JPH09293A - カロチノイド類縁体の製造方法 - Google Patents

カロチノイド類縁体の製造方法

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JPH09293A
JPH09293A JP15503795A JP15503795A JPH09293A JP H09293 A JPH09293 A JP H09293A JP 15503795 A JP15503795 A JP 15503795A JP 15503795 A JP15503795 A JP 15503795A JP H09293 A JPH09293 A JP H09293A
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JP
Japan
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carotenoid
culture
production
carotene
lycopene
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JP15503795A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Obata
斉 小幡
Hidehisa Kawahara
秀久 河原
Masafumi Ito
雅文 伊藤
Masakazu Tani
巨和 谷
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Daiwa Kasei KK
Original Assignee
Daiwa Kasei KK
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  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カロチノイド類縁体の効率的な生産。バシラ
ス アルベイ(Bacillus alvei)DC-1を、光照射しなが
ら培養し、培養した培養物からカロチノイド類縁体を抽
出する工程を含む、カロチノイド類縁体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、制ガン作用を有するカ
ロチノイド類縁体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】カロチノイドは、自然界に広く存在する
天然色素であり、その種類は500-600種類にも上ると言
われている。カロチノイドは、植物あるいは微生物で生
合成され、食品、飼料、化粧品、医薬品等の分野に広く
用いられている。
【0003】近年、その生理機能あるいは生理作用が明
らかにされつつある。例えば、ビタミンAに変換される
プロビタミンAとしての機能、抗酸化作用(フリーラジ
カルの捕捉、スーパーオキシドアニオンラジカルの捕捉
あるいは一重項酸素に対するクエンチャー効果等)、あ
るいは抗腫瘍活性等が注目されている(化学と生物28
巻、219-227 (1990))。カロチノイドの一種であるリ
コピンは優れた抗酸化作用を有する点で注目されてい
る。
【0004】このような多岐にわたる機能を有するカロ
チノイドの製造法として、植物からの抽出が考えられ
る。しかし、この方法では、生産性および安定供給には
限界がある。そこで、微生物の培養により生産される研
究が行われている。例えば、食品と科学、第10巻 52-57
(1994年)には、Blakeslea trispora、およびRhodotor
ulla glutinis を使用して、β-カロチンを生産した例
が記載されており、J. Bac. 147巻 900-913頁(1981)に
は、Staphylococcus aureusによるカロチノイドの生産
が記載されている。上記リコピンの微生物生産に関して
は、BiotechnologyLetters 10巻 609頁(1988年)に記載
されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの培養
生産による生産量は非常に低く、効率の良い生産法が望
まれている。
【0006】本発明は、上記問題点を解決し、カロチノ
イド類縁体の生産を効率よく生産することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、バシラス ア
