JPS6174589A - L−トリプトフアンの製造方法 - Google Patents

L−トリプトフアンの製造方法

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JPS6174589A
JPS6174589A JP19732684A JP19732684A JPS6174589A JP S6174589 A JPS6174589 A JP S6174589A JP 19732684 A JP19732684 A JP 19732684A JP 19732684 A JP19732684 A JP 19732684A JP S6174589 A JPS6174589 A JP S6174589A
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JP
Japan
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tartaric acid
tryptophan
indole
producing
microorganisms
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Pending
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JP19732684A
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English (en)
Inventor
Reiko Miyata
令子 宮田
Yoshizumi Ueda
植田 吉純
Kyosuke Yomoto
四本 喬介
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はL −) IJブトファンの製造法に関するも
のである。
〔従来の技術〕
L −) IJブトファンは家者類、→゛乳動物の必須
アミノ酸の一種であり、医薬、栄養剤および飼料添加物
として利用されているが、従来その一製法として微生物
起源の酵素の作用を利用する方法が知られている。
例えばトリプトファナーゼの作用により、インドールと
L−セリンまたはインドールとピルビン酸とアンモニウ
ムイオンとからL−トリプトファンを製造する方法が知
られている(特公昭47−46348号公報および特公
昭49−46917号公報)。
これらの方法はL −トIJブトファンの他の製造法の
一極である合成法に比較して光学的(こ活性なし一体の
みを直接生産できるという利点があるがL−セリン、ピ
ルビン酸、オギザロ酢9、L−7ステインはいずれも工
業的に安価な製造法がなくしたがってL−トリプトファ
ンの製法そのものに高い原料コストがかかるという問題
がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
そこで本発明者らは、前記の問題の解消されたL−トリ
プトファンの製法を確立する目的で研究を行ったところ
、特定の出発原料を使用するとともに特定の酵素の作用
を組合せて使用すればかかる問題が回避できるという事
実を見出した。
〔問題点を解決するための手段〕
すなわち本発明の上記目的は、 (イ) L−酒石酸および/またはその塩、(ロ) ア
ンモニウムイオン、 および r−t  インドールを界面活性剤を存在させまたは存
在させることなく、 に) L−M5酸を脱水する能力を有する微生物及びそ
の処理物から選ばれる少なくともl=1 並びに (ホ) L−酒石酸、アンモニウム及びインドールとか
らし一トリプトファンを生成する能力を有する微生物、
特にトリプトファナーゼ及びトリプトファナーゼを含む
微生物の処理物の少なくとも1種 の共存下で反応させるという手段によって達成可能なの
である(発明の構成)。
そして、より本発明の目的を効果的に達成するためには
反応系に界面活性剤を存在させまたはL−酒石酸ないし
はその塩、およびインドールの少なくとも一種を逐次的
に反応系に添加し、そして前記酒石酸を脱水する能力を
有する微生物として/ニードモナス(Pse−udom
onas)属に属する微生物を採用すればよいことも見
出した。
以下、本発明の構成を詳しく説明するとともに本発明の
効果を実施例とともに述べる。
本発明に使用されるし一酒石酸はブドウ酒を製造する際
に副生する生酒石を原料とする抽出法や安価なマレイン
酸をエポキシ化して得うレる/スーエボキ/コ・・り酸
を生七学的に変換する方法によって得られる。
またその塩としてはナトリウム塩、カリウム塩、カルシ
ウム塩およびアンモニウム塩などの一般的な塩である。
