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JPS637756B2 - - Google Patents
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JPS637756B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS637756B2
JPS637756B2 JP54118835A JP11883579A JPS637756B2 JP S637756 B2 JPS637756 B2 JP S637756B2 JP 54118835 A JP54118835 A JP 54118835A JP 11883579 A JP11883579 A JP 11883579A JP S637756 B2 JPS637756 B2 JP S637756B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
enzyme
thermus
fumarase
malic acid
activity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP54118835A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5642589A (en
Inventor
Kazuo Kimura
Kenichiro Takayama
Atsushi Yasudo
Tamotsu Kawamoto
Mikio Kawamori
Izumi Masunaga
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KH Neochem Co Ltd
Original Assignee
Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd filed Critical Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd
Priority to JP11883579A priority Critical patent/JPS5642589A/en
Publication of JPS5642589A publication Critical patent/JPS5642589A/en
Publication of JPS637756B2 publication Critical patent/JPS637756B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は新規好熱性フマラーゼ、その製造法お
よび該酵素を生産する能力を有する微生物ならび
に該酵素を利用するL―リンゴ酸の製造法に関す
る。 L―リンゴ酸は輸液の成分として利用され、ま
た清諒飲料水の酸味料としての用途も広がりつつ
ある重要な物質である。現在L―リンゴ酸の製造
法としてはマレイン酸より化学的に得られるL―
リンゴ酸の光学分割法、微生物由来のフラマーゼ
を利用する方法、微生物の直接発酵による方法な
どがあるが、微生物由来のフマラーゼを利用する
方法が実用的である。微生物由来のフマラーゼを
利用した例としては、北原等による乳酸菌ラクト
バチルス・ブレビスをフマール酸カルシウムに作
用させL―リンゴ酸カルシウムとして析出させる
方法(特公昭37―4511)、酵母を用いフマール酸
から酵素的にL―リンゴ酸を製造する方法(特開
昭52―130587)およびブレビバクテリウム・アン
モニアゲネスを用いフマール酸から酵素的にL―
リンゴ酸を製造する方法(ヨーロピアン・ジヤー
ナル・オブ・アプライド・ミクロバイオロジー、
第3巻、169頁、1976年)などが知られている。
特公昭37−4511記載の方法は、石膏の副生および
増殖不良などの欠点があり、後二者は酵素反応を
常温で行うので実用上難点がある。 発酵操作、酵素反応などを高温条件で行なえる
ことは、雑菌汚染防止、酵素反応の迅速性、冷却
エネルギーの節約などの点から極めて有利であ
る。 本発明者らは、熱安定なフマラーゼを得る目的
で種々の好熱性細菌についてフマラーゼ活性を調
べた結果、サーマス属およびバチルス属に属する
高度好熱性細菌が好熱性のフマラーゼ活性を有す
ることを見出し本発明を完成するに到つた。 従つて本発明は、新規好熱性フマラーゼ、その
製造法および該酵素を生産する能力を有する微生
物ならびに該酵素を利用するL―リンゴ酸の製造
法に関し、以下にその詳細を説明する。 本発明に係る高度好熱性フマラーゼは、該酵素
を生産する能力を有する微生物を栄養培地に培養
し、培養物中に該酵素を蓄積せしめ、該培養物か
ら該酵素を採取することによつて製造することが
できる。 本発明で使用する微生物は高度好熱性フマラー
ゼを生産する能力を有するものならいかなる菌株
を用いてもよいが、具体的にはサーマス属または
バチルス属に属する菌株、例えばサーマス・アク
アテイクス(Thermus aquaticus)No.104(微工
研菌寄第5150号、ATCC31558)、サーマス・ラク
テウス・ノブ・エスピー(Thermus lacteus
nov.sp.)No.108(微工研菌寄第5149号、
ATCC31557)、サーマス・ルーベンス・ノブ・エ
スピー(Thermus rubens nov.sp.)No.102(微工
研菌寄第5148号、ATCC31556)、サーマス・アク
アテイクスATCC25104、サーマス・アクアテイ
クスATCC25105、サーマス・サーモフイルス
(Thermus thermophilus)ATCC27634、バチル
ス・リケニホルミス(Bacillus licheniformis)
T―511(微工研菌寄第5151号、NRRL B―
12024)、バチルス・プミルス(Bacillus
pumilus)T―530(微工研菌寄第5152号、
NRRLB―12025)、バチルス・ズブチリス
(Bacillus subtilis)ATCC6051、バチルス・リ
ケニホルミスATCC11560、バチルス・ステアロ
サーモフイラス(Bacillus stearothermophilus)
ATCC12016、バチルス・コアギユランス
(Bacillus coagulans)ATCC7050などがあげら
れる。 上記微生物の菌学的性質については下記文献に
それぞれ記載がある。 サーマス・アクアテイクス Bergey′s
Manual of Determinative Bacte―
riology第8版285頁 サーマス・サーモフイルス 特開昭51−115988
号公報 バチルス・リケニホルミス Bergey′s
Manual of Determinative Bacte―
riology第8版、534頁 バチルス・プミルス 同上、533〜534頁 バチルス・ズブチリス 同上、531〜533頁 バチルス・ステアロサーモフライス 同上、
539〜540頁 バチルス・コアギユランス 同上、540〜541頁 尚、本発明者らが分離したサーマス・アクアテ
イクスNo.104、サーマス・ラクテウス・ノブ・エ
スピーNo.108およびサーマス・ルーベンス・ノ
ブ・エスピーNo.102の菌学的性質および同定の根
拠について以下に示す。
The present invention relates to a novel thermophilic fumarase, a method for producing the same, a microorganism capable of producing the enzyme, and a method for producing L-malic acid using the enzyme. L-malic acid is an important substance that is used as a component of infusions and is increasingly being used as an acidulant for refreshing drinking water. Currently, L-malic acid is produced chemically from maleic acid.
