JPH01112992A - L−イソロイシンの製造法 - Google Patents

L−イソロイシンの製造法

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JPH01112992A
JPH01112992A JP27118087A JP27118087A JPH01112992A JP H01112992 A JPH01112992 A JP H01112992A JP 27118087 A JP27118087 A JP 27118087A JP 27118087 A JP27118087 A JP 27118087A JP H01112992 A JPH01112992 A JP H01112992A
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acid
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四方 和通
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真美 貝沼
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誠 後藤
Shoichi Nara
昭一 奈良
Masato Terasawa
真人 寺沢
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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】 韮亘i! 本発明は、酵素法によるL−イソロイシンの製造法に関
するものである。
本発明によれば高収量で効率よくL−イソロイシンを製
造することができる。
L−イソロイシンは必須アミノ酸として、へ間幹よび動
物の栄養上重畳な役割りをするアミノ酸であり、医薬、
食品、飼料添加剤等としてその需要が近年急激に増加し
ククbる。
j力uu1 L−インクイシンの工業的製造法としては、他のアミノ
酸の場合と同様に立体異性体が存在する為、化学合成法
ではL体のみの製造は困難で69、主に醗酵法により生
産が行われ1いる。醗酵法としてはDL−α−アミノ酪
酸、スレオニン等のL−イソロイシンの前駆物質を使用
する方法(特公昭43−8709号、同40−2880
号公報等)、前駆物質を特に加えない所謂直接醗酵法(
特公昭38−7091号、特開昭49−93586号公
報等)がめる。
一力酵素法としては、アンモニウムイオンまたはイソロ
イシン以外のL−若しくはDL−アミノ酸の存在下に、
D−1L−1またはDL−α−ケト−β−メチルバレリ
アン酸からL−イソロイシンを製造する方法(特公昭4
6−29789号公報)、アン彎二りムイオンまたはイ
ンロイシン以外のL−若しくはDL−アミノ酸の存在下
に、D−イソロイシンるるいはD−アロインロイシンの
単独もしくは混合物、又はこれらとその゛光学異性体と
の適宜混合物に作用させてL−イソロイシンを製造する
方法(4!公昭46−29788号公報)、セラデア(
5erratia )属細菌の固定化物を用いてグルコ
ースとD−スレオニンからL−イソロイシンを製造する
方法(日本醗酵工学会大会講演要旨*p、47〜48昭
和52年度)等が報告されている。しかしながらこれら
の方法は、原料費が嵩むとか収率が低い課題を抱えてい
る。
11LすLL 本発明は、ビオチン要求性のプレビバクテリウA (B
revibacterium )属に属する微生物菌体
の存在下、α−ケト酪酸又はその塩及びピルピン酸又は
七の塩を、少なくともエタノールを含有する水溶液中で
酵素反応させて該溶液中にL−イソロイシンを生成せし
め、これからL−イソロイシンを採取することを特徴と
するL−イソロイシンの製造法を提供するものでろる。
発明の効果 本発明によれば、ピルピン酸又はその塩を酵素反応水溶
液に添加することで、α−ケト酪酸又はその塩から、高
収量で効率よくL−イソロイシン゛が製造できる。本発
明の方法において、酵素反応時に用いられるエタノール
を含有する水溶液は、発酵法の場合に用いられる培地の
滅菌等煩雑な操作が必要でないので、生産管理は容易で
