【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔産業上の利用分野〕
本発明は微生物によるソホローズの製造法に関
する。
〔従来の技術〕
微生物によるセルラーゼ生産の生産促進物質、
化粧品原料として有用なソホローズは、槐の木
(Sophora japonica L.)の実のさや中のカンフ
エロール配糖体の糖成分として最初に見い出され
たが、自然界では遊離状態の二糖として得られる
ことは稀であつて、わずかにロイヤルゼリー中に
存在することが知られているにすぎない。
また、微生物のソホローズ生産については、
Khan等が細菌アセトバクター(Acetobacter)
属に属する微生物によるオリゴ糖生成研究におい
て少量のソホローズ生成を認めた以外に知られて
いない〔A.W.Khan et al.,Nature,183,682
(1959)、T.K.Walker et al.,Arch.Bio−Chem.
Biophys.,83,161(1959)〕。
〔発明が解決しようとする問題点〕
斯かる実状において、ソホローズ生産微生物の
早急な探索が望まれていた。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者は、ソホローズ生産能を有する微生物
を広く検索した結果、酵母トルロプシス
(Torulopsis)属に属する微生物中に斯様の能力
を有するものがあることを見い出し、本発明を完
成した。
すなわち本発明は、酵母トルロプシス属に属す
るソホローズ生産菌を培養し、培地中にソホロー
ズを生成蓄積せしめ、これを採取することを特徴
とする微生物によるソホローズの新規製造方法を
提供するものである。
本発明で使用する微生物は、トルロプシス属に
属しソホローズ生産能を有するものであつて、例
えばトルロプシス・ボンビコーラ(Torulopsis
bombicola)KSM−36、同ATCC−22214、同
PRL123−64、同NRRL・Y−1445N等が挙げら
れ、就中特にトリロプシス・ボンビコーラKSM
−36が好ましい。
トルロプシス・ボンビコーラKSM−36は、本
発明者が東京都武蔵野市のキヤベツ畑のキヤベツ
葉より分離し、微工研菌寄第7586号として工業技
術院微生物工業技術研究所に寄託したもので、以
下の菌学的性質を有する。
(a) 各培地における生育状態
麦芽汁培地、麦芽汁寒天培地、ポテト−デキ
ストロース寒天培地及びコーンミール寒天培地
上での生育状態は、いずれも、楕円乃至長楕円
酵母で、(0.75〜3.0)×1.5〜5.5)μの大きさを
有し、多極出芽方式で、真性菌糸、偽菌糸の形
成は認められなかつた。
(b) 子嚢胞子の形成
麦芽抽出液寒天培地を用いて子嚢胞子形成の
有無を検討した結果、子嚢胞子の形成を認めな
かつた。
(c) 射出胞子の形成
麦芽汁寒天培地で培養して射出胞子の有無を
検討した結果、射出胞子の形成を認めなかつ
た。
(d) 各生理的性質
成育条件 PH3〜8(最適5〜6)
温度 7〜38℃(最適25〜34℃)
硝酸塩の同化 −
脂肪の分解 +
尿素の分解 −
ゼラチンの液化 −
塩化ナトリウム耐性 6〜8%(w/v)
カロチノイドの生成 −
カスター培地における有機酸生成
+
デンプン様物質の生成 −
ビタミンの要求性 +
(ビオチン、チアミン要求性)
(e) 同化性、発酵性の有無
[Industrial Application Field] The present invention relates to a method for producing sophorose using microorganisms. [Prior art] Production promoting substance for cellulase production by microorganisms,
Sophorose, which is useful as a cosmetic raw material, was first discovered as a sugar component of campherol glycosides in the fruit pods of Sophora japonica L., but it is also obtained in nature as a free disaccharide. is rare and only a small amount is known to exist in royal jelly. Regarding microbial sophorose production,
The bacterium Acetobacter was identified by Khan et al.
