JPH0998793A - Production of polyester copolymer containing 4-hydroxybutyrate unit - Google Patents

Production of polyester copolymer containing 4-hydroxybutyrate unit

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JPH0998793A
JPH0998793A JP7259679A JP25967995A JPH0998793A JP H0998793 A JPH0998793 A JP H0998793A JP 7259679 A JP7259679 A JP 7259679A JP 25967995 A JP25967995 A JP 25967995A JP H0998793 A JPH0998793 A JP H0998793A
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Japan
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medium
butanediol
hydroxybutyrate
culture
producing
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JP7259679A
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Japanese (ja)
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Yuji Saito
祐二 斎藤
Hironori Taki
寛則 瀧
Masako Shibayama
雅子 柴山
Takashi Tomosawa
孝 友沢
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Taisei Corp
Original Assignee
Taisei Corp
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Publication date
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  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject copolymer having a biodegradability and a bio-compatibility, and used for a medical material, etc., by culturing microorganisms belonging to Comamonas genus having an ability of producing poly-3-hydroxybutyrate in a medium containing gluconic acid and 1,4-butanediol. SOLUTION: This objective polyester copolymer excellent in biodegradability and bio-compatibility is obtained by inoculating microorganisms belonging to Comamonas genus and having an ability to produce poly-3-hydroxybutyrate (e.g.; Comamonas acidovorans, IFO13852) to a medium containing gluconic acid and 1,4-butanediol, performing an aerobic culture at 30 deg.C for 72hr to grow cells while aerating, producing and storing a polyester copolymer consisting of 3-hydroxybutyrate units expressed by the formula -OCH(CH3 )CH2 CO- and 4-hydroxybutyrate units expressed by -O(CH2 )3 CO- in the cells, and then collecting the product with an extraction, etc.

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、微生物により分解
可能で、生体適合性にも優れた熱可塑性ポリマーであ
る、3-ヒドロキシブチレート単位(以下、3HB成分と
いう。)と4-ヒドロキシブチレート単位(以下、4HB
成分という。)とからなる共重合ポリエステルを、微生
物を用いて製造する方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to 3-hydroxybutyrate unit (hereinafter referred to as 3HB component) and 4-hydroxybutyrate, which are thermoplastic polymers which can be decomposed by microorganisms and have excellent biocompatibility. Unit (hereinafter 4HB
Ingredients. ) And a method for producing a copolyester consisting of

【0002】[0002]

【従来の技術】エネルギー貯蔵物質として多種類の微生
物の細胞内に蓄積されるポリヒドロキシアルカノエイト
は、微生物によって分解可能なプラスチック材料として
注目されている。このようなポリヒドロキシアルカノエ
イトのうち、特に、3HB成分のみからなるポリ-3-ヒ
ドロキシブチレートは、微生物による分解性に優れると
ともに、加水分解性、生体適合性、光学活性をも有する
機能性材料として評価されている。しかしながら、この
ポリ-3- ヒドロキシブチレートは、結晶性が高いために
脆性であることから未だ実用化には至っていない。
2. Description of the Related Art Polyhydroxyalkanoate, which accumulates in cells of various kinds of microorganisms as an energy storage substance, has been attracting attention as a plastic material that can be decomposed by microorganisms. Among such polyhydroxyalkanoates, poly-3-hydroxybutyrate, which is composed of only 3HB component, is a functional material which is excellent in degradability by microorganisms and is also hydrolyzable, biocompatible, and optically active. Is evaluated as. However, since this poly-3-hydroxybutyrate is brittle because of its high crystallinity, it has not yet been put to practical use.

【0003】これに対して、近年、水素細菌のアルカリ
ゲネス・ユートロファス(Alcaligenes・eutrophus)は、
炭素源として4-ヒドロキシ酪酸や1,4-ブタンジオールな
どを用いて培養すると、3HB成分と4HB成分とから
なるポリエステル共重合体を生産することが確認されて
おり、その製造方法については、例えば、特開昭64-488
21号公報や特開平1-156320号公報に記載されている。
On the other hand, in recent years, the hydrogen bacterium Alcaligenes eutrophus is
It has been confirmed that a polyester copolymer composed of 3HB component and 4HB component is produced by culturing using 4-hydroxybutyric acid or 1,4-butanediol as a carbon source. , JP-A-64-488
21 and Japanese Patent Laid-Open No. 1-156320.

