は該酵素を生産す
るアスペルギルス属、ジオトリカム属、グルコノバクタ
ー属、アセトバクター属に属する微生物を用いることに
よってグリコール酸をグリオキシル酸に変換・蓄積でき
ることを見いだし、特許を出願している。(特願平5-35
5324)
[0008] However, as a result of many years of research on biochemical production of glyoxylic acid, the present inventor has found that enzymes derived from Aspergillus, Geotricum, Gluconobacter, Acetobacter, or Aspergillus that produces the enzyme. Have found that it is possible to convert and accumulate glycolic acid into glyoxylic acid by using a microorganism belonging to the genus Geotricum, the genus Gluconobacter, and the genus Acetobacter, and applied for a patent. (Japanese Patent Application No. 5-35
5324)

【0009】本発明は、更に広く自然界より微生物を検
索した結果、完成されたものである。即ち、前の出願に
加えてシュードモナス属、アルカリゲネス属に属する細
菌が、グリコール酸からグリオキシル酸への変換能を有
する酵素を生産することを見いだし、更に該酵素或いは
該酵素を産生するシュードモナス属、アルカリゲネス属
に属する微生物をグリコール酸に作用させることによっ
てグリコール酸をグリオキシル酸に変換・蓄積せしめ、
これを採取することによりグリオキシル酸を生化学的に
製造する方法を開発したものである。本発明によって、
グリオキシル酸を温和な条件下で効率よく製造すること
を可能にした。次いで本発明について更に詳細に説明す
る。
The present invention has been completed as a result of further broadly searching for microorganisms in the natural world. That is, in addition to the previous application, it was found that bacteria belonging to the genus Pseudomonas and the genus Alcaligenes produce an enzyme capable of converting glycolic acid to glyoxylic acid, and further the enzyme or Pseudomonas genus and Alcaligenes producing the enzyme. Converting and accumulating glycolic acid into glyoxylic acid by allowing microorganisms belonging to the genus to act on glycolic acid,
We have developed a method for biochemically producing glyoxylic acid by collecting this. According to the invention,
Glyoxylic acid can be efficiently produced under mild conditions. Next, the present invention will be described in more detail.

【0010】本発明のグリコール酸から酸化反応によっ
てグリオキシル酸が生成される化学反応式を式1及び式
2に示す。
The chemical reaction formulas for producing glyoxylic acid from the glycolic acid of the present invention by an oxidation reaction are shown in Formulas 1 and 2.

【0011】[0011]

【式1】 (Equation 1)

【0012】[0012]

【式2】 (Equation 2)

【0013】上記の式1で示される反応は、グリコール
酸からグリオキシル酸への変換能を有する微生物由来の
オキシダーゼ又は該酵素を産生する微生物が介在する場
合であり、式2で示される反応は、グリコール酸からグ
リオキシル酸への変換能を有する微生物由来のデヒドロ
ゲナーゼ又は該酵素を産生する微生物が介在する場合を
それぞれ示す。
The reaction represented by the above formula 1 is a case where an oxidase derived from a microorganism having the ability to convert glycolic acid to glyoxylic acid or a microorganism producing the enzyme is mediated, and the reaction represented by the formula 2 is The cases where a dehydrogenase derived from a microorganism having the ability to convert glycolic acid to glyoxylic acid or a microorganism producing the enzyme intervenes are shown.

【0014】本発明者は、上記反応に使用可能なグリコ
ール酸からグリオキシル酸への変換能を有する微生物を
スクリーニングするにあたって、先ず反応生成物のグリ
オキシル酸の定量法を確立した。
The present inventor first established a method for quantifying the reaction product, glyoxylic acid, in order to screen for a microorganism capable of converting glycolic acid to glyoxylic acid that can be used in the above reaction.

