JPH0638752B2 - 醗酵法による2−ケト−l−グロン酸の製造法 - Google Patents

醗酵法による2−ケト−l−グロン酸の製造法

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JPH0638752B2
JPH0638752B2 JP61251130A JP25113086A JPH0638752B2 JP H0638752 B2 JPH0638752 B2 JP H0638752B2 JP 61251130 A JP61251130 A JP 61251130A JP 25113086 A JP25113086 A JP 25113086A JP H0638752 B2 JPH0638752 B2 JP H0638752B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、L−アスコルビン酸合成の中間体として有用
な2−ケト−L−グロン酸の醗酵法による製造法に関す
る。
従来の技術 L−アスコルビン酸合成の中間体として有用な2−ケト
−L−グロン酸は、工業的に確立されたいわゆるライヒ
シュタイン法[ヘルベチカ・キミカ・アクタ(Helvetic
a Chimica Acta)第17巻,311頁,(1934)]によ
って生産されてきた。しかし、この方法は工程数も多
く、多量の溶媒を必要とし現代の工業技術として満足す
べきものではない。また一方でライヒシュタイン法に代
わる方法として、主に微生物を使った方法がいくつか提
案されてきている。例えばグルコースを微生物的に酸化
して5−ケト−D−グルコン酸を生成せしめ、これを化
学的、または微生物的に還元してL−イドン酸とし、こ
れをまた微生物的に酸化して2−ケト−L−グロン酸を
得る方法[米国特許第2,421,611号]さらにはグルコー
スを微生物的に酸化して、2,5−ジケト−D−グルコ
ン酸とし、これをさらに微生物的、化学的に2−ケト−
L−グロン酸にする方法[特公昭39−14493,特
公昭53−25033,特公昭56−15877,特公
昭59−35920]が検討されてきた。
発明が解決しようとしている問題点 しかしこれらの方法に用いられる化学的還元工程即ち、
前者の5−ケト−D−グルコン酸のL−イドン酸への還
元と後者の2,5−ジケト−D−グルコン酸の2−ケト
−L−グロン酸への還元は立体特異性に問題があり、そ
れぞれ前者ではD−グルコン酸、後者では2−ケト−D
−グルコン酸を副生し収率の低下をきたす。また前記の
還元を微生物で行う場合は、還元エネルギー源として余
分の糖質を微生物に供給せねばならずやはり収率の低下
をもたらすものである。この点L−ソルボースを出発原
料とする場合は酸化工程のみで2−ケト−L−グロン酸
を製造することができる。事実この方法をとる試みがグ
ルコノバクター属,シュードモナス属,セラチア属アク
ロモバクター属およびアルカリゲネス属の細菌を用いて
なされている。[バイオテクノロジー・アンド・バイオ
エンジニアリング(Biotechnology and Bioengineeri
ng)第14巻,799頁,(1972),特公昭41−
159,特公昭41−160,米国特許第3,043,749
号,特公昭49−39838,中国微生物学報,第20
巻,第246頁(1980)および第21巻,第185
頁(1981)] しかしこれまでに公表された菌株の成績は充分な収率が
得られていず、工業的に利用されるには程遠いものであ
った。
問題点を解決するための手段 本発明者らは、この様な事情に鑑み、工業的に有利な2
−ケト−L−グロン酸の製造法につき種々研究を行った
結果、和歌山県の土壌資料から分離した細菌,K591
s株,滋賀県の土壌資料から分離した細菌,12−5
株,12−15株,12−4株および22−3株が従来
の知見を遥かに上廻る収率でL−ソルボースを2−ケト
−L−グロン酸に変換し、また分類学的研究の結果、こ
れまでに知られない新しい細菌であることを見い出し、
本発明を完成するにいたった。
すなわち、本発明は、(1)シュードグルコノバクター属
に属し、L−ソルボースを2−ケト−L−グロン酸に酸
化する能力を有する微生物またはその処理物を、L−ソ
ルボースに接触させて2−ケト−L−グロン酸を生成蓄
積せしめ、これを採取することを特徴とする2−ケト−
L−グロン酸の製造法および(2)シュードグルコノバ
クター属に属し、L−ソルボースを2−ケト−L−グロ
ン酸に酸化する能力を有する微生物またはその処理物
を、バチルス属,シュードモナス属,プロテウス属,シ
トロバクター属,エンテロバクター属,エルウィニア
属,キサントモナス属またはフラボバクテリウム属に属
する微生物のうち少なくとも一種の存在下、L−ソルボ
ースに接触させて2−ケト−L−グロン酸を生成蓄積せ
しめ、これを採取することを特徴とする2−ケト−L−
グロン酸の製造法である。
前記5菌株のうちK591s,12−5両菌株の分類学
的性状は次の通りである。
(a)形 態 (1)桿菌。細胞の大きさは0.3〜0.5×0.7〜
1.4μm。
(2)細胞の多形性は認められない。
(3)運動性を有し、2〜4本の極鞭毛を有する。
(4)胞子を形成しない。
(5)グラム陰性。
(6)非抗酸性。
(b)生育の状態 (1)肉汁寒天平板培養:殆ど生育しない。酵母エキス
添加肉汁寒天平板培養では円形,全縁,平滑,乳白色。
(2)酵母エキス添加肉汁寒天斜面:生育中程度,糸
状,平滑,乳白色。
(3)酵母エキス添加肉汁液体培養:生育中程度,培地
全体を均一に混濁する。
(4)肉汁ゼラチン穿刺培養:上部のみ微弱に生育。ゼ
ラチンは液化しない。
(5)リトマスミルク:酸性化する。凝固する。
(c)生理学的性質 (1)硝酸の還元は微弱であるが陽性。
(2)脱窒反応は認められない。
(3)メチルレッド(MR)テストは陽性。
(4)フォーゲス・プロスカウエル(VP)テストは陰
性。
(5)インドールを生成しない。
(6)硫化水素を生成しない。
(7)デンプンを加水分解しない。
