JPH0898696A - Production of compound by microorganism - Google Patents

Production of compound by microorganism

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JPH0898696A
JPH0898696A JP23763594A JP23763594A JPH0898696A JP H0898696 A JPH0898696 A JP H0898696A JP 23763594 A JP23763594 A JP 23763594A JP 23763594 A JP23763594 A JP 23763594A JP H0898696 A JPH0898696 A JP H0898696A
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JP
Japan
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compound
microorganism
reduction
reaction
acid
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JP23763594A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Araki
秀雄 荒木
Wataru Kugimiya
渉 釘宮
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Fuji Oil Co Ltd
Original Assignee
Fuji Oil Co Ltd
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

PURPOSE: To reduce a compound without by-products at ordinary temperature and normal pressure by reacting a carboxylic acid, a CO compound, an SO compound, etc., with a reductase-containing resting microorganism in a biphase medium composed of aqueous medium and organic medium under an atmosphere such as H2 or CO in the presence of an electron transmitter. CONSTITUTION: At least one compound of carboxylic acids (e.g. propionic acid) and the salts, carbonyl compounds (e.g. benzaldehyde) and sulfoxide compounds (e.g. methylphenylsulfoxide), etc., is reduced using a resting cell of a microorganism having a reductase (Clostridium thermoacetycum ATCC35608) in a liquid biphase system composed of an aqueous medium and substantially water- insoluble or slightly water-soluble organic solvent (e.g. isopropyl ether) under an atmosphere of H2 and/or CO in the presence of an electron transmitter (e.g. methyl viologen) having -100to -500mV standard oxidoreduction potential. Thereby, the compound is efficiently reduced by a simple operation almost without producing by-products at an ordinary temperature and normal pressure.

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、微生物の休止菌体を用
いた水性媒体と有機溶媒の液体二相系でのカルボン酸及
びその塩類、カルボニル化合物並びにスルホキシド化合
物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物の還
元方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to at least one selected from the group consisting of carboxylic acids and their salts, carbonyl compounds and sulfoxide compounds in a liquid two-phase system of an aqueous medium and resting organic cells using resting microorganisms. A method of reducing certain compounds.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、カルボン酸及びその塩類、カルボ
ニル化合物並びにスルホキシド化合物の還元は、化学的
方法によって行われている。ところが、化学的還元方法
は、一般的には、触媒コストの問題や、高圧、高温の条
件下で反応を行わせるため特別の設備が必要であるなど
の問題がある。かかる問題を解決する方法として微生物
を用いる方法があり、特開平6-88号公報には、親水性固
定化担体に微生物を付着し、該微生物の栄養源を含む水
性媒体存在下に、カルボニル化合物を含む有機溶媒を該
担体上の固定化菌体相と接触せしめることを特徴とする
カルボニル化合物の還元方法が開示されている。しかし
ながら、この方法は、微生物として増殖菌体を用いるこ
とから、糖を含む栄養源等を添加しなければならない等
処理、操作が煩雑であり、また、反応に関係ない副生物
が生じることから還元反応が阻害される等の問題があ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, reduction of carboxylic acids and salts thereof, carbonyl compounds and sulfoxide compounds has been carried out by chemical methods. However, the chemical reduction method generally has problems such as catalyst cost and special equipment for performing the reaction under high pressure and high temperature conditions. There is a method of using a microorganism as a method for solving such a problem, and JP-A-6-88 discloses that a microorganism is attached to a hydrophilic immobilization carrier and, in the presence of an aqueous medium containing a nutrient source for the microorganism, a carbonyl compound. Disclosed is a method for reducing a carbonyl compound, which comprises contacting an organic solvent containing the above with an immobilized bacterial cell phase on the carrier. However, since this method uses proliferating cells as a microorganism, it is necessary to add a nutrient source such as sugar and the like, and the procedure is complicated, and by-products that are unrelated to the reaction are generated, so that reduction is performed. There are problems such as reaction inhibition.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、高温、高圧の条件下で反応を行う必要がなく、即
ち、穏やかな条件下で反応を行うことができ、処理、操
作が簡単で、副生物の生成が少なく、効率的なカルボン
酸及びその塩類、カルボニル化合物並びにスルホキシド
化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物
の還元方法を提供することにある。
Therefore, the object of the present invention is to eliminate the need to carry out the reaction under conditions of high temperature and high pressure, that is, the reaction can be carried out under mild conditions, and the treatment and operation are simple. It is an object of the present invention to provide an efficient method for reducing at least one compound selected from the group consisting of carboxylic acids and salts thereof, carbonyl compounds, and sulfoxide compounds with less generation of by-products.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために鋭意検討を行った結果、水性媒体と
有機溶媒の液体二相系で、糖等の栄養源を必要としない
微生物の休止菌体を用いて還元を行うことにより、反応
を阻害するような副生物の生成を極力抑え、反応性を低
下させることなく基質濃度を上げることができ、また、
生成物を容易に分離でき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 intensive studies for solving the above problems, the present inventors have found that a liquid two-phase system of an aqueous medium and an organic solvent requires a nutrient source such as sugar. By carrying out reduction using resting cells of microorganisms that do not inhibit the production of by-products that inhibit the reaction as much as possible, it is possible to increase the substrate concentration without decreasing the reactivity,
The inventors have found that the products can be easily separated and have completed the present invention.

