JPS5928398B2 - L−イソロイシンの製造法 - Google Patents

L−イソロイシンの製造法

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JPS5928398B2
JPS5928398B2 JP14871976A JP14871976A JPS5928398B2 JP S5928398 B2 JPS5928398 B2 JP S5928398B2 JP 14871976 A JP14871976 A JP 14871976A JP 14871976 A JP14871976 A JP 14871976A JP S5928398 B2 JPS5928398 B2 JP S5928398B2
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isoleucine
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英明 湯川
淑郎 桝田
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は醗酵法によるし一インロイシンの製造法に関す
る。
更に詳しくは、DL−α−アミノ酪酸耐性を積極的に付
与された、エタノール資化性微生物を、DL−α−アミ
ノ酪酸を含むエタノールを主炭素源とする培地に好気的
に培養し、この培養液よりL−インロイシンを採取する
方法に関し、その目的は安価な原料を用いて、工業的に
有利に、L−イソロイシンを製造することにある。
L−インロイシンは必須アミノ酸として、人間及び動物
の栄養上重要な役割をするアミノ酸であり、医薬、食品
、飼料強化剤としての需要は近年急激に増加しつつある
。
L−インロイシンの工業的製造法としては、他のアミノ
酸の場合と同様に立体異性体が存在する為に化学合成法
では、L一体のみの製造は困難であるため、主として醗
酵法による生産が行なわれている。
醗酵法としてはDL−α−アミノ酪酸、スレオニン等の
L−インロイシンの前駆物質を使用する方法(特公昭4
3−8709、特公昭40−2880等)と前駆物質を
特に加えない所謂直接醗酵法(特公昭38−7091、
巷開昭49−93586等)がある。
これ等の醗酵法において使用される炭素源については、
一般に1−グルコース、フラクトース マンノース カ
ラクトース シュークロース、マルトース、クリセロー
ル、マンニトール、澱粉加水分解液、糖蜜等の炭水化物
が使用でき、また有機酸も使用できる。
」(特公昭38−7091公報2頁左欄9〜13行目)
とか、 又[グルコース、フラクトース、シュークロース、マル
トースの単独使用または併のほか澱粉、澱粉糖化糖、糖
蜜類、有機酸、アルコール類が用いられる。
」(特公昭40−2880 公報3頁左欄9〜12行
目)とか、 或ハ1−クルコース、マルトース、シュークロース、澱
粉分解物、廃糖蜜等の糖類、酢酸等の有機酸、エタノー
ル、グリセリン等のアルコール類等使用菌が資化しうる
ものであれば何でもよい」(特開昭49−93584
公報4頁左欄8〜12行目)と広く記載されている。
然しなから実際具体的に開示されているものはグルコー
スまたは澱粉糖化液に限定されている。
もつとも例外的には糖質以外の炭素源として脂肪原炭化
水素(特公昭48−2355)及び芳香族化合物(特開
昭49−48890)を使用する方法が提案されている
。
本発明者は、糖質より安価で今後共安定した供給が可能
と考えられ、さらに脂肪族炭化水素又は芳香族化合物と
比較して水溶性である点等より醗酵工学上有利である、
エタノールを主炭素源とするL−イソロイシンの工業的
製造法の開発を目標として鋭意研究を進め、既にブレビ
バクテリウム属に属するエタノール資化性微生物(ブレ
ビバクテリウム・フラバムMJ−233微生物受託番号
微工研菌寄第3068号FERM−P屋3068が代表
菌株)を、DL−α−アミノ酪酸を含みエタノールを主
炭素源とする培地に培養し、工業的に有利にL−イスロ
イシンを製造する方法を発明し、特開昭51−1305
92に記載の通り出願している。
この特開昭51−130592の方法において、L−イ
ンロイシンを生成蓄積する菌株は当然ながら、DL−α
−アミノ酪酸に或程度の耐性(微耐性)を有しているこ
とが考えられるが、本願発明者は更lこ鋭意研究を重ね
た結果、使用する微生物に積極的にDL−α−アミノ酪
酸耐性を付与すること−こより、L−インロイシンの生
成蓄積量の大幅な向上を可能とすることを見出した。
其の結果ブレビバクテリウム属に属し、α−アミノ酪酸
耐性を有する、エタノール資化性微生物により、α−ア
ミノ酪酸を含有し、エタノールを主炭素源とする培地に
、著量のL−イソロイシンを生成蓄積させることに成功
し、工業的に特に有利なL−インロイシンの製造方法を
完成した。
本発明において使用するDL−α−アミノ酪酸耐性を積
極的に付与されたエタノール資化性微生物であるDL−
α−アミノ酪酸耐性変異株は、次の操作によって得られ
る。
紫外線照射、あるいは化学的薬剤(例えばN−メチル−
N′−二トローN−二トロソグアニジン等)処理により
上記L−インロイシン生産菌株(ブレビバクテリウム・
フラバムMJ−233)に変異を誘起せしめた後、この
菌懸濁液をα−アミノ酪酸10m7/m/含有する平板
培地(尿素0.2%、硫安0.7係、KH2PO40,
05係、K2HPO40,05係、MgSO4・ 7H
200,05%、NaC12mf/11CaC12・2
H202mり/11 FeSO4・7H7H2O2/l
、 Mn5O,・4〜6 H2O、ZnSO4・7H2
02my/ l、 ビオチン 200μg/l、チア
ミン塩酸塩100μg/l、DL−α−アミノ酪酸1.