【0004】このような3HB成分と4HB成分とから
なる共重合ポリエステルは、当該共重合体における4H
B成分の存在量に応じて、結晶性の高いプラスチックか
ら弾性に富むゴムまで幅広い性質の高分子材料となり得
ることが確認されている。したがって、用途に応じた性
質となるように当該共重合体における4HB成分の存在
量を制御することによって、多様な用途に対応すること
が期待される。特に、4HB成分の存在比が高い共重合
ポリエステルは、その引っ張り強度が 100MPa以上の強
靱な性質を示すとともに、PHBデポリメラーゼやリパ
ーゼなどの酵素によって速やかに分解されることが明ら
かとなっている(Y. Saito and Y. Doi,Int. J. Biol. M
acromol.,16, 99(1994)) 。
The copolymerized polyester composed of such 3HB component and 4HB component is the same as 4H in the copolymer.
It has been confirmed that depending on the amount of the component B present, it can be a polymeric material having a wide range of properties from highly crystalline plastics to highly elastic rubber. Therefore, by controlling the amount of the 4HB component present in the copolymer so as to have properties according to the intended use, it is expected to meet various uses. In particular, it has been clarified that a copolyester having a high abundance ratio of 4HB component exhibits a tough property of having a tensile strength of 100 MPa or more and is rapidly decomposed by enzymes such as PHB depolymerase and lipase ( Y. Saito and Y. Doi, Int. J. Biol. M
acromol., 16 , 99 (1994)).

【0005】しかしながら、前述の特開昭64-48821号公
報や特開平1-156320号公報に記載されているアルカリゲ
ネス・ユートロファスを用いた方法により製造すると、
当該共重合体における4HB成分の存在比が60モル%以
下のものしか得られないため、きわめて柔軟で強靱な性
質を必要とする用途、例えば、構造材料や釣り糸、手術
用糸などに適用可能な共重合ポリエステルを得ることが
できない。
However, when manufactured by the method using Alcaligenes eutrophus described in the above-mentioned JP-A-64-48821 and JP-A-1-156320,
Since only 4 mol% or less of the 4HB component in the copolymer can be obtained, it can be applied to applications requiring extremely flexible and tough properties such as structural materials, fishing line, and surgical line. No copolyester can be obtained.

【0006】また、アルカリゲネス・ユートロファス
は、窒素やリンの存在下では前記の共重合ポリエステル
を生産し難いため、前述の公報に記載されているような
方法で前記共重合ポリエステルを製造するためには、ア
ルカリゲネス・ユートロファスの菌体の培養を前後段に
分けて、前段で当該菌体の増殖を行った後に、後段で炭
素源を含み且つリン及び/又は窒素が制限された培地に
おいて当該菌体の培養を行う必要があり、製造工程が複
雑である。
Further, since Alcaligenes eutrophus is difficult to produce the above-mentioned copolyester in the presence of nitrogen or phosphorus, it is necessary to produce the copolyester by the method described in the above-mentioned publication. , The culture of the cells of Alcaligenes eutrophus is divided into the front and rear stages, and after the proliferation of the cells in the first stage, the culture of the cells in a medium containing a carbon source and limited in phosphorus and / or nitrogen in the second stage. It is necessary to culture, and the manufacturing process is complicated.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術の問題点を解決するためになされたものであ
り、本発明の課題は、3HB成分と4HB成分とからな
る共重合ポリエステルであって、4HB成分の含有割合
が高いものをも製造することができ、その上、微生物の
一段階の培養でかかる共重合ポリエステルを製造するこ
とが可能な方法を提供することにある。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and the object of the present invention is to provide a copolyester comprising 3HB components and 4HB components. It is an object of the present invention to provide a method capable of producing a product having a high content ratio of 4HB component and further producing such a copolyester by one-step culture of a microorganism.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、コマモナス(C
omamonas) 属に属し、ポリ-3-ヒドロキシブチレート生
産能を有する微生物を、グルコン酸および1,4-ブタンジ
オールを含有する培地で好気培養して菌体を増殖させる
ことにより、該菌体内に下記式(1) : −OCH(CH3)CH2CO− (1) で表される3-ヒドロキシブチレート単位と、下記式(2)
: −OCH2CH2CH2CO− (2) で表される4-ヒドロキシブチレート単位とからなる共重
合ポリエステルを生成、蓄積させることを特徴とする、
前記共重合ポリエステルの製造方法を提供する。
The present invention relates to a comamonas (C
a microorganism belonging to the genus omamonas) and capable of producing poly-3-hydroxybutyrate is aerobically cultured in a medium containing gluconic acid and 1,4-butanediol to grow the cells, A 3-hydroxybutyrate unit represented by the following formula (1): —OCH (CH 3 ) CH 2 CO— (1) and the following formula (2)
: Generating copolyesters consisting of -OCH 2 CH 2 CH 2 CO- ( 2) represented by 4-hydroxybutyrate units, characterized in that to accumulate,
A method for producing the copolyester is provided.

【0009】本発明で使用される微生物は、コマモナス
(Comamonas) 属に属し、ポリ-3-ヒドロキシブチレート
生産能を有する微生物であれば特に制限はなく、例え
ば、コマモナス・アシドボランズ(Comamonas・acidovor
ans)等が挙げられ、かかる菌種の中で入手が容易な菌株
としては、コマモナス・アシドボランズ IFO13852 があ
る。
The microorganism used in the present invention is Comamonas
(Comamonas) is not particularly limited as long as it is a microorganism having poly-3-hydroxybutyrate-producing ability, for example, Comamonas acidovor
ans) and the like, and among such strains, a strain easily available is Comamonas acidoboranes IFO13852.

