JPH051716B2 - - Google Patents

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JPH051716B2
JPH051716B2 JP14110785A JP14110785A JPH051716B2 JP H051716 B2 JPH051716 B2 JP H051716B2 JP 14110785 A JP14110785 A JP 14110785A JP 14110785 A JP14110785 A JP 14110785A JP H051716 B2 JPH051716 B2 JP H051716B2
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JP
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amino acids
reaction
strain
amino acid
arthrobacter
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JP14110785A
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Toshuki Akimoto
Mitsuo Watanabe
Senkichi Nagasaki
Mitsuyoshi Hirata
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Daiichi Kagaku Yakuhin Co Ltd
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Daiichi Kagaku Yakuhin Co Ltd
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は新規微生物を利用するL−アミノ酸の
製造方法に関する。 なお、本発明において、特に断わらない限り5
置換ヒダントイン及びN−カルバモイルアミノ酸
なる化合物名は、各々D体、L体、DL体の総称
を意味する。 〔従来の技術及び問題点〕 従来、DL−5置換ヒダントイン類を酵素的に
L−アミノ酸に転換する方法については、特公昭
42−13850号以降多くの特許出願がなされており、
特に芳香族アミノ酸の製造方法としては、フラボ
バクテリウム アミノゲネス(Flavobacterium
aminogenes)FERM−3133及びその変異株
FERM−3134、FERM−3135を5置換ヒダント
インに作用させる方法が知られている。 また、L−N−カルバモイルアミノ酸を酵素的
にL−アミノ酸に転換する方法としては、L−又
はDL−N−カルバモイルメチオニンにコリネバ
クテリウムセペドニカム(Corynebacterium
sepedonicam)IF3306等を作用させて、含まれる
L−N−カルバモイルメチオニンをL−メチオニ
ンに転換する方法が知られている(特公昭55−
29678号)。しかし、この方法によつて転換するこ
とができるのはL体のみであつてD体をL−メチ
オニンに転換することはできない。 更にまた、従来の酵素法によるL−アミノ酸の
製造法では、5置換ヒダントインを原料とする場
合とN−カルバモイルアミノ酸を原料とする場合
とでは、各々別種の微生物を使用する必要があ
り、5置換ヒダントインとN−カルバモイルアミ
ノ酸の両方に作用し、対応するそれぞれのL−ア
ミノ酸に転換しうる微生物は見出されていなかつ
た。 従つて、DL−5置換ヒダントイン類を原料と
する場合には、その原料の製造の際に副生した
DL−N−カルバモイルアミノ酸を除去する必要
があり、またDL−N−カルバモイルアミノ酸を