【0015】実験例1 グリオキシル酸の定量は、〔M. A. Paz, O. O. Blumenf
eld, M. Rojikind, E.Henson, C. Furfin and P. Gallo
p, Arch. Biochem. Biophys.,109巻,547〜 559(1965)〕
等の方法を改良して以下の条件で行った。
Experimental Example 1 Glyoxylic acid was quantified by [MA Paz, OO Blumenf
eld, M. Rojikind, E. Henson, C. Furfin and P. Gallo
p. Arch. Biochem. Biophys., Vol. 109, 547-559 (1965))
The method was improved under the following conditions.

【0016】0.5mM〜2.5mMのグリオキシル酸溶液10μl
に対し0.1 Mグリシン塩酸緩衝液(pH4.0)150μl、1%
MBTH〔3−メチル−2−ベンゾチアゾリノン・ヒドラゾ
ン・ヒドロクロライド(3-methyl-2-benzothiazolinone
hydrazone hydrochloride)〕溶液300μlを添加し、グ
リオキシル酸の誘導体−1を生成し、次いで0.5mM〜2.5
mMのグリオキシル酸溶液10μ lに対し0,1Mグリシン塩酸
緩衝液(pH4.0)150μl、1%MBTH溶液 60μl、0.2%塩
化第二鉄溶液750μlを添加し、グリオキシル酸の誘導体
−2を生成し、それらの吸収スペクトル及び吸光度380n
m,610nmとグリオキシル酸濃度との関係を検討した。
10 μl of 0.5 mM to 2.5 mM glyoxylic acid solution
Against 0.1 M glycine hydrochloride buffer (pH 4.0) 150 μl, 1%
MBTH [3-methyl-2-benzothiazolinone (3-methyl-2-benzothiazolinone
hydrazone hydrochloride)] solution (300 μl) to produce glyoxylic acid derivative-1, then 0.5 mM to 2.5
To 10 μl of mM glyoxylic acid solution, add 0.1 μM glycine hydrochloride buffer (pH 4.0) 150 μl, 1% MBTH solution 60 μl, 0.2% ferric chloride solution 750 μl to form glyoxylic acid derivative-2. , Their absorption spectra and absorbance 380n
The relationship between m, 610 nm and glyoxylic acid concentration was investigated.

【0017】その結果、図1に示すような吸光度曲線と
図2に示す吸光度とグリオキシル酸濃度との関係が得ら
れ、本条件でグリオキシル酸が定量できることが示され
た。
As a result, the absorbance curve shown in FIG. 1 and the relationship between the absorbance and the glyoxylic acid concentration shown in FIG. 2 were obtained, and it was shown that glyoxylic acid can be quantified under these conditions.

【0018】実験例2 実験例1に準じて調製したグリオキシル酸の誘導体1及
び2をC18カラムを用いる逆相HPLCで定量した。即ち、
グリオキシル酸の0.2%塩化第二鉄溶液添加前後の誘導
体−1及び誘導体−2の溶液をHPLCに供した。
Experimental Example 2 Glyoxylic acid derivatives 1 and 2 prepared according to Experimental Example 1 were quantified by reverse phase HPLC using a C 18 column. That is,
Solutions of derivative-1 and derivative-2 before and after addition of 0.2% ferric chloride solution of glyoxylic acid were subjected to HPLC.

【0019】その結果、図3に示すように塩化第二鉄無
添加でグリオキシル酸(誘導体−1)は12.1分付近にピ
ークが認められた。又塩化第二鉄イオン添加液の誘導体
では、グリオキシル酸(誘導体−2)が22.8分付近にピ
ークが得られ、HPLCによるグリオキシル酸の同定が可能
となった。
As a result, as shown in FIG. 3, a peak was observed around 12.1 minutes for glyoxylic acid (derivative-1) without addition of ferric chloride. In addition, in the derivative of the ferric chloride ion-added liquid, a peak of glyoxylic acid (derivative-2) was obtained at around 22.8 minutes, which enabled identification of glyoxylic acid by HPLC.

