JPS63283588A - アルコールの徴生物的酸化によるカルボン酸の製造方法 - 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】 本発明は脂肪族（非環式）アルコールの微生物的酸化に
よる脂肪族（非環式）カルボン酸の新規な製造方法に関
する。

大気中の酸素による希釈エタノールの微生物的酸化によ
って酢酸を製造し得ることは既知である。

この方法において微生物としてアセトバクタ一種（ｓｐ
ｅｃｉｅｓ　Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ）のバクテリアが
用いられる［例えばウルマンズ・エンシクロペーデイエ
・デア・テクニツシエン・ヘミイ（Ｕ　１１ｍａｎｎｓ
　Ｅ　ｎｃｙｃｌｏｐＭｄｉｅ　ｄｅｒ　ｔｅｃｈｎｉ
ｓｃｈｅｎ　Ｃｈｅａ＋ｉｅ）　、第４版、第１１巻、
４１頁以下参照］。更にフーゼルアルコール、即ち、比
較的多い炭素数及び随時分枝していてもよいＣ鎖を有す
るアルコールは酢酸菌属に対して毒性であり、従って、
徐々に、そして乏しい収率でのみ対応するカルボン酸に
微生物的に酸化され得る。かくして、レイ・アンド・ケ
ルステルス（Ｌｅｙ　＆　Ｋｅｒｓｔｅｒｓ）　、バク
テリオロジカル・レビューズ（Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ、　
Ｒｅｖ、）　２８．１６４（１９６４）はイソブチルア
ルコール及びプロパツールの微生物的酸化が進行する速
度は３：１００の比であることを示している。１９８５
年パーガモン・プレス（Ｐ　ｅｒｇａｍｏｎ　Ｐ　ｒｅ
ｓｓ）出版、ムレイ・ムーーヤング（Ｍ　ｕｒｒａｙ　
Ｍ　ｏｏ　−Ｙ　ｏｕｎｇ）により発行された「包括的
生物工業」　（“Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ｂ　ｉ
ｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”）、第３巻において、シャー
ペル（Ｆ　、　Ｈ，５ｈａｒｐｅｌｌ）は９７１頁第４
７節の「微生物的風味及び芳香」　（“Ｍ　ｉｋｒｏｂ
ｉａ１　Ｆ　１ａｖｏｒｓ　ａｎｄ　Ｆ　ｒａｇｒａｎ
ｃｅｓ”）に、イソペンチルアルコールの微生物的酸化
は理論的に可能であるが、実際にイソペンチルアルコー
ルを３−メチル酪酸に酸化し得る微生物はまだ未公知で
あることを述べている。

驚くべきことに、ある種のバクテリア種、即ち、グルコ
ノバクタ一種を用いた場合、フーゼルアルコールを温和
な条件下で且つ費用のかかる沈澱した発酵添加物を加え
ずに対応するカルボン酸に微生物的に酸化し得ることが
見出された。この種のバクテリア種を用いて、フーゼル
アルコール、即ち、比較的長い、随時分枝していてもよ
いＣ鎖を有するアルコールを高割合及びすぐれた収率で
対応するカルボン酸に酸化することができる。

従って、本発明は微生物としてグルコノバクター・ロセ
ウス種（ｓｐｅｃｉｅｓ　Ｇ　１ｕｃｏｎｏｂａｃｔｅ
ｒ　ｒｏｓｅｕＳ）のバクテリアを用いることを特徴と
する大気中の酸素によって、比較的長い、随時分枝して
いてもよいＣ鎖ををする脂肪族アルコールの微生物的酸
化による比較的長い、随時分枝していてもよいＣ鎖を有
する脂肪族カルボン酸の製造方法に関する。

