JPH0636746B2 - L―グルタミン酸の製造方法 - Google Patents

L―グルタミン酸の製造方法

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JPH0636746B2
JPH0636746B2 JP60186453A JP18645385A JPH0636746B2 JP H0636746 B2 JPH0636746 B2 JP H0636746B2 JP 60186453 A JP60186453 A JP 60186453A JP 18645385 A JP18645385 A JP 18645385A JP H0636746 B2 JPH0636746 B2 JP H0636746B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 L−グルタミン酸は調味料などの食品素材としてまた各
種化成品の原料として広く利用されている。本発明はL
−グルタミン酸を効率よく製造する方法に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
L−グルタミン酸は一般的に発酵法で生産されている。
このL−グルタミン酸の生産性の改良する研究は種々行
なわれ、例えば発酵液へのL−グルタミン酸の蓄積量を
増すために原料である糖質等を追加添加したり、あるい
はL−グルタミン酸生産菌(以下、発酵菌ということが
ある。)が要求する酸素を充分に与える方法等の技術が
開発されている。また、発酵菌の種培養に要する原料や
時間を節約するために一度発酵生産を終えた菌体を発酵
液から回収してこれを次の培地に懸濁して再利用する方
法も開発されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
いずれにしても従来の方法は発酵液に蓄積させるL−グ
ルタミン酸の濃度を高めることによって生産性を向上さ
せようとしていた。しかしながら、このような方法では
発酵後半における発酵菌のL−グルタミン酸生産能力が
低下してしまうため大巾な生産性の向上を望めないとい
う問題があった。
また、一度発酵の終了した菌体を再利用する場合にはこ
の菌のL−グルタミン酸生産能が低下していて効率のよ
いL−グルタミン酸生産を行なえないという問題点もあ
った。この方法は菌体の回収から次の培地への懸濁に至
る間に雑菌に汚染されやすいことも問題であった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らはこのような問題点を解決してL−グルタミ
ン酸を効率よく製造する方法を開発するべく種々検討の
結果、従来の菌体を回収して再利用する方法においては
発酵の後半に菌体が高い濃度のL−グルタミン酸や高い
浸透圧にさらされているためにL−グルタミン酸の生産
能が低下していることを見出した。そして、発酵中に発
酵液の一部を引き抜いて新しい培地を補充することによ
り菌体を高い濃度のグルタミン酸や高い浸透圧にさらす
ことを避ければ菌体がL−グルタミン酸の高い生産能を
長期間にわたって維持し、L−グルタミン酸を効率よく
製造しうることを見出して、この知見に基いて本発明を
完成するに至った。
すなわち、本発明は、少なくとも反応槽、該反応槽に接
続されそこから排出される反応液から菌体を遠心分離す
る菌体分離装置、該菌体分離装置に接続されそこから排
出される上清液からL−グルタミン酸を分離するグルタ
ミン酸分離装置及び前記菌体分離装置から排出される菌
体液を前記反応槽に戻す配管とを有する装置を用い、前
記反応槽にL−グルタミン酸生産菌及びビオチンを反応
液中の濃度として50〜500γ/と脂肪酸もしくはその
エステルを反応液中の濃度として0.05〜0.5%又はペニ
シリンを反応液中の濃度として1〜10U/mと基質溶
液を入れてL−グルタミン酸生成反応を行なわせ、該反
応槽内の反応液の一部を抜き出して前記菌体分離装置で
菌体を遠心分離し、分離された菌体液は前記反応槽内に
返送し、一方、菌体を分離した上清液は前記グルタミン
酸分離装置に送ってそこでL−グルタミン酸を分離し、
前記反応槽にはビオチンを50〜500γ/と脂肪酸もし
くはそのエステルを0.05〜0.5%又はペニシリンを1〜1
0U/mを含むその基質溶液を供給補充して反応を継
続させ、その際交換する液量は1時間あたり反応液総液
量の5%以上にし、上記の各操作を連続的又は間欠的に
繰り返して反応槽内の反応液のL−グルタミン酸濃度を
8〜15%に調節することによりなる発酵法によるL−グ
ルタミン酸の製造方法に関するものである。
本発明の方法に使用するL−グルタミン酸生産菌は特に
