JPS62289192A - アミノ酸の連続発酵生産方法 - Google Patents

アミノ酸の連続発酵生産方法

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JPS62289192A
JPS62289192A JP13430086A JP13430086A JPS62289192A JP S62289192 A JPS62289192 A JP S62289192A JP 13430086 A JP13430086 A JP 13430086A JP 13430086 A JP13430086 A JP 13430086A JP S62289192 A JPS62289192 A JP S62289192A
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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】 3、発明の詳細な説明 る。
アミノ酸は、医薬品、食品、飼料への添加物など種々の
用途を有し、広い分野で利用されている。
従来の技術 従来、微生物を用いるアミノ酸の製造法に関しては、種
々の変異株や細胞融合株を用いる回分法による製造法が
知られている。
連続培養法に関しては、L−リジン、ついては、ブレビ
バクテリウム・フラバムを用いる方法〔フォリア・ミク
ロバイオロジカ(Folia Microbiol、 
)27.315−318(1982) ) 、ミクロコ
ツカス・グルタミン酸を用いる方法(昭和48年度日本
醗酵工学会大会講演要旨集p、 170)が知られてい
る。また、L−アルギニンについては、セラチア属細菌
の固定化菌体による純酸素を用いる方法[アプライド・
ミクロバイオロジイ・アンド・バイオチクノロシイ (
Appl、!Jicrobiol、Biotechno
l、) −月し、79−84、(1984)]が知られ
ている。L−フェニルアラニンについては、エシェリヒ
ア・コリを用いる方法〔バイオチクノロシイ・レターズ
(Biotechnologyしetters) Vo
l、 4 、223−228(1982) 〕、L−グ
ルタミン酸については、コリネバクテリウム・グルタミ
クムを用いる方法(バイオチクノロシイ・アンド・バイ
オエンジニアリング(Biotechnologyan
d Bioengineering) Vol、 24
.2167−2174(1982L)、L−)リブトフ
ァンについては、エシェリヒア・コリを用いる方法〔バ
イオチクノロシイ・アンド+バイオエンジニアリング(
Biot、echnology andBioengi
neering) Vol、24.1465−1468
(1982)、同書Vow、 25.1013−102
5 (1983) )などが知られている。
発明が解決しようとする問題点 近年アミノ酸の医薬品、食品、飼料その他への需要の増
大により、工業的により有利なアミノ酸の製造法の開発
が望まれている。
問題点を解決するための手段 アミノ酸の発酵生産において、主たる生産性の指標とし
て、対炭素源収率の改善と生産速度の改善があげられる
。生産性の高い連続発酵法によるアミノ酸の製造法に関
し生産速度の改善について検討を行った結果、炭素源基
質濃度が10%以上の連続流加液を用い、培養液への酸
素供給速度を高めて培養することにより、従来の回分培
養法に比べて生産速度の向上が図れることが見出された
以下に本発明の詳細な説明する。
本発明は、アミノ酸生産能を有する微生物によるアミノ
酸の連続発酵生産方法において、炭素源基質濃度が10
%以上の連続流加液を用い、かつ連続培養中の培養液の
酸化還元電位を一200mV(飽和カロメル電極)以上
になるようにして連続培養を行い、培養物中にアミノ酸
を生成蓄積させ、該培養物よりアミノ酸を採取すること
を特徴とするアミノ酸の連続発酵生産方法を提供する。
本発明方法で製造できるアミノ酸としては、L−リジン
、L−アルギニン、L−グルタミン酸、L−グルタミン
、L−プロリン、L−ヒスチジン、L−オルニチン、L
−スレオニン、L−インロイシン、L−ロイシン、L−
バリン、L−フェニルアラニン、L−)リブトファンが
あげられる。
本発明に使用する微生物は、アミノ酸生産能を有するも
のであれば、野生株、変異株などいずれも使用できる。
 しかし、連続培養に耐えろる菌株、つまり少なくとも
平均滞留時間〔発酵液容積(1)/培地供給速度(n/