(8)クエン酸の利用性は陰性。
(9)アンモニウム塩を利用する。
(10)色素の生成は認められない。
(11)ウレアーゼを生成する。
(12)オキシダーゼは陽性。
(13)カタラーゼは陽性。
(14)16〜36℃で生育し、至適生育温度は24〜34
℃。pH5.5〜8.7で生育し、至適生育pHは6.0〜
7.5。
(15)好気性。
(16)ヒュー・ライフソンのOFテストで糖の分解は酸化
的。
(17)L−アラビノース,D−キシロース,D−グルコー
ス,D−フラクトース,D−ガラクトース,D−マンノ
ース,麦芽糖,ショ糖,乳糖,トレハロース,D−マン
ニトール,グリセロールから酸を生成するが、ガスは生
成されない。
D−ソルビトール,イノシトール,デンプンから酸、ガ
スの生成は認められない。
(d)その他の性質 (1)エタノールから微弱ではあるが酢酸を生成する。
(2)ビオチン,チアミン,リボフラビンおよび補酵素
A(以下CoAと称することもある)を生育に要求す
る。
(3)グリセロールからジハイドロオキシアセトンを生
成する。
(4)DNAのグアニン+シトシン含量は67±1モル
%。
(5)イソプレンユニット数10のユビキノン(CoQ
10)を有する。
(6)L−ソルボースから著量の2−ケト−L−グロン
酸を生成する。
(7)ストレプトマイシンに耐性を有する。
ついで12−15株の分類学的性状は以下の通りであ
る。
(a)形 態 (1)桿菌。細胞の大きさは0.3〜0.5×0.7〜
1.4μm。
(2)細胞の多形性は認められない。
(3)運動性を有し、2〜4本の極鞭毛を有する。
(4)胞子を形成しない。
(5)グラム陰性。
(6)非抗酸性。
(b)生育の状態 (1)肉汁寒天平板培養:殆ど生育しない。酵母エキス
添加肉汁寒天平板培養では円形,全縁,平滑,乳白色。
(2)酵母エキス添加肉汁寒天斜面:生育中程度,糸
状,平滑,乳白色。
(3)酵母エキス添加肉汁液体培養:生育中程度,培地
全体を均一に混濁する。
(4)肉汁ゼラチン穿刺培養:上部のみ微弱に生育。ゼ
ラチンは液化しない。
(5)リトマスミルク:酸性化するが凝固しない。
(c)生理学的性質 (1)硝酸の還元は陰性。
(2)脱窒反応は認められない。
(3)メチルレッド(MR)テストは陽性。
(4)フォーゲス・プロスカウエル(VP)テストは陰
性。
(5)インドールを生成しない。
(6)硫化水素を生成しない。
(7)デンプンを加水分解しない。
(8)クエン酸の利用性は陰性。
(9)アンモニウム塩を利用する。
(10)色素の生成は認められない。
(11)ウレアーゼを生成する。
(12)オキシダーゼは陽性。
(13)カタラーゼは陽性。
(14)23〜32℃で生育し、至適生育温度は28〜32
℃。pH6.0〜7.5で生育し、至適生育pHは6.5〜
7.1。
(15)好気性。
(16)ヒュー・ライフソンのOFテストで糖の分解は酸化
的。
(17)L−アラビノース,D−キシロース,D−グルコー
ス,D−フラクトース,D−ガラクトース,D−マンノ
ース,麦芽糖,ショ糖,乳糖,トレハロース,グリセロ
ールから酸を生成するが、ガスは生成されない。D−マ
ンニトール,D−ソルビトール,イノシトール,デンプ
ンから酸、ガスの生成は認められない。
(d)その他の性質 (1)エタノールから微弱ではあるが酢酸を生成する。
(2)ビオチン,チアミン,リボフラビンおよびCoA
を生育に要求する。
(3)グリセロールからジハイドロオキシアセトンを生
成する。
(4)DNAのグアニン+シトシン含量は67±1モル
%。
(5)イソプレンユニット数10のユビキノン(CoQ
10)を有する。
(6)L−ソルボースから著量の2−ケト−L−グロン
酸を生成する。
(7)ストレプトマイシンに耐性を有する。
また12−4株の分類学的性状を記載すると次の通りで
ある。
(a)形 態 (1)桿菌。細胞の大きさは0.3〜0.5×0.7〜
1.4μm。
(2)細胞の多形性は認められない。
(3)運動性を有し、2〜4本の極鞭毛を有する。
(4)胞子を形成しない。
(5)グラム陰性。
(6)非抗酸性。
(b)生育の状態 (1)肉汁寒天平板培養:微少コロニーとしてのみ生育
し、充分な観察はできない。酵母エキス添加肉汁寒天平
板培養では円形,全縁,平滑,乳白色。
(2)酵母エキス添加肉汁寒天斜面:生育中程度,糸
状,平滑,乳白色。
(3)酵母エキス添加肉汁液体培養:生育中程度,培地
全体を均一に混濁する。
(4)肉汁ゼラチン穿刺培養:上部のみ微弱に生育。ゼ
ラチンは液化しない。
(5)リトマスミルク:酸性化するが凝固しない。
(c)生理学的性質 (1)硝酸の還元は陰性。
(2)脱窒反応は認められない。
(3)メチルレッド(MR)テストは陽性。
(4)フォーゲス・プロスカウエル(VP)テストは陰
性。
(5)インドールを生成しない。
(6)硫化水素を生成する。
(7)デンプンを加水分解しない。
(8)クエン酸の利用性は陰性。
(9)アンモニウム塩を利用する。
(10)色素の生成は認められない。
(11)ウレアーゼを生成する。
(12)オキシダーゼは陽性。
(13)カタラーゼは陽性。
(14)16〜36℃で生育し、至適生育温度は24〜34
℃。pH5.5〜8.2で生育し、至適生育pHは6.0〜
7.5。
(15)好気性。
(16)ヒュー・ライフソンのOFテストで糖の分解は酸化
的。
(17)L−アラビノース,D−キシロース,D−グルコー
ス,D−フラクトース,D−ガラクトース,D−マンノ
ース,麦芽糖,ショ糖,乳糖,トレハロース,グリセロ
ールから酸を生成するが、ガスは生成されない。D−マ
ンニトール,D−ソルビトール,イノシトール,デンプ
ンから酸、ガスの生成は認められない。
(d)その他の性質 (1)エタノールから微弱ではあるが酢酸を生成する。
(2)ビオチン,チアミンおよびリボフラビンとCoA
またはパントテン酸を生育に要求する。
(3)グリセロールからジハイドロオキシアセトンを生
成する。
(4)DNAのグアニン+シトシン含量は67±1モル
%。