【0005】すなわち、本発明は、カルボン酸及びその
塩類、カルボニル化合物並びにスルホキシド化合物から
なる群から選ばれる少なくとも1種を、水素及び/又は
一酸化炭素雰囲気中、電子伝達体存在下に、水性媒体と
実質的に水と不溶性ないし難溶性の有機溶媒との液体二
相系で、還元酵素を有する微生物の休止菌体を用いて還
元することを特徴とする前記化合物の還元方法を提供す
る。
That is, the present invention provides an aqueous medium containing at least one selected from the group consisting of carboxylic acids and salts thereof, carbonyl compounds and sulfoxide compounds in an atmosphere of hydrogen and / or carbon monoxide in the presence of an electron carrier. And a reduction method using the resting cell of a microorganism having a reductase in a liquid two-phase system of substantially water and an insoluble or sparingly soluble organic solvent.

【0006】以下、本発明について詳述する。本発明で
使用する微生物としては、カルボキシル基、カルボニル
基及びスルフィニル基からなる群から選ばれる少なくと
も1種の基の還元能を有し、アルコールを生成する還元
酵素を含有する微生物を使用し、好ましくは、嫌気性菌
に属する微生物がよい。具体的には、例えば、クロスト
リジウム(Clostridium )属、サーモアンアエロバクタ
ー(Thermoanaerobacter)属等に属する微生物が挙げら
れる。さらに具体的には、例えば、クロストリジウム
サーモアセチカム(Clostridium thermoaceticum)ATCC
35608及び39289 、クロストリジウム サーモオートト
ロピカム(Clostridium thermoautotrophicum )ATCC 3
3924、サーモアンアエロバクターサーモヒドロスルフリ
カス(Thermoanaerobacter themohydrosulufuricus)AT
CC 35045、クロストリジウムサーモサッカロリティカム
(Clostridium thermosacchrolyticum)ATCC 7956 等が
挙げられる。
The present invention will be described in detail below. As the microorganism used in the present invention, a microorganism having a reducing ability of at least one group selected from the group consisting of a carboxyl group, a carbonyl group and a sulfinyl group and containing a reductase that produces alcohol is preferably used. Is preferably a microorganism belonging to an anaerobic bacterium. Specific examples include microorganisms belonging to the genus Clostridium, the genus Thermoanaerobacter, and the like. More specifically, for example, Clostridium
Thermoseticum (Clostridium thermoaceticum) ATCC
35608 and 39289, Clostridium thermoautotrophicum ATCC 3
3924, Thermoanaerobacter themohydrosulufuricus AT
CC 35045, Clostridium thermosacchrolyticum ATCC 7956 and the like.

【0007】本発明では、上記微生物の休止菌体を使用
する。休止菌体とは、増殖を行わない状態にある培養菌
体をいい、上記微生物の培養終了後、収穫して保存した
ものをいう。保存は、凍結、冷蔵、凍結乾燥等で行うこ
とができる。かかる休止菌体は、そのままか、或いは固
定化した形で使用する。固定化担体としては、一般に用
いられているものであれば何れでもよく、例えば、セル
ロース、アガロース、デキストラン、κ−カラギーナ
ン、アルギン酸、ゼラチン、酢酸セルロース等の多糖
類;例えば、グルテン等の天然高分子;例えば、活性
炭、ガラス、白土、カオリナイト、アルミナ、シリカゲ
ル、ベントナイト、ヒドロキシアパタイト、リン酸カル
シウム等の無機物;例えば、ポリアクリルアミド、ポリ
ビニルアルコール、ポリプロピレングリコール、ウレタ
ン等の合成高分子などが例示される。また、微生物の休
止菌体の粗抽出物を使用することもできる。上記微生物
の休止菌体は1種単独で、又は2種以上の組み合わせで
使用される。
In the present invention, resting cells of the above microorganisms are used. The resting bacterial cells refer to cultured bacterial cells in a state where they do not proliferate, and they are harvested and stored after the completion of the culture of the above-mentioned microorganism. Storage can be performed by freezing, refrigerating, freeze-drying, or the like. Such resting cells are used as they are or in a fixed form. The immobilization carrier may be any of those commonly used, for example, polysaccharides such as cellulose, agarose, dextran, κ-carrageenan, alginic acid, gelatin and cellulose acetate; for example, natural polymers such as gluten. An inorganic substance such as activated carbon, glass, clay, kaolinite, alumina, silica gel, bentonite, hydroxyapatite, calcium phosphate; and a synthetic polymer such as polyacrylamide, polyvinyl alcohol, polypropylene glycol, urethane and the like. Further, a crude extract of resting cells of the microorganism can also be used. The resting cells of the above microorganisms may be used alone or in combination of two or more.

【0008】本発明の還元は、水性媒体と実質的に水と
不溶性ないし難溶性の有機溶媒との液体二相系で行われ
る。液体二相系で還元反応を行うことにより、還元生成
物であるアルコールを容易に分離することができ、ま
た、反応性が向上し、基質濃度を上げることができる。
これは、基質や還元生成物が水相中に蓄積せずに、有機
相に蓄積するためであると推定される。
The reduction of the present invention is carried out in a liquid two-phase system comprising an aqueous medium, substantially water and an insoluble or sparingly soluble organic solvent. By carrying out the reduction reaction in a liquid two-phase system, the reduction product alcohol can be easily separated, and the reactivity can be improved and the substrate concentration can be increased.
It is presumed that this is because the substrates and reduction products do not accumulate in the aqueous phase but accumulate in the organic phase.