0係、寒天2.0%、エタノール3容量%〔滅菌後添加
〕)に、30℃にて数日間培養し生じた大コロニーを分
離することにより、耐性変異株を得る。
代表的な耐性変異株としてはブレビバクテリウム・フラ
バムMJ−233−AB−41(以下MJ −233−
AB−41と記す)があり、この菌株は工業技術院微生
物工業研究所に微生物受託番号微工研菌寄第3812号
F”ERM−P屋3812(昭和52年12月16日)
として受託されている。
この耐性変異株はブレビバクテリウム・フラバムMJ−
233(微生物受託番号 微工研菌寄第3068号F
E RM −P A 3068以下MJ −233と記
す。
)よりα−アミノ酪酸耐性株として誘導されたものであ
る。
なおブレビバクテリウム・フラバムMJ−233の菌学
的性質と其の分類学的同定理由は次の通りである。
菌学的性質 ■ 顕微鏡的性質 06〜0.8 X 1.OX 2.4μの短桿菌、通常
V字形の対をなし、柵状も認められる。
ダラム陽性、無胞子、非運動性、夾膜認められず、非抗
酸性。
■ 培養的性質 1、肉汁寒天コロニー 円形、表面は平滑、コロニーの隆起は扁平もしくはや\
隆起、コロニーの周縁は堂\波状、黄色、不透明、や\
光沢あり。
2、肉汁寒天傾面 生育中程度、糸状、黄色。
3、肉汁 生育中程度、沈渣あり、濁度なし。
4 肉汁寒天穿刺 表面によく生育、内部生育は僅かで糸状。
■ 生育条件 ■、生育湛度:適渦30〜37℃、範囲15〜40°C 2、生育pH:最適pH7〜8、範囲5〜103、酸素
要求性:好気性 4、アンモニウム塩の利用性:あり 5、尿素の利用性:あり 6、硝酸塩の利用性:あり ■ 生理学的性質その他 1、ゼラチンを液化しない。
2、 リドマスミルク変化しない。
3、硝酸塩の還元性:陽性 4、インドールの生成:陰性 5、硫化水素の生成:陰性 6、澱粉の加水分解:陰性 7、ペプトンからアンモニアの生成:陽性8、フォーゲ
スグロスカラエル反応:陰性9、メチルレッド試験:陽
性(弱) 10、カタラーゼ:陽性 11、ウレアーゼ:陽性 12、炭水化物から酸の生産 グルコース、サッカロース、トレハロース、マルトース
、サリシンから酸を生成、ガスは生成しない。
アラビノース、キシロース、ラクトース、ラムノース、
ラフィノース、マンニット、ズルシット、イノジット、
アトニットから酸およびガスを生成しない。
13、 ビタミンの要求性:ビオチンの要求性あり。
上述の菌学的性質をもとにして、バージ−のマニュアル
・オブ・デターミナテイブ・バタテリオロジー(Ber
gey’s Manualofdetermina−t
ive Bacteriology )第7版の分類基
準および第8版に記載されている参考文献に従い公知の
菌群との異同を検討した。
本菌株はダラム陽性、無胞子、非運動性、好気性であり
、かつ検鏡観察した範囲で、すべて楕円ないし短稈形で
V字状分裂が認められる。
捷だ増殖経過に伴なうダラム染色の変化、形態的変化お
よび分岐状細胞が認められない。
これ等の性質を前記バージ−のマニュアル・オブ・デタ
ーミナテイプ・バクテリオロジー第7版に対比するに本
菌はブレビバクテリウム(Brevibacteriu
m )属に属することは明確であるが、これと同一の種
の記載はない。
次に本菌がアミノ酸を生産することにより、既知菌株と
の比較をグルタミン酸生産株に関する総説(層化第36
巻第2号141〜159頁1962年)と対比するとブ
レビバクテリウム・フラバム(Brevibacter
ium flavum ) と一致した。
従って本菌はブレビバクテリウム・フラバムト同定した
。
前記のMJ−233−AB−41(アミノ酪酸性株)と
其の親株であるMJ−233のα−アミノ酪酸に対する
相対生育度は次の表−1の如くである。
なお係は重置部を示す。(注−1) 表中の数値は、DL−α−アミノ酪酸無添加時の生育度
0− D61o (吸光度測定:参考文献東京大学農学
