JP2000295994A - キシリトールの製造法 - Google Patents

キシリトールの製造法

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JP2000295994A JP11197621A JP19762199A JP2000295994A JP 2000295994 A JP2000295994 A JP 2000295994A JP 11197621 A JP11197621 A JP 11197621A JP 19762199 A JP19762199 A JP 19762199A JP 2000295994 A JP2000295994 A JP 2000295994A
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Yasuhiro Takenaka
康浩 竹中
Naohito Sotouchi
尚人 外内
Kenzo Yokozeki
健三 横関
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Ajinomoto Co Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 D−キシルロースからキシリトールへの変換
を効率よく行う方法を提供する。 【解決手段】 キシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子で
形質転換され、かつ、還元力供給能を有する微生物をD
−キシルロースに作用させ、生成するキシリトールを採
取することにより、キシリトールを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、キシリトールの製
造法に関する。キシリトールは、食品、医薬分野等で有
用である。
【0002】
【従来の技術】天然に存在する糖アルコールであるキシ
リトールの需要は今後増加することが予想される。キシ
リトールは、蔗糖よりもカロリーが低く、蔗糖に匹敵す
る甘味を呈するため低カロリー甘味料として将来有望で
ある。加えて、抗う蝕性を有しており、虫歯予防甘味料
として利用されている。さらに、キシリトールは血糖値
を上昇させないため、糖尿病治療の際の輸液として利用
されている。
【0003】現在、キシリトールは主として米国特許第
4,008,825号に記載されるようなD−キシロースの水素
添加により工業生産されている。原料となるD−キシロ
ースは、硬木、藁、とうもろこしの穂軸、オート麦の外
皮、その他キシランに富んだ植物材料を出発材料とし、
これを加水分解することによって得られる。
【0004】しかし、植物材料を加水分解して得られる
D−キシロースは価格が高いという問題点がある。これ
は、生産コストが高いことによる。例えば、植物材料の
加水分解処理の収率が低いため、生成するキシリトール
の純度は低くなる。このため、加水分解処理後に、イオ
ン交換処理をして加水分解に用いた酸および色素を除去
する。さらに、D−キシロースを結晶化して他のヘミセ
ルロース性糖類を除去する。食品に適するD−キシロー
スを得るためにはさらなる精製が必要となる。これらイ
オン交換処理および結晶化処理が生産コストの上昇につ
ながる。
【0005】この問題点を解決するため、出発材料の入
手が容易で、かつ生じる廃棄物の量が少ないキシリトー
ルの製造法が望まれている。例えば、他のペンチトール
を出発原料としてキシリトールを生産する方法が開発さ
れてきた。容易に手に入るペンチトールのひとつがD−
アラビトールであり、D−アラビトールは酵母を用いて
製造できる(Can.J.Microbiol.,31 (1985) 467-471、J.
Gen.Microbiol.,139 (1993) 1047-1054)。
【0006】そこで、D−アラビトールを原料とするキ
シリトール生産法がいくつか開発されている。Applied
Microbiology., 18 (1969) 1031-1035には、デバリオミ
セス・ハンゼニイ(Debaryomyces hansenii) ATCC2012
1を用いて、発酵によりグルコースからD−アラビトー
ルを生産し、次に、アセトバクター・サブオキシダンス
(Acetobacter suboxydance suboxydans)を用いて同D
−アラビトールをD−キシルロースに変換し、さらにキ
ャンディダ・ギリエルモンディ・ヴァリ.ソヤ(Candid
a guilliermondii var. soya)を同D−キシルロースに
作用させキシリトールに変換する方法が報告されてい
る。しかし、この方法は、5.3%のアラビトールを用
いて39%の収率でキシリトールを得るのに112時間
を要し、収率及び生産性ともに改良の余地がある。
【0007】また、ヨーロッパ特許出願公開第403392号
(出願人ロケッテ・フレレス(Roquette Freres))お
よび同第421882号(出願人ロケッテ・フレレス(Roquet
te Freres))には、耐浸透圧酵母を用いてD−アラビ
トールを発酵生産し、次にアセトバクター属細菌、グル
コノバクター属細菌またはクレブジエラ属細菌を用いて
同D−アラビトールをD−キシルロースに変換し、次い
で同キシルロースにグルコース(キシロース)イソメラ
ーゼを作用させてキシロースおよびキシルロース混合物
を生成し、さらに生成したキシロース/キシルロースに
水素添加してキシリトールに変換する方法が開示されて
いる。また、同キシロース/キシルロース混合物中のキ
シロースを予備濃縮し、これに水素添加してキシリトー
ルに変換する方法が開示されている。
【0008】しかし、この方法は、比較的高収率でキシ
リトールを生成することができるが、多段階の反応ステ
ップを必要とするためにプロセスが煩雑なものとなると
いう欠点があり、そのため経済的にも満足のいくもので
はなかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記の問題点を解決す
るために、本発明者らはD−アラビトールをキシリトー
ルに直接変換する能力を持つ微生物を見出し、該微生物
をD−アラビトールに作用させ、生成するキシリトール
を採取することを特徴とするキシリトールの製造法をす
でに開発している(特願平10-258962号)。そして、こ
れらの微生物を解析し、本変換反応においてはD−アラ
ビトールデヒドロゲナーゼ活性およびD−キシルロース
リダクターゼ(キシリトールデヒドロゲナーゼ)活性が
関与することを明らかにしている。さらに、これらの微
生物によるD−アラビトールからキシリトールへの変換
反応の際に炭素源又はNADH(還元型ニコチンアミド・ア
デニン・ジヌクレオチド)を添加することにより、還元
力を供給して反応を行うことによって、安定して高収率
でキシリトールが生産できることを見出している(特願
平10-258961号)。
【0010】本発明は、上記原理を応用し、D−キシル
ロースからキシリトールへの変換を効率よく行う方法を
提供することを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討を行った結果、キシリトール
デヒドロゲナーゼ活性が増強され、かつ還元力供給能を
有する微生物を用いることにより、D−キシルロースか
らキシリトールを効率よく製造することができることを
見いだし、本発明を完成するに至った。
【0012】すなわち本発明は、キシリトールデヒドロ
ゲナーゼ遺伝子で形質転換され、かつ、還元力供給能を
有する微生物をD−キシルロースに作用させ、生成する
キシリトールを採取することを特徴とするキシリトール
の製造法である。
【0013】本発明はまた、上記製造法において、還元
力供給能を有する微生物が、エシェリヒア属細菌である
方法を提供する。前記エシェリヒア属細菌としては、エ
シェリヒア・コリが挙げられる。本発明はさらに、上記
方法において、D−アラビトールをD−キシルロースに
変換する能力を有する微生物をD−アラビトールに作用
させ、生成したD−キシルロースにキシリトールデヒド
ロゲナーゼ遺伝子で形質転換され、かつ、還元力供給能
を有する微生物を作用させることを特徴とする方法を提
供する。また本発明は、上記方法において、グルコース
からD−キシルロースを生産する能力を有する微生物を
好適な培地に培養し、該培地中に生成したD−キシルロ
ースにキシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子で形質転換
され、かつ、還元力供給能を有する微生物を作用させる
ことを特徴とする方法を提供する。
【0014】本発明はまた、キシリトールデヒドロゲナ
ーゼ遺伝子で形質転換され、かつ、還元力供給能を有す
る微生物と、D−アラビトールをD−キシルロースに変
換する能力を有する微生物を、D−アラビトールを含む
培地で培養し、生成するキシリトールを採取することを
特徴とするキシリトールの製造法を提供する。さらに本
発明は、キシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子で形質転
換され、かつ、還元力供給能を有する微生物と、グルコ
ースからD−キシルロースを生産する能力を有する微生
物を、好適な培地で培養し、生成するキシリトールを採
取することを特徴とするキシリトールの製造法を提供す
る。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いられる微生物は、キシリトールデヒドロゲ
ナーゼ遺伝子で形質転換され、かつ、還元力供給能を有
する微生物である。以下、このような能力を有する微生
物を、本発明の微生物ということがある。
【0016】本発明の微生物は、還元力供給能を有する
微生物を、キシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子で形質
転換することにより得られる。本発明において「還元力
供給能を有する」とは、キシリトールデヒドロゲナーゼ
(D−キシルロースリダクターゼ)により触媒される、
D−キシルロースを還元してキシリトールに変換する反
応が、進行するのに十分なNADH(還元型ニコチンアミド
・アデニン・ジヌクレオチド)を供給する能力をいう。
前述したように、D−アラビトールをキシリトールに直
接変換する能力を持つ微生物を用いてキシリトールを製
造する際に、D−キシルロースが未反応で残る原因とし
て、反応に必要なNADHが不足していることが示唆され
