JPH02286089A - ジヒドロキシアセトンの製造法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はバチルス属に属する好熱性微生物を用いて、ジ
ヒドロキシアセトンを生化学的に製造する方法に関する
。

［従来の技術］ ジヒドロキシアセトンは化粧品、医薬品１界面活性剤な
どの原料として近年重要性を増している。

従来、微生物を用いてジヒドロキシアセトンを製造する
方法としては、アセトバクター属またはグルコノバクタ
−属に属する微生物を用いる方法（特公昭４９−１１４
３３．同５９−２３７９４）があるが、この方法では微
生物の増殖に１〜３日間、さらにこれに続くジヒドロキ
シアセトンの生産に２〜３日間を必要とする。その他に
微生物を用いてジヒドロキシアセトンを製造する方法と
しては、放線菌ミクロモノスポラ属に属する微生物を用
いる方法（特開昭６２−２１０９４１４　）があるが、
この方法もジヒドロキシアセトンの生産に３〜７日間を
必要とする。

［発明が解決しようとする課題］ 上記公知方法はいずれもグリセロールをジヒドロキシア
セトンに転換せしめる微生物の増殖及びジヒドロキシア
セトンの生産に３〜７日間という長時間を要し、工業的
生産性を改善するという観点から製造時間の短縮が望ま
れている。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは上記の問題点を克服し、短時間に増殖し、
且つグリセロールをジヒドロキシアセトンに効率良く短
時間に転換する能力のある微生物を得るため鋭意研究を
行なった。その結果、新たに土壌より分離したバチルス
属に属する好熱性微生物が目的とする性質を有すること
を見いだし、かかる知見にもとづいて本発明を完成した
。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明は、バチルス属に属し、グリセロールをジヒドロ
キシアセトンに転換する能力を有する好熱性微生物をグ
リセロールな含有する培地に培養することにより、また
は適当な培地に培養して得られる菌体またはその処理物
をグリセロールを含有する水溶液に好気的に作用させる
ことにより、培養物中または水溶液中にジヒドロキシア
セトンを生成させ、これを採取することを特徴とするジ
ヒドロキシアセトンの製造法を提供するものである。

本発明に用いる微生物としては、バチルス属に属しグリ
セロールをジヒドロキシアセトンに転換する能力を有す
る好熱性微生物であればいずれでも使用できる。具体的
な例としては、バチルスエスピー（Ｂａｃｉｌｌｕｓ　
ｓｐ、）　ＴＢ−５１６（ＦＥＢＭ　Ｐ−１０５２４）
（以下ＴＢ−５１６菌と称す）、同ＴＢ−９２７（ＦＥ
ＢＭ　Ｐ−１０５２５）　（以下ＴＢ−９２７菌と称す
）などが挙げられる。バチルス属に属する好熱性微生物
は、グリセロールからジヒドロキシアセトンへ転換能を
有する微生物として知られている゛アセトバクター属。

グルコノバクタ−属などの細菌と、またミクロモノスポ
ラ属などの放線菌とは分類学上明瞭に区別される微生物
である。

次に、ＴＢ−５１１３菌及びＴＢ−９２７菌の菌学的性
質を示す、なお、この菌学的性質の検討には「微生物の
分類と同定」　（長谷用武治編著、東京大学出版会）及
び「微生物同定法」　（衛生技術会）に記載されている
方法、培地組成を用いた。

ＴＢ−５１６菌の菌学的性質 ［形態的所見］（５５℃、１〜２日間培養）１、細胞の
形及び大きさ：桿状、０．２５〜０．４×０．７〜０．
９μｍ ２、多形性：なし ３、運動性：なし ４、胞子：円形の内生胞子を細胞の中央乃至先端に形成
する。胞子亦辱ふくれない。