【0009】水性媒体は、上記の微生物の休止菌体を分
散させるためのものであり、通常、pH4〜8であり、好
ましくはpH5〜7である。また、水性媒体のpHを安定さ
せるために緩衝液を使用することもできる。さらに、pH
を調節するために、適宜酸、塩基を使用することもでき
る。
The aqueous medium is for dispersing resting cells of the above-mentioned microorganisms, and usually has a pH of 4 to 8, preferably 5 to 7. A buffer may also be used to stabilize the pH of the aqueous medium. In addition, the pH
An acid or a base may be appropriately used for controlling the above.

【0010】実質的に水と不溶性ないし難溶性の有機溶
媒は、大部分の基質及び還元生成物を溶解するためのも
のであり、水と不溶性ないし難溶性である限り特に限定
されないが、通常は、log P値が 0.8以上、好ましくは
0.80〜4.00で、それ自身が基質として還元されないもの
を使用する。log P値は、有機溶媒の水に対する疎水性
の度合いを示すものであり、Rekker等が実験により決定
した疎水フラグメンタル定数 (hydrophobic fragmental
constant)から計算される値である(Biotechnology an
d Bioengineering, Vol.30, p.81〜87参照)。具体的に
は、例えば、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル
等のエーテル類;例えば、ペンタノール、ヘキサノール
等の好ましくは炭素原子数4〜12のアルコール類;例え
ば、ヘキサン、ヘプタン等の好ましくは炭素原子数5〜
8のアルカン類;ベンゼン;アミン類等が挙げられる。
これらは1種単独で又は2種以上の組合せで使用され
る。
The substantially water-insoluble or sparingly soluble organic solvent is for dissolving most of the substrate and the reduction product, and is not particularly limited as long as it is water-insoluble or sparingly soluble. , Log P value is 0.8 or more, preferably
Use 0.80 to 4.00 which is not itself reduced as a substrate. The log P value indicates the degree of hydrophobicity of an organic solvent with respect to water, and the hydrophobic fragmental constant (hydrophobic fragmental constant) determined by experiments by Rekker et al.
value calculated from (constant) (Biotechnology an
d Bioengineering, Vol.30, p.81-87). Specifically, for example, ethers such as diethyl ether and isopropyl ether; for example, alcohols such as pentanol and hexanol preferably having 4 to 12 carbon atoms; for example, such as hexane and heptane, preferably 5 carbon atoms. ~
8 alkanes; benzene; amines and the like.
These are used alone or in combination of two or more.

【0011】本発明において使用する電子伝達体は、天
然の補酵素の代わりに使用するものであり、酸化還元反
応において可逆的に酸化型及び還元型の状態で存在可能
な酸化還元系化合物であれば何れのものでも使用するこ
とができる。好ましくは標準酸化還元電位(pH7)が−
100 〜−500 mVのものを使用する。具体的には、例え
ば、メチルビオロゲン(標準酸化還元電位:−440 m
V)、ベンジルビオロゲン(同−358 mV)等のビオロゲ
ン化合物、アントラキノン-2,6- ジスルホン酸-2- ナト
リウム(同−184 mV)、ニュートラルレッド(同−325
mV)、フェノサフラニン(同−252 mV)等が用いられ
る。この電子伝達体は、そのまま反応系に添加するか、
或いは固定化した形で使用される。固定化担体として
は、一般に用いられているものであれば何れでもよく、
例えば、ポリエチレングリコール等の合成高分子;例え
ば、デキストラン等の天然高分子などが例示される。上
記電子伝達体の使用量は、上記休止菌体の湿菌体1gに
対して、通常、1〜30mgの範囲である。
The electron carrier used in the present invention is to be used in place of a natural coenzyme, and may be a redox compound capable of reversibly existing in an oxidized form and a reduced form in a redox reaction. Any of them can be used. The standard redox potential (pH 7) is preferably −
Use the one of 100 to −500 mV. Specifically, for example, methyl viologen (standard redox potential: −440 m
V), viologen compounds such as benzyl viologen (-358 mV), anthraquinone-2,6-disulfonic acid-2-sodium (-184 mV), neutral red (-325 mV).
mV), phenosafranine (-252 mV) and the like. This electron carrier is added to the reaction system as it is,
Alternatively, it is used in a fixed form. The immobilization carrier may be any of those commonly used,
Examples thereof include synthetic polymers such as polyethylene glycol; and natural polymers such as dextran. The amount of the electron carrier used is usually in the range of 1 to 30 mg based on 1 g of the wet resting cells.

【0012】また、本発明においては、還元は、水素及
び/又は一酸化炭素雰囲気中で行われる。また、反応速
度を高めるために、水素及び/又は一酸化炭素の圧力を
高めることも可能である。かかる雰囲気中で還元を行う
ことにより、前記電子伝達体を酸化型から還元型に再生
することができる。また、水素及び/又は一酸化炭素を
不活性ガスで希釈して使用することも可能である。不活
性ガスとしては、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素、
二酸化炭素、水蒸気、メタン、プロパン、ブタン等が挙
げられ、これらは1種単独で、又は2種以上の組み合わ
せで使用される。
Further, in the present invention, the reduction is carried out in a hydrogen and / or carbon monoxide atmosphere. It is also possible to increase the pressure of hydrogen and / or carbon monoxide in order to increase the reaction rate. By performing reduction in such an atmosphere, the electron carrier can be regenerated from the oxidized type to the reduced type. It is also possible to dilute hydrogen and / or carbon monoxide with an inert gas before use. Examples of the inert gas include helium, argon, nitrogen,
Carbon dioxide, steam, methane, propane, butane and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination of two or more.