好ましい塩はアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム
塩である。
本発明においてはL−酒石酸とその塩を併用することも
可能である。
アンモニウムイオンは、アンモニアまたはアンモニウム
塩を用いることによって系中に生じさせたものである。
アンモニウム塩としては酒石酸アンモニウム、酢酸アン
モニウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、炭酸
アンモニウム等がある。
本発明に使用されるし一酒石酸脱水する酵素としては酒
石酸デヒドラターゼ(dehydra−tase) (
E、 C,4,2,l、 32 )があり、または前記
酵素を有する微生物としてはシュードモナス・プチダ(
Pseudomonas putida) ATCC1
7642、シュードモナス・フルオレスセンス(Pse
udomonas  fluorescens)ATC
C17634、シュードモナス・エスピー(Pseud
omonas sp、)ATCC15925等がある。
好ましい微生物はシュードモナス・プチダ(Pseud
omonas putida) ATCCl 7642
である。
/ニードモナス属に属する微生物には低基A持異性アミ
ノ酸ラセマーゼを有するものが存在することが知られて
いるが、本発明の反応条件系で得られたトリプトファン
はその旋光度がL−型であることからラセマーゼの活性
発現はほぼ完全に抑止される。
さらに/ニードモナス属のし一酒石酸脱水酵素がインド
ールやトリプトファンによって著しい不可逆的な阻薔を
受けないこと?見出したこと、および高濃度インドール
やトリブトファ/Vこよるし一酒石酸脱水酵素阻害が問
題になる場せには存置活性剤の添加および/または反応
基質の逐次添、DO法を採用することeこよってその阻
害は回避できる。
これらの要件を満たすし一酒石酸脱水酵素およびその生
産菌として柵々検討した結果目」記シーートモナス属微
生物が見出された。
本発明者らはトリプトファナーゼおよびその生産菌には
ピルビン酸およびL−セリンを共に基質としてL−1リ
プトフアンを生成し得るもの(タイプI)とL−セリン
は良好す基質になるがピルビン酸はほとんどないし全く
基質にならないもの(タイプ■)とがある。
さらにL−fi石酸および該り一酒石酸を脱水する能力
を有する微生物またはその処理物の共存下でL−酒石酸
とインドールとアンモニウムイオンとからL−)リグト
ファ/を生成する能力を有するトリプトファナーゼまた
はトリプトファナーゼ生産菌はタイプIに属するものの
中に含まれる。
何故タイプlとタイプ■に分類さnるかは不明であるが
、要するに本発明に利用できるトリプトファナーゼまた
はトリプトファナーゼ生産菌は何でも良いという訳では
なく必要条件としてタイプIに属し、かつL−酒石酸お
よび該L−酒石酸脱水酵素生産菌またはその処理物の共
存する系においてインドールとアンモニウムイオンとか
らL−トリプトファンを生成する活性を有するものに限
定される。
上記条件を満足するトリプトファナーゼを有する微生物
としては好ましくはプロテウス・レットゲリ(Prot
eus rettgeri)ATCC21118,29
944、工/エリシアーjす(Escherichia
coli) 77B−1(微工研菌第7814号)であ
る。
この限定条件下においてすぐれたトリプトファナーゼな
いしその生産菌で、L−酒石酸脱水酵素またはその生産
菌ないし菌体処理物とをMi台せて利用することが可能
である。
培養菌体からトリプトファナーゼ?抽出して用いる場合
には抽出法としては公知の方法が十分適用できる(「発
酵と代謝」第31号第102〜112頁(1975年)
)。
前記のL−酒石酸脱水酵素や後記のトリプトファナーゼ
はそれらを有する微生物の培養液から遠心分離法等tこ
より集菌した生菌体、その乾燥菌体あるいは菌体を磨砕
、自己消化、音波処理等の処理により得られたいわゆる
菌体処理物、前記の抽出物ならびに該抽出物より得られ
る酵素の粗製物であってもよい。
なおいずれの酵素生産菌も、その培地としては炭素源、
窒素源、無機塩および必要に応じて加えられる微量の栄
養素とからなるものであれば天然培地であっても合成培
地であっても使用できる。ただし本発明に用いられるし
一酒石酸脱水酵素およびトリプトファナーゼは誘導酵素
であるために培地中に前者の場合には0.1−15重1
%のL−酒石酸を、また後者の場合には061〜0.5
重量%の11.−トリプトファンを添加するなどの方法
により酵素を誘導生産する必要がある。
培地の炭素源としてはグルコース、フラクトース、糖蜜