５、ダラム染色：陽性 ６、抗酸性；なし ［生育状態］（５５℃、１〜２日間培養）１、肉汁寒天
平板培養 形状二円形 周縁：裂片乃至不斉歯芽状 隆起：扁平状 光沢：飾光 表面：粗で圧伏 色調二手透明 ２、肉汁寒天斜面培養 生育度：良好 形状二大系状 ３、肉汁液体培養 表面生育：皮膜形成 濁度：混濁 沈漬：少量 着色、脱色：なし ４、肉汁ゼラチン穿刺培養（ゼラチンは３０％添加、５
５℃で適時培養後、冷却して固化状態を判定） ゼラチンを液化する。

５、肉汁寒天穿刺培養 形状：表面生育のみ 表面生育：旺盛 ６、リドマスミルク リドマス退色なく、ｐＨ不変化、ミルクの凝固やや有り
。

［生理゛学的性質］（５５℃、１〜２日間培養）１、硝
酸塩の還元および脱窒反応：硝酸塩の還元、脱窒反応と
もにあり ２、ＭＲテスト：陰性 ３、ＶＰテスト：陽性 ４、インドールの生成：なし ５、硫化水素の生成：なし ６、デンプンの加水分解：あり ７、クエン酸の利用：あり ８、無機窒素源の利用：硝酸塩、アンモニウム塩ともに
あり ９、色素の生成：なし １０、ウレアーゼ活性・：なし １１、オキシダーゼ活性：あり １２、カタラーゼ活性：あり １３、生育ｐＨ：　［１，０〜９．５、至適ｐＨ範囲＝
６．５〜８．０ １４、生育温度＝１８〜５８℃、 至適生育温度範囲：３３〜５０℃ ｔＳ、酸素に対する態度：好気性で、良く生育するが、
嫌気下でも生育が見られる。

１６．０−Ｆテスト：　Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ１７
、サブロー・デキストロース寒天培地における発育性：
生育する １８、アジ化ナトリウム０，０２％含有培地、５５℃培
養下における発育性；生育する １９、リゾチーム０．００１％存在下における発育性（
４５℃で試験）：生育する ２０、フェニルアラニンの脱アミノ反応：なし２１、塩
化ナトリウムの耐性＝ｌＯ％でも増殖する２２、ビタミ
ン要求性の有無：なし ２３、チロシンの分解性：なし ［炭素源からの酸およびガスの生成］ Ｄ−キシロース、Ｄ−グルコース、Ｄ−マンノース、Ｄ
−フラクトース、Ｄ−ガラクトース。

ａｙｓ、シェークロース、トレハロース、Ｄ−マンニト
ール、Ｄ−ソルビトール、イノシトール。

デンプン、グリセリンを資化して増殖し、酸を生成する
が、ガスは生成しない。アラビノース、乳糖の利用性は
微弱またはなし。

以上の微生物の菌学的諸性質から、パージエイズ・マニ
ュアル・オブ・システマティック・バクテリオロジー（
Ｂａｒｇｅｙ’ｓ　ｍａｎｕａｌ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ
ａｔｉｃｂａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ）　　（１９８４）
の分類方法にしたがって検索し、ＴＢ−５１６菌をバチ
ルス属と同定した０次に、公知のバチルス属の菌類と比
較するとき、ＴＢ−５１６菌はその生育温度範囲及び嫌
気性培地で生育する点からバチルス・ライケニフォルミ
ス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｌｉｃｈｅｎｔｆｏｒｍｉｓ）及
びバチルス・コアギユランス（Ｂａｃｉｌｊｕｓ　ｃｏ
ａｇｕｌａｎｓ）のどちらかと考えられるが、ＴＢ−５
１６菌は運動性がない点で上のどちらとも異なっている
。更に、バチルス・ライケニフオルミスとはアラビノー
スから酸を生成しない点及び０．０２％アジ化ナトリウ
ム存在下で生育する点で、バチルス・コアギユランスと
はｏ、ｏｏｔ％リゾチーム存在下及び５〜１０％ＮａＣ
ｊ存在下で生育する点、ゼラチンを分解する点でそれぞ
れ異なっている。