【0013】本発明の還元方法に基質として供しうる化
合物は、カルボン酸及びその塩類、カルボニル化合物並
びにスルホキシド化合物からなる群から選ばれる少なく
とも1種である。
The compound that can be used as a substrate in the reduction method of the present invention is at least one selected from the group consisting of carboxylic acids and salts thereof, carbonyl compounds and sulfoxide compounds.

【0014】カルボン酸及びその塩類として、例えば、
酢酸、プロピオン酸、酪酸、n-ヘキサン酸、n-カプリル
酸、3-クロロプロピオン酸等のモノカルボン酸、コハク
酸、グルタル酸、アジピン酸等のジカルボン酸等の、好
ましくは炭素原子数2〜12の脂肪族カルボン酸及びその
塩類;例えば、安息香酸、ヒドロキシ安息香酸、メトキ
シ安息香酸、フェノキシ安息香酸、2-フェニルプロピオ
ン酸、2-フェニル酪酸、フタル酸、テレフタル酸、アニ
ス酸、サリチル酸、トルイル酸等の芳香族カルボン酸及
びその塩類等が例示される。
Examples of the carboxylic acid and salts thereof include:
Acetic acid, propionic acid, butyric acid, n-hexanoic acid, n-caprylic acid, monocarboxylic acid such as 3-chloropropionic acid, succinic acid, glutaric acid, dicarboxylic acid such as adipic acid, etc., preferably having 2 to 2 carbon atoms. 12 aliphatic carboxylic acids and salts thereof; for example, benzoic acid, hydroxybenzoic acid, methoxybenzoic acid, phenoxybenzoic acid, 2-phenylpropionic acid, 2-phenylbutyric acid, phthalic acid, terephthalic acid, anisic acid, salicylic acid, toluyl. Aromatic carboxylic acids such as acids and salts thereof are exemplified.

【0015】また、カルボニル化合物としては、例え
ば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、
2-ヘキサノン、2-オクタノン等のアルカノン、3-ケトブ
タン酸エステル等のケトエステル、アセチルアセトン等
のジケトン等の好ましくは炭素原子数3〜12の脂肪族ケ
トン類;例えば、アセトフェノン、4-フェニル-2- ブタ
ノン等の芳香族ケトン類;例えば、シクロヘキサノン等
の脂環式カルボニル化合物類;例えば、ブチルアルデヒ
ド、ヘキサナール、オクタナール、デカナール等の好ま
しくは炭素原子数2〜12の脂肪族アルデヒド類;例え
ば、2-フェニルプロピルアルデヒド、ケイ皮アルデヒ
ド、ベンズアルデヒド、シトロネラール、3,4-ジメトキ
シベンズアルデヒド、クロロベンズアルデヒド等の芳香
族アルデヒド類等が例示される。
Examples of carbonyl compounds include acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone,
Alkanones such as 2-hexanone and 2-octanone; ketoesters such as 3-ketobutanoic acid esters; diketones such as acetylacetone; preferably aliphatic ketones having 3 to 12 carbon atoms; eg, acetophenone, 4-phenyl-2- Aromatic ketones such as butanone; for example, alicyclic carbonyl compounds such as cyclohexanone; for example, aliphatic aldehydes having preferably 2 to 12 carbon atoms such as butyraldehyde, hexanal, octanal, decanal; Aromatic aldehydes such as phenylpropyl aldehyde, cinnamic aldehyde, benzaldehyde, citronellal, 3,4-dimethoxybenzaldehyde and chlorobenzaldehyde are exemplified.

【0016】また、スルホキシド化合物としては、例え
ば、ジメチルスルホキシド、n-ブチルスルホキシド等の
好ましくは炭素原子数2〜12の脂肪族スルホキシド化合
物類;例えば、メチルフェニルスルホキシド、p-トルイ
ルスルホキシド等の芳香族スルホキシド化合物類等が例
示される。
Examples of the sulfoxide compounds include aliphatic sulfoxide compounds having preferably 2 to 12 carbon atoms such as dimethyl sulfoxide and n-butyl sulfoxide; aromatic compounds such as methylphenyl sulfoxide and p-toluyl sulfoxide. Examples thereof include sulfoxide compounds.

【0017】上記基質の濃度は、特に限定されない。こ
れらの化合物が水に不溶性ないし難溶性の場合は、その
濃度は有機溶媒に対する溶解性により決定される。基質
の有機溶媒中の濃度は、具体的には、通常、1〜20%(w
/v) であり、好ましくは1〜10%(w/v) である。
The concentration of the above substrate is not particularly limited. When these compounds are insoluble or sparingly soluble in water, their concentrations are determined by their solubility in organic solvents. Specifically, the concentration of the substrate in the organic solvent is usually 1 to 20% (w
/ v), preferably 1 to 10% (w / v).