等の糖類やグリセロールのほかクエン酸、酢酸、酒石酸
、フマル酸、リンゴ酸などの有礪酸が使用できる。
窒素源としてはアンモニア、塩化アンモニウム、硫酸ア
ンモニウム、#酸アンモニウム等の無機および有機アン
モニウム、肉エキス、酵母エキス、コーン・ステイープ
・リカー、カゼイン加水分解物、大豆なん白加水分解物
、フイノシエ・ミールあるいはその消化物、脱脂大豆粕
等の天然有機窒素源が使用可能である。
無機物としては9ノ酸第1カリウム、す/酸第2カリウ
ム、硫酸マグネ7ウム1.塩化第2鉄がある。
培養は振とうあるいは通気下ンこおける眞拌等の好気的
条件下で行われる。
培養温度は20〜50℃でpf(は中性ないしは微アル
カリ性付近である。
培養期間は通常0.3〜3日間である。
界面活性剤を使用する場合にはアニオン系、カチオン系
またはノニオン基の各界面活性剤が使用できるが好まし
くはノニオン系界性剤p−t−オクチルフェニルエーテ
ル(’Tr i tonX−100’(和光補薬製の商
品名)〕などである。
本発明の通常の手順は、次の具体例および実施例で述べ
るがこれは手順を具体的に説明するためのものであって
、本発明がこれらの具体例に限定されるべきではない。
通常両辞素ないし両酵素生産誼を同一反応系に共存させ
L−白石酸とインドールとアンモニウムイオンとを基質
にいつぎにL −トIJプトファノを生成せしめるいわ
ゆる一段法を採用する。
一段法では化学的にも生化学的ンこも不安定なオギザロ
酢酸、ビルと/酸を単離する必要がないことのほか本酵
累反応系ではL−fi石騒とアンモニアとから両iAと
の共同作用で生成する。舌性中間体が直ちにインドール
:・こけ那して効率的にL −トIJブトファンに転化
すせることが十分期待される。
反応系におけるし一酒石酸、インドール、アンモニウム
イオンの量は特に制御aシないが通常それぞれ反応系の
全重量を基準に0.1〜20重量%である。
しかし好ましくはL−酒石酸はI重量%以下、インドー
ルはO61重遣%以下となるように連続的または間欠的
に逐次添加する。
一方、L−酒石酸脱水酵素およびトリプトファナーゼの
量は酵素の処理方法、基質の濃度、酵素の活性の程度、
その池の反応条件に合わせて決定される。
なお必要に応じて添加される補酵素(ビリドキサールリ
/駿)および界面活性剤の量はそれぞれ200P以下、
5重量%以下である。
反応は温度20〜50℃、pi(5〜11の各範囲で行
われる。
かくして反応が終了したら目的物であるし一トリプトフ
ァンを単離する。
単離はイオン交換法、活性炭吸着法等周知の方法により
行う。
以下実施例をもって本発明の効果を具体的に示す。
なお以下の実施例におけるL −トIJブトファンの確
認と定量は薄層シリカゲルクロマトグラフィー、高速ア
ミノ酸分析計、高速液体クロマトグラフィー、および旋
光計により行った。
実施例1 ンユードモナス・プチダ(Pseudomonas p
u−tida) ATCCl 7642をブイE7培地
I Q mlに一白金耳接礪し、30℃で20時間振と
う培養した。この培養液I Q mlを下記の培地Iに
示す培地100 mlに、接隠し30”Cで15時間培
養を行った。
(培地I) L−酒石酸・2カリウム塩 0.7% N)f、cl         O,2%Kf(2PO
,0,1% IVlySO4・7f(,00,01%CaC1t ・
2HzOO,01% n母エキス       0.005%一方、プロテウ
ス・レットゲリ (Proteusrettgeri)
 ATCC29944をプイヨ/培地10 mlに一白
金耳接種し30℃で15時間振とう培養した。この培養
液l Q mlを培地■に示す培地100 jlに接種
し30℃で20時間振とり培養した。この培養液I Q
 glを下記の培地■に示す培地100 mlに接種し
30″Cで18時間培養を行った。
(培地■) L−Trp           O,6%ポリペプト
ン     LO% a母エキス      0.3% コーン・スチーブ・リカー 0.2% Mf  504  ・ 7 Hz (J       
     O,01%Kt(2Pa40. t% 実施例2 〔L−酒石酸脱水酵素を有する微生物を変えた実施例〕 実施例1のL−酒石酸脱水酵素を有する微生物をシュー
ドモナス・プチダATCC17642と、ンユードモナ
ス・エスピーATCC15925とシュードモナス・フ
ルオレッセンス ATCC17634にかえて実施例1
に準じて実験した。
その結果、前者の微生物を使用した場合し一トリプトフ
ァンは3 L21/(lで後者のそれは28.01/1
であった。
実施例3 実施例1におけるトリプトファナーゼを有する微生物で
あるプロテウス・レットゲリATCC29944の代わ