There are methods such as optical resolution of malic acid, methods using microorganism-derived furamase, and direct fermentation of microorganisms, but the method using microorganism-derived fumarase is the most practical. Examples of using fumarase derived from microorganisms include the method by Kitahara et al. in which the lactic acid bacterium Lactobacillus brevis acts on calcium fumarate to precipitate it as calcium L-malate (Special Publication Publication No. 37-4511), and the method using yeast to convert fumaric acid into enzymes. Enzymatic production of L-malic acid from fumaric acid using Brevibacterium ammoniagenes
Method of producing malic acid (European Journal of Applied Microbiology,
Volume 3, page 169, 1976).
The method described in Japanese Patent Publication No. 37-4511 has drawbacks such as by-production of gypsum and poor growth, while the latter two have practical difficulties because the enzymatic reaction is carried out at room temperature. Being able to perform fermentation operations, enzyme reactions, etc. under high temperature conditions is extremely advantageous in terms of preventing bacterial contamination, speeding up enzyme reactions, and saving cooling energy. The present inventors investigated the fumarase activity of various thermophilic bacteria for the purpose of obtaining thermostable fumarase, and found that highly thermophilic bacteria belonging to the genus Thermus and Bacillus have thermophilic fumarase activity. He has completed his invention. Accordingly, the present invention relates to a novel thermophilic fumarase, a method for producing the same, a microorganism capable of producing the enzyme, and a method for producing L-malic acid using the enzyme, which will be explained in detail below. The highly thermophilic fumarase according to the present invention can be produced by culturing a microorganism capable of producing the enzyme in a nutrient medium, accumulating the enzyme in the culture, and collecting the enzyme from the culture. can do. The microorganism used in the present invention may be any strain as long as it has the ability to produce highly thermophilic fumarase, but specifically, strains belonging to the genus Thermus or Bacillus, such as Thermus aquaticus. No. 104 (Feikoken Bibori No. 5150, ATCC31558), Thermus lacteus knob sp.
nov.sp.) No. 108 (Feikoken Bibori No. 5149,
ATCC31557), Thermus rubens nov.sp. No. 102 (Feikoken Bacteria No. 5148, ATCC31556), Thermus aquatakes ATCC25104, Thermus aquatakes ATCC25105, Thermus thermophilus ( Thermus thermophilus ATCC27634, Bacillus licheniformis
T-511 (Microtechnology Research Institute No. 5151, NRRL B-
12024), Bacillus pumilus
pumilus) T-530 (Feikoken Bibori No. 5152,
NRRLB-12025), Bacillus subtilis ATCC6051, Bacillus licheniformis ATCC11560, Bacillus stearothermophilus
Examples include ATCC12016 and Bacillus coagulans ATCC7050. The mycological properties of the above microorganisms are described in the following documents. Thermus Aquatakes Bergey′s
Manual of Determinative Bacte―
riology 8th edition page 285 Thermus thermophilus JP-A-51-115988
Issue Publication Bacillus licheniformis Bergey′s
Manual of Determinative Bacte―
riology 8th edition, p. 534 Bacillus pumilus ditto, p. 533-534 Bacillus subtilis dit., p. 531-533 Bacillus stearothermofulis dit.
