JPH1052288A - フマル酸またはl−アスパラギン酸の製造法 - Google Patents

フマル酸またはl−アスパラギン酸の製造法

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JPH1052288A
JPH1052288A JP12708797A JP12708797A JPH1052288A JP H1052288 A JPH1052288 A JP H1052288A JP 12708797 A JP12708797 A JP 12708797A JP 12708797 A JP12708797 A JP 12708797A JP H1052288 A JPH1052288 A JP H1052288A
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JP12708797A
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Makoto Goto
誠 後藤
Izuru Tokumaru
出 得丸
Masato Terasawa
真人 寺沢
Hideaki Yugawa
英明 湯川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マレイン酸を原料として、酵素法によりフマ
ル酸或いはL−アスパラギン酸を効率よく、且つ、高収
率で製造する。 【解決手段】 マレイン酸イソメラーゼ活性を有する微
生物を培養して得られるマレイン酸イソメラーゼを用い
てマレイン酸からフマル酸を製造する方法或いは、マレ
イン酸に更にアスパルターゼ及びアンモニアを加えてL
−アスパラギン酸を製造する際、培養液からマレイン酸
イソメラーゼ活性を有する微生物菌体を分離し、反応に
供するまでの工程の少なくとも一部を酸素制限下で行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフマル酸またはL−
アスパラギン酸の製造法に関する。詳しくは、微生物起
源のマレイン酸イソメラーゼ、あるいは微生物起源のマ
レイン酸イソメラーゼ及びアスパルターゼを用いて、マ
レイン酸を原料としてフマル酸またはL−アスパラギン
酸を効率よく製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】L−アスパラギン酸は、主にフマル酸と
アンモニアに酵素を作用させて製造され、食品添加物、
輸液等に広く利用されている。酵素法によるフマル酸か
らのアスパラギン酸の製造法としては、大腸菌を用いた
方法(北原ら;Amino Acids発酵と代謝;1巻、p102(19
59))、シュードモナス属菌を用いる方法(高橋ら;Ami
no Acids 発酵と代謝;7巻、p23(1963) 、米国特許第
3,310,475)、ブレビバクテリウム属菌を用いる方法(渡
辺ら;日本農芸化学会誌;38巻、p434(1964)、特公昭
61-29718号)等が知られている。マレイン酸は、フマル
酸より安価に入手できるので、L−アスパラギン酸の原
料としてより有利である。マレイン酸を原料とするL−
アスパラギン酸の製造法としてはマレイン酸からアスパ
ラギン酸を生成する微生物菌体を用いてアスパラギン酸
を得る方法(特公昭42-11993、42-11994、42-11996号、
米国特許第3,391,059)が知られているが、これらの方法
は、アスパラギン酸対原料収率、生成速度などが十分と
はいえなかった。
【0003】また、マレイン酸を異性化してフマル酸を
製造し、これを原料としてL−アスパラギン酸を製造す
る方法が知られている。マレイン酸の異性化法として
は、主に化学的方法が提案されているが、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、高温反応の
ためマレイン酸或いはフマル酸の劣化がおこり、副生物
を生成し、収量が低下する等の問題がある。一方、マレ
イン酸イソメラーゼがマレイン酸を異性化してフマル酸
を生成することが報告されているが(K.Otsuka Agric.B
iol.Chem.,25,(9),p726(1961))、酵素学的性質の検討が
成されているにすぎず、工業的に酵素法を利用してフマ
ル酸を製造する検討はほとんどなされていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、酵素法によ
り、効率よく、且つ、高収率でマレイン酸からフマル酸
またはL−アスパラギン酸を製造する工業的有利な方法
の提供を目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、酵素法に
より効率よくフマル酸を製造する方法につき検討を行
い、酸素存在下で培養されたマレイン酸イソメラーゼ活
性を有する微生物を、培養液から菌体分離する工程から
は、酸素との接触を制限して取り扱うことにより、高収