原料とする場合にはD−N−カルバモイルアミノ
酸が反応系に混入するのを防止する措置又は反応
終了後残存するD−N−カルバモイルアミノ酸を
分取、ラセミ化するための煩雑な工程を採らざる
を得なかつた。更に、DL−N−カルバモイルア
ミノ酸を水溶性塩として用いれば反応液濃度を高
くできるため反応を有利に行ない得るはずである
が、D−N−カルバモイルアミノ酸に作用してL
−アミノ酸に転換し得る微生物がなく操作の単純
化は不可能であつた。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは、5置換ヒダントイン類の微生物
による分解機作について研究中、発明者らが土壞
中より新たに分離した微生物がヒダントイン化合
物を開裂し、アミノ酸を生成する際にL−N−カ
ルバモイルアミノ酸とD−N−カルバモイルアミ
ノ酸を生成すること、そして遂次的に生成してく
るアミノ酸がL体であることをも発見した。本発
明は、この新知見に基き5置換ヒダントイン及び
N−カルバモイルアミノ酸からL−アミノ酸を簡
易かつ高収率で製造する方法を完成するに至つた
ものである。 すなわち本発明は、アルスロバクター
(Arthrobacter)属に属し5置換ヒダントイン及
びN−カルバモイルアミノ酸をL−アミノ酸に転
換する能力を有するアルスロバクター エスピー
DP−B−1001菌株又はその変異株であるアル
スロバクター エスピーDP −B−1002菌株の
培養物を、次式()及び()、
【式】
【式】 (式中、RはN−カルバモイルアミノ酸残基又は
ヒダントイン残基を示す) で表わされるN−カルバモイルアミノ酸又は/及
び5置換ヒダントインに作用させることを特徴と
する次式()、 (式中、Rは前記と同じ) で表わされるL−アミノ酸の製造方法である。 本発明において使用される微生物は、アルスロ
バクター属に属し、5置換ヒダントイン及びN−
カルバモイルアミノ酸をL−アミノ酸に転換する
能力を有するものであれば特に制限されず、その
変異株であつてもよく、その代表的なものとして
は、本発明者らが土壞中より新たに分離した微生
物で、次の菌学的性質を有するアルスロバクター
エスピー(Arthrobacter sp.)DP−B−1001
(微工研菌寄第8190号)及びこれより誘導された
変異株であるアルスロバクター エスピー DP
−B−1002(微工研菌寄第8191号)が挙げられる。
【表】
【表】
【表】
〔作用〕
本発明において使用されるアルスロバクター属
に属する新規微生物は、5置換ヒダントインを開
裂しL−アミノ酸を生成する能力、かつ、N−カ
ルバモイルアミノ酸からL−アミノ酸を生成する
能力を有する。そして、この能力は5置換ヒダン
トイン及びN−カルバモイルアミノ酸のそれぞれ
がD体、L体、DL体のいずれかを問わず発揮さ
れる。 〔発明の効果〕 本発明のL−アミノ酸の製造方法は、 (1) 従来、適当な微生物がなく使用し得なかつた
D−N−カルバモイルアミノ酸をも対応するL
−アミノ酸製造の出発原料にできる。 (2) 化学的に5置換ヒダントインを製造する際に
副生するDL−N−カルバモイルアミノ酸を反
応系から除去する必要がないため、工業的に容
易かつ安価に得られるDL−5置換ヒダントイ
ンとDL−N−カルバモイルアミノ酸の混合物
から一段の反応で定量的にL−アミノ酸を製造
することができる。それ故、従来のDL−5置
換ヒダントイン類を出発原料にするL−アミノ
酸製造工程に必要であつたDL−5置換ヒダン
トインへのD−N−カルバモイルアミノ酸の混
入を防止する措置及び反応終了後残存するD−
N−カルバモイルアミノ酸を分取、ラセミ化す
るための煩雑な工程が全く不要となり、製造工
程が極めて単純化さると共に目的とするL−ア
ミノ酸を高収率で製造できるようになつた。 (3) DL−N−カルバモイルアミノ酸の水溶性塩