【0020】本発明者らは、グリコール酸からグリオキ
シル酸への変換能を有する微生物を得るため、広く自然
界よりスクリーニングした結果、土壌から分離した2つ
の菌株がグリコール酸からグリオキシル酸への変換能を
有することを見いだした。即ち、シュードモナス属、ア
ルカリゲネス属に属する微生物が、グリコール酸からグ
リオキシル酸を変換・蓄積することが判明した。
In order to obtain a microorganism having the ability to convert glycolic acid to glyoxylic acid, the present inventors have extensively screened it from the natural world, and as a result, two strains isolated from soil have the ability to convert glycolic acid to glyoxylic acid. I found it to have. That is, it was revealed that microorganisms belonging to the genus Pseudomonas and the genus Alcaligenes convert and accumulate glyoxylic acid from glycolic acid.

【0021】本発明者らが分離した各々の菌株につい
て、その菌学的性質を、Bergey's Manual of Systemati
c Bacteriology 8th. ed.(1974)、検査と技術 Vol.1
7 No.6増刊号(1989)、医学細菌同定の手引き(グラム
陰性菌の同定)坂崎利一訳、Canadian Journal of Micr
obiology Vol.12(1966)、International Journal ofB
acteriology, Plant and Soil xx No.3(1964)、Diagn
ostic features of the noudule bacteriaを参考にして
同定した結果、各々シュードモナス(Pseudomonas)属
及びアルカリゲネス(Alcaligenes)属に属する微生物
と同定され、各々シュードモナス・エスピー 9653(Ps
eudomonas sp. 9653)、アルカリゲネス・エスピー 96
50(Alcaligenes sp. 9650)と命名した。
For each strain isolated by the present inventors, the mycological properties of each strain are described in Bergey's Manual of Systemati
c Bacteriology 8th. ed. (1974), Inspection and Technology Vol.1
7 No. 6 Special Issue (1989), Guide to Identification of Medical Bacteria (Identification of Gram-Negative Bacteria) Translated by Toshikazu Sakazaki, Canadian Journal of Micr
obiology Vol.12 (1966), International Journal of B
acteriology, Plant and Soil xx No.3 (1964), Diagn
As a result of identification with reference to ostic features of the noudule bacteria, it was identified as a microorganism belonging to the genus Pseudomonas and the genus Alcaligenes, respectively. Pseudomonas sp. 9653 (Ps
eudomonas sp. 9653), Alcaligenes SP 96
It was named 50 (Alcaligenes sp. 9650).

【0022】以下、これらの菌株の菌学的性質を記載す
る。 A.シュードモナス・エスピー GOX-373について (1) グラム染色:陰性桿菌 (2) 鞭毛:極鞭毛 (3) 胞子:陰性 (4) OF:酸化 (5) 酸素要求生:好気性 (6) カタラーゼ:陽性 (7) オキシダーゼ:陽性 (8) 硝酸塩還元:陽性 (9) 脱窒作用:陰性(嫌気下でも硝酸塩存在により生育
するものを陽性とする) (10)MR反応:陰性
The mycological properties of these strains are described below. A. Pseudomonas sp. GOX-373 (1) Gram stain: Negative bacillus (2) Flagella: Polar flagella (3) Spore: Negative (4) OF: Oxidation (5) Oxygen auxotrophic: Aerobic (6) Catalase: Positive ( 7) Oxidase: Positive (8) Nitrate reduction: Positive (9) Denitrification: Negative (Those that grow in the presence of nitrate even under anaerobic conditions are positive) (10) MR reaction: Negative

【0023】(11)VP反応:陰性 (12)澱粉の分解:陰性 (13)カゼインの分解:弱陽性 (14)アルギニンの分解(Thornleg法):弱陽性 (15)インドール:陰性 (16)硫化水素:±(TSI寒天培地法による) (17)ウレアーゼ(Christensen尿素寒天):陽性 (18)クエン酸塩の利用 Simmonsクエン酸塩培地:陰性 Christensenクエン酸塩培地:陽性 (19)色素の生成 Pyocyanin:陰性 fluorescin:陰性 (20)糖からの酸(Hugh-Leifson) Glucose:陽性 Lactose:陰性 Sucrose:陽性 Mannitol:陰性 Maltose:陽性 Fructose:陽性 Galactose:陽性 Xylose :陽性(11) VP reaction: negative (12) Starch degradation: negative (13) Casein degradation: weakly positive (14) Arginine degradation (Thornleg method): weakly positive (15) Indole: negative (16) Sulfide Hydrogen: ± (by TSI agar method) (17) Urease (Christensen urea agar): Positive (18) Utilization of citrate Simmons Citrate medium: Negative Christensen Citrate medium: Positive (19) Dye formation Pyocyanin : Negative fluorescin: Negative (20) Acid from sugar (Hugh-Leifson) Glucose: Positive Lactose: Negative Sucrose: Positive Mannitol: Negative Maltose: Positive Fructose: Positive Galactose: Positive Xylose: Positive