(5)イソプレンユニット数10のユビキノン(CoQ
10)を有する。
(6)L−ソルボースから著量の2−ケト−L−グロン
酸を生成する。
(7)ストレプトマイシンに耐性を有する。
さらに22−3株の分類学的性状は次の通りである。
(a)形 態 (1)桿菌。細胞の大きさは0.3〜0.5×0.7〜
1.4μm。
(2)細胞の多形性は認められない。
(3)運動性を有し、2〜4本の極鞭毛を有する。
(4)胞子を形成しない。
(5)グラム陰性。
(6)非抗酸性。
(b)生育の状態 (1)肉汁寒天平板培養:微少コロニーとしてのみ生育
し、充分な観察はできない。酵母エキス添加肉汁寒天平
板培養では円形,全縁,平滑,乳白色。
(2)酵母エキス添加肉汁寒天斜面:生育中程度,糸
状,平滑,乳白色。
(3)酵母エキス添加肉汁液体培養:生育中程度,培地
全体を均一に混濁する。
(4)肉汁ゼラチン穿刺培養:上部のみ微弱に生育。ゼ
ラチンは液化しない。
(5)リトマスミルク:酸性化するが凝固しない。
(c)生理学的性質 (1)硝酸の還元は微弱であるが陽性。
(2)脱窒反応は認められない。
(3)メチルレッド(MR)テストは陽性。
(4)フォーゲス・プロスカウエル(VP)テストは陰
性。
(5)インドールを生成しない。
(6)硫化水素を生成しない。
(7)デンプンを加水分解しない。
(8)クエン酸の利用性は陰性。
(9)アンモニウム塩を利用する。
(10)色素の生成は認められない。
(11)ウレアーゼを生成する。
(12)オキシダーゼは陽性。
(13)カタラーゼは陽性。
(14)16〜38℃で生育し、至適生育温度は24〜34
℃、pH5.5〜8.7で生育し、至適生育pHは6.0〜
7.8。
(15)好気性。
(16)ヒュー・ライフソンのOFテストで糖の分解は酸化
的。
(17)L−アラビノース,D−キシロース,D−グルコー
ス,D−フラクトース,D−ガラクトース,D−マンノ
ース,麦芽糖,ショ糖,乳糖,トレハロース,グリセロ
ールから酸を生成するが、ガスは生成されない。D−マ
ンニトール,D−ソルビトール,イノシトール,デンプ
ンから酸、ガスの生成は認められない。
(d)その他の性質 (1)エタノールから微弱ではあるが酢酸を生成する。
(2)ビオチン,チアミンおよびリボフラビンとCoA
またはパントテン酸を生育に要求する。
(3)グリセロールからハイドロオキシアセトンを生成
する。
(4)DNAのグアニン+シトシン含量は67±1モル
%。
(5)イソプレンユニット数10のユビキノン(CoQ
10)を有する。
(6)L−ソルボースから著量の2−ケト−L−グロン
酸を生成する。
(7)ストレプトマイシンに耐性を有する。
以上土壌分離細菌5株の分類学的諸性質を、バージーズ
・マニュアル・オブ・デタミネーティブ・バクテリオロ
ジー (Befgey′s manual of Determinative
Bacteriology)第8版(1974年)およびバージーズ
・マニュアル・オブ・システマティック・バクテリオロ
ジー(Ber-gey′s manual of Systematic Bacterio
logy)第1巻(1984年)に照合してみると、5菌株
即ち、K591s株,12−5株,12−15株,12
−4株と22-3株は、グラム陰性,極鞭毛を有する運動性
桿菌で、好気性、オキシダーゼ陽性であることからシュ
ードモナス(Pseudomonas)属細菌種と一応は考えられ
る。生育因子を要求すること、DNAのグアニンとシト
シンとの総含量が67±1モル%であること、キノン系
はイソプレンユニット数10のユビキノンであることか
ら、この属のセクションIVのRNAグループIVに属する
シュードモナス・ディミニュタ(Pseudomonas diminut
a),シュードモナス・ベシキユラリス(Pseudomonas
vesicularis)に類似している。しかしながらエタノー
ルから微弱ながらも酢酸を生成すること、グリセロール
からジハイドロオキシアセトンを生成することはシュー
ドモナス属菌の性質とは異なる。
これらの性質は、グルコノバクター(Glucono-bacter)
属菌種のそれである。しかしまたこれ等5菌株はオキシ
ダーゼテストが陽性であること、pH4.5では生育でき
ないこと,糖(力源)を含まない酵母エキス添加肉汁培
地またはペプトン−酵母エキス培地でよく生育出来るこ
と、DNAグアニンとシトシンとの総含量が67±1モ
ル%であること等の性質はグルコノバクター属の菌種の
それとは異なる。
従って、これら5菌株即ち、K591s株,12−5
株,12−15株,12−4株と22−3株は既知の属
に該当するものを見い出だすことが出来ず新しい属の新
菌種とみなさざるを得ない。そこでK591s株,12
−5株,12−15株,12−4株と22−3株の5菌
株はシュードグルコノバクター・サッカロケトゲネス
(Pseudogluconobacter saccharoketogenes)と命名さ
れた。
ここでこれ等5菌株の栄養要求性について触れると、K
591s株,12−5株および12−15株はCoAを
生育に要求する珍しい性質を有している。これら3株の
CoA要求性はパントテン酸によって代替することは出
来ない。一方12−4株と22−3株はCoA存在下に
おいてもパントテン酸存在下においても生育出来る。
以下、これらのシュードグルコノバクター・サッカロケ
トゲネスを酸化菌と称することもある。
本発明に用いられる菌株は上記した5菌株は勿論のこ
と、例えば、5菌株を紫外線やX線照射したり、N−メ
チル−N′−ニトロ−N−ニトロソグアニジン(ニトロ
ソグアニジン),メチルメタンスルホン酸,ナイトロジ
エンマスタードの様な変異誘起剤で処理して得られる変
異株も有利に用いられる。その例としてシュードグルコ
ノバクター・サッカロケトゲネスK591sからニトロ
ソグアニジン処理によって誘導されたTH14−86株
を挙げることができる。TH14−86株はL−ソルボ
ースから2−ケト−L−グロン酸生成能が増強されてい
る他は、親株であるK591s株と同じ分類学的性質を
