JPH09131196A - New microorganism and its utilization - Google Patents

New microorganism and its utilization

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JPH09131196A
JPH09131196A JP31757595A JP31757595A JPH09131196A JP H09131196 A JPH09131196 A JP H09131196A JP 31757595 A JP31757595 A JP 31757595A JP 31757595 A JP31757595 A JP 31757595A JP H09131196 A JPH09131196 A JP H09131196A
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JP
Japan
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maleic acid
arthrobacter
acid
enzyme
isomerase
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Application number
JP31757595A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhisa Asano
泰久 浅野
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a compound useful as a raw material for various kinds of specialty chemicals, etc., by treating an aqueous maleic acid solution with the cells or enzyme of a new microorganism belonging to the genus Arthrobacter, the genus Proteus, etc., and capable of producing an maleic acid isomerase. SOLUTION: The cells of a microorganism belonging to the genus Arthrobacter (e.g. Arthrobacter globiformis IAM 12102), a microorganism belonging to the genus Proteus (e.g. Proteus vulgaris 10B-7), etc., and capable of producing a maleic acid-isomerizing enzyme, or the crude or pure enzyme fraction of the maleic acid-isomerizing enzyme collected from the culture solution of the microorganism are added to a maleic acid-containing aqueous solution to isomerize the maleic acid into fumaric acid. Thus, the fumaric acid useful as a raw material for various kinds of specialty chemicals such as aspartic acid, malic acid and alanine is efficiently obtained.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、新規微生物及びそ
れを利用したフマル酸の製造方法に関する。詳しくは、
マレイン酸異性化酵素を産生する新規微生物を利用し、
共役ジカルボン酸の二重結合のシス-トランス異性化に
より、アスパラギン酸、リンゴ酸、アラニン等の各種フ
ァインケミカルズの原料として有用なフマル酸を製造す
る方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel microorganism and a method for producing fumaric acid using the same. For more information,
Utilizing a novel microorganism that produces maleic acid isomerase,
The present invention relates to a method for producing fumaric acid useful as a raw material for various fine chemicals such as aspartic acid, malic acid and alanine by cis-trans isomerization of a double bond of a conjugated dicarboxylic acid.

【0002】[0002]

【従来の技術】マレイン酸を異性化してフマル酸を製造
する方法としては、主に化学的方法が提案されているが
(米国特許第2,816,923号、同第2,955,136号、同第2,33
2,992号)、反応平衡によりフマル酸への変換率が制約
を受けること、この方法は高温反応であるためにマレイ
ン酸あるいはフマル酸の劣化が起こり、副生物を生成す
るため収率が低下するなどの問題点を有している。
BACKGROUND ART As a method for isomerizing maleic acid to produce fumaric acid, mainly chemical methods have been proposed (US Pat. Nos. 2,816,923, 2,955,136 and 2,33).
2,992), the conversion rate to fumaric acid is restricted by the reaction equilibrium, and because this method is a high temperature reaction, deterioration of maleic acid or fumaric acid occurs, and byproducts are formed, resulting in a decrease in yield. Has the problem of.

【0003】一方、酵素反応によるフマル酸の製造に関
しては、マレイン酸異性化酵素(maleate cis-trans-is
omerase)がマレイン酸をフマル酸へと異性化すること
が知られている。マレイン酸異性化酵素を産生する微生
物としては、例えばシュードモナス・エスピー(Pseudo
monas sp.)[K. Otsuka, Agric.Biol.Chem., vol.25,N
o.9, p.726 (1961)]、アルカリゲネス・フェカリス(Al
caligenes faecalis)IB-14 [Takamura, Agric.Biol.Ch
em., Vol.33, p.718(1969)]、シュードモナス・フルオ
レッセンス(Pseudomonas fluorescens)ATCC23728 [Sc
her, J.Biol.Chem., Vol.244, p.1878(1969)]が知られ
ているものの、これらにより産生されるマレイン酸異性
化酵素の酵素学的諸性質の詳細についての知見は非常に
乏しい状況である。
On the other hand, regarding the production of fumaric acid by an enzymatic reaction, maleate isomerase (maleate cis-trans-is) is used.
is known to isomerize maleic acid to fumaric acid. Microorganisms that produce maleate isomerase include, for example, Pseudomonas sp.
monas sp.) [K. Otsuka, Agric.Biol.Chem., vol.25, N
o.9, p.726 (1961)], Alcaligenes faecalis (Al
caligenes faecalis) IB-14 [Takamura, Agric.Biol.Ch
em., Vol.33, p.718 (1969)], Pseudomonas fluorescens ATCC23728 [Sc
her, J. Biol. Chem., Vol.244, p.1878 (1969)], but details of the enzymological properties of the maleic acid isomerase produced by these are extremely unknown. The situation is poor.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】これまでに知られてい
るマレイン酸異性化酵素は、前記の数種の好気性グラム
陰性菌が産生することが知られているのみであり、酵素
学的知見が非常に限られているとともに、比活性が低い
等の理由から工業的応用に関する検討は十分になされて
いない。
The maleic acid isomerases known so far are only known to be produced by the above-mentioned several aerobic Gram-negative bacteria. However, due to the fact that the specific activity is very limited and the specific activity is low, the industrial application has not been sufficiently examined.

【0005】本発明は、マレイン酸異性化酵素を産生す
る新規微生物、及びこれらの微生物を利用したフマル酸
の製造方法を提供することを課題とする。
It is an object of the present invention to provide a novel microorganism which produces a maleic acid isomerase and a method for producing fumaric acid using these microorganisms.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために、マレイン酸異性化酵素活性を有する
新規微生物を分離すべく鋭意研究を重ねた結果、マレイ
ン酸を炭素源として生育し、マレイン酸異性化酵素活性
を有する微生物の分離に成功し、本発明を完成するに至
った。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present inventors have conducted extensive studies to separate a novel microorganism having maleic acid isomerase activity, and as a result, maleic acid was used as a carbon source. The present invention has been completed by successfully separating a microorganism that has grown and has maleic acid isomerase activity.

【0007】すなわち本発明は、アースロバクター(Ar
throbacter)属およびプロテウス(Proteus)属から選
ばれる属に属し、マレイン酸異性化酵素を産生する微生
物の菌体、またはこの微生物の培養物から採取したマレ
イン酸異性化酵素の粗酵素画分もしくは精製酵素を、マ
レイン酸を含有する水性溶液に加え、マレイン酸を異性
化してフマル酸を生成せしめることを特徴とするフマル
酸の製造方法を提供する。
[0007] That is, the present invention is an earth lobactor (Ar
throbacter) and Proteus (genus Proteus) belonging to the genus, which produces maleic acid isomerase, or a crude enzyme fraction or purification of maleic acid isomerase collected from the culture of this microorganism Provided is a method for producing fumaric acid, which comprises adding an enzyme to an aqueous solution containing maleic acid to isomerize maleic acid to produce fumaric acid.

【0008】上記方法において、アースロバクター属ま
たはプロテウス属に属する微生物としては、アースロバ
クター・グロビフォルミス(Arthrobacter globiformi
s)、アースロバクター・パセンス(Arthrobacter pasc
ens)、アースロバクター・サルフレウス(Arthrobacte
r sulfureus)、アースロバクター・ウレアファシエン
ス(Arthrobacter ureafaciens)、プロテウス・ブルガ
リス(Proteus vulgaris)が挙げられる。さらに具体的
な菌株としては、アースロバクター・グロビフォルミス
IAM12102、アースロバクター・パセンスIAM12343、アー
スロバクター・サルフレウスIAM1488、アースロバクタ
ー・ウレアファシエンスIAM1637、アースロバクター・
エスピー3B−2、プロテウス・ブルガリス10B−7
が挙げられる。
In the above method, the microorganism belonging to the genus Arthrobacter or the genus Proteus is Arthrobacter globiformi.
s), Arthrobacter pasc
ens), Arthrobacte
r sulfureus), Arthrobacter ureafaciens, and Proteus vulgaris. More specific strains include Arthrobacter globiformis.
IAM12102, EarthLobacter Passage IAM12343, EarthLobacter Sulfureus IAM1488, EarthLobacter Urea Fasciens IAM1637, EarthLobacter
SP 3B-2, Proteus bulgaris 10B-7
Is mentioned.