た。そして、本発明者らは、D−アラビトールからキシ
リトールへの変換反応の際に炭素源又はNADHを添加する
ことにより、効率よく反応が進行することを見い出して
いる。このように炭素源又はNADHを反応系に添加しなく
ても、キシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子で形質転換
されたときにD−キシルロースの還元反応が充分に進行
するような微生物は、本発明にいう還元力供給能を有す
る微生物である。より具体的には、好適な反応条件にお
いて5%濃度のD−キシルロースに作用させたときに収率
85%のキシリトールを生成する微生物は、本発明にいう
還元力供給能を有する微生物である。このような微生物
としては、例えばエシェリヒア属細菌が挙げられる。ま
た、エシェリヒア属細菌としてはエシェリヒア・コリが
挙げられる。
【0017】上記のような還元力供給能を有する微生物
をキシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子で形質転換する
には、具体的には、キシリトールデヒドロゲナーゼをコ
ードする遺伝子断片を、同微生物で機能するベクター、
好ましくはマルチコピー型ベクターと連結して組み換え
DNAを作製し、これを前記微生物に導入して形質転換
すればよい。
【0018】キシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子の採
取源としては、キシリトールデヒドロゲナーゼを保持す
る微生物であれば特に制限されないが、例えば、グルコ
ノバクター・セリヌス、グルコノバクター・オキシダン
ス、アセトバクター・アセチ、アセトバクタクー・リケ
ファシエンス、アセトバクター・パスツーリアヌス、フ
ラテウリア・アウランティア、バチルス・サブチリス、
バチルス・メガテリウム、プロテウス・レットゲリ、セ
ラチア・マルセッセンスコリネバクテリウム・カルナ
エ、ブレビバクテリウム・アンモニアゲネス、フラボバ
クテリウム・アウランティナム、フラボバクテリウム・
レナヌム、シュードモナス・バディオファシエンス、シ
ュードモナス・クロロラフィス、シュードモナス・イネ
ルスもしくはロドコッカス・ロドクロス、アクロモバク
ター・ビスコーサス、アグロバクテリウム・ツメファシ
エンス、アグロバクテリウム・ラジオバクター、アルス
ロバクター・パラフィネウス、アルスロバクター・ヒド
ロカーボグルタミカス、アゾトバクター・インディカ
ス、ブレビバクテリウム・ケトグルタミカム、コリネバ
クテリウム・ファシエンス、エルビニア・アミロボー
ラ、フラボバクテリウム・ペレグリナム、フラボバクテ
リウム・フカタム、ミクロコッカス・sp. CCM8
25、ノカルディア・オパカ、プラノコッカス・ユーシ
ナタス、シュードモナス・シンキサンタ、ロドコッカス
・エリスロポリス、モルガネラ・モルガニ、アクチノマ
ドゥラ・マドゥラ、アクチノマイセス・ビオラセオクロ
モゲネス、ストレプトマイセス・セリカラー、ストレプ
トマイセス・フラベラス、ストレプトマイセス・グリセ
オラス、ストレプトマイセス・リビダンス、ストレプト
マイセス・オリバセウス、ストレプトマイセス・タナシ
エンシス、ストレプトマイセス・バージニエ、ストレプ
トマイセス・アンチビオティカス、ストレプトマイセス
・カカオイ、ストレプトマイセス・ラベンデュレ、ピヒ
ア・スティピティス等が挙げられる。
【0019】上記微生物の中では、例えばピヒア・ステ
ィピティス(FEBS Lett., 324, 9 (1993))及びモルガ
ネラ・モルガニ(DDBJ/GenBank/EMBL accession No.L34
345)由来のキシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子の塩
基配列が報告されており、これらのキシリトールデヒド
ロゲナーゼ遺伝子の塩基配列に基づいてプライマーを合
成し、モルガネラ・モルガニATCC25829等の微生物の染
色体DNAを鋳型にしてポリメラーゼチェインリアクシ
ョン法(PCR:polymerase chain reaction;White,
T.J. et al., Trends Genet., 5,185 (1989)参照)によ
り、キシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子を取得するこ
とが可能である。このようなプライマーとして具体的に
は、モルガネラ・モルガニのキシリトールデヒドロゲナ
ーゼ遺伝子を増幅するための配列表配列番号1及び2に
示す塩基配列を有するオリゴヌクレオチドが挙げられ
る。
【0020】キシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子を宿
主微生物に導入するのに使用されるベクターとしては、
宿主微生物において複製可能なものであればよく、具体
的には、pBR322、pTWV228、pMW119、pUC19、pUC18等の
プラスミドベクターが挙げられる。
【0021】キシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子とエ
シェリヒア属細菌で機能するベクターを連結して組み換
えDNAを調製するには、キシリトールデヒドロゲナー
ゼ遺伝子の末端に合うような制限酵素でベクターを切断
し、両者を連結すればよい。連結は、T4DNAリガー
ゼ等のリガーゼを用いて行うのが普通である 上記のように調製した組換えDNAを宿主微生物に導入
するには、例えばエシェリヒア・コリについて報告され
ているような、D.A.Morrisonの方法(Methodsin Enzymo
logy, 68, 326, 1979)あるいは受容菌細胞を塩化カル
シウムで処理してDNAの透過性を増す方法(Mandel,
M. and Higa,A.,J.Mol.,Biol.,53,159(1970))等により
行うことができる。また、プラスミドベクター以外に
も、トランスダクション、トランスポゾン(Berg,D.E.
and Berg,C.M.,Bio/Technol.,1,417(1983))、Muファ
ージ(特開平2−109985)または相同性組換え
(Experiments in Molecular Genetics, Cold Spring H
arbor Lab.(1972))を用いた方法で、宿主のゲノムに組
み込んでもよい。
【0022】キシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子を発
現させるためのプロモーターとしては、キシリトールデ
ヒドロゲナーゼ遺伝子固有のプロモーターが宿主細胞で
機能する場合には該プロモーターを使用することができ
る。また、必要に応じて宿主細胞で働く他のプロモータ
ーをキシリトールデヒドロゲナーゼをコードするDNAに
連結し、該プロモーター制御下で発現させるようにして
もよい。宿主としてエシェリヒア属細菌を用いる場合、
このようなプロモーターとしては、lacプロモーター、t
rpプロモーター、trcプロモーター、tacプロモーター、
ラムダファージのPRプロモーター、PLプロモーター、t
etプロモーター、amyEプロモーター、spacプ
ロモーター等が挙げられる。また、pUC19のようにプロ
モーターを備えた発現ベクターを用い、これに同プロモ
ーター制御下で発現するようにキシリトールデヒドロゲ
ナーゼをコードするDNA断片を挿入してもよい。
【0023】微生物がキシリトールデヒドロゲナーゼ遺
伝子を保持している場合には、同遺伝子のプロモーター
等の発現調節配列を強力なものに置換することによって
(特開平1−215280号公報参照)、キシリトール
デヒドロゲナーゼ活性を増強することができる。たとえ
ば、前記のエシェリヒア属細菌で機能するプロモーター
は、いずれも強力なプロモーターとして知られている。
【0024】染色体DNAの調製、PCR、プラスミド
DNAの調製、DNAの切断及び連結、形質転換、プラ
イマーとして用いるオリゴヌクレオチドの設定、合成等
の方法は、当業者によく知られている通常の方法を採用
することができる。これらの方法は、Sambrook, J., Fr
itsch, E. F., and Maniatis, T., "Molecular Cloning
A Laboratory Manual, Second Edition", Cold Spring
Harbor Laboratory Press, (1989)等に記載されてい
る。
【0025】上記のようにして得られるキシリトールデ
ヒドロゲナーゼ遺伝子で形質転換され、かつ、還元力供
給能を有する微生物を、D−キシルロースに作用させ、
生成するキシリトールを採取することにより、キシリト
ールを製造することができる。
【0026】キシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子で形
質転換された微生物の培養に使用する培地は、その微生
物に適した炭素源、窒素源、無機イオン及び必要に応じ
その他の有機成分を含有する通常の培地である。
【0027】炭素源としては、グルコース、ラクトー
ス、ガラクトース、フラクトースもしくはでんぷんの加
水分解物などの糖類、グリセロールもしくはソルビトー
ルなどのアルコール類、またはフマール酸、クエン酸も
しくはコハク酸等の有機酸類を用いることができる。
【0028】窒素源としては、硫酸アンモニウム、塩化
アンモニウムもしくはリン酸アンモニウム等の無機アン
モニウム塩、大豆加水分解物などの有機窒素、アンモニ
アガス、またはアンモニア水等を用いることができる。
【0029】有機微量栄養源としては、各種ビタミンな
どの要求物質または酵母エキス等を適量含有させること
が望ましい。これらの他に、必要に応じて、リン酸カリ
ウム、硫酸マグネシウム、鉄イオン、マンガンイオン等
が少量添加される。
【0030】培養は、好気的条件下で16〜72時間実
施するのがよく、培養温度は25℃〜45℃に、培養中
pHは5〜8に制御する。尚、pH調整には無機あるい
は有機の酸性あるいはアルカリ性物質、更にアンモニア
ガス等を使用することができる。
【0031】上記のようにして培養された微生物を含む
培養物、該培養物から分離・回収した菌体、アセトン処
理または凍結乾燥等した菌体処理物、該菌体または菌体
処理物より調製した無細胞抽出物、該無細胞抽出液から
分画した膜画分等の分画物等、又はこれらの菌体、菌体
処理物、無細胞抽出物、分画物を固定化した固定化物
を、D-キシルロースに接触反応させることにより、反応
