JPH07227290A - 天然紫色色素の製造方法 - Google Patents

天然紫色色素の製造方法

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JPH07227290A
JPH07227290A JP1750394A JP1750394A JPH07227290A JP H07227290 A JPH07227290 A JP H07227290A JP 1750394 A JP1750394 A JP 1750394A JP 1750394 A JP1750394 A JP 1750394A JP H07227290 A JPH07227290 A JP H07227290A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価なアントラニル酸をバイオラセイン生産
菌の培地中に添加することにより、バイオラセインの収
量を大きく向上させ、工業的に安価かつ安定して天然紫
色色素を製造する。 【構成】 本発明の製造方法では、トリプトファン源を
含む液体培地でバイオラセイン生産菌を培養する前又は
培養中にアントラニル酸又はその塩を所定の濃度で逐次
又は連続して添加する。この液体培地にクロモバクテリ
ウム属に属するバイオラセイン生産菌を接種して増殖さ
せ、このバイオラセイン生産菌が増殖した培養液を菌体
と液体培地に分離し、菌体又は液体培地のいずれか又は
双方からバイオラセインからなる天然紫色色素を抽出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、青色系染料となる天然
紫色色素の製造方法に関する。更に詳しくはクロモバク
テリウム属に属するバイオラセイン生産能を有する微生
物(以下、バイオラセイン生産菌という)を培養してバ
イオラセインからなる天然紫色色素を製造する方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】バイオラセイン(violacein)はクロモ
バクテリウム(Chromobacterium)属又はヤンチノバク
テリウム(Janthinobacterium)属に属する微生物の菌
体内に保有される。この色素はエタノール溶液中で極大
吸収波長が579nmであり、またエタノールに対する
硫酸の混合割合が容量比で10%の硫酸・エタノール混
合液中では700nmの波長において吸収極大を有する
特徴がある。この色素を製造する方法としてバイオラセ
イン生産菌を培養する培地中にトリプトファン又はトリ
プトファンが分解されていないペプトンを加えて培養す
る方法が知られている。しかし、この方法では培養基に
トリプトファン又はペプトンのような高価な試薬を用い
るために、おのずと色素の製造コストが高くなり、また
これらの培地を使用したとしても色素の抽出が容易でな
く、しかも生産量も低い。このため工業的に利用するた
めには、より安価で更に効率の良い方法が望まれてい
た。
【0003】この点を解決するために、ヤンチノバクテ
リウム属に属するバイオラセイン生産菌を培養する培地
中にポリウレタン発泡体又はセルロースを吸着担体とし
て添加し、生産した色素を担体に吸着させることによ
り、この種の色素を製造する方法が開示されている(特
開平2−39892)。また本発明者のひとりは、ペプ
トンの代わりに獣毛分解物を用いた培地で安価にバイオ
ラセインを生産する製造方法を発明し、特許出願した
(特願平5−46363)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平2−3
9892号公報に示される製造方法はペプトンのような
高価な培養基を比較的多く用いており、しかも製造され
る色素量は工業的には満足できるようなものではなかっ
た。またこの製造方法で用いられるヤンチノバクテリウ
ム属に属するバイオラセイン生産菌は、30℃程度の通
常の培養温度にすると色素生産能が著しく低下し、バイ
オラセインを生産するためには培地を冷却することが必
要である。従ってこの方法は培養基の入手費用と冷却費
用の増大から製造コストが高価になる不具合があった。
特願平5−46363号による製造方法は安価に入手で
きる獣毛分解物を培養基に用いているためにバイオラセ
インの製造コストを大きく削減する利点を有するけれど
も、バイオラセインの生産量を増加させるためには獣毛
分解物を多量に培地に添加しなければならない。この場
合には、バイオラセイン生産菌の培養中に通気、撹拌な
どによる発泡が激しくなるため、際限なく多量に獣毛分
解物を添加することができず、バイオラセインの生産量
において限界があった。
【0005】一方、バイオラセインの生合成経路にはト