制限されるものではなく、L−グルタミン酸発酵に使用
されている通常の発酵菌を使用すればよい。例として
は、ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタムATCC13
869、ブレビバクテリウム・フラバムATCC14067、コリネ
バクテリウム・グルタミクムATCC13032等を挙げるとこ
ができる。
基質溶液はグルコース、シュクロース、糖蜜、デンプン
加水分解物、エタノール、有機酸、炭化水素等L−グル
タミン酸発酵用の公知の基質(炭素源)の溶液である。
この基質溶液にはL−グルタミン酸発酵用の通常の培地
成分、例えば硫安、硝安、塩安、アンモニア、尿素、ア
ミノ酸等の窒素源、リン酸1カリ、リン酸2カリ、リン
酸1ナトリウム、硫酸マグネシウム、鉄塩、マンガン塩
等の無機塩類、大豆蛋白加水分解物等の有機栄養物等を
適宜添加することができる。窒素源、無機塩類、有機栄
養物などの濃度は通常の培地における濃度と同程度でよ
い。
本発明の方法においては上記基質のほか、ビチオン又は
その誘導体と脂肪酸もしくはそのエステル又はペニシリ
ンもしくはその誘導体を添加する。
脂肪酸は炭素数が12〜18の飽和高級脂肪酸であり、その
エステルはグリセロールエステル、ソルビタンエステ
ル、シュクロースエステル、ポリエチレングリコールエ
テル、ポリオキシエチレンソルビタンエステルなどであ
る。
ビチオン又はその誘導体は発酵菌のL−グルタミン酸生
産能を長期間にわたって保持されるために有効である。
添加量は反応液中の濃度が50γ/〜500γ/程度
になるようにする。
L−グルタミン酸を効率よく産生させるためにビオチン
に加えて脂肪酸もしくはそのエステル又はペニシリンも
しくはその誘導体を加えることが有効である。脂肪酸も
しくはそのエステルの場合には反応液中の濃度として
0.05%〜0.5%程度が適当であり、ペニシリンも
しくはその誘導体の場合には反応液中の濃度として1U
/m〜10U/m程度が適当である。
上記の各成分は基質溶液とは別にして直接反応槽に投入
してもよい。特に、ビオチン又はその誘導体、脂肪酸又
はその誘導体及びペニシリン又はその誘導体は別に添加
しうるようにして反応液における濃度を適正範囲に調整
できるようにしておくことが好ましい。
本発明の方法に利用される装置の一例概要を第1図に示
す。
反応槽はL−グルタミン酸生成反応を行なわせるところ
であり、温度調節機構、反応液への通気機構及びpH調整
機構を備えるとともに菌体及び基質溶液の投入口と反応
液の排出口が設けられている必要がある。その他、攪拌
装置と、溶存酸素濃度計、基質濃度計、各種培地成分の
濃度計、L−グルタミン酸濃度計、液面計などの各種計
器類等を適宜設けてもよい。反応槽の形状は如何なるも
のであってもよく、例えば円筒形、箱形などでよい。こ
のような反応槽には従来の発酵槽を利用することができ
る。
反応槽から抜き出される反応液中には通常基質が残存し
ているので、一旦これを中間槽に入れてそこでこの基質
を質化させてL−グルタミン酸に変えることが好まし
い。中間槽は温度及びpHの調節機構及び通気機構を備え
ているものがよく、そのほか必要により前記反応槽に設
けた機器類等を適宜付加する。この中間槽には完全混合
槽あるいは滞留管型反応槽を利用できる。中間槽は連続
的に基質溶液を加えて連続的に反応液を抜き出す方式に
おいては必要度が高く、逆に間欠的にこれらを行なう方
式においては中間槽を省略できる場合もある。
菌体分離装置には、遠心分離のものを用いる。但し、菌
体分離中に菌体が高温にならないように配慮する必要が
ある。本発明の方法には連続型の遠心分離機も好ましく
使用できるが、この遠心分離機は分離中に菌体が加熱さ
れてしまうタイプのものもある。そのような場合には反
応液を予め冷却してから菌体分離する必要がある。
菌体分離装置から排出される菌体液側は反応槽に戻すよ
うに配管され、一方、上清液側はグルタミン酸分離装置
に配管接続される。
グルタミン酸分離装置は通常の装置でよく、例えば晶析
缶と結晶分離機の組合せ、イオン交換樹脂塔、電気透析
装置などを利用すればよい。
これらのほかには基質溶液調製槽、その貯槽、種培養槽
とこれに必要な付属装置などが適宜設けられる。
このような装置を用いてL−グルタミン酸を製造するに
あたっては、まず反応槽に菌体と基質溶液を入れて5〜
30時間程度反応させると菌体がL−グルタミン酸を効
率的に生産しうるに必要な程度まで増殖する。この時間
が短かすぎると菌体量が不足してその後の効率的なL−
グルタミン酸の生産が困難になり、一方長すぎると基質
が消費しつくされて菌体のL−グルタミン酸生産能が低