液中にキシリトールを生成させることができる。微生物
は、一種でもよく、任意の二種以上の混合物として用い
てもよい。
【0032】本発明の微生物を、D-キシルロースを含む
培地で培養することによっても、培養液中にキシリトー
ルを生成させることができる。D−キシルロースは、い
かなる方法で製造されたものでもよいが、例えば、D−
アラビトールをD−キシルロースに変換する能力を有す
る微生物をD−アラビトールに作用させることより生成
するD−キシルロースは、本発明に好適に使用すること
ができる。また、グルコースからD−キシルロースを生
産する能力を有する微生物を用いて製造されたD−キシ
ルロースも同様に本発明に使用することができる。本発
明の微生物又はその処理物をD−キシルロースに作用さ
せるときに用いる反応液又は培地に、グルコース又はグ
リセロールを添加しておくと、D−キシルロースからキ
シルロースへの変換の効率が向上する場合がある。
【0033】例えば、本発明の微生物を、D-アラビトー
ルをD-キシルロースに変換する能力を有する微生物をD-
アラビトールを含む培地で培養した培養液を用いて培養
することによっても、D-アラビトールからキシリトール
を製造することができる。また、本発明の微生物を、グ
ルコースからD-キシルロースを生産する能力を有する微
生物を好適な培地で培養した培養液を用いて培養するこ
とによっても、キシリトールを製造することができる。
さらに、本発明の微生物を、D-アラビトールをD-キシル
ロースに変換する能力を有する微生物、又はグルコース
からD-キシルロースを生産する能力を有する微生物とと
もに、適当な培地で培養することによっても、キシリト
ールを製造することができる。
【0034】D−アラビトールをD−キシルロースに変
換する能力を有する微生物としては、例えば、グルコノ
バクター属、アクロモバクター属、アグロバクテリウム
属、アルカリゲネス属、アルスロバクター属、アゾトバ
クター属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム
属、エンテロバクター属、エルビニア属、フラボバクテ
リウム属、ミクロコッカス属、モルガネラ属、ノカルデ
ィア属、プラノコッカス属、プロテウス属、プロピオニ
バクテリウム属、シュードモナス属、ロドコッカス属、
スポロサルシナ属、スタフィロコッカス属、ビブリオ
属、アクチノマドゥラ属、アクチノマイセス属、キタサ
トスポリア属、ストレプトマイセス属、アエロモナス
属、オーレオバクテリウム属、バチルス属、エシェリヒ
ア属、ミクロバクテリウム属、セラチア属、サルモネラ
属またはキサントモナス属に属する微生物が挙げられ
る。
【0035】上記微生物として具体的には、グルコノバ
クター・オキシダンス、グルコノバクター・アサイイ、
アクロモバクター・デルマーベ、アクロモバクター・ビ
スコーサス、アクロモバクター・ラクティカム、アグロ
バクテリウム・ツメファシエンス、アグロバクテリウム
・ラジオバクター、アルカリゲネス・フェーカリス、ア
ルスロバクター・シトレウス、アルスロバクター・ツメ
ッセンス、アルスロバクター・パラフィネウス、アルス
ロバクター・ヒドロカーボグルタミカス、アルスロバク
ター・オキシダンス、オーレオバクテリウム・サペルダ
エ、アゾトバクター・インディカス、ブレビバクテリウ
ム・アンモニアゲネス、ブレビバクテリウム・ディバリ
カタム、ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム、
ブレビバクテリウム・フラバム、ブレビバクテリウム・
グロボサム、ブレビバクテリウム・フスカム、ブレビバ
クテリウム・ケトグルタミカム、ブレビバクテリウム・
ヘルコルム、ブレビバクテリウム・プシルム、ブレビバ
クテリウム・テスタアセウム、ブレビバクテリウム・ロ
ゼウム、ブレビバクテリウム・インマリオフィラム、ブ
レビバクテリウム・リネンス、ブレビバクテリウム・プ
ロトファルミエ、コリネバクテリウム・アセトフィラ
ム、コリネバクテリウム・グルタミカム、コリネバクテ
リウム・カルナエ、コリネバクテリウム・アセトアシド
フィラム、コリネバクテリウム・アセトグルタミカム、
エンテロバクター・アエロゲネス、エルビニア・アミロ
ボーラ、エルビニア・カロトボーラ、エルビニア・ヘル
ビコーラ、エルビニア・クリザンセミ、フラボバクテリ
ウム・ペレグリナム、フラボバクテリウム・フカタム、
フラボバクテリウム・アウランティナム、フラボバクテ
リウム・レナヌム、フラボバクテリウム・セワネンセ、
フラボバクテリウム・ブレベ、フラボバクテリウム・メ
ニンゴセプティカム、ミクロコッカス・sp. CCM
825、モルガネラ・モルガニ、ノカルディア・オパ
カ、ノカルディア・ルゴーサ、プラノコッカス・ユーシ
ナタス、プロテウス・レットゲリ、プロピオニバクテリ
ウム・シャーマニ、シュードモナス・シンキサンタ、シ
ュードモナス・アゾトフォルマンス、シュードモナス・
フルオレセンス、シュードモナス・オバリス、シュード
モナス・ストゥツェルリ、シュードモナス・アシドボラ
ンス、シュードモナス・ムシドレンス、シュードモナス
・テストステロニ、シュードモナス・エルギノーサロド
コッカス・エリスロポリス、ロドコッカス・ロドクロウ
ス、ロドコッカス・sp. ATCC15592、ロド
コッカス・sp. ATCC 19070、スポロサル
シナ・ウレア、スタフィロコッカス・アウレウス、ビブ
リオ・メッシュニコビ、ビブリオ・チロゲネス、アクチ
ノマドゥラ・マドゥラ、アクチノマイセス・ビオラセオ
クロモゲネス、キタサトスポリア・パルロサ、ストレプ
トマイセス・セリカラー、ストレプトマイセス・フラベ
ラス、ストレプトマイセス・グリセオラス、ストレプト
マイセス・リビダンス、ストレプトマイセス・オリバセ
ウス、ストレプトマイセス・タナシエンス、ストレプト
マイセス・バージニエ、ストレプトマイセス・アンチビ
オティカス、ストレプトマイセス・カカオイ、ストレプ
トマイセス・ラベンデュレ、ストレプトマイセス・ビリ
ドクロモゲネス、アエロモナス・サルモニシダ、バチル
ス・プミルス、バチルス・サーキュランス、バチルス・
チアミノリティカス、エシェリヒア・コリ、エシェリヒ
ア・フロインディ、ミクロバクテリウム・アンモニアフ
ィラム、セラチア・マルセッセンス、サルモネラ・チフ
ィムリウム、サルモネラ・ショットムレリまたはキサン
トモナス・シトリ等が挙げられる。
【0036】さらに、具体的な菌株としては、以下のよ
うな菌株が挙げられる。 グルコノバクター・オキシダンス(Gluconobacter oxyda
ns) ATCC621 グルコノバクター・サブオキシダンス(Gluconobacter s
uboxydans) NRRL B-755 グルコノバクター・オキシダンスサブスピーシーズ オ
キシダンス(Gluconobacter oxydans subsp. oxydans)
IFO14819 グルコノバクター・オキシダンス(Gluconobacter oxyd
ans)IAM 1842 グルコノバクター・アサイイ(Gluconobacter asaii)I
FO3276
【0037】アクロモバクター・デルマーベ (Achromob
acter delmarvae) AJ1983 アクロモバクター・ビスコーサス (Achromobacter visc
osus) ATCC12448 アクロモバクター・ラクティカム(Achromobacter lacti
cum) FERM P-7401 アグロバクテリウム・ツメファシエンス (Agrobacteriu
m tumefaciens) ATCC4720 アルカリゲネス・フェーカリス (Alcaligenes faecali
s) IAM1015 アルスロバクター・シトレウス(Arthrobacter citreus)
ATCC11624 アルスロバクター・ツメッセンス(Arthrobacter tumesc
ens) ATCC6947 アルスロバクター・パラフィネウス (Arthrobacter par
affineus) ATCC15590 アルスロバクター・パラフィネウス (Arthrobacter par
affineus) ATCC15591 アルスロバクター・パラフィネウス (Arthrobacter par
affineus) ATCC19064 アルスロバクター・パラフィネウス (Arthrobacter par
affineus) ATCC19065 アルスロバクター・ヒドロカーボグルタミカス (Arthro
bacter hydrocarboglutamicus) ATCC15583 アルスロバクター・オキシダンス (Arthrobacter oxyda
ns) ATCC 14358 アゾトバクター・インディカス (Azotobacter indicus)
ATCC9037
【0038】ブレビバクテリウム・ディバリカタム (Br
evibacterium divaricatum) ATCC14020 ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム (Brevibac
terium lactofermentum) ATCC13655 ブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム (Brevibac
terium lactofermentum) ATCC13869 ブレビバクテリウム・フラバム (Brevibacterium flavu
m) ATCC13826 ブレビバクテリウム・フラバム (Brevibacterium flavu
m) ATCC21406 ブレビバクテリウム・グロボサム (Brevibacterium glo
bosum) AJ1563 ブレビバクテリウム・フスカム (Brevibacterium fuscu
m) AJ3124 ブレビバクテリウム・ケトグルタミカム (Brevibacteri
um ketoglutamicum) ATCC15587 ブレビバクテリウム・ケトグルタミカム (Brevibacteri
um ketoglutamicum) ATCC15588 ブレビバクテリウム・ヘルコルム (Brevibacterium hel
colum) ATCC11822 ブレビバクテリウム・プシルム (Brevibacterium pusil
lum) ATCC19096 ブレビバクテリウム・テスタアセウム (Brevibacterium
testaaceum) FERM P-9469 ブレビバクテリウム・ロゼウム (Brevibacterium roseu