Nothing is known except that a small amount of sophorose was produced in studies of oligosaccharide production by microorganisms belonging to the genus [AWKhan et al., Nature, 183 , 682
(1959), TKWalker et al., Arch.Bio-Chem.
Biophys., 83 , 161 (1959)]. [Problems to be Solved by the Invention] Under these circumstances, an urgent search for sophorose-producing microorganisms has been desired. [Means for Solving the Problem] As a result of a wide search for microorganisms capable of producing sophorose, the present inventor discovered that some microorganisms belonging to the yeast genus Torulopsis have such an ability. , completed the invention. That is, the present invention provides a novel method for producing sophorose using a microorganism, which is characterized by culturing a sophorose-producing bacterium belonging to the yeast genus Torulopsis, producing and accumulating sophorose in a medium, and collecting the same. The microorganism used in the present invention belongs to the genus Torulopsis and has the ability to produce sophorose, such as Torulopsis bombicola.
bombicola) KSM-36, ATCC-22214, same
PRL123-64, NRRL/Y-1445N, etc., especially Trilopsis bombicola KSM
-36 is preferred. Torulopsis bombicola KSM-36 was isolated by the present inventor from a cabbage leaf in a cabbage field in Musashino City, Tokyo, and was deposited at the Institute of Microbial Technology, Agency of Industrial Science and Technology as Microbiological Research Institute No. 7586, and is described below. It has the mycological properties of (a) Growth status on each medium The growth status on wort medium, wort agar medium, potato-dextrose agar medium, and cornmeal agar medium is oval to oblong yeast, (0.75 to 3.0) × It had a size of 1.5 to 5.5) μ, multipolar budding, and no formation of true hyphae or pseudohyphae was observed. (b) Formation of ascospores As a result of examining the presence or absence of ascospore formation using a malt extract agar medium, no ascospore formation was observed. (c) Formation of extruded spores As a result of culturing on a wort agar medium and examining the presence or absence of extruded spores, no