JPS62224288A - シアナイドヒドラタ−ゼ酵素の製法 - Google Patents

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】 本発明はシアナイドヒドラターゼの製法に関する。

ある種の真菌類は、シアン化物をホルムアミドまで分解
（減成）しうるシアナイドヒドラターゼ酵素Ｅ　ＣＮｏ
、１１　、２　、１．６８（このものはホルムアミドヒ
ドロリアーゼと称されることらある）を含む。

これに関係する文献としては１例えば「アーカイブズ　
オブ　バイオケミストリイ・アンド・バイオフィジック
ス（Ａ　ｒｃｌ＋１ｖｅｓ　ｏｆ　Ｂ　ｉｏｃｂｅｍｉ
　、　ａｎｄｎ　１ｏｐｌ＋１ｓｉｃｓ）」１５１．４
６８〜４７４（１９７２）、「ファイトパンロジイ（Ｐ
　ｂｙＬｏｐａｔｌ＋ｏ１ｏｇｙ）」８７．１（１０１
〜１００６（１９７７）及び下記の「ザ・ジャパニーズ
・ジャーナル・オブ・ファーメンテ−ジョン・テクノロ
ジー（ｔ、ｈｅＪａｐａｎｅｓｅ　Ｊ　、　Ｆｅｒｎｅ
ｎｔ、　Ｔｅｃｌ＋ｎｏｌ」がある：Ｖｏｌ、　４５．
Ｎｏ、　７　、ｐ、　６３０−６３６（１９６７）Ｖｏ
ｌ、　　４６．Ｎｏ、　　１０．ｐ、　　８０７−８１
３（１９６８）Ｖｏｌ、　４７．Ｎｏ、　１０．ｐ、　
６３９−６４３（１９６９）及びＶｏｌ、　　４８．Ｎ
ｏ、　　　５　　、ｐ、　　２７７−２８２；２５３−
２９０（１９７０）。

そのような真菌類を、シアン化物含有排出液の微生物学
的処理に使用することが提案されてきている（例えば欧
州特許第６１２４９号参照）、このような目的のために
適当であるためには、真菌は、可成りの期間にわたり安
定かつ高活性のシアナイドヒドラターゼ酵素を含むのが
望ましい。

本発明によれば、（Ａ）炭素源及び適当な無機栄養物を
含む水性培地中で２８〜３４℃の温度、４．５〜７．５
のｌ）　Ｈ及び０．１１／時以下の稀駅率で微生物菌株
を連続的に培養すると同時にシアンイオン、及び／また
はシアン１ヒ水素、及び／または培養条件下でシアンイ
オン及び／またはシアン化水素を発生する化合物を、培
地に対して少なくとも１５ｍＭに相当する濃度（培地に
供給される媒質の合計中のシアンイオン及びまたはシア
ン〔ヒ水素）で連続的に供給し、そして（Ｂ）培地から
シアナイドヒドラターゼ含有細胞を回収する、各工程か
らなるシアナイドヒドラターゼ酵素の製法が提供される
。

シアン化物含有物質をシアナイドヒドラターゼまたはシ
アナイドヒドラターゼ含有物質で処理してその中のシア
ン化物を分解することからなるシアン化物含有ｍＷの処
理方法において、該シアナイドヒドラターゼが特許請求
の範囲第１〜９項のいずれかに記載の方法により製造さ
れたものであることを特徴とする上記処理方法も本発明
の範囲内である。