本発明による方法に用いるためにグルコノバクター・ロ
セウスの全ての市販の菌株が適している；かかる市販の
菌株の例として次のものを挙げることができる：大阪の
財団法人発酵研究所の「培養物リストＪ　　（Ｌｉｓｔ
　ｏｆ　Ｃｕ１ｔｕｒｅｓ）　　（１９８４）中の菌株
番号ＩＦＯ３９９０及び東京大学応用微生物研究所のカ
タログ番号、ＩＡＭ１８４１と称させる採苗。

比較的長い随時分枝していてもよいＣ鎖を有する使用可
能なアルコールは好ましくは鎖中にＣ原子３〜１０個を
有し且つ随時１個またはそれ以上の０１〜Ｃ３−アルキ
ル基で置換されていてもよい飽和及び不飽和アルコール
である。

本発明による方法は好ましくは次の如くして行われる： 本発明に従って用いる微生物グルコノバクター・ロセウ
スをまず微生物の培養に対する普通の方法において、普
通の培養媒質中で培養する。十分な細菌数が培養媒質中
に得られたならば直ちに、酸化するアルコールをこれに
加える。アルコールの量はアルコール濃度が０．１〜２
５ｇ／＜２培養バツチ、好ましくは１．５〜２０ｇ／Ｑ
培養バッチであることが有利である。酸化が終了した際
、培養汁をｐＨ値３〜ｌに酸性化し、適当な溶媒、例え
ば酢酸エチルで抽出し、溶媒を蒸留除去することによっ
てカルボン酸が得られる。

本発明に従って用いる微生物グルコノバクター・ロセウ
スを合成、半合成及び天然培養媒質中で培養することが
できる。培養媒質を調製するために、炭素源としてグル
コース、スクロース、マンニトール、ソルビトール、グ
リセリン、デキストリン、澱粉、植物油等を用いること
ができ、そして窒素源トして肉エキス、ペプトン、グル
テン粉末、綿実粉末、大豆粉末、落花生粉末、魚粉、穀
物くず、乾燥酵母、酵母エキス、硫酸アンモニウム、硝
酸アンモニウム、ウレア並びに他の有機及び無機窒素源
を用いることができる。また必要に応じて、培養媒質に
金属塩、例えばナトリウム、カリウム、マグネシウム、
カルシウム、亜鉛及び鉄の硫酸塩、硝酸塩、゛塩化物、
炭酸塩、リン酸塩等を加えることもできる。更に培養媒
質には発泡抑制剤、例えばシリコーンオイルと共に表面
活性剤を含ませることができる。

培養温度は通常１８乃至４０℃間、好ましくは約３０℃
である。培養媒質のｐＨ値を３．５〜７、好ましくは４
〜４．５の一定値に保持した場合、良好な成果が得られ
る。このｐＨ値を例えば２５％アンモニア水溶液の添加
によって達成することができる。培養を適当な振盪装置
または撹拌装置を備えた発酵量中で行うことができる；
培養中、適度の通気を確実に行うべきである。

本発明による方法はイソ酪酸、イソ吉草酸及び２−メチ
ル酪酸の製造に対して殊に適している。

本発明における方法によって製造し得る脂肪族カルボン
酸は芳香物質であるか、或いは反応によって、例えばエ
ステル化によって、同様に芳香物質として使用し得る誘
導体に転化することができる（例えば上記引用文献“Ｃ
ｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ｂ　ｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇＹ”参照）。

実施例　１ 水ＩＱ中の酵母エキス５ｇ、肉ペプトン３ｇ及びマンニ
トール２５ｇの溶液を１２１℃で２０分間殺菌した。冷
却後、この溶液３００ｍ＋２にグルコノバクター・ロセ
ウス（ＩＦＯ３９９０）を接種し、容量ｌＱのコニカル
フラスコ中にて３０℃で２日間振盪した。次に培養媒質
にイソブタノール０．５ｇを加え、混合物を３０°Ｃで
更に３日間振盪した。