m) ATCC13825 ブレビバクテリウム・インマリオフィラム (Brevibacte
rium immariophilium)ATCC14068 ブレビバクテリウム・リネンス (Brevibacterium linen
s) ATCC8377 ブレビバクテリウム・プロトファルミエ (Brevibacteri
um protopharmiae) FERM P-14784 コリネバクテリウム・アセトフィラム (Corynebacteriu
m acetophilum) NRRLB3421 コリネバクテリウム・グルタミカム (Corynebacterium
glutamicum) ATCC 13059 コリネバクテリウム・カルナエ (Corynebacterium call
unae) ATCC 15991 コリネバクテリウム・アセトアシドフィラム (Coryneba
cterium acetoacidophilum) ATCC 13870 コリネバクテリウム・アセトアシドフィラム (Coryneba
cterium acetoacidophilum) ATCC 21407 コリネバクテリウム・アセトグルタミカム (Corynebact
erium acetoglutamicum) ATCC15806
【0039】エンテロバクター・アエロゲネス (Entero
bacter aerogenes) ATCC13048 エルビニア・アミロボーラ (Erwinia amylovora) IFO12
687 エルビニア・カロトボーラ (Erwinia carotovora) CCM9
69 エルビニア・カロトボーラ (Erwinia carotovora) FERM
BP-1538 エルビニア・ヘルビコーラ (Erwinia herbicola) ATCC
23822 エルビニア・クリザンセミ (Erwinia chrysanthemi) AT
CC 11662 フラボバクテリウム・ペレグリナム (Flavobacterium p
eregrinum) CCM1080-A フラボバクテリウム・フカタム (Flavobacterium fucat
um) AJ2478 フラボバクテリウム・アウランティナム (Flavobacteri
um aurantinum) FERMP-7402 フラボバクテリウム・レナヌム (Flavobacterium rhena
num) FERM BP-1862 フラボバクテリウム・セワネンセ (Flavobacterium sew
anense) FERM BP-476 フラボバクテリウム・ブレベ (Flavobacterium breve)
ATCC 14234 フラボバクテリウム・メニンゴセプティカム (Flavobac
terium meningosepticum) ATCC 13253
【0040】 ミクロコッカス・sp.(Micrococcus sp.) CCM825 ノカルディア・オパカ (Nocardia opaca) NCIB9409 ノカルディア・ルゴーサ (Nocardia rugosa) NCIB 8926 プラノコッカス・ユーシナタス (Planococcus eucinatu
s) AJ1656 プロテウス・レットゲリ (Proteus rettgeri) NRRL B-1
1344 プロテウス・レットゲリ (Proteus rettgeri) AJ2769 プロテウス・レットゲリ (Proteus rettgeri) AJ2770 モルガネラ・モルガニ (Morganella morganii) AJ2771 プロピオニバクテリウム・シャーマニ (Propionibacter
ium shermanii) IAM1725
【0041】シュードモナス・シンキサンタ (Pseudomo
nas synxantha) ATCC796 シュードモナス・アゾトフォルマンス(Pseudomonas azo
toformans) IFO 12693 シュードモナス・フルオレセンス(Pseudomonas fluores
cens) IFO 3757 シュードモナス・フルオレセンス(Pseudomonas fluores
cens) ATCC 13525 シュードモナス・オバリス(Pseudomonas ovalis) IAM 1
201 シュードモナス・ストゥツェルリ(Pseudomonas stutzer
i) IAM 1504 シュードモナス・アシドボランス(Pseudomonas acidovo
lans) ATCC 9355 シュードモナス・ムシドレンス(Pseudomonas mucidolen
s) ATCC4685 シュードモナス・テストステロニ(Pseudomonas testost
eroni) ATCC17409 シュードモナス・エルギノーサ(Pseudomonas aeruginos
a) ATCC15528 ロドコッカス・エリスロポリス (Rhodococcus erythrop
olis) ATCC11048 ロドコッカス・ロドクロウス (Rhodococcus rhodochrou
s) ATCC 4273 ロドコッカス・ロドクロウス (Rhodococcus rhodochrou
s) ATCC 21199 ロドコッカス・ロドクロウス (Rhodococcus rhodochrou
s) ATCC 21198 ロドコッカス・ロドクロウス (Rhodococcus rhodochrou
s) ATCC 19149 ロドコッカス・ロドクロウス (Rhodococcus rhodochrou
s) ATCC 21197 ロドコッカス・sp.(Rhodococcus sp.) ATCC 15592 ロドコッカス・sp.(Rhodococcus sp.) ATCC 19070
【0042】スポロサルシナ・ウレア (Sporosarcina u
reae) AJ1232 スタフィロコッカス・アウレウス (Staphylococcus aur
eus) IFO3761 ビブリオ・メッシュニコビ (Vibrio metschnikovii) AT
CC7708 ビブリオ・チロゲネス (Vibrio tyrogenes) AJ2807 アクチノマドゥラ・マドゥラ (Actinomadura madurae)
ATCC19425 アクチノマイセス・ビオラセオクロモゲネス (Actinomy
ces violaceochromogenes) IFO13100 キタサトスポリア・パルロサ (Kitasatosporia parulos
a) AJ9458 ストレプトマイセス・セリカラー (Streptomyces coeli
color) ATCC10147 ストレプトマイセス・フラベラス (Streptomyces flave
lus) AJ9012 ストレプトマイセス・グリセオラス (Streptomyces gri
seolus) NRRL B-1062 ストレプトマイセス・リビダンス (Streptomyces livid
ans) IFO13385 ストレプトマイセス・オリバセウス (Streptomyces oli
vaceus) ATCC21379 ストレプトマイセス・タナシエンス (Streptomyces tan
ashiensis) ATCC15238 ストレプトマイセス・バージニエ (Streptomyces virgi
niae) AJ9053 ストレプトマイセス・アンチビオティカス (Streptomyc
es antibioticus) NRRL3238 ストレプトマイセス・カカオイ (Streptomyces cacaoi)
ATCC19093 ストレプトマイセス・ラベンデュレ (Streptomyces lav
endulae) ATCC8664 ストレプトマイセス・ビリドクロモゲネス (Streptomyc
es viridochromogenes) IFO3113
【0043】アエロモナス・サルモニシダ (Aeromonas
salmonicida) ATCC 14174 オーレオバクテリウム・サペルダエ (Aureobacterium s
aperdae) ATCC19272 バチルス・プミルス (Bacillus pumilus) IAM 1244 バチルス・サーキュランス (Bacillus circulans) ATCC
9966 バチルス・チアミノリティカス (Bacillus thiaminolyt
icus) IAM 103 エシェリヒア・コリ (Escherichia coli) ATCC10798 エシェリヒア・コリ (Escherichia coli) IAM 1204 エシェリヒア・コリ (Escherichia coli) IAM 1239 エシェリヒア・コリ (Escherichia coli) IAM 1518 エシェリヒア・コリ (Escherichia coli) IAM 1519 エシェリヒア・コリ (Escherichia coli) IAM 1137 エシェリヒア・フロインディ (Escherichia freundii)
IFM S-36 ミクロバクテリウム・アンモニアフィラム (Microbacte
rium ammoniaphilum)ATCC 15354 セラチア・マルセッセンス (Serratia marcescens) CCM
958 サルモネラ・チフィムリウム(Salmonella typhimurium)
FERM BP-6566 サルモネラ・ショットムレリ(Salmonella schottmuller
i) ATCC 8759 キサントモナス・シトリ(Xanthomonas citri) IAM1648
【0044】アクロモバクター・ラクティカム(Achromo
bacter lacticum) FERM P-7401は、1984年1月20日に通
商産業省工業技術院微生物工業技術研究所(現通商産業
省工業技術院生命工学工業技術研究所)に寄託されてい
る。ブレビバクテリウム・テスタアセウム (Brevibacte
rium testaaceum) FERM P-9469は、1987年7月11日に通
商産業省工業技術院微生物工業技術研究所(現通商産業
省工業技術院生命工学工業技術研究所)に寄託されてい
る。ブレビバクテリウム・プロトファルミエ (Brevibac
terium protopharmiae) FERM P-14784は、1995年2月23
日に通商産業省工業技術院微生物工業技術研究所(現通
商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所)に寄託さ
れている。
【0045】エルビニア・カロトボーラ (Erwinia caro
