JPS62134093A - Production of carnitine - Google Patents

Production of carnitine

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JPS62134093A
JPS62134093A JP27518385A JP27518385A JPS62134093A JP S62134093 A JPS62134093 A JP S62134093A JP 27518385 A JP27518385 A JP 27518385A JP 27518385 A JP27518385 A JP 27518385A JP S62134093 A JPS62134093 A JP S62134093A
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JP
Japan
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carnitine
microorganism
oxopropyl
alkoxycarbonyl
trimethylammonium halide
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Kiyoshi Nakayama
清 中山
Akiko Morita
森田 彰子
Yukie Ogawa
小川 幸江
Tatsuya Ozawa
達也 小沢
Tetsuo Oota
哲夫 太田
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Chuo Kaseihin Co Inc
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

PURPOSE:To efficiently convert an alkyl ester derivative of dehydrocarnitine into the aimed substance by using a microorganism of the genus Bacillus, etc., in an aqueous medium in a method for converting the alkyl ester derivative of the dehydrocarnitine into the carnitine by action of a microorganism. CONSTITUTION:A microorganism, belonging to any of the genuses Bacillus, Ashbya and Penicillium and having the ability to convert a (3-alkoxycarbonyl-2- oxopropyl)trimethylammonium halide into carnitine, etc., is cultivated in a culture medium containing the former substrate to give microbial cells, extract solution thereof or purified enzymic specimen. The above-mentioned microbial cells, etc., are reacted with the substrate (3-alkoxycarbonyl-2-oxopropyl) trimethylammonium halide and the reaction solution is subjected to an ion exchange resin column, eluted and concentrated to afford the aimed carnitine.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明ハ、ろ−アルコキシカルボニル−2−オキソプロ
ピル)トリメチルアンモニウム・ハライドに微生物を作
用せしめてカルニチン1x造する方法に関するものであ
る。本発明により製造されるカルニチンは脂肪酸代謝に
関連する物質としてビタミンBT  と呼ばれたことが
あり、心臓疾患等に医薬として使用される有用な物質で
ある。従来DL体が医薬として使われているが、最近で
は特にL体が注目されている(例えば医学のあゆみ、1
25巻、660頁、1982年)。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a method for producing carnitine 1x by allowing microorganisms to act on ro-alkoxycarbonyl-2-oxopropyl)trimethylammonium halide. Carnitine produced according to the present invention has been called vitamin BT as a substance related to fatty acid metabolism, and is a useful substance used as a medicine for heart diseases and the like. Conventionally, the DL isomer has been used as a medicine, but recently the L isomer has been attracting particular attention (for example, History of Medicine, 1).
25, p. 660, 1982).

従来の技術 従来カルニチンの製法としては種々の方法が知られてい
るが、工業的にはそれぞれ問題をもっておシ充分なもの
とはい−難い。本発明と関係の深い方法について記すと
、3−デヒドロカルニチンの酵素的還元によるカルニチ
ンの製法(App’1.Environ、Microb
io:L、  、39巻、327頁、1980年)が知
られている。この方、去は補醪素ヲリサイクルする方法
を組合せなければならぬこと、原料である3−デヒドロ
カルニチンの合成が複雑でコストが高いこと、さらには
3−デヒドロカルニチンが不安定であることが欠点であ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION Various methods have been known for producing carnitine, but each method has its own problems and is difficult to achieve industrially. A method closely related to the present invention is a method for producing carnitine by enzymatic reduction of 3-dehydrocarnitine (App'1. Environ, Microb
io:L, vol. 39, p. 327, 1980). The disadvantages of this method are that it is necessary to combine a method of recycling the auxiliary element, that the synthesis of the raw material 3-dehydrocarnitine is complicated and expensive, and that 3-dehydrocarnitine is unstable. It is.