【0009】本発明はまた、マレイン酸異性化酵素を産
生する新規微生物、アースロバクター・エスピー(Arth
robacter sp.)3B−2、及びプロテウス・ブルガリス
(Proteus vulgaris)10B−7を提供する。
The present invention also provides a novel microorganism that produces maleic acid isomerase, Arthrobacter sp.
robacter sp.) 3B-2, and Proteus vulgaris 10B-7.

【0010】本願において、「マレイン酸異性化酵素
(maleate cis-trans-isomerase; EC5.2.1.1)」とは、
マレイン酸(シス型)を異性化してフマル酸(トランス
型)を生成する反応を触媒する酵素を意味する。
In the present application, "maleate cis-trans-isomerase (EC5.2.1.1)" means
It means an enzyme that catalyzes the reaction of isomerizing maleic acid (cis type) to form fumaric acid (trans type).

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態と
ともに詳細に説明する。本発明のフマル酸の製造方法
は、アースロバクター(Arthrobacter)属およびプロテ
ウス(Proteus)属から選ばれる属に属し、マレイン酸
異性化酵素を産生する微生物の菌体、またはこの微生物
の培養物から採取したマレイン酸異性化酵素の粗酵素画
分もしくは精製酵素を、マレイン酸を含有する水性溶液
に加え、マレイン酸を異性化してフマル酸を生成せしめ
ることを特徴とする。従来、アースロバクター属あるい
はプロテウス属に属する微生物で、マレイン酸異性化酵
素を産生する微生物は知られていなかったが、本発明に
より初めてその存在が示された。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail along with its embodiments. The method for producing fumaric acid of the present invention is a bacterium belonging to a genus selected from the genus Arthrobacter and the genus Proteus, and produces a maleic acid isomerase from a bacterial cell or a culture of this microorganism. It is characterized in that the collected crude enzyme fraction of maleic acid isomerizing enzyme or purified enzyme is added to an aqueous solution containing maleic acid to isomerize maleic acid to produce fumaric acid. Conventionally, a microorganism belonging to the genus Arthrobacter or the genus Proteus that produces maleic acid isomerase has not been known, but the presence of the microorganism was shown for the first time by the present invention.

【0012】上記方法に用いられる微生物は、アースロ
バクター属あるいはプロテウス属に属し、マレイン酸異
性化酵素を構成的に発現するか、または誘導物質あるい
は培養温度等により誘導的に発現するかなどの如何にか
かわらず、培地で培養して得られる菌体又は培養液が該
酵素活性を有していれば特に制限されない。このような
微生物は、例えば以下のような方法によって自然界より
分離・取得、あるいは既存の保存菌株より選定・取得す
ることができる。 (1)マレイン酸資化性菌の分離 自然界から採取した土壌試料を、マレイン酸を炭素源と
した培地、例えば培地A[組成:マレイン酸 10g、
酵母エキス 10g、K2HPO4 2g、NaCl 1
g、MgSO4・7H2O 0.2g、水道水 1L(p
H7)]10mlに入れ、30℃にて2日間、好気的に
振とう培養あるいは嫌気的に静置培養する。培養後の培
養物の一部を、同培地Aに植え継ぎ同様に集積培養を行
う。この操作を2回行った後、寒天2%を含む上記培地
Aの組成を有する平板培地に塗抹し、30℃にて2〜4
日培養する。この平板培地上に生育したコロニーを単離
し、以下のマレイン酸異性化酵素活性の検出試験に供
し、マレイン酸異性化酵素活性を有する微生物を選定す
る。既存の保存菌株においても、同様の方法によりマレ
イン酸資化性菌を選定することができる。 (2)マレイン酸異性化酵素活性を有する微生物の選定 上記(1)で単離された微生物を前記培地Aを用い、3
0℃にて1日間振とう培養し、遠心分離により菌体を回
収する。次いで得られた菌体を、2-メルカプトエタノー
ル(5mM)及びジチオスレイトール(1mM)を含有
する0.1Mリン酸緩衝液(pH7)に懸濁し、超音波
破砕器により菌体を破砕後、破砕物を遠心分離した上清
を回収し酵素液とする。本酵素液を反応液A[組成:マ
レイン酸ナトリウム 50mM、ジチオスレイトール
1mM、トリス塩酸緩衝液 100mM(pH8)]に
添加し、30℃にて1〜24時間反応させる。反応後の
反応液について、フマル酸の生成を確認することによ
り、マレイン酸異性化酵素活性を有する微生物を選出す
ることができる。
The microorganism used in the above method belongs to the genus Arthrobacter or the genus Proteus and expresses maleic acid isomerase constitutively, or inducibly by an inducer or culture temperature. No matter what, it is not particularly limited as long as the cells or culture solution obtained by culturing in the medium have the enzyme activity. Such microorganisms can be isolated / obtained from the natural world or selected / obtained from existing preserved strains, for example, by the following method. (1) Separation of maleic acid-assimilating bacterium A soil sample collected from the nature is used as a medium containing maleic acid as a carbon source, for example, medium A [composition: maleic acid 10 g,
Yeast extract 10g, K 2 HPO 4 2g, NaCl 1
g, MgSO 4 · 7H 2 O 0.2g, tap water 1L (p
H7)] 10 ml, and aerobically shake culture or anaerobically static culture at 30 ° C. for 2 days. A part of the culture after the culturing is subcultured in the same medium A and the enrichment culture is performed in the same manner. After performing this operation twice, it is smeared on a plate medium having the composition of the above-mentioned medium A containing 2% of agar, and the amount is 2 to 4 at 30 ° C.
Culture for one day. The colonies grown on the plate medium are isolated and subjected to the following maleate isomerase activity detection test to select microorganisms having maleate isomerase activity. With respect to existing stock strains, maleic acid assimilating bacteria can be selected in the same manner. (2) Selection of microorganism having maleic acid isomerase activity The microorganism isolated in (1) above is used in the above medium A and 3
After culturing with shaking at 0 ° C. for 1 day, the cells are recovered by centrifugation. Then, the obtained bacterial cells were suspended in 0.1M phosphate buffer (pH 7) containing 2-mercaptoethanol (5 mM) and dithiothreitol (1 mM), and the bacterial cells were disrupted by an ultrasonic disruptor, The crushed product is centrifuged and the supernatant is collected and used as an enzyme solution. This enzyme solution was used as reaction solution A [composition: sodium maleate 50 mM, dithiothreitol
1 mM, Tris-HCl buffer 100 mM (pH 8)], and reacted at 30 ° C. for 1 to 24 hours. By confirming the formation of fumaric acid in the reaction solution after the reaction, a microorganism having maleate isomerase activity can be selected.

【0013】フマル酸の確認方法としては特に制限はな
いが、有機酸分析カラムを用い紫外線検出機により検出
するHPLC分析、ペーパークロマトグラフィー、ある
いはフマラーゼ、リンゴ酸脱水酵素、アスパルターゼ等
の酵素を利用する酵素学的方法等により確認することが
できる。
The method for confirming fumaric acid is not particularly limited, but HPLC analysis in which an organic acid analysis column is used to detect with an ultraviolet detector, paper chromatography, or enzymes such as fumarase, malate dehydratase, and aspartase are used. It can be confirmed by an enzymatic method or the like.