りにプロテウス・レットゲリATCC21118、エン
エリヒア・コリ(Es−cherichiacoli)
77B−1(@工研菌寄第7814号)を使用して実施
例1と同様の実験を行った。
その結果前者の微生物を使用した場合L−トリプトファ
ンが3LOf/lで、後者のそれは20、(H’#であ
った。
実施例4 実施例1の実験で界面活性剤であるノニオン系界面活性
剤(Triton X−100和光純薬製)を加えて実
施例1と同様の実験を行った。
その結果、添加量とL−トリプトファンの生成量との関
係は第1表のとおりであったt第1表 実施例5 〔界面活性剤を反応系に存在させた実験例〕実施例1と
同様tこ培養したシュードモナス・プチダ(Pseud
omonas putida)  ATCC17642
の培養液50 mlから集菌した−とプロテウス−L’
7トゲリ(Proteus rettgeri)ATC
C29944の培養液50肩lから集菌した菌を、ビリ
ドキサルリン酸5ダとTritonX−1000,5%
を含むpH3,5の水溶液50xi fこ加え、L−酒
石酸2アンモニウムとインドールを第2表に示すように
分割添加した。
その分割方法を第2表に示す。
第2表 L−酒石酸の添加残存量と、L−トリプトファンの生成
風を図面の屈折線Cと曲線りに示す。
比較のため反応の開始時に分7J m加した合計量と同
じ量のし一酒石酸2−アンモニウムを一括添加した。そ
の結果は、図面に示すL−酒石酸の残存量とL −トI
Jブトファンの生成量を曲4AとBに示す。
〔発明の効果〕
本発明法は次の効果を有する。
i)反応基質として化学的にも生化学的にも不安定なピ
ルビン酸を直接使用せずその代りに原料入手が容易なし
一酒石酸を使用することにより、従来法の最大の問題点
であった原料問題を大幅に改善し工業的に有利な方法を
提供することができた。
i)二つの酵素を併用するための条件を見出したことに
より一段法酵素反応が可能とな。
つな結果酵素反応工程を著しく合理化することができた
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の原料の一括添加法を分割添加法のし一酒
石酸2−アンモニウム塩の残存量とL−トリプトファン
の生成量が時間とともにどのように変化するかを示すグ
ラフである。 曲線Aは一括添加法における反応系内のし一酒石酸2ア
ンモニウム塩の残存量 曲線Bは一括添加法における生成L −トIJブトファ
ンの量 曲線Cは分割添加法におけるし一酒石酸2−アンモニウ
ム塩の残存量 曲線りは分割添加法における生成L−トリプトファンの

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(i)L−酒石酸を脱水する能力を有する微生物
    及びその処理物から選ばれる少なくとも1極並びに(i
    i)L−酒石酸、アンモニウムイオン及びインドールか
    らL−トリプトファンを生成する能力を有する微生物及
    びその処理物から選ばれる少なくとも1種の共存下でL
    −酒石酸及び/又はその塩とアンモニウムイオン、及び
    インドールとを反応させることを特徴とするL−トリプ
    トファンの製造方法。
  2. (2)L−酒石酸を脱水する能力を有する微生物がシュ
    ードモナス(Pseudomonas)属に属する微生
    物である特許請求の範囲第1項記載のL−トリプトファ
    ンの製造方法。
  3. (3)L−酒石酸とアンモニウムイオンとインドールか
    らL−トリプトファンを生成する能力を有する微生物が
    プロテウス(Proteus)属、エシエリヒア(Es
    cherichia)属に属する少なくとも1種の微生
    物である特許請求の範囲第1項記載のL−トリプトファ
    ンの製造方法。
  4. (4)(i)L−酒石酸を脱水する能力を有する微生物
    及びその処理物から選ばれる少なくとも1種並びに(i
    i)L−酒石酸、アンモニウムイオン及びインドールか
    らL−トリプトファンを生成する能力を有する微生物及
    びその処理物から選ばれる少なくとも1種及び(iii
    )界面活性剤の共存下で、L−酒石酸とアンモニウムイ
    オン、及びインドールとを反応させることを特徴とする
    L−トリプトファンの製造方法。
  5. (5)インドール及びL−酒石酸の少なくとも1種が、
    反応系に逐次添加される特許請求の範囲第1項または第
    4項記載のL−トリプトファンの製造方法。
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