率でマレイン酸からフマル酸を製造することに成功し
た。また、マレイン酸に、マレイン酸イソメラーゼとア
スパルターゼ及びアンモニアを添加してL−アスパラギ
ン酸を製造する際にも、マレイン酸イソメラーゼ活性を
有する微生物を、酸素制限下で取り扱うことにより、高
収率でL−アスパラギン酸を製造することに成功した。
【0006】即ち、本発明の要旨はマレイン酸イソメラ
ーゼ活性を有する微生物を培養して得られるマレイン酸
イソメラーゼによりマレイン酸を異性化してフマル酸を
製造する方法において、培養液からマレイン酸イソメラ
ーゼ活性を有する微生物菌体を分離し異性化反応に供す
るまでの工程の少なくとも一部を酸素制限下で行うこと
を特徴とするフマル酸の製造法並びにマレイン酸イソメ
ラーゼ活性を有する微生物を培養して得られるマレイン
酸イソメラーゼ及びアスパルターゼ活性を有する微生物
を培養して得られるアスパルターゼの存在下、マレイン
酸もしくは無水マレイン酸またはマレイン酸塩と、アン
モニアまたはアンモニウム塩を反応させてL−アスパラ
ギン酸を製造する方法において、培養液からマレイン酸
イソメラーゼ活性を有する微生物菌体を分離し、反応に
供するまでの工程の少なくとも一部を酸素制限下で行う
ことを特徴とするL−アスパラギン酸の製造法に存す
る。
【0007】マレイン酸イソメラーゼを用いてマレイン
酸を異性化してフマル酸を製造する方法、或いはマレイ
ン酸とアンモニアからL−アスパラギン酸を製造する方
法は、まず、マレイン酸イソメラーゼ活性を有する微生
物を培養して多量の微生物を得、次いで、培養液から微
生物菌体を分離する。分離された微生物菌体は、そのま
ま、異性化反応に供するか、或いは、菌体を処理してマ
レイン酸イソメラーゼを分離精製した精製酵素或いは担
体に固定化した酵素等、酵素活性を有する任意の画分を
得て使用される。また、培養液から分離された菌体を、
反応に供する場合であっても、微生物の原料透過性を向
上させる目的で、或いは、夾雑する副反応酵素を抑える
目的で微生物菌体の処理を行った後、反応に供される。
本発明者らは、この過程で菌体あるいは酵素が酸素によ
って失活することを見出した。本発明は、菌体の分離か
ら異性化反応に至る上述の如き前処理工程の少なくとも
一部を、酸素制限下で行うものである。本発明に於て酸
素制限下とは菌体の接する水性媒体または雰囲気中の酸
素濃度を低減すること、好ましくは溶存酸素濃度を4p
pm以下、或いは雰囲気中の酸素濃度を2%以下にする
ことであり、さらに好ましくは、溶存酸素濃度を0.5
ppm以下、或いは雰囲気中の酸素濃度を0.2%以下
に低減することである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を具
体的に説明する。本発明に用いられるマレイン酸イソメ
ラーゼ活性を有する微生物としては、本活性を有する微
生物であれば特に限定されるものではないが、アルカリ
ゲネス(Alcaligenes)属、シュードモナス(Pseudomona
s) 属、キサントモナス(Xanthomonas) 属、バチルス(Ba
cillus)属に属する微生物が好適に用いられる。特にア
ルカリゲネス フェカリス(Alcaligenes faecalis)(例
えば、IFO 12669 、同IFO 13110 、同IFO 13111 、同IA
M 1473)、アルカリゲネス ユウトロフス(Alcaligenes
eutrophus)、シュードモナス フルオレッセンス(Ps
eudomonas fluolescens)(例えばATCC 23728)、キサン
トモナス マルトフィリア(Xanthomonas maltophilia)
(例えばATCC 13270)、バチルス ステアロサーモフィ
ラス(Bacillusstearothermophilus)〔例えば、同MI-10
1株(FERM P-14801)]、バチルス ブレビス(Bacillus
brevis)〔例えば、同MI-103株(FERM P-14803)〕等が好
適に用いられる。さらに、上記微生物の変異株もしくは
遺伝子組換えによる改変株、上記微生物のマレイン酸イ
ソメラーゼ遺伝子を他の微生物に導入することにより作
製された微生物等も使用することができる。
【0009】マレイン酸イソメラーゼ活性を有する微生
物の培養は、炭素源、窒素源、無機物、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
源を混合して用いる。窒素源としては、例えばアンモニ
ア、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム等のアンモニ
ウム塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸アンモニ
ウム等の硝酸塩、尿素等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
