JPH11341979A - ニトリラーゼ高生産性微生物菌体の製造法 - Google Patents

ニトリラーゼ高生産性微生物菌体の製造法

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JPH11341979A
JPH11341979A JP15175898A JP15175898A JPH11341979A JP H11341979 A JPH11341979 A JP H11341979A JP 15175898 A JP15175898 A JP 15175898A JP 15175898 A JP15175898 A JP 15175898A JP H11341979 A JPH11341979 A JP H11341979A
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nitrilase
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Takeshi Watabe
健 渡部
Takahiro Ishikawa
高広 石川
Masahiro Yokoyama
雅裕 横山
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Nippon Soda Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ニトリラーゼ産生能を有する微生物の培養に
際し、特定の培養条件を採用することにより、ニトリラ
ーゼ活性の高い微生物菌体の製造法を提供すること。 【解決手段】 ニトリラーゼ産生能を有する微生物、例
えばアースロバクター(Arthrobacter)属に属するアー
スロバクター(Arthrobacter) sp. NSSC104株を培地に
培養し、その対数増殖期が終了した後、炭素源、好まし
くは糖類を添加、好ましくは対数増殖期までに資化され
た窒素源の全窒素換算重量に対して、全炭素換算量とし
て5〜20倍の量添加してさらに熟成培養し、ニトリラ
ーゼ高生産性微生物菌体を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニトリラーゼ酵素
活性の高い微生物菌体を高収量で生産するニトリラーゼ
高生産性微生物菌体の製造法に関する。酵素ニトリラー
ゼを生成蓄積する能力を有する微生物や酵素ニトリラー
ゼは、種々のニトリルを加水分解して対応する有機酸を
製造する触媒として有用である。
【0002】
【従来の技術】従来、ニトリラーゼ産生能を有する微生
物としては、例えば、カゼオバクター(Caseobacter)
属、シュードモナス(Pseudomonas)属、アルカリゲネ
ス(Alcaligenes)属、コリネバクテリウム(Corynebac
terium)属、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)
属、ノカルジア(Nocardia)属、ロドコッカス(Rhodoc
occus)属、アースロバクター(Arthrobacter)属、ゴ
ルドナ(Gordona)属、バチルス(Bacillius)属、バク
テリジウム(Bacteridium)属、ミクロコッカス(Micro
coccus)属、アシネトバクター(Acinetobacter)属等
に属する微生物が知られている[特公昭63−2596
号公報、特開平3−251192号公報、特開平4−4
0898号公報、特開平8−173152号公報、特開
平8−173175号公報、国際公開WO96−094
03号公報、国際公開97−32030号公報参照]。
【0003】しかし、ニトリラーゼ産生能を有する微生
物におけるニトリラーゼの活性は一般に低く、そのニト
リラーゼ活性を高めるため、上記特公昭63−2596
号公報、特開平3−251192号公報、特開平8−1
73152号公報等に記載されているように、イソブチ
ロニトリル、エチレンシアンヒドリンなどのニトリル化
合物やラクタム化合物をニトリラーゼ誘導物質として添
加して微生物の培養を行う方法が提案されている。これ
らニトリラーゼ誘導物質の添加によりニトリラーゼの活
性発現にかなりの改善が見られるものの、実用的見地か
らは未だ不十分で、更に高いニトリラーゼ活性の発現を
実現するニトリラーゼ高生産性微生物菌体の製造法の開
発が望まれていたが、微生物のニトリラーゼ産生能を高
める手段として、特定の培養条件すなわち微生物の増殖
停止後に、炭素源のみを更に添加することが有効である
ことは、従来知られていなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、本発明の課
題は、ニトリラーゼ産生能を有する微生物の培養に際
し、特定の培養条件を採用することにより、ニトリラー
ゼ活性の高い微生物菌体を得ることができるニトリラー
ゼ高生産性微生物菌体の製造法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ニトリラ
ーゼ産生能を有する微生物の培養条件、特に培地中の炭
素源と窒素源のバランスを種々検討した結果、微生物の
増殖停止後、すなわち、対数増殖期終了後に、炭素源の
みを添加することにより、微生物菌体当たりのニトリラ
ーゼ酵素の発現量が著しく向上することを見い出し、本
発明を完成するに至った。
【0006】すなわち、本発明は、ニトリラーゼ産生能
を有する微生物、例えばアースロバクター(Arthrobact
er)属に属するアースロバクター(Arthrobacter) sp.
