JPS60196194A - 6‐ヒドロキシニコチン酸の製造方法 - Google Patents

6‐ヒドロキシニコチン酸の製造方法

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JPS60196194A
JPS60196194A JP60033626A JP3362685A JPS60196194A JP S60196194 A JPS60196194 A JP S60196194A JP 60033626 A JP60033626 A JP 60033626A JP 3362685 A JP3362685 A JP 3362685A JP S60196194 A JPS60196194 A JP S60196194A
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    • C12P17/00Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、生物工学的手段により6−ヒト【]キシニコ
チン酸を製造する方法に開方る。
有機合成法による6−ヒドロキシニコチン酸の製造法は
多く知られており、ヒドロキシ芳@族のコルベ−シュミ
ット・カル小キシル化によって、6−ヒドロキシニコチ
ン酸か2−ピロリドンから得られる。 他の合成法は、
リンゴ酸またはイソシンコメロン酸から出発するもので
おる[ 13 ri−ancourtら、 J、 Ch
im 、 1−her 、(1973年)、 8 (2
) 、 226〜232 ;Quarroz、スイス特
許出願Nα7731/80]。
これら既知の製造法は、いずれも、純粋な6−とドロキ
シニコチン酸の簡単で費用がかからす、しかも環境的に
問題のない製造を可能にするものではない。 これらの
方法は、買換反応が定量的でないとか、反応に伴って望
ましくない副生物か生成するといった欠点を有している
。 副生物は夾雑部となり、反応終了後に反応生成物か
ら除去しな(プればならない。
バチルス属([3aCillljS ) 、シュードモ
ナス属(p sendomonas) 、クロストリジ
ウム属(CIO3−tridium ) lよびミコバ
クテリウム属(Myco−baCter’ium )の
微生物がニコチン酸上で増殖すること、およびこれらの
微生物がこの基質を、炭素源、窒素源およびエネルギー
源として利用することも知られている[A11inso
n M、 J、 C,、J。
3io1 、 Ctlem 、(1943年)147,
785:3et1rman E、 J、 、 5tan
ier R,V、 、 J。
3iol 、 CI)em 、(1957年)228,
923]。 ニコチン酸は、すべての被検細菌によって
、−次分解段階で6−ヒドロキシニコチン酸に酸化され
る。 6−ヒドロキシニコチン酸は直ちに、あまり高い
濃度になることなくさらに転換して、好気性細菌の場合
には水、二酸化炭素およびアンモニアまでになる。
いくらか純粋な形でニコチン酸ヒドロキシラーゼを単離
することは、微生物の分解によってのみ可能であった[
1−1unt A、 L、 、 [3iochem、 
J。
(1958年)Lス、1〜7]。 ニコチン酸ヒドロキ
シラーゼは約400,000ダルトンの大分子である。
 これはフラビン補因子、多くの金属原子(Fe、MO
)、無機イオウおよび若干の場合にはセレンも含んでい
る。 ニコチン酸ヒドロキシラーゼは、適当な電子転移
系(たとえばチトクロム、フラビン、NADP その他
)の存在下でのみ活性である。
細胞抽出液からニコチン酸ヒドロキシラーゼを単離し、
この酵素製剤をニコチン酸のヒドロキシル化に用いるこ