培地に添加されたシアンイオンは、培養の条件下でシア
ン１ヒ水素になる。

微生物菌株は真菌類菌株であるのが好ましいが、適当な
細ａｉ類菌株も使用しつる。本発明方法で１史用しうる
真菌類としては、ステムフィリウム・ロチ（Ｓ　Ｌｅｍ
ｐｌ＋ｙｌｉｕｎ　１ａＬｉ）種、（例えばＡＴＣＣ１
１７１８）　、マイコレプトディスクス・テレストリス
（Ｍｙｃｏｌｅｐｔｏｄｉｓｃｕｓ　Ｌｅｒｒｅｓｔｒ
ｉｓ）種く例えばＣＢ５２３１．５３ン：フサリウム・
モニリフォルメ（Ｆ　ｕｓａｒｉｕ＊ＩＩｏｎｉｌｉｒ
ｏｒｍｅ）種（例えば、オタワのカナダ農林省カルチャ
ー・コレクションから入手できるＮｏ、３１０４゜ＳＡ
、４９ａ、このものはＣＢＳ　　１６１．８２としても
寄託されている）；ヘルミントホスボリウム・ソルグヒ
コラ（）［ｅ１ｍｉｎｔｌ＋ｏｓｐｏｒｉｕｍ　ｓｏｒ
ｇｌ＋１ｃｏｌａ）種、このらのはドレチスレラ・ソル
グヒコラ（Ｄ　ｒｅｃｈｓｌｅｒｎｓｏｒｇｈｉｃｏｌ
ａ）［とも称される（ｆ３’ｌえばＣ［ｌＳ　２４９．
４９）：ベリコニア・キルキナタ（Ｐｅｒｉｃｏｎｉａ
　ｃｉｒｃｉｎａｔａ）種・（例えばＣＢ　Ｓ　２６３
．３７）；及びグロメレラ・ツカマオ・ンシス（Ｇ　Ｉ
ｏｓｅｒｅｌ　Ｉａ　ｔｕｃａｍａｎｃｎｓｉｓ）種＜
ｒｓえばＣＢ　Ｓ　　１３２．３７）がある。

上記のＡＴＣＣ番号は、米国メリーランド州（２０８５
２＞ロックビレ、パーク・ローン・ドライブｆｆ　２３
０１のアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション
によって指定された番号であり、またＣＢＳ番号は、オ
ランダ国バアルンのザ・七ントラル、ビュウロウ・ヴア
・シュインメルカルチャーズによって指定された番号で
ある０本発明に使用することができ、文献に該酵素を産
生すると記載されているその池の真菌類としては、コレ
２）・トリチウム・グラミニコラ（Ｃｏｆ　ｌｅｃＬｏ
ｔｒｉｃｈｕｍＨｒａｍｉｎｉｃｏｌａ）種、グロエオ
ケルコスボラ・ソルグヒ（Ｇ　Ｉｏｅｏｃｅｒｃｏｓｐ
ｏｒａ　５ｏｒＨｂｉ）種、ヘルミントホスホリウｌト
ツルキクム（１−［ｅ１ｍｉｎｔｂｏｓｐｂｏｒｉｕｍ
Ｌｕｒｃｉｃｕ＋ｎ）種、ヘルミントホスホリウム・マ
イディス（ｆ（１ｍａｙｄ＋ｓ）！、ヘルミントホスポ
リウム・カルボヌｌ、（Ｈ、ｃａｒｂｏｎｕｍ）種及び
ヘルミンｌ−ホスホリウム　フォムナ（Ｈ、ｐｈｏｎｎ
ａ）種がある。

好ましい真菌類菌株はフサリウム属閑株、殊に７サリウ
ム・ラテリヂウム（Ｆ　ｕｓａｒｉｕｍ　ｌａｔｅｒｉ
ｔｉｕｍ）のニース（Ｎｅｅｓ）株ＣＭ　Ｉ　　３００
５３３である。

フ　リウム・ラテリチウム・ニース株ＣＭ１．１１１）
０５３３は、１９８６年２月３日にイングランド、ＴＷ
９　３ＡＦ、サーリイ、リッチモンド、キュウ、フエリ
イ・レーンの「ザ・コモンウェルス・マイコロジカル　
インスチチュート」に寄託された。この株は小麦に対し
病源とならず、下記の如き形態学的特質を有する： 培地（１）ポテト　スクロース寒天（ＰＳＡン２５０９
のポテトを洗い、さいの目に切り、１５ｐｓｉの圧力ク
ツカー中に１５分間入れる。