下してしまう。
そこで反応液の一部を反応槽から中間槽に送り、一方基
質貯槽から反応槽に基質溶液を送って液量の減少分を補
充して反応を続行させる。この交換する液量は1時間あ
たり通常反応液総液量の5%以上好ましくは10%以上
になるようにする。この交換液量が少なすぎると反応槽
内でのL−グルタミン酸濃度が高くなりすぎたりあるい
は浸透圧が高くなりすぎたりして菌体のL−グルタミン
酸生産能が低下してしまう。液の交換は連続的であって
もよく間欠的であってもよい。
反応槽内における反応液の基質濃度は0.1〜5%程度
になるようにコントロールする。0.1%以下に下がる
と基質の質化速度が低下し、L−グルタミン酸の生産速
度が低下してしまう。一方、5%を越えると基質の濃度
阻害とか浸透圧の上昇による阻害が現われL−グルタミ
ン酸生産速度がやはり低下してしまう。
この反応液のL−グルタミン酸濃度は8〜15%程度に
なるようにコントロールする。8%以下では上清液から
のL−グルタミン酸の分離効率が悪くなり、一方15%
を越えると発酵菌のL−グルタミン酸生産能が阻害され
てL−グルタミン酸の生産速度が低下する。
反応液の浸透圧は無機塩の濃度、アンモニアの濃度、L
−グルタミン酸の濃度、基質濃度、窒素源の濃度などの
上昇に従って高まる。この浸透圧が2000オスモモル
を越えるとL−グルタミン酸の生産速度が低下するので
これ以下になるように管理する。
反応液のpHは発酵菌がL−グルタミン酸を生産する速度
の最も大きいところに調整するのがよく、このpHは通常
は7〜8の範囲内になるようにコントロールすればよ
い。また、温度も発酵菌が長期間にわたりL−グルタミ
ン酸生産能を高く維持できる範囲に調整するのがよく、
通常は30〜40℃に維持される。主反応槽から送液を
開始するまでの増殖期においては30〜35℃で菌を速
やかに増殖させ、送液開始後は35〜40℃に維持する
ことが一般に好ましい。
反応中、反応液は通気するとともに必要により攪拌して
反応液を好気的条件に保つ。反応液の溶存酵素分圧は
0.1〜10%程度に維持するのがよい。0.1%以下
になると乳酸等の有機酸やL−アラニン等のL−グルタ
ミン酸以外のアミノ酸を生成してL−グルタミン酸の生
産速度が低下する。一方10%を越えると菌体の構成成
分である脂質等の酸化が促進され、L−グルタミン酸の
生産能が低下する。溶存酸素分圧はガルバニー型、ポー
ラロ型等の一般的な溶存酸素電極で測定することがで
き、空気を飽和させたときを21%とした値である。
また、反応中ビオチン等の濃度も適当な範囲に維持され
るよう調節を行なうことが好ましい。
中間槽においては反応液中に残存している基質を資化さ
せ、そのためにこの槽を30〜40℃程度に保つととも
に必要により通気攪拌を行なう。菌体分離装置が連続遠
心型の場合には基質を資化させた後5〜10℃程度に冷
却してから菌体分離装置に送ることが好ましい。
菌体分離装置で分離された菌体液は反応槽に戻すが、一
部は引き抜いてその分を別途種培養して得た菌体を補充
していくことによりさらに長期間の連続運転が可能にな
る。
一方、上清液はグルタミン酸分離装置に送ってそこでL
−グルタミン酸を分離する。
〔作用〕
本発明の方法においては、微生物を基質となる原料を混
合し、L−グルタミン酸の生成反応を行わしめる際に、
L−グルタミン酸の蓄積やその他のL−グルタミン酸生
成反応を阻害する物質の蓄積や環境の悪化が起こる前に
その反応液の一部を入れかえ、常に微生物にとってGH
生成により適した環境条件を維持し、反応液の入れかえ
のために反応槽から排出された微生物を雑菌に汚染され
ないように生産物を含む培養液と分離し、再度反応槽へ
返送するという方法で、長時間の間微生物のL−グルタ
ミン酸生成活性を維持したまま効率良くL−グルタミン
酸を製造することを可能にしている。
〔実施例〕
以下実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例1. グルコース30g/、KH2PO41g/、MgSO4・7aq0.4
g/、尿素4g/、FeSO4・7aq20mg/、MnSO4・4
aq20mg/、大豆蛋白酸加水分解物5m/、ビオ
チン300μg/を含む培地50を80容小型発
酵槽に入れ、120℃、10分加熱滅菌した。冷却後、
コリネバクテリウム・グルタミクムATCC13032を接種
し、24時間31.5℃にて種培養した。この種培養液
50をグルコース100g/、KH2PO41g/、大
豆蛋白酸加水分解物20m/、ビオチン300μg/
、MgSO4・7aq1g/を含む基質溶液950を予め
滅菌した1.5k容反応槽に入れ、31.5℃に保温