ム等の無機塩、鉄、マンガン、亜鉛、銅等が必要に応じ
て用いられる。この他にペプトン、肉エキス、酵母エキ
ス、コーンステイープリカー、カザミノ酸、ビオチン等
の各種ビタミン等の栄養素を培地に添加することができ
る。更にマレイン酸イソメラーゼ活性を高めるために
は、マレイン酸、マロン酸、タートロン酸、シトラコン
酸、メサコン酸等を培地に添加してもよい。これらの添
加濃度は、通常10〜200mM、好ましくは50〜1
00mMである。
【0010】培養条件は、通常、通気攪拌、振とう等に
より、好気的(空気等の酸素含有ガスの存在下)に行
う。この場合の圧力は減圧でも可能であるが、好ましく
は、常圧乃至加圧条件が採用される。温度は、マレイン
酸イソメラーゼ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。次いで培養液から菌体を分離回収する。
菌体回収は、通常の菌体分離方法が採用可能であるが、
好ましくは、遠心分離や限外濾過膜、マイクロフィルタ
ー等の膜での分離方法であり、雰囲気を酸素制限下にで
きる装置であれば、どのようなものでも良い。特に好ま
しいものとして、中空糸型限外濾過膜が挙げられる。
【0011】本発明の1つの方法は、菌体の分離時に、
菌体の保有する酵素が酸素により失活することを少なく
する条件、すなわち、酸素制限下で菌体分離を行うこと
である。酸素を低減させる手段は特に限定されるもので
はないが、例えば菌体の接する雰囲気または水性媒体を
不活性ガス置換する方法が挙げられる。具体的には、酸
素濃度を減少させた空気、窒素、二酸化炭素、アルゴ
ン、ヘリウムから選ばれる1種以上の不活性ガスでシー
ルした雰囲気中、または培養液中に該不活性ガスを流通
させること等で実現させることができる。この場合、不
活性ガスとしては、特に窒素ガスが安価に入手可能であ
ることから、工業的有利に使用される。酸素の低減は少
しでもそれなりの効果はあるが、好ましくは、水性媒体
は溶存酸素濃度4ppm以下、より好ましくは0.5p
pm以下、雰囲気中の酸素濃度は2%以下、より好まし
くは0.2%以下に維持するのがよい。
【0012】また、例えば、培養工程中の酸素または空
気等の酸素含有ガスの流通を培養終了前に停止すること
で、培養液中の溶存酸素量や培養容器内の酸素ガス含有
量を低減させる方法を採用することもできる。好ましく
は、培養終了前に酸素の供給を停止し、更に、前記不活
性ガスを培養液中に供給しながら、その後の遠心分離や
限外濾過膜、マイクロフィルター等の膜での分離を不活
性ガスの雰囲気中で行う方法が採用できる。
【0013】本発明において、マレイン酸のフマル酸へ
の異性化反応或いはL−アスパラギン酸生成反応には、
上記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の処理物も用いるこ
とができる。菌体は、例えば、リン酸緩衝液等の緩衝液
(pH7)等で洗浄した後に使用してもよい。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。本明細書
ではこれらのような、微生物菌体に由来しマレイン酸イ
ソメラーゼ活性を有する画分を「マレイン酸イソメラー
ゼ活性を有する微生物の処理物」と称する。
【0014】微生物菌体からマレイン酸イソメラーゼを
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、マレイン酸イソメ
ラーゼ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イソメラ
ーゼの精製は、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。
また、これら粗酵素画分、精製酵素、菌体あるいは菌体
破砕物等を、アルギン酸ナトリウム水溶液に懸濁し、
0.1−2M塩化カルシウム水溶液を滴下し、球状のア
ルギン酸カルシウムゲルを得る等の方法により、酵素を
安定化した固定化酵素として用いることも出来る。
【0015】菌体をそのまま反応に用いる場合は、菌体
の原料透過性を向上させるため、あるいは、夾雑する副
反応酵素の活性を抑制するための前処理が行われる。透
過性を向上させるための前処理としては、菌体を凍結し
たり或いは、例えば、TritonX-100やTween20 等の界面
活性剤を0.01〜1重量/容量%含有するpH6〜9
の水溶液に、氷温〜45℃、5分〜24時間菌体を保持
したり、菌体を超音波破砕することにより行われる。副
反応酵素の抑制は、例えば、0.5〜30重量/容量%
のアスパラギン酸を含有するpH8〜11のアルカリ性
水溶液中で40〜60℃、5分〜24時間、菌体を保持
することにより行われる。或いは、通常のカラム操作法
により精製しても良い。本発明の他の1つの方法は菌体
の前処理、或いは菌体からの処理物の調製を酸素制限下
に行うことである。酸素を低減させる手段は特に限定さ
れるものではないが、菌体分離の場合と同様、菌体の接
