JPH10323543A - 微生物反応における生成物の分離方法 - Google Patents

微生物反応における生成物の分離方法

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JPH10323543A
JPH10323543A JP15032697A JP15032697A JPH10323543A JP H10323543 A JPH10323543 A JP H10323543A JP 15032697 A JP15032697 A JP 15032697A JP 15032697 A JP15032697 A JP 15032697A JP H10323543 A JPH10323543 A JP H10323543A
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Masami Inoue
正美 井上
Shin Ono
慎 小野
Tomomi Inoue
智実 井上
Yasushi Itoi
泰 糸井
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    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微生物反応における生成系から、微生物を死
滅させることなく、生成物を効率よく分離する方法を提
供すること。 【解決手段】 出発物を微生物の存在下で反応させて得
られた生成物を含む生成系を、分離膜に接触させ、生成
系から生成物を分離することを特徴とする微生物反応に
おける生成物の分離方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微生物反応におけ
る生成系から、生成物を効率よく分離する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、微生物の代謝を利用した種々の化
学工業製品、中間体の製造が試みられている。これらの
微生物を用いた反応では、生成系内に生成物、未反応の
出発物とともに、微生物およびその培地成分等が混在し
ているため、一般的には有機溶媒等による抽出法によ
り、生成系から生成物および未反応の出発物を分離して
取り出している。
【0003】しかし、抽出法では、生成物や未反応の出
発物のみを選択して分離するのは容易ではない。また、
抽出に用いる有機溶媒の毒性により微生物を死滅させて
しまうという欠点を有する。これに対する解決策は未だ
提示されていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、微生物反応
における生成系から、微生物を死滅させることなく、生
成物を効率よく分離する方法を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記従来
技術の課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、微生物
反応における生成系を、分離膜に接触させることによ
り、前記目的を達成できることを見出し、本発明を完成
するに至った。
【0006】すなわち、本発明は、出発物を微生物の存
在下で反応させて得られた生成物を含む生成系を、分離
膜に接触させ、生成系から生成物を分離することを特徴
とする微生物反応における生成物の分離方法に関する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の分離方法の対象は、出発
物を微生物の存在下で反応させて得られた生成物を含む
生成系である。かかる生成系を生じる微生物を用いた反
応は、特に制限されず、各種の反応があげられる。たと
えば、カニンガメラ(Cunninghamella)属やアブシディ
ア(Absidia )属の微生物を用いてビフェニルからヒド
ロキシビフェニル類を製造する方法(R.D.Scgwartz,A.
l.Williams and D.B.Hutchinson, Applied and Environ
mental Microbiology,1980年,702-708頁 )、シュード
モナス(Pseudomonas )属の微生物を用いてメチルナフ
タレンからナフタレンカルボン酸を製造する方法、バシ
ラス(Bacillus)属の微生物を用いてインダンからイン
ダノール類を製造する方法(特開平8−266293号
公報)、バシラス(Bacillus)属の微生物を用いてナフ
タレンからナフトールを製造する方法、コリネバクテリ
ウム(Corynebacterium )属の微生物を用いてエタノー
ルアミンからグリシンを製造する方法等の各種酸化反
応、パン酵母(Beaker's yeast)を用いてアセト酢酸エ
チルを不斉還元する方法(Org.Synth.col.7卷,215頁)
等の各種還元反応、バシラス(Bacillus)属の微生物を
用いて環状アセテートを加水分解する方法(有機合成化
学協会誌,41卷1054頁,1983年)等の各種加水分解反応
等があげられる。なお、微生物を用いた各種反応は、各
種化合物に適用可能であり、当該選択する反応および出
発物により、生成系内の生成物も異なる。
【0008】また、微生物を用いた反応は、通常、蒸留
水中または液体培地中で行われるが、反応の収率の点か
