JPS6359678B2

JPS6359678B2 -

Info

Publication number: JPS6359678B2
Application number: JP8286880A
Authority: JP
Priority date: 1980-06-20
Filing date: 1980-06-20
Publication date: 1988-11-21
Also published as: JPS578793A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、微生物の生産するグルコースオキシ
ダーゼを利用し、グルコースを脱水素することに
より、グルコノデルタラクトンを製造する方法に
関するものである。グルコノデルタラクトンは、食品添加物として
許可されている唯一の糖ラクトンで、パン、ケー
キなど製菓用膨張剤、あるいは豆腐、ハム、ソー
セージ、かまぼこなどの添加剤として広く使用さ
れている。また近年、土木、建築、医薬、化粧品
あるいは洗剤などの方面にも、需要が増大しつつ
ある。従来、グルコノデルタラクトンは、グルコース
を酸化し、得られるグルコン酸をラクトン化する
という２段階反応方式によつて製造されており、
このグルコースの酸化は、工業的には発酵法によ
つて行われている。なお、この発酵法による酸化
は発酵を円滑に進行させるために、培養液にアル
カリを加え、PH５〜７付近で行われている。従つて、公知のグルコノデルタラクトンの製法
では、まず発酵法によつて得られるグルコン酸を
培養液から分離しなければならない。しかし培養
液中には目的物のグルコン酸以外に、アルカリ、
未反応グルコース、増殖に必要な栄養分および菌
体からの排泄物などが含まれているため、グルコ
ン酸の単離精製が極めて煩雑である、という大き
な欠点を有している。この改良法として、休止菌体を用いてグルコー
スをアルカリの存在下に酸化し、グルコン酸を製
造する方法について提案されている。この方法で
は、発酵法に比較しグルコン酸の単離は極めて簡
略化されるが、グルコノデルタラクトンを得るた
めには、反応液から菌およびアルカリを除去した
後、ラクトン化しなければならない。この様に、従来グルコースから生化学的に直接
グルコノデルタラクトンを製造する方法について
は、全く提案がなされていない。本発明者らは、この実情に鑑み、グルコースか
ら一段の生化学的反応により、グルコノデルタラ
クトンを製造する方法を開発する目的で、種々研
究を行つた。その結果、グルコースにアスペルギ
ルス属またはペニシリウム属に属する糸状菌の生
産するグルコースオキシダーゼを、PH３以下の条
件で作用させれば、意外にもその目的が達成でき
ることを見い出し、本発明を完成した。すなわち本発明は、グルコースオキシダーゼ活
性を有するアスペルギルス属またはペニシリウム
属に属する糸状菌の処理物を、菌体の増殖に必要
な栄養源を含まないグルコース水溶液にPH３以下
で作用させ、グルコースの脱水素反応を行うこと
による、グルコノデルタラクトンの製法を提供す
るものである。本発明は、グルコースから一段の生化学的反応
によつて、グルコノデルタラクトンを製造するこ
とを可能にしたもので、その工業的価値は極めて
大きいものがある。また従来法に比較し、反応工程が簡略化される、目的物の単離が極めて容易になる、目的物の収率も高い、など、工業的に多くの利点を有している。本発明で利用される微生物としては、グルコー
スオキシダーゼ活性を有するアスペルギルス属ま
たはペニシリウム属に属する糸状菌を挙げること
ができる。そして、このような属に属する糸状菌
としては、アスペルギルス属では、例えば、アス
ペルギルス・ニガー（Aspergillus nigar）など
をあげることができ、ペニシリウム属では、例え
ば、ペニシリウム・クリゾゲナム（Penicillium
chrysogenum）などを挙げることができる。これらの属に属する糸状菌は、いづれも次に例
示したような公知のものであり、日本微生物株保
存機関連盟（JFCC）の保存機関である財団法人
醗酵研究所（IFO）、東京大学応用微生物研究所
（IAM）等の保存機関を通じて容易に入手するこ
とができる。 (1) アスペルギルス属アスペルギルス・ニガー（Aspergillus niger）
IAM2020 (2) ペニシリウム属ペニシリウム・グリゾゲナム（Penicillium
Chrysogenum） IAM7326 本発明では、これらの微生物は、通常の培養方
法によつて増殖させた後、培養液から分離した菌
体、あるいは各種酵素分離法に基づいて菌体また
は培養物から分離した酵素（グルコースオキシダ
ーゼ）、例えば粗製酵素、精製酵素、酵素含有抽
出液またはその濃縮液などの処理物、などの形態
として用いられる。また、菌体あるいは酵素を担
体に固定化した状態でも使用に供すことができ
る。さらに菌体や酵素は、グルタルアルデヒド、
ジイソシアネート類などの多官能性試剤で処理す
ることにより、各種夾雑物の反応液への漏出を抑
え、生成するグルコノデルタラクトン結晶の純度
をより一層高めることもできる。本発明において、前記微生物をグルコース水溶
液に作用させる条件として、PHを３より大きくす
るとグルコン酸の生成量が多くなり目的物の収率
が低下するため、PH３以下で作用させることが不
可欠の条件で、さらに好ましくはPH１〜2.5で作
用させるのがよい。なお、グルコース水溶液は、通常PH約６を示し
ているが、これに前記微生物を作用させれば、数
時間で液のPHは３以下になる。従つて本発明は、
通常当初PH約６のグルコース水溶液を用いて反応
を開始し、PHが３以下になつてもアルカリを加え
てPHを調整することなく、そのままの状態で反応
を続行することによつて行われる。また、予じめ
グルコース水溶液に、塩酸、硫酸、リン酸などの
無機酸、ギ酸、酢酸などの有機酸、あるいはHCl
−KCl緩衝液などを加え、そのPH値を３以下に調
整したものを使用に供すこともできる。基質であるグルコース水溶液は、菌体の増殖に
必要な栄養源を含まないものが使用される。すな
わち栄養源が含まれていると、反応後目的物の単
離が極めて困難となり、またPH３以下の条件では
菌体の増殖はほとんど期待できないため、グルコ
ース水溶液に栄養源を存在させる意味は全くな
い。またグルコースの濃度は、比較的高濃度でも
反応は進行するが、グルコースの転化率を高めま
た、生成したグルコノデルタラクトンの採取を容
易にするために、通常20Wt％以下の水溶液が適
当である。本発明において、前記微生物の使用量は、凍結
乾燥菌体基準で基質であるグルコースに対し重量
比が0.005〜0.1の範囲内になるように用いるのが
好ましい。微生物培養液、処理物あるいはこれら
の固定化物を用いる場合には、凍結乾燥菌体の量
に換算してその使用量を決定すればよい。また、反応温度は20〜50℃が適当であるが、酵
素活性の低下を少くするために通常25〜40℃で行
うのが経済的に有利である。反応時間は、10〜20
時間が適当であるが、反応温度を高めたりあるい
は酵素量を増加させるなどによつて、反応時間を
短縮することも可能である。なお、本発明の反応は脱水素反応であるため、
反応系に酸素または空気を吹き込むことによつ
て、より一層反応を促進させることもできる。本発明では、基質のグルコースが約95％以上消
費された時点で反応を中止し、遠心分離または
過によつて除菌後、反応液を濃縮すれば、常法、
例えば冷却、撹拌、非溶媒添加などの操作によつ
て、グルコノデルタラクトンの結晶を晶出させる
ことができる。次に、本発明の実施例および比較例を挙げる。実施例１〜２肩付きフラスコに、グルコース10wt％、
MgSO₄・7H₂O0.01wt％、KH₂PO₄0.02wt％、
（NH₄）₂HPO₄0.04wt％、CaCo₃3.0wt％を含む培
地100mlを入れ殺菌した後、各種糸状菌の胞子を
斜面培地から２白金耳接種し、30℃で65時間往復
振とう培養を行つた。次いで、増殖した菌体を
過によつて集め、十分水洗した。この洗浄菌体
100mgを、肩付きフラスコ中、PH約６の10wt％グ
ルコース水溶液50mlに添加し、30℃で20時間往復
振とうした。なお、振とうを開始して３時間後に
は、液中のPHは約２に低下維持された。反応後、
除菌した反応液を蒸発乾固し、残渣をアルコール
溶液としてグルコノデルタラクトンおよびグルコ
ン酸の生成量を、液体クロマトグラフイーで測定
した。また、未反応グルコースの残存量を酵素法
（グルコースオキシダーゼ法）で測定た。比較例１反応液を10wt％カセイソーダ溶液を用いて、
PH約４に保持しながら実施例１と同様の方法で実
験を行つた。比較例２反応液を10wt％カセイソーダ溶液でPH約７に
保持しながら、実施例２と同様の方法で実験を行
つた。実施例１〜２および比較例１、２の結果を第１
表に示す。