【0024】(21)炭素源の利用性(Mineral salt + 0.
01% Yeast Ex. base) Lactose:陰性 Malate:陽性(アルカリ) Dulcitol:陽性(酸産生) Succinate:陽性(アルカリ) l-Tartarate:陰性 m-Tartarate:陽性 Sorbose:陽性(酸産生) Mannitol:陽性(酸産生) Gluconate:陽性(アルカリ) Sucrose:陽性(酸産生) Arabinose:陽性(酸産生) Xylose:陽性(酸産生) Fructose:陽性(酸産生) Glucose:陽性(酸産生) Ethanol:陽性(酸産生) Lactate:陽性 Adipate:陽性 Srbacate:陽性 (22)生育温度範囲:15〜42℃ (23)生育pH範囲:4.5〜9.6 (24)食塩生育性:0〜5% (25)コロニーの形態:circular, convex, translucent,
glistening,(Nutrient agar) mucoid (26)分解 ゼラチン:陰性(3日) エスクリン:陰性 尿酸:陰性 (27)培地生育性 MacConkey寒天:陽性 SS寒天:陰性
(21) Utilization of carbon source (Mineral salt + 0.
01% Yeast Ex. Base) Lactose: Negative Malate: Positive (alkali) Dulcitol: Positive (acid production) Succinate: Positive (alkali) l-Tartarate: Negative m-Tartarate: Positive Sorbose: Positive (acid production) Mannitol: Positive ( Acid production Gluconate: Positive (alkali) Sucrose: Positive (acid production) Arabinose: Positive (acid production) Xylose: Positive (acid production) Fructose: Positive (acid production) Glucose: Positive (acid production) Ethanol: Positive (acid production) ) Lactate: Positive Adipate: Positive Srbacate: Positive (22) Growth temperature range: 15-42 ° C (23) Growth pH range: 4.5-9.6 (24) Salt growth: 0-5% (25) Colony morphology: circular , convex, translucent,
glistening, (Nutrient agar) mucoid (26) Degraded gelatin: Negative (3 days) Esculin: Negative Uric acid: Negative (27) Medium growth MacConkey Agar: Positive SS Agar: Negative

【0025】これらの結果より特徴を述べるとグラム陰
性桿菌、極毛による運動性、好気性、カタラーゼ陰性、
オキシダーゼ陽性、酸化により糖を分解することからシ
ュードモナス属に分類される。本菌株(シュードモナス
・エスピー 9653)は、通商産業省工業技術院生命工学
工業技術研究所に第14931号(FERM P-14931)として寄
託されている。
The characteristics of these results are as follows. Gram-negative bacilli, polar hair motility, aerobic, catalase-negative,
It is classified as Pseudomonas because it is oxidase positive and decomposes sugar by oxidation. This strain (Pseudomonas sp. 9653) has been deposited at the Institute of Biotechnology, Institute of Industrial Science and Technology, Ministry of International Trade and Industry as No. 14931 (FERM P-14931).