とも可能である。 これを実施して、少量の6−ヒドロ
キシニコチン酸が実際に得られた[ Behrmall
および3tanier、 J、3iol 。
C11em(C11e年>、228.923]。 11
キ素を単離する費用が高く、酵素が不安定であるにもか
かわらず、補因子および電子転移系の再生のためにニコ
チン酸ヒドロキシラーゼをめなりればならない。
多くの発酵および酸素反応では、反応溶液中の生成物濃
度が非富に低いので、生成物を単離する場合に多聞の反
応溶性を処理しなCブればならない。
このために、処理費用、装置費用および排水処理費用が
高くなる。
6−ヒドロキシニコチン酸のバイオテクノロジー的製造
の場合も、同じような事情で必る(スイス特許出願第8
25 / 84 @ )。 0.1重量%から飽和まで
のニコチン酸溶液を用いて、酵素的ヒドロキシル化を行
なうことも可能である。 しかし、細胞内に存在する酵
素の安定性は、基質濃度が高くなるとひどく低下する。
 そのため、これに応じて酵素消費量および酵素費用も
増大する。
他方では、かなり低い二]チン酸濃度においても細菌[
アクロ−Eバクター(Achromobacter) 
]の増殖は強く阻害される。 酵素の損失は反応中の細
胞増殖が緩慢であることによって補償されるが、この補
償は希薄なニコチン酸溶液(0,1〜1.5%)におい
てのみ起りうることである。
上記した事実から、ニコチン酸のけドロキシル化は希薄
な溶液において実施づ−へきておるが、これは処理費用
の増大をもたらす。
本発明の課題は、この欠点を克服して、経済的な方法に
よってニコチン酸から6−ヒドロキシニコチン酸を、高
純度かつ高収率で製造することを可能にする方法を提供
することである。
この目的は、本発明に従う特許請求の範囲第1項に記載
の方法によって達成される。
バイオ反応器にニコチン酸マグネシウムまたはニコチン
酸ナトリウムの0.1重量%から飽和までの溶液を満た
し、ニコチン酸富化細胞を添加づるのが好都合である。
 反応中に生成するヒト1]キシニコチン酸マグネシウ
ムまたはヒドロキシニコチン酸バリウムは、飽和限界に
達した後に析出する。
反応は、10〜50’Cの温度において、望ましくは2
5〜35°Cの温度において実施する。
pH値はニコチン酸の添加によって、5〜9に一定に保
持される。
本発明の好ましい実施方法は、適当な6−ヒドロキシニ
コチン酸を得るための酵素的ヒドロキシル化の規模に応
じて、ニコチン酸のマグネシウム塩またはバリウム塩の
0.2〜10%溶液を、アクロモバクタ−・キシロース
オキシダン(ACh−romobacter xylo
soxydans)のpH5〜9に保持した懸濁液中に
供給し、生成する6−ヒドロキシニコチン酸のマグネシ
ウム塩またはナトリウム塩を連続的に分離する連続方法
である。
ヒドロキシニコチン酸マグネシウムまたはヒドロキシニ
コチン酸バリウムの溶解度が低いために、反応中の生成
物をマグネシウム塩またはバリウム塩として選択的に沈
でんさせ、ニコチン酸を溶液中に留めることが可能にな
る。 ヒドロキシニコチン酸マグネシウムまたはヒドロ
キシニコチン酸バリウムは、ろ過または遠心分離によっ
て容易に分離される微細なミクロ結晶を形成する。 こ
れらの塩を酸性化することによって、純粋な6−ヒドロ
キシニコチン酸か得られる。
ニコチン酸マグネシウムまたはニコチン酸バリウムの溶
液としての溶出液の添加は、導電率調節器と結合したポ
ンプによる導電率測定にもとづいて、自動的に行なうこ
とができる。 反応器の底または付属のデカンタ−中に
析出するヒドロキシニコチン酸マグネシウムまたはヒド
ロキシニコチン酸バリウムの結晶は、定期的または連続