h))の2倍以上の間、力価、生育に変化のない安定な
菌株が好ましい。好適な例として、下記のような菌株が
あげられる。
エシェリヒア・コリ H−4258(FERM BP−
985)コリネバクテリウム・グルタミクム^TCC2
1885コリネバクテリウム・グルタミクムATCC2
1674連続培養法の形態としては、一槽法と多槽法が
知られている。本発明方法は、一槽法で充分であるが、
抜取液中に多量の原料が残留する場合には、多槽法で行
うことにより、対炭素源収率の向上を図ることも可能で
ある。
本発明に用いられる培地としては、使用菌株の利用しう
る炭素源、窒素源、無機物など必要な栄養素を程よく含
有するものであれば、合成培地、天然培地のいずれも使
用できる。
炭素源としては、グルコース、シュクロース、廃糖蜜、
果汁、デンプン分解物、セルロース分解物などの炭水化
物、酢酸などの有機酸類、エタノールなどのアルコール
頚などが利用できる。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、酢酸アンモニウム
などのアンモニウム塩、尿素、アミン類、その他の含窒
素化合物、ならびにペプトン、肉エキス、酵母エキス、
コーン・スチーブ・リカー、カゼイン加水分解物、大豆
粕加水分解物、各種発酵菌体およびその加水分解物など
が利用できる。
無機物としては、リン酸−カリウム、リン酸二カリウム
、リン酸マグネシウム、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
ウムなどが利用できる。本発明に使用する微生物が生育
のために特定の栄養素を必要とする場合には、その栄養
物を標品もくしはそれを含有する天然物として添加する
ことができる。また消泡剤も必要に応じて使用する。
また、培地中に各種の添加物、例えばアスパラギン酸、
グルタミン酸、ロイシンあるいはロイシン発酵液、スト
レプトマイシン、カナマイシンなどを添加することによ
り、アミノ酸の生産速度を向上させうる場合がある。
連続培養に用いる連続流加液の炭素源基質濃度は、10
%以上にするのが好ましい。10%以下の炭素源基質濃
度でも、生産速度の向上はみられるが、アミノ酸蓄積濃
度、対炭素源収率が著しく低下し、さらに排液量の増加
などの問題も多く、工業的実用性は少ない。
連続流加液の炭素源は、糖蜜、グルコース、ンニクロー
ス、酢酸または酢酸塩、またはこれらの混合物を用いる
。窒素源、無機物などは初発培地に用いることができる
ものはすべて流加液成分として用いることができる。
培養は、深部通気攪拌槽、気泡塔、ドラフト付き気泡塔
などを用いて行う。培養温度は、20〜40℃の範囲で
行う。培地のpHは4〜9の範囲、好ましくは中性付近
に維持することが望ましい。
培地のpH調節は、炭酸カルシウム、酸またはアルカリ
溶液、アンモニアなどを用いる。
連続培養に先立って通常回分もしくは半回分式培養を行
い、途中から連続培養に切替えられるが、かかる方法自
体は公知であって、本発明の方法に右いても公知の手段
を適用することができる。
即ち、回分培養を開始し、対数増殖期の適当な時期から
流加液を加える一方同量の培養液を抜き出せばよい。流
加液の供給速度は槽内の培養液lと温習時間から定めら
れる。
連続培養開始に伴って酸化還元電位を一200mV以上
になるように酸素を供給する。酸化還元電位を一200
mVに保つためには酸素の供給速度を上げる必要があり
、21%以上の酸素濃度の気体例えば空気に酸素を加え
て供給する、培養を加圧例えば1.5〜3.0kg/c
jに保つ、攪拌速度、通気量を上げるなどの手段を単独
もしくは組合せて適用することにより目的を達成できる
培養過程において、発酵槽の中に雑菌の混入を防ぐよう
、装置、操作に通常の回分または半回分培養以上に注意
する必要がある。連続培養の期間は長い程、工程管理を
省力化でき、生産性も向上する。通常、無菌性の維持、
生産菌株の劣化などの防止のため200〜1000時間
程度で行うが、問題がなければそれ以上続行することが
できる。
生産速度は、次の式で計算する。
上記式より、生産速度の向上は、希釈率〔流加液の流速
(//h)/運転液量(jり]を上げることができれば
よい。つまり、連続培養時に単位運転液量、単位時間当
り、より多くの炭素源、窒素源などの基質およびその他
の栄養素を流加することにより、アミノ酸生産菌がそれ
らを利用してアミノ酸を生産し、かつ生育することがで
きればよい。
連続的に抜取った培養液および培養終了後の培養液から