【0014】このようにして本発明者により自然界より
分離されたアースロバクター・エスピー3B−2株、及
びプロテウス・ブルガリス10B−7株の菌学的諸性質
を以下に示す。これらは、いずれも新規微生物と推定さ
れる。 ア)3B−2株 1.形態学的性質 形 態:桿菌(コリネ型) 胞子 :形成せず グラム染色性:陽性 運動性:あり 2.生理的性質 酸素に対する態度 :好気性 カタラーゼ :陽性 オキシダーゼ :陰性テ゛キストロース (嫌気下) :陰性テ゛キストロース (好気下) :陽性 ウレアーゼ :陰性 β−ガラクトシダーゼ :陰性 β−グルコシダーゼ :陽性 フォスファターゼ :陰性 グルコース発酵 :陽性 糖の利用: ・フルクトース:陽性 ・マルトース :陽性 ・シュクロース:陽性 ・ラクトース :陰性 ・キシロース :陽性 ・アラビノース:陽性 ・ガラクトース:陰性 ・マンノース :陰性 ・マンニトール:陰性 ・デンプン :陽性 ・イヌリン :陽性 ・ラフィノース:陰性 ・ソルビトール:陰性 ・トレハロース:陰性 ・サリシン :陰性 アミノ酸の利用 ・フェニルアラニン :陰性 ・アルギニン :陰性 ・リジン :陰性 ・オルニチン :陰性 ・ヒ゜ロク゛ルタミン酸 :陽性 ゼラチンの液化 :陽性 クエン酸の利用 :陰性フォケ゛ス・フ゜ロスカウエル 試験 :陰性 インドール生産 :陰性 30℃での生育 :陽性 37℃での生育 :陽性 41℃での生育 :陰性 45℃での生育 :陰性 細胞壁成分の分析: ・ミコール酸 :なし ・ジアミノ酸 :リジン ・脂肪酸 :イソ及びアンテイソ分岐酸マレイン 酸異性化酵素活性 :陽性 以上の菌学的諸性質を、Cowan and Steel's Manual for
the Identificationof Medical Bacteria, 3rd Eds.[C
ambridge Univ. Press, U.K.,(1993)]およびBergey's M
anual of Systematic Bacteriology Vol.2,[P.H.A.Sne
ath, N.S.Mair, M.E.Sharpe and J.G.Hol(1986)William
s & Wilkins])に従って調べた結果、アースロバクタ
ー(Arthrobacter属)に属する新規の菌株であることが
判明した。本発明者らは、本菌をアースロバクター・エ
スピー3B−2株と命名した。尚、本菌は生命工学工業
技術研究所に受託番号:FERM P−15241とし
て寄託されている。 イ)10B−7株 1.形態学的性質 形態 :桿菌 胞子 :形成せず グラム染色性:陰性 運動性:あり(スウオーミングする) 2.生理的性質 酸素に対する態度 :通性嫌気性 嫌気下での生育 :生育する カタラーゼ :陽性 オキシダーゼ :陰性フェニルアラニン デアミナーゼ :陽性 ウレアーゼ :陽性 β−カ゛ラクトシタ゛ーセ゛ :陰性アルキ゛ニンシ゛ヒト゛ロラーセ゛ :陰性リシ゛ンテ゛カルホ゛キシラーセ゛ :陰性オルニチンテ゛カルホ゛キシラーセ゛ :陰性トリフ゜トファンテ゛アミナーセ゛ :陽性チトクロムオキシタ゛ーセ゛ :陰性 グルコース発酵 :陽性 クエン酸の利用 :陰性フォケ゛ス・フ゜ロスカウェル 試験 :陰性 硫化水素生成 :陽性 インドール生産 :陽性 ゼラチンの液化 :陽性 酸の生成 :グルコース及びショ糖から生成
(マンニトール、イノシトール、ソルビトール、ラムノ
ース、メリビオース、L−(+)−アラビノースからは
生成しない。) 30℃での生育 :陽性 41℃での生育 :陽性 45℃での生育 :陰性マレイン 酸異性化酵素活性:陽性
The mycological properties of the Arthrobacter sp. 3B-2 strain and the Proteus vulgaris 10B-7 strain thus isolated from nature by the present inventor are shown below. All of these are presumed to be novel microorganisms. A) 3B-2 strain 1. Morphological properties Morphology: Bacillus (coryneform) Spores: Not formed Gram stainability: Positive Motility: Yes 2. Physiological properties Attitude toward oxygen: Aerobic catalase: Positive oxidase: Negative dextrose (anaerobic): Negative dextrose (under aerobic): Positive urease: Negative β-galactosidase: Negative β-glucosidase: Positive phosphatase: Negative glucose fermentation: Positive Use of sugar: ・ Fructose: Positive ・ Maltose: Positive ・ Sucrose: Positive ・ Lactose: Negative ・ Xylose: Positive ・ Arabinose: Positive ・ Galactose: Negative ・ Mannose: Negative ・ Mannitol: Negative ・ Starch: Positive ・ Inulin: Positive ・Raffinose: Negative ・ Sorbitol: Negative ・ Trehalose: Negative ・ Salicin: Negative Use of amino acids ・ Phenylalanine: Negative ・ Arginine: Negative ・ Lysine: Negative ・ Ornithine: Negative ・ High-grade Minic acid: Positive Gelatin liquefaction: Positive Utilization of citric acid: Negative foss-proscar well test: Negative Indole production: Negative Growth at 30 ° C: Positive Growth at 37 ° C: Positive Growth at 41 ° C: Negative at 45 ° C Growth: Negative Analysis of cell wall components: -Mycolic acid: None-Diamino acid: Lysine-Fatty acid: Iso and anteisobranched maleic acid isomerase activity: Positive The above-mentioned mycological properties are described in Cowan and Steel's Manual for
the Identificationof Medical Bacteria, 3rd Eds. [C
ambridge Univ. Press, UK, (1993)] and Bergey's M
anual of Systematic Bacteriology Vol.2, [PHASne
ath, NSMair, MESharpe and JGHol (1986) William
& Wilkins]), it was found to be a novel strain belonging to Arthrobacter (genus Arthrobacter). The present inventors have named this bacterium as Arthrobacter sp. 3B-2 strain. The bacterium has been deposited at the Institute of Biotechnology, Institute of Biotechnology under the deposit number: FERM P-15241. B) 10B-7 strain 1. Morphological properties Morphology: Bacillus spores: Not formed Gram stainability: Negative Motility: Yes (swimming) 2. Physiological properties Attitude toward oxygen: Facultative anaerobic Growth under anaerobic: Growing catalase: Positive oxidase: Negative phenylalanine deaminase: Positive urease: Positive β-galactosidase: Negative arginine galactose: Negative regina carboxylase negative: : Negative triptophan aminase: Positive cytochrome oxydase: Negative glucose fermentation: Positive Utilization of citric acid: Negative fogz-proscarwell test: Negative hydrogen sulfide production: Positive indole production: Positive gelatin liquefaction: Positive acid production: Glucose and sucrose Produced from mannitol, inositol, sorbitol, rhamnose, melibiose, L-(+)-arabinose . A) Growth at 30 ° C. - Growth at positive 41 ° C. - Growth at positive 45 ° C.: Negative maleate isomerase activity: positive

【0015】以上の菌学的諸性質を、Cowan and Steel'
s Manual for the Identificationof Medical Bacteri
a, 3rd Eds.[Cambridge Univ. Press, U.K.,(1993)]お
よびBergey's Manual of Systematic Bacteriology Vo
l.1,[Noel R.Krieg and J.G.Holt (1984)Williams & W
ilkins])に従って調べた結果、プロテウス・ブルガリ
スに属する新規の菌株であることが判明した。本発明者
らは、本菌をプロテウス・ブルガリス10B−7株と命
名した。尚、本菌は生命工学工業技術研究所に受託番
号:FERM P−15242として寄託されている。
The above-mentioned mycological properties are confirmed by Cowan and Steel '
s Manual for the Identificationof Medical Bacteri
a, 3rd Eds. [Cambridge Univ. Press, UK, (1993)] and Bergey's Manual of Systematic Bacteriology Vo.
l.1, (Noel R. Krieg and JGHolt (1984) Williams & W
ilkins]) and found to be a new strain belonging to Proteus vulgaris. The present inventors named this bacterium Proteus bulgaris 10B-7 strain. In addition, this bacterium has been deposited at the Institute of Biotechnology and Industrial Science with the deposit number: FERM P-15242.

【0016】また、菌株保存機関に保存されている保存
菌株から上記と同様の分離操作を行ったところ、アース
ロバクター・グロビフォルミスIAM12102、アースロバク
ター・パセンスIAM12343、アースロバクター・サルフレ
ウスIAM1488、アースロバクター・ウレアファシエンスI
AM1637が、マレイン酸異性化酵素を産生することが見い
出された。
[0016] Further, when the same separation operation as above was carried out from the preserved strains preserved in the strain preservation organization, Arthrobacter globiformis IAM12102, Arthrobacter pasense IAM12343, Arthrobacter sulphureus IAM1488, Arthrobacter Bactor Urea Faciens I
AM1637 was found to produce maleic acid isomerase.