した。除菌空気を毎分1k通気し、pHをNH3ガスにて
7.5に保つようにして250rpmで攪拌した。開始後5時
間目に10の滅菌水に溶解したペニシリンGを10U/
mの濃度となるように添加した。さらに5時間の反応
を続けた後、反応液を毎時100の速度で31.5℃
に保温した滞溜管に通した。その後、10℃の液温にな
るまで熱交換器を通過させることにより冷却し、ウエス
トファリヤー社製連続型遠心分離機に導いた。9:1の
液量比となるように菌体を含まない軽液と菌体を含んだ
重液とに別け、重液は反応槽に戻し、軽液は中和晶析槽
へ入れた。グルコース150g/、KH2PO41g/、大
豆蛋白酸加水分解物5m/、ビオチン300μg/
、MgSO4・7ap1g/、ペニシリンG10U/mを
含む基質溶液を毎時90の速度で連続的に供給し、反
応槽内の液量を一定に保った。この培養を48時間続け
た後、反応槽内の培養液も含め中和晶析槽へ送り、全部
で5300のL−グルタミン酸含有液を得た。この液より
L−グルタミン酸515kgを得た。
一方、同様に調製した種培養液50をグルコース10
0g/、KH2PO41g/、大豆蛋白酸加水分解物20
m/、ビオチン300μg/、MgSO4・7aq1g/
を含む基質溶液950を予め滅菌した1.5k容
反応槽に入れ、31.5℃に保温した。除菌空気を毎分
1k通気し、pHをNH3ガスにて7.5に保つようにし
て250rpmで攪拌した。開始後5時間目に10の滅
菌水に溶解したペニシリンGを10U/mの濃度にな
るように添加した。さらに5時間反応させた後今度は反
応液を反応槽外にとり出すことなく、グルコース500
g/、KH2PO41g/、大豆蛋白酸加水分解物5m
/、ビオチン300μg/、MgSO4・7ap1g/、
ペニシリンG10U/mを含む基質溶液を毎時15k
ずつ連続的に供給し、48時間まで反応を続けた。その
結果1550のL−グルタミン酸を含む反応液を得、この
反応液よりL−グルタミン酸を192kg得た。
〔発明の効果〕
本発明の方法により、L−グルタミン酸を高い生産速度
で連続生産することができる。また、廃菌体の排出量が
少ないことからその処理の手間及びコストを節減でき
る。連続生産方式の採用により労力負担を低下させると
ともに装置の効率的利用を可能にしコストを全体として
大巾に低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法に使用される装置の一例の概要を
示すフローシートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭55−24876(JP,B2) 欧州特許公開139592(EP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも反応槽、該反応槽に接続されそ
    こから排出される反応液から菌体を遠心分離する菌体分
    離装置、該菌体分離装置に接続されそこから排出される
    上清液からL−グルタミン酸を分離するグルタミン酸分
    離装置及び前記菌体分離装置から排出される菌体液を前
    記反応槽に戻す配管とを有する装置を用い、 前記反応槽にL−グルタミン酸生産菌及びビオチンを反
    応液中の濃度として50〜500γ/と脂肪酸もしくはそ
    のエステルを反応液中の濃度として0.05〜0.5%又はペ
    ニシリンを反応液中の濃度として1〜10U/mと基質
    溶液を入れてL−グルタミン酸生成反応を行なわせ、 該反応槽内の反応液の一部を抜き出して前記菌体分離装
    置で菌体を遠心分離し、 分離された菌体液は前記反応槽内に返送し、 一方、菌体を分離した上清液は前記グルタミン酸分離装
    置に送ってそこでL−グルタミン酸を分離し、 前記反応槽にはビオチンを50〜500γ/と脂肪酸もし
    くはそのエステルを0.05〜0.5%又はペニシリンを1〜1
    0U/mを含むその基質溶液を供給補充して反応を継
    続させ、 その際交換する液量は1時間あたり反応液総液量の5%
    以上にし、 上記の各操作を連続的又は間欠的に繰り返して反応槽内
    の反応液のL−グルタミン酸濃度を8〜15%に調節する
    ことよりなる発酵法によるL−グルタミン酸の製造方法
  2. 【請求項2】反応槽と菌体分離装置の間に中間槽を設
    け、反応槽から抜き出された反応液をそこでさらに反応
    させて残存している基質を資化させた後菌体分離装置で
    菌体分離する特許請求の範囲第1項記載の製造方法
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