示した。
上記シュードグルコノバクター・サッカロケトゲネスK
591s株,12−5株およびTH14−86株は、昭
和60年(1985年)9月19日に、シュードグルコ
ノバクター・サッカロケトゲネス12−15株,12−
4株および22−3株は、昭和60年(1985年)1
2月16日にIFO 14464,IFO 1446
5, IFO 14466, IFO 14482,
IFO14483,およびIFO14484としてそれ
ぞれ寄託され、またシュードグルコノバクター・サッカ
ロケトゲネスK591s株,12−5株およびTH14
−86株は、昭和60年10月7日に、シュードグルコ
ノバクター・サッカロケトゲネス12−15株,12−
4株および22−3株は昭和60年12月20日に通商
産業省工業技術院微生物工業技術研究所(FRI)に受託
番号FERM P−8481,FERM P−848
0,FERM P−8479,FERM P−857
7,FERM P−8576およびFERM P−85
78としてそれぞれ寄託され、該寄託がブダペスト条約
に基づく寄託に切換えられて、下記に示す受託番号とし
て同研究所に保管されている。
本発明においては、L−ソルボースを含有する培地に前
記の菌を培養してもよく、またL−ソルボースに前記の
菌の菌体処理物を作用させてもよい。
本発明で用いられる「菌体処理物」とは、前記の菌を培
養して得られる培養物の洗浄菌体、アセトンパウダー,
ポリアクリルアミドゲルまたはK−カラギーナン包括固
定化菌体などをいう。
原料のL−ソルボースを培地に加えるに際し、使用全量
を培養当初から培地に添加してもよいし、全量を何回か
に分けて、または連続的に培養液に加えてもよい。
L−ソルボースと前記の微生物とを接触させて行う反応
における反応液中のL−ソルボースの濃度は、培地に対
して3〜30%(w/v)、好ましくは5〜25%(w/v)
である。
L−ソルボースと菌体処理物とを接触させる方法として
は、たとえば、菌体処理物にL−ソルボース,2−(N
−モルホリノ)エタンスルホン酸(MES)緩衝液(pH
6.5,0.5M)およびCaCO3を加え、水で希釈して
三角フラスコ中で振盪させる方法が挙げられる。
L−ソルボースと前記の微生物の処理物を接触させて行
なう反応における反応液中のL−ソルボースの濃度は、
0.1〜10%(w/v)、好ましくは0.3〜3%(w/
v)である。微生物の処理物の量は、処理前の乾燥菌体
量として1〜30mg/mlである。反応液のpHは、約5.
5〜7.5に調整され、反応温度は、約20〜40℃,
反応時間は約1〜100時間である。
本発明においてシュードグルコノバクター属細菌をL−
ソルボースを含有する液体培地に培養し、2−ケト−L
−グロン酸を培養液中に生成蓄積せしめる場合に、本酸
化菌シュードグルコノバクター属細菌を単独で培養する
よりも、本酸化菌とは別種の細菌を混在させると、2−
ケト−L−グロン酸の蓄積量が顕著に増加する。
混在させる菌としては、例えば、バチルス属,シュード
モナス属,プロテウス属,シトロバクター属,エンテロ
バクター属,エルウィニア属,キサントモナス属および
フラボバクテリウム属等に属する菌が挙げられ、さらに
具体例として下記に示す菌が挙げられる。
バチルス・セレウス (Bacillus cereus)IFO 3
131 バチルス・リケニホルミス (Bacillus liche-niform
is) IFO 12201 バチルス・メガテリウム (Bacillus megate-rium)
IFO 12108 バチルス・プミルス (Bacillus pumilus)IFO
12090 バチルス・アミロリケフアシエンス (Bacillus amyl
oliquefaciens) IFO 3022 バチルス・ズブチリス (Bacillus subtilis)IFO
13719 バチルス・サーキユランス(Bacillus circu-lans)
IFO 3967 シュードモナス・トリホリ (Pseudomonas tri-foli
i) IFO 12056 シュードモナス・マルトフィリア(Pseudomonas malto
philia) IFO 12692 プロテウス・インコンスタンス(Proteus in-constan
s) IFO 12930 シトロバクター・フロインディ (Citrobacter freun
dii) IFO 13544 エンテロバクター・クロアカ (Enterobacter cloaca
e) IFO 3320 エルウィニア・ハービコラ (Erwinia herbi-cola)
IFO 12686 キサントモナス・ピシ (Xanthomonas pisi)IFO
13556 キサントモナス・シトリ (Xanthomonas citri) I
FO 3835 フラボバクテリウム・メニンゴセプティカム(Flavobac
terium meningosepticum) IFO 12535 これらの菌のいずれかを適当な培地に、20℃〜40℃
で1日から4日間培養して得られる培養液を混合菌の種
培養液として、用いることができる。その移植量は通
常、酸化菌(シュードグルコノバクター属)のそれの1
/10から1/1000とするのが望ましい。この程度
の移植量で混合菌を酸化菌と混合培養すると、酸化菌の
生育が促進され、それにつれて、酸化菌単独培養の場合
より、より高濃度のL−ソルボースが、より短い時間で
2−ケト−L−グロン酸に酸化される。混合菌として用
いられる細菌は、本発明の原料であるL−ソルボースや
生産物である2−ケト−L−グロン酸の資化性が無いか
または微弱な菌であることが望ましい。その他の培養条
件は、酸化菌の単独培養と特に変わるところはない。
前記の微生物の培養に用いられる培地は、該菌株が利用
し得る栄養源を含むものなら液状でも固体状でもよい
が、大量のものを得る時には液体培地を用いるのが好ま
しい。
該培地には、通常微生物の培養に用いられる炭素源,窒
素源,無機塩類,有機酸塩及び微量栄養素が用いられ