【0010】本発明においては、これらの微生物を、炭
素源としてグルコン酸および1,4-ブタンジオールを含有
する液体の培地で好気培養して菌体を増殖させる。培養
は好気的に行うが、1分間当たりの培地1リットルに対
する通気量は、好ましくは、 0.1〜1.7 リットルであ
り、更に好ましくは 0.2〜1.0 リットルである。
In the present invention, these microorganisms are aerobically cultivated in a liquid medium containing gluconic acid and 1,4-butanediol as carbon sources to grow microbial cells. The culture is carried out aerobically, but the aeration rate per 1 liter of the medium per minute is preferably 0.1 to 1.7 liter, more preferably 0.2 to 1.0 liter.

【0011】上記微生物は、グルコン酸および1,4-ブタ
ンジオールを含有する培地で好気培養して菌体の増殖を
行うが、4HB成分の割合が高い共重合ポリエステルを
得るためには、最初、上記微生物をグルコン酸を含有す
る培地で好気培養し、次いで増殖の定常期に1,4-ブタン
ジオールを前記培地に流加して好気培養することにより
菌体の増殖を行うのが好ましい。この場合、1,4-ブタン
ジオール流加後は、菌体の増殖を抑制し、菌体内にエネ
ルギー貯蔵物質としてポリエステルを蓄積させるという
理由から、微好気的に培養を行うのが好ましい。微好気
培養を行う場合の1分間当たりの培地1リットルに対す
る通気量は、好ましくは、 0.1〜1.0 リットルであり、
更に好ましくは、 0.1〜0.3 リットルである。
The above-mentioned microorganism grows cells by aerobically culturing in a medium containing gluconic acid and 1,4-butanediol. In order to obtain a copolyester having a high proportion of 4HB component, The microorganisms are grown aerobically in a medium containing gluconic acid, and then, in the stationary phase of growth, 1,4-butanediol is fed to the medium to aerobically culture the cells to grow the cells. preferable. In this case, after the addition of 1,4-butanediol, it is preferable to culture microaerobically for the reason that the growth of cells is suppressed and polyester is accumulated in the cells as an energy storage substance. When performing microaerobic culture, the aeration amount per 1 liter of medium per minute is preferably 0.1 to 1.0 liter,
More preferably, it is 0.1 to 0.3 liter.

【0012】グルコン酸および1,4-ブタンジオールの使
用量は、3HB成分と4HB成分とからなる共重合ポリ
エステルを生成させることができ、かつ微生物の生育を
阻害しないような量であればよく、使用した微生物の菌
株や所望の共重合ポリエステルなどによっても異なる
が、グルコン酸と1,4-ブタンジオールの合計で、通常、
培地1リットル当たり10〜40g程度である。
Gluconic acid and 1,4-butanediol may be used in such amounts that a copolyester composed of 3HB component and 4HB component can be produced and does not inhibit the growth of microorganisms. Depending on the strain of the microorganism used and the desired copolyester, etc., the total of gluconic acid and 1,4-butanediol is usually
It is about 10 to 40 g per liter of medium.

【0013】また、最初、上記微生物をグルコン酸およ
びアスパラギン酸またはグルタミン酸を含有する培地で
好気培養し、次いで増殖の定常期に1,4-ブタンジオール
を前記培地に流加して好気培養することにより菌体の増
殖を行うと、より一層4HB成分の含有割合が高い共重
合体ポリエステル、具体的には4HB成分の含有割合が
90モル%以上の共重合ポリエステルを製造することがで
きる。この場合、アスパラギン酸またはグルタミン酸の
使用量は、通常、培地1リットル当たり3〜5g程度で
ある。
Further, first, the above-mentioned microorganism is aerobically cultured in a medium containing gluconic acid and aspartic acid or glutamic acid, and then 1,4-butanediol is fed to the medium at a stationary phase of growth to aerobically culture. When the bacterial cells are grown by doing so, the content of the 4HB component is higher than that of the copolymer polyester.
90 mol% or more of copolyester can be produced. In this case, the amount of aspartic acid or glutamic acid used is usually about 3 to 5 g per liter of the medium.