るる。
本発明の方法は、従来このような酵素法にょるL−イソ
ロイシンの生産は、報告が無く又実施されてもいなく、
本発明は新規な方法である。
11vリリ杉迂i哩 本発明に使用される微生物は、ビオチン要求性のプレビ
パクテリクA (Brevibacterium ) 
(4に属するものでめ9、好ましくはエタノール資化性
のものでるる。このなかにはL−イノロイシン生産菌が
含まれる。本発明に使用される微生物菌体としては例え
ば、ブレビバクテリウム・フラバム(Brevibac
terium flavum ) M J −233(
微工研菌寄 第3068号)、ブレビバクテリウム・フ
ラパA (Brevibacterium flavu
m ) M J−233−AB−41(微工研菌寄゛第
3812号)、プレヒハクテリウAl17ラバ! (9
revibacteriumflavum  )MJ−
2a3−ABT−11(微工研菌寄 第8423号)及
びブレビバクテリウム・フラパA (Brevibac
terium flavum ) M J−233−A
BD−21(微工研菌寄 第8055号)等でるや、こ
れらの菌が本発明に好適に用いられる。
なお、上記の(微工研菌寄 第3812号)は、(微工
研菌寄 第3068号)を親株としてDL−a−アミノ
酪酸耐性を積極的に付与されたエタノール資化性微生物
である(%公昭59−28398号公報3〜4欄参照)
。(微工研菌寄 第8423号)は、(微工研菌寄 第
3068号)を親株としたL−α−アミノ酪酸トランス
アミナーゼ高活性変異株である(特願昭60−1906
09号明細書3〜5頁参照)。また、(微工研菌寄第8
055号)は(微工研菌寄 第3068号)を親株とし
たp−a−アミノ醋酸デアミナーゼ高活性変異株でるる
(%開昭61−177993号公報参照)。
これらの微生物菌体の他にブレビバクテリウム・アンモ
ニアゲネス(Brevibaeterium ammo
niagenes ) ATCC6871、同ATCC
13745、同ATCC13746、プレビバクテリク
ムφデバリカタ/4 (Brevibacterium
 divaricatum)ATCC14020等を用
いること4できる。
本発明に見いられるビオチン要求性のブレビバクテリウ
ム属に属する微生物菌体は、微生物1体そのままで用い
ることもできるし、又これらを公知の手法で固定化した
固定化物を使用することもできる。この固定化手法とし
ては、菌体をアクリルアミド等の重合性モノマーを用い
たムアルギン酸塩あるいはカラギーナン等の適当な担体
に不溶化させる等がある。
本発明の方法に使用される上記のビオチン要求性のブレ
ビバクテリウム属に属する微生物菌体の調製に使用する
培地は、特に限定されるものではなく一般の微生物に使
用されるものでよい。中でも好ましいものは、エタノー
ルを主炭素源とする培地である。
本発明に使用する微生物菌体の調整に使用する培地の窒
素源としてはアンモニア、硫酸アンモニウム、塩化アン
モニウム、硝酸アンそニクム、尿素等を単独若しくは混
合して用いることが出来る。
無機塩としては、リン酸−水素カリウム、リン酸二水素
カリウム、硫酸マグネシウム等が用いられる。この他に
菌の生育及びL−イソロイシン生成に必要であれば、ペ
プトン、肉エキス、酵母エキス、コーンステイープリカ
ー、カザミノ酸、各種ビタミン等の栄養素を培地に添加
し用いる。
培養は通気攪拌、振盪等の好気的条件下で行い、培養温
度は20〜40℃、好ましくは25〜35℃で行う。培
養途中のpHは5〜10、好ましくは7〜B付近にて行
い、培養中のpHの調整罠は酸、アルカリを添加して行
う。
培養開始時のエタノール濃度は好ましくは1〜5容量う
、更に好ましくは2〜3容量多が適する。
培養期間は2〜9日間、最適期間は4〜7日間でるる。
このようにして得られた培養物から国体を集めて、水又
は適当な緩衝液で洗浄し、本発明の方法の酵素反応に使
用する。
本発明の方法においては、上記で調製された微生物菌体
(ここには、その固定化物も含まれる)の存在下、α−
ケト酪酸又はその塩及びピルピン酸又はその塩を、少な
くともエタノールを含有する水溶液にて酵素反応させる
。ここで該水溶液に添加されるエタノールの濃度は0.