ルベイ(Bacillus alvei)DC-1を培養して、培養物を得
る工程、および該培養した培養物からカロチノイド類縁
体を抽出する工程を含む、カロチノイド類縁体の製造方
法に関する。
【0008】好適な実施態様においては、培養中に光照
射をすることをさらに含む製造方法である。
【0009】好適な実施態様においては、6000-7000ル
クスの光を照射して培養する製造方法である。
【0010】好適な実施態様においては、製造されるカ
ロチノイド類縁体がβ-カロチンである。
【0011】好適な実施態様においては、製造されるカ
ロチノイド類縁体がリコピン誘導体である。
【0012】上記により、本願発明の目的が達成され
る。
【0013】以下、本発明を説明する。
【0014】本明細書で、カロチノイド類縁体とは、一
般的にカロチノイドと総称される物質をいい、β-カロ
チン、リコピンおよびこれらの誘導体を含む概念であ
る。
【0015】本発明に使用する微生物は、バシラス ア
ルベイ(Bacillus alvei)DC-1(以下、B.alvei DC1と
いう)である。この微生物は、大阪府の土壌から採取さ
れた微生物であり、工業技術院生命工学工業技術研究所
に受託番号(FERM P-14985)として、平成7年6月14日
に寄託されている。この微生物の菌学的性質は以下の通
りである。
【0016】 B.subtilis B. alvei DC-1 グラム染色 + + + 形態 桿菌 短桿菌 短桿菌 細胞のサイズ 0.6-0.65X1.1-1.2 運動性 − − − 胞子形成 − − − 胞子嚢 − + + 嫌気的増殖 − + + 酵素活性 カタラーセ゛ + + + オキシダーゼ + + + ウレアーゼ + + + O-Fテスト − F F V-Pテスト + + + 酸生産 D-グルコース + + + L-アラビノース + − − D-キシロース + − − D-マンニトール + − − 硝酸還元 + − − インドール形成 − + + シ゛ヒト゛ロキシアセトン形成 − + + 加水分解 澱粉 − + + カゼイン + + + ゼラチン + + + 増殖 pH6.8 Nutirent Broth + + + pH5.7 Nutirent Broth + − − DNAのG+C含量(%) 42.9 44.6 45.0 上記微生物 B.alvei DC1を培養する培地としては資化可
能な炭素源、窒素源、および無機物を有する培地であれ
ば、いずれをも使用し得る。
【0017】炭素源としては、グルコース、マルトー
ス、澱粉、デキストリン、マンノース、フルクトース、
シュクロース、ラクトース、キシロース、アラビノー
ス、マンニトールあるいは糖蜜などの糖類、酢酸、琥珀
酸等の有機酸、メタノール、エタノール、グリセロール
等のアルコール類、ヘプタン、n-ヘキサデカン、テトラ
デカン等の炭化水素などが挙げられる。これらの炭素源
は単独であるいは組み合わせて用いられ得る。
【0018】窒素源としては、アンモニア水、塩化アン
モニウム、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウムなどの無
機アンモニア類、尿素、ペプトン、肉エキス、酵母エキ
ス、麦芽エキス、バクトカシトーン、コーンスチープリ
カー、大豆粉、カザミノ酸などの有機窒素源が挙げら
れ、これらは単独あるいは組み合わせて用いられ得る。
特に、酵母エキス、ペプトン、バクトカシトーン、麦芽
エキスが好適に使用され得る。
【0019】無機物としては、食塩、塩化カリウム、硫
酸マグネシウム、炭酸カルシウム、リン酸二水素カリウ
ム、リン酸水素ニカリウム、硫酸第一鉄、塩化カルシウ
ム、硫酸マンガン、硫酸亜鉛、硫酸銅などが挙げられ、
これらは単独または組み合わせて用いられ得る。
【0020】B. alvei DC1の培養法としては、通常の培
養方法が用いられるが、液体培養が好適に用いられ得
る。培養温度は15〜40℃、好ましくは、25〜32
℃、より好ましくは、28−31℃である。培養中の培
地のpHは、6から10、好ましくは6.5から7.
5、最も好ましくは、6.9−7.1である。培養中の
pHの調製は、アンモニア水や炭酸アンモニウム溶液な
どを添加して行い得る。
【0021】培養は、通常1〜4日行うが、カロチノイ
ド類縁体の生成量が最大に達したときに培養を停止すれ
ばよい。通常、カロチノイドの含有量は、微生物の増殖
速度にほぼ比例するので、微生物の増殖が対数増殖期の
終期あるいは定常状態になった時に培養を終了させるこ
とが好ましい。
【0022】本発明に使用する微生物、B. alvei DC1