Pages 539-540 Bacillus coagulans Same as above, pages 540-541 In addition, Thermus aquatakes No. 104, Thermus lacteus knob sp. No. 108, and Thermus rubens knob sp. No. 1 isolated by the present inventors. The mycological properties of 102 and the basis for identification are shown below.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 上述の菌学的性質をもとにして、バージーのマ
ニユアル・オブ・デターミナテイブ・バクテリロ
ジー第8版およびジヤーナル・オブ・バクテリオ
ロジー98巻289―297頁(1969)、インターナシヨ
ナル・ジヤーナル・オブ・システイマテイツク・
バクテリオロジー24巻102―112頁(1974)、同25
巻357−364頁(1975)、アグリカルチユラル・バ
イオロジカルケミストリー36巻2357−2366頁を参
考にして、公知の菌株とその異同を検討した。 上記の3菌株は、グラム陰性、無胞子、非運動
性、好気性の桿菌ないし糸状桿菌で、生育至適温
度60℃以上の偏性好熱菌であるところから、サー
マス属に属するものと考えられる。 No.104菌は、同定実験に際し対照菌として使用
したサーマス・アクアテイクスの標準株について
の実験結果あるいは、前記報文中の記載とほぼ完
全に一致するので、サーマス・アクアテイクスと
同定した。No.108菌株は、(1)コロニーがクリーム
色であること(2)ガラクトース、ラクトーズ、グリ
セロールからの酸生成が異なること(3)グルタミン
酸の要求性がない点からサーマス・アクアテイク
スと区別でき、新種と見なし、サーマス・ラクテ
ウス・ノブ・エスピーと命名した。No.102菌は、
(1)コロニーが赤橙色であること(2)生育至適温度が
低いこと(3)至適PHが低いこと(4)グリセロール、マ
ニトールからの酸生成が異なる点からサーマス・
アクアテイクスと区別でき、新種と見なし、サー
マス・ルーベンス・ノブ・エスピーと命名した。 これらの菌株の培養について述べる。これらの
菌株の培養においては通常の好熱性細菌の培養法
が一般に用いられる。 炭素源としてはシユークロース、マンノース、
澱粉、糖密、グリセリン、マニトール等の糖質お
よび糖アルコールが単独または組合せて用いられ
る。また菌の資化性によつては炭化水素、アルコ
ール類、有機酸等も用いうる。窒素源としては硫
酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アモニ
ウム、硝酸ソーダ、尿素等の無機窒素源、あるい
はポリペプトン、ペプトン、イーストエキス、コ
ーン・スチープ・リカー、アミノ酸等の有機窒素
源を単独または組合せて用いることができる。 またフマール酸等有機酸やMn++、Co++、Mg+
、Mo++を含む各種塩の添加により菌の生育や酵
素の生産が促進される。培養法としては液体培養
法が適している。培養温度は50〜80℃でPHは中性
付近で培養を行なうことが望ましい。 培養終了後、培養液より好熱性フマラーゼを採
取するには一般の酵素採取法を用いることがで
き、本酵素は菌体内酵素であるため、例えば次の
ような方法で単離することができる。 まず得られた菌体を50g/程度の濃度でダイ
ノーミル(シンマルエンタープライス)にかけ無
細胞抽出液を得る。これを40〜70%の硫酸アンモ
ニウムで24時間塩析する。緩衝液は0.1Mトリ
ス・塩酸液を使用する。 次に、DEAE・セフアデツクスG―25(生化学
工業社製)カラムに吸着させ0〜0.6M食塩水で