【0026】B.アルカリゲネス・エスピー GOX-4018
について (1) グラム染色:陰性桿菌 (2) 鞭毛:周鞭毛であるが、数は少なく細胞側面に着生
する (3) 胞子:陰性 (4) OF:陰性 (5) 酸素要求生:好気性 (6) カタラーゼ:陽性 (7) オキシダーゼ:陽性 (8) 硝酸塩還元:陽性 (9) 脱窒作用:陽性(嫌気下でも硝酸塩存在により生育
するものを陽性とする) (10)MR反応:陰性
B. Alcaligenes SP GOX-4018
About (1) Gram stain: Negative bacillus (2) Flagella: Periflagellates, but the number is small and attaches to the cell side (3) Spores: Negative (4) OF: Negative (5) Oxygen auxotrophic: Aerobic (6) Catalase: Positive (7) Oxidase: Positive (8) Nitrate reduction: Positive (9) Denitrification: Positive (Those that grow in the presence of nitrate even under anaerobic conditions are positive) (10) MR reaction: Negative

【0027】(11)VP反応:陰性 (12)澱粉の分解:陰性 (13)カゼインの分解:陰性 (14)インドール:陰性 (15)硫化水素:陽性(TSI寒天培地法による) (16)ジオキシアセトン:陰性 (17)ウレアーゼ(Christensen尿素寒天):陽性 (18)クエン酸塩の利用 Simmonsクエン酸塩培地:陰性 Christensenクエン酸塩培地:陽性 (19)色素の生成 Pyocyanin:陰性 fluorescin:陰性 (20)糖からの酸(Hugh-Leifson) Glucose:陰性 Lactose:陰性 Sucrose:陰性 Mannitol:陰性 Maltose:陽性 Fructose:陽性 Galactose:陽性 Xylose :陽性(11) VP reaction: negative (12) decomposition of starch: negative (13) decomposition of casein: negative (14) indole: negative (15) hydrogen sulfide: positive (by TSI agar method) (16) di Oxyacetone: Negative (17) Urease (Christensen urea agar): Positive (18) Utilization of citrate Simmons Citrate medium: Negative Christensen Citrate medium: Positive (19) Dye formation Pyocyanin: Negative fluorescin: Negative ( 20) Acid from sugar (Hugh-Leifson) Glucose: Negative Lactose: Negative Sucrose: Negative Mannitol: Negative Maltose: Positive Fructose: Positive Galactose: Positive Xylose: Positive

【0028】(21)炭素源の利用性(Mineral salt + 0.
01% Yeast Ex. base) Lactose:陰性 Malate:陽性(アルカリ) Dulcitol:陽性(酸産生) Succinate:陽性(アルカリ) l-Tartarate:陰性 m-Tartarate:陽性 Sorbose:陰性 Mannitol:陽性(酸産生) Gluconate:弱陽性 Sucrose:弱陽性 Arabinose:陽性(酸産生) Xylose:陽性(酸産生) Fructose:陽性(酸産生) Glucose:陽性(酸産生) Ethanol:陽性(酸産生) Lactate:陽性 Adipate:陽性 Sebacate:陽性 (22)生育温度範囲:15〜45℃ (23)生育pH範囲:4.5〜9.6 (24)食塩生育性:0〜5% (25)コロニーの形態:circular, convex, translucent,
glistening,(Nutrient agar) mucoid (26)アシルアミダーゼ:陰性 (27)3−ケトラクトースの生成:陰性 (28)分解 ゼラチン:陰性(3日) エスクリン:陰性 (29)培地生育性 MacConkey寒天:陽性 SS寒天:陰性
(21) Utilization of carbon source (Mineral salt + 0.
01% Yeast Ex. Base) Lactose: Negative Malate: Positive (alkali) Dulcitol: Positive (acid production) Succinate: Positive (alkali) l-Tartarate: Negative m-Tartarate: Positive Sorbose: Negative Mannitol: Positive (acid production) Gluconate : Weakly positive Sucrose: Weakly positive Arabinose: Positive (acid production) Xylose: Positive (acid production) Fructose: Positive (acid production) Glucose: Positive (acid production) Ethanol: Positive (acid production) Lactate: Positive Adipate: Positive Sebacate: Positive (22) Growth temperature range: 15-45 ° C (23) Growth pH range: 4.5-9.6 (24) Salt growth: 0-5% (25) Colony morphology: circular, convex, translucent,
glistening, (Nutrient agar) mucoid (26) Acyl amidase: Negative (27) 3-Ketolactose production: Negative (28) Degradation Gelatin: Negative (3 days) Esculin: Negative (29) Medium growth MacConkey Agar: Positive SS Agar: negative