【0014】培地には、上記のグルコン酸、1,4-ブタン
ジオール、アスパラギン酸、グルタミン酸の他に、硫酸
アンモニウム、硫酸マグネシウム、リン酸2水素カリウ
ム、リン酸水素2ナトリウム、塩化コバルト、塩化ニッ
ケル、塩化鉄、塩化クロム、塩化カルシウム、硫酸銅等
が含有される。培養は、上記のような培地中で、通常、
26〜37℃、好ましくは26〜30℃の温度、通常、pH 6.0〜
8.0 、好ましくは 6.5〜7.0 にて、2〜4日間程度行
う。
In addition to the above-mentioned gluconic acid, 1,4-butanediol, aspartic acid and glutamic acid, the medium contains ammonium sulfate, magnesium sulfate, potassium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, cobalt chloride, nickel chloride, Contains iron chloride, chromium chloride, calcium chloride, copper sulfate, etc. Culture is usually carried out in a medium as described above.
26-37 ° C, preferably 26-30 ° C, usually pH 6.0-
It is carried out at 8.0, preferably 6.5 to 7.0 for about 2 to 4 days.

【0015】上記のように培養を行った後、培養液か
ら、濾過、遠心分離等の通常の方法で菌体を分離回収
し、この菌体を洗浄、乾燥した後、得られた乾燥菌体
を、クロロホルムまたは塩化メチレンに混合し、加熱す
ることによって共重合ポリエステルを抽出することがで
きる。さらに、その抽出液を貧溶媒であるヘキサンや水
に添加することにより、共重合ポリエステルを析出させ
て単離することができる。本発明の製造方法によれば、
共重合ポリエステル中の3HB成分と4HB成分との割
合を任意に調節することができ、4HB成分の割合が90
モル%以上の共重合ポリエステルをも製造することがで
きる。
After culturing as described above, the bacterial cells are separated and recovered from the culture solution by a usual method such as filtration and centrifugation, the bacterial cells are washed and dried, and the obtained dried bacterial cells are obtained. Is mixed with chloroform or methylene chloride, and the copolyester can be extracted by heating. Furthermore, the copolyester can be precipitated and isolated by adding the extract to hexane or water which is a poor solvent. According to the manufacturing method of the present invention,
The ratio of the 3HB component and the 4HB component in the copolyester can be adjusted arbitrarily, and the ratio of the 4HB component is 90%.
It is also possible to produce copolymerized polyesters in an amount of more than mol%.

【0016】[0016]

【実施例】本発明を、実施例によりさらに具体的に説明
する。尚、本発明は、これらの実施例に限定されるもの
ではない。 〔実施例1〜6〕各実施例において、以下のようにして
コマモナス・アシドボランズ IFO13852を使用して共重
合体を製造した。下記の組成を有する培地(pH7.0 )
に、コマモナス・アシドボランズ IFO13852 を接種した
後、1分間当たりの培地1リットルに対する通気量(リ
ットル)を表1に示した量として、30℃で72時間培養を
行った。
EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference to examples. The present invention is not limited to these examples. [Examples 1 to 6] In each example, a copolymer was produced using Comamonas acid bordans IFO13852 as follows. Medium with the following composition (pH 7.0)
Then, after inoculating Comamonas acidoborans IFO13852, the amount of aeration (liter) per minute to 1 liter of the medium was set to the amount shown in Table 1, and the cells were cultured at 30 ° C. for 72 hours.

【0017】培地組成 脱イオン水 1.00L 炭素源 グルコン酸ナトリウム 15.14g 1,4-ブタンジオール 5.44g 硫酸アンモニウム 4.72g 硫酸マグネシウム7水和物 0.30g リン酸2水素カリウム 2.65g リン酸水素2ナトリウム12水和物 7.16g ミネラル溶液(下記の組成のもの) 3.00mlミネラル溶液の組成 0.1N HCl 1.00L CoCl2 119.0 mg NiCl2 118.0 mg FeCl2 9.7 mg CrCl2 62.2 mg CaCl2 7.8 mg CuSO4 156.4 mg Medium composition Deionized water 1.00 L Carbon source Sodium gluconate 15.14 g 1,4-Butanediol 5.44 g Ammonium sulfate 4.72 g Magnesium sulfate heptahydrate 0.30 g Potassium dihydrogen phosphate 2.65 g Disodium hydrogen phosphate 12 water 7.16g Mineral solution (with following composition) 3.00ml Composition of mineral solution 0.1N HCl 1.00L CoCl 2 119.0 mg NiCl 2 118.0 mg FeCl 2 9.7 mg CrCl 2 62.2 mg CaCl 2 7.8 mg CuSO 4 156.4 mg

【0018】培養終了後、培養液を9000rpmで5分間遠
心分離機にかけて菌体を分離回収した後、凍結乾燥して
乾燥菌体を得た。培地1リットル当たりの乾燥菌体重量
を表1に示す。得られた乾燥菌体を熱クロロホルムで処
理して菌体内に生成、蓄積された共重合ポリエステルを
抽出し、得られた抽出液を濃縮した後、ヘキサンを添加
して共重合ポリエステルを析出させて、回収した。前記
乾燥菌体の重量と乾燥させた共重合ポリエステルの重量
を測定し、菌体中の共重合ポリエステル含有量を算出し
た。その結果を表1に示す。
After the completion of the culture, the culture solution was centrifuged at 9000 rpm for 5 minutes to separate and collect the bacterial cells, which were then freeze-dried to obtain dried bacterial cells. The dry cell weight per liter of medium is shown in Table 1. The dried bacterial cells obtained were treated with hot chloroform to extract the copolyester produced and accumulated in the bacterial cells, the obtained extract was concentrated, and then hexane was added to precipitate the copolyester. , Recovered. The weight of the dried cells and the weight of the dried copolyester were measured to calculate the content of the copolyester in the cells. Table 1 shows the results.