リプトファンが代謝中間体として存在することが解明さ
れており、実際、培養液にトリプトファンを添加した場
合にはバイオラセインの生産量が増加することが知られ
ている。しかしながら、トリプトファンは非常に高価な
試薬であり、これをバイオラセインの前駆物質に用いた
場合、生産コストが大幅に上昇する。本発明者らはこの
トリプトファンの合成経路の中間体に含まれるアントラ
ニル酸が比較的安価に入手できることに着目し、従来の
バイオラセイン生産菌の培地中にアントラニル酸を添加
することにより、バイオラセインの収量を大きく向上さ
せることができることを見出し本発明に至った。
【0006】本発明の目的は、安価なアントラニル酸を
バイオラセイン生産菌の培地中に添加することにより、
バイオラセインの収量を大きく向上させ、工業的に安価
にかつ安定してバイオラセインからなる天然紫色色素を
製造できる方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の天然紫色色素の
製造方法は、クロモバクテリウム属に属するバイオラセ
イン生産菌をトリプトファン源を含む液体培地に接種
し、この液体培地で上記バイオラセイン生産菌を培養し
て増殖させ、このバイオラセイン生産菌が増殖した培養
液を菌体と液体培地に分離し、この菌体又は液体培地の
いずれか又は双方からバイオラセインからなる天然紫色
色素を抽出する方法である。その特徴ある構成はアント
ラニル酸又はその塩を培養前又は培養中の上記液体培地
に所定の濃度で逐次又は連続して添加することにある。
【0008】以下、本発明を詳述する。本発明に用いら
れる微生物は、クロモバクテリウム属に属し、かつバイ
オラセインを生産する菌株、即ちバイオラセイン生産菌
であればよく、特に制限されない。バイオラセイン生産
菌としてヤンチノバクテリウム属に属する生産菌がある
が、培養温度の適用範囲の広いクロモバクテリウム属に
属する生産菌が選ばれる。このクロモバクテリウム属に
属するバイオラセイン生産菌の代表例として、本発明者
らが愛知県の工場排水から分離したクロモバクテリウム
・バイオラセウム(Chromobacterium violaceum)Col-B
菌株が挙げられる。次にこの菌株の菌学的性質について
述べる。
【0009】A. 形態的性質 (a)細胞の形及び大きさ :0.8×1.5μ
mの桿菌 (b)運動性 :有り (c)胞子の有無 :無し (d)鞭毛の着生状態 :周鞭毛 (e)グラム染色 :− B. 生理的性質 (a)オキシダーゼ :+ (b)カタラーゼ :+ (c)リパーゼ :− (d)ウレアーゼ :− (e)カゼインの分解 :+ (f)エスクリンの分解 :− (g)デンプンの分解 :− (h)インドールの生成 :− (i)ゼラチンの液化 :+ (j)アルギニン ジヒドロラーゼ:+ (k)炭素源の資化性 D−グルコース :+ デンプン :+ D−ソルビトール:− イノシトール :− D−キシロース :− ガラクトース :− D−アラビノース:− スクロース :− D−フルクトース:− 酢酸ナトリウム:− ラクトース :− 以上の菌学的性質から、「バージーズ・マニュアル・オ
ブ・システマティク・バクテリオロジー」(BERGEY'S M
ANUAL of Systematic Bacteriology Volume 1)より、
フルクトースの資化性については合致しなかったが、そ
の他の菌学的性質が一致することから、この菌株はクロ
モバクテリウム・バイオラセウムに属するとみなされ
る。従って、本菌株をクロモバクテリウム・バイオラセ
ウム(Chromobacterium violaceum)Col-B菌株と命名
し、工業技術院生命工学工業技術研究所に寄託した。そ
の寄託番号は第FERM P−14136号である。
【0010】本発明のバイオラセインを生産するための
培地は、トリプトファン源を含む液体培地である。この
液体培地は無機塩液体培地にペプトンや獣毛分解物など
のトリプトファン源を添加して作られる。そして無機塩
培地は通常の微生物の培養に用いられる無機塩により構
成される。この無機塩としては、例えばリン酸塩、マグ
ネシウム塩、カリウム塩、カルシウム塩などが挙げら
れ、無機塩培地はこれらを組合せて用いる。無機塩培地
に添加するペプトンはトリプトファンが分解されていな
いものを用いる。本発明では、トリプトファン源として
このペプトンを用いる場合、従来と比べて少量無機塩培
地に添加するだけで、従来より多くのバイオラセインを
生産することができる。またトリプトファン源として獣
毛分解物も利用することができる。この獣毛分解物の獣
毛源としては、羊毛が入手し易く適当であるが、アンゴ
ラ、カシミア、モヘア又は鳥の羽根などのケラチン蛋白
を抽出できるものであれば、特に限定されない。この獣