に、培養中に光照射をすることにより、カロチノイドの
生産効率を向上させ得る。照射する光は、5、000ー8、000
ルクス、好ましくは、6、000-7、000ルクス、最も好まし
くは、6、500-6、800ルクスである。照射光が弱すぎる
と、効果がなく、強すぎると溶菌する。
【0023】培養物からのカロチノイドの単離精製は、
当業者が通常使用する方法で行われ得る。培養物を濾
過、あるいは遠心分離して微生物菌体を得る。菌体を、
有機溶媒、例えば、メタノール、エタノール、プロパノ
ール、イソプロパノール等のアルコール、ヘキサン、ベ
ンゼン、クロロホルム、アセトン、工ーテル、酢酸工チ
ルなどの有機溶媒を単独であるいは組み合わせて、抽出
する。クロロホルム、クロロホルムとメタノールの混合
溶媒が、好適に用いられ得る。
【0024】次いで、この抽出液から、カロチノイド類
縁体を分離、精製する。分離、精製は、まず、抽出液を
濃縮後、適当な有機溶媒(例えば上記の有機溶媒)に再
溶解して、例えば、カラムクロマトグラフィー、HPL
Cを用いて、行い得る。カラムクロマトグラフィーの例
としては、例えば、活性アルミナ、シリカゲル、イオン
交換樹脂、ゲルろ過等のカラムクロマトグラフィーが挙
げられる。なお、培養、分離、精製中のカロチノイド類
縁体の存在は、薄層クロマトグラフィー、HPLC等を
用いて確認され得る。
【0025】
【実施例】以下、実施例によリ本発明を更に具体的に説
明するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではな
いことはいうまでもない。
【0026】(実施例1:培養条件の検討) 1.1 有機窒素源の検討 B. alvei DC1を0.3%ニュートリエントブロス(Nutrient
Broth)、0.5% バクトトリプトン(Bacto-tryptone)pH
7.0 の組成からなる前培養培地で、37℃、24時間培養し
た。この培養液を、OD660=0.1となるように滅菌水で希
釈し、その200μlを、0.3%ニュートリエントブロスと
以下の表1に示す有機体窒素0.5%とを含む培地(20ml/
100mlフラスコ)に植菌した。このフラスコを、TAITEC
社のBIOPHOTOCHAMBER LX-2100培養槽で、6、666ルクスの
光を照射しながら、24時間、30℃、振とうして、B. alv
ei DC1の培養を行った。培養後、遠心分離(10,000g、
10分)して集菌し、上清を捨てた。クロロホルム:メ
タノール(1:1 V/V)を入れて、よく攪拌し、菌
懸濁液の濃度がOD660=1.0となるように調整する。これ
を、暗所で、室温、2時間攪拌して抽出する。遠心分離
(10,000g、10分)して上清の抽出液を回収し、無水硫
酸ナトリウムをいれ、しばらく放置し、ろ過して無水硫
酸ナトリウムを除き、エバポレーターで濃縮、乾固さ
せ、アセトン2mlに溶解する。このアセトン溶液を粗カ
ロチノイド類縁体溶液として、含量を測定した。結果を
表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】なお、カロチノイド類縁体の濃度は、以下
の式により算出した。
【0029】
【数1】
【0030】表1の結果からは、バクトトリプトンがカ
ロチノイド類縁体の蓄積および増殖に優れていることが
わかった。以降、バクトトリプトンを有機窒素源として
用いた。
【0031】1.2 最適培養pHの検討 0.3%ニュートリエントブロスに、0.5%のバクトトリプ
トンを加え、pHを6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5にそ
れぞれ調整した。1.と同様にして、B. alveiDC1を植
菌、培養した。結果を、図1に示す。pH7付近が、最
も効果があった。
【0032】1.3 最適培養温度の検討 0.3%ニュートリエントブロスに、0.5%のバクトトリプ
トンを加え、1.と同様にして、B. alvei DC1を植菌、
培養した。培養は、それぞれ、20℃、25℃、30℃、35
℃、40℃で行った。結果を、図2に示す。30℃付近
が、最も効果があった。
【0033】1.4 最適培養時間の検討 0.3%ニュートリエントブロスに、0.5%のバクトトリプ
トンを加え、1.と同様にして、B. alvei DC1を植菌、
培養した。培養は30℃、pH7.0で行った。結果を図3
に示す。20から24時間が最適であることがわかった。ま
た、カロチノイド類縁体の菌体内濃度は、増殖にほぼ比