【0019】また、抽出した共重合ポリエステルをガス
クロマトグラフィーで分析して、3HBと4HB成分の
割合を調べた。その結果を表1に示す。なお、表1の
「PHA」は共重合ポリエステルを示し、「3HB」は
3-ヒドロキシブチレート単位を、「4HB」は4-ヒドロ
キシブチレート単位をそれぞれ示す。
Further, the extracted copolyester was analyzed by gas chromatography to examine the ratio of 3HB and 4HB components. Table 1 shows the results. In addition, “PHA” in Table 1 represents a copolyester, and “3HB” represents
3-hydroxybutyrate unit, "4HB" represents 4-hydroxybutyrate unit, respectively.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】表1に示すように、コマモナス・アシドボ
ランズ(IFO13582)菌体は、1分間当たりの培地1リット
ルに対する通気量が 1.667リットルの好気条件では細胞
増殖が活発であり、PHA含有量は乾燥菌体重量当たり
1%であった。一方、通気量0.333リットル、 0.667リ
ットルの条件では、4HB成分の割合が50モル%以上の
共重合ポリエステルが、乾燥菌体重量当たり19%の含有
量で合成された。
As shown in Table 1, the cells of Comamonas acidoboranes (IFO13582) were active under aerobic conditions with an aeration rate of 1.667 liters per 1 liter of medium per minute, and the PHA content was dry. It was 1% based on the cell weight. On the other hand, under the conditions of airflow of 0.333 liters and 0.667 liters, a copolymerized polyester having a ratio of 4HB component of 50 mol% or more was synthesized at a content of 19% based on the dry cell weight.

【0022】〔実施例7〕炭素源としてグルコン酸ナト
リウムおよびL−アスパラギン酸を含む下記の培地3L
を用いた。この培地 100mlで種培養したコマモナス・ア
シドボランズ(IFO13582)菌体を植菌した後、1分間当た
りの培地1リットルに対する通気量を 1.667リットルと
して、培養温度30℃の条件で培養を開始した。培養液の
濁度を連続的にモニタリングし(図1参照)、定常とな
った時点(20時間後)で、培養液中に1,4-ブタンジオー
ルを培地1リットル当たり5.44gになるように流加し
た。また、この時点から1分間当たりの培地1リットル
に対する通気量を 0.333リットルに落とし、さらに52時
間培養を継続した。
Example 7 3 L of the following medium containing sodium gluconate and L-aspartic acid as carbon sources
Was used. After inoculating Comamonas acidoborans (IFO13582) cells cultured in 100 ml of this medium, the culture was started at a culture temperature of 30 ° C. with an aeration rate of 1.667 liter per 1 liter of the medium per minute. The turbidity of the culture solution was continuously monitored (see Fig. 1), and when it became steady (after 20 hours), 1,4-butanediol was adjusted to 5.44 g per liter of the culture medium. Fed-batch. From this point, the aeration amount per 1 liter of the medium per minute was reduced to 0.333 liter, and the culture was continued for further 52 hours.

【0023】培地組成 脱イオン水 1.00L 炭素源 グルコン酸ナトリウム 15.14g L−アスパラギン酸 5.00g 1,4-ブタンジオール 5.44g 硫酸アンモニウム 4.72g 硫酸マグネシウム7水和物 0.30g リン酸2水素カリウム 2.65g リン酸水素2ナトリウム12水和物 7.16g ミネラル溶液(実施例1〜6と同様の組成) 3.00ml Medium composition Deionized water 1.00 L Carbon source Sodium gluconate 15.14 g L-Aspartic acid 5.00 g 1,4-Butanediol 5.44 g Ammonium sulfate 4.72 g Magnesium sulfate heptahydrate 0.30 g Potassium dihydrogen phosphate 2.65 g Phosphorus Disodium hydrogen hydrate 12 hydrate 7.16 g Mineral solution (composition similar to Examples 1 to 6) 3.00 ml