、菌体などの沈澱物を除去し、公知のイオン交換処理法
、a縮法、吸着法、塩析法、等電点沈澱法などの方法に
より、培養液から生成したアミノ酸を回収することがで
きる。
以下、実施例をあげて本発明を具体的に示す。
特に限定しないかぎり、培養液の酸化還元電位は一20
0mV(飽和カロメル電極)以上になるようにして培養
を実施している。
実施例1 連続発酵法によるL−IJリジン生産;(1)コリネバ
クテリウム・グルタミクムH−3149(FERM B
P−158)を212容三角フラスコに入れた2 53
mlの下記種培地を用いて、30℃で30時間培養した
。一方、下記主発酵培地1.41を51容ジャーファー
メンタ−に入れ、上記の種培養液100mlをこれに接
種した。培養温度は34℃、pHは7.0に調節し、通
気12.51 /min。
攪拌回転数60 Or四で培養した。15時間培養後、
下記の流加液を流加し、1β添加し終わった段階で培養
液の抜き取りを開始し、運転液量を常に2.51に制御
した。流加液の炭素源としては糖蜜を用い、第1表に示
すグルコース換算濃度で用いた。流加速度は平均滞留時
間の3倍以上の時間を一定速度で行った時点で、その流
加速度での定常状態に達したものとみなし、次いで段階
的に流加速度を上げていき、各炭素源濃度での最高のリ
ジン生産速度を示すときの結果を第1表に示した。リジ
ンは全て、L−IJリジン塩酸塩で表示した。
〔種 培 地〕
グルコース     4% 酵母エキス     0.5% ペ  ブ  ト  ン            2 %
尿     素        0.3%11g5Os
・7H200,05% KH2Po40.2% ビオチン    100眉/1 pH7,0(NaOH) 殺  菌   120℃  15分 〔主発酵培地〕 初発培地 廃   Fl    蜜          3.5 
 % (グルコース 換算)硫酸アンモニウム   2
.5% KH,Po4     0.05% Mg5O<        0.05%コーン・スチー
ブ・リカー           1 %消  泡  
剤       2ml/βp H7,0(N H40
H) 殺  菌   120℃  15分 流加液 廃   糖   審      28〜10 % (グ
ルコース 換算)硫酸アンモニウム   4% KH,Po、       0.05%コーン・スチー
ブ・リカー          0.5  %消  泡
  剤        1ml/A殺  菌   12
0℃  15分 第   1   表 20 0.057 76 4.3 3813 0.12
6 42 5.3 32.310 0.196 28 
5.5 28第1表に示したように、流加液の糖濃度が
低いほど生産速度は向上するが、リジン蓄積量は減少す
るので、工業的に有利に使用できるのは、糖濃度10%
以上の流加液である。
(2)実施例1の(1)に示す方法のうち、微生物とし
てH−3149およびH−3057(FERMBP−1
48)を用い、24%の炭素源濃度の流加液を用い51
容ジャーファーメンタ−にて攪拌回転数を第2表に示す
範囲で、(1)と同様に培養して、それぞれのL−IJ
リジン最大生産速度を求め第2表に示した。なおH−3
057株の使用時にはL−ロイシン0.5 g /βを
培地に添加した。
第   2   表 400  1.8 1.8 450  2.6 2.4 500  3.0 2.9 600  4.2 4.0 700  4.5 4.2 (3)実施例1の(1)に示す方法のうち炭素源濃度2
4%を用い、攪拌回転数500rpmで第3表に示す希
釈率で連続培養を行った。各希釈率でのしIJリジン蓄
積量生産速度および酸化還元電位(飽和カロメル電極)
を第3表に示した。
また、同様に炭素源濃度24%の流加液を用い第4表に
示すような攪拌回転数にかえながら0.034h−’の
希釈率で連続培養を行った。各攪拌回転数でのL−IJ
リジ蓄積J1生産速度および酸化還元電位(飽和カロメ
ル電極)を第4表に示した。
第   3   表 0.028 93 2.6  −70 0.034 90 3.0 −190 0.040 57 2.3 −210 第   4   表 600 91 3.1  −6.0 500 90 3.1 −185 450 ’ 63 2.3 −205 (4)実施例1の(1)に示す方法のうち、微生物とし
て第5表に示した菌株を用い、炭素源濃度24%の流加
液を用い、攪拌回転数45Orpm、通気衛2.5β/
minで、かつ通気用の空気として30%の酸素を含む