を原料として固定化菌体カラムを用いて反応を
行ない得るので、製造工程の連続化が容易であ
る。 (4) アルスロバクター エスピー DP−B−
1002株は活性が高いので、菌体活性を高めるた
めの活性のインデユーサーとなる物質を培養液
に添加する必要が全く不要な変異株であるた
め、これを用いた本発明方法は従来法に比べ培
養コストを大幅に低減し得ると共に培養管理を
簡略化でき工業的に非常に有利である。 等、種々の利点を有する。 〔実施例〕 次に参考例及び実施例を挙げて説明する。 参考例 1 アルスロバクター エスピー DP−B−1001
株は栃木県日光市の土壞から以下の方法でスクリ
ーニングを行なつた結果単離されたものである。 土壞約0.5gを滅菌水5mlに懸濁し希釈した後
トリプトソイ寒天平板上に塗布し、28℃にて培養
を行つて菌を得た。このようにして得た菌をグル
コース10g/、酵母エキス5g/、ポリペプ
トン5g/、肉エキス2g/、MgSO4
7H2O0.04g/、FeSO4・7H2O0.01g/、
MnSO4・5H2O0.01g/から成りPHを7.0に調節
した液体培地に接種し、28℃2日間振とう培養を
行ない菌体を得た。菌体は10g/のN−カルバ
モイルアミノ酸(例えばDL−N−カルバモイル
トリプトフアン)又は5置換ヒダントイン(例え
ばDL−5−インドリルメチルヒダントイン)を
含む0.2Mアンモニウム緩衝液(PH9.0)に添加
し、37℃に24時間保温した。保温後緩衝液上清中
のL−アミノ酸をロイコノストツク・メゼンテロ
イデスP−60を用いたバイオアツセイ法及びシリ
カゲルプレートによる薄層クロマトグラフイーに
より測定した所、、特に高いアミノ酸生成活性を
与えた菌株として本菌が得られた。 参考例 2 アルスロバクター エスピー DP−B−1002
株は、参考例1で得た同DP−B−1001株の変異
株で以下の方法により単離されたものである。 DP−B−1001株を参考例1で用いたものと同
じ液体培地に1mg/mlのp−ジメチルアミノベン
ゼンジアゾスルホン酸ナトリウムを加えた液体培
地にて培養した後トリプトソイ寒天平板上に塗布
し、28℃にて培養を行つて菌を得、上述の方法に
よりアミノ酸生成活性を測定し、非常に高いアミ
ノ酸生成活性を与えた変異株として本菌を得た。 実施例 1 (1) 種菌の培養 参考例1で用いたものと同じ液体培地を500
ml容三角フラスコに200ml分注し、滅菌後参考
例1で得たアルスロバクター エスピー DP
−B−1001を一白金耳接種し、28℃で24時間振
とう培養した。 (2) 本培養、菌体作成 参考例1で用いたものと同じ液体培地に0.15
%の5−インドリルメチルヒダントインを添加
した培地を調製し、(1)で得られた培養液を4ml
接種し、28℃で24時間振とう培養した。培養液
から、18000G、10分間の遠心により菌体を集
め、生理食塩水により1回洗浄し、湿菌体を、
酵素反応に用いる洗浄菌体とした。 (3) 酵素反応 (2)で得られた洗浄菌体10gを精製水50mlに懸
濁したものに、0.8M NH4OH−NH4Cl(PH
8.0)、4mM FeSO4・7H2O及び4mM
MnSO4・5H2Oなる組成の緩衝液25mlを加え、
更に原料としてD−N−カルバモイルフエニ
ルアラニン200g/、D−N−カルバモイ
ル−3−O−メチルドーパ20g/、D−N
−カルバモイルチロシン20g/、D−N−
カルバモイルトリプトフアン20g/、D−
N−カルバモイルメチオニン20g/、D−
N−カルバモイルバリン20g/、D−N−
カルバモイルロイシン20g/の各ナトリウム
塩溶液25mlを加え、N2気流を吹き込み、37℃
に48時間保温した。 反応終了後、菌体を遠心分離により除き、遠
心上清中のアミノ酸を日立638−50型、反応型
液体クロマトグラフイー(カラム:日立ゲルNo.