【0024】経時的に培養液を採取し、培地1リットル
当たりの乾燥菌体重量(g/L)、乾燥菌体内のPHA
含有量(wt%)、さらにその3HB成分と4HB成分の
各含有割合(モル%)を上記実施例1〜6と同様の方法
で経時的に測定した。また、上澄液中の炭素源(グルコ
ン酸、1,4-ブタンジオール、L−アスパラギン酸)およ
び窒素源(硫酸アンモニウム)の培地1リットル当たり
の含有量(g/L)を高速液体クロマトグラフィーで経
時的に定量した。図1には、培地にL−アスパラギン酸
を配合した場合の培地に含まれる各成分、濁度、菌体重
量、PHA含有量および共重合ポリエステルの組成の経
時変化を示すグラフを表す。
The culture broth was collected over time, and the dry cell weight per liter of the medium (g / L), the PHA in the dry cell
The content (wt%), and the respective content ratios (mol%) of the 3HB component and the 4HB component were measured with time by the same method as in Examples 1 to 6 above. The content (g / L) of carbon source (gluconic acid, 1,4-butanediol, L-aspartic acid) and nitrogen source (ammonium sulfate) per liter of medium in the supernatant was measured by high performance liquid chromatography. It was quantified over time. FIG. 1 is a graph showing changes with time of the components contained in the medium, turbidity, cell weight, PHA content, and composition of the copolymerized polyester when L-aspartic acid was added to the medium.

【0025】また、培地にL−アスパラギン酸を配合し
なかった場合の上記と同様の結果を図2に示す。図1か
ら、培地にL−アスパラギン酸を配合した条件では、1,
4-ブタンジオールの流加後から4HB成分の割合が上昇
し、72時間後には4HBの割合が93モル%の共重合ポリ
エステルが乾燥菌体重量当たり30%近くの含有量で合成
されたことがわかる。一方、培地にL−アスパラギン酸
を配合しない条件(図2)では、培養開始から定常期に
かけてポリ-3-ヒドロキシブチレートを乾燥菌体重量当
たり15%以上の含有量で蓄積していた。さらに、1,4-ブ
タンジオールの流加後から4HB成分の割合が上昇して
いるが、72時間後の割合は80モル%程度であり、その含
有量も乾燥菌体重量当たり20%程度であった。
FIG. 2 shows the same results as above when L-aspartic acid was not added to the medium. From FIG. 1, under the condition that L-aspartic acid was added to the medium, 1,
The proportion of 4HB component increased after feeding 4-butanediol, and after 72 hours, a copolymerized polyester having a proportion of 4HB of 93 mol% was synthesized at a content of about 30% based on the dry cell weight. Recognize. On the other hand, under the condition that L-aspartic acid was not added to the medium (FIG. 2), poly-3-hydroxybutyrate was accumulated at a content of 15% or more based on the dry cell weight from the start of culture to the stationary phase. Furthermore, the proportion of the 4HB component increased after the feeding of 1,4-butanediol, but the proportion after 72 hours was about 80 mol%, and the content was about 20% based on the dry cell weight. there were.

【0026】図3は、上記の結果から算定した生産性を
まとめたものであり、培地にL−アスパラギン酸を配合
した場合と配合しなかった場合の共重合ポリエステル中
の4HB成分の分率(モル%)、培地1リットル中の4
HB成分の量(g/L)および4HB成分の1,4-ブタン
ジオールからの収率(重量%)の経時変化を示すグラフ
を表す。初期の培地にL−アスパラギン酸を配合した条
件では、72時間後の単位容積当たりの4HB成分濃度が
1.5g/Lであり、L−アスパラギン酸を配合しない場
合の約2倍の結果となった。さらに、L−アスパライン
酸を配合した場合の4HB成分の1,4-ブタンジオールか
らの収率をみると、72時間後には30%近くに達し、配合
しない場合の2倍以上の値となっている。このように、
初期培地にL−アスパラギン酸を配合することによっ
て、1,4-ブタンジオールを添加した後の4HB成分の生
産性をより向上させることができる。
FIG. 3 is a summary of the productivity calculated from the above results. The fraction of 4HB component in the copolyester with and without the addition of L-aspartic acid in the medium ( Mol%), 4 in 1 liter of medium
3 is a graph showing changes over time in the amount (g / L) of HB component and the yield (% by weight) of 4HB component from 1,4-butanediol. Under the condition that L-aspartic acid was added to the initial medium, the concentration of 4HB component per unit volume after 72 hours was
It was 1.5 g / L, which was about twice the result of the case where L-aspartic acid was not added. Furthermore, looking at the yield of 4HB component from 1,4-butanediol when L-asparaic acid was added, it reached nearly 30% after 72 hours, which was more than twice the value when not added. ing. in this way,
By adding L-aspartic acid to the initial medium, the productivity of the 4HB component after adding 1,4-butanediol can be further improved.