空気を用いて連続培養を行い、生産速度の最大値を、通
常空気(酸素濃度21%)を用いたときと比較した。流
加液中の炭素源は糖蜜でグルコースとして19%の濃度
で用いた。
ただし、H−3291株の使用時には培地にL−ロイシ
ン0.6g/l添加した。各条件での最大生産速度を示
した時のデータを第5表に示した。
第   5   表 304.3 0.061 70 H−3291212,40,03372(FERl、l
 BP−155) 第5表に示したように、酸素濃度30%を含む空気を用
いた方が、L−’Jリジン積量は少々低下するが、生産
速度が著しく向上するので、工業的実用性が高い。
〔5〕  実施例1の(1)に示す方法のうち微生物と
してH−3149を用い、炭素源濃度24%の流加液を
用い、攪拌回転数450rpmで、発酵槽内圧を1.5
および1.9kg/c++f圧まで上げて通気を行ない
、L−リジンの最大生産速度を求めた。
また、槽内圧を常圧(1kg/cut)で通気量を増加
したときの最大生産速度も求めた。各条件での最大生産
速度を第6表に示した。
第   6   表 常圧(1kg/cd)  2.5       2.4
1.5 2.5  3.5 1.9 2.5  4.3 常  圧    4.5         3.5(6
)実施例1の(1)に示す方法のうち、主発酵培地とし
て下記のものを用い、微生物はH−3055(FERM
 BP−147)を用いて連続培養を行った。
〔主発酵培地〕
初発培地 グルコース      6% NH,Cj!       2.5% Kl−(、Po、      0.2%MgSO40,
05% 尿   素        0.1% コーン・スチーブ・リカー        2 %ペプ
トン      0.5% ビオチン       3’001tg/βサイアミン
塩酸塩         100μg/lFe5Oa 
 ・7H20,10mg/ βJnSO4・4)120
      10 mg/ RCaCβ2      
 10mg/42CoCβ213LOl mg/ l Cu12 ・2H2010mg/ l N1Cβ2  ・6H201mg/ EZnCL   
     1mg/n モリブデン酸アンモニウム        1mg/ 
β((NH<)6MotO□4・4H20)消泡剤  
2ml/6 p H7,O(NH40H) 殺菌 120℃15分 流加液 グルコースを20%とする以外は初発培地と同様の組成
攪拌回転数450rpmで運転した際の最大生産速度2
.3g#−hに対して600rpmでは3.8g/A−
hに向上した。
(7)実施例1の(1)の示す方法のうち、攪拌回転数
45Orpm、流加液として、第7表に示す混合比率で
混合した炭素源濃度24%の混合糖液を用いた。各条件
でのL−’Jリジン最大生産速度を第7表に示した。
第   7   表 糖流加液組成    L−Uジン最大生産速度廃糖蜜(
%) その他     (g/!・h)24     
0        2、620    グルコース  
    2.84% 22    酢酸アンモニウム   2.62% 実施例2 連続発酵法によるL−アルギニンの生産:(1)  コ
リネバクテリウム・アセトアシドフィルムH−4314
(FERl、l BP−1018) を21容フラスコ
に入れた2 5 Qmlの下記種培地を用いて30℃で
48時間培養した。一方、下記主発酵培地1.61を5
ρ容ジャーファーメンタ−に入れ上記種培養液25 Q
mlをこれに植菌した。培養温度は30℃、p H6,
6に調節し通気量3j!/min。
攪拌数60OrlllTlで培養した。培地の炭素源と
しては廃糖蜜を用いた。初発培地中の廃糖蜜が消費され
た時点(18時間後)から回分培養の場合は下記の流加
培地(A)を、連続培養の場合は流加培地(B)を各々
1.41流加した。この時点で後者の場合は連続培養に
移行した。連続培養中の培養液量は3!に保たれるよう
に種々の濃度の流加培地(B)を添加しつつ、培養液を
抜き取った。流加速度は平均滞留時間の3倍以上の時間
一定速度で流加した時点でその流加速度での定常状態に
達したものとみなしその時点での値を生産速度の算出に
用いた。このようにして求めた連続培養時のし一アルギ
ニン生産速度と対糖収率、通常の回分培養時の生産速度
と対糖収率を第8表に示した。
種培地 グルコース     50g/R ペプトン    10g/β 酵母エキス     10 g/j! NaCj!       2.5g/ffビオチン  