2619、4mmφ×150mm、溶出液:クエン酸ナト
リウム緩衝液0.4ml/分、アツセイ;ニンヒド
リン反応570nm)及びロイコノストツクメゼ
ンテロイデスを用いたバイオアツセイ法にて定
量したところ、次の第1表に示す量のL−アミ
ノ酸が蓄積していた。
【表】 * アミノ酸分析計による測定値。
実施例 2 実施例1の(1)、(2)と同様にして得られたDP−
B−1001株の洗浄菌体10gを精製水50mlに懸濁し
たものに、0.4M NH4Cl−NH4OH(PH9.0)、2m
M FeSO4・7H2O及び2mM MnSO4・5H2O
なる組成の緩衝液50mlを加え100mlとした。これ
にDL−5−ベンジルヒダントイン10g、DL
−5−(3′−メトキシ−4′−ヒドロキシベンジル)
ヒダントイン10g、DL−5−(4′−ヒドロキシ
ベンジル)ヒダントイン1g、DL−5−イン
ドリルメチルヒダントイン1g、DL−5−メ
チルメルカプトエチルヒダントイン1g、DL
−5−イソプロピルヒダントイン1g、DL−
5−イソブチルヒダントイン1gをそれぞれ懸濁
し、N2気流を吹き込み37℃に48時間保温した。 反応終了後、菌体を遠心分離により除き、遠心
上清中のアミノ酸を実施例1と同様にして定量し
たところ、次の第2表に示す量のL−アミノ酸が
蓄積していた。
【表】 * 第1表と同じ。
実施例 3 D−N−カルバモイルフエニルアラニン60g/
、DP−B−1001株の湿菌体100g/、0.2M
NH4Cl−NH4OH(PH8.0)、1mM FeSO4
7H2O、1mM MnSO4・5H2Oなる組成の反応
液1を作成し、N2ガスを吹き込みつつ、37℃
に48時間保温した。 反応終了後、遠心分離により、菌体を除き、上
清を得た。上清中には、L−フエニルアラニン46
g(収率96%)が蓄積していた。この上清を濃
縮、活性炭処理し、冷却することにより、結晶を
得た。結晶の比旋光度を測定したところ、〔α〕20 D
−34.1°ですべてL体であつた。 実施例 4 (1) 種菌の培養、菌体作成 参考例1で用いたものと同じ液体培地を500
ml容三角フラスコに200ml分注し、滅菌後参考
例2で得たアルスロバクター エスピー DP
−B−1002株を接種し、28℃で72時間振とう培
養した。培養液から、18000G10分間の遠心に
より菌体を集め、生理食塩水により、1回洗浄
し、湿菌体を得、酵素反応に用いる洗浄菌体と
した。 (2) 酵素反応 (1)で得られた洗浄菌体10gを精製水50mlに懸
濁したものに、0.8M NH4OH−NH4Cl(PH
8.0)、4mM FeSO4・7H2O及び4mM
MnSO4・5H2Oなる組成の緩衝液25mlを加え、
更に原料としてD−N−カルバモイルフエニ
ルアラニン200g/、D−N−カルバモイ
ル3−O−メチルドーパ20g/、D−N−
カルバモイルチロシン20g/、D−N−カ
ルバモイルトリプトフアン20g/、D−N
−カルバモイルメチオニン20g/、D−N
−カルバモイルバリン20g/、D−N−カ
ルバモイルロイシン20g/の各ナトリウム塩
溶液25mlを加え、N2気流を吹き込み、37℃に
48時間保温した。 反応終了後、菌体を遠心分離により除き、遠
心上清中のアミノ酸を実施例1と同様にして定
量したところ、次の第3表に示す量のL−アミ
ノ酸が蓄積していた。
【表】 * 第1表と同じ。
実施例 5 実施例4の(1)と同様にして得たDP−B−1002
株の洗浄菌体10gを水50mlに懸濁したものに、
0.4M NH4Cl−NH4OH(PH9.0)、2mM
FeSO4・7H2O、2mMMnSO4・5H2Oなる組成
の緩衝液50mlを加え100mlとした。これに、DL
−5−ベンジルヒダントイン10g、DL−5−
(3′−メトキシ−4′−ヒドロキシベンジル)ヒダ
ントイン10g、DL−5−(4′−ヒドロキシベン
ジル)ヒダントイン1g、DL−5−インドリ
ルメチルヒダントイン1g、DL−5−メチル
メルカプトエチルヒダントイン1g、DL−5
−イソプロピルヒダントイン1g、DL−5−
イソブチルヒダントイン1gをそれぞれ懸濁し、
