JPS63146782A - Production of microbial cell having high lipase activity - Google Patents

Production of microbial cell having high lipase activity

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JPS63146782A
JPS63146782A JP61293754A JP29375486A JPS63146782A JP S63146782 A JPS63146782 A JP S63146782A JP 61293754 A JP61293754 A JP 61293754A JP 29375486 A JP29375486 A JP 29375486A JP S63146782 A JPS63146782 A JP S63146782A
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Abstract

PURPOSE:To produce microbial cells having high lipase activity, by cultivating a microorganism having the ability to produce lipase with a microbial holding material and triglyceride or fatty acid and sticking the microorganism to the above-mentioned holding material for multiplication. CONSTITUTION:A microorganism of the genus Rhizopus, Aspergillus, Mucor, etc., and having high ability to produce lipase is cultivated in a culture fluid containing >=20vol./vol% holding material, consisting of a porous material having preferably 60-99% voids, 2-50 pores/cm based on the unit straight line length or metallic worked material having 60-99% voids and <=20mm diameter for a spherical shape and <=20mm length of one side for a block form and containing 2-5% added glyceride, e.g. olive oil, etc., or fatty acid, e.g. oleic acid, etc., adsorbed on the holding material and multiplied to afford the aimed microbial cells having increased lipase activity. The cultivation is preferably carried out in a nonstirring type reactor in aspects of operation and cost.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野1 本発明は微生物によるリパーゼの生産方法に関する。さ
らに詳しくは、リパーゼ生成能を有する微生物を用いて
リパーゼを生産する際に、微生物保持材料とともに培養
するなどして該微生物の増殖生態を該保持材料に付着・
増殖した生物膜状にすることにより該微生物のリパーゼ
生成能を飛躍的かつ安定的に向上させることを特徴とす
る高リパーゼ活性を有する菌体の生産方法に関し、本発
明によって油脂エステル交換反応や油脂加水分解反応に
適する高リパーゼ活性を有する菌体が生産される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field 1] The present invention relates to a method for producing lipase using a microorganism. More specifically, when producing lipase using a microorganism capable of producing lipase, the growth ecology of the microorganism is adhered to the holding material by culturing it together with the holding material.
The present invention relates to a method for producing microorganisms with high lipase activity, which is characterized by dramatically and stably improving the lipase production ability of the microorganisms by forming them into a grown biofilm. Bacterial cells with high lipase activity suitable for hydrolysis reactions are produced.

[従来の技術] リパーゼは元来、油脂の加水分解反応に対し触媒作用を
有する酵素に与えられた総称であり、動物界では膵臓、
肝臓などに、植物界ではとマシ、燕麦などに、また微生
物界ではカビ、酵母、バクテリアなどに見出される。し
かしながら酵素資源としての見地からは、動物臓器や植
物種子を給源とするものは無尽蔵にうることができず、
また水に抽出されにくく不安定であるという難点をもっ
ている。これに対し微生物起源のものは自然界に多種多
様に存在する微生物のうちから目的にあったリパーゼを
生産するものを選び出し、その培養条件を種々変更する
ことによって人為的に酵素の生産性を高めることができ
るので工業生産には有利である。このような背景から、
たとえばマーガリーン、ショートニングなどの加工脂の
製造において水素添加とならぶ重要な技術である油脂の
エステル交換反応などに利用されるリパーゼは、大部分
が微生物によって工業生産されている。
[Prior Art] Lipase is originally a general term given to enzymes that have a catalytic effect on the hydrolysis reaction of fats and oils.
It is found in liver, etc.; in the plant world, it is found in chili peppers and oats; and in the microbial world, it is found in molds, yeasts, and bacteria. However, from the standpoint of enzyme resources, enzymes sourced from animal organs and plant seeds cannot be obtained inexhaustibly.
It also has the disadvantage of being unstable and difficult to extract into water. On the other hand, microbial-derived lipases are made by selecting lipases that produce the desired lipase from among the wide variety of microorganisms that exist in nature, and artificially increasing the productivity of the enzyme by variously changing the culture conditions. This is advantageous for industrial production. Against this background,
For example, lipase, which is used in transesterification reactions of fats and oils, which is an important technology along with hydrogenation in the production of processed fats such as margarine and shortening, is mostly industrially produced by microorganisms.

微生物によるリパーゼの工業生産においては、酵素精製
の簡便さの観点から菌体外リパーゼをうろことを目標に
して微生物のスクリーニングを行ない、それぞれの微生
物を最適な培養条件で培養したのち菌体外に分泌された
リパーゼを分離、精製して市販している。
In the industrial production of lipase using microorganisms, microorganisms are screened with the goal of producing extracellular lipase from the viewpoint of ease of enzyme purification, and each microorganism is cultured under optimal culture conditions before being released outside the microbial cell. The secreted lipase is separated, purified and sold commercially.

現在報告されている酵素法による油脂エステル交換反応
などの技術の大部分は、このようにしてえられた市販酵
素をセライトなどの担体に固定化して利用している。
Most of the currently reported techniques for enzymatic fat and oil transesterification reactions utilize commercially available enzymes obtained in this way, immobilized on carriers such as Celite.