NSSC104株を培地に培養し、その対数増殖期が終了した
後、炭素源、好ましくは糖類を添加してさらに熟成培養
することを特徴とするニトリラーゼ高生産性微生物菌体
の製造法に関する。
【0007】また本発明は、ニトリラーゼ産生能を有す
る微生物、例えばアースロバクター(Arthrobacter)属
に属するアースロバクター(Arthrobacter) sp. NSSC1
04株を培地に培養し、その対数増殖期が終了した後、炭
素源、好ましくは糖類を、対数増殖期までに資化された
窒素源の全窒素換算重量に対して、全炭素換算量として
5〜20倍の量添加してさらに熟成培養することを特徴
とするニトリラーゼ高生産性微生物菌体の製造法に関す
る。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明において、ニトリラーゼ産
生能を有する微生物とは、種々のニトリルを加水分解し
て対応する有機酸を生成させることができる微生物を意
味し、ニトリラーゼ産生能を有する微生物としては、前
記したカゼオバクター属、シュードモナス属、アルカリ
ゲネス属、コリネバクテリウム属、ブレビバクテリウム
属、ノカルジア属、ロドコッカス属、アースロバクター
属、ゴルドナ属、バチルス属、バクテリジウム属、ミク
ロコッカス属、アシネトバクター属等に属する公知のニ
トリラーゼ産生微生物を例示することができるが、これ
らに限ることなく、例えば遺伝子操作により得られるニ
トリラーゼ産生能を有する微生物であっても用いること
ができる。
【0009】そして、ニトリラーゼ産生能を有する微生
物として、具体的には、アースロバクター属の微生物、
例えば、アースロバクター(Arthrobacter) sp. NSSC1
04[FERM BP−5829]、アースロバクター
(Arthrobacter) sp. HR4[FERM P−1130
2]等を挙げることができる。これらのうち、アースロ
バクター sp. NSSC104株は、本出願人によって見出され
たものであり、その菌学的性質は、国際公開WO97−
32030号公報に記載されている。
【0010】ニトリラーゼ産生能を有する微生物の培養
に使用される培地としては、該微生物が生育しうるもの
であれば天然培地、合成培地のいずれであってもよく、
該微生物が資化しうる炭素源、窒素源、無機塩類等の他
に、ニトリラーゼ酵素誘導物質を含有する培地が好まし
い。そして、ニトリラーゼ酵素誘導物質としては、イソ
ブチロニトリル、エチレンシアンヒドリン等のニトリル
化合物、ε−カプロラクタム等の環状アミド化合物など
を例示することができる。
【0011】また、炭素源としては、グルコース、フラ
クト−ス、スクロース、マルトース又はこれらを含有す
る糖蜜等の糖類や、デンプン又はデンプン加水分解物等
の炭水化物や、酢酸、乳酸等の有機酸や、エタノール、
グリセリン、プロパノール等のアルコール類が、単独又
は混合して用いられる。これらの炭素源は、熟成培養に
おける炭素源としても用いられるが、熟成培養における
炭素源としては、これらの中でも工業的に均質な物が安
価に入手することができる点で糖類が好ましい。
【0012】窒素源としては、アミン類、アミノ酸類、
硝酸塩類、アンモニア、各種無機酸や有機酸のアンモニ
ウム塩、その他含窒素化合物、並びに、ペプトン、トリ
プトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカ
ー、カゼイン加水分解物、大豆粕および大豆粕加水分解
物、各種発酵菌体およびその消化物等を例示することが
できる。また、無機塩類としては、りん酸第一カリウ
ム、りん酸第二カリウム、りん酸マグネシウム、硫酸マ
グネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガ
ン、硫酸銅、炭酸カルシウム等が用いられる。これら培
地成分の添加は、一括で行っても、分割あるいは連続で
行っても良い。
【0013】ニトリラーゼ産生能を有する微生物の培養
は、一般に、通気攪拌による好気条件下、pH6〜1
0、温度25〜37℃の適当な範囲に制御して微生物の
増殖が停止、すなわち対数増殖期が終了するまで行われ
る。対数増殖期の終了は、例えば培地中の溶存酸素濃度
の回復を測定することにより判断することができる。微
生物の増殖停止後、すなわち対数増殖期終了後、炭素
源、好ましくは糖類のみを含有する培地が添加され、熟
成培養が行われる。熟成培養中、微生物は実質的に増殖
することはないが、この熟成培養により、微生物菌体を
ニトリラーゼ高生産性微生物菌体とすることができる。
熟成培養は、基本的に微生物の増殖工程に採用した培養
条件と同じ培養条件で行うことができ、また微生物菌体
中のニトリラーゼ活性が最大になるまでの期間、通常1
〜5日、好ましくは3日程度行われる。
【0014】微生物の増殖停止後、すなわち対数増殖期