formation of extruded spores was observed. (d) Physiological properties Growth conditions PH3-8 (optimal 5-6) Temperature 7-38℃ (optimum 25-34℃) Assimilation of nitrate - Decomposition of fat + Decomposition of urea - Liquefaction of gelatin - Sodium chloride tolerance 6 ~8% (w/v) carotenoid production - organic acid production in Custer's medium
+ Production of starch-like substances − Requirement for vitamins + (requirement for biotin and thiamine) (e) Presence of assimilation and fermentability
【表】【table】
〔作用〕[Effect]
本発明に使用するトルロプシス属に属する菌株
は、後記実施例に示す如くソホローズ生産能を有
する。
〔発明の効果〕
前述の如く、微生物のソホローズ生産能につい
ては、僅かに1例知られているのみで、しかも少
量のソホローズ生成を認めたというに過ぎない。
これに対し、本発明はトルロプシス属に属する菌
株が高いソホローズ生産能を有するという新知見
に基くもので、微生物によるソホローズの製造を
可能にするものである。
〔実施例〕
次に参考例及び実施例を挙げて本発明を説明す
る。
参考例 1
() 東京都武蔵野市郊外のキヤベツ畑のキヤベ
ツ葉10gを滅菌水30mlの入つたビーカーに入
れ、10分間マグネチツクスターラーで懸濁分散
させた。静置後、その上澄液を10ml採取し、こ
れを下記組成の分離用液体培地100mlを含有し
た500ml容坂口フラスコに接種し、30℃、120ス
トローク/分で7日間振盪培養した。この操作
を繰り返し行い、4回集積培養を行つた。
(分離用液体培地の組成)
n−ヘキサデカン 100ml
硝酸アンモニウム 25g
リン酸二水素カリウム 10g
硝酸マグネシウム・7水塩 5.0g
塩化カリウム 5.0g
酵母エキス 1.0g
水道水 1000ml
PH4.5
() 次いで、各段階の集積培地液から培養液0.5
ml採取し、これを下記方法で調整された分離用
寒天培地の表面にコンラジー棒で均一に塗布し
たのち、n−エキサデカンを含浸漬させたロ紙
で覆いセロテープで密封し、30℃で培養した。
(分離用寒天培地の調製)
n−エキサデカンを除いた上記分離用液体培
地に寒天を液体培地に対し外比で2.5重量%添
加したのち蒸気減菌した。これを保温下で滅菌
シヤーレに一定量分注し平板寒天培地とした。
() 次いで、上記培養により生育したコロニー
の一白金耳を滅菌水で100培希釈し、この希釈
液0.1mlを前述の分離用寒天培地と同組成の寒
天培地に再度塗布し、同様にn−ヘキサデカン
を含浸させたロ紙で覆つてn−ヘキサデカンを
供給しながら30℃で3日間培養した。生じた複
数のコロニーが相互に相異しないことを、肉眼
的及び顕微鏡的に観察することにより確認し
た。更に上記コロニーのうち10個のコロニーを
それぞれ分離用寒天培地と同組成の斜面寒天培
地に接種し、n−ヘキサデカンを含浸させたロ
紙によりn−ヘキサデカンを供給しつつ30℃で
3日間培養した。10本の斜面培地上の菌株が肉
眼的及び顕微鏡的に同一菌株であることを再確
認し、また、これら10菌株の各培地上の性状及
び生理学的性質が同一であることを確認した。
上記菌株の各培地上の性状及び生理学的性質は
前述した通りである。
上記試験の結果、各10本の培養菌はすべて自
然界より純粋に分離された単一菌株であること
が判る。
() 次いで、上記で純粋培養された斜面培地上
の菌株より一白金耳を滅菌した10%グリセリン
水溶液(2ml)の入つた凍結保存用バイアルに
懸濁し、−80℃にて凍結保存する。かくして3
ケ月凍結保存後、迅速に解凍し得られる懸濁液
の一白金耳を普通寒天培地に蘇生後前記と同条
件下に各培地上での性状及び生理学的性質を調
べた結果、凍結前とは変化が認められなかつ
た。
また、上記凍結及び解凍を1ケ月毎に5度繰
り返した菌株について同様に、各培地上での性
状及び生理学的性質を調べた結果、変化は認め
られなかつた。
実施例 1
() 滅菌したグルコース5重量/容量%(以
下、w/v%で示す)−コーンステイーブリツ
カー2w/v%含有する種培地(PH6.2)500ml
を入れた5容培養三角フラスコに、同組成の
培地を入れた500ml容坂口フラスコ中で30℃、
48時間培養して得たトルロプシス・ボンビコー
ラKSM−36培養液を50ml接種し、30℃で48時