酵素法によるエステル交換反応においては、その反応系
の水分量をコントロールすることが油脂の加水分解によ
るジグリセリドなどの17’l生成、あるいは交換能の
収率低下を避ける上で重要なポイントとされている。こ
のような実情において、油脂の加水分解を抑制しエステ
ル交換反応を効率よく行なわせるために、たとえばつぎ
のような方法が報告されている。
In the enzymatic transesterification reaction, controlling the amount of water in the reaction system is considered to be an important point in order to avoid the production of 17'l such as diglycerides due to hydrolysis of fats and oils, or a decrease in the exchange capacity yield. There is. Under these circumstances, the following methods, for example, have been reported in order to suppress the hydrolysis of fats and oils and to efficiently carry out the transesterification reaction.

イ)油脂のエステル交換に際し、水のかわりにリパーゼ
活性化剤として低級多価アルコールを用いる方法(特公
昭57−6480号公報)。
b) A method of using a lower polyhydric alcohol as a lipase activator instead of water during transesterification of fats and oils (Japanese Patent Publication No. 57-6480).

(01油脂のエステル交換反応系に界面活性剤(乳化剤
)を加え、界面で油脂とリパーゼを効率よく接触さぜる
方法〈特開昭57−198798号公報)。
(01 Method of adding a surfactant (emulsifier) to the transesterification reaction system of fats and oils to efficiently bring the fats and oils into contact with lipase at the interface (Japanese Patent Application Laid-open No. 198798/1983).

四吸水性樹脂を用いて水分量をコントロールすることに
よりエステル交換反応速度を高める方法(特開昭58−
116689号公報)。
A method of increasing the transesterification reaction rate by controlling the water content using a tetrahydrophobic resin
116689).

に)高融点の脂肪酸を用いるかわりに低融点の脂肪酸の
低級アルコールエステルを用いることにより反応をより
均一に行なう方法(特公昭51−27159号公報)。
b) A method in which the reaction is carried out more uniformly by using a lower alcohol ester of a fatty acid with a low melting point instead of a fatty acid with a high melting point (Japanese Patent Publication No. 51-27159).

(ホ)溶剤蒸気を乾燥循環することで反応系中の水分を
コントロールする方法(特開昭58−500638号公
報)。
(e) A method of controlling moisture in the reaction system by drying and circulating solvent vapor (Japanese Patent Laid-Open No. 58-500638).

しかしながら、これらの方法は反応速度が遅い、加水分
解反応の抑制が不充分、工程の煩雑化、リパーゼの回収
再利用への障害などの問題をかかえており、工業的利用
を考えたばあいどれも不充分なものといわざるをえない
However, these methods have problems such as slow reaction rate, insufficient suppression of hydrolysis reaction, complicated process, and obstacles to recovery and reuse of lipase, making it difficult to consider for industrial use. I have to say that this is also insufficient.

このような実情のもとに本発明者らは、油脂の加水分解
を抑制し、エステル交換反応を効率よく行なわせる方法
として、リパーゼを生産する微生物を培養して、そのリ
パーゼを菌体内に包蔵した状態の乾燥菌体を前述の方法
のリパーゼ酵素製剤にかわるものとして用いることによ
って、エステル交換反応速度を高め、かつ反応を長時間
安定的に持続させうることを見出し、すでに報告した(
特開昭60−34189号公報)。
Under these circumstances, the present inventors cultivated lipase-producing microorganisms and encapsulated the lipase within the microbial cells as a method for suppressing the hydrolysis of oils and fats and efficiently performing the transesterification reaction. We have already reported that we can increase the rate of transesterification reaction and sustain the reaction stably for a long time by using dried bacterial cells in the above-mentioned state as a substitute for the lipase enzyme preparation in the above-mentioned method.
(Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-34189).

[発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、このような乾燥菌体を用いるエステル交
換反応においては、乾燥菌体の有するリパーゼ活性、す
なわちリパーゼ生成能を有する微生物のリパーゼ生産性
を高めるような培養条件、また乾燥菌体として用いるが
ゆえに、生産されたリパーゼをできるだけ菌体外に分泌
させないような培養条件の決定が重要となる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in such a transesterification reaction using dried bacterial cells, a culture method that increases the lipase activity of the dried bacterial cells, that is, the lipase productivity of a microorganism having lipase-producing ability, is required. Since the culture is used as dried bacterial cells, it is important to determine culture conditions that will prevent the secretion of the produced lipase from the bacterial cells as much as possible.

本発明者らは上述の培養条件の決定について鋭意研究し
た結果、その培地成分に関してリパーゼ生成に阻害作用
を有するアミノ酸群が存在し、これら阻害作用の大きい
アミノ酸群の含有率の低い有機窒素源をその培地の主成
分として用いることによってリパーゼ生成能を有する微
生物のリパーゼ生成能を高めうること、またアミノ酸ま
たはアミノMおよびペプチドを主成分とする基質を流加
することによって培養液中のアミノ酸濃度を低濁度に保
ちながら培養づることによってリパーゼ生成能を有する
微生物のリパーゼ生成能を高めうることをすでに見出し
ている。
As a result of intensive research into determining the above-mentioned culture conditions, the present inventors found that there are amino acid groups that have an inhibitory effect on lipase production in the medium components, and an organic nitrogen source with a low content of these amino acid groups that have a large inhibitory effect has been found. By using it as a main component of the culture medium, it is possible to enhance the lipase production ability of microorganisms capable of producing lipase, and by feeding a substrate mainly composed of amino acids or amino M and peptides, the amino acid concentration in the culture solution can be reduced. It has already been found that the lipase-producing ability of microorganisms capable of producing lipase can be increased by culturing while maintaining low turbidity.