【0017】以下に、上記微生物を用いマレイン酸異性
化酵素を製造させ、マレイン酸を異性化しフマル酸を生
成させる方法の一例を説明する。
An example of a method for producing a maleic acid isomerizing enzyme using the above microorganism and isomerizing maleic acid to produce fumaric acid will be described below.

【0018】(3)マレイン酸異性化酵素の生産、及び
マレイン酸異性化酵素を用いたマレイン酸からのフマル
酸の製造 前記(2)のようにして分離したマレイン酸異性化酵素
活性を有する微生物菌体、またはこの微生物の培養物か
ら採取したマレイン酸異性化酵素の粗酵素画分もしくは
精製酵素をマレイン酸を含有する水性溶液に加えること
により、マレイン酸を異性化してフマル酸を生成せしめ
ることができる。ここで培養物とは、該微生物菌体又は
/及び培養後の培地(培地に液体培地を用いた場合には
その培養上清)をいう。
(3) Production of maleic acid isomerase and production of fumaric acid from maleic acid using maleic acid isomerase Microorganism having maleic acid isomerase activity separated as described in (2) above To isomerize maleic acid to form fumaric acid by adding a crude enzyme fraction or purified enzyme of maleic acid isomerizing enzyme collected from bacterial cells or a culture of this microorganism to an aqueous solution containing maleic acid. You can Here, the culture refers to the microbial cells and / or the culture medium after the culture (the culture supernatant when a liquid medium is used as the culture medium).

【0019】本発明のマレイン酸のフマル酸への異性化
反応に用いられるマレイン酸異性化酵素としては、上記
培養菌体を培養した培養液から分離した菌体はもちろん
のこと、培養液、菌体の破砕物もしくは抽出物等も用い
ることができる。また、微生物菌体より得られる粗酵素
標品を用いてもよく、更に精製した酵素標品を使用して
もよい。更に、上記微生物菌体、その破砕物もしくは抽
出物、または精製酵素を担体に固定化したものも使用す
ることができる。本発明において、「微生物菌体、また
はマレイン酸異性化酵素の粗酵素画分もしくは精製酵素
をマレイン酸を含有する水性溶液に加える」とは、微生
物菌体又はマレイン酸異性化酵素を含有する水性溶液に
マレイン酸を加えること、更には、上記のような固定化
菌体又は固定化酵素を充填したカラムにマレイン酸を含
有する水性溶液を通液することを含む概念である。
As the maleic acid isomerase used in the isomerization reaction of maleic acid to fumaric acid of the present invention, not only the cells separated from the culture solution in which the above-mentioned cultured cells are cultured but also the culture solution, A crushed body or an extract can also be used. Further, a crude enzyme preparation obtained from microbial cells may be used, or a further purified enzyme preparation may be used. Furthermore, those obtained by immobilizing the above-mentioned microbial cells, their crushed or extracted products, or purified enzymes on a carrier can also be used. In the present invention, "the addition of a crude enzyme fraction of maleic acid isomerase or a purified enzyme to a maleic acid-containing aqueous solution to a microbial cell" means an aqueous solution containing a microbial cell or a maleic acid isomerase. It is a concept including adding maleic acid to the solution and further passing an aqueous solution containing maleic acid through the column packed with the immobilized cells or immobilized enzyme as described above.

【0020】マレイン酸異性化酵素活性を有する微生物
の培養は、炭素源、窒素源、無機塩、各種ビタミン等を
含む通常の栄養培地で行うことができ、炭素源として
は、例えばマレイン酸、ブドウ糖、ショ糖、果糖、麦芽
糖等の糖類、エタノール、メタノール等のアルコール
類、クエン酸、マレイン酸等の有機酸類、廃糖蜜等、好
ましくはマレイン酸あるいはマレイン酸とその他の炭素
源を混合して用いられる。窒素源としては、例えば酵母
エキス、ペプトン、肉エキス、カザミノ酸、コーンステ
イープリカー、尿素等の有機窒素源、あるいはアンモニ
ア、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモ
ニウム等の無機窒素源、好ましくは酵母エキスがそれぞ
れ単独もしくは混合して用いられる。また、無機塩とし
ては、例えばリン酸一水素カリウム、リン酸二水素カリ
ウム、硫酸マグネシウム等が用いられる。この他にビオ
チン、チアミ等の各種ビタミンの栄養素を培地に添加す
ることができる。更に、マレイン酸、マロン酸、タート
ロン酸、シトラコン酸、メサコン酸等をマレイン酸異性
化酵素の誘導物質として培地に添加してもよい。
Cultivation of a microorganism having maleic acid isomerase activity can be carried out in an ordinary nutrient medium containing a carbon source, a nitrogen source, an inorganic salt, various vitamins and the like. Examples of the carbon source include maleic acid and glucose. , Sugars such as sucrose, fructose, maltose, alcohols such as ethanol and methanol, organic acids such as citric acid and maleic acid, molasses, etc., preferably maleic acid or a mixture of maleic acid and other carbon sources. To be Examples of the nitrogen source include organic nitrogen sources such as yeast extract, peptone, meat extract, casamino acid, corn steep liquor, and urea, or inorganic nitrogen sources such as ammonia, ammonium sulfate, ammonium chloride, and ammonium nitrate, and preferably yeast extract. Used alone or as a mixture. Further, as the inorganic salt, for example, potassium monohydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, magnesium sulfate and the like are used. In addition, nutrients of various vitamins such as biotin and thiamin can be added to the medium. Further, maleic acid, malonic acid, tartronic acid, citraconic acid, mesaconic acid, etc. may be added to the medium as an inducer of maleic acid isomerase.

【0021】培養条件は、好気性菌の場合は通常、通気
撹拌、振とう等の好気条件下、嫌気性菌の場合は静置培
養による嫌気的条件下、マレイン酸異性化酵素活性を有
する微生物の生育し得る温度であれば特に制限はなく、
また、培養途中のpHについても該微生物が生育し得る
pHであれば特に制限はない。培養中のpH調整は、酸
またはアルカリを添加して行うことができる。
The culturing conditions are usually maleic isomerase activity under aerobic conditions such as aeration and stirring and shaking in the case of aerobic bacteria, and under anaerobic conditions by static culture in the case of anaerobic bacteria. There is no particular limitation as long as it is a temperature at which microorganisms can grow,
Also, the pH during the culture is not particularly limited as long as the microorganism can grow. The pH adjustment during the culture can be performed by adding an acid or an alkali.

【0022】かくして得られる培養物から遠心分離等に
より菌体を集めることにより、マレイン酸異性化酵素を
含有する菌体を取得することができる。微生物菌体から
マレイン酸異性化酵素を抽出、精製する方法は、公知の
酵素の精製法のいずれの方法も適用できる。例えば、菌
体の破壊法としては、超音波破砕、フレンチプレス、ホ
モジナイザー等を用いた機械的破壊法、リゾチームなど
を用いた酵素的破壊法を用いることができる。このよう
にして得られた菌体破壊物の可溶性画分またはその分画
物は、マレイン酸異性化酵素の粗酵素画分として使用す
ることができる。また、この粗酵素画分をさらに精製し
て得られる精製酵素を用いてもよい。粗酵素画分からの
マレイン酸異性化酵素の精製は、通常、(イ)沈澱法に
よる分離、例えば硫安沈澱法、(ロ)クロマトグラフィ
ーによる分離、例えばイオン交換クロマトグラフィー、
アフィニティー吸着クロマトグラフィー、ゲル濾過クロ
マトグラフィー等、(ハ)電気泳動法による分離法、及
びこれらの方法の任意の組み合わせによって、実施する
ことができる。その一例は、試験例1に詳述する。
The bacterial cells containing the maleic acid isomerase can be obtained by collecting the bacterial cells from the thus obtained culture by centrifugation or the like. As a method for extracting and purifying maleate isomerase from microbial cells, any of the known enzyme purification methods can be applied. For example, as a method for disrupting the cells, ultrasonic disruption, mechanical disruption using a French press, a homogenizer, or the like, or enzymatic disruption using lysozyme or the like can be used. The soluble fraction of the cell destruction thus obtained or the fraction thereof can be used as a crude enzyme fraction of maleate isomerase. In addition, a purified enzyme obtained by further purifying this crude enzyme fraction may be used. Purification of maleic acid isomerase from the crude enzyme fraction is usually carried out by (a) a precipitation method, for example, ammonium sulfate precipitation method, (b) a chromatography method, for example, ion exchange chromatography,
It can be performed by affinity adsorption chromatography, gel filtration chromatography, etc., (C) a separation method by an electrophoretic method, and any combination of these methods. One example is described in detail in Test Example 1.