5〜40 容量%、好ましくは1〜20容量5である。
該水溶液は、上記の様にエタノールを含有する水るるい
はリン酸又はトリス塩酸等の緩衝液を用いることもでき
るが、好ましくはエタノールを含み頁に窒素源あるいは
無機塩類を含む水溶液が用いられる。
本発明の方法において、酵素反応系に添加できる窒素源
るるいは無機塩類としては、通常の微生物菌体の培養に
使用される培地に添加されるものから選んで使用するこ
とができる。ただし、この場合、ビオチンを含まないも
のを用いる必要がbる。ビオチンを含有する窒素源等を
使用すると、酵素反応に使用する微生物菌体の増殖が起
や、このために原料エタノールの使用量が増大し、副生
物のため目的物の分離・精製が煩雑になる等の問題が生
ずる。
本発明に用いられる窒素源の具体例としては、アンモニ
ア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモ
ニウム、リン酸アンモニウム等の無機窒素源等が例示で
き、また無機塩としては、リン酸−水素カリウム、リン
酸二水素カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン、
硫酸鉄等が例示される。これらの窒素源、無機塩は、単
独でも2種以上混合して用いることもできる。
これら窒素源及び/又は無機塩の水溶液とじての濃度は
、通常の微生物菌体の培養に使用される培地と同程度の
範囲でよく、特に限定されない。
この様な反応液の一例を示すと、CNHa)x80a2
 f/l; K出POa  O−5f/L : K*H
POa  O−5悴: MgSO4・7H200,5f
/L : FeSO4@ 7&020 ppm : M
n5Oa ・4〜6Hz0 20 ppm含有するp)
(7,6の水溶液が6る。
上述の様に、本発明に使用される酵素反応の反応液には
、ビオチン又はビオチンを含む天然物は含有されない。
ビオチンの含有されないことの明らかな化学構造公知の
アミノ酸、ビタミン、糖類等は添加することはできる。
本発明の方法においては、α−ケト酪酸又はその塩およ
びピルピン酸又はその塩の酵素反応時の濃度には特に制
限はないが、一般にはそれぞれ0.1〜20%(wt/
voA ) 、好ましくは0.5〜10%(wt/vo
A )の濃度範囲で使用するのが適当でるる。又、It
*菌体の使用量も特に制限されるものではないが、一般
に1〜50%(wt/voA )の濃度で使用すること
が出来る。
本発明において、酵素反応は、約20〜約50℃、好ま
しくは約30〜約40℃の温度で、通常約lO〜約72
時間行われる。
上記のような反応方法によって得られる反応液中に生成
したL−イソロイシンの分離・精製は、公知のイオン交
換樹脂処理法るるいは、沈殿法等により行うことができ
る。
実施例 以下の実験例において、L−イソロイシンの定性は、ペ
ーパークロマトグラフのRf値、電気泳動法の易動度、
微生物定量法による生物活性値により確認した。定量は
ロイコノストック・メセンテロイデス(Leueono
stoe mesenteroides ) A TC
O8G42を用いるマイクロバイオアッセイ法と高速液
体クロマトグラフィー(島津LC−5人)とを帆用して
行った。また、下記の実験例において%と表したのは重
量%を意味する。
実施例−1 培地(尿素0.4%、硫酸アンモニウム1.4%、KH
zPOa 0.05%、KsHPOa Q−05%、M
g S 04・−7H402ppm、MnSO4”4〜
6Hz0 2ppm%ZnSO41)IzOzppml
Nactzppm、ビオチン200μf/L 、 チア
ミン・HCtl 00μf/l、 カザミノ酸 0.1
%、酵母エキス 0.1%)100dを500d容三角
フラスコに分注、滅菌(滅菌後1)H7,0) シタ後
ブレビバクテリウム・フラパA (Brevibaet
srium flavum ) M J −233(微
工研菌寄 第3068号)を植菌し、無菌的にエタノー
ルを2gJ加え、3′0℃にて2日間振盪培養を行った
次に、本培養培地([酸アンモニウム2.3%、KHz
POa 0.05%、&HP04G−05%、MgSO
4・7HzOO,05%、Fe5Oa・7Hz0 20
ppm。
M11SO4・nHzo  20 ppm、  ビオチ
ン 200 fit/L 。
チアミン・HCL  100 pf/L、 hfミ/酸
0.3%、酵母エキス0.3%)1ooo*を2を容通
気攪拌槽に仕込み、滅菌(120℃、20分間)後、エ
タノールの20dと前記前培養物の20dを添加して、