次いでこの煮出物を２層のモスリンを用い絞り出し、２
％のグルコース及び２？６の寒天をその濁りＰ液に添加
し、そしてこの培地をオートクレーブ加熱し、分散させ
る。

培地（２）　ツアペク・ドクス（Ｃｚａｌ＋ｅｋ　−Ｄ
　ｏｘ）（変性） 寒天（オキソイド：０ｘｏｉｄ）（ＣＤ　Ａ）（’０ｘ
ｏｉｄ」は商漂である）。

成育条件：２５°Ｃ１数週間、 成育速度：　培地（１）（ＰＳＡ）及び＜２）（ＣＤＡ
）でそれぞれ３日間で４．０ｃｚ及び３日間で３．０ｃ
ｘ 成育の特性；　白色の上部国光を有する羊毛状、拡張す
るコロニイ、ＰＳＡでの下層は灰色がかったバラ色で深
紅色ないし黄色のいくつかの区画がある。ＣＤＡではい
く分か淡くなる傾向あり、場合により濃赤色の色素が生
成される（殊に時間が経過したとき）、１〜２週間後に
、高所菌糸が褐色となり崩れる傾向がある０次いで胞子
褥が形成されるにつれてコロニイはむしろスリムＣヒす
る０色はＰＳＡでは桃色ないし褐色、ＯＤＡではサーモ
ンピンク。浸出物は形成されず、色素形成は菌糸の色に
従う傾向がある。

分生子、　この微生物により小分生子生成されず。

１１を一側生フイアラドから、または思いフイアラドを
もつ多岐ｒヒ分生胞子から大分生子が生成される。古い
培養物では分生子が凝集して胞子前を形成する（殊にＣ
ＤＡて）。分生子は鎌形から湾曲した紡錘形まで種々、
背腹性隔膜は３ないし５の間で変るが、若い培養物では
５゜胞子寸法は２５〜５０μ×２．５〜４．０μ。

基部Ｍｉ胞はしばしば有茎（これは長い５隔膜胞子にお
いて特に認められる〉。

１ｆｆｊ張細胞は菌糸で生じ、場合により芽状芽胞は、
間を置いて、単一または鎖状に生じる。

フサリウ１４・ラテリチウム・二−スＣＭ１３００５３
３の４（１１１１ａを好気培養することによりシアナイ
ドヒドラターゼ酵素を製造する方法は、我々の出願中の
英国特許第８６０４０６９号及び同第８６０７５９５号
の明細書（対応する日本特許出願は本件と同日に出願）
に記載され、特許請求されている。

真菌類は二つの区別しうる形態で生育されうる。

すなわち球状もしくはペレット状で生育されるが、ある
いはＸ菌細胞が生育培地中に分散された拡散フィラメン
ト状ストランドであるときには分散された形で生育され
る。排出液（廃液）処理での使用のためには、真菌類は
球ないしベレット状ではなく、分散された形態で生育す
ることが重要である。

ベレット状での生育はベレットを介しての栄π及び気体
の拡散により妨害されるので、そのような拡散は培養を
非効率的にする６本発明方法の培養工程（Ａ）を実施す
る条件は、分散された形層での生育を促進するような条
件であるのが好ましい。

本発明方法の培養工程（Ａ）において真菌細胞は、炭素
または酸素の制限の条件下で適当に生育しうる。しかし
、条件は、生育が炭素及び酸素の二重の制服の下で効果
的に起こるような条件であるのが好ましい、培地は定義
された培地、すなわち炭素源以外に鉱物（無機）塩のみ
を含み、定義されない有機物ｆＴ（例えば酵母エキス）
を何ら含まないもの、であるのが好ましい。