【0023】上記の精製過程におけるマレイン酸異性化
酵素を含む画分の検出は、マレイン酸異性化酵素活性
を、大塚らの方法〔Agric. Biol. Chem., Vol.25, p.72
6 (1961)〕に従い、ブタ心臓由来フマラーゼ存在下、基
質マレイン酸の減少を240nmの吸光度減少として測
定することにより、行うことができる。また、マレイン
酸異性化酵素活性は、W. Scher法によっても測定するこ
とができる。すなわち、精製したマレイン酸異性化酵素
を、反応液〔組成:200mMリン酸カリウム緩衝液
(pH7.2)、0.5mMジチオスレイトール、10
mMマレイン酸二ナトリウム〕に加え、各温度において
フマル酸の生成速度を290nmの吸光度の増加速度と
して分光光度計を用いて10分間測定することにより、
マレイン酸異性化酵素の比活性を求めることができる。
さらに、マレイン酸異性化酵素を反応液[組成:マレイ
ン酸ナトリウム 50mM、ジチオスレイトール 1m
M、トリス塩酸緩衝液 100mM(pH8)]に添加
した後、有機酸分析カラムを用いた高速液体クロマトグ
ラフィー分析(240nmで検出)を行うことによって
も、マレイン酸異性化酵素活性を測定することができ
る。
The maleic acid isomerase-containing fraction in the above-mentioned purification process can be detected by measuring the maleic acid isomerase activity according to the method of Otsuka et al. [Agric. Biol. Chem., Vol. 25, p. 72].
6 (1961)], it can be carried out by measuring the decrease in the substrate maleic acid as the decrease in absorbance at 240 nm in the presence of fumarase derived from pig heart. The maleic acid isomerase activity can also be measured by the W. Scher method. That is, the purified maleic acid isomerase was added to the reaction solution [composition: 200 mM potassium phosphate buffer (pH 7.2), 0.5 mM dithiothreitol, 10 mM].
mM disodium maleate], in addition, by measuring the rate of fumaric acid production at each temperature as the rate of increase in absorbance at 290 nm using a spectrophotometer for 10 minutes,
The specific activity of maleic acid isomerase can be determined.
Furthermore, maleic acid isomerase was added to the reaction solution [composition: sodium maleate 50 mM, dithiothreitol 1 m.
M, tris-hydrochloric acid buffer solution 100 mM (pH 8)] and then high performance liquid chromatography analysis (detection at 240 nm) using an organic acid analysis column can also be performed to measure the maleic acid isomerase activity. it can.

【0024】精製されたマレイン酸異性化酵素の純度及
び分子量は、Davis法〔B. J. Davis, Ann. N. Y. Acad.
Sci., Vol.121, p.404 (1964)〕、あるいはLaemmli法
〔U.K. Laemmli, Nature, Vol.227, p.680 (1970)〕に
よるポリアクリルアミドゲル電気泳動を行い、このゲル
を、例えばクマシーブルー色素液〔組成:0.2%(v
/v)クマシーブリリアントブルーR250、40%
(v/v)メタノール、10%(v/v)酢酸〕、ある
いは市販の銀染色キット(例えば、和光純薬製)を用い
て染色し、タンパク質を検出することによって知ること
ができる。
The purity and molecular weight of the purified maleic acid isomerase are determined by the Davis method [BJ Davis, Ann. NY Acad.
Sci., Vol.121, p.404 (1964)], or Laemmli method [UK Laemmli, Nature, Vol.227, p.680 (1970)], polyacrylamide gel electrophoresis is performed, and the gel is subjected to, for example, Coomassie Blue dye solution [Composition: 0.2% (v
/ V) Coomassie Brilliant Blue R250, 40%
(V / v) methanol, 10% (v / v) acetic acid] or a commercially available silver staining kit (for example, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to stain and detect the protein.

【0025】前記のようにして得られるマレイン酸異性
化酵素を産生する微生物の菌体を担体に固定化する場合
には、培養物から回収されたまま、あるいは適当な緩衝
液、例えば0.02〜0.2M程度のリン酸緩衝液(p
H6〜10)等で洗浄された菌体を使用することができ
る。また、微生物菌体から菌体より抽出、精製されたマ
レイン酸異性化酵素の粗酵素画分または精製酵素を担体
に固定化したものも、本発明のフマル酸の製造方法に使
用することができる。
When the cells of the microorganism producing a maleic acid isomerase obtained as described above are immobilized on a carrier, they may be recovered from the culture, or may be used in an appropriate buffer solution such as 0.02. ~ 0.2M phosphate buffer (p
H6-10) and the like can be used. Further, a crude enzyme fraction of maleic acid isomerase, which has been extracted and purified from microbial cells and immobilized on a carrier, can also be used in the method for producing fumaric acid of the present invention. .

【0026】これら菌体、菌体破砕物、抽出物または精
製物の固定化は、それ自体既知の通常用いられている方
法に従い、アクリルアミドモノマー、アルギン酸、また
はカラギーナン等の適当な担体に固定化させる方法によ
り行うことができる。
Immobilization of these microbial cells, cell crushed products, extracts or purified products is carried out on a suitable carrier such as acrylamide monomer, alginic acid, or carrageenan according to a commonly used method known per se. It can be performed by a method.

【0027】マレイン酸の異性化反応に用いる水性溶液
は、マレイン酸を含有する水溶液または適当な緩衝液、
例えば0.02〜0.2M程度のトリス塩酸緩衝液(p
H7〜9)とすることができる。菌体をそのまま反応に
用いる場合には、この反応液に、更に菌体の細胞膜の物
質透過性を高める目的で、トルエン、キシレン、非イオ
ン性界面活性剤等を0.05〜2%(w/v)添加する
こともできる。
The aqueous solution used for the isomerization reaction of maleic acid is an aqueous solution containing maleic acid or a suitable buffer solution,
For example, about 0.02-0.2M Tris-HCl buffer (p
H7 to 9). When the cells are used for the reaction as they are, toluene, xylene, a nonionic surfactant or the like is added to the reaction solution in an amount of 0.05 to 2% (w) in order to further increase the permeability of the cell membrane of the cells. / V) can also be added.

【0028】水性溶液中の反応原料となるマレイン酸濃
度は、0.01〜2M程度が適当である。マレイン酸の
形態は、酸あるいは塩の形態のみならず、その無水物を
用いることもできる。無水マレイン酸は水溶液とするこ
とにより容易にマレイン酸に変換する。マレイン酸の塩
としては、例えばナトリウム塩、カリウム塩、アンモニ
ウム塩等を挙げることができる。
The concentration of maleic acid as a reaction raw material in the aqueous solution is preferably about 0.01 to 2M. As the form of maleic acid, not only the form of acid or salt but also its anhydride can be used. Maleic anhydride is easily converted to maleic acid by converting it into an aqueous solution. Examples of the maleic acid salt include a sodium salt, a potassium salt, an ammonium salt and the like.

【0029】上記の水性溶液における酵素反応温度およ
びpHは特に限定されないが、通常20〜40℃、好ま
しくは30℃が適当であり、反応液中のpHは5〜1
0、好ましくは6〜9付近とすることができる。また、
pHの調整は、酸またはアルカリを添加して行うことが
できる。
The enzyme reaction temperature and pH in the above aqueous solution are not particularly limited, but are usually 20 to 40 ° C., preferably 30 ° C., and the pH of the reaction solution is 5 to 1
It can be 0, preferably around 6-9. Also,
The pH can be adjusted by adding an acid or an alkali.

【0030】かくして得られるフマル酸を含有する水溶
液は、そのままファインケミカルズなどの各種有用物質
の製造原料として用いることができる。例えば、マレイ
ン酸の異性化反応を行った同一反応槽あるいは別途の反
応槽において、フマル酸を基質とする各種酵素あるいは
これらを含む菌体、例えばフマラーゼ、アスパルターゼ
等あるいはこれらの酵素を含む菌体を添加することによ
り、リンゴ酸、アスパラギン酸、アラニン等を製造する
こともできる。
The aqueous solution containing fumaric acid thus obtained can be used as it is as a raw material for producing various useful substances such as fine chemicals. For example, in the same reaction tank in which maleic acid is isomerized or in a separate reaction tank, various enzymes having fumaric acid as a substrate or cells containing these, for example, fumarase, aspartase, etc. or cells containing these enzymes It is also possible to produce malic acid, aspartic acid, alanine and the like by adding.

