JPH11243980A - ピルビン酸の製造方法 - Google Patents
ピルビン酸の製造方法Info
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- JPH11243980A JPH11243980A JP4730298A JP4730298A JPH11243980A JP H11243980 A JPH11243980 A JP H11243980A JP 4730298 A JP4730298 A JP 4730298A JP 4730298 A JP4730298 A JP 4730298A JP H11243980 A JPH11243980 A JP H11243980A
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Abstract
的に有利なピルビン酸の製造方法を提供すること。 【解決手段】 環状イミド資化性を有し、フマル酸をピ
ルビン酸に変換する能力を持つシュウドモナス属に属す
る微生物をフマル酸に作用させ、生成するピルビン酸を
採取することを含むピルビン酸の製造方法。
Description
を資化する活性を有し、フマル酸をピルビン酸に変換す
る活性を有する微生物をフマル酸に作用させ、生成する
ピルビン酸を採取することを特徴とするピルビン酸の製
造方法に関する。ピルビン酸は、生体代謝の重要中間体
であり、各種アミノ酸ならびに医薬、農薬等の合成原料
として有用である。
して各種微生物を糖質を炭素源とする発酵培地に培養
し、培養液中にピルビン酸を蓄積させる方法が知られて
いる。これまでに各種微生物を酢酸、プロピオン酸を主
炭素源とする培地で培養する方法(特公昭51-34475)、
炭素数2-10の脂肪酸アミドを主炭素源とする培地で培養
する方法(特公昭52-112)、グルコン酸含有培地で培養
する方法(特公昭51-38792)、糖質を主炭素源とする発
酵培地に培養する方法(特公昭57-796、特公昭51-3447
5、特開昭57-159492 、特開昭61-146190 )が発酵法に
よるピルビン酸の製法として知られている。しかしなが
ら、発酵法による製法は発酵時間も長く、副生物が多い
ため工業的に満足のいくものではなかった。これらの欠
点を解決すべく微生物の培養物を酵素源として基質を変
換する方法が開発された。微生物変換による反応として
は、例えばL-酒石酸にL-酒石酸デヒドラターゼ活性を有
する微生物を作用させ、L-酒石酸をピルビン酸に変換す
る方法(特開昭60-248187 、特開昭61-12293)、フマル
酸をピルビン酸に変換する能力を持つ微生物をフマル酸
に作用させる方法(特開昭61-40796)、フマラーゼ、ピ
ルビン酸−リンゴ酸カルボキシラーゼおよびNADHオ
キシダーゼの存在下にフマル酸、金属イオン、NADも
しくはNADHを反応させる方法(特開昭64-43197)が
知られている。しかし、L-酒石酸をピルビン酸に変換す
る方法(特開昭60-248187 、特開昭61-12293)では反応
速度、収率、転換率の向上を図るためには反応を不活性
ガスシール下で行う必要があるため、工業的スケールで
の反応は難しい。また、フマル酸をピルビン酸に変換す
る能力を持つ微生物をフマル酸に作用させる方法(特開
昭61-40796)は収率が低く、実際的な収率でピルビン酸
を得るには反応液中に2-ケトカルボン酸を添加する必要
があるため経済的に不利である。また反応時に2-ケトカ
ルボン酸に対応するアミノ酸が同時に副生してしまうた
め、反応液からピルビン酸を分離精製するのが煩雑とな
る。フマラーゼ、ピルビン酸−リンゴ酸カルボキシラー
ゼおよびNADHオキシダーゼの存在下にフマル酸、金
属イオン、NADもしくはNADHを反応させる方法
(特開昭64-43197)ではNADHオキシダーゼを添加し
ない場合には、反応収率は非常に低いが、NADHオキ
シダーゼの調製は煩雑な操作が必要であり、また少量と
はいえ高価な補酵素の添加が必要なため、経済的に不利
である。このように、いずれの方法も欠点があり工業的
に実際的とは言い難く、さらに優れたピルビン酸の製造
方法が求められている。
原料とし、プロセスが単純で工業的に有利なピルビン酸
の製造方法を提供すること目的とする。
法の欠点を改良するために鋭意検討の結果、環状イミド
化合物を資化する活性を有するシュウドモナス属に属す
る微生物が、反応液中に2-ケトカルボン酸のような反応
の基質以外の添加物や、NADHオキシダーゼのような
補酵素再生のための酵素の添加無しに高収率、高蓄積で