【0018】以下、本発明の一般的な還元方法を例示す
る。まず、反応容器を密閉し、容器内の空気を窒素で置
換した後、水素及び/又は一酸化炭素で置換する。次
に、該反応容器内に微生物の休止菌体を分散した水性媒
体及び有機溶媒を注入する。続いて該反応容器に基質及
び電子伝達体を添加する。尚、前記基質の添加時期、方
法は特に限定されず、反応容器密閉前に単独で、又は前
記水性媒体又は有機溶媒に混合ないし分散させて添加し
てもよく、或いは、反応中に逐次添加したり、連続的に
添加することも可能である。また、前記電子伝達体の添
加時期、方法も特に限定されず、前記水性媒体及び/又
は有機溶媒に予め混合してから添加することも可能であ
る。
The general reduction method of the present invention will be exemplified below. First, the reaction vessel is sealed, the air in the vessel is replaced with nitrogen, and then with hydrogen and / or carbon monoxide. Next, an aqueous medium in which resting cells of microorganisms are dispersed and an organic solvent are injected into the reaction container. Subsequently, the substrate and the electron carrier are added to the reaction vessel. The time and method for adding the substrate are not particularly limited, and may be added alone before the reaction vessel is closed or after being mixed or dispersed in the aqueous medium or the organic solvent, or sequentially added during the reaction. It is also possible to add continuously. The timing and method for adding the electron carrier are not particularly limited, and it is possible to add the electron carrier after previously mixing with the aqueous medium and / or the organic solvent.

【0019】[0019]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
EXAMPLES The present invention will now be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0020】調製例1 休止菌体1の調製 内容積 125mlの容器に、表1に示す組成の培地(pH 7.
1) 100mlを入れて窒素気流下で殺菌した後、該容器内
を水素で置換し、クロストリジウム サーモアセチカム
(Clostridium thermoaceticum)ATCC 35608を接種して
58℃で静置培養を行った。このようにして種培養液を得
た。
Preparation Example 1 Preparation of resting bacterial cell 1 A medium having a composition shown in Table 1 (pH 7.
1) After adding 100 ml and sterilizing under a nitrogen stream, replace hydrogen in the container and inoculate with Clostridium thermoaceticum ATCC 35608.
Static culture was performed at 58 ° C. Thus, the seed culture solution was obtained.

【0021】次いで、内容積2Lの容器に、前記と同様
の培地2Lを入れて窒素気流下で殺菌した後、該容器内
を二酸化炭素と水素の混合ガス(CO2 :H2 =1:4)で
置換し、前記種培養液 100mlを添加して58℃で42時間静
置培養を行った。培養後、その培養液を遠心分離(1200
0G、20分間)した。遠心分離により回収した培養菌体
を、0.01Mのリン酸緩衝液(pH 7.0)を添加して洗浄し
た後、再度遠心分離して菌体22.5gを得た。得られた菌
体を凍結して保存した。このようにして、休止菌体1が
得られた。
Then, 2 L of the same medium as described above was placed in a container having an internal volume of 2 L and sterilized under a nitrogen stream, and then the inside of the container was mixed gas of carbon dioxide and hydrogen (CO 2 : H 2 = 1: 4). ), 100 ml of the seed culture solution was added, and static culture was performed at 58 ° C for 42 hours. After culturing, the culture solution is centrifuged (1200
0G, 20 minutes). The cultured bacterial cells recovered by centrifugation were washed by adding 0.01 M phosphate buffer (pH 7.0) and then centrifuged again to obtain 22.5 g of bacterial cells. The obtained bacterial cells were frozen and stored. In this way, resting cells 1 were obtained.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】休止菌体2の調製 クロストリジウム サーモアセチカム(Clostridium th
ermoaceticum)ATCC 35608の代わりに、クロストリジウ
ム サーモオートトロピカム(Clostridium thermoauto
trophicum )ATCC 33924を使用した以外は休止菌体1の
調製と同様の方法で休止菌体2を12.8g得た。
Preparation of resting microbial cell 2 Clostridium thermoaceticam (Clostridium th
ermoaceticum) Instead of ATCC 35608, Clostridium thermoautotropicum (Clostridium thermoauto
trophicum) ATCC 33924 was used, and 12.8 g of resting cells 2 was obtained in the same manner as in the preparation of resting cells 1.

【0024】休止菌体3の調製 クロストリジウム サーモアセチカム(Clostridium th
ermoaceticum)ATCC 35608の代わりに、サーモアンアエ
ロバクター サーモヒドロスルフリカス(Thermoanaero
bacter themohydrosulufuricus)ATCC 35045を使用した
以外は休止菌体1の調製と同様の方法で休止菌体3を2
4.0g得た。
Preparation of resting bacterial cell 3 Clostridium thermoaceticam (Clostridium th
ermoaceticum) Instead of ATCC 35608, Thermoan Aerobactor Thermohydrosulfurikas (Thermoanaero
bacter themohydrosulufuricus) ATCC 35045 was used to prepare resting cells 3 in the same manner as in the preparation of resting cells 1.
4.0 g was obtained.