しかしながら、上記2つの方法によっても攪拌数、通気
最、l!痒ペラの位置、培養槽の幾何学的形状、培養液
mなどの諸物理的操作因子の微生物のリパーゼ生成能へ
の影響は複雑であり、前述の培地組成をコントロールす
る方法においてもリパーゼ活性は上昇させうるものの、
安定した一定レベルの高活性をうる操作条件を決定する
ことは非常に困難である。
However, even with the above two methods, the number of stirring, ventilation, l! The influence of various physical manipulation factors such as the position of the itchypella, the geometrical shape of the culture tank, and the culture medium on the lipase production ability of microorganisms is complex, and even the method of controlling the medium composition described above does not affect the lipase activity. Although it can increase
It is very difficult to determine operating conditions that give a stable and constant level of high activity.

とくにリパーゼ生成能を有する微生物を培養してリパー
ゼを生産する際には、天然物である有機窒素源の利用が
必須であるため、天然物である有機窒素源のその成分、
組成の不安定さとあいまって、培養条件の決定、ひいて
は工業的利用を考えたばあいにそのスケールアップは非
常に難しい状況下にある。
In particular, when producing lipase by culturing microorganisms capable of producing lipase, it is essential to use a natural organic nitrogen source.
Coupled with the instability of the composition, it is extremely difficult to determine culture conditions and to scale up the process for industrial use.

[問題点を解決するための手段] 本発明者は上述のような観点から鋭意研究を重ねた結果
、リパーゼを生産する微生物を培養する際に、微生物保
持材料とともに培養するなどしたばあい、微生物は該保
持材料に付着・増殖し、該保持材料表層付近に比較的密
に生物膜を形成しく以下、「生物膜状増殖」という)、
菌体内のリパーゼ活性が飛躍的に上昇することを見出し
た。すなわち本発明は、リパーゼ生成能を有する微生物
を培養してリパーゼを生産する際に、微生物を微生物保
持材料およびグリセライドもしくは脂肪酸とともに培養
することによって該保持材料に付着・増殖させることを
特徴とする高リパーゼ活性を有する菌体の生産方法を提
供するものであり、微生物保持材料に付着・増殖した生
物膜状の増殖をさせることを特徴とする高リパーゼ活性
を有する菌体の生産方法を提供するものである。
[Means for Solving the Problems] As a result of intensive research from the above-mentioned viewpoint, the present inventor has found that when culturing lipase-producing microorganisms, if the microorganisms are cultured together with a microorganism-retaining material, the microorganisms adheres to and proliferates on the holding material, forming a relatively dense biofilm near the surface layer of the holding material (hereinafter referred to as "biofilm growth"),
We found that the lipase activity within the bacterial cells increased dramatically. That is, the present invention provides a high-quality microorganism, which is characterized in that, when producing lipase by culturing microorganisms capable of producing lipase, the microorganisms are cultured together with a microorganism holding material and glyceride or fatty acid, thereby allowing the microorganisms to adhere to and proliferate on the holding material. Provides a method for producing microbial cells having lipase activity, which is characterized by producing biofilm-like growth that adheres to and proliferates on a microorganism-retaining material. It is.

とくに微生物保持材料を用いるばあいには、リパーゼ生
成能を有する微生物の増殖形態に影響を与える培地組成
、培養操作因子などの影響を最小限に抑制できる。した
がって、リパーゼ生成能を有する微生物のリパーゼ生産
性を安定的に^めることができるとともに培地組成、培
養操作条件による影響を抑えることができるため、本発
明の方法は油脂エステル交換反応や油脂加水分解反応に
利用できる高リパーゼ活性を有する菌体からなるリパー
ゼ酵素製剤の工業的生産を可能ならしめる。
In particular, when a microorganism-retaining material is used, the effects of medium composition, culture operating factors, etc. that affect the growth form of microorganisms capable of producing lipase can be minimized. Therefore, the method of the present invention can stably increase the lipase productivity of microorganisms capable of producing lipase, and can suppress the effects of medium composition and culture operation conditions. Industrial production of lipase enzyme preparations made of microbial cells with high lipase activity that can be used for decomposition reactions is made possible.

[作用および実施例] つぎに本発明の方法をさらに詳しく説明する。[Function and Examples] Next, the method of the present invention will be explained in more detail.

本発明の方法は、リパーゼを生産する微生物、たとえば
リゾプス(RtliZOl)IIs)属の耐熱性菌株で
あるリゾプス・キネンシス(Rh、chinensis
)を培養してリパーゼを生産する際に、その増殖形態を
微生物保持材料に付着・増殖させた生物膜状(以下、単
に「生物膜状」と記す。)にすることによって微生物の
リパーゼ生成能を飛躍的に向上させ、高リパーゼ活性を
有する乾燥菌体からなるリパーゼ酵素製剤を生産するも
のである。
The method of the present invention uses a microorganism that produces lipase, such as Rhizopus chinensis, a heat-resistant strain of the genus Rhizopus (RtliZOl IIs).
) to produce lipase, the lipase-producing ability of the microorganism can be improved by culturing the microorganism into a biofilm-like form (hereinafter simply referred to as "biofilm") in which the microorganism is grown and attached to the microorganism-retaining material. The goal is to dramatically improve lipase activity and produce a lipase enzyme preparation made from dried bacterial cells with high lipase activity.