N2気流を吹き込み、37℃に48時間保温した。 反応終了後、菌体を遠心分離により除き、遠心
上清中のアミノ酸を実施例1と同様にして定量し
たところ、次の第4表に示す量のL−アミノ酸が
蓄積していた。
【表】 * 第1表と同じ。
実施例 6 グルコース10g/、コーンステイープリカー
20g/を含有する培地をPH7.0に調整し、3
容ミニジヤーフアーメンターに2分注し、アル
スロバクター エスピー DP−B−1002株を接
種し、1/分の通気、700rpmの撹拌下、28℃
で36時間培養した。培養終了後、遠心により菌体
を集め、78gの湿菌体を得た。 上記湿菌体を800mlの精製水に懸濁し、1.2mM
の酢酸コバルト溶液400mlと、80g/のDL−N
−カルバモイルフエニルアラニン400mlを加え、
N2気流吹き込み下、PHを塩酸とアンモニアで6.7
に調節しつつ、37℃に22時間保温した。反応終了
後、菌体は、遠心により回収し、再び上記反応液
作成方法に従い、新たな反応に用いた。 以上の操作を7回にわたつて行つた結果、下表
に記す量のL−フエニルアラニンを含む上清液が
得られた。
【表】
【表】 実施例 7 グルコース10g/、コーンステイープリカー
20g/を含有する培地をPH7.0に調整し、30
容ジヤーフアーメンターに20仕込み、アルスロ
バクター エスピー DP−B−1002株を接種し、
10/分の通気、400rpmの撹拌のもと、28℃、
40時間の培養を行つた。20の培養液からは、平
均642gの湿菌体が得られた。 反応は20g/DL−N−カルバモイルフエニ
ルアラニン及び0.3mM酢酸コバルトを含む反応
液に、第1図に示す菌濃度となるように菌体を加
え、N2気流を吹き込み、塩酸とアンモニアでPH
6.7に調節しつつ、37℃に22時間保温して行つた。 反応終了後、菌体は遠心によつて回収し、培養
液より新たに得られる菌体とともに、上記反応方
法に従い反応液を作成し、反応液量を増加させる
操作を3回繰り返し、1回当りの反応で540gの
L−フエニルアラニンを生成する反応液とした。
それ以後、反応10回目と14回目に新たに菌を補充
しつつ18回の反応を行つたところ、第1図に示す
如く合計8.4KgのL−フエニルアラニンが得られ
た。 実施例 8 グルコース10g/、コーンステイープリカー
20g/、DL−5−インドリルメチルヒダント
イン1.5g/を含有するPH7.0の培地を3容ミ
ニジヤーフアーメンターに2仕込み、アルスロ
バクター エスピー DP−B−1001株を接種し、
別にグルコース10g/、コーンステイープリカ
ー20g/を含有するPH7.0の培地に、同様にア
ルスロバクター エスピー DP−B−1002株を
接種した。そして、各々のミニジヤーフアーメン
ターを1/分の通気、700rpmの撹拌のもと、
28℃40時間の培養を行つた。培養液50mlから遠心
により菌体を集め、生理食塩水で洗浄し、各々の
洗浄菌体を得た。 反応は、50g/DL−5−ベンジルヒダント
イン、1mM FeSO4・7H2O、1mM
MnSO4・5H2O、0.2M NH4Cl−NH4OH(PH9.0)
を含有する反応液10ml、及び50g/D−N−カ
ルバモイルフエニルアラニン、1mM FeSO4
7H2O、1mM MnSO4・5H2O、0.2M NH4Cl
−NH4OH(PH8.0)を含有する反応液10mlの2種
類の反応液を調整し、DP−B−1001株又はDP−
B−1002株の上記洗浄菌体を各々等量ずつ加えて
密栓をし、37℃に24時間保温して行つた。 反応終了後、遠心により菌体を除き、上清液を
得、含まれるL−フエニルアラニンを定量した。
その結果を第6表に示す。
【表】 実施例 9 グルコース10g/、コーンステイープリカー
20g/を含有する培地をPH7.0に調節し、30
容ジヤーフアーメンターに20仕込み、アルスロ
バクター エスピー DP−B−1002株を接種し、
10/分の通気、400rpmの撹拌のもと、28℃、
40時間培養した。培養終了後、遠心により菌体を
集め、828gの湿菌体を得た。 この湿菌体を1.5の精製水に懸濁させ、これ
に50%アクリルアミドモノマー1.25%、N,N′−
