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JPS5930400B2 - Method for producing sorbitol using microorganisms - Google Patents
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JPS5930400B2 - Method for producing sorbitol using microorganisms - Google Patents

Method for producing sorbitol using microorganisms

Info

Publication number
JPS5930400B2
JPS5930400B2 JP5325282A JP5325282A JPS5930400B2 JP S5930400 B2 JPS5930400 B2 JP S5930400B2 JP 5325282 A JP5325282 A JP 5325282A JP 5325282 A JP5325282 A JP 5325282A JP S5930400 B2 JPS5930400 B2 JP S5930400B2
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JP
Japan
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sorbitol
bacterial cells
penicillium
producing sorbitol
glucose
Prior art date
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Expired
Application number
JP5325282A
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JPS58170486A (en
Inventor
典秋 小泉
昇一 木瀬
英勝 前田
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Publication of JPS5930400B2 publication Critical patent/JPS5930400B2/en
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はブドウ糖から微生物的手法によってソルビトー
ルを製造する方法に関し、より詳しくはペニシリウム属
微生物の生菌体、処理菌体、菌体破砕物および菌体抽出
物等を用いて還元型ニコチンアミド アデニン ジヌク
レオチド ホスフェイト(以下NADPHとする)の存
在下にブドウ糖からソルビトールを効率よ(製造する方
法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing sorbitol from glucose by a microbial method, and more specifically, using live cells, treated cells, crushed cells, cell extracts, etc. of microorganisms of the genus Penicillium. The present invention relates to a method for efficiently producing sorbitol from glucose in the presence of reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (hereinafter referred to as NADPH).

ソルビトールは特有の甘味を有すると共に反応性に乏し
く、無害であって、湿潤調節作用を有するため、そのま
ま食品、歯みがき、化粧品等に添加物として使用される
他、ビタミンC1界面活性剤製造の中間原料として広く
使用されている。
Sorbitol has a unique sweet taste, has low reactivity, is harmless, and has a moisturizing effect, so it is used as an additive in foods, toothpaste, cosmetics, etc., and is also used as an intermediate raw material in the production of vitamin C1 surfactants. It is widely used as

ソルビトールは現在、工業的にはブドウ糖をラネーニッ
ケル等のNi触媒を用いて接触還元して製造されている
が、このような方法によれば反応条件が必然的に高温(
160℃)、高子(170府/crA )となりエイ・
ルギーを多(消費する他、耐圧容器を必要とし、更に水
素を取扱う関係上爆発)危険が内在している。
Sorbitol is currently produced industrially by catalytic reduction of glucose using a Ni catalyst such as Raney nickel, but such a method inevitably requires high temperature (
160℃), Takako (170fu/crA) and Stingray.
In addition to consuming a large amount of hydrogen, it also requires a pressure-resistant container, and there is an inherent danger of explosion due to the handling of hydrogen.

本発明者らは上記方法とは発想を異にし、グルコースを
微生物学的に還元することにより緩和な条件でソルビト
ールを製造する方法を試みた。
The present inventors differed in concept from the above method and attempted a method for producing sorbitol under mild conditions by microbiologically reducing glucose.

ブドウ糖をソルビトールに還元する機構は動物細胞系で
は羊の精のう中(H、G 、Hers B ioche
m 。
In animal cell systems, the mechanism for reducing glucose to sorbitol is found in the spermatozoa of sheep (H, G, Hers Bioche).
m.

Biophys、 Acta 37 (1960)
127−138)あるいはレンズ中(M、Lou Bi
ochem、 Biophys。
Biophys, Acta 37 (1960)
127-138) or in the lens (M, Lou Bi
ochem, Biophys.

Acta 141(1967)547−559)に存在
することは知られているが、微生物では、わずかに特公
昭45−24834号及び46−23038号にキシロ
ースをキシリトールに好気的に醗酵して還元する方法が
開示されているにすぎない。
Acta 141 (1967) 547-559), but microorganisms are known to aerobically ferment xylitol and reduce it to It merely discloses the method.

また、上記発明に開示された菌株をグルコース培地中で
培養してもソルビトールを得ることはできなかった。
Further, even if the strain disclosed in the above invention was cultured in a glucose medium, sorbitol could not be obtained.

そこで本発明者らは多種類の微生物について試験を行っ
た結果、五炭糖中で培養増殖せしめたペニシリウム属の
菌体、あるいは菌体抽出物、凍結乾燥菌体がMADPH
の存在下に基質グルコースをソルビトールに高収率に還
元することを見出して本発明を完成するに至った。
Therefore, the present inventors conducted tests on many types of microorganisms and found that Penicillium cells, cell extracts, and freeze-dried cells grown in pentose were found to be MADPH.
The present inventors have completed the present invention by discovering that the substrate glucose can be reduced to sorbitol in high yield in the presence of sorbitol.