このように生物膜状の増殖形態にすることによってリパ
ーゼの生産性が飛躍的に上昇する理由は明らかではない
が、前述のごとくリパーゼ生成を促進するにはリパーゼ
生産に阻害のあるアミノ酸あるいは全アミノWI濃度を
低く保つ必要があり、生物膜状形態で増殖させることに
よってこの条件が推進されたり、あるいはリパーゼの菌
体外への分泌が抑制されることなどがその理由として推
察される。
It is not clear why lipase productivity increases dramatically by creating a biofilm-like growth form, but as mentioned above, in order to promote lipase production, amino acids or all amino acids that inhibit lipase production can be used. The reason for this is thought to be that it is necessary to keep the WI concentration low, and that this condition is promoted by growing in a biofilm-like form, or that secretion of lipase to the outside of the bacterial cell is suppressed.

本発明の方法に適用しつる微生物としてはリパーゼ生成
能を有する微生物であれば任意のものを用いることがで
きるが、リパーゼ生成能の高いリゾプス(Rhizoρ
us)fi 、アスペルギルス(Aspergillu
s)属、ムコール(Mucor) Bなどをその代表的
なものとしてあげることができる。
As the vine microorganism that can be applied to the method of the present invention, any microorganism that has the ability to produce lipase can be used.
us)fi, Aspergillus
Representative examples include the genus S) and Mucor B.

微生物保持材料としては、微生物のもつ粘着力、吸着力
により微生物の吸着増殖を可能ならしめる任意の材料が
適用できる。たとえば高分子多孔質材料としては、ポリ
エチレンまたはポリプロピレンなどのポリオレフィン系
;ブタジェンまたはイソプレンなどのジエン系:ポリウ
レタン、ポリ塩化ビニル、アクリルアミドまたはポリス
チレンなどのビニル系重合体;ポリエーテル、ポリエス
テル、ポリカーボネートまたはナイロンなどの縮合系:
シリコンおよびフッ素樹脂などの材料、無機材料として
は、セラミックス、ガラス、活性炭、軽石および金属類
などが適用できる。いずれの材料においても微生物を良
好に該微生物保持材料に固定化させるため、空げき率が
60〜99%、車位置線長さ当りの孔数が2〜50個/
αの範囲にある多孔質材料が、空隙率が60〜99%で
ある金ぶ加工材料などを使用するのが好ましい。
As the microorganism-retaining material, any material that enables adsorption and proliferation of microorganisms due to the adhesive and adsorption power of microorganisms can be used. For example, polymeric porous materials include polyolefins such as polyethylene or polypropylene; dienes such as butadiene or isoprene; vinyl polymers such as polyurethane, polyvinyl chloride, acrylamide or polystyrene; polyethers, polyesters, polycarbonates or nylon, etc. Condensed system of:
Materials such as silicon and fluororesin, and inorganic materials include ceramics, glass, activated carbon, pumice, and metals. In order to properly immobilize microorganisms on the microorganism-retaining material in any material, the void ratio should be 60 to 99% and the number of holes should be 2 to 50 per car position line length.
As the porous material in the range of α, it is preferable to use a metal processed material having a porosity of 60 to 99%.

上記の特徴を有する保持材料を適用することによって、
微生物が増殖をくり返す過程において、微生物固有の粘
着力や保持材料の包括作用などによって微生物が吸着固
定化され、リパーゼの生産に効果的な生物膜状の増殖形
態が実現される。
By applying a retention material with the above characteristics,
During the process of microorganisms repeating their growth, the microorganisms are adsorbed and immobilized by the adhesive force inherent in the microorganisms and the enveloping action of the holding material, resulting in a biofilm-like growth form that is effective for lipase production.

このような各種保持材料は、微生物の種類および培養条
件によって適宜選択でき、形状についてはたとえば球状
、ブロック状あるいはシート状などに加工して使用する
ことができる。寸法については、微生物の種類、培養条
件および反応器の種類などにより決定できる。おおむね
球状であれば直径1〜100m、ブロック状のものであ
れば一辺が1〜100Mのものが使用される。
Such various holding materials can be appropriately selected depending on the type of microorganism and culture conditions, and can be processed into shapes such as spheres, blocks, or sheets. The dimensions can be determined depending on the type of microorganism, culture conditions, type of reactor, etc. If it is roughly spherical, it has a diameter of 1 to 100 m, and if it is block-shaped, it has a side of 1 to 100 m.

しかしながら、あまり大きすぎると微生物保持材料内で
の菌体の充填率(微生物映の占める容積/微生物保持材
料の見かけの容積)が小さくなり、微生物保持材料内で
の死空間の増大を招き好ましくないので、球状であれば
直径2o!In以下、ブロック状のものであれば1辺の
良さが20M以下のものが一層好ましい。
However, if it is too large, the filling rate of microbial cells within the microorganism-retaining material (volume occupied by microorganisms/apparent volume of the microorganism-retaining material) will decrease, which is undesirable as it will increase the dead space within the microorganism-retaining material. So, if it is spherical, the diameter is 2o! If it is less than In, and it is block-shaped, it is more preferable that the quality of one side is 20M or less.