tovora) FERM BP-1538は、1987年1月19日に通商産業省
工業技術院微生物工業技術研究所(現通商産業省工業技
術院生命工学工業技術研究所)に寄託され、FERM P-913
5の受託番号が付与されている。同株は、1987年10月27
日に国際寄託に移管され、FERM BP-1538の受託番号が付
与されている。フラボバクテリウム・アウランティナム
(Flavobacterium aurantinum) FERMP-7402は、1984年1
月20日に通商産業省工業技術院微生物工業技術研究所
(現通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所)に
寄託されている。フラボバクテリウム・レナヌム (Flav
obacterium rhenanum) FERM BP-1862は、1985年9月30日
に通商産業省工業技術院微生物工業技術研究所(現通商
産業省工業技術院生命工学工業技術研究所)に寄託さ
れ、FERM P-8459の受託番号が付与されている。同株
は、1988年4月21日に国際寄託に移管され、FERM BP-186
2の受託番号が付与されている。フラボバクテリウム・
セワネンセ (Flavobacterium sewanense) FERM BP-476
は、1983年4月25日に通商産業省工業技術院微生物工業
技術研究所(現通商産業省工業技術院生命工学工業技術
研究所)に寄託され、FERM P-7052の受託番号が付与さ
れている。同株は、1984年2月2日に国際寄託に移管さ
れ、FERM BP-476の受託番号が付与されている。
【0046】サルモネラ・チフィムリウム(Salmonella
typhimurium) FERM BP-6566は、1987年7月11日に通商産
業省工業技術院微生物工業技術研究所(現通商産業省工
業技術院生命工学工業技術研究所)に寄託され、FERM P
-9470の受託番号が付与されている。同株は、1998年11
月2日に国際寄託に移管され、FERM BP-6566の受託番号
が付与されている。
【0047】プロテウス・レットゲリ (Proteus rettge
ri) NRRL B-11344は、1978年7月13日にアグリカルチュ
ラル・リサーチ・サービス・カルチャー・コレクション
(Agricultural Research Service Culture Collectio
n)に国際寄託され、受託番号NRRL B-11344が付与され
ている。プロテウス・レットゲリ (Proteus rettgeri)
AJ2770は、1985年11月28日に通商産業省工業技術院微生
物工業技術研究所(現通商産業省工業技術院生命工学工
業技術研究所)に国際寄託され、受託番号FERM BP-941
が付与されている。スポロサルシナ・ウレア (Sporosar
cina ureae) AJ1232は、1983年4月25日に通商産業省工
業技術院微生物工業技術研究所(現通商産業省工業技術
院生命工学工業技術研究所)に寄託され、受託番号FERM
P-7050が付与されている。
【0048】フラボバクテリウム・フカタム(Flavobact
erium fucatum) AJ2478は、1983年4月25日に通商産業省
工業技術院微生物工業技術研究所(現通商産業省工業技
術院生命工学工業技術研究所)に寄託され、受託番号FE
RM P-7053が付与されている。同株は、1998年9月9日に
国際寄託に移管され、FERM BP-6492が付与されている。
プラノコッカス・ユーシナタス(Planococcus eucinatu
s) AJ1656は、1987年1月19日に通商産業省工業技術院微
生物工業技術研究所(現通商産業省工業技術院生命工学
工業技術研究所)に寄託され、受託番号FERM P-9133が
付与されている。同株は、1998年9月9日に国際寄託に移
管され、FERM BP-6493が付与されている。プロテウス・
レットゲリ (Proteus rettgeri) AJ2769は、1983年4月2
5日に通商産業省工業技術院微生物工業技術研究所(現
通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所)に寄託
され、受託番号FERM P-7057が付与されている。
【0049】ビブリオ・チロゲネス(Vibrio tyrogenes)
AJ2807は、1983年4月25日に通商産業省工業技術院微生
物工業技術研究所(現通商産業省工業技術院生命工学工
業技術研究所)に寄託され、FERM P-7060の受託番号が
付与されている。同株は、1997年3月4日に国際寄託に移
管され、FERM BP-5848が付与されている。アクロモバク
ター・デルマーベ (Achromobacter delmarvae) AJ1983
は、1998年1月16日に通商産業省工業技術院微生物工業
技術研究所(現通商産業省工業技術院生命工学工業技術
研究所)に寄託され、受託番号FERM P-16593が付与され
ている。ブレビバクテリウム・グロボサム (Brevibacte
rium globosum) AJ1563は、1998年1月16日に通商産業省
工業技術院微生物工業技術研究所(現通商産業省工業技
術院生命工学工業技術研究所)に寄託され、受託番号FE
RM P-16590が付与されている。
【0050】ブレビバクテリウム・フスカム (Brevibac
terium fuscum) AJ3124は、1985年4月23日に通商産業省
工業技術院微生物工業技術研究所(現通商産業省工業技
術院生命工学工業技術研究所)に寄託され、受託番号FE
RM P-8194が付与されている。モルガネラ・モルガニ (M
organella morganii) AJ2771は、1998年1月16日に通商
産業省工業技術院微生物工業技術研究所(現通商産業省
工業技術院生命工学工業技術研究所)に寄託され、受託
番号FERM P-16594が付与されている。同株は、1998年9
月9日に国際寄託に移管され、FERM BP-6496が付与され
ている。キタサトスポリア・パルロサ (Kitasatosporia
parulosa) AJ9458は、1998年1月16日に通商産業省工業
技術院微生物工業技術研究所(現通商産業省工業技術院
生命工学工業技術研究所)に寄託され、受託番号FERM P
-16588が付与されている。
【0051】ストレプトマイセス・フラベラス (Strept
omyces flavelus) AJ9012は、1998年1月16日に通商産業
省工業技術院微生物工業技術研究所(現通商産業省工業
技術院生命工学工業技術研究所)に寄託され、受託番号
FERM P-16585が付与されている。同株は、1998年9月9日
に国際寄託に移管され、FERM BP-6494が付与されてい
る。ストレプトマイセス・バージニエ (Streptomyces v
irginiae) AJ9053は、1998年1月16日に通商産業省工業
技術院微生物工業技術研究所(現通商産業省工業技術院
生命工学工業技術研究所)に寄託され、受託番号FERM P
-16587が付与されている。同株は、1998年9月9日に国際
寄託に移管され、FERM BP-6495が付与されている。
【0052】エルビニア・カロトボーラ (Erwinia caro
tovora) CCM969、フラボバクテリウム・ペレグリナム
(Flavobacterium peregrinum) CCM1080-A、ミクロコッ
カス・sp.(Micrococcus sp.) CCM825およびセラチア
・マルセッセンス (Serratia marcescens) CCM958は、
チェコスロバック・コレクション・オブ・マイクロオー
ガニズムズ(Czechoslovak Collection of Microorganis
ms、住所 Tvrdeho 14,Brno CS-602 00, Czechoslovaki
a)から入手可能である。
【0053】ノカルディア・オパカ(Nocardia opaca) N
CIB9409およびノカルディア・ルゴーサ (Nocardia rugo
sa) NCIB 8926は、ナショナル・コレクション・オブ・
インダストゥリアル・アンド・マリン・バクテリア( N
ational Collections of Industrial and Marine Bacte
ria.、住所 NCIMB Lts., Torry Research Station 135
Abbey Road, Aberdeen AB9 8DG, United Kingdom)から
入手可能である。
【0054】グルコノバクター・オキシダンスサブスピ
ーシーズ オキシダンス(Gluconobacter oxydans subs
p. oxydans)IFO14819、グルコノバクター・アサイイ
(Gluconobacter asaii)IFO3276、スタフィロコッカス
・アウレウス (Staphylococcusaureus) IFO3761、エル
ビニア・アミロボーラ (Erwinia amylovora) IFO1268
7、アクチノマイセス・ビオラセオクロモゲネス (Actin
omyces violaceochromogenes) IFO13100、ストレプトマ
イセス・リビダンス (Streptomyces lividans) IFO1338
5およびストレプトマイセス・ビリドクロモゲネス (Str
eptomyces viridochromogenes) IFO3113は、インシュテ
ィチュート・フォア・ファーメンテーション・オオサカ
(Institute for Fermentation, Osaka.、住所 17-85,
Juso-honmachi 2-chome, Yodogawa-ku, Osaka 532, Jap
an)から入手可能である。
【0055】グルコノバクター・オキシダンス(Glucon
obacter oxydans)IAM 1842、プロピオニバクテリウム
・シャーマニ (Propionibacterium shermanii) IAM172
5、アルカリゲネス・フェーカリス (Alcaligenes faeca
lis) IAM1015、IAM1725、バチルス・プミルス (Bacillu
s pumilus) IAM 1244、エシェリヒア・コリ (Escherich
ia coli) IAM 1204、エシェリヒア・コリ (Escherichia
coli) IAM 1239、エシェリヒア・コリ (Escherichia c