以上の事項から明らかな通り、ＴＢ−５１６菌は公知の
菌種と区別されるため、これを新菌種として設定するこ
とが適当であると結論された。

ＴＢ−５１６菌は工業技術院微生物工業技術研究所に徴
工研菌寄第１０５２４号（ＦＥＢＮ　Ｐ−１０５２４）
として寄託されている。

Ｔ！−９２７菌の菌学的性質 ［形態的所見］（５５℃、１８時間培養）１、細胞の形
及び大きさ：桿状、０．３〜０．４　Ｘ０１７〜１．３
μｍ ２、多形性：なし ３、運動性：なし ４、胞子二円形の内生胞子を細胞の中央に形成する。

５、ダラム染色：陽性 ６、抗酸性：なし ［生育状態］（５５℃、１８時間培！り１、肉汁寒天平
板培養 形状：円形 周縁：金縁乃至やや波状 隆起：扁平状 光沢：ややあり 表面：やや粗雑 色調二手透明 ２．肉汁寒天斜面培養 生育度：良好 形状１太糸状 ３、肉汁液体培養 表面生育：なし 濁度：やや混濁 沈渣：なし 着色、脱色：なし ４、肉汁ゼラチン穿刺培養（ゼラチンは３０％添加、５
５℃で適時培養後、冷却して固化状態を判定） 生育不良で沈漬少量、ゼラチンを液化しない。

５、肉汁寒天穿刺培養 形状：表面のみ生育 表面生育：旺盛 ６、リドマスミルク リドマス退色なく、ｐＨ不変化、ミルクの凝固、液化な
し ［生理学的性質］（５５℃、１〜２日間培養）１、硝酸
塩の還元および脱窒反応：硝酸還元。

脱窒反応ともになし ２、ＭＲテスト：陽性 ３、ＶＰテストニ陰性 ４、インドールの生成：なし ５、硫化水素の生成：なし ６、デンプンの加水分解：あり ７、クエン酸の利用：あり ８、無機窒素源の利用：硝酸塩、アンモニウム塩のどち
らも微弱 ９、色素の生成；なし １０、ウレアーゼ活性：なし １１、オキシダーゼ活性：あり １２、カタラーゼ活性：あり １３、生育ｐＨ：　４．５〜７，５、 至適ｐＨ範囲：５．０〜６，５ １４、生育温度：３５〜６０℃、 至適生育温度範囲：４３〜５８℃ １５、酸素に対する態度：好気性 １［ｉ、Ｏ−Ｆテスト：　Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ１
７、サブロー・デキストロース寒天培地における発育性
：良好 １８、アジ化ナトリウム０．０２％含有培地、５５℃培
養下における発育性：なし １９、リゾチーム０．００１％存在下における発育性（
４５℃で試験）：なし ２０、フェニルアラニンの脱アミノ反応：なし２１、塩
化ナトリウムの耐性：０，５％でも増殖しない ２２、ビタミン要求性の有無：なし ２３、チロシンの分解性：なし ［炭素源からの酸およびガスの生成］ Ｄ−キシロース、Ｄ−グルコース、Ｄ−マンノース、Ｄ
−フラクトース、Ｄ−ガラクトース。

麦−ｆ”　糖、シュークロース、トレハロース、Ｄ−マ
ンニトール、Ｄ−ソルビトール、デンプン、グリセリン
を資化して増殖し、酸を生成するが、ガスは生成しない
。アラビノース、乳糖、イノシトールの利用性は微弱ま
たはなし。

以上の微生物の菌学的諸性質から、パージエイズ・マニ
ュアル・オブ・システマティック・バクテリオロジ−（
８ｅｒｇｅｙ’ｓ　ｍａｎｕａｌ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ
ａｔｉｃｂａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ）　　（１９８４）
の分類方法にしたがって検索し、前記ＴＢ−９２７菌を
バチルス属と同定した０次に、公知のバチルス属の菌類
と比較するとき、前記ＴＢ−９２７菌はその生育温度範
囲からバチルス・ステアロサーモフィラス（Ｂａｃｉｌ
ｌｕｓＳｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏ　ｈｉｌｕｓ）　、バ
チルス・コアギユランス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ　ｃｏａｇ
ｕｌａｎｓ）及びバチルス・プレビス（Ｂａｃｉｌｌｕ
ｓ　ｂｒｅｖｉｓ）のいずれかと考えられるが、ＴＢ−
９２７菌は運動性がない点で上のいずれとも異なってい
る。更に、バチルス・ステアロサーモフィラスとはサブ
ロー・デキストロース培地で生育する点、カゼインを加
水分解しない点およびジヒドロキシアセトンを生成する
点で、バチルスコアギユランスとは嫌気寒天培地及び０
．０２％アジ化ナトリウム存在下及び２％ＮａＣｌ存在
下で生育しない点で、またバチルス・プレビスとはキシ
ロースから酸を生成する点、カゼイン、ゼラチン及びチ
ロシンを分解しない点およびジヒドロキシアセトンを生
成する点でそれぞれ異なっている。