【0025】休止菌体4の調製 クロストリジウム サーモアセチカム(Clostridium th
ermoaceticum)ATCC 35608の代わりに、クロストリジウ
ム サーモサッカロリティカム(Clostridiumthermosac
chrolyticum)ATCC 7956 を使用した以外は休止菌体1
の調製と同様の方法で休止菌体4を18.2g得た。
Preparation of resting cells 4 Clostridium thermoaceticam (Clostridium th
ermoaceticum) Instead of ATCC 35608, Clostridium thermosaccharity cam (Clostridium thermosac)
chrolyticum) Resting bacterial cell 1 except that ATCC 7956 was used
18.2 g of resting bacterial cell 4 was obtained by the same method as the preparation of.

【0026】実施例1(実験No.101〜104 ) 各実験において、休止菌体1を用いて以下のようにして
還元を行った。尚、以下の操作はすべて窒素雰囲気下に
おいて嫌気的に行った。まず、内容積30mlのバイアル瓶
に基質として安息香酸ナトリウムを入れて、該バイアル
瓶をブチルゴム栓及びアルミシールで密閉した。尚、前
記バイアル瓶に入れた安息香酸ナトリウムの量は、後述
の菌体懸濁液 3.0mlに対する濃度が表2に示す濃度〔%
(w/v) 〕となるような量とした。次に、前記バイアル瓶
内を窒素で置換した後、水素で十分に置換した。次に、
休止菌体1 0.4gに、加熱脱気後窒素置換した 0.1Mリ
ン酸塩緩衝液(pH 5.8)を添加して 3.0mlの菌体懸濁液
を調製し、これを前記バイアル瓶に注入した。次いで、
該バイアル瓶に減圧脱気したイソプロピルエーテル 3.0
mlを注入し、続いて、電子伝達体としてベンジルビオロ
ゲンの 0.3M水溶液を20μl 注入した。次いで、該バイ
アル瓶を振とうしながら55℃で23時間反応を行った。反
応終了後、水相及び有機相から1μl 採取して、各相に
含まれる還元生成物(ベンジルアルコール)量をガスク
ロマトグラフィにて測定した。表2に各相に含まれる還
元生成物量(mg)を示す。
Example 1 (Experiment Nos. 101 to 104) In each experiment, resting cells 1 were used to perform reduction as follows. The following operations were all performed anaerobically in a nitrogen atmosphere. First, sodium benzoate was placed as a substrate in a vial having an inner volume of 30 ml, and the vial was sealed with a butyl rubber stopper and an aluminum seal. The amount of sodium benzoate contained in the vial was the concentration [% shown in Table 2 with respect to 3.0 ml of the cell suspension described below.
(w / v)]. Next, after replacing the inside of the vial with nitrogen, it was sufficiently replaced with hydrogen. next,
To 0.4 g of resting cells, 0.1 M phosphate buffer (pH 5.8), which had been degassed by heating and replaced with nitrogen, was added to prepare 3.0 ml of cell suspension, which was injected into the vial. . Then
Degassed isopropyl ether in the vial under reduced pressure 3.0
20 ml of a 0.3 M aqueous solution of benzyl viologen as an electron carrier was then injected. Then, the reaction was carried out at 55 ° C. for 23 hours while shaking the vial. After completion of the reaction, 1 μl of the aqueous phase and the organic phase was sampled, and the amount of reduction product (benzyl alcohol) contained in each phase was measured by gas chromatography. Table 2 shows the amount of reduction product (mg) contained in each phase.

【0027】比較例1(実験No.105〜108 ) 各実験において、イソプロピルエーテルを添加しなかっ
た以外は実施例1と同様の方法で還元反応を行った。水
相に含まれる還元生成物(ベンジルアルコール)量を表
2に示す。
Comparative Example 1 (Experiment Nos. 105 to 108) In each experiment, the reduction reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that isopropyl ether was not added. Table 2 shows the amount of reduction product (benzyl alcohol) contained in the aqueous phase.

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】実施例2(実験No.201〜205 ) 各実験において、休止菌体1を用いて以下のようにして
還元を行った。尚、以下の操作はすべて窒素雰囲気下に
おいて嫌気的に行った。まず、内容積30mlのバイアル瓶
に基質として表3に示すカルボン酸又はカルボン酸塩を
入れて、該バイアル瓶をブチルゴム栓及びアルミシール
で密閉した。尚、前記バイアル瓶に入れた基質の量は、
後述のイソプロピルエーテル 3.0mlに対する濃度が2%
(w/v) となるような量とした。次に、前記バイアル瓶内
を窒素で置換した後、表3に示すガスで十分に置換し
た。次に、休止菌体1 0.4gに、加熱脱気後窒素置換し
た 0.1Mリン酸塩緩衝液(pH 5.8)を添加して 3.0mlの
菌体懸濁液を調製し、これを前記バイアル瓶に注入し
た。次いで、該バイアル瓶に減圧脱気したイソプロピル
エーテル 3.0mlを注入し、続いて、電子伝達体としてベ
ンジルビオロゲンの 0.3M水溶液を20μl 注入した。ま
た、カルボン酸を添加したものについては1Mの重炭酸
アンモニウムを用いてpH 5.8に調整した。次いで、該バ
イアル瓶を振とうしながら55℃で21時間反応を行った。
反応終了後、有機相から1μl 採取して、表3に示す還
元生成物の量をガスクロマトグラフィにて測定し、還元
率を求めた。その結果を表3に示す。尚、還元率は、以
下の式により求めた。 還元率(%)=還元生成物量(μmol)÷基質(μmol)×
100
Example 2 (Experiment Nos. 201 to 205) In each experiment, resting cells 1 were used to carry out reduction as follows. The following operations were all performed anaerobically in a nitrogen atmosphere. First, the carboxylic acid or carboxylate shown in Table 3 was put into a vial having an internal volume of 30 ml, and the vial was sealed with a butyl rubber stopper and an aluminum seal. In addition, the amount of the substrate put in the vial,
2% concentration for 3.0 ml of isopropyl ether described below
The amount was (w / v). Next, the inside of the vial was replaced with nitrogen and then sufficiently replaced with the gas shown in Table 3. Next, 0.1 M phosphate buffer (pH 5.8), which had been degassed by heating and replaced with nitrogen, was added to 10.4 g of resting cells to prepare 3.0 ml of cell suspension. Injected. Next, 3.0 ml of degassed isopropyl ether was injected into the vial, and then 20 μl of 0.3 M aqueous solution of benzyl viologen as an electron carrier was injected. The pH of the product to which carboxylic acid was added was adjusted to 5.8 using 1M ammonium bicarbonate. Then, the reaction was carried out at 55 ° C. for 21 hours while shaking the vial.
After completion of the reaction, 1 μl of the organic phase was sampled and the amount of reduction product shown in Table 3 was measured by gas chromatography to determine the reduction rate. Table 3 shows the results. The reduction rate was calculated by the following formula. Reduction rate (%) = amount of reduction product (μmol) ÷ substrate (μmol) ×
100