毛分解物を得るには、市販の加水分解ケラチン溶液を購
入するか、或いは常法(P. Alexander, et al., Wool,
p.356, Reinhold, New York, 1954)に従って作製す
る。常法に従って作製する場合には、過ギ酸、過酢酸又
は過酸化水素などの酸化剤で加水分解した上記獣毛を
0.3Nのアンモニア水に溶解させ、その溶液をpH4
以下にした後、この溶液中の不溶性蛋白を濾過により分
離し、或いは遠心分離して乾燥して得る。
【0011】バイオラセインを生産するための液体培地
のpHは、微生物のバイオラセイン生産菌の生育適用p
Hが5〜10の範囲にあるので、弱酸性から弱アルカリ
性の範囲に、好ましくは中性付近に調整される。具体的
にはバイオラセイン生産菌の増殖を考慮して、pHは5
〜9が好ましく、6.5〜8がより好ましい。培養温度
は20〜35℃が好ましく、25〜30℃がより好まし
い。培養は好気的に行わなくてはならない。
【0012】本発明に用いられるアントラニル酸は、培
養前の液体培地に予め添加しておくか、或いは培養中に
所定量添加する。その添加量はアントラニル酸による生
育阻害が起こらない濃度範囲が好ましい。例えばCol-B
菌株の場合、0.0025〜0.0150%が好まし
く、特に0.0075〜0.0100%がより好まし
い。0.0025%未満ではバイオラセインの生産増加
量は少なく、0.0150%を越えるとバイオラセイン
生産菌の生育を阻害しバイオラセインの生産が遅れる。
バイオラセインの生産とともにアントラニル酸が消費さ
れるので、アントラニル酸は所定の時間間隔で逐次添加
するか、或いは連続して添加する。アントラニル酸はア
ントラニル酸塩の形態で添加しても同等の効果が得られ
る。
【0013】バイオラセインは、バイオラセイン生産菌
が増殖して蓄積された培養液を遠心分離して菌体と上清
である液体培地に分離し、この菌体又は液体培地のいず
れか又は双方から抽出される。菌体中に蓄積されている
バイオラセインはエタノールで容易に抽出される。即
ち、菌体を乾燥した後にエタノールに浸漬して、エタノ
ール中に粗製バイオラセインを抽出し、この抽出物から
ロータリエバポレータによりエタノールを除去して留保
物を乾固し、再度エタノールで抽出し、抽出液を濾過し
濃縮と乾固を行う。これにより黒紫色の微粉末色素の精
製バイオラセインを得る。また上清である液体培地中の
バイオラセインは酢酸エチルで抽出される。即ち、培地
1容量部に対して酢酸エチルを1〜3容量部の割合で加
えて、バイオラセインを抽出した後、抽出したバイオラ
セインをロータリエバポレータにより濃縮し、シリカゲ
ルカラムクロマトグラフィを繰り返し行うことにより精
製される。この精製バイオラセインは菌体から抽出され
たものと同様に黒紫色の微粉末色素である。精製バイオ
ラセインの酢酸エチル溶液の極大吸収波長は550nm
であり、そのモル吸光係数は926リットル/mol・
cmである。
【0014】
【作用】トリプトファン源を含む液体培地にアントラニ
ル酸を添加し、そこにバイオラセイン生産菌を接種し培
養すると、培養液中でアントラニル酸がトリプトファン
に変化し、バイオラセイン生産菌が当初のトリプトファ
ン源とこれに加わったトリプトファン源を代謝中間体と
してバイオラセインが生産される。バイオラセイン生産
菌が増殖した培養液において菌体外にバイオラセインが
排出される。このバイオラセインの菌体外への排出機構
は完全に解明されていないが、次のように推察される。
即ち、トリプトファン源がバイオラセイン生産菌の炭素
源及び窒素源として利用されるのみならず、その利用過
程で更にバイオラセイン生産菌のもつ酵素で水溶性のペ
プチドに分解される。バイオラセインはこの水溶性のペ
プチドに吸着し易いため、培養中の菌体内からバイオラ
セインが容易に水溶性のペプチドに移行して培地中に蓄
積される。菌体外の培地、即ち培養液中に排出されたバ
イオラセインは、液体培地にこの培地に混和しない抽出
溶媒を加えてバイオラセインを溶媒抽出した後、この抽
出物を脱水して濃縮し、更に乾固することにより微粉末
の形態で得られる。一方、菌体内に保有されたままのバ
イオラセインは、菌体を乾燥した後、乾燥物をアルコー
ルに浸漬してバイオラセインを抽出し、抽出物を乾固す
ることによりやはり微粉末の形態で得られる。
【0015】
【実施例】次に本発明の実施例について詳しく説明する
が、ここに挙げた実施例は一例であって、本発明はこれ
に限定されるものではない。
【0016】<実施例1>先ず、水道水1リットル当
り、バクトトリプトン:10gと、酵母エキス:5g
と、NaCl:5gと、グルコース:1gと、1NのN
aOH:4mlとを均一に混合して作られたpH7.2
のLB培地50mlを300ml容積の三角フラスコに