処理するために、培養汁を酸性にし、酢酸エチルで抽出
し、抽出液から溶媒を留去した。

ガスクロマトグラフ分析により、９１％程度のイソ酪酸
からなる液体０．４４ｇが得られた。

実施例　２ 培養媒質の調製において、マンニトール２５ｇの代りに
同量のソルビトールを用い、そして基質濃度をイソブタ
ノールｌＯｇ／（２培養汁に増加させることを変更して
、実施例１と同様の方法を行つｔこ　。

３日後のイソ酪酸の含有量はイソ酪酸１２ｇ／１２発酵
液であった［定量高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬ
Ｃ）によって測定した〕。

実施例　３ 容量３ＣＨ２の発酵器に水２１Ｌマンニトール５００ｇ
１酵母エキス１００ｇ、肉エキス６０ｇ及び発泡防止剤
５ｇを加え、１２１”ｏで２０分間殺菌した。冷却後、
この溶液に実施例１に述べた如くして調製した予備培養
液５００ｍ１２を接種し、空気１５Ｉ２／分を通気し、
撹拌速度３００　ｒｐｍにて２８℃で発酵を行った。２
７時間後、培養媒質のｐＨ値は５．７から４．２に降下
し、細菌数は７ＸＩＯ’７ｍＱ発酵液から６　Ｘ　ｌ　
Ｏ’ｍ１２発酵液に上昇した。

この発酵液に１５ｇ／（ｌ基質濃度に対応するインブタ
ノール３１５ｇを加え、通気を空気２α／分に減じ、発
酵を続けた。１５時間後、発酵汁のｐＨ値が３．８に低
下した。酸性にした発酵液のＨＰＬＣ分析によりイソ酪
酸濃度は１４ｇ／Ｑであることがわかった。

発酵汁の試料４Ｑを濃硫酸でｐＨ値２にし、酢酸エチル
で抽出しｔ；。抽出液から溶媒を除去した後、ガスクロ
マトグラフ分析により８６％程度のイソ酪酸からなる液
体４８ｇが得られた。

実施例　４ 通気を空気１２１２／分にし、培養時間を２４時間に変
更して、実施例３と同様の方法を行った。

かくして得られた予備培養液を、水１８０１２．マンニ
トール４　、５　ｋｇ、酵母エキス９００ｇ、肉エキス
５４０ｇ及び発泡防止剤５０ｇを加え、殺菌し、そして
再び室温に冷却した容量３００Ｑの発酵器に接種した。

かくして得られた培養汁を空気１２０Ｑ／分の通気及び
撹拌速度１００　ｒｐｍ下にて２８°Ｃで２５時間発酵
させた。この間、発酵液のｐＨ値は５．５から４．１に
降下し、細菌数は８Ｘ１０”／ｍＱ発酵液から４　Ｘ　
ｌ　Ｏ’／ｍｆｆ発酵液に上昇した。

かくして得られた発酵汁に１２．５ｇ／Ｑ基質濃基質対
応するインブタノール２．５ｋｇを加え、通気を空気２
２Ｑ／分におとし、発酵を更に２０時間行った；この期
間に、ｐＨ値は３．８に降下した。

発酵液中のイソ酪酸の濃度をＨＰＬＣによって測定し、
その濃度は３時間後に６ｇ／ｆｆ、そして２０時間後に
１５ｇ／Ｑであった。

実施例　５ 実施例３に述べた方法によって、容量３０Ｉ２の発酵器
中で細菌数９　Ｘ　１０　”／ｍＱ培養液及びｐＨ値４
．２を有する培養媒質を調製した。この培養媒質に２０
ｇ／１２基質に対応するインブタノール４２０ｇを加え
、実施例３に述べた条件下で発酵を行った；しかしなが
ら、この発酵においては、ｐＨ値を２５％アンモニア水
溶液の添加によって４．２に保持した。１５時間後、発
酵液中のイソ酪酸の濃度をＨＰＬＣによって測定した：
濃度はイソ酪酸２１ｇ／Ｑ発酵液であった。