る。炭素源としては原料であるL−ソルボースがそのま
ま使用されうるが、その他の補助炭素源として、例え
ば、グルコース,グリセリン,ショ糖,乳糖,麦芽糖,
糖蜜等が使用できる。
窒素源としては、例えば、アンモニウム塩類(例、硫酸
アンモニウム,硝酸アンモニウム,塩化アンモニウム,
リン酸アンモニウム等),コーンスチープリカー(以下
CSLと称することもある),ペプトン,肉エキス,酵
母エキス,乾燥酵母,大豆粉,綿実粕,尿素等の無機ま
たは有機の窒素含有物が挙げられる。また無機塩類とし
てはカリウム,ナトリウム,カルシウム,マグネシウ
ム,鉄,マンガン,コバルト,亜鉛,銅及び燐酸の塩類
が用いられる。
微量栄養素としては前記の菌の生育必須因子であるCo
A,パントテン酸,ビオチン,チアミン,リボフラビン
は勿論のこと、生育及び2−ケト−L−グロン酸生成に
促進的効果を示すフラビンモノヌクレオチド(以下FMN
と称することもある),フラビンアデニンジヌクレオチ
ド(以下FADと称することもある),その他のビタミ
ン類,L−システイン,L−グルタミン酸,チオ硫酸ナ
トリウム等が化合物として、または、それらを含むもの
として天然物を適宜加えられる。
培養の手段は、静置培養でも、振盪培養あるいは通気攪
拌培養法等の手段を用いてもよい。大量の処理には、い
わゆる深部通気撹拌培養によるのが望ましい。
培養条件は、勿論菌株の種類,培地の組成,その他によ
っても異なり、要するに目的物が最も効率よく生産され
る様に個々の場合に応じて選択すればよい。例えば、培
養温度は25〜35℃にて行うのがよく、培地のpHは5
〜9程度が望ましい。以上の様な条件下で10〜120
時間培養または反応することにより2−ケト−L−グロ
ン酸が最高濃度に蓄積される。尚この場合目的物の生成
に伴ってpHが低下するのが一般的であるので、適当な塩
基性物質、例えば苛性ソーダ,苛性カリ,アンモニアを
添加して常に微生物の2−ケト−L−グロン酸生成に最
も適したpHに保持するのもよく、また培地中に適当な緩
衝剤を添加しておいて最適のpHが維持される様にするの
もよい。
この他、前記の酸化菌とは別種の細菌の滅菌培養物を培
地成分として有効に利用することもできる。利用できる
菌としては、例えば、バチルス属,シュードモナス属,
シトロバクター属,エシェリヒア属およびエルウィニア
属に属する菌が挙げられ、さらに具体例として下記に示
す菌が挙げられる。
バチルス・セレウス (Bacillus cereus)IFO 3
131 バチルス・ズブチリス (Bacillus subtilis)IFO
3023 バチルス・プミルス (Bacillus pumilus)IFO
12089 バチルス・メガテリウム (Bacillus megate-rium)
IFO 12108 バチルス・アミロリケファシエンス (Bacillus amyl
oliquefaciens) IFO 3022 シュードモナス・トリホリ(Pseudomonas tri-folii)
IFO 12056 シトロバクター・フロインディ (Citrobacter freun
dii) IFO 12681 エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)IFO 3
456 エルウィニア・ハービコラ (Erwinia herbi-cola)
IFO 12686 これらの細菌を、これらが生育しうる培地に、20℃〜
40℃で2日から4日間培養し、得られる培養液を滅菌
し、これを本酸化菌の培地に0.5〜5.0%(v/v)
の割合で加え、酸化菌の生育を促進させることもでき
る。
この様にして培溶液中または反応液中に生成し蓄積した
2−ケト−L−グロン酸は、その性状を利用したそれ自
体公知の手段で分離精製することができる。2−ケト−
L−グロン酸は遊離の酸として分離してもよく、例え
ば、ナトリウム,カリウム,カルシウム,アンモニウム
等の塩として分離してもよい。
分離の方法としては目的を阻害しないかぎり、いかなる
ものでもよいが、例えば必要に応じて反応生成物から濾
過、遠心分離あるいは活性炭処理等を行って、菌体を除
去した後、この溶液をそのまま濃縮し、析出する結晶を
濾取し、さらに再結晶させて目的物を取り出す方法、溶
媒抽出法、クロマトグラフィー法、塩析法などを単独
で、あるいは適宜組み合わせ、また反復して利用するこ
ともできる。
2−ケト−L−グロン酸が遊離型で得られる場合はこれ
を適宜の方法によって、例えば、ナトリウム,カリウ
ム,カルシウム,アンモニウム等の塩にしてもよく、ま
た塩として得られる場合は、これを適宜の方法によって
遊離型あるいは他の塩にかえてもよい。
本発明の方法によって得られる目的物が2−ケト−L−
グロン酸であることは、例えば元素分析,融点,旋光
度,赤外線スペクトル等の物理化学的諸性質の測定によ
って同定された。
反応液,培養液中に生成した2−ケト−L−グロン酸の
定量は、スルホン化ポリスチレンゲル充填カラム(島津
製作所製,SCR−101Hカラム、7.9mm×30c
m)を用いる高速液体クロマトグラフィー法(移動相:p
H2.2の希硫酸,流量;0.5ml/min,検出器:示差
屈折計)で行ない、標準品としては2−ケト−L−グロ
ン酸ナトリウム1水塩の結晶を使用した。また2−ケト
−L−グロン酸の検出は薄層クロマトグラフィー法で行
なった。セルロースプレート(メルク社製,米国)にサ
ンプルをスポットし、フェノール:水:ギ酸(75:2
5:5)の溶媒で室温、3時間展開後、プレートを乾燥
し発色させると、2−ケト−L−グロン酸は、硝酸銀試
薬では黒褐色の、o−フエニレンジアミン試薬では黄色
の、アニリンフタル酸試薬では桃色のスポットをRf値
0.30付近に与えることにより検出された。
実施例 以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明す
る。なお培地の%は、重量/容量%を示す。
実施例1 グルコース2.0%,ペプトン1.0%、乾燥酵母1.