発明が解決しようとする問題点と問題点を解決する為の
手段 本発明者らは上記したように従来のカルニチン製造法、
特にL−カルニチンの製造法が工業的製法として難点が
あるため、より効率的なL−カルニチンの製法を確立す
べく研究した1、特に3−デヒドロカルニチンが不安定
でおシ、またその合成が複雑である点を克服するのに、
そのアルキルエステルである(3−アルコキシカルボニ
ル−2−オキソプロピル)トリメチルアンモニウム・ハ
ライドは合成が容易(例えば公開特公昭5l−6312
5)で、安定でるる点に着目して、その酵素的還元によ
りL−カルニチンをえる方法企研究した。その結果、種
々の微生物が(3−アルコキシカリボニル−2−オキソ
プロピル)トリメチルアンモニウム・ハライドをカルニ
チンエステルに変換せしめることを発見して別に特許を
出願した。さらにカルニチンエステルを分解してカルニ
チンに変える酵素をも有する微生物では(3−アルコキ
シカルボニル−2−オキソプロピル)トリメチルアンモ
ニウムハライドから一挙にL−カルニチンを生成するこ
とをみいだして本発明を完成するに至った。
Problems to be Solved by the Invention and Means for Solving the Problems As described above, the present inventors have solved the conventional carnitine production method,
In particular, the production method for L-carnitine has some drawbacks as an industrial production method, so we conducted research to establish a more efficient production method for L-carnitine.In particular, 3-dehydrocarnitine is unstable, and its synthesis is difficult. To overcome the complexity,
Its alkyl ester, (3-alkoxycarbonyl-2-oxopropyl)trimethylammonium halide, is easy to synthesize (for example, published in Japanese Patent Publication No. 51-6312
In 5), we focused on its stability and researched a method to obtain L-carnitine by enzymatic reduction. As a result, they discovered that various microorganisms convert (3-alkoxycaribonyl-2-oxopropyl)trimethylammonium halide into carnitine ester, and filed a separate patent application. Furthermore, it was discovered that a microorganism that has an enzyme that decomposes carnitine ester and converts it into carnitine can produce L-carnitine from (3-alkoxycarbonyl-2-oxopropyl) trimethylammonium halide all at once, thereby completing the present invention. It's arrived.

発明の効果・作用 本発明によれば工業的に入数可能なγ−ハロ酢酸エステ
ルのトリメチルアミノ化により容易にえられる(5−ア
ルコキシカルボニル−2−オキソプロピル)トリメチル
アンモニウム・ハライドを一挙にカルニチンに変換する
ことが可能で、微生物菌体(固定化菌体をふくめで)を
用いるときは、微生物自体のもつ補酵素再生系を利用で
き、極めて有利なカルニチンの製法と提供するものであ
る。
Effects and Operations of the Invention According to the present invention, (5-alkoxycarbonyl-2-oxopropyl)trimethylammonium halide, which can be easily obtained by trimethylamination of industrially available γ-haloacetate, can be converted into carnitine at once. When microbial cells (including immobilized microbial cells) are used, the coenzyme regeneration system of the microorganism itself can be utilized, providing an extremely advantageous method for producing carnitine.

本発明に使用する微生物は(3−アルコキシカルボニル
−2−オキソプロピル)トリメチルアンモニウム・ハラ
イドをL−カルニチンに変換せしめる酵素系を有する微
生物であれば、微生物の分類上の位置に無関係に使用で
きる。即ち実施例に示すように、シュードモナス(Pθ
θ−udomonas )属、バチルス(Bacill
us)  属、アシュビア(Ashbya)  属、ペ
ニシリウム(Penicil−11um)属などの微生
物が例としてあげられる。
The microorganism used in the present invention can be used regardless of its classification position as long as it has an enzyme system capable of converting (3-alkoxycarbonyl-2-oxopropyl)trimethylammonium halide into L-carnitine. That is, as shown in the Examples, Pseudomonas (Pθ
θ-udomonas) genus, Bacillus
Examples include microorganisms such as the genus Ashbya, genus Penicillium, and the genus Penicillium.