発酵液の試料４Ｑを酸性にし、酢酸エチルで抽出した。

抽出液から溶媒を留去した後、ガスクロマトグラフ分析
により９４％程度のイソ酪酸からなる液体６５ｇが得ら
れた。

実施例　６ 実施例３に述べた如き方法を行うが、但し、インブタノ
ール３１５ｇの代りに、ｌＯｇ／＜２基質濃度に対応す
る２−メチルブタノール２１０ｇを用いた。発酵液中の
２−メチル酪酸の濃度を２４時間後にＨＰＬＣによって
測定した：濃度は２−メチル酪酸７ｇ／Ｑであった。

処理するために、発酵液を濃硫酸でｐＨ値２の酸性にし
、酢酸エチルで抽出した。抽出液から溶媒を留去した後
、ガスクロマトグラフ分析により７２％程度の２−メチ
ル酪酸からなる液体１６０ｇが得られた。

実施例　７ 実施例６に述べた如き方法を行うが、但し、２−メチル
ブタノール２１０ｇの代りに、ｌＯｇ／（＋基質濃度に
対応するイソアミルアルコールを用いた。

１５時間発酵後、発酵液１［当りの３−メチル酪酸の濃
度はＨＰＬＣによればｌｏｇ／＜１であった；３９時間
発酵後、３−メチル酪酸の濃度は１１ｇ／Ｒに上昇した
。

全体の発酵液を処理し、ガスクロマトグラフ分析により
９０％程度の３−メチル酪酸からなる黄色液体１７８ｇ
を得た。

実施例　８ 実施例１に述べた如き方法を行うが、但し、栄養媒質５
００ｍ＜２を、ｌＯｇ／１２基質濃度に対応するｎ−ブ
タノール５ｇと共に用いた。

発酵液のＨＰＬＣ分析により、ｎ−酪酸１３ｇ／Ｑ発酵
液の生成物濃度であることがわかった。

実施例　９ ゲラニオール０．５ｇを実施例１に述べた条件下で５１
３間発酵させた。発酵液を処理するために、このものを
ｐＨ値２の酸性にし、酢酸エチルで抽出した。抽出液か
ら溶媒を留去した後、ガスクロマトグラフ分析により、
ゲラニウム酸５０％ｔ−含有する黄色液体０．４１ｇが
得られた。

実施例　１０ 培養媒質を実施例２に述べた方法で調製するが、但し、
ｐＨ値をアンモニア水溶媒の添加によって４．５の一定
値に保持した。かくして得られた培養媒質にイソアミル
アルコール１５８ｇを加え、更にイソアミルアルコール
１５８ｇを８時間にわたって連続的に計量導入した。２
５時間後、ＨＰＬＣ分析により、３−メチル酪酸１７ｇ
／Ｑ発酵液の生成物濃度であることがわかった。

本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。

１、微生物としてグルコノバクター・ロセウス種のバク
テリアを用いることからなる大気中の酸素によって、比
較的長い、随時分枝していてもよいＣ鎖を有する脂肪族
アルコールの微生物的酸化による比較的長い、随時分枝
していてもよいＣ鎖を有する脂肪族カルボン酸の製造方
法。

２、比較的長い、随時分枝していてもよいＣ鎖を有する
アルコールが鎖中にＣ原子３〜ｌＯ個を有し、モしてＣ
鎖が随時１個またはそれ以上のＣ，−Ｃ，−アルキルで
置換されていてもよい飽和または不飽和アルコールであ
る上記ｌに記載の方法。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、微生物としてグルコノバクター・ロセウス種（ｓｐ
   ｅｃｉｅｓ　Ｇｌｕｃｏｎｏｂａｃｔｅｒ　ｒｅｓｅｕ
   ｓ）のバクテリアを用いることを特徴とする大気中の酸
   素によって、比較的長い、随時分枝していてもよいＣ鎖
   を有する脂肪族アルコールの微生物的酸化による比較的
   長い、随時分枝していてもよいＣ鎖を有する脂肪族カル
   ボン酸の製造方法。