微生物を上記微生物保持材料に吸着、増殖させるには、
通常公知の回分、半回分、連続培養法などを用いて容易
に吸着、増殖させることができる。
In order to adsorb and multiply microorganisms on the above microorganism holding material,
They can be easily adsorbed and propagated using commonly known batch, half-batch, and continuous culture methods.

本発明の方法において通気は空気、酸素または両者の混
合ガスが用いられ、反応器は攪拌線型または無攪拌機型
の各種、気泡塔型のあらゆる型式のものが適用できるが
、通常、微生物保持材料に吸着、生物膜状増殖させるに
は無攪拌機型の反応器が操作面およびコスト面から一層
好ましい。
In the method of the present invention, air, oxygen, or a mixture of both gases are used for aeration, and the reactor can be of any type, including a stirred wire type, a non-stirrer type, and a bubble column type. For adsorption and biofilm growth, a non-stirrer type reactor is more preferable in terms of operation and cost.

さらに本発明の方法により微生物保持材料とともに培養
するばあいの培養条件の決定に関しては、培養条件によ
る増殖形態の変化に伴うリパーゼ生産性の低下は考慮す
ることなく、微生物が微生物保持材料に吸着して増殖す
る範囲内で、工業的生産の立場から微生物保持材料内で
の微生物の増殖速度を最大にするような条件に着目して
選択されればよい。
Furthermore, when determining the culture conditions when culturing with the microorganism-retaining material by the method of the present invention, the reduction in lipase productivity due to changes in the growth form due to the culture conditions is not considered, and microorganisms are adsorbed to the microorganism-retaining material. The selection may be made within the range of growth, focusing on conditions that maximize the growth rate of microorganisms within the microorganism-retaining material from the standpoint of industrial production.

しかしながら本発明者の研究の結果、リパーゼ生成能の
高い微生物、たとえばリゾプス(Rhizopus)属
のリゾプス・キネンシス(Rh。
However, as a result of research by the present inventors, microorganisms with high lipase-producing ability, such as Rhizopus chinensis (Rh) belonging to the genus Rhizopus, have been found.

chlnensis)、リゾプス・プレN/ −(Rh
、deleiar)、リゾプス・ジャバニカス(Rh、
 japonictls)、リゾプス・オリゴスポラス
(Rh、oliaosporus)、リゾプス・ニベウ
ス(Rh、n1veuS) 、リゾプス◆ジャバニカス
(Rh、 jaVanict13)、さらにはムコール
・ジャバニカス(HuCOr javanicus) 
、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus 
niger)などでは、微生物にエステル交換反応に適
するリパーゼを生産させるには培養液中に誘導物質とし
てたとえばオリーブオイルなどのグリセライド、あるい
はオレイン酸などの脂肪酸を添加することが必要であり
、本発明の方法による微生物保持材料を用いるばあいに
おいても同様である。しかし微生物保持材料として親油
性の高分子多孔質材料、たとえばポリウレタンなどを用
いるばあい、これらの誘導物質は微生物保持材料内に吸
収される。したがって誘導物質が多金に微生物保持材料
内に吸収されると、微生物保持材料内への酸素、基質の
移動抵抗が大きくなり、微生物保持材料内での微生物の
増殖に対してマイナス要因となる。ひいては微生物保持
材料内での増殖が不可能なため保持材料外での増殖が支
配的になり、微生物保持材料による生物膜状増殖の効果
が失なわれ、リパーゼ生成は促進されなくなる。
chlnensis), Rhizopus preN/- (Rh
, deleear), Rhizopus javanicus (Rh,
Rhizopus japonictls), Rhizopus oligosporus (Rh, oliaosporus), Rhizopus niveus (Rh, n1veuS), Rhizopus javanicus (Rh, jaVanic13), and even Mucor javanicus (HuCOr javanicus)
, Aspergillus niger
In order to make microorganisms produce lipase suitable for transesterification, it is necessary to add glycerides such as olive oil or fatty acids such as oleic acid to the culture medium as inducers. The same applies when using a microorganism-retaining material according to the method. However, when a lipophilic polymeric porous material such as polyurethane is used as the microorganism-retaining material, these inducers are absorbed into the microorganism-retaining material. Therefore, if a large amount of the inducer is absorbed into the microorganism-retaining material, the resistance to movement of oxygen and substrate into the microorganism-retaining material increases, which becomes a negative factor for the growth of microorganisms within the microorganism-retaining material. As a result, since proliferation within the microorganism-retaining material is impossible, growth outside the microorganism-retaining material becomes dominant, the biofilm-like growth effect of the microorganism-retaining material is lost, and lipase production is no longer promoted.

したがって培養液中に加えられる誘導物質の口は、微生
物保持材料内での安定した増殖を保ち、リパーゼ生成を
促進し、微生物保持材料外での増殖を抑えるためには1
〜8%、好ましくは2〜5%がよい。
Therefore, the amount of inducer added to the culture medium must be 1 to maintain stable growth within the microorganism-retaining material, promote lipase production, and suppress growth outside the microorganism-retaining material.
-8%, preferably 2-5%.