oli) IAM 1518、エシェリヒア・コリ (Escherichia col
i) IAM 1519、エシェリヒア・コリ (Escherichia coli)
IAM 1137、およびキサントモナス・シトリ(Xanthomona
s citri) IAM1648は、インシュティチュート・オブ・モ
レキュラー・アンド・セルラー・バイオサイエンス(旧
インシュティチュート・オブ・アプライド・マイクロバ
イオロジー)(Institute of Molecular and Cellular
Biosciences. (Formerly, Institute of Applied Micro
biology.)、住所 The university of Tokyo, Yayoi 1-c
home, Bunkyo-ku, Tokyo,Japan)から入手可能である。
【0056】エシェリヒア・フロインディ (Escherichi
a freundii) IFM S-36は、千葉大学真菌医学研究センタ
ー(Research Center for Pathogenic Funji and Micro
bialToxicoses, Chiba University,、住所 8-1, Inohar
a 1-chomme, Chuo-ku, Chiba-Shi, Chiba, Japan)から
入手可能である。
【0057】その他の菌株は、アメリカン・タイプ・カ
ルチャー・コレクション(AmericanType Culture Collec
tion)、住所 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryl
and20852, United States of America)から入手するこ
とができる。
【0058】これらの微生物を培養する培地は格別の制
限はなく、通常の炭素源、窒素源、無機イオン更に必要
ならば有機栄養源を含む通常の培地でよい。炭素源とし
ては、グルコース等の炭水化物、グリセロール等のアル
コール類、有機酸、その他が適宜使用される。窒素源と
しては、アンモニアガス、アンモニア水、アンモニウム
塩、その他が用いられる。無機イオンとしては、マグネ
シウムイオン、燐酸イオン、カリウムイオン、鉄イオ
ン、マンガンイオン、その他が必要に応じ適宜使用され
る。有機栄養源としては、ビタミン、アミノ酸等及びこ
れらを含有するレバーエキス、酵母エキス、麦芽エキ
ス、ペプトン、肉エキス、コーンスティープリカー、カ
ゼイン分解物、その他が適宜用いられる。
【0059】また、酵素の誘導剤としてD-キシロース、
D-キシルロース、D-アラビトール、キシリトールなどの
糖類や糖アルコールを培地に添加することによって、D-
アラビトールをD-キシルロースに変換する活性が向上す
る場合がある。
【0060】培養条件にも格別の制限はなく、例えば、
好気的条件下pH5〜8及び温度25〜40℃の範囲内でpH及び
温度を適当に制限しつつ12〜72時間程度培養を行なえば
よい。かくして得られた菌体を含む培養物、該培養物か
ら分離・回収した菌体、アセトン処理または凍結乾燥等
した菌体処理物、該菌体または菌体処理物より調製した
無細胞抽出物、該無細胞抽出液から分画した膜画分等の
分画物等、又はこれらの菌体、菌体処理物、無細胞抽出
物、分画物を固定化した固定化物を、D-アラビトールに
接触反応させることにより、反応液中にD-キシルロース
を生成することができる。用いる微生物は、一種でもよ
く、任意の二種以上の混合物として用いてもよい。
【0061】反応は通常、温度20〜60℃、望ましくは30
〜40℃で、pH4.0〜9.0望ましくはpH6.5〜8.0で好結果を
与える。反応には、静地反応あるいは撹はん反応のいず
れの方法も採用し得る。反応時間は、使用する菌体の活
性、D-アラビトール濃度などの条件によって異なるが、
1〜100時間が望ましい。また、反応の際にグルコースや
エタノールのような炭素源を添加して反応を行うとD-キ
シルロースの生成量が向上する場合がある。また、反応
液にピロロキノリンキノンを添加すると、D-キシルロー
スの生成量が向上する場合がある。
【0062】また、上記微生物をD-アラビトールを含む
培地で培養することによって、培養と並行してD-アラビ
トールからD-キシルロースを生成する反応を行うことが
できる。
【0063】本発明の方法によりキシリトールを製造す
るに際し、上記のようにして生成したD-キシルロース
は、反応終了混合物のまま用いてもよく、同混合物から
採取、精製してから使用してもよい。D−キシルロース
を反応終了混合物より採取分離するには、合成吸着樹脂
を用いる方法や沈殿剤を用いる方法、その他通常の採取
分離方法が採用できる。
【0064】グルコースからD−キシルロースを生産す
る能力を有する微生物としては、グルコノバクター属、
アセトバクター属又はフラテウリア属に属する微生物が
挙げられる。
【0065】このような微生物として具体的には、グル
コノバクター・セリヌス、グルコノバクター・オキシダ
ンス、グルコノバクター・アサイイ、アセトバクター・
アセチ、アセトバクタクー・リケファシエンス、アセト
バクター・パスツーリアヌス、フラテウリア・アウラン
ティア等が挙げられる。
【0066】さらに、具体的な菌株としては、以下のよ
うな菌株が挙げられる。 グルコノバクター・セリヌス(Gluconobacter cerinu
s)IFO3262 グルコノバクター・オキシダンス(Gluconobacter oxyd
ans)ATCC8147 グルコノバクター・オキシダンス(Gluconobacter oxyd
ans)IFO3293 グルコノバクター・オキシダンス(Gluconobacter oxyd
ans)IAM1839 グルコノバクター・オキシダンス(Gluconobacter oxyd
ans)IFO3250 グルコノバクター・オキシダンス(Gluconobacter oxyd
ans)IFO3292 グルコノバクター・オキシダンス(Gluconobacter oxyd
ans)IFO3294 グルコノバクター・オキシダンスサブスピーシーズ オ
キシダンス(Gluconobacter oxydans subsp. oxydan
s)、IFO3189 グルコノバクター・オキシダンスサブスピーシーズ サ
ブオキシダンス(Gluconobacter oxydans subsp. subox
ydans)IFO3172 グルコノバクター・オキシダンスサブスピーシーズ サ
ブオキシダンス(Gluconobacter oxydans subsp. subox
ydans)IFO3130 アセトバクター・アセチ サブスピーシーズ キシリナ
ム(Acetobacter aceti subsp. xylinum)ATCC14851 アセトバクタクー・リケファシエンス(Acetobacter li
quefaciens)ATCC14835 アセトバクター・パスツーリアヌス(Acetobacter past
eurianus)IFO3222 アセトバクター・パスツーリアヌス(Acetobacter past
eurianus)IFO3223 フラテウリア・アウランティア(Frateuria aurantia)
IFO3245
【0067】グルコノバクター・オキシダンス(Glucono
bacter oxydans) ATCC621、およびグルコノバクター・
オキシダンス(Gluconobacter oxydans)ATCC8147、ア
セトバクター・アセチ サブスピーシーズ キシリナム
(Acetobacter aceti subsp.xylinum)ATCC14851、およ
びアセトバクタクー・リケファシエンス(Acetobacter
liquefaciens)ATCC14835は、アメリカン・タイプ・カ
ルチャー・コレクション(American Type Culture Colle
ction)、住所 12301 Parklawn Drive, Rockville, Mary
land 20852, United States of America)から入手可能
である。
【0068】グルコノバクター・セリヌス(Gluconobac
ter cerinus)IFO3262、グルコノバクター・オキシダン
ス(Gluconobacter oxydans)IFO3293、グルコノバクタ
ー・オキシダンス(Gluconobacter oxydans)IFO3250、
グルコノバクター・オキシダンス(Gluconobacter oxyd
ans)IFO3292、グルコノバクター・オキシダンス(Gluc
onobacter oxydans)IFO3294、グルコノバクター・オキ
シダンスサブスピーシーズ オキシダンス(Gluconobac
ter oxydans subsp. oxydans)IFO3189、グルコノバク
ター・オキシダンスサブスピーシーズ サブオキシダン
ス(Gluconobacter oxydans subsp. suboxydans)IFO31
72、グルコノバクター・オキシダンスサブスピーシーズ
サブオキシダンス(Gluconobacter oxydans subsp. s
uboxydans)IFO3130、アセトバクター・パスツーリアヌ
ス(Acetobacter pasteurianus)IFO3222、アセトバク
ター・パスツーリアヌス(Acetobacter pasteurianus)
IFO3223、およびフラテウリア・アウランティア(Frate
uria aurantia)IFO3245は、インシュティチュート・フ
ォア・ファーメンテーション・オオサカ(Institute fo
r Fermentation, Osaka.、住所 17-85, Juso-honmachi
2-chome, Yodogawa-ku, Osaka 532, Japan)から入手可
能である。
【0069】グルコノバクター・オキシダンス(Glucon
obacter oxydans)IAM1839は、インシュティチュート・
オブ・モレキュラー・アンド・セルラー・バイオサイエ
ンス(旧インシュティチュート・オブ・アプライド・マ
イクロバイオロジー)(Institute of Molecular and C
ellular Biosciences. (Formerly, Institute of Appli
ed Microbiology.)、住所 The university of Tokyo, Y
ayoi 1-chome, Bunkyo-ku, Tokyo, Japan)から入手可