0%、CaCO32.0%からなる種培地20mlを200ml
容三角フラスコに分注し、120℃で20分間蒸気滅菌
した。このフラスコに第1表に示す斜面培地に28℃、
4日間生育させたシュードグルコノバクター・サッカロ
ケトゲネスK591s株(IFO14464,FERM
BP−1130)の菌体1白金耳を植菌し、30℃で
2日間振盪(200rpm)培養した。得られた培養液2m
lを上記と同じ種培地を含むフラスコに移植し同じ条件
で培養し種培養液を得た。
CSL2.0%,乾燥酵母0.5%,硫安0.5%,Na
2S2O3 0.05%,硫酸第1鉄0.2%,CaCO3 4.
0%,L−ソルボース10.0%(別滅菌)からなる発
酵培地25mlを200ml容の三角フラスコに分注し、1
20℃で20分間蒸気滅菌した。この発酵培地を含む三
角フラスコに上記種培養液1.25mlを移植し、30℃
で3日間振盪培養した。この様にして得られた発酵液は
高速液体クロマトグラフィー法で定量すると60.5mg
/mlの2−ケト−L−グロン酸を含んでいた。(モル変
換収率:56.1%)この発酵液1000mlを遠心分離
して、菌体等の残渣を除き、980mlの上清を得た。こ
の上清をアンバーライトIR120(ロース・アンド・
ハース社製,米国,H型,500ml)カラムに通し、カ
ラムを約300mlの脱イオン水で洗浄した。通過液と洗
液を合せて、活性炭(500ml)カラムを通過させ、つ
いで約300mlの脱イオン水で洗浄し、脱カチオンと脱
色を行った。この通過液と洗液の合計1600mlを苛性
ソーダでpH6.5に調整した後、50℃で約70ml迄減
圧下、濃縮した。この濃縮液を5℃に24時間放置する
と無色柱状の結晶を生じた。生じた結晶を濾取し、少量
の冷メタノールで洗浄後、室温,減圧下に五酸化燐上で
乾燥して37.5gの2−ケト−L−グロン酸モノナト
リウム・1水塩を得た。得られた結晶の分析値は融点:
147〜155℃(分解) 元素分析値(CNa・HO) 理論値:C,30.78%;H,4.74% 測定値:C,30.94%;H,4.85% 比旋光度[α]▲24 D▼−23.3゜(C=1.0,
水)で、高速液体クロマトグラフィーの保持時間と薄層
クロマトグラフィーのRf値と色調は標準品のものと一
致した。
実施例2 第1表に示す斜面培地で生育したシュードグルコノバク
ター・サッカロケトゲネスK591s株の菌体1白金耳
を第2表に示す完全培地5mlを含む試験管(16mm×1
60mm)に植菌し、30℃で2日間振盪培養した。この
培養液1mlを同じ培地5mlを含む試験管に移植し、4日
間振盪培養した。得られた培養液5mlを無菌的に5℃で
15分間遠心分離(12,000rpm)して集菌し、次
いで10mlのトリスマレイン酸緩衝液(pH6.5,
0.05M)に懸濁し、再び遠心分離(12,000rp
m)した。これを2回繰り返して得た洗浄菌体を1mg/m
lのニトロソグアニジンを含む上記緩衝液5mlに懸濁
し、30℃で2時間振盪して変異剤処理した。この処理
液を5℃で15分間遠心分離(12,000rpm)して
菌体を集め、10mlのトリスマレイン酸緩衝液で上記と
同じ様に2回洗浄して、ニトロソグアニジン処理菌体を
得た。これを0.85%の食塩水で適当に希釈して、1
5mlの完全培地(固型)を含むプレート(直径9cm)に
撒き、28℃で5日間培養しコロニーを生成させた。生
じたコロニーを計数し、無処理のものと比較すると、こ
のニトロソグアニジン処理による菌の死滅率は90.4
%であった。また完全培地プレート上のコロニーを第3
表に示す最小培地プレートにレプリカし、28℃で3日
間培養後、栄養要求変異株の出現頻度を調べると約6.
6%であった。
以上の様に変異剤処理した完全培地プレート上のコロニ
ーを新しい完全培地プレートに一枚当り12株の割合で
約2cmの長さに画線移植した。28℃で2日間培養後、
生育した菌体1白金耳をL−ソルボース7.0%(別滅
菌),乾燥酵母1.0%,ペプトン1.0%,塩化第1
鉄0.1%およびCaCO 3.0%からなる培地
(pH6.5)3mlを含む試験管に移植し、30℃で4
日間振盪培養した。この条件下で親株K591s株の2
培程度の2−ケト−L−グロン酸生成能を有するTH1
4−86株 (IFO 14466, FERM BP
−1128)が、L−ソルボース酸化能増強株として選
択された。
実施例3 シュードグルコノバクター・サッカロケトゲネスK591s
株から実施例2で誘導された変異株TH14−86株を
第1表の斜面培地に28℃で4日間生育させた。この斜
面培地から菌体1白金耳を実施例1の種培地20mlを含
む200ml容の三角フラスコに接種し、30℃で2日間
振盪培養した。
グルコース3.0%,ペプトン1.0%,乾燥酵母1.
