JP7475007B2 - エルゴチオネインの生産方法 - Google Patents
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Description
シュードザイマ属の酵母は、エルゴチオネインを産生可能であるシュードザイマ属の酵母であれば特に限定されない。シュードザイマ属の酵母の例として、シュードザイマ・アンタクティカ、シュードザイマ・フベイエンシス、シュードザイマ・シアメンシス、シュードザイマ・シャンキシエンシス、シュードザイマ・ルグローサ、シュードザイマ・クラッサ、シュードザイマ・アルボアメニアカ、シュードザイマ・グラミニコーラ、シュードザイマ・フシフォルマタ、シュードザイマ・パラアンタクティカ、シュードザイマ・フロキュロッサ、および、シュードザイマ・チュラシマエンシス等が挙げられる。エルゴチオネインの生産量が高い点等で、シュードザイマ・シアメンシス(Pseudozyma siamensis)、シュードザイマ・クラッサまたはシュードザイマ・フロキュロッサを培養することが好ましい。1種類の酵母を培養してもよいし、複数種類の酵母を培養してもよい。また、シュードザイマ属の酵母は、遺伝子組換え技術等による改変が行われていてもよい。
本実施形態の生産方法で使用する培地は、糖を炭素源として含む。糖を炭素源として含むことにより、シュードザイマ属の酵母によるエルゴチオネインの生産量が増強する。糖の例として、グルコース、フルクトース、スクロース、マルトース、オリゴ糖、多糖、でんぶん等が挙げられる。エルゴチオネインの生産量が高まる点等で、本実施形態の生産方法で使用する培地は、グルコースを含むことが好ましい。培地に含まれる糖は1種類であってもよいし、複数種類であってもよい。
培養形態は液体培地を用いた回分培養であってもよく、または培養系に培地成分を連続添加する流加培養であってもよい。通気攪拌して培養することが望ましい。
エルゴチオネインを含む培養物からのエルゴチオネインの回収は、例えば、通常の微生物培養物からエルゴチオネインを回収し精製する方法で行えばよい。培養物には、培養上清、培養菌体、培養菌体破砕物等が含まれる。例えば、培養物を遠心分離等して菌体を回収する。回収した菌体を熱水抽出に供する等により、エルゴチオネインを含む抽出液を得る。そして、当該抽出液を精製することによって、エルゴチオネインを回収することができる。微生物のエルゴチオネインの生産量は、例えば、得られた抽出液を、高速液体クロマトグラフィー装置およびLCMS等の質量分析装置によって測定することによって、定量することができる。
本実施形態に係るエルゴチオネインの生産方法は、シュードザイマ(Pseudozyma)属の酵母を培地中に培養し、エルゴチオネインを含む培養物を得る工程を含み、前記培地が糖を炭素源として含み、前記糖の濃度が5g/L以上50g/L未満である。
3mLのYM培地を含む試験管に、表1に示す酵母16株をそれぞれ植菌した。そして、25℃において200rpmにて3日間培養を行った。YM培地には、10g/Lのグルコース、5g/Lのペプトン、3g/Lの酵母エキス、および、3g/Lの麦芽エキスが含まれている。表1中、Ustilago maydisはシュードザイマ属と近縁種の酵母である。
3種類の培地を用いて、EGTの生産量を測定した。表2には使用したYM培地およびミネラル培地の組成を示す。表3には、使用したMM培地の組成を示す。表2中の濃度は、培地1L当たりの濃度である。表3中の濃度は、培地中の最終濃度である。MM培地の組成は、Alamgir, K. M. et al, Front. Microbiol., 6, 4025 (2015)のTable S1に記載のMM培地と同じ組成である。
次に、YM培地を基に培養条件を検討することにした。まず、30mLのYM培地を含む300mLのフラスコにシュードザイマ・アンタクティカ(以下、「PAN」と略記する場合がある)、シュードザイマ・シアメンシス(以下、「PSI」と略記する場合がある)、および、シュードザイマ・シャンキシエンシス(以下、「PSH」と略記する場合がある)をそれぞれ植菌した。そして、25℃において200rpmにて5日間培養を行い、EGT生産量を測定した(n=10)。測定結果を図4に示す。
YM培地中の酵母エキス(YE)またはペプトン(PE)の濃度を上昇させることによって、EGT生産量が増加するか否かを検証した。YEおよびPEは、YM培地のアミノ酸供給源である。30mLのYM培地を含む300mLのフラスコにYEまたはPEを添加して、酵母を植菌した。そして、25℃において200rpmにて5日間培養を行い、EGT生産量を測定した(n=1)。測定結果を図5に示す。