【0029】これらの結果より特徴を述べるとグラム陰
性桿菌、周毛による運動性、好気性、カタラーゼ陽性、
オキシダーゼ陰性、グルコースから酸を生成しない、脱
窒反応陽性、色素非産生、3−ケトラクトース非産生、
マッコンキー寒天に生育することなどからアルカリゲネ
ス属に分類される。本菌株(アルカリゲネス・エスピー
9650)は、通商産業省工業技術院生命工学工業技術研
究所に第14930号(FERM P-14930)として寄託されてい
る。
The characteristics of these results are as follows: Gram-negative bacilli, pericardial motility, aerobic, catalase-positive,
Oxidase negative, acid not produced from glucose, denitrification positive, non-pigment production, 3-ketolactose non-production,
It is classified into the genus Alcaligenes because it grows on MacConkey agar. This strain (Alkaline Genes SP
9650) has been deposited at the Institute of Biotechnology, Institute of Technology, Ministry of International Trade and Industry as No. 14930 (FERM P-14930).

【0030】本発明で使用する微生物は、培養して得ら
れる培養菌体又は該菌体を固定化処理して得られる固定
化菌体のいずれの形態にても使用可能である。又、培養
物から採取された粗酵素であれ、それを更に精製したも
のであれ、又はこれらの酵素を固定化処理したものであ
れ、いずれの形態にても使用できる。
The microorganism used in the present invention can be used in any form of a cultured bacterial cell obtained by culturing or an immobilized bacterial cell obtained by immobilizing the bacterial cell. In addition, the crude enzyme obtained from the culture, the one obtained by further purifying it, or the one obtained by immobilizing these enzymes can be used in any form.

【0031】実験例3 硫安 0.2%、K2HPO4 0.1%、NaH2PO4 0.1%、MgSO4・7H2
O 0.02%、酵母エキス0.1%、1,2-プロパンジオール5
%(pH7.0)に生成する菌を分離し、同一組成からなる
培地で30℃、2日間培養した。生成した菌を遠心分離で
集め、生理食塩水で洗浄し、凍結保存した。
Experimental Example 3 Ammonium sulfate 0.2%, K 2 HPO 4 0.1%, NaH 2 PO 4 0.1%, MgSO 4 .7H 2
O 0.02%, yeast extract 0.1%, 1,2-propanediol 5
The bacterium that produced 100% (pH 7.0) was separated and cultured in a medium having the same composition at 30 ° C. for 2 days. The produced bacteria were collected by centrifugation, washed with physiological saline, and stored frozen.

【0032】次に0.2M TES-NaOH緩衝液 pH7.0(500
μl)に凍結菌体100μl、2.5M グリコール酸(pH7.0)
400μlを添加し、20℃、16時間反応した。反応終了後、
菌体を遠心分離で除去し、上澄液を用いて、試験例1に
準じてグリオキシル酸生成量を測定した。
Next, 0.2 M TES-NaOH buffer solution pH 7.0 (500
100 μl of frozen cells, 2.5 M glycolic acid (pH 7.0)
400 μl was added and reacted at 20 ° C. for 16 hours. After the reaction,
The cells were removed by centrifugation and the supernatant was used to measure the amount of glyoxylic acid produced according to Test Example 1.

【0033】その結果、シュードモナス・エスピー 96
53(FERM P-14931)は10.8μml/ml、アルカリゲネス・
エスピー 9650(FERM P-14930)は11.6μml/mlのグリ
オキシル酸を生成していることが確認された。又、本反
応生成物を実験例2に従ってHPLC分析を行った結果、ピ
ークの溶出時間はグリオキシル酸と一致した。
As a result, Pseudomonas sp. 96
53 (FERM P-14931) is 10.8 μml / ml, Alcaligenes
It was confirmed that SP 9650 (FERM P-14930) produced 11.6 μml / ml glyoxylic acid. In addition, as a result of HPLC analysis of this reaction product according to Experimental Example 2, the peak elution time was in agreement with glyoxylic acid.