終了後に添加される炭素源の量は、対数増殖期までに資
化された窒素源の全窒素換算重量に対して、全炭素換算
量として5〜20倍量の範囲から選択される。炭素源の
添加量はこの範囲が特に好ましく、この20倍を超えて
も、あるいは5倍未満であっても、5〜20倍量の添加
範囲の場合に比べて高いニトリラーゼ酵素の発現が得ら
れない。例えば、炭素源としてグルコースを添加する場
合、グルコース中の全炭素量は40重量%なので、資化
された窒素源の全窒素換算重量に対して12.5〜50
倍重量のグルコースを加えることとなる。
【0015】炭素源の添加方法としては、一括で加える
方法や、間欠的ないし連続的に加える方法を採用するこ
とができ、その際炭素源濃度をモニターしながら添加し
てもよい。そして、微生物に資化された炭素源および窒
素源の定量は、培養液を適時サンプリングし、菌体を遠
心分離した上清を、炭素源は酵素法(Methods of Enzym
atic Analysis 2nd ed. Vol.3, p.1176-1179, p.1475-1
479; Verlag Chemie Weinheim, Academic Press, Inc.,
New York and London)により、窒素源はケルダール法
により分析することができる。
【0016】
【実施例】以下、実施例により詳細に説明するが、本発
明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【0017】実施例におけるニトリラーゼ活性の測定は
次のようにして行った。2−ヒドロキシ−4−メチルチ
オブチロニトリル250mMを含む100mM K2
PO4−KH2PO4緩衝液(pH7.5)0.3mlに
菌体懸濁液0.2mlを添加して、35℃、30分間反
応を行った。反応後直ちに遠心分離で菌体を除き、反応
液中に生成した2−ヒドロキシ−4−メチルチオブタン
酸を高速液体クロマトグラフィーにて定量した。1分間
に1μmolの2−ヒドロキシ−4−メチルチオブタン
酸を生成する活性を1単位(U)として表示する。ま
た、ニトリラーゼ活性を測定する菌体懸濁液は次のよう
に調製した。10mlサンプリングした培養液から遠心
分離により集菌した後、100mMのK2HPO4−KH
2PO4緩衝液(pH7.5)を加え10mlとし菌体懸
濁液を得た。
【0018】実施例1 前培養用培地として、0.5重量%酵母エキス、0.5
重量%グルコース、0.5重量%ε−カプロラクタム、
0.1重量%K2HPO4、0.1重量%KH2PO4
0.02重量%硫酸マグネシウム・7水和物、0.1重
量%塩化ナトリウム、0.001重量%硫酸第一鉄・7
水和物を含み、1N水酸化ナトリウムでpH7.2に調
整した液体培地200mlを3リットル容の三角フラス
コに入れ、120℃で20分間滅菌した(硫酸第一鉄の
みは別にろ過滅菌して加えた)ものを用い、この前培養
用培地にアースロバクター sp. NSSC104株を接種して、
33℃で3日間振盪培養して前培養を行った。
【0019】次に増殖用培地として、1重量%トリプト
ン、0.4重量%スクロース、0.5重量%ε−カプロ
ラクタム、0.16重量%K2HPO4、0.04重量%
KH 2PO4、0.02重量%硫酸マグネシウム・7水和
物、0.001重量%硫酸第一鉄・7水和物からなる液
体培地5.5リットルを10リットル容のジャーファメ
ンターに入れ、120℃で20分間滅菌した(硫酸第一
鉄のみは別にろ過滅菌して加えた)ものを用い、この増
殖用培地に、前培養で得られた培養液を接種して、33
℃で通気攪拌培養した。培養開始後約15時間で、溶存
酸素濃度が回復して、対数増殖期が終了した。対数増殖
期終了時までに資化された全窒素量は、サンプリング分
析の結果、0.77mg/mlであった。対数増殖期終
了後直ちに予め110℃、20分間滅菌した20重量%
スクロース溶液480ml(資化された窒素源の全窒素
換算重量に対して、全炭素換算量として10倍弱)を加
え、33℃で通気攪拌条件下、培養熟成を3日間続け
た。この培養液から遠心分離により集菌し、湿菌体24
0gを得た。ニトリラーゼの発現活性は、培養液1ml
当たり1.91Uであった。また、湿菌体1g当たりの
活性は47.8Uであった。
【0020】比較例1 実施例1と同組成の増殖用液体培地を同様に滅菌し、1
0リットル容のジャーファメンター中に5.5リットル
用意した。この培地に実施例1と同様の前培養で得た培
養液を接種して、33℃で通気攪拌培養した。培養開始
後約15時間で、溶存酸素濃度が回復して、対数増殖期
が終了した。引き続き、33℃で通気攪拌培養を3日間
続けた。この培養液から遠心分離により集菌し、湿菌体
240gを得た。ニトリラーゼの発現活性は、培養液1
ml当たり0.22Uであった。また、湿菌体1g当た
りの活性は5.5Uであり、実施例1のものに比べて約