【0027】〔実施例8〕炭素源としてグルコン酸ナト
リウムおよびL−グルタミン酸を含む下記の培地3Lを
用いた。この培地 100mlで種培養したコマモナス・アシ
ドボランズ(IFO13582)菌体を植菌した後、1分間当たり
の培地1リットルに対する通気量を 1.667リットルとし
て、培養温度30℃の条件で培養を開始した。培養液の濁
度を連続的にモニタリングし(図4参照)、定常となっ
た時点(20時間後)で、培養液中に1,4-ブタンジオール
を培地1リットル当たり5.44gになるように流加した。
また、この時点から1分間当たりの培地1リットルに対
する通気量を 0.333リットルに落とし、さらに52時間培
養を継続した。
Example 8 3 L of the following medium containing sodium gluconate and L-glutamic acid as carbon sources was used. After inoculating Comamonas acidoborans (IFO13582) cells cultured in 100 ml of this medium, the culture was started at a culture temperature of 30 ° C. with an aeration rate of 1.667 liter per 1 liter of the medium per minute. The turbidity of the culture solution was continuously monitored (see Fig. 4), and when it reached a steady state (after 20 hours), 1,4-butanediol was adjusted to 5.44 g per liter of the culture medium. Fed-batch.
From this point, the aeration amount per 1 liter of the medium per minute was reduced to 0.333 liter, and the culture was continued for further 52 hours.

【0028】培地組成 脱イオン水 1.00L 炭素源 グルコン酸ナトリウム 15.14g L−グルタミン酸 5.00g 1,4-ブタンジオール 5.44g 硫酸アンモニウム 4.72g 硫酸マグネシウム7水和物 0.30g リン酸2水素カリウム 2.65g リン酸水素2ナトリウム12水和物 7.16g ミネラル溶液(実施例1〜6と同様の組成) 3.00ml Medium composition Deionized water 1.00 L Carbon source Sodium gluconate 15.14 g L-Glutamic acid 5.00 g 1,4-Butanediol 5.44 g Ammonium sulfate 4.72 g Magnesium sulfate heptahydrate 0.30 g Potassium dihydrogen phosphate 2.65 g Phosphoric acid Disodium hydrogen dodecahydrate 7.16 g Mineral solution (same composition as Examples 1 to 6) 3.00 ml

【0029】経時的に培養液を採取し、培地1リットル
当たりの乾燥菌体重量(g/L)、乾燥菌体内のPHA
含有量(wt%)、さらにその3HB成分と4HB成分の
各含有割合(モル%)を上記実施例1〜6と同様の方法
で経時的に測定した。また、上澄液中の炭素源(グルコ
ン酸、1,4-ブタンジオール、L−グルタミン酸)および
窒素源(硫酸アンモニウム)の培地1リットル当たりの
含有量(g/L)を高速液体クロマトグラフィーで経時
的に定量した。図4には、培地にL−アスパラギン酸を
配合した場合の培地に含まれる各成分、濁度、菌体重
量、PHA含有量および共重合ポリエステルの組成の経
時変化を示すグラフを表す。
The culture broth was collected over time, and the dry cell weight (g / L) per liter of the medium, the PHA in the dry cell
The content (wt%), and the respective content ratios (mol%) of the 3HB component and the 4HB component were measured with time by the same method as in Examples 1 to 6 above. The content (g / L) of the carbon source (gluconic acid, 1,4-butanediol, L-glutamic acid) and the nitrogen source (ammonium sulfate) in the supernatant per liter of medium was measured by high performance liquid chromatography. Quantitatively. FIG. 4 is a graph showing changes with time of the components contained in the medium, turbidity, cell weight, PHA content, and composition of the copolymerized polyester when L-aspartic acid was added to the medium.

【0030】図4から、1,4-ブタンジオールを流加後か
ら4HB分率が上昇し、培養72時間後には4HB分率90
%の共重合ポリエステルが乾燥菌体重量当たり26%の含
有量で蓄積されていることがわかる。また、1,4-ブタン
ジオールからの4HB成分への収率は23%であった。
From FIG. 4, the 4HB fraction increased after feeding 1,4-butanediol, and the 4HB fraction 90 after 72 hours of culture.
It can be seen that% of the copolyester is accumulated at a content of 26% based on the dry cell weight. Further, the yield of 1,4-butanediol to 4HB component was 23%.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によれば、3HB成分と4HB成
分、特に4HB成分の存在比の高いポリエステル共重合
体を収率よく製造することができる。本発明で使用する
微生物はリンや窒素の存在下においても増殖可能なた
め、当該菌体の培養を前後段に分ける必要がなく、一工
程で菌体の増殖と共重合体の合成とを行うことができ、
効率的である。さらに、本発明で得られた共重合体は、
優れた種々の特性を有しているので、手術系および骨折
固定用材などの医療材料の原料として極めて好適であ
り、また除放システムへの利用などの多方面への応用が
期待される。
According to the present invention, a polyester copolymer having a high abundance ratio of 3HB component and 4HB component, especially 4HB component, can be produced in good yield. Since the microorganism used in the present invention can grow even in the presence of phosphorus or nitrogen, it is not necessary to divide the culture of the bacterium into front and rear stages, and the microbial growth and the copolymer synthesis are performed in one step. It is possible,
It is efficient. Further, the copolymer obtained in the present invention,
Since it has excellent various properties, it is extremely suitable as a raw material for medical materials such as surgical systems and materials for fixing bone fractures, and is expected to be applied to various fields such as use in a controlled release system.