ら液体培地中で行なうのが好ましい。したがって、通
常、微生物を用いた反応における生成系内には、液体培
地が含まれる。液体培地は、通常、蒸留水に微生物の培
養に必要な栄養源を加え調製する。栄養源としては、炭
素源および窒素源として肉エキス、ペプトンなどが用い
られる。さらに、リン、マグネシウム、鉄、マンガン、
塩化ナトリウムなどの無機物質およびビタミン類などが
適宜混合される。このような培地の例としては、たとえ
ば蒸留水に魚(カツオ)肉エキス、ポリペプトン、塩化
ナトリウムを溶解した液体培地等があげられる。培地は
滅菌することが必要であり、通常の高圧蒸気滅菌などに
より行なうことができる。
【0009】微生物は、前記液体培地で培養されたもの
をそのまま用いることができるが、支持体に固定化して
用いることもできる。支持体用材料としてはたとえばカ
ラギーナン、アルギン酸、寒天類などの、海藻からえら
れた多糖類を含む種々のゲル化基剤、またはポリアクリ
ルアミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸
(塩)等のゲル化能を有する吸水性ポリマーがあげられ
る。これら支持体用材料のうちとくにカラギーナン、ア
ルギン酸を用いることが好ましい。
【0010】なお、反応に際しては、出発物が水に難溶
性な場合には、出発物を少量の有機溶媒に溶解した後に
添加してもよい。有機溶媒としてはメタノール、アセト
ニトリルなどの親水性が高いもの、アセトン、ジメチル
スルホキシドなどの親水性の低いものを適宜に選択して
使用できる。
【0011】本発明では前記微生物を用いた反応におけ
る生成系を、分離膜に接触させ、生成系から生成物を分
離する。生成系内に、生成物の他、未反応のまま残存し
ている出発物を含む場合には、かかる出発物も生成物と
ともに生成系から分離される。
【0012】分離膜としては、各種市販のものを用いる
ことができる。例えば、ポリビニルアルコール膜、テフ
ロン膜、ポリオレフィン膜、ポリスルフォン膜、再生セ
ルロース膜、ポリプロピレン膜、ニトロセルロース膜、
酢酸セルロース膜、ポリエチレン膜、アセチルセルロー
ス膜、ポリテトラフルオロエチレン膜、セラミック膜、
セルロース混合エステル膜、ポリ塩化ビニル膜、ポリフ
ッ化ビニリデン膜、ポリアミド膜、ナイロン6膜、ニト
ロセルロース膜、ポリアクリロニトリル膜、ポリイミド
膜、ポリエーテルスルフォン膜などがあげられる。これ
らのなかでも分離膜としては、セルロース膜が好まし
い。なお、分離膜は、出発物、生成物、微生物等の種類
により、好適な分離膜が異なるため、微生物反応の種類
に応じて、適宜に選択して用いる。また、分離膜として
は、MWCO(Molecular Weight Cut Off:分子量分
離)機能を有するものが好適である。
【0013】前記微生物反応における生成系を、分離膜
に接触させる際には、分離膜を挟んだ生成系とは反対側
に、生成系から分離された生成物等を捕集するために、
通常、捕集剤を存在させる。捕集剤としては水、緩衝
液、有機溶媒等またはそれらの混合物等を使用できる。
なお、分離膜により分離され、捕集剤中に含まれる生成
物等は、適当な公知の手段で単離される。
【0014】生成系を分離膜に接触させる方法として
は、たとえば、静置法と流通法を採用できる。
【0015】静置法は、図1に示すように、処理槽1お
よび捕集槽2を分離膜3で区切った装置を用い、処理槽
1には処理液(微生物反応における生成系)4を満たす
とともに、捕集槽2には捕集液5を満たし、静置するこ
とにより、処理液4中の生成物等の分離を行う。すなわ
ち、静置した時間経過とともに処理液4中の生成物等
が、分離膜3を通して、捕集槽2側へ移行して分離が行
われる。静置時間は、分離膜の種類、分離する生成物等
の種類によっても異なる。静置時間としては、生成物等
の分離が80%以上起こる時間が好ましい。
【0016】また、流通法では、図2に示すように、分
離膜3をチューブ状にした分離膜チューブ3の外面に捕
集液5を満たした捕集槽2を有する装置を用い、処理液
4を分離膜チューブ3内を通過させることにより、処理
液4中の生成物および残存する出発物の分離を行う。分
離膜チューブの管内口径、長さはスケールによって適宜
選択できる。処理液4の流通は、処理液4を1時間流通
させたときの容量を分離膜チューブの容積で除した値
(液空間速度)が、0.01〜100時間−1程度とな
る範囲が望ましい。処理時間が長くかかる経済性の点を
考慮すれば、液空間速度の下限は1時間−1とするのが
望ましく、また分離膜による処理を効率よく行なうに
は、上限は30時間−1とするのが望ましい。
【0017】なお、静置法においては処理槽1への処理
液4の供給、一方、流通法においては分離膜チューブ3
内への処理液4の供給は、図1または図2にそれぞれ示
すように、微生物反応を行なった反応器6(反応器から
一旦取り出したものでも可)から、ポンプなどの作動に
より供給ライン7を通して行なうことができる。また、
分離膜3(分離膜チューブ3)により処理され、生成物
等が取り出された処理液4は、返送ライン8により回収
器9で回収される。回収された処理液4中に生成物等を
含む場合には、再度、当該処理液4を分離膜3に接触さ
せ、分離処理を行なうことができる。また、生成物等を
取り出した処理液4は、反応器6に戻し、再度、微生物
反応に供することもできる。かかる循環工程により、一