0%およびCaCO 2.0%からなる培地200ml
を1容三角フラスコに分注し、120℃で20分間蒸
気滅菌した。この三角フラスコに上記培養液20mlを移
植し、28℃で2日間振盪培養し種培養液を得た。
一方、第1表の斜面培地で28℃,2日間生育させたバ
チルス・メガテリウムIFO 12108株の菌体1白
金耳を、ショ糖4.0%,綿実粕4.0%,K2HPO4
0.65%,KH2PO4 0.55%,硫安0.05%,N
aCl 0.05%,硫マグネシウム0.05およびパ
ントテン酸カルシウム0.05%からなる培地(pH
7.0)20mlを含む200ml容三角フラスコ(120
℃,20分間蒸気滅菌)に接種し、30℃で3日間培養
した。得られた培養液は120℃,20分間蒸気滅菌し
て、冷所に保存し、バチルス・メガテリウムの滅菌培養
物として下記する醗酵培地の1成分として使用した。L
−ソルボース12.5%(120℃,15分別滅菌),
硫安0.5%,KH2PO4 0.03%,Na2S2O3・5H
O 0.05%,硫酸マグネシウム0.05%,FeS
・7HO 0.1%,MnSO・4HO 5
μg/ml,チアミン5μg/ml,ビオチン0.1μg/
ml,FMN0.1μg/ml,CaCO 5.0%およ
び上記バチルス・メガテリウムの滅菌培養物4.0%
(v/v)からなる醗酵培地3を5容醗酵槽に入れ、
120℃,30分間蒸気滅菌した。この醗酵槽に前記の
種培養液300mlを移植し、32℃,通気2.4/mi
n攪拌800rpmの条件下で3日間培養した。この様にし
て得られた醗酵液には102.0mg/mlの2−ケト−L
−グロン酸が含まれていた。(モル変換収率:75.7
%)この醗酵液1を実施例1と同じ方法で分離精製
し、2−ケト−L−グロン酸モノナトリウム1水塩の結
晶73.2gを採取した。
実施例4 シュードグルコノバクター・サッカロケトゲネス12−
5株(IFO 14465, FERM BP−112
9)を実施例1と同じ方法で培養して種培養液を得た。
L−ソルボース濃度を12.5%から9.0%に変えた
実施例3の醗酵培地20mlを200ml容三角フラスコに
分注し、120℃で20分間蒸気滅菌した。このフラス
コに上記種培養液1.5mlを移植し、32℃で2日間振
盪培養したところ73.2mg/mlの2−ケト−L−グロ
ン酸が培養液中に生成した。(モル変換収率:75.4
%) 実施例5 シュードグルコノバクター・サッカロケトゲネス12−
4株(FERM BP−1131,IFO 1448
3),12−15株(FERM BP−1132,IF
O 14482)および22−3株 (FERM BP
−1133,IFO 14484)を実施例4と同じ方
法でそれぞれ3日間振盪培養したところ、12−4株で
は52.1mg/ml(モル変換収率:53.7%),12
−15株では48.7mg/ml(モル変換収率:50.2
%),22−3株では69.3mg/ml(モル変換収率:
71.4%)の2−ケト−L−グロン酸がそれぞれ培養
液中に生成した。
実施例6 L−ソルボース1.0%(別滅菌),ペプトン0.5%
および酵母エキス0.5%からなる培地(pH7.0)
25mlを200ml容三角フラスコに分注し、120℃,
15分間蒸気滅菌した。このフラスコに第1表に示す斜
面培地で28℃、4日間生育したシュードグルコノバク
ター・サッカロケトゲネスTH14−86株の菌体1白
金耳を植菌し、30℃で2日間振盪培養して種培養液を
得た。L−ソルボース5.0%(別滅菌),ペプトン
1.0%,酵母エキス0.5%およびCaCO32.0%か
らなる培地(pH7.0)25mlを200ml容三角フラ
スコに分注し、120℃,15分間蒸気滅菌した。この
フラスコに上記した種培養液1.0mlを移植し、30℃
で2日間振盪培養した。
得られた培養液500mlを20分間室温で静置後、デカ
ントして沈澱物を除き、ついで室温,1,000rpmの
低速で5分間遠心分離して、主にCaCO3からなる沈澱物
を除き菌体懸濁液を得た。これをさらに5℃で10分間
遠心分離(6,000rpm)して菌体を集め、約100m
lの冷食塩水(0.85%)で2回洗浄、5℃で遠心分
離(6,000rpm)して洗浄菌体を得た。これを35m
lの冷食塩水(0.85%)に懸濁して、洗浄菌体懸濁
液とした。
この洗浄菌体懸濁液4mlにL−ソルボース300mg,2
−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸(MES)緩衝
液(pH6.5,0.5M)0.5mlとCaCO18
0mgを加え、水で総量を10mlとし、100ml容三角フ
ラスコ中で30℃,24時間振盪しながら反応させた。
この様にして得られた反応液中には24.6mg/mlの2
−ケト−L−グロン酸が生成していた。(モル変換収
率:76.0%) 実施例7 シュードグルコノバクター・サッカロケトゲネスK59
1s株,12−5株とTH14−86株を各々第1表に
示す斜面培地で28℃、4日間生育させた。一方第4表
に示す混合菌は同じ斜面培地で28℃,2日間成育させ
た。各々の菌体1白金耳を実施例1に示す種培地20ml
を含む200ml容三角フラスコに植菌し30℃で2日間
振盪(200rpm)培養し、各々の種培養液を得た。
CSL2.0%,乾燥酵母0.3%,硫酸アンモニウム
0.5%,Na2S2O3・5HO 0.05%,硫酸第1
鉄0.2%,CaCO 5.0%およびL−ソルボー
ス15.0%(別滅菌)からなる醗酵培地25mlを20
0ml容三角フラスコに分注し、120℃で20分間蒸気
滅菌した。
この醗酵培地を含む三角フラスコに前記したシュードグ
ルコノバクター・サッカロケトゲネス(酸化菌)の各菌
株の種培養液1.5mlを植菌、30℃で5日間振盪培養
しこれを純粋培養とした。
一方混合培養とする場合には酸化菌の植菌と同時に前記
した混合液の種培養液0.1mlをそれぞれ植菌し30℃
で5日間振盪培養した。
得られた培養液中に生成した2−ケト−L−グロン酸量
を高速液体クロマトグラフィーで測定し、その結果を第
4表にまとめた。
混合菌の共存により2−ケト−L−グロン酸の生成量が
増加した。
実施例8 グルコース2.0%,ペプトン1.0%,乾燥酵母1.