【0034】実験例4 実験例3と同様の条件でシュードモナス・エスピー 96
53株を培養して得られた菌体量を50μlから400μlで変
化させ、実験例3と同様にグリコール酸と反応させた。
その結果、図4に示すように菌体添加量に比例してグリ
オキシル酸の生成量は増大することが明らかとなった。
Experimental Example 4 Pseudomonas sp. 96 under the same conditions as in Experimental Example 3.
The amount of bacterial cells obtained by culturing 53 strains was changed from 50 μl to 400 μl and reacted with glycolic acid in the same manner as in Experimental Example 3.
As a result, as shown in FIG. 4, it was revealed that the amount of glyoxylic acid produced increased in proportion to the amount of cells added.

【0035】実験例5 実験例3と同一条件で培養したシュードモナス・エスピ
ー 9653株の菌体100μlを用いて、実験例3と同様の組
成で反応温度5〜30℃の間で変化させ、16時間反応し
た。菌体を遠心分離で除去し、反応の上澄液を用いて生
成グリオキシル酸濃度を測定した。
Experimental Example 5 Using 100 μl of Pseudomonas sp. 9653 strain cultured under the same conditions as in Experimental Example 3, the composition was the same as in Experimental Example 3 and the reaction temperature was changed between 5 and 30 ° C. for 16 hours. Reacted The cells were removed by centrifugation, and the concentration of produced glyoxylic acid was measured using the supernatant of the reaction.

【0036】その結果、温度が上昇する程、グリコール
酸のグリオキシル酸への変換速度は速くなった。(図
5)
As a result, the higher the temperature, the faster the conversion rate of glycolic acid to glyoxylic acid. (Fig. 5)

【0037】以下実施例によって本発明をより具体的に
説明するが、本発明はこれら実施例により何等制限され
るものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【実施例】【Example】

実施例1 実験例3の培地にCSLを0.5%(V/V)添加した培地を用い
て、シュードモナス・エスピー 9653株を培地100mlを
添加した500ml溶フラスコで30℃、3日間培養し、遠心
分離で集菌した。
Example 1 Pseudomonas sp. 9653 strain was cultured in a 500 ml melting flask containing 100 ml of medium at 30 ° C. for 3 days using the medium prepared by adding 0.5% (V / V) of CSL to the medium of Experimental Example 3 and then centrifuged. It was collected in.

【0038】生理食塩水で洗浄後、菌体を1Mグリコー
ル酸を含む0.2M TES-NaOH緩衝液(pH7.0)20mlに添加
し、20℃で16時間反応した。反応終了後のグリオキシル
酸の生成量は、207mMであった。生成したグリオキシル
酸は常法により分離・精製された。
After washing with physiological saline, the cells were added to 20 ml of 0.2 M TES-NaOH buffer solution (pH 7.0) containing 1 M glycolic acid and reacted at 20 ° C. for 16 hours. The amount of glyoxylic acid produced after the reaction was 207 mM. The generated glyoxylic acid was separated and purified by a conventional method.

【0039】実施例2 アルカリゲネス・エスピー 9650株を用いて実施例1と
同様に培養を行い、菌体を得た後、グリコール酸と反応
させ、グリオキシル酸への変換を検討した。その結果、
148mMのグリオキシル酸の生成が確認された。
Example 2 Using Alcaligenes sp. Strain 9650, culture was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain bacterial cells, which were then reacted with glycolic acid to study conversion to glyoxylic acid. as a result,
Generation of 148 mM glyoxylic acid was confirmed.