次に、YM培地中のヒスチジン(His)、メチオニン(Met)および/またはシステイン(Cys)の濃度を上昇させることによって、EGT生産量が増加するか否かを検証した。His、MetおよびCysは、EGTの前駆体アミノ酸である。30mLのYM培地を含む300mLのフラスコにHis、Metおよび/またはCysを添加して、酵母を植菌した。そして、25℃において200rpmにて5日間培養を行い、EGT生産量を測定した(n=1)。測定結果を図6に示す。
培養温度によって、EGT生産量が増加するか否かを検証した。30mLのYM培地を含む300mLのフラスコに、酵母を植菌した。そして、30℃において200rpmにて5日間培養を行い、EGT生産量を測定した(n=1)。測定結果を図7に示す。
振とう速度によって、EGT生産量が増加するか否かを検証した。30mLのYM培地を含む300mLのフラスコに、酵母を植菌した。そして、25℃において250rpmにて5日間培養を行い、EGT生産量を測定した(n=1)。測定結果を図8に示す。
YM培地中のNaCl濃度を上昇させることによって、EGT生産量が増加するか否かを検証した。30mLのYM培地を含む300mLのフラスコに0.5M NaClを添加して、酵母を植菌した。そして、25℃において200rpmにて5日間培養を行い、EGT生産量を測定した(n=1)。測定結果を図9に示す。
YM培地のpHによって、EGT生産量が増加するか否かを検証した。30mLのYM培地を含む300mLのフラスコに、酵母を植菌した。YM培地のpHは、1M塩酸または1M水酸化ナトリウムでpH4~8に調整した。そして、25℃において200rpmにて5日間培養を行い、EGT生産量を測定した(n=1)。測定結果を図10に示す。
YM培地中の過酸化水素の濃度を上昇させることによって、EGT生産量が増加するか否かを検証した。30mLのYM培地を含む300mLのフラスコに、過酸化水素(1、3、5または10mM)を添加して、酵母を植菌した。そして、25℃において200rpmにて5日間培養を行い、EGT生産量を測定した(n=1)。測定結果を図11に示す。
YM培地中の金属塩の濃度を上昇させることによって、EGT生産量が増加するか否かを検証した。30mLのYM培地を含む300mLのフラスコに1mMの金属塩(FeSO4、FeCl3、CuSO4またはCuCl2)を添加して、酵母を植菌した。そして、25℃において200rpmにて5日間培養を行い、EGT生産量を測定した(n=1)。測定結果を図12に示す。
YM培地中のグルコース濃度によって、EGT生産量が増加するか否かを検証した。糖濃度を1、5、10、50または100g/Lに調整したYM培地30mLを含む300mLのフラスコに、酵母を植菌した。そして、25℃において200rpmにて5日間培養を行い、EGT生産量を測定した(n=1)。測定結果を図13に示す。
Claims (4)
- エルゴチオネインの生産方法であって、
シュードザイマ(Pseudozyma)属の酵母を培地中に培養し、エルゴチオネインを含む培養物を得る工程を含み、
前記培地がグルコースを炭素源として含み、
前記グルコースの濃度が5g/L以上50g/L未満であり、
前記培地が過酸化水素をさらに含む、
生産方法。 - 前記培地が、ヒスチジンおよびメチオニンからなる群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含む、請求項1に記載の生産方法。
- 前記培地のpHが4以上6以下である、請求項1または2に記載の生産方法。
- 前記酵母が、シュードザイマ・アンタクティカ、シュードザイマ・フベイエンシス、シュードザイマ・シアメンシス、シュードザイマ・シャンキシエンシス、シュードザイマ・ルグローサ、シュードザイマ・クラッサ、シュードザイマ・アルボアメニアカ、シュードザイマ・グラミニコーラ、シュードザイマ・フシフォルマタ、シュードザイマ・パラアンタクティカ、シュードザイマ・フロキュロッサ、および、シュードザイマ・チュラシマエンシスに属する微生物から選択される少なくとも1種の酵母である、請求項1~3のいずれか1項に記載の生産方法。
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| J. Biosci. Bioeng.,2018年,Vol.126, No.6,pp.715-722 |
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