する溶液中に、不活性ガスを吹き込む方法が挙げられ
る。使用される不活性ガスとしては、前述と同様、窒
素、二酸化炭素、アルゴン、ヘリウムが挙げられる。或
いはまた、前処理反応系内を脱気することにより酸素を
制限することも可能である。酸素の低減はそれなりに効
果があるが、好ましくは、菌体が存在する水性媒体の溶
存酸素を4ppm以下、より好ましくは0.5ppm以
下に維持するのが良い。本発明では、菌体分離或いは菌
体の前処理のいずれか一方を酸素制限下に行うことが必
要であり、両者を酸素制限下で行っても良い。
【0016】このようにして得られたマレイン酸イソメ
ラーゼ活性を有する微生物あるいはその処理物を用いて
マレイン酸をフマル酸に異性化する反応は、マレイン酸
水溶液に上述の微生物あるいはその処理物を添加し、p
H5〜10好ましくは6〜9、20〜50℃、好ましく
は25〜37℃の温度で、通常5〜120時間反応させ
る。マレイン酸水溶液のマレイン酸源としては、マレイ
ン酸以外に、その塩(ナトリウム塩、カリウム塩等)、
無水マレイン酸等も使用出来る。本反応液には、必要に
応じカルシウム塩、マグネシウム塩、マンガン塩等の2
価金属塩を添加することができる。反応に用いるマレイ
ン酸水溶液のマレイン酸濃度は通常は0.001〜40
重量/容量%の範囲であり、バッチ反応時には1〜40
重量/容量%、好ましくは10〜30重量/容量%であ
るが、連続反応時においては、マレイン酸濃度が0.0
01〜1重量/容量%程度が好ましい。異性化反応に用
いる菌体またその処理物の使用量は、特に制限されるも
のではないが、菌体重量(湿菌体)として1〜30重量
/容量%の範囲が好適に用いられる。尚、異性化反応時
においても、菌体(酵素)の失活を避けるため、前述の
酸素制限下に行うことが好ましい。
【0017】生成したフマル酸は、限外濾過膜による分
離、遠心分離等により菌体または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、水
洗、乾燥すれば結晶として採取できる。マレイン酸から
アスパラギン酸を製造する場合には、上記方法で製造さ
れたフマル酸をアスパルターゼ活性を有する微生物また
はその処理物の存在下で反応させることもできるし、ア
スパルターゼ活性を有する微生物またはその処理物をマ
レイン酸の異性化反応時に、マレイン酸イソメラーゼ活
性を有する微生物またはその処理物と共存させても良
い。
【0018】本発明において、効率よくL−アスパラギ
ン酸を製造するには、フマル酸製造時すなわち、酸素制
限下で菌体分離或いは前処理して得られたマレイン酸イ
ソメラーゼ活性を有する微生物或いはその処理物を添加
したマレイン酸水溶液に、更に、アスパルターゼとアン
モニアまたはアンモニウム塩を添加して反応させる。ア
スパルターゼはアスパルターゼ活性を有する微生物を培
養して得られる。かかる微生物としては、ブレビバクテ
リウム(Brevibacterium)属、エシェリヒア(Escherichi
a) 属、シュードモナス(Pseudomonas) 属、バチルス(Ba
cillus)属等の微生物が用いられる。例えば、ブレビバ
クテリウム フラバム(Brevibacteriumflavum)MJ-233(F
ERM BP-1497) 、同MJ-233 AB-41(FERM BP-1498)、ブレ
ビバクテリウム アンモニアゲネス ATCC 6872、エシェ
リヒア コリ(Escherichia coli)ATCC 11303、同ATCC 2
7325等が好適に用いられる。アスパルターゼ活性を有す
る微生物の培養には、肉エキス、酵母エキス、ペプトン
等の天然栄養源を添加した一般的な培地を用いることが
出来る。炭素源としてはグルコースやエタノールを添加
することも出来る。更に培地には、必要に応じて、塩化
アンモニウム、硫酸アンモニウム等のアンモニウム塩、
硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム等の
硝酸塩、アンモニア等を窒素源として添加しても良く、
またリン酸カリウム、硫酸マグネシウム、鉄、マンガ
ン、亜鉛、銅等の無機物を添加しても良い。
【0019】L−アスパラギン酸の生成反応に使用する
アスパルターゼとしては、上記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
物等の処理物も用いることができる。菌体は、例えば、
リン酸緩衝液等の緩衝液(pH7)等で洗浄した後に使
用してもよい。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。菌体またはその処理物の使用量は特に制
限されるものではないが、通常、菌体重量(湿菌体)と
して1〜30重量/容量%の範囲が好適に使用される。
【0020】L−アスパラギン酸生成反応に用いられる
マレイン酸水溶液は、フマル酸生成に用いたと同様のマ
レイン酸源を用い、同様のマレイン酸濃度が選ばれる。