このような能力を有する微生物を培地に培養してえた菌
体もしくはその処理物を(3−アルコキシカルボニル−
2−オキソプロピル)トリメチルアンモニウム・ハライ
ドに接触反応せしめると、カルニチンかえられる。1本
発明に使用する微生物菌体をえる念めの培養法は、通常
の培養法によればよく、特に説明を要しないが、基質ト
して用いる(5−アルコキシカルボニル−2−オキンプ
ロビル)トリメチルアンモニウム・ハライドを含有せし
めた培地に微生物を生育せしめると転換活性の高い菌体
をえることができる。固形培地、液体培地の何れも使用
できる。
Cells obtained by culturing microorganisms with such abilities in a medium or their processed products are (3-alkoxycarbonyl-
When catalytically reacted with 2-oxopropyl) trimethylammonium halide, carnitine is converted. 1. The cultivation method for obtaining the microorganisms used in the present invention may be any conventional cultivation method, and does not require any particular explanation, but (5-alkoxycarbonyl-2-okineprobyl)trimethyl used as a substrate may be used. When microorganisms are grown in a medium containing ammonium halide, cells with high conversion activity can be obtained. Either a solid medium or a liquid medium can be used.

このようにしてえた菌体を基質に作用させてもよく、ま
た菌体抽出液あるいは精製酵素標品、あるいはこれらの
固定化標品を補酵素再生系と共役させて基質に作用させ
てもよい。また微生物菌体を培養液から分けることなく
、生育培養の培養液に基質を加えて反応させてもよい。
The bacterial cells obtained in this way may be allowed to act on the substrate, or a bacterial cell extract, a purified enzyme preparation, or an immobilized preparation thereof may be conjugated with a coenzyme regeneration system and allowed to act on the substrate. . Alternatively, a substrate may be added to the culture solution for growth culture and reacted without separating the microbial cells from the culture solution.

基質濃度は、バッチ式、連続式の何れによるかによって
も異るが、バッチ式では一般に0.1〜30%、好まし
くは0.5〜10%程度で、連続式ではこれよシや\濃
度を低下させた方がよい。
The substrate concentration varies depending on whether the method is a batch method or a continuous method, but in a batch method it is generally about 0.1 to 30%, preferably about 0.5 to 10%, and in a continuous method it is less than this. It is better to lower the

反応は普通10〜60℃、好ましくは25〜45℃附近
、pH4〜1o附近で行われる。反応時間は静置、攪拌
、流下等の手段あるいは酵素標品の形態、活性によって
も異ってくるので一様でないが、バッチ法では通常50
分〜72時間程度である。反応は例えばn−プロパツー
ル:38%アンモニヤ水:水(85:5:10)の溶媒
系で薄層クロマトグラフィーを行いドラゲンドルフ試薬
の噴霧で生ずるRfo、13のスポットの濃度によシ追
跡できる。また生成したカルニチンを高速液体クロマト
グラフィーあるいはペアンンらの方法(MethocL
 of EnzymaticAnalysis  第2
版第4巻1758頁、1974年)の方法でL−カルニ
チン・アセチルトランスフェラーゼを用いて分析するこ
とによっても追跡できる。
The reaction is generally carried out at a temperature of 10 to 60°C, preferably around 25 to 45°C, and at a pH of around 4 to 1o. The reaction time varies depending on the method of standing, stirring, flowing down, etc., and the form and activity of the enzyme preparation, so it is not uniform, but in a batch method, it is usually 50
The time is approximately 72 minutes to 72 hours. The reaction can be tracked, for example, by thin layer chromatography using a solvent system of n-propanol: 38% aqueous ammonia: water (85:5:10) and the concentration of Rfo, 13 spots generated by spraying with Dragendorff's reagent. In addition, the produced carnitine can be analyzed by high-performance liquid chromatography or by the method of Pehan et al. (MethocL).
of EnzymaticAnalysis Part 2
It can also be traced by analysis using L-carnitine acetyltransferase according to the method described in 1974).