以上の事項から明らかな通り、ＴＢ−９２７菌は公知の
菌種と区別されるため、これを新菌種として設定するこ
とが適当であると結論された。

ＴＢ−９２７菌は工業技術院微生物工業技術研究所に微
工研菌寄第１０５２５号（ＦＥＲＭ　Ｐ−１０５２５）
として寄託されている。

本発明に使用する栄養培地としては、炭素源。

窒素源、無機物及び必要に応じて微量栄養素を程よく含
有するものであれば天然及び合成培地のいずれでもよい
。

炭素源としてはグルコース、マンニトール、ソルビトー
ル、デキストリン、＋１１粉、グリセリンなどが利用で
きる。窒素源としてはペプトン、酵母エキス、肉エキス
、大豆粉、コーンステイープリカーなどの含窒素天然物
や、硫酸アンモニウム。

塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム等の有機化成品、
グルタミン酸などのアミノ酸などが利用できる。その他
必要に応じて各種リン酸塩、硫酸マグネシウム、塩化カ
ルシウム、炭酸カルシウム等の無機物を添加する。

培養法としては、固体培養、液体培養のいずれも可能で
あるが、工業的には通気攪拌培養法が最も適している。

培養はＴＢ−５１６菌では１５〜５８℃、ＴＢ−９２７
菌では３５〜６０℃の範囲の温度で行なうことができる
が、それぞれ３３〜５０℃、４３〜５８℃が好適である
。　ｐＨは中性乃至弱酸性が望ましい。

本発明では、０．５〜１５％濃度のグリセロールと前記
した窒素源および無機物を適度に含有する培地で当該微
生物を培養することにより、培養物中にジヒドロキシア
セトンが生成蓄積する。

また、培養菌体又はその処理物（例えば洗浄菌体、乾燥
菌体、破砕処理物、破砕処理物の蛋白質分画、酵素処理
物、界面活性剤処理物、処理物の固定化物あるいは固定
化菌体）をグリセロールを含む水溶液に好気的に作用さ
せることにより、ジヒドロキシアセトンを水溶液中に生
成する場合には、微生物の培養に前記培地成分及び培養
条件を用いる。グリセロール水溶液の濃度は通常５〜３
０％程度が好ましく、更に微量の無機塩類を添加しても
よい。反応温度は２０〜８０℃、特に４０〜６０℃が好
ましい。

培養物中に生成蓄積したジヒドロキシアセトンを分１！
ＩＩ　精製するには、遠心分離などにより菌体を除去し
た後、酢酸エチルなどの有＃１溶剤による抽出また各種
ゲル？濾過クロマトグラフィー、吸着クロマトグラフィ
ーをそれぞれ組み合わせて行なえばよい。

一方、菌体及びその処理物をグリセロール水溶液に作用
させてジヒドロキシアセトンを生成させる場合も、まず
遠心分離などにより菌体及びその処理物を除去した後、
上記同様に溶剤抽出、各種クロマトグラフィーを組み合
わせることにより効率よく分離精製できる。

［実施例］ 以下実施例を挙げて本発明方法を具体的に説明する。実
施例中ジヒドロキシアセトンの確認及び定量は、塩化ト
リフェニルテトラゾリウムによる呈色を利用した薄層ク
ロマトグラフィー及びガスクロマトグラフィーにより行
なった。