例することがわかった。
【0034】1.5 光照射の検討 0.3%ニュートリエントブロスに、0.5%のバクトトリプ
トンを加え、1.と同様にして、B. alvei DC1を植菌、
培養した。培養は30℃、pH7.0で行った。光照射をし
ない点でのみ異なる方法で培養したものを、対照実験と
した。結果を図4に示す。光照射は、微生物の生育には
影響がないが、カロチノイド類縁体の生産に影響を与え
た。
【0035】(実施例2:カロチノイド類縁体の分離、
精製)上記実施例1の5.の光照射した培養で得られた
粗カロチノイド類縁体溶液の薄層クロマトグラフィー
(TLC)を、図5に示す。 図5は、kieselgel 60 F
254(Merck社)を用い、クロロホルムを展開溶媒として、
粗カロチノイド類縁体をサンプルとして展開した結果で
ある。図5において、1はβ-カロチン、2はサンプル
である。TLCのスポットの上から順に、P-1、M-1、およ
びM-2と命名した。
【0036】活性アルミナ(約300メッシュ:和光純薬
製)を、75X3.5mmのカラムにつめ、アセトンに溶解した
濃縮粗カロチノイド類縁体を吸着させた。ジエチルエー
テル:ヘキサン=7:3(V/V)で溶出した画分は、P-1
であった。次に、溶出剤をアセトンに変えて溶出した。
溶出した画分は、クロロホルムを用いる上記のTLCで、M
-1およびM-2を含んでいることがわかった。このM-1およ
びM-2の画分をそれぞれTLCから分取し、単一の化合物と
して取得した。
【0037】(実施例3:P-1の同定)P-1およびβ-カ
ロチンの可視および紫外吸収スペクトルを図6に示す。
測定はサンプルをヘキサンに溶解し、Hitachi V-2000
分光光度計を用いて、190-600nmの範囲で、行った。
【0038】P-1およびβ-カロチンの赤外吸収スペクト
ルを図7に示す。赤外吸収スペクトルの測定は、KBr法
を用い、Perkin Elmer のFT-IR Spectrometer PARAGON
1000を使用した。
【0039】P-1およびβ-カロチンの1H-NMRスペクトル
を、それぞれ、図8および図9に示す。測定は、日本電
子データムのJNM-EX 270 FT NMR System を用いて行っ
た。
【0040】P-1の可視および紫外吸収スペクトル、IR
スペクトル、マススペクトルが、β-カロチンと一致
し、P-1がβ-カロチンであることを示している。
【0041】(実施例4:M-1およびM-2の同定)M-1お
よびM-2の可視および紫外吸収スペクトルを図10に示
す。測定はP-1と同様に行った。
【0042】M-1およびM-2の赤外吸収スペクトルを図1
1に示す。測定はP-1と同様に行った。
【0043】カロチノイド類縁体であるリコピンの赤外
吸収スペクトルを図12に示す。
【0044】M-2の赤外吸収スペクトルを図13に示
す。測定はP-1と同様に行った。
【0045】M-2の質量分析スペクトルを図14に示
す。測定は、Perkin Elmer Q-Mass 910Mass spectromet
er Auto System Gas Chromatographを用いて行った。 D
etectorはEI 70eVであり、カラムはSUPEL のSPBTM-1、
インジェクション温度は150℃、オーブン温度は100℃で
6分維持してから2.0℃/分で昇温し、最終的に300℃ま
で、昇温させて、測定した。
【0046】M-1およびM-2の1H-NMRスペクトルを図15
に、リコピンの1H-NMRスペクトルを図16に示す。
【0047】以上の結果、IRスペクトルの結果から、M-
2には水酸基がないことがわかった。 これらの結果か
ら、M-2はリコピンの誘導体であると考えられる。
【0048】(実施例5:各種培地によるβ-カロチン
とリコピンの生産)B. alvei DC1を種々の培地で培養し
たときのカロチノイド類縁体の生産を検討した。
【0049】β-カロチン、およびリコピン誘導体の定
量は、HPLCで行った。HPLCは、Shimadzu LC-10AS、SPU-
6A、C-R6A CHROMATOPACを用い、カラムは、Shimadzu S
him-pack CLC-UDSを用いた。Flow rateは1ml/分であ
り、溶出液はアセトニトリル:エタノール=1:1(V/
V)を用い、350nmの吸光度で測定した。リコピンは14〜
15分、β-カロチンは、24〜25分位に溶出する。リコピ
ン誘導体は、リコピンを基準に測定した。リコピンおよ