【0031】例えば、本発明のマレイン酸異性化酵素を
マレイン酸を含む水溶液に作用させた後、アンモニアイ
オン共存下にてアスパルターゼ(EC 4.3.1.1)を作用さ
せることによりアスパラギン酸を生成せしめることがで
きる。更に、このアスパラギン酸を含む水溶液にアスパ
ラギン酸脱炭酸酵素を作用させることによりアラニンを
生成せしめることができる。
For example, after the maleic acid isomerase of the present invention is allowed to act on an aqueous solution containing maleic acid, aspartate (EC 4.3.1.1) is allowed to act in the presence of ammonia ions to generate aspartic acid. You can Furthermore, alanine can be produced by allowing aspartic acid decarboxylase to act on the aqueous solution containing aspartic acid.

【0032】また、本発明のマレイン酸異性化酵素によ
り生成したフマル酸を含む水溶液にフマラーゼを作用さ
せることによりリンゴ酸を生成せしめることができる。
ここでいうアスパルターゼ、アスパラギン酸脱炭酸酵
素、フマラーゼとしては、これらの酵素活性を有してい
ればいずれの生物的起源のものも用いることができ、こ
れらの酵素を含有する細胞体、またはこれらの酵素の粗
酵素画分もしくは精製酵素など、酵素反応を行うことが
できれば、これまで公知のいずれの方法によっても作用
させることができる。
Malic acid can be produced by reacting fumarase with an aqueous solution containing fumaric acid produced by the maleic acid isomerase of the present invention.
Aspartase, aspartate decarboxylase and fumarase used herein can be of any biological origin as long as they have these enzyme activities, and cell bodies containing these enzymes or As long as an enzymatic reaction can be carried out, such as a crude enzyme fraction of the enzyme or a purified enzyme, the enzyme can be actuated by any known method.

【0033】上記の方法で生成したフマル酸は、限外濾
過膜分離、遠心分離等により、菌体およびその処理物と
分離した後、硫酸等電点沈澱法等の公知の方法で沈澱さ
せ、さらに水洗、乾燥することにより、結晶として採取
することができる。
The fumaric acid produced by the above method is separated from the cells and the treated product thereof by ultrafiltration membrane separation, centrifugation, etc. and then precipitated by a known method such as sulfuric acid isoelectric precipitation. Further, it can be collected as crystals by washing with water and drying.

【0034】[0034]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕マレイン酸異性化酵素活性を有する微生物
の分離 (1)マレイン酸資化性微生物の分離 自然界から採取した土壌試料を、培地A[組成:マレイ
ン酸 10g、酵母エキス 10g、K2HPO4
g、NaCl 1g、MgSO4・7H2O 0.2g、水
道水 1L(pH7)]10mlに投入し、30℃にて
2日間、好気的に振とう培養、あるいは嫌気的に静置培
養した。この培養物1mlを、上記培地A10mlに植
え継ぎ、更に2日間培養した。この集積培養の操作を2
回行った後、寒天2%を含む上記培地Aの組成を有する
平板培地に塗抹し、30℃にて2〜4日培養した。この
平板培地上に生育したコロニーを単離した。
[Example 1] Separation of microorganisms having maleic acid isomerase activity (1) Separation of maleic acid-assimilating microorganisms Soil samples collected from nature were used as medium A [composition: maleic acid 10 g, yeast extract 10 g, K 2 HPO 4 2
g, NaCl 1 g, MgSO 4 .7H 2 O 0.2 g, tap water 1 L (pH 7)] 10 ml, and aerobically shake culture or anaerobically static culture at 30 ° C. for 2 days. . 1 ml of this culture was subcultured into 10 ml of the above-mentioned medium A, and further cultured for 2 days. The operation of this enrichment culture is 2
After repeating the operation, it was smeared on a plate medium having the composition of the above-mentioned medium A containing 2% of agar and cultured at 30 ° C. for 2 to 4 days. Colonies that grew on this plate medium were isolated.

【0035】同様に既存の保存菌株(東京大学応用微生
物研究所(IAM)より入手)につき培養を行い、マレイ
ン酸資化性微生物を選定した。 (2)マレイン酸異性化酵素活性を有する微生物の選定 上記(1)で単離された微生物を前記培地A 5mlを
用い、30℃にて1日振とう、あるいは静置培養し、遠
心分離(3,000×g、4℃、20分間)により菌体
を回収した。次いで得られた菌体を、2-メルカプトエタ
ノール(5mM)及びジチオスレイトール(1mM)を
含有する0.1Mリン酸緩衝液(pH7)1mlに懸濁
し、超音波破砕器(Cosmo Bioruptor UCD-200T)によ
り、菌体を破砕し(4℃、15分間)、破砕物を遠心分
離した上清を回収し酵素液とした。
Similarly, an existing preserved strain (obtained from Institute for Applied Microbiology (IAM) of the University of Tokyo) was cultured to select a maleic acid-assimilating microorganism. (2) Selection of microorganism having maleic acid isomerase activity The microorganism isolated in (1) above was shaken for 1 day at 30 ° C. or statically cultivated with 5 ml of the above-mentioned medium A, and centrifuged ( The cells were collected at 3,000 xg, 4 ° C, 20 minutes). Then, the obtained bacterial cells were suspended in 1 ml of a 0.1 M phosphate buffer (pH 7) containing 2-mercaptoethanol (5 mM) and dithiothreitol (1 mM), and an ultrasonic disrupter (Cosmo Bioruptor UCD-200T) was used. ), The cells were disrupted (4 ° C., 15 minutes), the disrupted product was centrifuged, and the supernatant was collected to obtain an enzyme solution.

【0036】マレイン酸異性化酵素活性の検出は、上記
で得られた酵素液を、反応液A[組成:マレイン酸ナト
リウム 50mM、ジチオスレイトール 1mM、トリ
ス塩酸緩衝液 100mM(pH8)]0.5mlに添
加し、30℃にて24時間反応させ、得られた反応液に
ついて、有機酸分析カラム[SequeTagTM(0.5×25cmMi
lliGen/Biosearch, U.S.A.]、UV検出器(240n
m)を用いた高速液体クロマトグラフィー分析(装置:
島津社製、LC-5A、移動相:5mM KH2PO4
び5mM H3PO4を含む35%メタノール溶液)に供
することによって行った。上記(1)で分離された微生
物の内、マレイン酸異性化酵素活性を有する微生物は、
原料マレイン酸のピークの他にフマル酸のピークが生じ
ている微生物として選出した。
To detect the maleic acid isomerase activity, 0.5 ml of the reaction solution A [composition: sodium maleate 50 mM, dithiothreitol 1 mM, Tris hydrochloric acid buffer 100 mM (pH 8)] was added to the enzyme solution obtained above. The resulting reaction solution was added to the organic acid analysis column [SequeTag ™ (0.5 × 25 cmMi
lliGen / Biosearch, USA], UV detector (240n
m) using high performance liquid chromatography analysis (device:
LC-5A manufactured by Shimadzu Corp., mobile phase: 35 mM methanol solution containing 5 mM KH 2 PO 4 and 5 mM H 3 PO 4 ). Among the microorganisms isolated in (1) above, the microorganism having maleic acid isomerase activity is
It was selected as a microorganism having a fumaric acid peak in addition to the raw maleic acid peak.