本発明方法では適宜な炭素源を使用できるが、グルコー
スが好ましい、好ましい窒素源としては、６ＨＦａアン
モニウム及び水酸化アンモニウムがその例であり、また
好ましい清潔の例は、燐酸カリウム及び燐酸がある０本
発明方法が連続法である場６に、培地の主要成分は、本
発明方法が定常状態にある間に工程に供給される培地中
に下記の範囲内の濃度で存在するのが好ましい。

Ｈｓ　Ｐ　Ｏ−１０〜２０　　ａＭ ＫＩＳＯ４８００〜　　１．４００１）ｌ）ＩＩＩＭｇ
ｓｏ、・　７Ｈ，０７００〜　１，２００ｐｐ瞬グルコ
ース（１分子のＬＯ含む）ｉｏ、ｏｏｏ〜４０，００Ｏ
ｐｐ鋼（Ｎ　Ｉ［、）２Ｓ　Ｏ４５００〜　３．ＯＯＯ
ｐｐｍ微１栄養　　　　　　　　　　　０．１〜２０９
１）ｍ定電状態条件中の連続培養に供給されるべき非常
に好適な培地は下記の成分組成である。

１．ｍＭ　　Ｈ，Ｐｏ、　　　　　　　３２０１１／２
０１ｖ１１量金属頚／ビオ＋　ン１０ｚＮ／　２０ｆＫ
　ｔ　Ｓ　Ｏ４２０１Ｆ／　２０ｍ Ｍ　ｇ　Ｓ　Ｏ＋・７　Ｈ２０１８ｙ／　２０１グルコ
ース／　Ｈ２０２３ｈ／　２０１（Ｎ　Ｈ、Ｌ　Ｓ　Ｏ
４５０ｙ／　２０１上記の微量金ｍ　Ｍ　／ビオチン溶
液は下記の成分組成を有する（重量は１１当り）： Ｆ　ｅＣＬ　・６１（ｔｏ　　　　　　　　９．６２Ｃ
ｕＳ　Ｏ４・５８　ｚｏ　　　　　　　　３．６９Ｍｎ
５　Ｏ４・４　［１２０３０，０ｙＺｎＳ○４　’　７
　Ｈ２Ｏ３８，ＯＩＦビオチン　　　　　　　　　　　
０．５２ｇ培地に対するシアンイオン源及び／またはシ
アン化水素源の添加は、細胞の培養の全期間にわたりそ
の他の栄養と別個にあるいは一緒に行なうことができる
。好ましくはシアン成分は、方法工程ｌ＼供給される培
地に対して、シアンｆヒナトリウムまたはシアン化カリ
ウムのようなシアン化アルカリの形で添加される。連続
法における培養の開始段階中は、最初は低濃度でシアン
分を添加して、培地中の真菌細胞のシアンに対する許容
度が増加するにつれてその濃度を次第に増大するのが最
良である。最後に、定常状態培養中は、一定の濃度で供
給することができる。そのような一定濃度は、培地へ供
給される全媒質（すなわち培地へ供給されるすべての液
体供給物の合計）中で、少なくとも１５＋＊Ｍであるの
が適当であり、好ましくは乾燥細胞重１１ｇ当り２〜１
０ｓモル、特に４〜６輪モルである。我々は、定常状態
中に培地に供給される培買中のシアンイオンの濃度が高
くなると、細胞中のシアナイドヒドラターゼ酵素の増大
した活性をもたらすこと、及びその酵素活性の大きさは
シアンイオン濃度の増加と共に線型的（正比例的）に増
大すること、を発見した。１３’ｌえば、低濃度（５ｍ
Ｍ）のシアナイド（シアンイオン）添加における培地１
１１当り毎分生成されるホルムアミドパモルの単位での
酵素活性は５５であるが、高濃度（２０ｍＭ＞の添加に
おける酵素活性は２２０単位である。