濃度勾配に溶出させ活性区分を集める。次にこの
画分を硫酸アンモニウム70%飽和にし、生じた沈
澱を集めてPH約6.5のリン酸緩衝液で透析する。
さらにDEAE・セルロース(生化学工業社製)、
DEAE・セフアデツクスG―50(生化学工業社
製)、最後にハイドロキシ・アパタト(生化学工
業社製)に吸着・溶出させて本酵素を得る。 本酵素の活性の測定は次のように行う。 0.1Mフマール酸ナトリウムと本酵素、菌体ま
たは菌体処理物とを(DCW換算10g/)接触
させ、PH7.0、温度40〜70℃で30分間反応を行う。
反応液をL―リンゴ酸として5〜80γ程度になる
ように稀釈する。 稀釈液1mlを採取し、これに濃硫酸6mlを加え
て十分に撹拌後、2,7―ナフタレンジオール
(1g/100ml・濃硫酸)0.1mlを加えて沸とう水
中に20分間浸漬する。 これを冷却後390nmでの吸収値よりL―リンゴ
酸量を算出し、この値から酵素活性を算出する。
その他高速液体クロマトグラフイー法、マリツク
エンザイム法、過マンガン酸カリウムによるフマ
ール酸の定量法等が使用可能である。いずれの場
合も酵素活性は国際単位(unit/g・min)で表
示する。 次に得られた酵素の性質について述べる。サー
マス属、バチルス属により生産される酵素は若干
性質に差があるので、別々に記載する。 サーマス属菌(サーマス・アクアテイクスNo.
104より得た酵素を代表として示す) (1) 作用および基質特異性 フマール酸およびL―リンゴ酸にのみ作用し、
L―リンゴ酸からフマール酸および水を生成する
反応およびその逆反応を触媒する。 (2) 至適PH 0.2Mリン酸緩衝液(PH6〜8)、0.2Mトリ
ス・塩酸緩衝液(PH8〜9)中での活性を60℃10
分間処理にて測定した。結果は第1図に示す通り
であつて、PH7.2付近に至適PHがある。一般に動
物起源、および常温菌産生のフマラーゼはアルカ
リ側に至適PHがあるが、好熱性フマラーゼは一般
的に中性かあるいは若干酸性側に至適PHを有して
いる。 (3) 安定PH範囲 0.2Mリン酸緩衝液(PH5.5〜8.0)、0.2Mトリ
ス・塩酸緩衝液(PH8.0〜9.0)中、60℃、16時間
処理し、1Mフマール酸ナトリウム(PH7.2)を添
加し60℃、30分反応して活性を測定した。結果は
第2図に示す通りである。PH8.0でバツフアーに
より活性に約2倍の差が生じたが図のようにPH
5.5〜7.5までは相対的に安定と思われる。 (4) 作用適温の範囲 50〜85℃の範囲でPH7.2で10分間反応した。結
果は第3図の通りであり、70℃付近に至適温度が
ある。 (5) 温度安定性 本酵素を0.1Mリン酸緩衝液(PH7.2)中50〜80
℃に30〜120分間処理した後1Mフマール酸ナトリ
ウムを加えて60℃、10分間反応して活性を測定し
た。結果は第4図に示す通りである。60℃まで
100%安定である。 (6) 阻害、活性化および安定化 本酵素はある種の2価の金属イオンにて若干の
活性化を示す。その順序はCo++>Zn++>Mg++
あり、Cu++は若干の阻害作用を示す。0―フエナ
ンスロリン、α,α′―ジピリジルなどの金属キレ
ート試薬により阻害を受ける。 (7) 分子量 内部標準蛋白としてチトクローム―C、オバル
プミン、γ―グロブリンを使用してセフアデツク
スG―200によるゲル過を行つた結果、分子量
は約18万であつた。 (8) アミノ酸組成: リジン: 6.00 アルギニン: 5.80 ヒスチジン: 1.56 アスパラギン酸: 7.80 アラニン: 12.40 スレオニン: 5.06 セリン: 4.80 グルタミン酸: 12.20 プロリン: 6.60 グリシン: 10.10 バリン: 6.70 メチオニン: 0 イソロイシン: 3.60 ロイシン: 10.60 チロシン: 2.50 フエニルアラニン: 4.20 トリプトフアン: 微量のため測定できない シスチン: 0 (9) 蛋白変性温度(Tm値): 90℃ バチルス属菌(バチルス・リケニホルミスT―