回転数100 Orpm、通気量1wrn、温度33℃
pH7,6にて48時間培養を行った。
甲 尚、エタノールは、培養中培蔵4濃度が2容量培養終了
後、培養物500dから遠心分離にて集菌した。これを
脱塩蒸留水にて2度洗浄して得た菌体を、反応液((N
H4)z 804 2.3%; KHzPO40,05
%: ICxHFK)4o、o 5%: MgSO4・
7H20O,OS%: Fe5Oa ・7&0 20 
ppfn : MnSO4@4〜6H2020ppm 
:チアミン−塩酸100μf/11 α−ケト酪酸ンー
グ1.0%;ピルピン酸ソーダ0.4%(pHy、e)
)xooolIjに懸濁後、咳懸濁液を2を容通気攪拌
槽に仕込み、エタノール20dを添加して、回転数30
 Orpm、溶存酸素濃度O0l PPm5 a度33
℃、pH7,6にて15時間反応を行った。
反応終了後、遠心分離(4000rpm、15分間、4
℃)にて除菌した上清液中のL−イソロイシンを定量し
た。その結果、上清液1d当j) 5.1岬のL−イソ
ロイシンの生成が認められた。尚、ピルピン酸ナトリウ
ムのみを除いた反応液を用いた場合には、L−イソロイ
シンの生成は、3.5j9/dでめった。
また、上記上清液5OOdを、強酸性陽イオン交換樹脂
(を型)のカラムに通してL−イソロイシンを吸着させ
、水洗後、0.5規定アンモニア水で溶出させたのち、
L−イソロイシン画分を濃縮シ、冷エタノールでL−イ
ソロイシンの結晶全析出させ、158011Fの粗結晶
を得た。
実施例−2 実施例−1と同様の条件にて、プレビバクテリクム・フ
ラバA (Brevibaeterium flavu
m ) M J−233−AB−41(微工研菌寄 第
3812号)を培養し、また実施例−1と同様の条件に
て反応させた後上清液中のL−イソロイシンを定量した
。その結果、上清液1d当りs、oHIのL−イソロイ
シンの生成が認められた。
尚、ピルピン酸ナトリウムのみを除いた反応液を用いた
場合には、L−イソロイシンの生成は、3.5η/−1
であった。
また、実施例−1と同様の操作にて反応終了上清液50
04からL−イソロイシンの粗結晶を回収したところ1
57011qで6つた。
実施例−3 実施例−1と同様の条件にて、プレビバクテリウムーフ
ラバA (J3revibaeterium flav
um ) M J−233−ABT−t 1(微工研菌
寄 第8423号)を培養し、また実施例−1と同様の
条件にて反応させた後上清液中のL−イソロイシンを定
量した。その結果、上清液1wLl当り5.3岬のL−
イソロイシンの生成が認められた。
尚、ピルピン酸ナトリウムのみを除いた反応液を用いた
場合には、L−イソロイシンの生成は、3.4η/dで
めった。
また、実施例−1と同様の操作にて反応終了上清液50
0dからL−イソロイシンの粗結晶を回収したところ1
680Mgであった。
実施例−4 実施例−1と同様の条件にて、プレビバクテリクム拳フ
ラバム(Brevibacterium flavut
n ) M J−233−ABD−21(微工研菌寄 
第8055号)を培養し、また実施例−1と同様の条件
にて反応させた後上清液中のL−イソロイシンを定量し
た。その結果、上清液1d当た95.019のL−イソ
ロイシンの生成が認められた。
尚、ピルピン酸ナトリウムのみを除いた反応液を用いた
場合には、L−イソロイシンの生成は、3.4岬/dで
ろった。
また、実施例−1と同様の操作にて反応終了上清液50
0dからL−イソロイシンの粗結晶を回収したところ1
57019であった。
特許出願人  三菱油化株式会社 代理人 弁理士 長 谷 正 久 代理人 弁理士 山 本 隆 也

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ビオチン要求性のブレビバクテリウム(Brev
    ibacterium)属に属する微生物菌体の存在下
    、α−ケト酪酸又はその塩及びピルピン酸又はその塩を
    、少なくともエタノールを含有する水溶液中で酵素反応
    させて該溶液中にL−イソロイシンを生成せしめ、これ
    からL−イソロイシンを採取することを特徴とするL−
    イソロイシンの製造法。
  2. (2)ビオチン要求性のブレビバクテリウム(Brev
    ibacterium)属に属する微生物菌体がエタノ
    ール資化性の微生物菌体である特許請求の範囲第1項記
    載のL−イソロイシンの製造法。
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