フマル酸をピルビン酸に変換する能力を持つとの知見に
基づくものである。すなわち、本発明は、環状イミド化
合物を資化する活性を有し、フマル酸をピルビン酸に変
換する能力を有する、シュウドモナス属に属する微生物
の培養物、該培養物より分離した微生物菌体または該微
生物の菌体の処理物をフマル酸に作用せしめ、生成する
ピルビン酸を採取することを特徴とするピルビン酸の製
造方法を提供する。
資化能を有するとは、各種環状イミド化合物を単一炭素
源として生育できることを意味し、本発明に用いられる
微生物としては、環状イミド化合物資化能を有し、高収
率でフマル酸をピルビン酸に変換する能力を持つシュウ
ドモナス属に属する細菌であれば、野生株、変異株、細
胞融合法、遺伝子操作法その他の遺伝的手法で誘導され
る組換え株のいずれも用いることができる。これらの微
生物は、スクシンイミド、グルタルイミドまたはフタル
イミド等の環状イミド化合物を資化可能であるが、特に
スクシンイミドまたはグルタルイミドを資化する能力を
有する微生物が好ましい。これらの微生物の具体的な例
としては、例えば以下のような菌株を挙げることができ
る。 シュウドモナス・フルオレッセンス(Pseudomonas fluor
escens)IFO3081 シュウドモナス・フルオレッセンス(Pseudomonas fluor
escens)IFO3925 シュウドモナス・フラギ(Pseudomonas fragi)IFO3458 シュウドモナス・アエルギノザ(Pseudomonas aeruginos
a)IFO3918 シュウドモナス・プチダ(Pseudomonas putida)IFO12996 シュウドモナス・プチダ(Pseudomonas putida)IFO3738 シュウドモナス・クロロラフィス(Pseudomonas chloror
aphis)IFO3904 シュウドモナス・パボナセア(Pseudomonas pavonacea)I
FO12055
限はなく、通常の炭素源、窒素源、無機イオン更に必要
ならば有機栄養源を含む通常の培地でよい。炭素源とし
ては、グルコ−ス等の炭水化物、グリセロ−ル等のアル
コ−ル類、有機酸、その他が適宜使用される。窒素源と
しては、アンモニアガス、アンモニア水、アンモニウム
塩、その他が用いられる。無機イオンとしては、マグネ
シウムイオン、燐酸イオン、カリウムイオン、鉄イオ
ン、マンガンイオン、その他が必要に応じ適宜使用され
る。有機栄養源としては、ビタミン、アミノ酸等及びこ
れらを含有するレバーエキス、酵母エキス、麦芽エキ
ス、ペプトン、肉エキス、コ−ンスティ−プリカ−、カ
ゼイン分解物、その他が適宜用いられる。また、酵素の
誘導剤としてスクシンイミド、グルタルイミド、フタル
イミドなどの環状イミド化合物を培地に添加することに
よって、フマル酸をピルビン酸に変換する活性が向上す
る場合がある。培地中の環状イミド化合物の濃度は0.1
〜5重量%(以下、%と略称する)であるのが好まし
く、より好ましくは0.5〜1%である。培養条件にも格
別の制限はなく、例えば、好気的条件下pH5〜8及び温
度25〜40℃の範囲内でpH及び温度を適当に制限しつつ12
〜96時間程度培養を行なえばよい。
用せしめる方法としては、かくして得られる微生物培養
物にフマル酸を添加して反応させる方法、微生物培養物
から遠心分離等により菌体を分離し、これをそのままも
しくは洗浄した後、緩衝液に再懸濁したものにフマル酸
を添加して反応させる方法等がある。また、微生物菌体
の処理物として、菌体破砕物、アセトン処理菌体、凍結
乾燥菌体、あるいはポリアクリルアミドゲル法、カラギ
ーナン法、アルギン酸ゲル法等の公知の方法で固定化し
た菌体も用いることもできる。更に、微生物菌体処理物
としては、菌体抽出物もしくは菌体から公知の方法を組
み合わせて精製取得した酵素等も使用できる。
〜35℃で、pH4.0 〜9.0 望ましくはpH7.0 〜8.0 で好結
果を与える。反応には、静置反応あるいは撹はん反応の
いずれの方法も採用し得る。反応時間は、使用する菌体
の活性、フマル酸濃度などの条件によって異なるが、1
〜100 時間が望ましい。フマル酸の塩としてはアンモニ
ウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩等が
使用される。反応液中のフマル酸の添加量は格別の制限
はないが、一般には0.1 〜20%(w/v) が適当である。こ
の濃度を初発から添加してもよいし、逐次添加により最
終的にこの濃度になるように添加してもよい。このよう