本発明方法の培養段階について好ましい条件は下記の如
くである。

稀釈率：０．０５〜０．１１／時 ｐｔ［：５．Ｏ〜６．０、殊に５．５ 温度　：２８〜３４℃（最も高い酵素活性のためには特
に３０〜３２℃） 連続法における培養段階中に、培地を培養槽から連続的
に取り出し、シアナイドヒドラターゼ含有細胞を適宜な
手段（ｉ濾過法が好ましい）によって、取り出し培地か
ら分離する０次いでこの分離された細胞を乾燥し、そし
て例えば押出法により、さらに処理して適宜な形ｎ（例
えばｉｔ２集体または粉体）のシアナイドヒドラターゼ
含有細胞剤を作ることができる。酵素を細胞から分離し
て、細胞から別れた形で使用することができるが、普通
はこのようなことは必要とされず、酵素は、３ｍ常はそ
れを含む細胞から分離されずに使用される。シアナイド
ヒドラターゼ含有真菌の菌糸は、我々の欧州特許第６１
２４９号明細書に記載されているように固定することが
できるが、このような改作も廿通は実施されない。

本発明の方法で削られるシアナイドヒドラターゼ剤はシ
アン化物含有水性排水の処ＦＷ（ｒ！Ａえば我々の欧州
特許第６１２４９号の方法による処Ｔ！Ｉりのために非
常に適している。この酵素剤は高い貯蔵安定性（例えば
１３０日に及ぶ半減寿命）及び高い活性を有する。殊に
高い活性を有する酵素含有剤は、本発明方法の培養段階
を酸素または炭素の制限条件下、または酸素及び炭素の
両者の二重制限条件下で実施する場合に作られる。特に
高活性の酵素含有剤は、本発明方法の培養工程を３０〜
３２℃の範囲の温度で実施したときにＣヤられる。

本発明を以下実施例により説明する。

丸１匠Ｌ フサリウム菌株ＣＭＩ　　３００５３３を、グルコース
が生育制限因子である定義培地での連続培養においてＨ
ＣＮの存在下に生育させて、シアナイドヒＦう９−セ活
性ヲＺＡ引Ｌり、ｐＨ５，５及ヒｏ、０５ｂ−’の稀釈
率（稀釈速度〉において種々の温度で定常状態を設定し
た。この結果を表１に示す。これは。

最高の酵素活性が３０〜３２℃において誘引されたこと
、及びこの温度以下での生育が誘引活性を半減させるこ
とを示している。３４℃での生育は、培地の疲労をもた
らす、酵素活性単位は、ｐｔ１８．５において１００＋
ａＭのシアン化ナトリウムから１分間に生成されるホル
ムアミドのμモル数である。

１：・′　−に　　る晶　のン フサリウム菌株ＣＭ　Ｉ　　３００５３３を、グルコー
スが生育制限因子である定義培地での連続培養において
ＨＣＮの存在下に生育させて、シアナイドヒドラターゼ
の濃度を誘引した。　ｐＨ５，５、温度３０℃及び稀釈
速度０．１０ｈ−１を一定にｔ、！持して種々の酸素供
給量で定常状態を設定した。誘引酵素を凍結乾燥し、シ
リカゲル上で４℃において貯蔵し、その酵素製剤の一部
分の試料を時間間隔を霞いて検定することにより酵素製
剤の安定性を監視した。

この結果を表２に示す、これは、培養物が酸素／炭素の
二重の制限の下に生育されたときに酵素の貯蔵安定性が
増すことを示している。

グルコースが生育制限因子である定義培地での連続培養
においてフサリウム菌株ＣＭＩ　　３００５３３を生育
することにより、シアナイドヒドラターゼの誘引プロフ
ィルを測定した。ｐＨ５，５、温度３０℃及び稀釈速度
０．１０ｈ−’を一定に維持して、種々の流入）Ｉ　Ｃ
Ｎ濃度において定常状態を設定した。

添ｆ寸図は、誘引活性の大きさと、流入媒体中の少なく
とも２４−Ｍまでのシアンイオン濃度との間の線型応答
を示すグラフである。このグラフにおいては、縦軸のミ
リモル単位の公称シアンイオンｌ農度に対して、横軸の
全活性（前記定義の通り）がプロットされている。