0%およびアクトコール(消泡剤,武田薬品工業製)
0.01%からなる前培養培地500mlを2容の坂口
フラスコに分注し、120℃で20分間蒸気滅菌した。
第1表に示す斜面培地に28℃で4日間生育させたシュ
ードグルコノバクター・サッカロケトゲネスTH14−
86株の菌体を10mlの滅菌水に懸濁し全量を坂口フラ
スコに植菌し、28℃,3日間往復振盪(85spm)培
養して前培養液を得た。
グルコース3.0%,CSL1.0%,乾燥酵母0.5
%,チオ硫酸ナトリウム0.05%,硫酸第一鉄0.1
%,炭酸カルシウム2.0%およびアクトコール0.0
3%からなる種培養培地120(pH6.5)を200
容の醗酵槽に仕込み、125℃で30分間蒸気滅菌し
た。この醗酵槽に上記した前培養液1.8を移植し、
攪拌120rpm,通気100/min,内圧1.0Kg/cm
2G,30℃の条件下で3日間培養して種培養液を得
た。
一方、第1表に示す斜面培地に28℃,2日生育させた
混合菌バチルス・メガテリウムIFO12108株の菌
体1白金耳を上記前培養培地500mlを含む2容坂口
フラスコに植菌して、28℃,2日間往復振盪(85sp
m)培養して前培養液を得た。前培養培地と同じ組成の
培地30を50容の醗酵槽に入れ120℃で20分
間蒸気滅菌した。この醗酵槽に混合菌の前培養液500
mlを植菌し、攪拌120rpm,通気30/min,内圧
1.0kg/cm2Gの条件下で30℃,2日間培養して混
合菌の種培養液を得た。
L−ソルボース15.0%(別に滅菌して加えた),炭
酸カルシウム5.0%,CSL2.0%,乾燥酵母0.
2%,硫酸アンモニウム0.3%,チオ硫酸ナトリウム
0.05%,硫酸第一鉄鉄0.1%,アクトコール0.
03%からなる醗酵培地1000を2m3容醗酵槽に仕
込み、125℃で30分間蒸気滅菌した。この醗酵槽に
前記したシュードグルコノバクター・サッカロケトゲネ
スTH14−86株の種培養液110および混合菌バ
チルス・メガテリウムIFO12108株の種培養液1
0を移植し、攪拌110rpm,通気900/min,内
圧0.5Kg/cm2G,温度30℃で培養した。4日間培
養後得られた培養液中には、123.1mg/mlの2−ケ
ト−L−グロン酸が含まれていた。(モル変換収率:7
6.1%) 実施例9 実施例8の前培養培地20mlを200ml容三角フラスコ
に分注し、120℃で30分間蒸気滅菌した。第1表に
示す斜面培地に28℃で4日間生育させたシュードグル
コノバクター・サッカロケトゲネスTH14−86の菌
体1白金耳を上記フラスコに植菌し、30℃で2日間振
盪培養した。得られた培養液20mlを同じ培地200ml
を含む1容三角フラスコに移植し、30℃で2日間振
盪培養してTH14−86株の種培養液を得た。
前培養培地20mlを含む200ml容三角フラスコに、斜
面培地に28℃で2日間生育させたバチルス・メガテリ
ウムIFO12108株の菌体1白金耳を植菌し、28
℃で2日間振盪培養して、混合菌の種培養液を得た。
L−ソルボース3.0%(別滅菌して加えた),CSL
2.0%,乾燥酵母0.2%,硫酸アンモニウム0.3
%,チオ硫酸ナトリウム0.05%,硫酸第一鉄0.1
%,アクトコール0.02%および炭酸カルシウ9.0
%からなる醗酵培地の3分を2.1に調製し、12
0℃で30分間蒸気滅菌し、予め滅菌した5容の醗酵
槽に仕込んだ。
この醗酵槽に前記したTH14−86株の種培養液30
0mlと混合菌の種培養液4mlを移植し、30℃,通気
2.4/min,攪拌800rpmの条件で培養を開始し
た。
一方ソルボース510gを水で溶解して800mlとし、
120℃で20分間蒸気滅菌したソルボース溶液を、培
養6時間目から連続的に醗酵槽に加え、36時間で全量
添加した。ソルボース添加終了後さらに28時間前記条
件下で培養し、合計70時間培養した。この様にして得
られた培養液中には163.5mg/mlの2−ケト−L−
グロン酸が蓄積していた。(モル変換収率:75.8
%) 発明の効果 本発明の、シュードグルコノバクター属に属し、L−ソ
ルボースを2−ケト−L−グロン酸に酸化する能力を有
する微生物を用いる方法により、2−ケト−L−グロン
酸を収率よく製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:01 7804−4B 1:085) (C12P 39/00 C12R 1:01 7804−4B 1:10) (C12P 39/00 C12R 1:01 7804−4B 1:11) (C12P 39/00 C12R 1:01 7804−4B 1:07) (C12P 39/00 C12R 1:01 7804−4B 1:125) (C12P 39/00 C12R 1:01 7804−4B 1:38) (C12P 39/00 C12R 1:01 7804−4B 1:18) (C12P 39/00 C12R 1:01 7804−4B 1:64) (C12P 39/00 C12R 1:01 7804−4B 1:20) (C12P 39/00 C12R 1:01 7804−4B 1:37) (C12P 39/00 C12R 1:01) 微生物の受託番号 FERM BP−1133

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シュードグルコノバクター属に属し、L−
    ソルボースを2−ケト−L−グロン酸に酸化する能力を
    有する微生物またはその処理物を、L−ソルボースに接
    触させて2−ケト−L−グロン酸を生成蓄積せしめ、こ
    れを採取することを特徴とする2−ケト−L−グロン酸
    の製造法。
  2. 【請求項2】シュードグルコノバクター属に属し、L−
    ソルボースを2−ケト−L−グロン酸に酸化する能力を
    有する微生物またはその処理物を、バチルス属,シュー
    ドモナス属,プロテウス属,シトロバクター属,エンテ
    ロバクター属,エルウィニア属,キサントモナス属また
    はフラボバクテリウム属 に属する微生物のうち少なく
    とも一種の存在下、L−ソルボースに接触させて2−ケ
    ト−L−グロン酸を生成蓄積せしめ、これを採取するこ
    とを特徴とする2−ケト−L−グロン酸の製造法。
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