間振盪培養した。次いで、この培養液300mlを、
バーム油15w/v%−グルコース10w/v%−
酵母エキス0.5w/v%を含有する本培地(PH
5.6)15を入れた30容のジヤーフアーメン
ターに接種し、温度:30℃、通気:0.5VVM、
内圧:0.75Kg/cm2、撹拌:350rpmの条件下で
5日間培養した。
() 培養液約15を内径15cm、長さ100cmの先
端部が円錐状の保温ジヤケツト付分相管に入
れ、下部より空気を噴出させて撹拌しながら約
70℃で30分加温したのち通気を止め、30分間培
養液を放置沈降させた。このとき培養液は4相
に分相する。最下沈降相及びその上の菌体相を
下部ノズルから静かに抜きとつた後、その上相
(分相時の上から第2相)にあたる水相を静か
に採取した。
() 次いで、採集水相部1を採り、必要に応
じて分液ロート中でクロロホルム−メタノール
混液(2:1)500mlで抽出操作を行い、水相
中のクロロホルム−メタノール司溶性物質を除
去する。そして、この抽出処理水相部を5℃、
3500rpmで30分間遠心分離を行い上清液を得
た。この上清液をロータリーエバポーレーター
で35℃温浴上にて混在するメタノール等を留去
するとともに減圧濃縮した。更に、得られた濃
縮液約50mlからイオン性物質を除去するため
に、これにカチオン交換樹脂とアニオン交換樹
脂を添加し、2時間撹拌したのちイオン交換樹
脂を洗浄除去した。
() この脱イオン処理水相320ml全量を活性炭
カラムに充填した。なお、活性炭カラムは内径
2.5cm、長さ60cmのガラスカラムに180ml容量の
活性炭〔クロマト用活性炭、和光純薬(株)製〕を
充填したのち、4規定−塩酸水溶液を1000mlを
流し、次いで蒸留水400mlを流して調製したも
のを使用した。この活性炭カラムによる分離操
作は、最初溶離液として蒸留水1000mlを流し、
次に5%エタノール水溶液2500ml、10%エタノ
ール水溶液1000ml、20%エタノール水溶液1000
mlの順序でステツプワイズ(段階的)溶出を行
い、最後に50%エタノール水溶液1000mlを流し
て終了した。溶出液は大型フランクシヨンコレ
クターで100g重量分画/フラクシヨンで分取
した。分離された各分画部を薄層クロマトグラ
フイー、ガスクロマトグラフイー及びガスクロ
ーマススペクトロメトリー(GC−MS)など
で分析することによりNo.11〜No.40の画分に分離
分画された物質がソホローズであることが確認
された(第1図)。上記発酵条件で得られたソ
ホローズは発酵液1あたり約30gであつた。
実施例 2
シード培地(グルコース5w/v%−酵母エキ
ス0.5w/v%)10mlを入れた試験管に、YMスラ
ントに生育した新鮮なトルロプシス・ボンビコー
ラ類(第1表)から各々一白金耳を採り、各々接
種したのち、30℃で48時間培養した。次いで、こ
の培養液1mlをグルコース10w/v%−サフラワ
ー油10w/v%−酵母エキス0.5w/v%含有する
本培地50mlを入れた坂口フラスコに接種し、30
℃、120ストローク/分で10日間発酵した。この
発酵液5mlを採取し、遠心分離−ロ過処理し、清
澄な発酵液を得たのち、その全量を20ml容のサン
プルビンに入れ、凍結真空乾燥を行い粉末とし、
その重量を測定した。
次に、この粉末10mgを正確に5ml容バイヤル器
に秤り採り、これにトリフルオロ酢酸3mgとホル
ムアミド0.5mlを加え均一に溶解させたのち、最
後に無水トリフルオロ酢酸を加え、密栓して10分
間室温に放置した。この反応液の一定量をガスク
ロマトグラフイー分析に供し、ソホローズを定量
分析した。ガスクロマトグラフイー分析は、3%
Silicone SE−52−Chromosorb W80/100メツ
シユ〔島津製作所(株)製〕を2mmφ×4フイートの
ガラスカラムに充填したものを用いて行つた。な
お、カラム温度は最初5分間は100℃に維持し、
次いで10℃/分の昇温速度で昇温したのち、230
℃で2分間維持した。キヤリアガスはヘリウムを
用い、流量は30ml/分とした。検出には水素炎検
出器を用いた。
各トルロプシス・ボンビコーラ類のソホローズ
生産量は第1表に示す通りである。
The strain belonging to the genus Torulopsis used in the present invention has the ability to produce sophorose as shown in Examples below. [Effects of the Invention] As mentioned above, only one example of the ability of microorganisms to produce sophorose is known, and only a small amount of sophorose production has been observed.