【0037】上記分離操作により得られたマレイン酸異
性化酵素活性を有する微生物6株、アースロバクター・
グロビフォルミス(Arthrobacter globiformis)IAM121
02、アースロバクター・パセンス(Arthrobacter pasce
ns)IAM12343、アースロバクター・サルフレウス(Arth
robacter sulfureus)IAM1488、アースロバクター・ウ
レアファシエンス(Arthrobacter ureafaciens)IAM163
7、及び自然界より分離した未同定菌2株を取得した。
このうち自然界より分離した2株について、前期の如く
更に菌学的諸性質を調べた結果、いずれも新規菌株であ
ることが判明し、それぞれアースロバクター・エスピー
(Arthrobacter sp.)3B−2株、プロテウス・ブルガ
リス(Proteus vulgaris)10B−7株と命名した。
6 strains of microorganisms having maleic acid isomerase activity obtained by the above-mentioned separation operation, Arthrobacter
Arthrobacter globiformis IAM121
02, Arthrobacter pasce
ns) IAM12343, Arthrobacter Sulfleus (Arth
robacter sulfureus) IAM1488, Arthrobacter ureafaciens IAM163
7 and 2 unidentified strains isolated from nature were obtained.
Of these, two strains isolated from nature were further examined for their mycological properties as in the previous period, and as a result, they were found to be novel strains, and Arthrobacter sp. , Proteus vulgaris 10B-7 strain.

【0038】〔実施例2〕アースロバクター・エスピー
(Arthrobacter sp.)3B−2株によるフマル酸の製造 前記培地Aに、実施例1で単離された3B−2株を植菌
し、30℃にて1日振とう培養した。培養後、遠心分離
(3,000×g、4℃、20分間)により培養液より
菌体を回収し、得られた菌体を、2-メルカプトエタノー
ル(5mM)及びジチオスレイトール(1mM)を含有
する0.1Mリン酸緩衝液(pH7)1mlに懸濁後、
前記実施例1と同様に超音波破砕器により、酵素液を調
製した。得られた酵素液を、前記反応液A0.5mlに
添加し、30℃にて3時間反応させた。反応終了後、反
応液を前期同様高速液体クロマトグラフィー分析に供し
た。その結果、フマル酸の存在が確認され、マレイン酸
異性化酵素活性は204U/L培養液であった。尚、こ
こでいう酵素活性の1Uとは、1分間に1μmolのフマ
ル酸を生成する酵素量を意味する。
Example 2 Production of Fumaric Acid by Arthrobacter sp. 3B-2 Strain 3B-2 strain isolated in Example 1 was inoculated into the above-mentioned medium A, and 30 The cells were shaken at 1 ° C for 1 day. After culturing, cells were collected from the culture solution by centrifugation (3,000 xg, 4 ° C, 20 minutes), and the obtained cells were treated with 2-mercaptoethanol (5 mM) and dithiothreitol (1 mM). After suspending in 1 ml of 0.1 M phosphate buffer (pH 7),
An enzyme solution was prepared in the same manner as in Example 1 using an ultrasonic crusher. The obtained enzyme solution was added to 0.5 ml of the above reaction solution A and reacted at 30 ° C. for 3 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was subjected to high performance liquid chromatography analysis as in the previous case. As a result, the presence of fumaric acid was confirmed, and the maleic acid isomerase activity was 204 U / L culture solution. The enzyme activity of 1 U as used herein means the amount of enzyme that produces 1 μmol of fumaric acid in 1 minute.

【0039】〔実施例3〕アースロバクター・グロビフ
ォルミス(Arthrobacter globiformis)IAM12102株によ
るフマル酸の製造 前記培地Aに、実施例1で単離されたIAM12102株を植菌
し、30℃にて1日振とう培養した。培養後、遠心分離
(3,000×g、4℃、20分間)により培養液より
菌体を回収し、得られた菌体を、2-メルカプトエタノー
ル(5mM)及びジチオスレイトール(1mM)を含有
する0.1Mリン酸緩衝液(pH7)1mlに懸濁後、
前記実施例1と同様に超音波破砕器により、酵素液を調
製した。得られた酵素液を、前記反応液A0.5mlに
添加し、30℃にて3時間反応させた。反応終了後、反
応液を前期同様高速液体クロマトグラフィー分析に供し
た。その結果、フマル酸の存在が確認され、マレイン酸
異性化酵素活性は142U/L培養液であった。尚、こ
こでいう酵素活性の1Uとは、1分間に1μmolのフマ
ル酸を生成する酵素量を意味する。
[Example 3] Production of fumaric acid by Arthrobacter globiformis strain IAM12102 The above-mentioned medium A was inoculated with the strain IAM12102 isolated in Example 1 at 30 ° C for 1 day. Shake culture was performed. After culturing, cells were collected from the culture solution by centrifugation (3,000 xg, 4 ° C, 20 minutes), and the obtained cells were treated with 2-mercaptoethanol (5 mM) and dithiothreitol (1 mM). After suspending in 1 ml of 0.1 M phosphate buffer (pH 7),
An enzyme solution was prepared in the same manner as in Example 1 using an ultrasonic crusher. The obtained enzyme solution was added to 0.5 ml of the above reaction solution A and reacted at 30 ° C. for 3 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was subjected to high performance liquid chromatography analysis as in the previous case. As a result, the presence of fumaric acid was confirmed, and the maleic acid isomerase activity was 142 U / L culture solution. The enzyme activity of 1 U as used herein means the amount of enzyme that produces 1 μmol of fumaric acid in 1 minute.

【0040】〔実施例4〕アースロバクター・パセンス
(Arthrobacter pascens)IAM12343株によるフマル酸の
製造 前記培地Aに、実施例1で単離されたIAM12343株を植菌
し、30℃にて1日振とう培養した。培養後、遠心分離
(3,000×g、4℃、20分間)により培養液より
菌体を回収し、得られた菌体を、2-メルカプトエタノー
ル(5mM)及びジチオスレイトール(1mM)を含有
する0.1Mリン酸緩衝液(pH7)1mlに懸濁後、
前記実施例1と同様に超音波破砕器により、酵素液を調
製した。得られた酵素液を、前記反応液A0.5mlに
添加し、30℃にて3時間反応させた。反応終了後、反
応液を前期同様高速液体クロマトグラフィー分析に供し
た。その結果、フマル酸の存在が確認され、マレイン酸
異性化酵素活性は104U/L培養液であった。尚、こ
こでいう酵素活性の1Uとは、1分間に1μmolのフマ
ル酸を生成する酵素量を意味する。
[Example 4] Production of fumaric acid by Arthrobacter pascens IAM12343 strain The above-mentioned medium A was inoculated with the IAM12343 strain isolated in Example 1 at 30 ° C for 1 day. Shake culture was performed. After culturing, cells were collected from the culture solution by centrifugation (3,000 xg, 4 ° C, 20 minutes), and the obtained cells were treated with 2-mercaptoethanol (5 mM) and dithiothreitol (1 mM). After suspending in 1 ml of 0.1 M phosphate buffer (pH 7),
An enzyme solution was prepared in the same manner as in Example 1 using an ultrasonic crusher. The obtained enzyme solution was added to 0.5 ml of the above reaction solution A and reacted at 30 ° C. for 3 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was subjected to high performance liquid chromatography analysis as in the previous case. As a result, the presence of fumaric acid was confirmed, and the maleic acid isomerase activity was 104 U / L culture solution. The enzyme activity of 1 U as used herein means the amount of enzyme that produces 1 μmol of fumaric acid in 1 minute.

【0041】〔実施例5〕アースロバクター・サルフレ
ウス(Arthrobacter sulfureus)IAM1488株によるフマ
ル酸の製造 前記培地Aに、実施例1で単離されたIAM1488株を植菌
し、30℃にて1日振とう培養した。培養後、遠心分離
(3,000×g、4℃、20分間)により培養液より
菌体を回収し、得られた菌体を、2-メルカプトエタノー
ル(5mM)及びジチオスレイトール(1mM)を含有
する0.1Mリン酸緩衝液(pH7)1mlに懸濁後、
前記実施例1と同様に超音波破砕器により、酵素液を調
製した。得られた酵素液を、前記反応液A0.5mlに
添加し、30℃にて3時間反応させた。反応終了後、反
応液を前期同様高速液体クロマトグラフィー分析に供し
た。その結果、フマル酸の存在が確認され、マレイン酸
異性化酵素活性は125U/L培養液であった。尚、こ
こでいう酵素活性の1Uとは、1分間に1μmolのフマ
ル酸を生成する酵素量を意味する。
[Example 5] Production of fumaric acid by Arthrobacter sulfureus IAM1488 strain [0041] The above-mentioned medium A was inoculated with the IAM1488 strain isolated in Example 1, and the mixture was incubated at 30 ° C for 1 day. Shake culture was performed. After culturing, cells were collected from the culture solution by centrifugation (3,000 xg, 4 ° C, 20 minutes), and the obtained cells were treated with 2-mercaptoethanol (5 mM) and dithiothreitol (1 mM). After suspending in 1 ml of 0.1 M phosphate buffer (pH 7),
An enzyme solution was prepared in the same manner as in Example 1 using an ultrasonic crusher. The obtained enzyme solution was added to 0.5 ml of the above reaction solution A and reacted at 30 ° C. for 3 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was subjected to high performance liquid chromatography analysis as in the previous case. As a result, the presence of fumaric acid was confirmed, and the maleic acid isomerase activity was 125 U / L culture solution. The enzyme activity of 1 U as used herein means the amount of enzyme that produces 1 μmol of fumaric acid in 1 minute.