定量の微生物、培地組成物にて繰り返して反応を行なう
ことが可能となり、反応収率が上昇する。なお、供給ラ
イン7、返送ライン8としては、微生物、培地等の付着
が少ないフッ素系樹脂製のものが好ましい。
【0018】分離処理は、通常、処理液4および/また
は捕集液5が凍結しない温度以上で、かつ処理液4およ
び/または捕集液5が沸騰しないか微生物が死滅しない
温度以下で行う。経済的観点より室温もしくは常温で行
うことが望ましい。また、分離処理に供される処理液4
は、微生物反応終了後のものに限らず、微生物反応が進
行中のものでもよい。
【0019】
【発明の効果】本発明の方法によれば、生成物等の他
に、微生物、培地等の混合物を多く含む微生物反応にお
ける生成系から、生成物等を効率よく分離して取り出す
ことができる。また、本発明の方法は、分離操作の際に
微生物を死滅させたりすることがないため、生成系から
生成物等を分離したものは、一定量の微生物で、また培
地の組成が崩れることなく存在しており、これを繰り返
し微生物反応に利用できる。さらには、本発明の方法
は、微生物反応とともに、分離処理を行なうことができ
るため、自らが生産した反応生成物が毒となり反応生成
物の収率が上昇しないという問題や、反応工程中の生成
物の増加による微生物の静菌化の問題も解決できる。こ
れらの結果、高い収率で生成物を収得できる。
【0020】
【実施例】以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではない。
【0021】(微生物反応:ナフタレンの微生物酸化)
魚肉(かつお)エキス10g、ポリペプトン10gおよ
び塩化ナトリウム2gを蒸留水1000mlに溶解し、
pHを7.0に調整して120℃で20分間高圧滅菌し
た液体培地を調製した。坂口フラスコに、前記液体培地
150mlおよび微生物としてバシラス.セレウス(Ba
cillus cereus )を加え、30℃、24時間振とう培養
を行った。次いで、ナフタレン108μモルを加えて2
5℃24時間振とうして反応を行い、ナフトールを得
た。ナフトールの収率は8%(8.64μモル)であっ
た。これを処理液とした
【0022】(生成物の分析)処理液中のナフタレンお
よびナフトールの定量は、処理液10mlを酢酸エチル
2mlで3回抽出し、高速液体クロマトグラフィ(カラ
ム:ODS−A、150×4.6mmI.D. YMC C
o.,グラジエントシステム、メタノール:水=3:7
−9:1、1ml/min)で分析した。
【0023】(分離膜による生成系からの生成物および
残存する出発物の分離)図2に示す装置(流通法)によ
り分離処理を行なった。分離膜チューブ3としてBiotec
h Dialysis Membrance(長さ40cm×直径3.8m
m、膜厚4mm(乾燥時)Spectra/Por,MWCO;8000,Spec
torum Medical Industries Inc.製 )を用い、当該分離
膜チューブ3を、捕集槽2として用いるガラス管(50
cm×20mm)内に設置し、ガラス管の両端を密封し
て横置きとした。捕集槽2に水(150ml)を満たし
た後、20mlの処理液4を送液ポンプの作動により、
室温、約36分間(液空間速度=10時間−1)の条件
で、供給ライン7を通じて分離膜チューブ3内を流通さ
せた。返送ライン8により分離膜チューブ3で処理され
た処理液4を回収器9に回収した。捕集槽2中の水15
0mlを取り出して上記と同様にしてナフタレンおよび
ナフトールの定量分析を行なった。かかる定量分析の結
果から膜分離処理を行なった後の、処理液4中のナフタ
レンおよびナフトールの残存率(処理後/処理前)を算
出した値を表1に示す。また、別に処理液4(20m
l)について同様の操作を行い、この操作を合計4回行
なった。
【0024】
【表1】
【0025】回収した処理液4中の微生物は死滅してお
らず、再度、微生物反応への利用が可能であった。
【図面の簡単な説明】
【図1】静置法による、膜分離装置の概略図である。
【図2】流通法による、膜分離装置の概略図である。
【符号の説明】
1:処理槽 2:捕集槽 3:分離膜 4:処理液 5:捕集液 6:反応器 7:供給ライン 8:返送ライン 9:回収器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出発物を微生物の存在下で反応させて得
    られた生成物を含む生成系を、分離膜に接触させ、生成
    系から生成物を分離することを特徴とする微生物反応に
    おける生成物の分離方法。
  2. 【請求項2】 分離膜が、セルロース膜である請求項1
    記載の分離方法。
  3. 【請求項3】 分離膜が、MWCO(Molecular Weight
    Cut Off:分子量分離)機能を有する請求項1または2
    記載の分離方法。
  4. 【請求項4】 分離膜が分離膜チューブになっており、
    当該分離膜チューブ内に生成系を流通させる請求項1、
    2または3記載の分離方法。
  5. 【請求項5】 微生物を用いた反応が、バシラス(Baci
    llus)属を用いた酸化反応である請求項1、2、3また
    は4記載の分離方法。
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