In contrast, the present invention is based on the new finding that bacterial strains belonging to the genus Torulopsis have a high ability to produce sophorose, and enables the production of sophorose using microorganisms. [Example] Next, the present invention will be described with reference to Reference Examples and Examples. Reference Example 1 () 10 g of cabbage leaves from a cabbage field on the outskirts of Musashino City, Tokyo were placed in a beaker containing 30 ml of sterile water and suspended and dispersed using a magnetic stirrer for 10 minutes. After standing still, 10 ml of the supernatant was collected and inoculated into a 500 ml Sakaguchi flask containing 100 ml of a liquid separation medium having the following composition, and cultured with shaking at 30° C. and 120 strokes/min for 7 days. This operation was repeated to perform enrichment culture four times. (Composition of liquid medium for separation) n-hexadecane 100ml Ammonium nitrate 25g Potassium dihydrogen phosphate 10g Magnesium nitrate heptahydrate 5.0g Potassium chloride 5.0g Yeast extract 1.0g Tap water 1000ml PH4.5 () Next, the accumulation of each stage Culture solution 0.5 from medium solution
ml was collected and applied uniformly with a Conradie stick to the surface of a separation agar medium prepared by the following method, then covered with paper impregnated with n-exadecane, sealed with sellotape, and cultured at 30°C. . (Preparation of agar medium for separation) Agar was added to the liquid medium for separation in an amount of 2.5% by weight based on the liquid medium, and then sterilized by steam. A fixed amount of this was dispensed into a sterilized petri dish while keeping it warm to prepare a flat agar medium. () Next, one platinum loop of the colony grown by the above culture was diluted 100 times with sterilized water, and 0.1 ml of this diluted solution was applied again to an agar medium with the same composition as the above-mentioned isolation agar medium, and similarly n- The cells were covered with hexadecane-impregnated paper and cultured at 30° C. for 3 days while supplying n-hexadecane. It was confirmed by macroscopic and microscopic observation that the multiple colonies produced were not different from each other. Furthermore, 10 of the above colonies were each inoculated onto a slanted agar medium having the same composition as the isolation agar medium, and cultured at 30°C for 3 days while supplying n-hexadecane using paper impregnated with n-hexadecane. . We reconfirmed that the bacterial strains on the 10 slanted media were macroscopically and microscopically the same strains, and also confirmed that the properties and physiological properties of these 10 bacterial strains on each medium were the same.
The properties and physiological properties of the above strains on each medium are as described above. As a result of the above test, it was found that each of the 10 cultured bacteria was a single strain isolated from nature. () Next, a loopful of the pure cultured bacterial strain on the slant medium is suspended in a cryopreservation vial containing a sterilized 10% glycerin aqueous solution (2 ml) and stored frozen at -80°C. Thus 3
After several months of cryopreservation, a loopful of the suspension obtained by rapid thawing was resuscitated on an ordinary agar medium, and the properties and physiological properties were examined on each medium under the same conditions as described above. No change was observed. Furthermore, as a result of similarly examining the properties and physiological properties on each culture medium of the strains subjected to the above-mentioned freezing and thawing process repeated five times every month, no changes were observed. Example 1 () 500 ml of seed medium (PH6.2) containing sterilized glucose 5% by weight/volume (hereinafter referred to as w/v%) and corn staple liquor 2w/v%
A 5-volume culture Erlenmeyer flask containing 500 ml of culture medium with the same composition was placed in a 500-ml Sakaguchi flask at 30°C.
50 ml of Torulopsis bombicola KSM-36 culture solution obtained by culturing for 48 hours was inoculated and cultured with shaking at 30°C for 48 hours. Next, 300ml of this culture solution was
Balm oil 15w/v% - Glucose 10w/v% -
This medium containing 0.5w/v% yeast extract (PH
5.6) Inoculate a 30 volume jar fermenter containing 15, temperature: 30℃, ventilation: 0.5VVM,
Culture was carried out for 5 days under the conditions of internal pressure: 0.75 Kg/cm 2 and stirring: 350 rpm. () Pour about 1.5 mL of the culture solution into a phase separation tube with an inner diameter of 15 cm and a length of 100 cm and a heat-insulating jacket with a conical tip, and stir while blowing air out from the bottom.