【0030】[0030]

【表3】 [Table 3]

【0031】実施例3(実験No.301〜304 ) 各実験において、表3に示す基質の代わりに表4に示す
アルデヒド化合物を基質として使用し、反応時間を26時
間とした以外は実施例2と同様の方法で還元反応を行っ
た。反応終了後、有機相から1μl 採取して、表4に示
す還元生成物の量をガスクロマトグラフィにて測定し、
還元率を求めた。その結果を表4に示す。
Example 3 (Experiment Nos. 301 to 304) In each experiment, the aldehyde compounds shown in Table 4 were used as substrates instead of the substrates shown in Table 3 and the reaction time was 26 hours. The reduction reaction was performed in the same manner as in. After the reaction was completed, 1 μl was taken from the organic phase, and the amount of reduction product shown in Table 4 was measured by gas chromatography.
The reduction rate was calculated. The results are shown in Table 4.

【0032】[0032]

【表4】 [Table 4]

【0033】実施例4(実験No.401〜404 ) 各実験において、休止菌体として表5に示す休止菌体1
〜3を使用し、表3に示す基質の代わりにアセトフェノ
ンを基質として使用し、さらに反応時間を25時間とした
以外は実施例2と同様の方法で還元反応を行った。反応
終了後、有機相から1μl 採取して、還元生成物(1-フ
ェニルエチルアルコール)量をガスクロマトグラフィに
て測定し、還元率を求めた。その結果を表5に示す。
Example 4 (Experiment Nos. 401 to 404) In each experiment, resting cells 1 shown in Table 5 as resting cells
The reduction reaction was carried out in the same manner as in Example 2 except that Nos. 3 to 3 were used, acetophenone was used as a substrate instead of the substrate shown in Table 3, and the reaction time was 25 hours. After completion of the reaction, 1 μl of the organic phase was sampled and the amount of reduction product (1-phenylethyl alcohol) was measured by gas chromatography to determine the reduction rate. The results are shown in Table 5.

【0034】[0034]

【表5】 [Table 5]

【0035】実施例5(実験No.501〜504 ) 各実験において、休止菌体として表6に示す休止菌体1
〜3を使用し、表3に示す基質の代わりにメチルフェニ
ルスルホキシドを基質として使用し、基質濃度を4%(w
/v) とし、さらに反応時間を24時間とした以外は実施例
2と同様の方法で還元反応を行った。反応終了後、有機
相から1μl 採取して、還元生成物(メチルフェニルス
ルフィド)量をガスクロマトグラフィにて測定し、還元
率を求めた。その結果を表6に示す。
Example 5 (Experiment Nos. 501 to 504) In each experiment, the resting cells 1 shown in Table 6 are shown as resting cells.
~ 3 were used, methylphenyl sulfoxide was used as a substrate instead of the substrate shown in Table 3, and the substrate concentration was 4% (w
/ v), and the reduction reaction was carried out in the same manner as in Example 2 except that the reaction time was 24 hours. After completion of the reaction, 1 μl of the organic phase was sampled and the amount of reduction product (methylphenyl sulfide) was measured by gas chromatography to determine the reduction rate. Table 6 shows the results.

【0036】[0036]

【表6】 [Table 6]

【0037】実施例6(実験No.601〜603 ) 各実験において、休止菌体として表7に示す休止菌体の
混合菌(各休止菌体 0.2gずつを混合した) を使用し、
基質として安息香酸ナトリウムを使用し、さらに反応時
間を21時間とした以外は実施例2と同様の方法で還元反
応を行った。反応終了後、有機相から1μl 採取して、
還元生成物(ベンジルアルコール)量をガスクロマトグ
ラフィにて測定し、還元率を求めた。その結果を表7に
示す。
Example 6 (Experiment Nos. 601 to 603) In each experiment, as the resting cells, a mixture of resting cells shown in Table 7 (0.2 g of each resting cell was mixed) was used.
The reduction reaction was carried out in the same manner as in Example 2 except that sodium benzoate was used as the substrate and the reaction time was 21 hours. After the reaction was completed, collect 1 μl from the organic phase,
The amount of reduction product (benzyl alcohol) was measured by gas chromatography to determine the reduction rate. The results are shown in Table 7.