    50g/β 尿   素        3g#! コーン・スチーブ・リカー         5g/ 
βpH7,2 主発酵培地 廃糖蜜  70g/β に+−1,Po、   0.5g/l 硫酸アンモニウム  38 g/1 Mg5O,・7HJ       O,5g /βFe
50.4Hz0      10 mg/ I2チアミ
ン塩酸塩   100眉/β pH7,2 流加培地 (A)廃糖蜜  400g/l 硫酸アンモニウム 30 g/1 (B)廃糖蜜 80〜250g/f 硫酸アンモニウム 30 g/j! 廃糖蜜濃度はいずれもグルコース換算濃度殺菌は120
℃で30分実施した。
第   8   表 回分 40   −  53   −  0.7   
24連続 25  0,013  −   63  0
.8   25.2200.018− 551.027
.5150.026− 42.51.128.3100
.062− 18.91.2 18.980.083−
 121.4 15 第8表に示したように、流加液の炭素源濃度が低いほど
、生産速度は向上するが、アルギニン蓄積量、対糖収率
は減少するので、工業的に有利に使用できるのは、炭素
源濃度10%以上の流加液である。
(2)実施例2の(1)に示す方法のうち微生物として
H−4314を用い炭素源濃度20%の流加液を用いて
、5N容ジャーファーメンタ−にて第9表に示したよう
な攪拌数に変えて培養を行った。L−アルギニンの生産
速度と対糖収率、その時の酸化還元電位(飽和カロメル
電極)を第9表に示した。
第   9   表 450 47 0.86 −190 23.5500 
52 0.95 −150 26.0(3)実施例2の
(1)に示す方法のうち微生物としてH−4314を用
い炭素源濃度20%の流加液を用い攪拌数4sorpm
で通気用の空気として通常空気(21%酸素濃度)と3
0%酸素濃度を含む空気を用いて連続培養を行い生産速
度を比較した。結果を第10表に示した。
第   10   表 21 0.86 23.5 〔4)実施例2の(1〕に示す方法のうち、微生物とし
てH−4314を用い、炭素源濃度20%の流加液を用
いて、攪拌数450rpmで発酵槽内圧を1.5および
1.9kg/c++!圧まで上げて通気を行い、L−ア
ルギニンの最大生産速度を求めた。
また、槽内圧を常圧(1kg/c++f)で通気量を増
加したときの最大生産速度も求めた。各条件での最大生
産速度を第11表に示した。
第   11   表 (5)実施例2の(1)に示す方法のうち、攪拌数45
゜rpm 、流加液として第12表に示す混合比率で混
合した総炭素源濃度20%の混合糖液を用い連続培養を
行った。このときのし−アルギニンの生産速度を第12
表に示す。
第   12   表 20 0  0.85 本発明により、高い生産速度で工業的に有利にアミノ酸
を得ることができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アミノ酸生産能を有する微生物によるアミノ酸の
    連続発酵生産方法において、炭素源基質濃度が10%以
    上の連続流加液を用い、かつ連続培養中の培養液の酸化
    還元電位を−200mV(飽和カロメル電極)以上にな
    るようにして連続培養を行い、培養物中にアミノ酸を生
    成蓄積させ、該培養物よりアミノ酸を採取することを特
    徴とするアミノ酸の連続発酵生産方法。
  2. (2)該アミノ酸が、L−リジン、L−アルギニン、L
    −グルタミン酸、L−グルタミン、L−プロリン、L−
    ヒスチジン、L−オルニチン、L−スレオニン、L−イ
    ソロイシン、L−ロイシン、L−バリン、L−フェニル
    アラニンまたはL−トリプトファンであることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の方法。
  3. (3)該炭素源として、糖蜜、グルコース、シュクロー
    ス、酢酸または酢酸塩、またはそれらの混合物を使用す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方法。
JP61134300A 1986-06-10 1986-06-10 アミノ酸の連続発酵生産方法 Expired - Lifetime JPH0659228B2 (ja)

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