さらに微生物保持材料内での安定した増殖を保ち、微生
物の微生物保持材料からの剥離を抑制するためには、培
養液の乱流強度および培養液中の微生物保持材料の濃度
が重要な因子となる。乱流強度が強すぎると微生物は微
生物保持材料から剥離するし、乱流強喰が弱すぎるばあ
いには微生物保持材料と培養液の固液界面あるいは培養
液と通気ガスとのあいだの気液界面で酸素、基質などの
移動抵抗が大きくなり、微生物保持材料内での微生物の
増殖速度は非常に遅くなる。
Furthermore, in order to maintain stable growth within the microorganism-retaining material and to suppress the detachment of microorganisms from the microorganism-retaining material, the turbulence intensity of the culture solution and the concentration of the microorganism-retaining material in the culture solution are important factors. . If the turbulence strength is too strong, the microorganisms will separate from the microorganism-retaining material, and if the turbulence strength is too weak, the microorganisms will separate from the microorganism-retaining material, and if the turbulence strength is too weak, the gas-liquid will separate from the solid-liquid interface between the microorganism-retaining material and the culture solution, or between the culture solution and the aeration gas. The resistance to movement of oxygen, substrates, etc. increases at the interface, and the growth rate of microorganisms within the microorganism-retaining material becomes extremely slow.

したがって、微生物保持材料内でのリパーゼを生成する
微生物の安定した増殖を維持するための乱流強度の強さ
として、攪拌磯型の反応器では攪拌レイノルズ数で10
2〜107、好ましくは103〜105 となる攪拌条
件で操作される。
Therefore, the strength of turbulence required to maintain stable growth of lipase-producing microorganisms in the microorganism holding material is 10 at the stirring Reynolds number in a stirred rock-shaped reactor.
It is operated under stirring conditions of 2 to 107, preferably 103 to 105.

無攪拌機型の気泡塔では、とくに微生物保持材料からの
微生物の剥離の問題は、通気ガスの吹き抜けが発生する
通気線速度までの範囲において認められない。したがっ
て微生物保持材料内での微生物の迅速なI11殖という
観点から、通気線速度において2C!R/sec、好ま
しくは3cta/Sec以上で各気泡塔のタイプに応じ
た通気ガスの吹き扱けが発生するまでの通気線速度範囲
で操作される。
In a non-stirrer type bubble column, the problem of detachment of microorganisms from the microorganism-retaining material is not observed particularly in the range up to the line velocity of venting where vent gas blow-through occurs. Therefore, from the point of view of rapid I11 growth of microorganisms within the microorganism-retaining material, at an aeration linear velocity of 2C! It is operated at a linear aeration velocity range of R/sec, preferably 3 cta/Sec or more, until the aeration gas is blown out according to the type of each bubble column.

一方、培養液中に加えられる微生物保持材料の量(濃度
)については、その量(濃度)があまり少なずぎると微
生物が微生物保持材料に付着して増殖する可能性(機会
)を低下させるため、微生物保持材料内での安定した増
殖を確保するためにはその濃度において10V/V%以
上、好ましくは20V/V%以上加えられる。
On the other hand, regarding the amount (concentration) of the microorganism-retaining material added to the culture solution, if the amount (concentration) is too small, the possibility (opportunity) of microorganisms adhering to the microorganism-retaining material and multiplying will be reduced. In order to ensure stable growth within the microorganism-retaining material, the concentration thereof is 10 V/V% or more, preferably 20 V/V% or more.

つぎに本発明を実施例を用いてさらに詳しく説明するが
、本発明はもとよりこれらに限定されるものではない。
Next, the present invention will be explained in more detail using Examples, but the present invention is not limited to these.

なお以下の実施例において、菌体および微生物保持材料
に吸着した菌体は、培養液より分離後、水道水で2回洗
浄し、ついで80%アセトン水溶液で2回洗浄したのち
、常温で24時間真空乾燥した。
In the following examples, the bacterial cells and the bacterial cells adsorbed to the microorganism holding material were separated from the culture solution, washed twice with tap water, then washed twice with an 80% acetone aqueous solution, and then incubated at room temperature for 24 hours. Vacuum dried.

菌体に含有されるリパーゼのエステル交換活性について
は未だ一般的な測定法は確立されていないので、本発明
の方法においては反応基質としてオリーブオイル:ステ
アリン酸メチル:ヘキサン−1:4:2.5からなる混
合物を用い、乾燥菌体を適量加えて40℃で一定時間エ
ステル交換反応を実施せしめ、生成した1、3−ジステ
アロー2−オレオトリグリセリド(以下、SO8といす
〉の聞より、1時間あたり1gのSO3を生成する酵素
量を1ユニツト(1u)とした。
Since a general method for measuring the transesterification activity of lipase contained in bacterial cells has not yet been established, in the method of the present invention, the reaction substrate is olive oil: methyl stearate: hexane - 1:4:2. Using a mixture consisting of 5, an appropriate amount of dried bacterial cells was added, and the transesterification reaction was carried out at 40°C for a certain period of time. The amount of enzyme that produces 1 g of SO3 per sample was defined as 1 unit (1 u).

リパーゼの加水分解活性は、オリーブオイルを分解して
生成したオレイン酸を中和滴定して求める公知の方法で
測定した。
The hydrolysis activity of lipase was measured by a known method by neutralization titration of oleic acid produced by decomposing olive oil.