【0038】[0038]

【表7】 [Table 7]

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明は、微生物を用いて還元を行うこ
とから、化学的方法により還元を行う場合と異なり多量
のエネルギーを必要とせず、高温、高圧のための特別の
設備も必要としないという利点がある。
EFFECTS OF THE INVENTION Since the present invention uses microorganisms for reduction, it does not require a large amount of energy, unlike the case where reduction is performed by a chemical method, and does not require special equipment for high temperature and high pressure. There is an advantage.

【0040】また、微生物の休止菌体を使用することか
ら、増殖菌体を用いる場合のように栄養源を添加する必
要がなく、処理・操作が容易である。また、かかる休止
菌体の量は任意に調節することができ、容易に反応速度
を制御することができる。更に、微生物中に含まれる補
酵素の代わりに人工の電子伝達体を使用することから天
然の補酵素を再生する際に必要な糖類、アルコール類等
が不要である。しかもかかる電子伝達体の再生には、再
生の結果生ずる副産物が水又は二酸化炭素である水素及
び/又は一酸化炭素を使用することができる。すなわ
ち、再生の結果反応を阻害するような副生物が生じるこ
とがなく、生じた副生物は還元生成物と容易に分離する
ことができるという利点がある。
Since the resting cells of the microorganism are used, it is not necessary to add a nutrient source as in the case of using the proliferating cells, and the treatment and operation are easy. Further, the amount of such resting cells can be adjusted arbitrarily, and the reaction rate can be easily controlled. Furthermore, since an artificial electron carrier is used in place of the coenzyme contained in the microorganism, saccharides, alcohols, etc. required for regenerating a natural coenzyme are unnecessary. Moreover, hydrogen and / or carbon monoxide, whose by-products resulting from the regeneration are water or carbon dioxide, can be used for the regeneration of such electron carriers. That is, there is an advantage that by-products that inhibit the reaction do not occur as a result of the regeneration and the produced by-products can be easily separated from the reduction product.

【0041】更に、本発明においては、還元は、水性媒
体と、実質的に水と不溶性ないし難溶性の有機溶媒との
液体二相系で行われることから、微生物菌体は水相に、
還元生成物の殆どは有機相に存在するため、微生物菌体
と還元生成物を分離するための膜等の装置を必要とせ
ず、還元生成物を容易に微生物菌体から分離することが
できる。また、液体二相系で反応を行うことから反応性
が向上し、基質及び還元生成物による還元反応阻害が軽
減されるために基質濃度を上げることができ、効率的に
還元を行うことができる。
Further, in the present invention, the reduction is carried out in a liquid two-phase system of an aqueous medium and substantially water and an insoluble or sparingly soluble organic solvent, so that the microbial cells are in the aqueous phase.
Since most of the reduction products are present in the organic phase, the reduction products can be easily separated from the microbial cells without requiring a device such as a membrane for separating the microbial cells from the reduction products. Further, since the reaction is performed in the liquid two-phase system, the reactivity is improved, and the inhibition of the reduction reaction by the substrate and the reduction product is reduced, so that the concentration of the substrate can be increased and the reduction can be efficiently performed. .

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:01) Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display area C12R 1:01)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 カルボン酸及びその塩類、カルボニル化
合物並びにスルホキシド化合物からなる群から選ばれる
少なくとも1種を、水素及び/又は一酸化炭素雰囲気
中、電子伝達体存在下に、水性媒体と実質的に水と不溶
性ないし難溶性の有機溶媒との液体二相系で、還元酵素
を有する微生物の休止菌体を用いて還元することを特徴
とする前記化合物の還元方法。
1. At least one selected from the group consisting of a carboxylic acid and its salts, a carbonyl compound and a sulfoxide compound is substantially combined with an aqueous medium in the presence of an electron carrier in a hydrogen and / or carbon monoxide atmosphere. A method for reducing the above compound, which comprises reducing in a liquid two-phase system of water and an insoluble or sparingly soluble organic solvent using resting cells of a microorganism having a reductase.
【請求項2】 微生物がクロストリジウム(Clostridiu
m )属及びサーモアンアエロバクター(Thermoanaeroba
cter)属からなる群から選ばれる少なくとも1種の微生
物である請求項1に記載の還元方法。
2. The microorganism is Clostridium (Clostridiu).
m) Genus and Thermoanaeroba (Thermoanaeroba
The reduction method according to claim 1, which is at least one microorganism selected from the group consisting of the genus cter).
【請求項3】 水性媒体のpHが4〜8である請求項1に
記載の還元方法。
3. The reduction method according to claim 1, wherein the pH of the aqueous medium is 4 to 8.
【請求項4】 電子伝達体が、標準酸化還元電位−100
〜−500 mVの化合物である請求項1、2又は3に記載の
還元方法。
4. The electron carrier is standard redox potential −100.
The reduction method according to claim 1, 2 or 3, which is a compound of about -500 mV.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009521915A (en) * 2005-12-30 2009-06-11 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア Citronellal enzymatic preparation method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009521915A (en) * 2005-12-30 2009-06-11 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア Citronellal enzymatic preparation method

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