的に分離することができる。
固体のニコチン酸を適当量の酸化マグネシウムとともに
、または平行して、固体物質計量器を介してバイオ反応
器に加えることかできることはいうまでもない。
このようにして、固体の抽出物を供給し、固体の生成物
を取り出す実質的に閉じた系が実現する。
この系において、良好な酵素安定性を保証し、処理問題
および廃水処理問題を招くことがないような条件下で、
希薄な基質溶液を扱うことかできる。
酵素的ヒドロキシル化は、ニコチン酸ヒドロキシラーゼ
のソースとして微生物を用いることによって実施する。
シュードモナス属、バチルス属およびアクロモバクタ−
属の微生物によって6−ヒドロキシニコチン酸の製造が
右利に行われることか発見され7j。
ずなわら、アクロモバクタ−・キシロースオキシダンス
 08M24−02<菌株型)、シュートモ−j−ス・
7F−タ(Pseudomonas putida )
 K B lNClB10521.NCIB8176ま
たはEnsignおよびRittenbeigが記述し
ている[J。
Biol 、Chem 、239 (1964年>、2
285〜2291]バチルス属菌株を用いることかでき
る。
好ましくは、アクロモバクタ−・キシロースオキシダン
スの新しい菌株DSM2783を用いる。
名称ニアクロモバクター・キシロースオキシダンス D
SMNo、2783 単離源:ニコチン酸母液 (A>形態 栄養肉汁中で培養 (1) 細胞形態:桿状、長さ2〜3,5μm幅0.6
μIn。
(2) 配置:孤立 (3) 運動性:非常に活発、繊毛によって運動 (4) 内生胞子:厳密に好気性 (5) グラム:陰性 (6) オキシダーゼ:陽性 (7) カタラーゼ:陽性 この菌株は、検査したずぺての特徴において、アクロモ
バクタ−・キシロースオキシダンスの代表的な菌株(D
SM2402>と一致する(例外:アセトアミドの加水
分解)。
前記菌株は、バイオテクノロジー研究所西ドイツ微生物
コレクション(DSM)[西ドイツのグッティングン 
4300 グリーゼハッハシュトラーセ 8]に、NQ
DSM24.02およびDSM2783として奇−託さ
れている。
新しい菌株であるDSM2783は、上述の寄託所に1
983年11月18日に寄託された。
シュードモナス・プチダの菌株NClB10521およ
び8176は、T orry研究所、国立産業バクテリ
ア・コレクション[スコツ1〜ランドのアバディーン 
A39BDCアベイロード 135]において入手可能
である。
前記菌株は唯一の炭素源、窒素源およびエネルギー源と
してのニコチン酸によって増殖する。
前記微生物の培養は、この種類の菌株に対して既知の方
法に従って行なうことができる。 たとえば、リン酸塩
緩衝液(50m)l)H7,0,痕跡元素(#Iy/u
)として Ca(jl −2H2020 1Vln 5o410 Fe 304 ” 7 H205 co cΩ2・6日20 0.1 Cu 304−51−120 0.1 Zn 304 ・7 H200,l NaMo0 ・2H200,1 d′−3よび、増殖を促進させるだめの少量の酵母エキ
ス(Merck) (0,05重用量)を含有する、希
薄な殺菌したニコチン酸溶Fj(0,05〜0.5重量
%)中において、好気性条件下で30’Cにおいて、菌
株DSM2783を24〜48時間発酵させる。 増殖
したバイオマス(水分的109/g)はニコチン酸ヒド
ロキシラーゼを多く含有しでいる。 細胞を遠心分離し
、直ちに、または−20℃に保存した後に直接、すなわ
ち酵母回収または精製することなく、ニコチン酸のヒド
ロキシル化に用いることができる。
ニコチン酸のヒドロキシル化を実施する場合に、−次段