分注し、120℃で15分間滅菌処理した。この滅菌処
理した培地にバイオラセイン生産菌であるクロモバクテ
リウム・バイオラセウム(Chromobacterium violaceu
m)Col-B菌株を植菌し、25℃で17時間振盪し前培養
した。
【0017】また、水道水1リットル当り、K2HP
4:2.0gと、MgSO4・7H2O:0.5gと、
グリセリン:10.0gと、羊毛蛋白:30.0gと、
CaCl2・2H2O:0.5gと、ZnSO4・7H
2O:0.1gと、KCl:1.0gとを均一に混合し
て作られたpH6.5の無機塩液体培地50mlを30
0ml容積の三角フラスコに分注した。この液体培地に
アントラニル酸を表1に示す濃度になるように添加した
後、この液体培地に上記前培養菌懸濁液0.5mlを接
種し、この培地を25℃で72時間振盪し、バイオラセ
イン生産菌を培養した。生成したバイオラセイン量を分
光光度法により定量した。その結果を表1に示す。
【0018】<比較例1>アントラニル酸を添加しない
以外は実施例1と同様にして生成したバイオラセイン量
を分光光度法により定量した。その結果を表1に示す。
【0019】<比較例2>実施例1の無機塩液体培地の
代わりに、水道水1リットル当り、バクト牛肉エキス:
3gとバクトペプトン:5gを含有する市販のブイヨン
培地50mlを300ml容積の三角フラスコに分注し
た。この液体培地にアントラニル酸を添加せずに、実施
例1と同じ前培養菌懸濁液0.5mlを接種し、この培
地を25℃で72時間振盪し、バイオラセイン生産菌を
培養した。生成したバイオラセイン量を分光光度法によ
り定量した。その結果を表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】表1から明らかなように、0.0075%
濃度のアントラニル酸を添加した実施例1の方法による
バイオラセインの生産量は、アントラニル酸を添加しな
いだけの比較例1の方法と比べて約1.8倍であり、ま
たアントラニル酸を添加せずにペプトンを比較的多量に
含む市販のブイヨン培地による比較例2の方法と比べて
約34倍であった。これにより実施例1の方法は、トリ
プトファン源として安価な羊毛蛋白を用いたにも拘わら
ずアントラニル酸を添加したことにより、ペプトンをト
リプトファン源とする高価な培地を用いた比較例2の方
法よりも多量にバイオラセインを生産できることが判明
した。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の方法によれ
ば、安価なアントラニル酸をトリプトファン源を含む無
機塩液体培地に比較的少量添加するだけで、バイオラセ
イン生産菌のその生産能を著しく向上させることができ
る。これによりトリプトファン源としてペプトンのよう
な高価な培養基や獣毛分解物を多量に用いなくても高収
率でバイオラセインを製造することが可能となる。特
に、トリプトファン源として獣毛分解物を用いる場合に
は無機塩液体培地にアントラニル酸を添加することによ
り獣毛分解物の添加量を減らして培養中に発泡し易い培
養基の量を制限しながら、比較的短時間で安価に多量の
バイオラセインを生産することができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クロモバクテリウム属に属するバイオラ
    セイン生産菌をトリプトファン源を含む液体培地に接種
    し、 前記液体培地で前記バイオラセイン生産菌を培養して増
    殖させ、 前記バイオラセイン生産菌が増殖した培養液を菌体と液
    体培地に分離し、 前記菌体又は液体培地のいずれか又は双方からバイオラ
    セインからなる天然紫色色素を抽出する天然紫色色素の
    製造方法であって、 アントラニル酸又はその塩を培養前又は培養中の前記液
    体培地にバオイラセイン生産菌の生育を阻害しない濃度
    で逐次又は連続して添加することを特徴とする天然紫色
    色素の製造方法。
  2. 【請求項2】 バイオラセイン生産菌がクロモバクテリ
    ウム・バイオラセウム(Chromobacterium violaceum)C
    ol-B菌株である請求項1記載の天然紫色色素の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 トリプトファン源はトリプトファンが分
    解されていないペプトン又は獣毛分解物である請求項1
    記載の天然紫色色素の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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