人並１」− 炭素源としてグルコースを含む定義培地を用いて６００
０１！容の容器中でフサリウム菌株ＣＭ１３００５３３
を連続的に生育した。そのグルコース濃度は、生育制限
濃度であった。ｐ！−１は５．０〜５．８であり、稀釈
速度は０．０８〜０．１ｈ−’であり、温度は３０〜３
２°Ｃであった。シアン化ナトリウムを６１．５〜７３
．５ＩＩＭｃｒ）′ａ度で栄養供給流に添加した。培養
物を、通気（酸素供給）速度の低減によって酸素ストレ
スにけしたところ、０．８１ｇエタノール／ｒの生成が
もたらされた。１４０時間にわたり、乾燥重量１ｊＩｇ
当たり毎分８１．０〜１２２．４μモルの生成ホルムア
ミドのシアナイドヒドラターゼ活性をもつバイオマスが
１２．２〜１４．３ｇ／’ｆで生じた。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例３の結果を示すグラフであり、縦軸はシア
ンイオン濃度（ミリモル）であり、横軸は酵素活性（屯
位／肩ｇ）である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）（Ａ）炭素源及び適当な無機栄養物を含む水性培
   地中で２８〜３４℃の温度、４．５〜７．５のｐＨ及び
   ０．１１／時以下の稀釈率で微生物菌株を連続的に培養
   すると同時にシアンイオン、及び／またはシアン化水素
   、及び／または培養条件下でシアンイオン及び／または
   シアン化水素を発生する化合物を、培地に対して少なく
   とも１５ｍＭに相当する濃度（培地に供給される媒質の
   合計中のシアンイオン及びまたはシアン化水素）で連続
   的に供給し、そして（Ｂ）培地からシアナイドヒドラタ
   ーゼ含有細胞を回収する、各工程からなるシアナイドヒ
   ドラターゼ酵素の製法。 （２）微生物菌株は￥フサリウム￥（Ｆｕｓａｒｉｕｍ
   ）属の菌株である特許請求の範囲第１項に記載の方法（
   ３）菌株は￥フサリウム・ラテリチウム￥（Ｆｕｓａｒ
   ｉｕｍ　ｌａｔｅｒｉｔｉｕｍ）ニース（Ｎｅｅｓ）菌
   株ＣＭ１３００５３３またはそれから誘導された変異体
   もしくは突然変異体である特許請求の範囲第２項に記載
   の方法。 （４）培養工程（Ａ）において微生物菌株を炭素または
   酸素の制限条件下、あるいは炭素及び酸素の二重制限条
   件下で培養する特許請求の範囲第１〜３項のいずれかに
   記載の方法。 （５）炭素源がグリコールである特許請求の範囲第１〜
   ４項のいずれかに記載の方法。 （６）シアンイオン源及び／またはシアン化水素源を、
   培地に対して、乾燥細胞重量１ｇ当り２〜１０ミリモル
   に相当する範囲内の全媒質中濃度で供給する特許請求の
   範囲第１〜５項のいずれかに記載の方法。 （７）シアンイオン源及び／またはシアン化水素源を培
   地に対して、乾燥細胞重量１ｇ当り４〜６ミリモルに相
   当する範囲内の全媒質中濃度で供給する特許請求の範囲
   第６項に記載の方法。 （８）ｐＨは５．０〜６．０である特許請求の範囲第１
   〜７項のいずれかに記載の方法。 （９）培養温度は３０〜３２℃である特許請求の範囲第
   １〜８項のいずれかに記載の方法。 （１０）シアン化物含有物質をシアナイドヒドラターゼ
   またはシアナイドヒドラターゼ含有物質で処理してその
   中のシアン化物を分解することからなるシアン化物含有
   物質の処理方法において、該シアナイドヒドラターゼが
   特許請求の範囲第１〜９項のいずれかに記載の方法によ
   り製造されたものであることを特徴とする上記処理方法
   。