実施例1 各種微生物をポリペプトン(大五栄11味製)7%、N
aNO30,1%、KH2POao、 1%、8030
40.05%、オレイン酸2%からなる培地で初発pH
5,6、温度28°Cで4日IH[i)培養Lr=。
Example 1 Various microorganisms were mixed with 7% polypeptone (manufactured by Daigoei 11 flavor) and N.
aNO30, 1%, KH2POao, 1%, 8030
Initial pH in a medium consisting of 40.05% and 2% oleic acid.
5, 6, IH [i) culture Lr= for 4 days at a temperature of 28°C.

微生物保持材料としてはポリウレタンフォーム(1辺6
mのブロック状のもの(ブリジストン@製、エバーライ
トスコツトHR−4011を 100個/100af!
培地となるように加えた(17.8V/V%)。対照と
して微生物保持材料を加えないばあいの振盪培養もあわ
せて行ない、乾燥菌体内の活性を第1表に比較して示し
た。
Polyurethane foam (6 on each side) is used as a microorganism retention material.
M block-shaped ones (manufactured by Bridgestone @ Everlight Scotto HR-4011 100 pieces/100af!
It was added to form a medium (17.8 V/V%). As a control, shaking culture was also conducted without adding any microorganism-retaining material, and Table 1 shows the activity in the dried cells for comparison.

リパーゼ生成能を有する微生物を微生物保持材料ととも
に培養することにより、乾燥菌体中のエステル交換活性
と加水分解活性がともに上昇した。
By culturing microorganisms capable of producing lipase together with microorganism-retaining materials, both transesterification and hydrolysis activities in dried bacterial cells increased.

[以下余白コ 実施例2 微生物としてリゾプス・キネンシスを用いて、実施例1
のポリペプトンのかわりにリパーゼ生成には不適なアミ
ノ酸組成を有する有機窒素源であり通常の回分培養では
微生物はパルピー状の増殖形態を示す有機窒素源である
イーストペプトン(フードスプリンガー@製)、プロエ
キスP(播州調味料■製)、肉エキス(和光純薬味製)
の各々を用いて実施例1と同様に振盪培養を行ない、取
得した微生物についてその活性を比較した。結果を第2
表に示す。
[Example 2 in the margin below Example 1 using Rhizopus chinensis as the microorganism
Instead of polypeptone, yeast peptone (manufactured by Food Springer@), which is an organic nitrogen source with an amino acid composition unsuitable for lipase production, and in which microorganisms exhibit a pulpy growth form in normal batch culture, and Proextract P (manufactured by Banshu Seasoning ■), meat extract (manufactured by Wako Pure Condiments)
Shaking culture was performed using each of the microorganisms in the same manner as in Example 1, and the activities of the obtained microorganisms were compared. Second result
Shown in the table.

リパーゼ生成に不適な有機窒素源を用いても、微生物保
持材料とともに培養することによってエステル交換活性
、加水分解活性ともに上昇した。
Even when an organic nitrogen source unsuitable for lipase production was used, both transesterification and hydrolysis activities were increased by culturing with the microorganism-retaining material.

[以下余白] 実施例3 微生物としてリゾプス・デレマーを用い、グルコース1
%、ポリペプトン7%、NaNO30,1%、に’th
POa  0.1%、HQSO40,05%からなる培
地で28℃にて24時間前培養を行ない種母を調製した
[Left below] Example 3 Using Rhizopus delemer as a microorganism, glucose 1
%, polypeptone 7%, NaNO30.1%, to'th
A seed mother was prepared by preculturing at 28° C. for 24 hours in a medium containing 0.1% POa and 40.05% HQSO.

5f111痒壇ジヤーフアーメンタ−(いわしや生物化
学■製、HB−c−5、攪拌翼外径=81)を用い、つ
ぎの条件で回分培養を行なった。
Batch culture was carried out under the following conditions using a 5f111 Ikudan Jar Furmentor (manufactured by Iwashiya Biochemical Co., Ltd., HB-c-5, stirring blade outer diameter = 81).

使用培地組成:イーストペプトン7%、NaNO30,
1%、に82PO40,1%、HO3O40,05%、
オリーブオイ ル2%、 pH5,6、 攪拌数 40Orpm。
Medium composition used: yeast peptone 7%, NaNO30,
1%, 82PO40.1%, HO3O40.05%,
Olive oil 2%, pH 5, 6, stirring number 40 rpm.

通気t  o、svv+ 温度30℃ 微生物保持材料として1辺6Mのブロック状ナイロン(
空隙率95〜98%、孔数30個/ ctx )を15
00個/IJI培地(7) 13 II (24,5V
/V%)で加えた。
Ventilation to, svv+ Temperature: 30°C Block-shaped nylon (6M on each side) as microorganism retention material
Porosity 95-98%, number of pores 30/ctx) 15
00 cells/IJI medium (7) 13 II (24,5V
/V%).

あわせて微生物保持材料を加えない対照実験を行ない、
第1図に比較して示したように培養経時における乾燥菌
体におけるエステル交換活性を測定した。
In addition, we conducted a control experiment in which no microbial retention material was added.
As shown in FIG. 1 for comparison, the transesterification activity of dried bacterial cells was measured over time of culture.