階すなわち6−ヒドロキシニコチン酸へのヒドロキシル
化のあいだに、ニコチン酸の分解が生じないことが望ま
しい。 この産生段階では、収率を犠牲にして微生物の
増殖が行なわれる。
上述したように、菌株DSM2783は希薄なニコチン
酸溶液(0,05〜0.5%)中で良好に増殖し、この
ときに供給されたニコチン酸を完全に消費する。 ニコ
チン酸の濃度を高めると細胞の増殖が阻害され、2重量
%以上のニコチン酸濃度では、もはや増殖が観察されな
い。 しかし、細胞内のニコチン酸ヒドロキシラーゼの
活性は変化しない。 異化分解はヒドロキシル化段階の
のちに停止する。 このため、副反応および随伴反応は
排除されて、6−ヒドロキシニコチン酸の純度と収率は
非常に高くなる。
以下の実施例により、本発明の実際の適用を説明する。
大凰■ニ アクロモバクタ−・キシロースオキシダンスDSM27
83細胞の製造 Na2 HPO4−2H20:51.9g、KH,、P
O4: 20.0g、酵母エキス2.5gおよびニコチ
ン酸10gを水47507!中に含有する栄養溶液を発
酵器に満たし、120’Cにおいて20分間殺菌した。
 30℃に冷却したのち、発酵器に出発培養物500m
!!を接種し、30’C。
DH7,0において、空気を通風しながら24時間発酵
させた。 24時間後に、ニコチン酸1゜びと酵母エキ
ス2.5gを水に溶がした溶液2゜Odを無菌状態で加
え、再び発酵を行なった。
42時間後に培養物を回収し、アクロモバクタ−属細胞
を遠心分離(15,0OOGにおいて30分)によって
分離した。 湿ったバイオマス38゜33が得られた。
7g発酵器内に、前もって固体の酸化マグネシウムを添
加してpH7,1に調節した2%二]ヂン酸を満たし、
30℃に加熱した。 アクロモバクタ−・キシロースオ
キシダンスDSM2783の濃縮懸濁液(最終濃度10
10細胞/d>200dの添加後に、ヒドロキシル化が
開始した。
消泡剤(たとえばポリプロピレングリコールP−200
0)を添加した後、強く撹拌して換気した。 発酵器を
30℃の一定温度に保持した。
1)Hを、p+−+制御装置および調節剤としてのニコ
チン酸溶液(仝使用123y>を用いて、7.0に保持
した。 基質濃度は導電率計によって連続的に測定した
。 この測定器は、調整器を介してぜん動ポンプに連結
した。 ヒドロキシニコチン酸マグネシウムの生成と沈
降のために基質濃度が低下した場合には、ニコチン酸マ
グネシウムの貯蔵溶液(1M)を最初の導電率に達する
まで、ポンプによって供給した。 このようにして、基
質濃度を自動的に調節することができる。
ヒドロキシニコチン酸マグネシウムの結晶は発酵器の容
器の底に析出するので、これを定期的に取り出して吸引
ろ過し、ろ液は発酵器内に戻した。
装置は3日間連続的(稼動させた。 1Mニコチン酸マ
グネシウム溶液3gを添加した。 添加が終了したのち
、ざらに5時間反応器を稼働させてから、反応器を空に
した。 懸濁溶液を吸引ろ過した。 これから、ろ液5
.3.1!および湿ったヒドロキシニコチン酸マグネシ
ウムまたはヒドロキシニコチン酸バリウムが得られた。
ヒドロキシニコチン酸マグネジ、ラムの全量を水2.5
41に懸濁させ、濃塩酸によってI)81.2まで酸性
化した。 析出した6−ヒドロキシニコチン酸を吸引ろ
過した。 まだ湿っている結晶を水4.OOm!!で洗
浄し、乾燥した。 白色のミクロ結晶性生成物468.
sgが得られ、これはHPLC分析によると6−ヒドロ
キシニコチン酸98゜8%を含有していた。 これはニ
コチン酸使用量にもとづいて紳出すると、91.6%の
収率に相当する。
実施例2 2、5.1!発酵器にニコチン酸の3%水性懸濁液1.