反応終了後、反応液をイオン交換樹脂カラムにかけ、溶
出濃縮するなど公知の方法によυカルニチンは回収され
る。
After the reaction is completed, υcarnitine is recovered by a known method such as applying the reaction solution to an ion exchange resin column and eluating and concentrating.

次に本発明の実施例を示す。Next, examples of the present invention will be shown.

実施例1 第1表に示した培地5dをふくむ大型試験管に第2表に
示した微生物を植菌して、26℃で細菌は48時間、か
びは7日間損とう培養した。
Example 1 A large test tube containing 5 d of the medium shown in Table 1 was inoculated with the microorganisms shown in Table 2, and cultured at 26°C for 48 hours for bacteria and 7 days for mold.

培養液5 atから遠心分離または濾過によりえた菌を
2回水洗後(3−エトキシ−2−オキソプロピル)トリ
メチルアンモニウム・クロリドを1o zg/rd の
濃度にふくむpH7,0の燐酸緩衝液Q、5.−を加え
、60℃で18時間振とり培養で反応させた結果第2表
に示したようにL−カルニチンが生成していた。
After washing the bacteria obtained from culture solution 5 by centrifugation or filtration twice with water, add phosphate buffer Q, pH 7.0, containing (3-ethoxy-2-oxopropyl)trimethylammonium chloride at a concentration of 1 ozg/rd, 5 .. - was added, and the reaction was carried out by shaking culture at 60°C for 18 hours. As a result, L-carnitine was produced as shown in Table 2.

KH2PO4’     2.5  //      
 8.Q  ItMgSO4・7H200,1tt  
    Q、1ttFeSO4・7H400,01/I
      O,01//NH4CL        
1.0  //       1.Q  nNaCA 
        5.Q  tt       5.O
ttグルコース   10.Ott     10.O
tt肉エキス     5.Q //     5.Q
 //ポリペプトン  5.□ p     5.OW
酵母エキス    −30〃 基質簀     IG、O//     10.0 /
1メチルアンモニウム・クロリド 第   2   表 徴   生   物       L−力ルニチン生成
シュードモナス・クル       a、3w+g/r
dシピエ (Pseudomonas  cruciviae)工
FO12047 パテルスーセレウス       Q、3 /1(Ba
cilluBcereus) ATCo  9139 アシュビア・ゴシピー       1.0〃(Ash
bya  gossypi土)工FO0560 ペニシリウム・トリゼピン     1.0〃スキイイ (Penicillium trzebinskii)
ATC!010507 実施例2 実施例1で(6−エトキシカルボニル−2=オキンプロ
ビル)トリメチルアンモニウム・クロリドの代りに(3
−メトキシカルボニル−2−オキソプロピル)トリメチ
ルアンモニウム・クロリドを用いる他は実施1と同様に
実施した場合、第1表に示した何れの微生物を用いた場
合ともL−カルニチンが生成した。
KH2PO4' 2.5 //
8. Q ItMgSO4・7H200,1tt
Q, 1ttFeSO4・7H400,01/I
O,01//NH4CL
1.0 // 1. Q nNaCA
5. Q tt 5. O
tt glucose 10. Ott 10. O
tt meat extract 5. Q // 5. Q
//Polypeptone 5. □ p 5. OW
Yeast extract -30〃 Substrate cage IG, O// 10.0 /
1 Methylammonium chloride 2nd sign Organism L-lunitin producing Pseudomonas cru a, 3w+g/r
dSipie (Pseudomonas cruciviae) Engineering FO12047 Paterseuscereus Q, 3 /1 (Ba
cilliuBcereus) ATCo 9139 Ashveer Gossippy 1.0〃(Ash
bya gossypi soil) engineering FO0560 Penicillium trzebinskii 1.0
ATC! 010507 Example 2 In Example 1, (3
-Methoxycarbonyl-2-oxopropyl)trimethylammonium chloride was used in the same manner as in Example 1, and L-carnitine was produced in any of the microorganisms shown in Table 1.