本発明に用いるペニシリウム属微生物としてはペニシリ
ウム クリソゲナム(Penicilliumchri
sogenum )、ペニシリウム シトリナム(Pe
nicillium citrinum )などが挙
げられるが中でもペニシリウム クリソゲナムのMR−
FEB−25株が望ましい。
The Penicillium genus microorganism used in the present invention is Penicillium chrysogenum (Penicillium chrysogenum).
sogenum), Penicillium citrinum (Pe
nicillium citrinum), among others, Penicillium chrysogenum MR-
FEB-25 strain is preferred.

本発明に係る菌を増殖させるにあたっては炭素源として
2〜15係のD−キシロース、D−アラビノース、D−
リボース等の五炭糖を含有し、イーストエキス又はコー
ンステイープリカー等を添加した液体培地中で25〜3
5℃で2〜10日間培養する。
In growing the bacteria according to the present invention, D-xylose, D-arabinose, D-
In a liquid medium containing pentose such as ribose and supplemented with yeast extract or cornstap liquor, etc.
Culture at 5°C for 2-10 days.

培養法は通気培養、振盪培養、回転ド、ラム法等好気的
条件であればいずれも採用できる。
Any culture method can be adopted as long as it is under aerobic conditions, such as aerated culture, shaking culture, rotary drum method, and ram method.

また、培地に上記成分の他各種ビタミン、無機質、ペプ
トンおよびイーストエキス等の有機物を加えてより増殖
率を高めることもできる。
Furthermore, the growth rate can be further increased by adding various vitamins, minerals, peptone, and organic substances such as yeast extract to the medium in addition to the above-mentioned components.

このようにして増殖した菌体を集菌、洗滌して得た生菌
をそのまま使用してもある程度の効果は認められるが、
凍結乾燥菌体、凍結融解菌体、アセトン、エーテル等の
有機溶媒処理した菌体等の処理菌体を用いた方がはるか
に効果的である。
Even if the live bacteria obtained by collecting and washing the bacterial cells grown in this way are used as they are, some effects can be observed.
It is much more effective to use treated bacterial cells such as freeze-dried bacterial cells, freeze-thawed bacterial cells, and treated bacterial cells with an organic solvent such as acetone or ether.

また、超音波処理、ビブロゲンセルミル等の破砕機を用
いて調製した菌体破砕物および菌体抽出物を用いること
ができる。
Furthermore, crushed bacterial cells and bacterial cell extracts prepared by ultrasonication or using a crusher such as Vibrogen Cell Mill can be used.

ソルビトールを製造するにあたっては、上記方法で得ら
れた処理菌体、菌体破砕物又はこれから分離した菌体抽
出物あるいはこれらの混合物を1〜60チ濃度のブドウ
糖液に加え、10〜60℃、望ましくは25〜35℃で
反応させる。
To produce sorbitol, the treated bacterial cells, crushed bacterial cells, bacterial cell extracts isolated therefrom, or mixtures thereof obtained by the above method are added to a glucose solution with a concentration of 1 to 60%, and the mixture is heated at 10 to 60°C. The reaction is preferably carried out at 25 to 35°C.

この際補酵素としてNADPHを共存させることによっ
てソルビトールの生産性は飛躍的に向上する。
At this time, the productivity of sorbitol is dramatically improved by coexisting NADPH as a coenzyme.

NADPHの添加量は使用する菌体の調製法あるいは菌
体の抽出操作により大幅に異り、ブドウ糖1モル当り0
.1ミリモル〜20モル、望ましくは0.1モル〜10
モルである。
The amount of NADPH added varies greatly depending on the preparation method of the bacterial cells used or the extraction procedure of the bacterial cells, and is 0 per mole of glucose.
.. 1 mmol to 20 mol, preferably 0.1 mol to 10
It is a mole.

反応に要する時間もまた条件により太き(変動し、例え
ば菌体抽出物を用いた場合、30分ないし14日で反応
は完了する。
The time required for the reaction also varies depending on the conditions; for example, when a bacterial cell extract is used, the reaction is completed in 30 minutes to 14 days.

反応終了後、母液からソルビトールを分離する。After the reaction is complete, sorbitol is separated from the mother liquor.

ソルビトールの分離精製にあたっては遠心分離法、限外
濾過法、イオン交換法等公知の方法を組合せ・て利用す
る。
For separation and purification of sorbitol, a combination of known methods such as centrifugation, ultrafiltration, and ion exchange methods is utilized.

以下、実施例を挙げて本発明の詳細な説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail by giving Examples.

′実施例 1 5007721容消化フラスコに滅菌した表1に示す組
成の培地50m1を入れ、P en、 chrysog
enumMR−PE B−25株及びPen、 ci
trinumIF06026を1白金耳植菌し、30℃
、6日間培養した。
'Example 1 50ml of a sterilized medium with the composition shown in Table 1 was placed in a 5007721 volume digestion flask, and P en, chrysog
enumMR-PE B-25 strain and Pen, ci
One platinum loop of trinumIF06026 was inoculated at 30°C.
, and cultured for 6 days.

培養菌体をリン酸緩衝液で2回洗滌し、50m1のリン
酸緩衝液に懸濁した。
The cultured bacterial cells were washed twice with phosphate buffer and suspended in 50 ml of phosphate buffer.