11を充填し、固体の酸化バリウムを添加してpHを7
.0に調節した。 この基質溶液の温度を30’Cに調
節し、消泡剤(Rhodorsi l 70414)を
添加した後に、アクロモバクタ−・キシロースオキシダ
ンスDSM2789の濃縮懸濁液OD””0=90)7
0dを供給した。 この懸濁液に強く通風し、撹拌した
。 固体ニコチン酸を添加してpHを常に7.0に維持
した。 基質にコチン酸バリウムの1モル溶液)の添加
は、実施例1におけるように、導電率の測定および調節
によって自動化した。
2〜3時間後にニコチン酸は飽和度に達し、生成物が析
出し始めた。 結晶は発酵器の底に沈降し、これを定期
的に取り出した。 結晶ペーストを吸引ろ過し、ろ液は
戻し入れた。
装置は連続的に60時間稼動させた。 ヒドロキシル化
の間、1モルのニコチン酸(バリウム塩)1.11を発
酵器に供給した。 これに加えて、さらに固体のニコチ
ン酸6.8tjをl)H調節のために用いた。
発酵器を空にし、器壁に付着したヒドロキシニコチン酸
バリウムの結晶をノT門落した。 懸濁液を吸引ろ過し
、ろ液1.9gを得た。 これはトIPLC分析による
と、ニコチン酸0.5%および6−ヒドロキシニコチン
酸2.4%を含有していた。
湿ったヒドロキシニコチン酸バリウムの全量を200d
中に懸濁させ、これに濃塩酸を加えてpl」を1.2に
低下させた。 2時間撹拌したのち6−ヒドロキシニコ
チン酸を吸引ろ過し、水100dで洗浄し、50’Cに
おいて真空乾燥しで、淡黄色の6−ヒドロキシニコチン
1118.6yを得た。 これはHP L C分析によ
ると、98.3%の含量を示した。 また、これは反応
系に供給したニコチン酸にもとづいて、64.7%の収
率に相当する。
ろ液中に残菌するヒドロキシニコチン酸バリウムの分析
検出量を加算した場合には、全収率は89.9%にまで
高まった。
実施例3 (段階1)シュードモナス・プチダ NCIB817G
 バイオマスの製造 Na2 HPO4・2H20:52g、KH2PO4:
20g、酵母エキス2.5gおよびニコチン酸10gを
水4750威中に含有する栄養溶液を7.1!ケマツプ
(Chemal) )発酵器に入れ、120′Cにおい
て20分間殺菌した。 30’Cに冷却したのち、無菌
の痕跡元素溶液を加え、次の最終濃度(d/、11)に
達するようにした:CaCf1 −21−120 20 2 Mn so4 10 Fe so4@ 7 H205 Co C,ll ・6H200,1 CI 5C)4−5H200,1 ZnSO4−7H200,1 Na Mo o4’ 2H200,1 発酵器にシュードモナス出発培養物500威を接種し、
30’C,1)H7,0において空気を通風しながら2
4時間発酵さゼた。 24時間後にニコチン酸1(lお
よび酵母エキス2.5gを水に溶かした無菌溶液200
dを添加して、再発酵させた。 38時間後に細胞塊を
遠心分離(10゜000Gにおいて30分間)によって
分離した。
これにより、湿ったバイオマス4.3.:Inが得られ
た。
(段階2)ニコチン酸のヒドロキシル化3、5.1!発
酵器内で0.5%二」チン酸溶液2gに固体の酸化マグ
ネシウムを添加してl)Hを7゜0に調節し、30’C
に加熱した。
必らかじめ水100d中に懸濁させた、湿ったシュード
モナス・プチダNCIBバイオマス20Jを添加した後
に、ヒドロキシル化が開始した。
同時に、消泡剤(ポリプロピレングリコールP−200
,Fluka)を添加し、この混合物中に空気を送風し
、溶解した酸素の濃度が3〜5 my O2/、11の
範囲にあるようにした。 調節剤としてのニコチン酸を
添加して(総消費!15.2g)、1)Hを7.0に維
持した。 基質濃度は1M−ニコチン酸マグネシウムの
添加量を導電率測定と制御によって調節し、一定に保持
した(実施例1参照)。 飽和濃度に達しただ後に、6
−ヒドロキシニコチン酸のマグネシウム塩が析出し始め
る。
発酵器の底に沈降した結晶を定期的に取り出し、吸引ろ
過した。 そのたびに生じるる液は、新しいニコチン酸
マグネシウム1M溶液の製造に用いた。結晶は湿った状
態で保存した。 溶出液にニコチン酸マグネシウムの1
M溶液)の添加速度を測定し、発酵器内の総酵母活性の
評価に利用した。
活性損失は新鮮な湿ったバイオマスの定期的な一添加(