【表】 ※ 副生物は、ほとんどグルコン酸である。
実施例３〜６実施例１と同様の方法で調製したアスペルギル
ス・ニガーの洗浄菌体を、凍結乾燥した。この凍
結乾燥菌体を、各種濃度のグルコース水溶液（PH
はいずれも約６である。）50mlに、菌体／グルコ
ース（重量比）が0.01になるように加えた後、30
℃で20時間往復振とうした。なお、振とうを開始
して３時間後には、液中のPHは約２に低下維持さ
れた。反応後、反応液から過によつて除菌した
後、40℃で減圧濃縮しシロツプを得た。次いでこ
のシロツプに、10wt％の水を含むアセトン30ml
を加え、室温で30分間撹拌を行い析出した白色結
晶のグルコノデルタラクトンを集した後、40℃
で減圧乾燥した。その結果を第２表に示す。

【表】実施例７実施例１と同様の方法で調製したアスペルギル
ス・ニガーの洗浄菌体を凍結乾燥した。洗浄菌体
100mgに代えて、この凍結乾燥菌体50mgを用いた
他は、実施例１と同様の方法で実験を行つた。な
お、反応を開始して３時間後には、液中のPHは約
２に低下維持された。その結果、グルコースの転化率は99.3％で、ま
た生成したグルコノデルタラクトンの収率は96.3
％であつた。実施例８実施例１と同様の方法で調製したアスペルギル
ス・ニガーの洗浄菌体を、冷アセトンで２回洗浄
した。洗浄菌体100mgに代えて、アセトン乾燥菌
体50mgを用いた他は、実施例１と同様の方法で実
験を行つた。なお、反応を開始して３時間後に
は、液中のPHは約２に低下維持された。その結果、グルコース転化率は99.2％で、また
生成したグルコノデルタラクトンの収率は96.7％
であつた。

Claims

【特許請求の範囲】

１グルコースオキシダーゼ活性を有するアスペ
ルギルス属またはペニシリウム属に属する糸状菌
の処理物を、菌体の増殖に必要な栄養源を含まな
いグルコース水溶液にPH３以下で作用させ、グル
コースの脱水素反応を行うことを特徴とする、グ
ルコノデルタラクトンの製法。