微生物保持材料とともに培養することによってエステル
交換活性は上昇した。
Transesterification activity was increased by culturing with microbial retention material.

実施例4 微生物としてリゾプス・オリゴスポラスを用い、実施例
3と同様にして種母を調製した。
Example 4 A seed mother was prepared in the same manner as in Example 3 using Rhizopus oligosporus as the microorganism.

第2図に示づ形状の気泡塔を用い、通気線速a 3.2
+71/ SeC(15ctxφ断面基準)、温度30
℃。
Using a bubble column with the shape shown in Figure 2, the aeration linear velocity a3.2
+71/SeC (15ctxφ cross section reference), temperature 30
℃.

pH5,6で回分培養を行なった。Batch culture was performed at pH 5 and 6.

使用した培地は実施例3のイーストペプトンのかわりに
肉エキスを用いたほかは実施例3と同じであった。
The medium used was the same as in Example 3 except that meat extract was used instead of yeast peptone.

微生物保持材料として球状のステンレス加工材料(直径
5m、空隙率80〜85%〉を1500個/1となるよ
うに加えた(15.8V/V%)、微生物保持材料を用
いないで培養を行なった対照実験での乾燥菌体の活性と
の比較を第3図に示した。
As a microorganism-retaining material, spherical stainless steel processed material (diameter 5 m, porosity 80-85%) was added at a ratio of 1,500 pieces/1 (15.8 V/V%), and culture was performed without using the microorganism-retaining material. A comparison with the activity of dried bacterial cells in a control experiment is shown in FIG.

気泡塔においても微生物保持材料とともに培養すること
によってエステル交換活性は上昇した。
Transesterification activity was also increased by culturing with microorganism-retaining material in a bubble column.

[発明の効果] 本発明によれば、微生物保持材料に付着・増殖させた生
物膜状の増殖をさせることによって微生物のリパーゼ生
成能を有効かつ安定的に引き出すことができる。さらに
また、本発明によれば、培地条件、培養操作条件の増殖
形態への影響を排除できるので、培養における安価な有
機窒素源の利用、攪拌および通気条件などの緩和を可能
とするばかりではなく、微生物は微生物保持材料に吸着
されているため乾燥菌体製造の際のび過、水洗、アセト
ン洗浄、乾燥などの各工程における操作性の向上など、
リパーゼ活性を有し、エステル交換反応、油脂加水分解
反応に利用されるリパーゼを包蔵した菌体の工業的生産
に非常に好都合である。
[Effects of the Invention] According to the present invention, the lipase-producing ability of microorganisms can be effectively and stably brought out by adhering to and growing a microorganism-retaining material to form a biofilm. Furthermore, according to the present invention, it is possible to eliminate the influence of culture medium conditions and culture operation conditions on the growth form, which not only makes it possible to use inexpensive organic nitrogen sources in culture and to ease stirring and aeration conditions, etc. Since the microorganisms are adsorbed on the microorganism-retaining material, it improves the operability of each process such as spreading, washing with water, washing with acetone, and drying during the production of dried microorganisms.
It has lipase activity and is very convenient for industrial production of microbial cells containing lipase used in transesterification reactions and fat and oil hydrolysis reactions.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、実施例3においてリゾプス・デレマーを微生
物保持材料とともにI8¥1したばあいと対照のばあい
における乾燥菌体のエステル交換活性を経時的に比較し
て示したグラフ、第2図は、実施例4において回分培養
に用いた気泡塔を示ず模式図、第3図は、実施例4にお
いてリゾプス・オリゴスポラスを微生物保持材料ととも
に培養したばあいと対照のばあいにおける乾燥菌体のエ
ステル交換活性を経時的に比較して示したグラフである
。 才12 通気力゛ス
Figure 1 is a graph showing a comparison over time of the transesterification activity of dried bacterial cells in the case of Rhizopus deremer treated with microorganism retention material at I8 yen and the control case in Example 3. 3 is a schematic diagram without showing the bubble column used for batch culture in Example 4, and FIG. It is a graph showing a comparison of transesterification activity over time. 12 Ventilation power

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 リパーゼ生成能を有する微生物を培養してリパーゼ
を生産する際に、微生物を微生物保持材料およびグリセ
ライドもしくは脂肪酸とともに培養することによって該
保持材料に付着・増殖させることを特徴とする高リパー
ゼ活性を有する菌体の生産方法。 2 リパーゼ生成能を有する微生物がリゾプス(Rhi
zopus)属、アスペルギルス (Aspergillus)属またはムコール(Muc
or)属に属する微生物である特許請求の範囲第1項記
載の生産方法。
[Scope of Claims] 1. When producing lipase by culturing microorganisms capable of producing lipase, the microorganisms are cultured together with a microorganism holding material and glyceride or fatty acid to cause them to adhere to and proliferate on the holding material. A method for producing bacterial cells with high lipase activity. 2 A microorganism capable of producing lipase is Rhizopus (Rhi).
zopus genus, Aspergillus genus or Mucor (Muc
The production method according to claim 1, wherein the microorganism belongs to the genus Or).
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JP2016073976A (en) * 2009-07-24 2016-05-12 エフ.ホフマン−ラ ロシュ アーゲーF. Hoffmann−La Roche Aktiengesellschaft Agitation system

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