マレイン酸イソメラーゼ及びアスパルターゼを含有した
マレイン酸水溶液中に、更に、アンモニアまたはアンモ
ニウム塩が添加され、pH5〜10、好ましくは6〜9
で、20〜50℃、好ましくは25〜37℃に、5〜1
20時間保持することにより酵素反応を進行させる。ア
ンモニウム塩としては、例えば塩化アンモニウム、硫酸
アンモニウム、酢酸アンモニウム等が好適に使用され
る。アンモニア或いはアンモニウム塩は、通常、マレイ
ン酸水溶液中の濃度が0.1〜5M/L程度となる量が
使用される。
【0021】L−アスパラギン酸生成反応時もマレイン
酸イソメラーゼの失活を避けるため、前述の酸素制限下
の条件で反応を行うことが好ましい。かくして生成した
L−アスパラギン酸は反応液中でアンモニウム塩として
存在しているので、限外濾過膜による分離、遠心分離等
の手段により、菌体或いはその処理物と分離した後、硫
酸等電点沈澱法などの公知の方法で沈澱させ、水洗、乾
燥させることにより、結晶として採取することができ
る。
【0022】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施
例に制約されるものではない。 実施例1 (1)マレイン酸イソメラーゼ活性を有する微生物の培
養 肉エキス:10g、ペプトン:10g、NaCl:5
g、マレイン酸10g及び蒸留水:1000ml(苛性
ソーダでpH7.0に調整)の培地100mlを500
ml容の三角フラスコに分注し、120℃、20分間滅
菌処理したものに、アルカリゲネス フェカリスIFO 13
110 菌株を植菌し、空気雰囲気で、30℃にて24時間
振とう培養した。また、上記と同様の培地1000ml
を3L容のジャーファーメンターに入れ、120℃、2
0分間滅菌処理したものに、上記振とう培養液30ml
を接種し、これを空気雰囲気で30℃にて24時間培養
した。得られた培養液に窒素(N 2 )を0.2vvmの
速度で通気し、30分後、中空糸型限外濾過膜(分画分
子量20000:日東電工製)を用いて、N2 を0.2
vvmの速度で供給しながら濃縮分離し、集菌した菌体
を以下の反応に供試した。
【0023】(2)マレイン酸水溶液からのフマル酸生
成 マレイン酸116g、5N苛性ソーダ400ml及びTr
itonX-100 1gに水を加え全量を1000mlとしたも
のを3L容のジャーファーメンターに移し、上記の菌体
(イソメラーゼ菌30g)を添加し、30℃で24時間
反応させた。フマル酸は65g/l得られ、常法通り遠
心分離後、硫酸によりpHを3に下げることによりフマ
ル酸を沈澱させた。得られたフマル酸結晶は62gであ
った。
【0024】実施例2 マレイン酸イソメラーゼ活性を有する微生物の培養は実
施例1と同様に実施した。得られた培養液にアルゴン
(Ar)を0.2vvmの速度で通気し、30分後、中
空糸型限外濾過膜(分画分子量20000:日東電工
製)を用いて、Arを0.2vvmの速度で供給しなが
ら濃縮分離して集菌した菌体を実施例1と同じ条件でマ
レイン酸の異性化反応に供試した。30℃で24時間反
応させた結果、フマル酸は64g/l得られ、常法通り
遠心分離後、硫酸によりpHを3に下げることによりフ
マル酸を沈澱させた。得られたフマル酸結晶は61gで
あった。
【0025】実施例3 マレイン酸イソメラーゼ活性を有する微生物の培養は実
施例1と同様に実施した。得られた培養液にヘリウム
(He)を0.2vvmの速度で通気し、30分後、中
空糸型限外濾過膜(分画分子量20000:日東電工
製)を用いて、Heを0.2vvmの速度で供給しなが
ら濃縮分離して集菌した菌体を、実施例1と同じ条件で
マレイン酸の異性化反応に供試した。30℃で24時間
反応させた結果、フマル酸は64g/l得られ、常法通
り遠心分離後、硫酸によりpHを3に下げることにより
フマル酸を沈澱させた。得られたフマル酸結晶は61g
であった。
【0026】比較例1 マレイン酸イソメラーゼ活性を有する微生物の培養は実
施例1と同様に実施した。得られた培養液を直ちに、中
空糸型限外濾過膜(分画分子量20000:日東電工
製)を用いて、濃縮分離して集菌した菌体を、実施例1
と同じ条件でマレイン酸の異性化反応に供試した。30
℃で24時間反応させた結果、フマル酸は44g/l得
られ、常法通り遠心分離後、硫酸によりpHを3に下げ
ることによりフマル酸を沈澱させた。得られたフマル酸
結晶は41gであった。
【0027】実施例4 (1)マレイン酸イソメラーゼ活性を有する微生物の培
養 肉エキス:10g、ペプトン:10g、NaCl:5
g、マレイン酸10g及び蒸留水:1000ml(苛性
ソーダでpH7.0に調整)の培地100mlを500
ml容の三角フラスコに分注し、120℃、20分間滅
菌処理したものに、アルカリゲネス フェカリスIFO 12
669 菌株を植菌し、空気雰囲気で、30℃にて24時間
培養した。また、上記と同様の培地1000mlを3L