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

【図1】実施例7における、培地にL−アスパラギン酸
を配合した場合の培地成分、濁度、菌体重量、PHA含
有量および共重合ポリエステルの組成の経時変化を示す
グラフを表した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a graph showing changes with time in composition of medium, turbidity, cell weight, PHA content, and composition of copolymerized polyester when L-aspartic acid was added to the medium in Example 7. is there.

【図2】実施例7における、培地にL−アスパラギン酸
を配合しなかった場合の培地成分、濁度、菌体重量、P
HA含有量および共重合ポリエステルの組成の経時変化
を示すグラフを表した図である。
FIG. 2 shows the medium components, turbidity, cell weight, and P when the medium was not mixed with L-aspartic acid in Example 7.
It is the figure showing the graph which shows the time-dependent change of HA content and the composition of copolyester.

【図3】実施例7における、培地にL−アスパラギン酸
を配合した場合と配合しなかった場合の共重合ポリエス
テル中の4HB成分の割合、培地1リットル中の4HB
成分の量および4HB成分の1,4-ブタンジオールからの
収率の経時変化を示すグラフを表した図である。
FIG. 3 shows the proportion of 4HB component in the copolyester with and without L-aspartic acid in the medium in Example 7, 4HB in 1 liter of the medium.
It is the figure showing the graph which shows the change over time of the amount of a component, and the yield from the 1,4-butanediol of 4HB component.

【図4】実施例8における、培地にL−グルタミン酸を
配合した場合の培地成分、濁度、菌体重量、PHA含有
量および共重合ポリエステルの組成の経時変化を示すグ
ラフを表した図である。
FIG. 4 is a diagram showing a graph showing time-dependent changes in medium components, turbidity, cell weight, PHA content, and composition of copolyester in the case where L-glutamic acid was added to the medium in Example 8. .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 友沢 孝 東京都新宿区西新宿一丁目25番1号 大成 建設株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takashi Tomozawa 1-25-1 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Taisei Corporation

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コマモナス(Comamonas) 属に属し、ポリ
-3-ヒドロキシブチレート生産能を有する微生物を、グ
ルコン酸および1,4-ブタンジオールを含有する培地で好
気培養して菌体を増殖させることにより、該菌体内に下
記式(1) : −OCH(CH3)CH2CO− (1) で表される3-ヒドロキシブチレート単位と、下記式(2)
: −OCH2CH2CH2CO− (2) で表される4-ヒドロキシブチレート単位とからなる共重
合ポリエステルを生成、蓄積させることを特徴とする、
前記共重合ポリエステルの製造方法。
1. A polymycin which belongs to the genus Comamonas
A microorganism capable of producing -3-hydroxybutyrate is aerobically cultured in a medium containing gluconic acid and 1,4-butanediol to grow the microbial cells, whereby the following formula (1): -OCH (CH 3) CH 2 CO- (1) and 3-hydroxybutyrate units represented by the following formula (2)
: Generating copolyesters consisting of -OCH 2 CH 2 CH 2 CO- ( 2) represented by 4-hydroxybutyrate units, characterized in that to accumulate,
A method for producing the copolyester.
【請求項2】 前記菌体の増殖を、最初は前記微生物を
グルコン酸を含有する培地で好気培養し、次いで増殖の
定常期に1,4-ブタンジオールを前記培地に流加して好気
培養することにより行う、請求項1に記載の共重合ポリ
エステルの製造方法。
2. The growth of the bacterial cells is preferably carried out by first aerobically culturing the microorganism in a medium containing gluconic acid and then feeding 1,4-butanediol to the medium at a stationary phase of the growth. The method for producing a copolyester according to claim 1, which is carried out by air culture.
【請求項3】 1,4-ブタンジオールを培地に流加した後
の好気培養が微好気培養である、請求項2に記載の共重
合ポリエステルの製造方法。
3. The method for producing a copolymerized polyester according to claim 2, wherein the aerobic culture after feeding the 1,4-butanediol to the medium is a microaerobic culture.
【請求項4】 培地として、さらにアスパラギン酸また
はグルタミン酸を含有する培地を用いることにより、菌
体内に前記式(2) で表される単位を90モル%以上含む共
重合ポリエステルを生成、蓄積させることを特徴とす
る、請求項3に記載の共重合ポリエステルの製造方法。
4. A copolymerized polyester containing 90 mol% or more of the unit represented by the above formula (2) is produced and accumulated in the cells by using a medium further containing aspartic acid or glutamic acid as the medium. The method for producing a copolyester according to claim 3, characterized in that.
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