にして生成したピルビン酸を反応終了混合物より採取分
離するには、合成吸着樹脂を用いる方法や沈殿剤を用い
る方法、その他通常の採取分離方法が採用できる。
ルビン酸に変換する能力を持つ微生物を用い、反応液中
に反応の基質以外の添加物無しに、単純なプロセスでピ
ルビン酸を製造することができる。以下、実施例にて本
発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定さ
れるものではない。
が、本発明はこれらの例に限定されるものではない。な
お、本実施例において、原料のフマル酸および生成した
ピルビン酸は、高速液体クロマトグラフィー(HPL
C)により、下記の条件にて分析した。 カラム:YMC-pack ODS-AQ AQ-303〔YMC 社製品〕 移動層:20mMリン酸バッファー(pH2.8 ) 流 速:0.7 ml/min、温 度:30℃、検 出:UV220nm 実施例 1 下記の成分を含有するスクリーニング用培地(寒天培
地)に各種菌を接種して培養し、環状イミド化合物を資
化する活性を有する微生物を選択した。 KH2 PO4 :0.1% K2 HPO4 :0.1% MgSO4 ・7H2 O:0.03% NH4 Cl:0.2% YEAST EXTRACT(酵母エキス):0.01% 環状イミド化合物(スクシンイミド):0.15% 上記の方法で選択した菌株を用いて、ピルビン酸を以下
の方法で調製した。トリプトン(Difco社製品)0.2% (w/
v)、酵母エキス(Difco)0.2%%、KH2PO4 0.1%、スクシ
ンイミド0.5 %を含む培地50ml(細菌と放線菌の培養に
はpH7.0 、酵母の培養にはpH6.0 に調製)を500ml 坂口
フラスコに分注し、120 ℃、20分間加熱滅菌した。この
培地に各菌株を接種し、28℃で2 〜3 日間振とう培養し
た。該培養液から遠心分離により菌体を集め、生理食塩
水で1 回洗浄した。フマル酸ナトリウム100mM を0.1Mト
リス−HCl 緩衝液 (pH 7.5) に溶解し、試験管に1ml ず
つ分注した。この反応液にそれぞれの培養菌体を湿重量
で約5%(w/v) となるように添加し、pH 7.5、28℃にて
16時間振とう反応を行った。反応後、遠心分離により菌
体を除いた後、生成したピルビン酸を定量した。この結
果を表1に示した。表1に示したようにいずれの菌体を
用いた反応によってもフマル酸よりピルビン酸が効率よ
く生成蓄積した。
co)0.2%%、KH2PO4 0.1%、スクシンイミド0.5 %を含
む培地50ml(pH7.0 )を500ml 坂口フラスコに分注し、
120 ℃、20分間加熱滅菌した。この培地にシュウドモナ
ス・プチダ(Pseudomonas putida)IFO3738 を接種し、28
℃で2日間振とう培養した。該培養液から遠心分離によ
り菌体を集め、生理食塩水で1 回洗浄した。フマル酸ナ
トリウム100mM を0.1Mトリス−HCl 緩衝液 (pH 7.5)1ml
に溶解した。この反応液に培養菌体を湿重量で約5%(w
/v) となるように添加し、pH 7.5、28℃にて振とう反応
を行った。反応開始より24時間および48時間目にフマル
酸ナトリウム100mM を追加添加し(合計300mM )72時間
反応を行った。遠心分離により菌体を除いた後、生成し
たピルビン酸を定量したところ139.8mM のピルビン酸が
モル収率46.6% で生成蓄積した。
Claims (3)
- 【請求項1】 環状イミド化合物を資化する活性を有
し、フマル酸をピルビン酸に変換する能力を有する、シ
ュウドモナス属に属する微生物の培養物、該培養物より
分離した微生物菌体または該微生物の菌体の処理物をフ
マル酸に作用せしめ、生成するピルビン酸を採取するこ
とを特徴とするピルビン酸の製造方法。 - 【請求項2】 シュウドモナス属に属する微生物がシュ
ウドモナス・プチダである請求項1記載のピルビン酸の
製造方法。 - 【請求項3】 環状イミド化合物がスクシンイミド、グ
ルタルイミドまたはフタルイミドである請求項1記載の
ピルビン酸の製造方法。
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JP4730298A JP3817725B2 (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | ピルビン酸の製造方法 |
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