びβ-カロチンの検量線は内部標準にビタミンK1を用い
て作成した。菌体の検量線は、菌体を50mM Tris-Hcl
バッファーpH8.0に懸濁し、凍結乾燥した後、その菌体
の一定グラム数をとり、OD660で吸光度を測定して作成
した。
【0050】培養は、30℃、pH7.0で、光照射(6666
ルクス)しながら、24時間行った。培地組成を、以下に
示す。なお、コーセー培地に添加するグリセロール、酵
母エキス、バクトカシトーンおよびバクトペプトンは、
それぞれ0.2%添加した。
【0051】
【表2】
【0052】結果を表3に示す。
【0053】
【表3】
【0054】(実施例6:カロチノイド類縁体の生産に
及ぼす炭素源の影響)種々の炭素源を用いて、リコピン
類縁体およびβ-カロチンの生産量を測定した。炭素源
の濃度は、それぞれ0.5%である。培養条件および、
測定条件は、実施例5と同じである。結果を表4に示
す。
【0055】
【表4】
【0056】(実施例7:種々の微生物のカロチノイド
類縁体の生産)Bacillus alvei DC-1のカロチノイド類
縁体の生産量と、種々の文献に記載のカロチノイド生産
菌のカロチノイド類縁体の生産量とを比較した。その結
果を、表5に示す。Bacillus alvei DC-1の生産能力が
高いことがわかる。
【0057】
【表5】
【0058】
【発明の効果】Bacillus alvei DC-1を、光照射をしな
がら培養することにより、カロチノイド類縁体が効率的
に生産される。
【図面の簡単な説明】
【図1】カロチノイド類縁体の生産に対するpHの影響
を示す図である。
【図2】カロチノイド類縁体の生産に対する温度の影響
を示す図である。
【図3】カロチノイド類縁体の生産に対する培養時間の
影響を示す図である。
【図4】カロチノイド類縁体の生産に対する光照射の影
響を示す図である。
【図5】粗カロチノイド類縁体溶液の薄層クロマトグラ
フィーを示す図である。
【図6】β-カロチンおよびP-1の可視および紫外吸収ス
ペクトルを示す図である。
【図7】P-1およびβ-カロチンの赤外吸収スペクトルを
示す図である。
【図8】P-1の1H-NMRスペクトルを示す図である。
【図9】β-カロチンの1H-NMRスペクトルを示す図であ
る。
【図10】M-1およびM-2の可視および紫外吸収スペクト
ルを示す図である。
【図11】M-1およびM-2の赤外吸収スペクトルを示す図
である。
【図12】リコピンの赤外吸収スペクトルを示す図であ
る。
【図13】M-2の赤外吸収スペクトルを示す図である。
【図14】M-2の質量分析スペクトルを示す図である。
【図15】M-1のおよびM-2の1H-NMRスペクトルを示す図
である。
【図16】リコピンの1H-NMRスペクトルを示す図であ
る。
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 1:07)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バシラス アルベイ(Bacillus alvei)
    DC-1を培養して、培養物を得る工程、および該培養した
    培養物からカロチノイド類縁体を抽出する工程を含む、
    カロチノイド類縁体の製造方法。
  2. 【請求項2】 培養中に光照射をすることをさらに含
    む、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 光照射が、6000-7000ルクスの光を照射
    して行う、請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 カロチノイド類縁体がβ-カロチンであ
    る、請求項1ないし3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 カロチノイド類縁体がリコピン誘導体で
    ある、請求項1ないし3に記載の方法。
JP15503795A 1995-06-21 1995-06-21 カロチノイド類縁体の製造方法 Withdrawn JPH09293A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7481904B2 (en) 2002-03-18 2009-01-27 Tokyo Electron Limited Plasma device

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