【0040】実施例3 実施例1と同様に培養して得られたアルカリゲネス・エ
スピー 9650株の菌体を用いて、20℃、67時間反応し
た。その結果、251mMのグリオキシル酸が得られた。
Example 3 Using the cells of Alcaligenes sp. Strain 9650 obtained by culturing in the same manner as in Example 1, reaction was carried out at 20 ° C. for 67 hours. As a result, 251 mM glyoxylic acid was obtained.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明は、グリコール酸をグリオキシル
酸に変換できる能力を有する微生物或いは該微生物の産
生する酵素を用いてグリオキシル酸を生化学的に製造す
るものであり、これにより、グリオキシル酸を温和な条
件下で、且つ副産物を生成することなく、効率よく製造
することが可能となる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is to bioproduce glyoxylic acid by using a microorganism having an ability to convert glycolic acid to glyoxylic acid or an enzyme produced by the microorganism. It is possible to efficiently manufacture the product under mild conditions and without producing a by-product.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】グリオキシル酸の誘導体−1(実線で示され
る。)及び誘導体−2(破線で示される。)の吸収曲線
を示す。尚、図中の番号の1は水を、2はグリオキシル
酸を用いてMBTH誘導体を調製した場合を示す。
FIG. 1 shows absorption curves of glyoxylic acid derivative-1 (shown by a solid line) and derivative-2 (shown by a broken line). In the figure, number 1 indicates water and 2 indicates a case where an MBTH derivative is prepared using glyoxylic acid.

【図2】グリオキシル酸の誘導体−1(波長380nmで測
定され、実線で示される。)及び誘導体−2(波長610n
mで測定され、破線で示される。)の吸収曲線を示す。
FIG. 2 Derivatives-1 of glyoxylic acid (measured at a wavelength of 380 nm and shown by a solid line) and derivatives-2 (wavelength of 610 n).
Measured in m, indicated by the dashed line. ) Shows the absorption curve.

【図3】グリオキシル酸の誘導体の逆相液体クロマトグ
ラフ図である。図中のピーク1は、グリオキシル酸の誘
導体−1(波長380nmで測定)を示すものであり、ピー
ク2は、グリオキシル酸の誘導体−2(波長610nmで測
定)をそれぞれ示す。
FIG. 3 is a reverse phase liquid chromatograph of a derivative of glyoxylic acid. In the figure, peak 1 represents glyoxylic acid derivative-1 (measured at a wavelength of 380 nm), and peak 2 represents glyoxylic acid derivative-2 (measured at a wavelength of 610 nm).

【図4】シュードモナス・エスピー 9653株の菌体量と
グリオキシル酸生成量の関係を示す。
FIG. 4 shows the relationship between the bacterial cell amount of Pseudomonas sp. 9653 strain and the production amount of glyoxylic acid.

【図5】グリオキシル酸生成に対する反応温度の影響を
示す。
FIG. 5 shows the effect of reaction temperature on glyoxylic acid production.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シュードモナス属又はアルカリゲネス属に
属し、グリコール酸をグリオキシル酸へ酸化する能力を
有する微生物、或いはシュードモナス属又はアルカリゲ
ネス属に属する微生物が産生する酵素を基質グリコール
酸に作用させることによって反応液中でグリコール酸を
グリオキシル酸に変換・蓄積せしめ、これを採取するこ
とを特徴とするグリオキシル酸の生化学的製造法。
1. A reaction solution by reacting a substrate glycolic acid with an enzyme produced by a microorganism belonging to the genus Pseudomonas or Alcaligenes and having the ability to oxidize glycolic acid to glyoxylic acid, or a microorganism belonging to the genus Pseudomonas or Alcaligenes. A biochemical production method of glyoxylic acid, characterized in that glycolic acid is converted into and accumulated in glyoxylic acid, and then collected.
【請求項2】シュードモナス属又はアルカリゲネス属に
属する微生物が産生する酵素がオキシダーゼ及び/又は
デヒドロゲナーゼであるところの請求項1記載のグリオ
キシル酸の生化学的製造法。
2. The biochemical method for producing glyoxylic acid according to claim 1, wherein the enzyme produced by a microorganism belonging to the genus Pseudomonas or the genus Alcaligenes is oxidase and / or dehydrogenase.
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