容のジャーファーメンターに入れ、120℃、20分間
滅菌処理したものに、上記振とう培養液30mlを接種
し、これを30℃にて24時間培養した。得られた培養
液にN2 を0.2vvmの速度で通気し、30分後、中
空糸型限外濾過膜(分画分子量20000:日東電工
製)を用いて、N2 を0.2vvmの速度で供給しなが
ら濃縮分離して集菌した菌体を、以下の前処理に供試し
た。
【0028】(2)マレイン酸イソメラーゼ活性を有す
る微生物の前処理(リンゴ酸副生活性の除去) アスパラギン酸100g、アンモニア:180ml、塩
化カルシウム:2.2g、Tween20 :0.8g(水で全
量1Lとする)よりなる組成液に30分間N2を吹き込
みながら攪拌し、その後(1)で得られた集菌体を懸濁
し、N2 を0.02vvmの速度で供給して攪拌し、N
2 シール下で45℃、3時間インキュベートした。次い
で遠心分離(8000rpm、15分、4℃)して菌体
を回収した。
【0029】(3)マレイン酸水溶液からのフマル酸生
成 マレイン酸116g、5N苛性ソーダ400ml及びTr
itonX-100 1gに水を加え全量を1000mlとしたも
のを3L容のジャーファーメンターに移し、回収した菌
体(イソメラーゼ菌30g)を添加し、30℃で24時
間反応させた。フマル酸は74g/l得られ、常法通り
遠心分離後、硫酸によりpHを3に下げることによりフ
マル酸を沈澱させた。得られたフマル酸結晶は69gで
あった。
【0030】比較例2 (1)マレイン酸イソメラーゼ活性を有する微生物の培
養及び菌体分離は実施例4と同様に実施した。 (2)マレイン酸イソメラーゼ活性を有する微生物の前
処理 回収した菌体は、夾雑するリンゴ酸副生活性を以下の前
処理方法で除いた。すなわち、アスパラギン酸:100
g、アンモニア:180ml、塩化カルシウム:2.2
g、Tween20 :0.8g(水で全量1Lとする)よりな
る組成液にN2を吹き込まずに集菌体を懸濁し、反応器
をシールすることなく45℃、3時間インキュベートし
た。次いで遠心分離(8000rpm、15分、4℃)
して菌体を回収し、実施例4と同じ条件でマレイン酸の
異性化反応に供試した。30℃で24時間反応させた結
果、フマル酸は49g/l得られ、常法通り遠心分離
後、硫酸によりpHを3に下げることによりフマル酸を
沈澱させた。得られたフマル酸結晶は45gであった。
【0031】実施例5 (1)マレイン酸イソメラーゼ活性を有する微生物の培
養及び菌体の分離は実施例1と同様に実施した。 (2)アスパルターゼ活性を有する微生物の培養 尿素:4g、(NH4 2 SO4 :14g、KH2 PO
4 :0.5g、K2 HPO4 :0.5g、MgSO4
7H2 O:0.5g、FeSO4 ・7H2 0:20m
g、MnSO4 ・nH2 O:20mg、D−ビオチン:
200μg、塩酸チアミン:100μg、酵母エキス1
g、カザミノ酸1g及び蒸留水:1000ml(pH
6.6)からなる培地100mlを500ml容の三角
フラスコに分注し、120℃、15分間滅菌処理したも
のに滅菌済み50%グルコース水溶液4mlを加え、ブ
レビバクテリウム フラバムAB-41 菌株を植菌し、33
℃にて24時間振とう培養した。
【0032】また、上記と同様の培地1000mlを2
L容のジャーファーメンターに入れ,120℃、20分
間滅菌処理したものに、上記振とう培養液20mlと滅
菌済み50%グルコース水溶液200mlを加え、これ
を33℃にて24時間培養した。得られた培養液を遠心
分離(8000rpm、15分、4℃)して集菌した。
本菌体は、夾雑するリンゴ酸副生活性を以下の方法で除
いた。すなわち、アスパラギン酸:100g、アンモニ
ア:180ml、塩化カルシウム:2.2g、Tween20
:0.8g(水で全量1Lとする)よりなる組成液に
集菌体を懸濁し、45℃、3時間振とうし、遠心分離
(8000rpm、15分、4℃)して菌体を回収し
た。
【0033】(3)マレイン酸とアンモニアからのアス
パラギン酸生成 回収した両菌体(イソメラーゼ菌20g、アスパルター
ゼ菌60g)をマレイン酸116g、アンモニア132
mlに水を加えて1000ml、pH8に調整し、3L
容のジャーファーメンターに移した反応液に添加し、窒
素ガスを0.2vvmの速度で流しながら30℃で48
時間反応させた。この時、反応液中のフマル酸濃度はお
おむね0.2%に維持された。反応後、遠心分離により
菌体を分離した後、生成したL−アスパラギン酸アンモ
ニウムに、硫酸を加えてアスパラギン酸を沈澱させ、水
洗後乾燥させ、アスパラギン酸結晶を得た。得られた結
晶は127gであった。
【0034】実施例6 (1)マレイン酸イソメラーゼ活性を有する微生物の培
養は実施例1と同様に実施した。得られた培養液にAr
を0.2vvmの速度で通気し、30分後、中空糸型限
外濾過膜(分画分子量20000:日東電工製)を用い
て、Arを0.2vvmの速度で供給しながら濃縮分離