能である。
【0070】これらの微生物を培養する培地は、通常の
炭素源、窒素源、無機イオン、更に必要に応じて有機栄
養源を含む通常の培地を用いることができる。炭素源と
しては、グルコース等の炭水化物、グリセロール等のア
ルコール類、有機酸、その他が適宜使用される。公知の
キシリトールの製造法、例えばD−キシロース又はD−
アラビトール等のペンチオールからキシリトールを製造
する方法等に対する優位性の点からは、主炭素原は、グ
ルコース、フルクトース等の六炭糖、シュークロース、
ラクトース等の二糖類、澱粉等の多糖類が好ましい。こ
れら主炭素源の培地中における量的割合としては、10〜
60%、好ましくは20〜50%の範囲で使用される。これら
の炭素源は、一括して培地に添加してもよく、分割して
経時的に添加してもよい。
【0071】窒素源としては、アンモニアガス、アンモ
ニア水、アンモニウム塩、その他が用いられる。無機イ
オンとしては、マグネシウムイオン、燐酸イオン、カリ
ウムイオン、鉄イオン、マンガンイオン、その他が必要
に応じ適宜使用される。有機栄養源としては、ビタミ
ン、アミノ酸等及びこれらを含有するレバーエキス、酵
母エキス、麦芽エキス、ペプトン、肉エキス、コーンス
ティープリカー、カゼイン分解物、その他が適宜用いら
れる。
【0072】培養条件にも格別の制限はないが、通常、
pH5〜8及び温度25〜40℃の範囲内でpH及び温
度を適当に制限しつつ培養を行なえばよい。培養は通気
撹拌、振とうなどによる好気的条件下で行う。培養時間
は主炭素源が消費されるまで行われるのが望ましく、通
常は3〜8日の間で行われる。
【0073】このようにして培養液中に生成したD−キ
シルロースは、本発明の方法によりキシリトールを製造
するに際して、培養液のまま用いてもよく、培養液から
採取、精製してから使用してもよい。D−キシルロース
を培養液より採取分離するには、合成吸着樹脂を用いる
方法や沈殿剤を用いる方法、その他通常の採取分離方法
が採用できる。
【0074】以上説明したようにして製造されたキシリ
トールは、常法に従って、反応液から分離、採取するこ
とができる。具体的には、遠心分離、ろ過等により反応
液から固形物を除去した後、活性炭、イオン交換樹脂に
より脱色、脱塩し、その溶液から結晶化する方法などが
採用できる。
【0075】
【実施例】以下、実施例にて本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれらの例に限定されるものではない。な
お、本実施例において、原料のD-アラビトールおよび生
成したD-キシルロースおよびキシリトールは、高速液体
クロマトグラフィー (HPLC)により、下記の条件にて分
析した。
【0076】 カラム:Shodex SC1211〔昭和電工社製品〕 移動層:50% アセトニトリル/50% 50ppm Ca-EDTA水溶
液 流 速:0.8 ml/分 温 度:60℃ 検 出:RI検出器
【0077】
【実施例1】キシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子によ
り形質転換されたエシェリヒア・コリの作製 公知であるモルガネラ・モルガニ ATCC25829株のキシリ
トールデヒドロゲナーゼ遺伝子の塩基配列(DDBJ/GenBa
nk/EMBL accession No.L34345)を基に、配列表配列番
号1及び2に示す塩基配列を有するオリゴヌクレオチド
を合成した。
【0078】この合成オリゴヌクレオチドをプライマー
として用い、同株のゲノムDNAを鋳型として通常の条件
でPCRを行ったところ、キシリトールデヒドロゲナーゼ
遺伝子を含む約1.2kbのDNA断片が増幅された。このDNA
断片をアガロースゲル電気泳動にて分離、回収し、EcoR
I、BamHIにて両端を切断した後、pUC18(宝酒造)のEco
RI、BamHI切断物とライゲーションし、エシェリヒア・
コリJM109を形質転換して、キシリトールデヒドロゲナ
ーゼ遺伝子を含む形質転換株を選択した。クローニング
断片がキシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子を含んでい
れば、同遺伝子は、lacZ'遺伝子との融合遺伝子としてl
acプロモーター制御下で発現する。
【0079】形質転換株のキシリトールデヒドロゲナー
ゼ活性を以下の方法により測定した。L培地(1%トリプ
トン、0.5%酵母エキス、0.5% NaCl)で一晩培養した菌
体を超音波破砕し、その上清を粗酵素液として用いた。
100mMグリシン緩衝液(pH9.5)、100mMキシリトール、2mM
NAD、及び100μlの粗酵素液を含む1mlの反応液で、30
℃にて1分間反応を行った。340nmの吸光度の増加によ
ってNADHまたはNADPHの生成を検出した。酵素活性は、
本反応条件で1分間に1μmolのキシリトールを酸化して
1μmolのNADHを生成する活性を1ユニットと定義した。
【0080】その結果、対照としたエシェリヒア・コリ
JM109(宿主株)においては、酵素活性が検出されなか
ったのに対して、形質転換株においては3.9U/mgのキシ
リトールデヒドロゲナーゼ活性が認められ、この形質転
換株がキシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子を有するこ
とが確認された。
【0081】
【実施例2】グルコノバクター・オキシダンスおよびキ
シリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子により形質転換され
たエシェリヒア・コリを用いたD−アラビトールからの
キシリトールの生産 (1)D-アラビトールからD-キシルロースへの変換 グルコノバクター・オキシダンス ATCC621株を、ポテト
デキストロース 2.4%、酵母エキス 3%、グリセロール
0.5%、マンニトール 3%、炭酸カルシウム 2%を含む培地
(pH 6.0) 3mlを仕込んだ試験管に接種し、30℃にて16
時間培養した。次に、酵母エキス 0.5% (w/v)、ペプト
ン 0.5%、ビーフエキス 0.5%、硫酸アンモニウム 0.5
%、リン酸二水素カリウム 0.1%、リン酸水素二カリウム
0.3%、硫酸マグネシウム7水和物 0.05%、硫酸鉄7水和
物 0.001%、硫酸マンガンn水和物 0.001%、D-アラビト
ール 5%、炭酸カルシウム 2%を含む培地(pH 6.0)50ml
を仕込んだ500ml容フラスコに上記培養液を5%接種し、3
0℃で振とう培養を行った。その結果、17時間で4.7%
(収率94%)のD-キシルロースが得られた。
【0082】(2)D-キシルロースからのキシリトール
の生産 上記で得られたD-キシルロースを含む培養液から、遠心
分離により菌体を取り除いた後、実施例1で作製したキ
シリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子により形質転換され
たエシェリヒア・コリを用いて、D-キシルロースからキ
シリトールへの変換を行った。
【0083】まず、酵母エキス 0.5%、ペプトン 0.5%、
ビーフエキス 0.5%、硫酸アンモニウム 0.5%、リン酸二
水素カリウム 0.1%、リン酸水素二カリウム 0.3%、硫酸
マグネシウム7水和物 0.05%、硫酸鉄7水和物 0.001%、
硫酸マンガンn水和物 0.001%、グリセロール1%、D-アラ
ビトール 5%、炭酸カルシウム 2%を含む培地(pH 6.0)
4mlを仕込んだ試験管に上記形質転換株を接種し、30℃
で16時間振とう培養した後、この培養液1mlを、同じ培
地を50ml仕込んだ500ml容フラスコに接種し、3時間培
養した。そこへ、lacプロモーターの発現誘導剤としてI
PTG(イソプロピル−β−D−チオガラクトピラノシ
ド)を終濃度1mMとなるように添加し、さらに4時間培
養した。こうして得られた培養液を終濃度5%となるよう
に、(1)で得られたD-キシルロースを含むグルコノバ
クター・オキシダンスの培養上清に添加し、また、併せ
て終濃度2%となるようにD-グルコースを添加し、30℃で
振とう培養を行った。その結果、40時間で4.3%(収率91
%)のキシリトールが得られた。
【0084】以上(1)及び(2)の工程を合わせる
と、グルコノバクター・オキシダンス、およびキシリト
ールデヒドロゲナーゼ遺伝子により形質転換されたエシ
ェリヒア・コリを用いることにより、合わせて57時間
で、5%濃度のD-アラビトールから4.3%濃度のキシリトー
ル(収率86%)を効率的に生産することができた。
【0085】
【実施例3】グルコノバクター・オキシダンスおよびキ
シリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子により形質転換され
た大腸菌を同時に用いたD-アラビトールからのキシリト
ールの生産 実施例2と同様に、グルコノバクター・オキシダンスAT
CC621株を、ポテトデキストロース 2.4%、酵母エキス 3
%、グリセロール 0.5%、マンニトール 3%、炭酸カルシ
ウム 2%を含む培地 (pH 6.0) 3mlを仕込んだ試験管に接
種し、30℃にて16時間培養した。
【0086】一方、同様に、実施例1で作製したキシリ
トールデヒドロゲナーゼ遺伝子により形質転換されたエ
シェリヒア・コリを、酵母エキス 0.5%、ペプトン 0.5
%、ビーフエキス 0.5%、硫酸アンモニウム 0.5%、リン
酸二水素カリウム 0.1%、リン酸水素二カリウム 0.3%、
硫酸マグネシウム7水和物 0.05%、硫酸鉄7水和物 0.001
%、硫酸マンガンn水和物 0.001%、D-アラビトール 5%、
炭酸カルシウム 2%を含む培地(pH 6.0)4mlを仕込んだ
試験管に接種し、30℃で16時間振とう培養した後、培養
液を1mlを、同じ培地を50ml仕込んだ500ml容フラスコに
接種し、3時間培養した。そこへ発現誘導剤としてIPTG
を終濃度1mMとなるように添加し、さらに4時間培養し
た。
【0087】これらグルコノバクター・オキシダンスお
よびキシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子により形質転
換されたエシェリヒア・コリの共培養液を、酵母エキス
0.5% (w/v)、ペプトン 0.5%、ビーフエキス 0.5%、硫
酸アンモニウム 0.5%、リン酸二水素カリウム 0.1%、リ
ン酸水素二カリウム 0.3%、硫酸マグネシウム7水和物0.