After heating at 70°C for 30 minutes, ventilation was stopped and the culture solution was allowed to settle for 30 minutes. At this time, the culture solution is separated into four phases. After the lowest sedimentation phase and the bacterial cell phase above it were gently removed from the lower nozzle, the aqueous phase corresponding to the upper phase (the second phase from the top at the time of phase separation) was gently collected. () Next, take the collected aqueous phase 1 and perform an extraction operation with 500 ml of a chloroform-methanol mixture (2:1) in a separating funnel if necessary to remove chloroform-methanol soluble substances in the aqueous phase. . Then, the aqueous phase of this extraction treatment was heated at 5°C.
Centrifugation was performed at 3500 rpm for 30 minutes to obtain a supernatant. This supernatant liquid was concentrated under reduced pressure using a rotary evaporator on a 35°C hot bath to remove mixed methanol and the like. Furthermore, in order to remove ionic substances from about 50 ml of the obtained concentrate, a cation exchange resin and an anion exchange resin were added thereto, and after stirring for 2 hours, the ion exchange resin was washed away. () A total of 320 ml of this deionized water phase was packed into an activated carbon column. Note that the activated carbon column has an inner diameter of
Prepared by filling a 2.5 cm x 60 cm long glass column with 180 ml of activated carbon (activated carbon for chromatography, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), pouring 1000 ml of a 4N hydrochloric acid aqueous solution, and then pouring 400 ml of distilled water. I used the one I made. In the separation operation using this activated carbon column, 1000 ml of distilled water was first run as the eluent.
Next, 2500 ml of 5% ethanol aqueous solution, 1000 ml of 10% ethanol aqueous solution, 1000 ml of 20% ethanol aqueous solution
Stepwise elution was carried out in the order of ml, and finally, 1000 ml of a 50% ethanol aqueous solution was applied to complete the elution. The eluate was fractionated in a 100 g weight fraction/fraction using a large flank collector. The separated fractions were analyzed using thin layer chromatography, gas chromatography, gas chromatography (GC-MS), etc., and were separated into fractions No. 11 to No. 40. The substance was confirmed to be sophorose (Figure 1). The amount of sophorose obtained under the above fermentation conditions was about 30 g per fermentation liquid. Example 2 Into test tubes containing 10 ml of seed medium (glucose 5 w/v % - yeast extract 0.5 w/v %), one platinum loopful of each of fresh Torulopsis bombicola species (Table 1) grown on YM slant was added. After each inoculation, the cells were cultured at 30°C for 48 hours. Next, 1 ml of this culture solution was inoculated into a Sakaguchi flask containing 50 ml of this medium containing 10 w/v% glucose, 10 w/v% safflower oil, and 0.5 w/v% yeast extract.
Fermentation was carried out for 10 days at 120 strokes/min. 5 ml of this fermented liquid was collected, centrifuged and filtered to obtain a clear fermented liquid, the entire amount was put into a 20 ml sample bottle, and freeze-vacuum dried to form a powder.
The weight was measured. Next, 10 mg of this powder was accurately weighed into a 5 ml vial, 3 mg of trifluoroacetic acid and 0.5 ml of formamide were added thereto, and dissolved uniformly.Finally, trifluoroacetic anhydride was added and the vial was tightly stoppered. It was left at room temperature for a minute. A certain amount of this reaction solution was subjected to gas chromatography analysis to quantitatively analyze sophorose. Gas chromatography analysis: 3%
The test was carried out using Silicone SE-52-Chromosorb W80/100 mesh (manufactured by Shimadzu Corporation) packed in a 2 mmφ x 4 feet glass column. The column temperature was maintained at 100°C for the first 5 minutes.
Then, after increasing the temperature at a rate of 10℃/min,
It was maintained at ℃ for 2 minutes. Helium was used as the carrier gas, and the flow rate was 30 ml/min. A hydrogen flame detector was used for detection. The sophorose production amount of each Torulopsis bombicola species is shown in Table 1.
【表】【table】
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第1図は実施例1におけるカラムクロマトグ
ラフイーの結果を示す溶出曲線である。
FIG. 1 is an elution curve showing the results of column chromatography in Example 1.