メチレンビスアクリルアミド溶液1.5を加え、
均一にし、N,N,N′,N′−テトラメチルエチ
レンジアミン3ml及び2%過硫酸アンモニウム溶
液150mlを加え混和し、厚さ2mmの薄膜状に固化
させた。完全に固化した後、2mm四方に切断し、
固定化菌体ゲル断片を得、6容のカラムに充填
した。 次いで、4.49g/のDL−5−インドリルメ
チルヒダントインと4.84g/のDL−N−カル
バモイルトリプトフアン及び0.3mM酢酸コバル
トを含む0.1Mリン酸緩衝液(PH6.7)を約900
ml/時の流速で37℃に保温された上記カラムに導
いた。 上記反応の操作を15日間にわたつて行つた結
果、第7表に示す量のL−トリプトフアンを含む
反応混合計346が得られた。
【表】 実施例 10 グルコース10g/、コーンステイープリカー
20g/を含有する培地をPH7.0に調整し、3
容ミニジヤーフアーメンターに2分注し、アル
スロバクター エスピー DP−B−1002株を接
種し、1/分の通気、700rpmの撹拌下、28℃
で36時間培養した。培養終了後、遠心により菌体
を集め、78gの湿菌体を得た。 上記湿菌体を800mlの精製水に懸濁し、1.2mM
の酢酸コバルト溶液400mlと、80g/のDL−N
−カルバモイルフエニルアラニン200mlと、16g
のDL−ベンジルヒダントインを懸濁した精製水
200mlとを混合し、N2気流吹き込み下、PHを塩酸
とアンモニアで6.7に調節しつつ、37℃に22時間
保温した。反応終了後、菌体は、遠心により回収
し、反応液上清を得た。上清中には、L−フエニ
ルアラニン25.26g(収率95%)が蓄積していた。
この上清を濃縮、活性炭処理し、冷却することに
より結晶を得た。この結晶の比旋光度を測定した
ところ、〔α〕20 D−34.1°で、すべてL体であつた。 実施例 11 グルコース10g/、コーンステイープリカー
20g/を含有する培地をPH7.0に調整し、3
容ミニジヤーフアーメンターに2分注し、アル
スロバクター エスピー DP−B−1002株を接
種し、1/分の通気、700rpmの撹拌下、28℃
で36時間培養した。培養終了後、遠心により菌体
を集め、78gの湿菌体を得た。 上記湿菌体を800mlの精製水に懸濁し、1.2mM
の酢酸コバルト溶液400mlと、20g/のDL−N
−カルバモイル−3−O−メチルドーパ200mlと
28gのDL−5−(3′−メトキシ−4′−ヒドロキシ
ベンジル)ヒダントインを懸濁した精製水200ml
を混合し、N2気流吹き込み下、PHを塩酸とアン
モニアで6.7に調節しつつ、37℃に22時間保温し
た。反応終了後、菌体は、遠心により回収し、反
応液上清を得た。上清中には、L−3−O−メチ
ルドーパ26.09g(収率92%)が蓄積していた。
この上清を濃縮、活性炭処理し、冷却することに
より、L−3−O−メチルドーパ一水塩の結晶を
得た。この結晶の旋光度を測定したところ、〔α〕
20 D−25.5°で、すべてL体であつた。
【図面の簡単な説明】
第1図はDL−N−カルバモイルフエニルアラ
ニンにアルスロバクター エスピー DP−B−
1002を作用させた場合のL−フエニルアラニンの
生成量と反応の際の反応液中の菌濃度を各反応毎
に表わした図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 アルスロバクター属に属し5置換ヒダントイ
    ン及びN−カルバモイルアミノ酸をL−アミノ酸
    に転換する能力を有するアルスロバクター エス
    ピー DP−B−1001菌株又はその変異株である
    アルスロバクター エスピー DP−B−1002菌
    株の培養物を、次式()及び()、 【式】【式】 (式中、RはN−カルバモイルアミノ酸残基又は
    ヒダントイン残基を示す) で表わされるN−カルバモイルアミノ酸又は/及
    び5置換ヒダントインに作用させることを特徴と
    する次式()、 (式中、Rは前記と同じ) で表わされるL−アミノ酸の製造方法。
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