部農芸化学教室実験農芸化学上巻P212朝倉書店(1
975))を100とし、以下相対生育度を示す。
(注−2) 使用培地組成及び培養方法 尿素0.2係、硫安0.7係、KH2PO40,05係
、K2HPO40,05チ、MgSO4・7H200,
05係、酵母エキス 0.01%、カザミノ酸0.01
%、Fe SO4・7 H202mg/l、 Mn S
O4・4〜6 H2O2mg//l、NaC12mg/
/l、CaCl2・2H2H2O2/l、ZnSO4・
7H202mV/l、ビオチン200μg/l、チアミ
ン塩酸塩100μg/lからなる培地(DL−α−アミ
ノ酪酸は、表−1に示す量を加える)iom/を24φ
犬型試験管に分注、120°010分間滅菌後、MJ−
233−AB−41株を各々接種し、エタノールを無菌
条件下にて0.3m1(3容量係)添加し、30°C3
日間振盪培養を行なった。
なお、本願発明において、DL−α−アミノ酪酸耐性を
積極的に付与されたエタノール資化性微生物であるDL
−α−アミノ酪酸耐性変異株とは、DL−α−アミノ酪
酸2係を(注−2)の培地に加え、30℃3日間振盪培
養した時の 相対 −α−AB2%添加時の生育度0.D6□。
100 生育度−α−AB無添加時の生育度0.D61゜が30
以上のものと定義する。
(上式中のα−ABはDL−α−アミノ酸の略号である
。
)本発明の培養に使用する培地組成は、エタノールを主
炭素源とし、且DL−α−アミノ酪酸を含有するもので
あれば、窒素源無機塩は特に限定されない。
窒素源としてはアンモニヤ、硫酸アンモニウム、塩化ア
ンモニウム、硝酸アンモニウム、尿素等を単独もしくは
混合し用いることが出来る。
無機塩としては、リン酸−水素ナトリウム、リン酸二水
素カリウム、硫酸マグネシウム等が用いられる。
との他に菌の生育及びL−インロイシン生成に必要であ
れば、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンステイ
ープリカー、カザミノ酸、各種ビタミン等の栄養素を培
地に添加し用いる。
培養は通気攪拌、振盪等の好気的条件下で行ない、培養
温度は20〜40℃好ましくは25〜35℃で行なう。
培養途中のpHは5〜10好ましくは7〜8付近にて行
ない、培養液中のpHの調整には酸、アルカリを添加し
て行なう。
DL−α−アミノ酪酸の添加濃度は、0.1〜5重量係
置部しくは、1〜3重量係置部る。
培養開始時のエタノール濃度は1〜5容量係、好ましく
は2〜3容量%が適する。
培養期間は2〜8日間、最適期間は4〜5日間を要する
。
培養液からのL−インロイシンの回収は、培養液を遠心
分離等ζこより、菌体等の除却後、公知の手法、すなわ
ちイオン交樹脂処理法あるいは、沈殿法等により容易に
行なうことが出来る。
以下に実施例を示す。
なおL−インロイシンの定性は、ペーパークロマトグラ
ムのRf値、電気泳動法の易動度、微生物定量法による
生物活性値により確認した。
定量ハ、ロイコノストック・メセンテロイデスATCC
8042を用いるマイクロバイオアッセイ法により行な
った。
また係と表したのは重置部を意味する。
実施例 1 前培養培地(尿素0.4%、硫酸アンモニウム1.4%
、KH2PO40,05係、K2HPO40,05係、
Mg504−7 H2O0,05%、CaCl2・2H
202ppm、 FeSO4・7H202ppm、
Mn504H4〜6H202ppr11、Zn5O・7
H7H2O2ppNaC12ppm1ビオチン 200
μfl/11.チアミン−HCl100μg/l、カザ
ミノ酸0.1%、酵母エキス0.1%)10m/を24
φ犬型試験管に分注、滅菌(滅菌後pH7,0)した後
、DL−α−アミノ酪酸耐性株MJ−233−AB−4
1(相対生育度40)を植菌し、無菌的にエタノールを
0.3 ml加え、30℃にて2日間振盪培養を行なっ
た。
次に本培養培地(尿素0.4係、硫酸アンモニウム1.