1/9であった。
【0021】実施例2 コーンスチープリカー20重量%を含み、10N水酸化
ナトリウムでpH7.0に調整した水溶液を調製し、生
じた不溶物を遠心分離により除いた上清液をコーンスチ
ープリカー抽出液とした。20.5重量%コーンスチー
プリカー抽出液、0.5重量%グルコース、1重量%ε
−カプロラクタムからなる液体培地2.9リットルを1
0リットル容ジャーファメンター中に用意した。滅菌
は、コーンスチープリカー抽出液はろ過滅菌、その他培
地成分は120℃、20分間の加熱滅菌によった。この
増殖用培地に実施例1と同様に前培養で得た培養液を接
種して、33℃で通気攪拌培養した。培養開始後6時間
から12時間の間に、上記と同様の滅菌法で調製した9
5.5重量%コーンスチープリカー抽出液、2.2重量
%グルコースからなる液体培地2.5リットルを流加し
た。流加終了後約1時間で、溶存酸素濃度が回復して対
数増殖期が終了した。
【0022】対数増殖期終了時までに資化された全窒素
量は、サンプリング分析の結果、1.93mg/mlで
あった。対数増殖期終了後直ちに、予め110℃、20
分間滅菌した50重量%グルコース溶液560ml(資
化された窒素源の全窒素換算重量に対して、全炭素換算
量として10倍強)を約10時間かけて流加した。グル
コースの流加終了後、33℃の通気攪拌条件下、熟成培
養を更に3日間続けた。この培養液から遠心分離により
集菌し、湿菌体600gを得た。ニトリラーゼの発現活
性は、培養液1ml当たり5.02Uであった。また、
湿菌体1g当たりの活性は50.6Uであった。
【0023】比較例2 実施例2と同組成からなる液体培地を同様に滅菌し、1
0リットル容のジャーファメンター中に同量用意した。
この培地に実施例1と同様の前培養で得た培養液を接種
して、33℃で通気攪拌培養した。実施例2と同様、培
養開始後6時間から12時間の間に、95.5重量%コ
ーンスチープリカー抽出液、2.2重量%グルコースか
らなる液体培地2.5リットルを流加した。流加終了後
約1時間で、溶存酸素濃度が回復して対数増殖期が終了
した。対数増殖期終了時までに資化された全窒素量は、
サンプリング分析の結果、1.93mg/mlであっ
た。引き続き、33℃で通気攪拌培養を3日間続けた。
この培養液から遠心分離により集菌し、湿菌体600g
を得た。ニトリラーゼの発現活性は、培養液1ml当た
り0.58Uであった。また、湿菌体1g当たりの活性
は5.8Uであり、実施例2のものに比べて約1/9で
あった。であった。
【0024】
【発明の効果】本発明により得られる菌体は、菌体当た
りのニトリラーゼ活性が高いため、種々のニトリルから
対応する有機酸を製造する際、菌体触媒量が少なくて済
み、製造コスト上有利である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ニトリラーゼ産生能を有する微生物を培
    地に培養し、その対数増殖期が終了した後、炭素源を添
    加してさらに熟成培養することを特徴とするニトリラー
    ゼ高生産性微生物菌体の製造法。
  2. 【請求項2】 炭素源の添加量が、対数増殖期までに資
    化された窒素源の全窒素換算重量に対して、全炭素換算
    量として5〜20倍の量であることを特徴とする請求項
    1記載のニトリラーゼ高生産性微生物菌体の製造法。
  3. 【請求項3】 炭素源が、糖類であることを特徴とする
    請求項1又は2記載のニトリラーゼ高生産性微生物菌体
    の製造法。
  4. 【請求項4】 微生物が、アースロバクター(Arthroba
    cter)属に属する微生物であることを特徴とする請求項
    1〜3のいずれか記載のニトリラーゼ高生産性微生物菌
    体の製造法。
  5. 【請求項5】 アースロバクター(Arthrobacter)属に
    属する微生物が、アースロバクター(Arthrobacter) s
    p. NSSC104株であることを特徴とする請求項4記載のニ
    トリラーゼ高生産性微生物菌体の製造法。
JP15175898A 1998-06-01 1998-06-01 ニトリラーゼ高生産性微生物菌体の製造法 Withdrawn JPH11341979A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003014355A1 (fr) * 2001-08-03 2003-02-20 Nippon Soda Co., Ltd. Gene de nitrilase
JP2008022706A (ja) * 2006-07-18 2008-02-07 Gifu Univ ニトリラーゼおよびニトリラーゼを用いるカルボン酸の製造方法

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