05%、硫酸鉄7水和物 0.001%、硫酸マンガンn水和物 0.0
01%、D-アラビトール5%、D-グルコース2%、炭酸カルシ
ウム 2%を含む培地(pH 6.0)50mlを仕込んだ500ml容フ
ラスコに5%接種し、30℃で振とう培養を行った。
【0088】その結果、50時間で5%濃度のD-アラビトー
ルから4.4%濃度のキシリトール(収率88%)を得ること
ができた。
【0089】
【参考例1】 D-アラビトールからのD-キシルロースの
製造 普通ブイヨン(栄研化学社製品)1.8% (w/v)を含む培地
(pH 7.0)4mlを試験管に分注し、120℃、20分間加熱滅
菌した。この培地に、別殺菌したD-アラビトール、キシ
リトールおよびD-キシロースをそれぞれ1%となるよう
に添加した。この培地に表1に示す菌体をそれぞれ接種
し、30℃で2日間振とう培養した。該培養液から遠心分
離により菌体を集め、生理食塩水で1回洗浄した。
【0090】それぞれの培養菌体を0.1Mリン酸緩衝溶液
(pH 7.0)に湿重量で約5%(w/v)となるように懸濁し
た。ガラスビーズ(Biospec products社製、直径0.1mm)
を菌体懸濁液の約半分量加えて、マルチビーズショッカ
ー MB-200(安井器械社製)を使用して菌体を破砕し
た。破砕は3000rpmで3分間行い、得られた菌体破砕液を
粗酵素液として以下の変換反応に使用した。
【0091】0.1Mトリス塩酸緩衝溶液 (pH 8.0)に終濃
度でそれぞれD-アラビトール 5% (w/v)、NAD 10mMとな
るように溶解し、試験管に0.9mlずつ分注した。この反
応液にそれぞれの粗酵素液を0.1ml添加し、pH 8.0、30
℃にて22時間反応を行った。反応後、遠心分離により沈
殿を除いた後、HPLCにて生成したD-キシロースを定量し
た。この結果を表1に示した。表1に示したようにいず
れの菌体を用いた反応によってもD-アラビトールよりD-
キシルロースが効率よく生成蓄積した。
【0092】
【表1】
【0093】
【参考例2】 D-アラビトールからのD-キシルロースの
製造 Yeast Extract 0.2% (w/v)、Meat Extract 0.2%、Pep
tone 0.4%、NaCl 0.5%、硫酸マグネシウム7水和物 0.
2%を含む培地(pH 7.2)50mlを500ml容フラスコに分注
し、120℃、20分間加熱滅菌した。この培地に、別殺菌
したD-アラビトール、キシリトールおよびD-キシロース
をそれぞれ1%となるように添加した。この培地に表2
に示す菌体をそれぞれ接種し、30℃で2日間振とう培養
した。該培養液から遠心分離により菌体を集め、生理食
塩水で1回洗浄した。それぞれの培養菌体を0.1Mリン酸
緩衝溶液 (pH 7.0)に湿重量で約5%(w/v)となるように
懸濁した。ガラスビーズ(Biospec products社製、直径
0.1mm)を菌体懸濁液の約半分量加えて、マルチビーズシ
ョッカー MB-200(安井器械社製)を使用して菌体を破
砕した。破砕は3000rpmで3分間行い、得られた菌体破砕
液を粗酵素液として以下の変換反応に使用した。0.1Mト
リス塩酸緩衝溶液 (pH 8.0)に終濃度でそれぞれD-アラ
ビトール 5% (w/v)、NAD 10mMとなるように溶解し、試
験管に0.9mlずつ分注した。この反応液にそれぞれの粗
酵素液を0.1ml添加し、pH 8.0、30℃にて22時間反応を
行った。反応後、遠心分離により沈殿を除いた後、HPLC
にて生成したD-キシルロースを定量した。この結果を表
2に示した。表2に示したようにいずれの菌体を用いた
反応によってもD-アラビトールよりD-キシルロースが効
率よく生成蓄積した。
【0094】
【表2】
【0095】
【参考例3】グルコースからのD-キシルロースの製造 硫酸アンモニウム0.2%、リン酸二水素カリウム0.1%、
リン酸水素二カリウム0.3%、硫酸マグネシウム0.05%、
酵母エキス0.5%を含む培地(pH6.0)4mlを試験管に分注
し、120℃、20分間加熱滅菌した。この培地に、別に滅
菌したD−グルコースを5%となるように添加した。な
お、各濃度(%)は(w/v)%である。上記培地に表3に示す菌
株をそれぞれ接種し、30℃で1日間振盪培養した。これ
を種培養とした。上記と同じ組成を有する培地(D−グ
ルコースを除く)50mlを500ml容坂口フラスコに分注
し、120℃、20分間加熱滅菌した。この培地に、別に滅
菌したD−グルコース及び炭酸カルシウムをそれぞれ5%
及び4%となるように添加した。この培地に、前記種培養
をそれぞれ2%となるように接種し、30℃で4日間振盪培
養した。遠心分離により菌体を除いた後、HPLCにて培地
中に生成したキシリトール及びD−キシルロースを定量
した。この結果を表3に示した。
【0096】
【表3】
【0097】
【発明の効果】本発明により、グルコース、D−アラビ
トール又はD−キシルロースから効率よくキシリトール
を製造することができる。
【0098】
【配列表】
SEQUENCE LISTING <110> 味の素株式会社(Ajinomoto Co., Inc.) <120> キシリトールの製造法 <130> P-6638 <141> 1999-06-29 <160> 2 <170> PatentIn Ver. 2.0
【0099】<210> 1 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: primer <400> 1 cgggaattcg atatcatttt aatgaa 26
【0100】<210> 2 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: primer <400> 2 ggcggatccg cagtcaatac cggcataga 29
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横関 健三 神奈川県川崎市川崎区鈴木町1−1味の素 株式会社アミノサイエンス研究所内 Fターム(参考) 4B024 AA03 BA80 CA03 DA06 EA04 GA11 4B064 AC05 AF02 CA02 CA19 CC24 CD09 DA01 DA10 4B065 AA02X AA03X AA05X AA06X AA10X AA11X AA12X AA13X AA14X AA15X AA22X AA24X AA26X AA26Y AA27X AA28X AA32X AA34X AA38X AA40X AA41X AA45X AA46X AA48X AA50X AA53X AA55X AB01 AC14 BA02 BB06 BB15 CA05 CA20 CA41 CA44

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子で
    形質転換され、かつ、還元力供給能を有する微生物をD
    −キシルロースに作用させ、生成するキシリトールを採
    取することを特徴とするキシリトールの製造法。
  2. 【請求項2】 還元力供給能を有する微生物が、エシェ
    リヒア属細菌である請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 エシェリヒア属細菌がエシェリヒア・コ
    リである請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 D−アラビトールをD−キシルロースに
    変換する能力を有する微生物をD−アラビトールに作用
    させ、生成したD−キシルロースにキシリトールデヒド
    ロゲナーゼ遺伝子で形質転換され、かつ、還元力供給能
    を有する微生物を作用させることを特徴とする請求項1
    記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記D−アラビトールをD−キシルロー
    スに変換する能力を有する微生物が、グルコノバクター
    属、アクロモバクター属、アグロバクテリウム属、アル
    カリゲネス属、アルスロバクター属、アゾトバクター
    属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属、エ
    ンテロバクター属、エルビニア属、フラボバクテリウム
    属、ミクロコッカス属、モルガネラ属、ノカルディア
    属、プラノコッカス属、プロテウス属、プロピオニバク
    テリウム属、シュードモナス属、ロドコッカス属、スポ
    ロサルシナ属、スタフィロコッカス属、ビブリオ属、ア
    クチノマドゥラ属、アクチノマイセス属、キタサトスポ
    リア属、ストレプトマイセス属、アエロモナス属、オー
    レオバクテリウム属、バチルス属、エシェリヒア属、ミ
    クロバクテリウム属、セラチア属、サルモネラ属または
    キサントモナス属に属する微生物である請求項4記載の
    方法。
  6. 【請求項6】 グルコースからD−キシルロースを生産
    する能力を有する微生物を好適な培地に培養し、該培地
    中に生成したD−キシルロースにキシリトールデヒドロ
    ゲナーゼ遺伝子で形質転換され、かつ、還元力供給能を
    有する微生物を作用させることを特徴とする請求項1記
    載の方法。
  7. 【請求項7】 グルコースからD−キシルロースを生産
    する能力を有する微生物が、グルコノバクター属、アセ
    トバクター属又はフラテウリア属に属する微生物である
    請求項6記載の方法。
  8. 【請求項8】 キシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子で
    形質転換され、かつ、還元力供給能を有する微生物と、
    D−アラビトールをD−キシルロースに変換する能力を
    有する微生物を、D−アラビトールを含む培地で培養
    し、生成するキシリトールを採取することを特徴とする
    キシリトールの製造法。
  9. 【請求項9】 キシリトールデヒドロゲナーゼ遺伝子で
    形質転換され、かつ、還元力供給能を有する微生物と、
    グルコースからD−キシルロースを生産する能力を有す
    る微生物を、好適な培地で培養し、生成するキシリトー
    ルを採取することを特徴とするキシリトールの製造法。
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