【0042】〔実施例6〕アースロバクター・ウレアフ
ァシエンス(Arthrobacter ureafaciens)IAM1637株に
よるフマル酸の製造 前記培地Aに、実施例1で単離されたIAM1637株を植菌
し、30℃にて1日振とう培養した。培養後、遠心分離
(3,000×g、4℃、20分間)により培養液より
菌体を回収し、得られた菌体を、2-メルカプトエタノー
ル(5mM)及びジチオスレイトール(1mM)を含有
する0.1Mリン酸緩衝液(pH7)1mlに懸濁後、
前記実施例1と同様に超音波破砕器により、酵素液を調
製した。得られた酵素液を、前記反応液A0.5mlに
添加し、30℃にて3時間反応させた。反応終了後、反
応液を前期同様高速液体クロマトグラフィー分析に供し
た。その結果、フマル酸の存在が確認され、マレイン酸
異性化酵素活性は87U/L培養液であった。尚、ここ
でいう酵素活性の1Uとは、1分間に1μmolのフマル
酸を生成する酵素量を意味する。
[Example 6] Production of fumaric acid by Arthrobacter ureafaciens strain IAM1637 The above medium A was inoculated with the strain IAM1637 isolated in Example 1, and the mixture was incubated at 30 ° C. Culture was carried out with shaking for 1 day. After culturing, cells were collected from the culture solution by centrifugation (3,000 xg, 4 ° C, 20 minutes), and the obtained cells were treated with 2-mercaptoethanol (5 mM) and dithiothreitol (1 mM). After suspending in 1 ml of 0.1 M phosphate buffer (pH 7),
An enzyme solution was prepared in the same manner as in Example 1 using an ultrasonic crusher. The obtained enzyme solution was added to 0.5 ml of the above reaction solution A and reacted at 30 ° C. for 3 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was subjected to high performance liquid chromatography analysis as in the previous case. As a result, the presence of fumaric acid was confirmed, and the maleic acid isomerase activity was 87 U / L culture solution. The enzyme activity of 1 U as used herein means the amount of enzyme that produces 1 μmol of fumaric acid in 1 minute.

【0043】〔実施例7〕プロテウス・ブルガリス(Pr
oteus vulgaris)10B−7株によるフマル酸の製造 前記培地Aに、実施例1で単離された10B−7株を植
菌し、30℃にて1日間静置培養した。培養後、遠心分
離(3,000×g、4℃、20分間)により培養液よ
り菌体を回収し、得られた菌体を、2-メルカプトエタノ
ール(5mM)及びジチオスレイトール(1mM)を含
有する0.1Mリン酸緩衝液(pH7)1mlに懸濁
後、前記実施例1と同様に超音波破砕器により、酵素液
を調製した。得られた酵素液を、前記反応液A0.5m
lに添加し、30℃にて3時間反応させた。反応終了
後、反応液を前期同様高速液体クロマトグラフィー分析
に供した。その結果、フマル酸の存在が確認され、マレ
イン酸異性化酵素活性は8U/L培養液であった。尚、
ここでいう酵素活性の1Uとは、1分間に1μmolのフ
マル酸を生成する酵素量を意味する。
[Embodiment 7] Proteus bulgaris (Pr
Production of fumaric acid by strain oteus vulgaris) 10B-7 The medium 10 was inoculated with the strain 10B-7 isolated in Example 1 and statically cultured at 30 ° C for 1 day. After culturing, cells were collected from the culture solution by centrifugation (3,000 xg, 4 ° C, 20 minutes), and the obtained cells were treated with 2-mercaptoethanol (5 mM) and dithiothreitol (1 mM). After suspending in 1 ml of a 0.1 M phosphate buffer solution (pH 7) contained therein, an enzyme solution was prepared in the same manner as in Example 1 using the ultrasonic crusher. The obtained enzyme solution is used as the reaction solution A 0.5 m
It was added to 1 and reacted at 30 ° C. for 3 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was subjected to high performance liquid chromatography analysis as in the previous case. As a result, the presence of fumaric acid was confirmed, and the maleic acid isomerase activity was 8 U / L culture solution. still,
The enzyme activity of 1 U as used herein means the amount of enzyme that produces 1 μmol of fumaric acid in 1 minute.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明の方法により、マレイン酸からフ
マル酸を効率よく製造することができる。また、本発明
の新規微生物は、マレイン酸異性化酵素を産生し、前記
方法に好適に利用することができる。
By the method of the present invention, fumaric acid can be efficiently produced from maleic acid. Further, the novel microorganism of the present invention produces a maleic acid isomerase and can be suitably used in the above method.

───────────────────────────────────────────────────── 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 1:37) (C12N 1/20 C12R 1:06) (C12N 1/20 C12R 1:37) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication C12R 1:37) (C12N 1/20 C12R 1:06) (C12N 1/20 C12R 1:37)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アースロバクター(Arthrobacter)属お
よびプロテウス(Proteus)属から選ばれる属に属し、
マレイン酸異性化酵素を産生する微生物の菌体、または
この微生物の培養物から採取したマレイン酸異性化酵素
の粗酵素画分もしくは精製酵素を、マレイン酸を含有す
る水性溶液に加え、マレイン酸を異性化してフマル酸を
生成せしめることを特徴とするフマル酸の製造方法。
1. A genus selected from the genus Arthrobacter and the genus Proteus,
A microbial cell producing a maleic acid isomerase, or a crude enzyme fraction or a purified enzyme of a maleic isomerase collected from a culture of this microorganism is added to an aqueous solution containing maleic acid, and maleic acid is added. A method for producing fumaric acid, which comprises isomerizing to produce fumaric acid.
【請求項2】 前記微生物が、アースロバクター・グロ
ビフォルミス(Arthrobacter globiformis)、アースロ
バクター・パセンス(Arthrobacter pascens)、アース
ロバクター・サルフレウス(Arthrobacter sulfureu
s)、アースロバクター・ウレアファシエンス(Arthrob
acter ureafaciens)、プロテウス・ブルガリス(Prote
us vulgaris)から選ばれることを特徴とする請求項1
記載の方法。
2. The microorganism is Arthrobacter globiformis, Arthrobacter pascens, Arthrobacter sulfureus.
s), Arthrob, Urea Fasciens
acter ureafaciens), Proteus bulgaris (Prote
us vulgaris). 1.
The described method.
【請求項3】 前記微生物がアースロバクター・グロビ
フォルミスIAM12102、アースロバクター・パセンスIAM1
2343、アースロバクター・サルフレウスIAM1488、アー
スロバクター・ウレアファシエンスIAM1637、アースロ
バクター・エスピー3B−2、プロテウス・ブルガリス
10B−7から選ばれることを特徴とする請求項1記載
の方法。
3. The microorganisms are Arthrobacter globiformis IAM12102 and Arthrobacter pascens IAM1.
The method according to claim 1, which is selected from 2343, Arthrobacter sulphreus IAM1488, Arthrobacter ureafaciens IAM1637, Arthrobacter sp. 3B-2, and Proteus vulgaris 10B-7.
【請求項4】 マレイン酸異性化酵素を産生するアース
ロバクター・エスピー(Arthrobacter sp.)3B−2。
4. Arthrobacter sp. 3B-2 which produces maleic acid isomerase.
【請求項5】 マレイン酸異性化酵素を産生するプロテ
ウス・ブルガリス(Proteus vulgaris)10B−7。
5. Proteus vulgaris 10B-7 which produces a maleic acid isomerase.
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