実施例Ｉ Ｔト５１６菌を下記組成の種培地に接種しく　５０１１
）１５００ｍｊ容エルレンマイヤーフラスコ）、５０℃
にて１６時間培養した。

極培地組成：グリセロール０．５％、酵母エキス０．２
５％、ペプトン０．２５％、リン酸２カリウム０．１％
、塩化カルシウム０．０３％および硫酸マグネシウム０
．０１％（殺菌前ｐＨ７，０）次に、かくして得られた
培養菌体を下記組成のジヒドロキシアセトン生産培地（
５０ｍｆ１５００ｍｊ　）に１　ｍｌずつ植菌し、５０
℃、８時間好気的に培養を行なった。

ジヒドロキシアセトン生産培地組成：グリセロール２％
、コーンステイープリカー１％、酵母エキス０，５％、
リン酸２カリウム０．１％、塩化カルシウム０．０５％
、硫酸マグネシウム０．０１％（殺菌前１）Ｈ７，０） 培養終了後、遠心分離により菌体を除去した。

その結果、培養液中に生成蓄積したジヒドロキシアセト
ンは約８　ｇ／ｅであった。

実施例２ 実施例１の種培地で培養したＴＢ−５１６菌を下記組成
の菌体生産用培地（５０ｍＮ１５００ｍｊ）に１　ｍｌ
ｌずつ接種し、５０℃で８時間好気的に培養を行なった
。

菌体生産用培地：グリセロール０．５％、コーンステイ
ープリカー１％、酵母エキス０．５％、リン酸２カリウ
ム０．５％、゛塩化アンモニラ６０．５％。

塩化カルシウム０．０５％、硫酸マグネシウム０．０１
％（殺菌前ｐＨ７，ｏ　） 培養終了後遠心分列により菌体を集め、５０ｍＮ（５０
０ｍ１ｌ容エルレンマイヤーフラスコ）の１０％グリセ
ロール水溶液に懸濁し、５０℃で１８時間好気的に反応
させ、反応終了後遠心分離により菌体を除去した。その
結果、反応液中に生成蓄積したジヒドロキシアセトンは
約６５　ｇ／ｊであった。

実施例３ 実施例１の種培地で培養したＴＢ−９２７菌を実施例１
のジヒドロキシアセトン生産用培地に１１１ｊずつ植菌
し、５２℃で８時間好気的に培養を行なった。

培養終了後、遠心分類１により菌体を除去した。その結
果、培養液中に生成蓄積したジヒドロキシアセトンは約
１０ｇ／ｆｆであった。

実施例４ 実施例１の種培地で培地したＴＢ−９２７菌を実施例２
の菌体生産用培地に１　ｍＲずつ接種し、５２℃で８時
間好気的に培養を行なった。

培養終了後遠心分離により菌体を集め、５０ｍ６（５０
ｈｊ容エルレンマイヤーフラスコ）の１０％グリセロー
ル水溶液に懸濁し、５０℃で１６時間好気的に反応させ
、反応終了後遠心分離により菌体を除去した。その結果
、反応液中に生成蓄積したジヒドロキシアセトンは約８
９ｇ／Ｒであった。

［発明の効果］ 本発明によれば、バチルス属に属する好熱性微生物を用
いて、短時間にジヒドロキシアセトンを効率よく生産で
きる。

手続（甫上書（自発） 平成１年６月Ｉ６日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）バチルス属に属し、グリセロールをジヒドロキシ
   アセトンに転換せしめる能力を有する好熱性微生物を、
   グリセロールを含有する培地に培養することにより、ま
   たは適当な培地に培養して得られる菌体またはその処理
   物をグリセロールを含む水溶液に好気的に作用させるこ
   とにより、培養物中または水溶液中にジヒドロキシアセ
   トンを生成させ、これを採取することを特徴とするジヒ
   ドロキシアセトンの製造法。
2. （２）グリセロールをジヒドロキシアセトンに転換せし
   める能力を有するバチルス属に属する好熱性微生物がバ
   チルス・エスピーＴＢ５１６またはバチルス・エスピー
   ＴＢ９２７である請求項１記載の製造法。