して集菌した菌体を、以下の反応に供試した。 (2)アスパルターゼ活性を有する微生物の培養及び菌
体の分離は実施例5と同様に実施した。
【0035】(3)マレイン酸とアンモニアからのアス
パラギン酸生成 回収した両菌体(イソメラーゼ菌20g、アスパルター
ゼ菌60g)を、3L容のジャーファーメンターに移し
た実施例5と同じ組成の反応液に添加し、窒素ガスを
0.2vvmの速度で流しながら30℃で48時間反応
させた。この時、反応液中のフマル酸濃度はおおむね
0.2%に維持された。反応後、菌体を分離し、生成し
たL−アスパラギン酸アンモニウムに、硫酸を加えてア
スパラギン酸を沈澱させ、水洗後乾燥させ、アスパラギ
ン酸結晶を得た。得られた結晶は126gであった。
【0036】実施例7 (1)マレイン酸イソメラーゼ活性を有する微生物の培
養は実施例1と同様に実施した。得られた培養液にHe
を0.2vvmの速度で通気し、30分後、中空糸型限
外濾過膜(分画分子量20000:日東電工製)を用い
て、Heを0.2vvmの速度で供給しながら濃縮分離
して集菌した菌体を、以下の反応に供試した。 (2)アスパルターゼ活性を有する微生物の培養及び菌
体の分離は実施例5と同様に実施した。
【0037】(3)マレイン酸とアンモニアからのアス
パラギン酸生成 回収した両菌体(イソメラーゼ菌20g、アスパルター
ゼ菌60g)を、3L容のジャーファーメンターに移し
た実施例5と同じ組成の反応液に添加し、窒素ガスを
0.2vvmの速度で流しながら30℃で48時間反応
させた。この時、反応液中のフマル酸濃度はおおむね
0.2%に維持された。反応後、菌体を分離し、生成し
たL−アスパラギン酸アンモニウムに、硫酸を加えてア
スパラギン酸を沈澱させ、水洗後乾燥させ、アスパラギ
ン酸結晶を得た。得られた結晶は127gであった。
【0038】実施例8 (1)マレイン酸イソメラーゼ活性を有する微生物の培
養は実施例1と同様に実施した。得られた培養液に窒素
ガスを0.2vvmの速度で通気し、30分後、中空糸
型限外濾過膜(分画分子量20000:日東電工製)を
用いて、N2 を0.2vvmの速度で供給しながら濃縮
分離して集菌した菌体を、実施例4と同様に前処理して
夾雑するリンゴ酸副生活性を除いた。 (2)アスパルターゼ活性を有する微生物の培養及び菌
体の分離は実施例5と同様に実施した。
【0039】(3)マレイン酸とアンモニアからのアス
パラギン酸生成 回収した両菌体(イソメラーゼ菌20g、アスパルター
ゼ菌60g)を、3L容のジャーファーメンターに移し
た実施例5と同じ組成の反応液に添加し、窒素ガスを
0.2vvmの速度で流しながら30℃で48時間反応
させた。この時、反応液中のフマル酸濃度はおおむね
0.2%に維持された。反応後、菌体を分離し、生成し
たL−アスパラギン酸アンモニウムに硫酸を加えてアス
パラギン酸を沈澱させ、水洗後乾燥させ、アスパラギン
酸結晶を得た。得られた結晶は130gであった。
【0040】比較例3 (1)マレイン酸イソメラーゼ活性を有する微生物の培
養は実施例1と同様に実施した。得られた培養液をその
まま、中空糸型限外濾過膜(分画分子量20000:日
東電工製)を用いて、濃縮分離して集菌した菌体を、比
較例2と同様に前処理して夾雑するリンゴ酸副生活性を
除いた。 (2)アスパルターゼ活性を有する微生物の培養及び菌
体の分離は実施例5と同様に実施した。
【0041】(3)マレイン酸とアンモニアからのアス
パラギン酸生成 回収した両菌体(イソメラーゼ菌20g、アスパルター
ゼ菌60g)を、3L容のジャーファーメンターに移し
た実施例5と同じ組成の反応液に添加し、窒素ガスを
0.2vvmの速度で流しながら30℃で48時間反応
させた。この時、反応液中のフマル酸濃度はおおむね
0.2%に維持された。反応後、菌体を分離し、生成し
たL−アスパラギン酸アンモニウムに硫酸を加えてアス
パラギン酸を沈澱させ、水洗後乾燥させ、アスパラギン
酸結晶を得た。得られた結晶は75gであった。
【0042】
【発明の効果】本発明の製造法によれば、特殊な製造装
置等を用いることなく、効率よく、かつ高収率でマレイ
ン酸を原料としてフマル酸またはL−アスパラギン酸を
製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯川 英明 茨城県稲敷郡阿見町中央8−3−1 三菱 化学株式会社筑波研究所内

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マレイン酸イソメラーゼ活性を有する微
    生物を培養して得られるマレイン酸イソメラーゼにより
    マレイン酸を異性化してフマル酸を製造する方法におい
    て、培養液からマレイン酸イソメラーゼ活性を有する微
    生物菌体を分離し異性化反応に供するまでの工程の少な
    くとも一部を酸素制限下で行うことを特徴とするフマル
    酸の製造法。
  2. 【請求項2】 培養液からマレイン酸イソメラーゼ活性