実施例3 実施例1の方法で生育させたバチルス・セレウスATO
C9139の菌体’i 200 Q/mt  の濃度に
なるよう生理食塩水に懸濁したil 0dに4%アルギ
ン酸ナトリウム液10ff17!を加え混合した後、1
5チの塩化カルシウム溶液にこの混合液を除々に滴下し
て、粒状の固定化菌体全えた。この固定化菌体全量を、
(5−エトキシカルボニル−2−オキソプロピル)トリ
メチルアンモニウム・クロリド1%、グルコース1係、
硫酸マグネシウム0.1チをふくむpH7,0の燐酸緩
衝液20m1に加え、30℃で18時間反応させたとこ
ろ、L−カルニチンが13vg/L  の濃度に生成し
た。
Example 3 Bacillus cereus ATO grown by the method of Example 1
Add 10ff17 of 4% sodium alginate solution to IL0d suspended in physiological saline to a concentration of C9139 cells 'i 200 Q/mt! After adding and mixing, 1
This mixed solution was gradually added dropwise to 5 g of calcium chloride solution to completely cover the granular immobilized bacterial cells. This total amount of immobilized bacterial cells is
(5-ethoxycarbonyl-2-oxopropyl)trimethylammonium chloride 1%, glucose 1 part,
When the mixture was added to 20 ml of phosphate buffer at pH 7.0 containing 0.1% magnesium sulfate and reacted at 30°C for 18 hours, L-carnitine was produced at a concentration of 13 vg/L.

実施例4 バチルス・セレウスATCO9139i用い、実施例1
と同じ条件で実施した反応液から菌体を除いてえた上澄
液300mAをイオン交侯f(J脂(ダウエックス50
)のカラムに通し、稀塩酸で溶出し、濃縮後エチルアル
コール添加によりL−カルニチン・クロライドの徂結晶
45m9をえた1、 特許出頒人 パイオール株式会社 代表者 申出    清 中央化成株式会社 代表者 水鳥 喜三部
Example 4 Using Bacillus cereus ATCO9139i, Example 1
The supernatant liquid (300 mA) obtained by removing the bacterial cells from the reaction liquid carried out under the same conditions as above was subjected to ion cross-fertilization (J fat (Dowex 50
) column, eluted with dilute hydrochloric acid, concentrated, and added ethyl alcohol to obtain 45m9 crystals of L-carnitine chloride.1 Patent distributor: Representative of Piall Co., Ltd. Presentation: Representative of Sei Chuo Kasei Co., Ltd. Yoshi Mizutori Three parts

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、(3−アルコキシカルボニル−2−オキソプロピル
)トリメチルアンモニウム・ハライドをカルニチンに変
換せしめる能力を有する微生物もしくはこれに由来する
酵素系の作用により、水性媒体中で(3−アルコキシカ
ルボニル−2−オキソプロピル)トリメチルアンモニウ
ム・ハライドをカルニチンに変換せしめることを特徴と
するカルニチンの製造法。 2、使用する微生物がバチルス(¥Bacillus¥
)属、アシュビア(¥Ashbya¥)属、ペニシリウ
ム(¥Pen−icillium¥)属の何れかの属に
属する微生物である特許請求の範囲第1項記載の製造法
[Scope of Claims] 1, (3-Alkoxycarbonyl-2-oxopropyl)trimethylammonium halide in an aqueous medium by the action of a microorganism or an enzyme system derived therefrom that has the ability to convert trimethylammonium halide into carnitine. 1. A method for producing carnitine, which comprises converting alkoxycarbonyl-2-oxopropyl) trimethylammonium halide into carnitine. 2. The microorganism used is Bacillus (¥Bacillus¥
2. The production method according to claim 1, wherein the microorganism is a microorganism belonging to any one of the genus ), Ashbya genus, and Pen-icillium genus.
JP27518385A 1985-12-09 1985-12-09 Production of carnitine Granted JPS62134093A (en)

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