1日1回)によって補充した。
この実験系列は、5日間を要した。 この期間内に、1
Mニコチン酸マグネシウム1.6.Ilを発酵器に導入
した。 収率測定のために発酵器を空にし、器壁に付着
する結晶をかき取った。 結晶を吸引ろ過した。
全実験系列で得られたヒドロキシニコチン酸マグネシウ
ムを水1,5ρ中に懸濁させ、濃塩酸を添加して、pH
を徐々に1.5にした。 6−ヒドロキシニコチン酸の
結晶を吸引ろ過し、フィルター上で水200m1で洗浄
し、60’Cにおいて真空乾燥した。 HPLC分析に
よれば99.3%の含量を示す白色結晶365.09が
得られた。
これは、発酵器内に導入したニコチン酸にもとづいて、
92.4%の収率に相当する。
特許出願人 ロング リミテッド 代理人 弁理士 須 賀 総 夫

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) バイオテクノロジー的手段により6−ヒドロキ
    シニコチン酸を製造する方法において、等量のマグネシ
    ウムイオンまたはバリウムイオンの存在下で、ニコチン
    酸ヒドロキシル化微生物によってニコチン酸を酵素的に
    ヒドロキシル化し、生成した反応混合物中に析出する6
    −ヒドロキシニコチン酸のマグネシウム塩またはバリウ
    ム塩を分離し、この分離した塩から6−ヒドロキシニコ
    チン酸を遊離させることを特徴とする方法。
  2. (2) ニコチン酸のマグネシウム塩またはバリウム塩
    の0.1%から飽和までの溶液を用い、この溶液を適当
    な6−ヒドロキシニコチン酸を得るための酵素的ヒドロ
    キシル化の規模に応じて連続的に、pH5〜9に保持し
    たアクロモバクタ−・キシロースオキシダンス(A c
    hromo−bacter xylosoxydans
    )懸濁液に供給し、析出する6−ヒドロキシニコチン酸
    の塩を連続的に分離することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項の方法。
  3. (3) 10〜50℃の温度において実施することを特
    徴とする特許請求の範囲第1項または第2項の方法。
  4. (4) ニコチン酸の添加によってpHを5〜9に定常
    に保持することを特徴とする特許請求の範囲第1項ない
    し第3項のいずれかの方法。
  5. (5) 反応を連続的に実施することを特徴とする特許
    請求の範囲第1項ないし第4項のいずれかの方法。
  6. (6) バチルス属(3acillus > 、シュー
    ドモナス属(P seudomonas )またはアク
    ロモバクタ−属(AChrOmObaCter’)の微
    生物を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項な
    いし第5項のいずれかの方法。
  7. (7) DSM2783なる寄託番号を有するアクロモ
    バクタ−・キシロースオキシタ゛ンスを用いることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項ないし第6項のいずれか
    の方法。
JP60033626A 1984-02-22 1985-02-21 6‐ヒドロキシニコチン酸の製造方法 Granted JPS60196194A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH840/84A CH658867A5 (de) 1984-02-22 1984-02-22 Verfahren zur herstellung von 6-hydroxynikotinsaeure.
CH840/84 1984-02-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60196194A true JPS60196194A (ja) 1985-10-04
JPH0569514B2 JPH0569514B2 (ja) 1993-10-01

Family

ID=4196429

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