    を有する微生物菌体を分離する工程を、酸素制限下で行
    うことを特徴とする請求項1記載のフマル酸の製造法。
  3. 【請求項3】 培養液から分離されたマレイン酸イソメ
    ラーゼ活性を有する微生物菌体を酸素制限下で前処理
    し、異性化反応に供することを特徴とする請求項1記載
    のフマル酸の製造法。
  4. 【請求項4】 培養液から菌体を分離する工程及び前処
    理を行う工程を酸素制限下で行うことを特徴とする請求
    項1記載のフマル酸の製造法。
  5. 【請求項5】 前処理が、培養液から分離された菌体か
    らマレイン酸イソメラーゼの少なくとも一部を分離する
    処理であることを特徴とする請求項3または4記載のフ
    マル酸の製造法。
  6. 【請求項6】 前処理が、マレイン酸イソメラーゼ活性
    を有する微生物を、アスパラギン酸を含有するアルカリ
    性水溶液中で、加熱する処理であることを特徴とする請
    求項3または4記載のフマル酸の製造法。
  7. 【請求項7】 前処理が、マレイン酸イソメラーゼ活性
    を有する微生物を少なくとも0.01〜1重量/容量%
    の界面活性剤を含有するアルカリ性水溶液と接触させる
    処理であることを特徴とする請求項3または4記載のフ
    マル酸の製造法。
  8. 【請求項8】 菌体の接する水性媒体または雰囲気を不
    活性ガス置換により酸素制限することを特徴とする請求
    項1〜7のいずれか1項に記載のフマル酸の製造法。
  9. 【請求項9】 不活性ガスが窒素、二酸化炭素、アルゴ
    ン、ヘリウムから選ばれることを特徴とする請求項8記
    載のフマル酸の製造法。
  10. 【請求項10】 菌体の接する水性媒体または雰囲気を
    脱気することにより酸素制限することを特徴とする請求
    項1〜7のいずれか1項に記載のフマル酸の製造法。
  11. 【請求項11】 マレイン酸イソメラーゼ活性を有する
    微生物を培養して得られるマレイン酸イソメラーゼ及び
    アスパルターゼ活性を有する微生物を培養して得られる
    アスパルターゼの存在下、マレイン酸もしくは無水マレ
    イン酸またはマレイン酸塩と、アンモニアまたはアンモ
    ニウム塩を反応させてL−アスパラギン酸を製造する方
    法において、培養液からマレイン酸イソメラーゼ活性を
    有する微生物菌体を分離し、反応に供するまでの工程の
    少なくとも一部を酸素制限下で行うことを特徴とするL
    −アスパラギン酸の製造法。
  12. 【請求項12】 培養液からマレイン酸イソメラーゼ活
    性を有する微生物菌体を分離する工程を、酸素制限下で
    行うことを特徴とする請求項11記載のL−アスパラギ
    ン酸の製造法。
  13. 【請求項13】 培養液から分離されたマレイン酸イソ
    メラーゼ活性を有する微生物菌体を酸素制限下で前処理
    し、反応に供することを特徴とする請求項11記載のL
    −アスパラギン酸の製造法。
  14. 【請求項14】 培養液から菌体を分離する工程及び前
    処理を行う工程を酸素制限下で行うことを特徴とする請
    求項11記載のL−アスパラギン酸の製造法。
  15. 【請求項15】 前処理が、培養液から分離された菌体
    からマレイン酸イソメラーゼの少なくとも一部を分離す
    る処理であることを特徴とする請求項13または14記
    載のL−アスパラギン酸の製造法。
  16. 【請求項16】 前処理が、マレイン酸イソメラーゼ活
    性を有する微生物を、アスパラギン酸を含有するアルカ
    リ性水溶液中で、加熱する処理であることを特徴とする
    請求項13または14記載のL−アスパラギン酸の製造
    法。
  17. 【請求項17】 前処理が、マレイン酸イソメラーゼ活
    性を有する微生物を少なくとも0.01〜1重量/容量
    %の界面活性剤を含有するアルカリ性水溶液と接触させ
    る処理であることを特徴とする請求項13または14記
    載のL−アスパラギン酸の製造法。
  18. 【請求項18】 菌体の接する水性媒体または雰囲気を
    不活性ガス置換により酸素制限することを特徴とする請
    求項11乃至17のいずれか1項に記載のL−アスパラ
    ギン酸の製造法。
  19. 【請求項19】 不活性ガスが窒素、二酸化炭素、アル
    ゴン、ヘリウムから選ばれることを特徴とする請求項1
    8記載のL−アスパラギン酸の製造法。
  20. 【請求項20】 菌体の接する水性媒体または雰囲気を
    脱気することにより酸素制限することを特徴とする請求
    項11乃至17のいずれか1項に記載のL−アスパラギ
    ン酸の製造法。
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