4%、KH2P0.0.05 %、K2HPO40,0
5%、Mg5O,−7H2O0,05%、CaCl2・
2H202ppm、 FeSO4+ 7H202ppm
、 Mn50444〜6 H2O2ppm、 ZnSO
4+ 7 H2O2ppm。
NaC12ppm、ビオチン200μg/11チアミン
・HCl100μg/11 、コーンステイープリカー
10ml/l、 DL−a−アミノ酪酸2%)10
mlを、24φ大型試験管に分注、滅菌後(滅菌後pH
7,0)、前培養液を0.1 ml植菌し、無菌的にエ
タノールを0.3 ml加え、30°Cにて6日間振盪
培養を行なう。
エタノールは消費にともない添加する。
(この時エタノールは3容量係を越えないようにする。
また全エタノール消費量は6容量係であった。
)培養5日月にL−イソロイシンが培養液14当り5.
0g蓄積された。
培養液から菌体その他の不純物を除いた濾液を、強酸性
陽イオン交換樹脂(H+型)のカラムに通して、L−イ
ソロイシンを吸着させ、水洗後、0.5Nアンモニア水
で溶出したのち、L−イソロイシン画分を濃縮し、冷エ
タノールでL−インロイシンの結晶を析出させ、培養液
11当り2.8gの粗結晶を得た。
なお同条件で親株(MJ−233)を使用した場合、培
地中のL−インロイシンの蓄積は培養液11当り3.0
gであった。
実施例 2 前前培養用培地(尿素0,4係、硫酸アンモニウムi、
4%、K2HPO40,05%、KH2PO40,05
係、MgSO4・7 H2O0,05%、Na Cl
2 ppm、、CaCl2・2H202ppm、ZnS
O4・7H202ppm、 Fe SO4・7 H2O
2ppm、 MnSO4・4〜66H2O2pp、ビオ
チン200 ttg/l、 チアミンHCl100μg
/l、カザミノ酸0.1%、酵母エキス0.1%)10
m/を、24φ大型試験管に分注、滅菌後MJ−233
−AB−41を植菌し、無菌的にエタノールを0.3
ml添加し、30°Cにて2日間振盪培養を行なう。
前培養用培地(尿素0.4%、硫酸アンモニウム1.4
係、KH2PO40,05%、K2HPO,0,05チ
、Mg504−7H200,05%、NaC12ppm
。
CaCl2−2H202ppm、ZnSO4# 7H2
02ppm1FeS04・7H202ppm、 Mn
SO4・4〜66H2O2pp、ビオチア 200 t
4/l、 チアミンHCl100μg/l、コーンス
テープリカ10ml/ l、DL−a−アミノ酪酸1.
0%)50m/を、500m/容三角フラスコに分注、
滅菌(滅菌後pH7,0)後、前前培養液10m/を植
菌し、無菌的にエタノールを1.5m/加え、30℃に
て1日振盪培養を行なう。
本培養培地(尿素0.4係、硫酸アンモニウム1.4係
、KH2P0.0.05%、K2HPO40,05%、
Mg504−7 H2O0,05%、NaC12ppm
、CaCl2+ 2H202ppm、 ZnSO4・7
H202ppm。
Fe SO4・7 H2O2ppm、 Mn504H4
〜6H6H2O2pp ビオチン200 ttjj/L
チアミン・HCl100 μal/11 、コーンステ
ープリカ−10me/fDL−α−アミノ酪酸2%)■
lを21容ジャーファーメンタ−に入れ、滅菌(滅菌後
pH7,0)後、前培養液50771/を植菌し、無菌
的にエタノールを30m1加え、通気I VVM、攪1
800 rprn、温度30℃pH6,5(アンモニア
水にて調整)にて培養を行なう。
エタノールは消費にともない添加し培養を続ける。
培養5白目(消費全エタノール100m1)にL−イソ
ロイシンが培養液11当り11.0g生成蓄積された。
なお同条件にて親株(MJ−233)を培養したところ
培養液11当り7.0gのL−インロイシンが生成蓄積
された。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ブレビバクテリウム属に属し、DL−α−アミノ酪
    酸耐性を積極的に付与されたエタノール資化性微生物で
    あるDL−α−アミノ酪酸耐性変異株を、DL−α−ア
    ミノ酪酸を含む、エタノールを主炭素源とする培地に、
    好気的lこ培養して、培養液中に、L−イソロイシンを
    生成蓄積せしめ、この培養液よりし一インロイシンを採
    取することを特徴とする、醗酵法によるL−イソロイシ
    ンの製造法。
JP14871976A 1976-12-13 1976-12-13 L−イソロイシンの製造法 Expired JPS5928398B2 (ja)

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