この菌体懸濁液を20分間超音波処理し、14000f
This bacterial cell suspension was sonicated for 20 minutes at 14,000 f.
.

20分間遠心分離し、その上清両分をソルビトールの生
産に供した。
After centrifugation for 20 minutes, both supernatants were used for sorbitol production.

上記操作で得た上清画分を用いて表2に示す組成の反応
液を調製し、pH7,5とし、30℃で6時間反応させ
た。
A reaction solution having the composition shown in Table 2 was prepared using the supernatant fraction obtained in the above operation, the pH was adjusted to 7.5, and the reaction solution was reacted at 30° C. for 6 hours.

Pen、 chrysogenumでは58μmole
s、 Pen、 citrinumでは45 μmol
esのソルビトールがそれぞれ得られた。
Pen, chrysogenum has 58 μmole
45 μmol for S, Pen, and citrinum
es sorbitol was obtained, respectively.

表1 D −Xylose 8 ?KH2P
O40,1f MgSO4・7H200,05グ CaCA2・2H200,01f NaC70,01iii’ カザミノ酸 0.4フ イーストエキス 0.1 2 pH5,0100m1 表2 遠心上清液 5ml グルコース 3.6m molesNAD
PH0,2m moles リン酸カン衝液 0.7m moles蒸留水
5mβ Total vol 10m12生産物の確
認は薄層クロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフ
ィーおよびガスクロマトグラフィーによって行った。
Table 1 D-Xylose 8? KH2P
O40,1f MgSO4・7H200,05g CaCA2・2H200,01f NaC70,01iii' Casamino acids 0.4 Feast extract 0.1 2 pH5,0100ml Table 2 Centrifugal supernatant 5ml Glucose 3.6m molesNAD
PH0.2m moles phosphoric acid buffer solution 0.7m moles distilled water
Confirmation of the 5mβ Total vol 10m12 product was performed by thin layer chromatography, high performance liquid chromatography and gas chromatography.

また定量は高速液体クロマトグラフィーで行った。Quantification was performed using high performance liquid chromatography.

実施例 2 Pen、 citrinum I AM 7316株を
実施例1と同様に培養して得られた菌体をリン酸緩衝液
で2回洗滌した後、凍結乾燥した。
Example 2 Pen, citrinum I AM 7316 strain was cultured in the same manner as in Example 1, and the resulting bacterial cells were washed twice with phosphate buffer and then freeze-dried.

得られた凍結乾燥菌体を用いて表3に示した反応組成液
を調製し、30℃で16時間反応させた。
A reaction composition solution shown in Table 3 was prepared using the obtained freeze-dried bacterial cells, and reacted at 30°C for 16 hours.

この反応液から630μm o l e sのソルビト
ールがそれぞれ得られた。
From this reaction solution, 630 μm oles of sorbitol was obtained.

表3 凍結乾燥菌体 0.51 グルコース 10 m molesNADP
H2m moles リン酸カン衝液 3.5m moles蒸留水
40処 実施例 3 Pen、 chrysogenumを用いて実施例1の
方法で得た反応液20m1をイオン交換樹脂(アミネッ
クスA5 :商品名)のカラムに通してソルビトールを
精製した。
Table 3 Freeze-dried bacterial cells 0.51 Glucose 10 m molesNADP
H2m moles phosphoric acid buffer solution 3.5m moles distilled water
Example 3 20 ml of the reaction solution obtained by the method of Example 1 using Pen and chrysogenum was passed through a column of ion exchange resin (Aminex A5: trade name) to purify sorbitol.

得られたソルビトールは108μm01eSであった。The sorbitol obtained was 108 μm01eS.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ペニシリウム属微生物を五炭糖を主栄養源とする培
地を用いて好気的に培養して得られた生菌体、処理菌体
、菌体破砕物及び菌体抽出物の少くとも1種を還元型ニ
コチンアミド アデニン ジヌクレオチド ホスフェイ
トの共存下にブドウ糖に作用せしめてソルビトールを製
造することを特徴とする微生物によるソルビトールの製
造法。 2 ペニシリウム属微生物がペニシリウム クリソゲナ
ムである特許請求の範囲第1項の微生物によるソルビト
ールの製造法。 3 ペニシリウム クリソゲナムがMR−FEB−25
株である特許請求の範−第2項の微生物によるソルビト
ールの製造法。
[Scope of Claims] 1. Live bacterial cells, treated bacterial cells, crushed bacterial cells, and bacterial cell extracts obtained by aerobically cultivating Penicillium microorganisms using a medium containing pentose as the main nutrient source. A method for producing sorbitol using a microorganism, which comprises producing sorbitol by allowing at least one of the substances to act on glucose in the coexistence of reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate. 2. The method for producing sorbitol using a microorganism according to claim 1, wherein the Penicillium genus microorganism is Penicillium chrysogenum. 3 Penicillium chrysogenum is MR-FEB-25
A method for producing sorbitol using a microorganism according to claim 2, which is a strain.
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