511より得た酵素を代表として示す) (1) 作用および基質特異性 フマール酸およびL―リンゴ酸にのみ作用し、
L―リンゴ酸からフマール酸および水を生成する
反応およびその逆反応を触媒する。 (2) 至適PH 本酵素を0.2M酢酸緩衝液(PH5〜6.5)、0.2M
リン酸緩衝液(PH6.5〜8.5)、0.2Mトリス・塩酸
緩衝液(PH8.5〜10.0)中での活性を50℃30分間
処理にて測定した。結果は第5図に示す通りであ
つて、PH7.0付近に至適PHを有する。 (3) 安定PH範囲 上記の緩衝液中50℃でPH範囲5.0〜10.0にて16
時間処理後、60℃、PH7.0で活性を測定した。結
果は第6図に示す通りで、安定PH範囲はPH7.0〜
7.8で安定である。 (4) 作用適温の範囲 40〜80℃の範囲でPH7.0で10分間反応した。結
果は第7図に示す通りであり、50〜60℃に至適温
度がある。 (5) 温度安定性 酵素液を40〜80℃にPH7.0で30〜120分間処理し
た後1Mフマール酸ナトリウムを添加して50℃、
10分間反応して活性を測定した。第8図に示すよ
うに60℃までは100%安定である。 (6) 阻害、活性化および安定化 本酵素はCo++、Zn++、Mg++、Mo++等の2価の
金属イオンにて若干の活性化を示す。基質である
フマール酸塩の存在で安定化作用が認められてい
る。Cu++およびO―フエナンスロリン、α,α′―
ジピリジルなどの金属キレート試薬は若干の阻害
作用を示す。 (7) 分子量 内部標準蛋白としてチトクロームC、オバルブ
ミン、γ―グロブリンを使用してセフアデツクス
G―200によるゲル過を行つた結果、分子量は
約18万であつた。 本酵素、本酵素を含有する菌体または該菌体の
処理物をフマール酸に作用させることによつてL
―リンゴ酸を製造することができる。反応は通常
40〜80℃、PH6.0〜8.0で行う。反応に際してのフ
マール酸濃度は0.2〜1.7モル程度が適当である。
また酵素濃度は5〜50units/ml程度が適当であ
る。 反応に際してフマール酸は通常塩として用い
る。用いられる塩としてはナトリウム塩、カリウ
ム塩、アンモニウム塩、マグネシウム塩、亜鉛塩
などがあげられる。従来のフマラーゼを用いる場
合は、溶解度の関係から1価の金属塩の使用に限
られていたが、本発明の耐熱性フマラーゼの使用
により2価の金属塩の使用も可能になり、L―リ
ンゴ酸への転換率が著しく向上した。 反応に際しては酵素、菌体、菌体処理物を固定
化して用いるとより実用的にL―リンゴ酸を製造
することができる。これらの固定化は酵素、菌体
等の固定化に用いられる一般的方法により行うこ
とができる。たとえば、酵素液はフマラーゼを吸
着しうる一般的な陰イオン交換樹脂と接触させれ
ばよく、菌体の固定化には、エチルセルロース、
酢酸・酪酸セルロース等によるマイクロカプセル
化、アクリルアミド系単量体によるゲル包括、ポ
リビニールアルコールによる包括、コラーゲンに
よる膜状包括等が用いられる。また単に菌体を充
填混合剤と混合し、架橋剤等で処理する方法、た
とえばゼラチン・グルタールアルデヒド法、キト
サン・グルタールアルデヒド法、カラゲーニン・
グルタールアルデヒド法、アルブミン・ジアルデ
ヒドデンプン法などが利用できる。 反応液からのL―リンゴ酸の採取は反応液を常
法によりイオン交換樹脂、活性炭処理を行つた
後、濃縮、晶析することにより得ることができ
る。 実施例 1 ポリペプトン0.8g/dl、イーストエキス0.4
g/dl、塩化ナトリウム0.2g/dlの組成を有し
PH7.0に調整した培地30mlを含む300ml容量フラス
コにサーマス・アクアテイクスNo.104菌、サーマ
ス・ラクテウス・ノブ・エスピーNo.108菌、サー
マス・ルーベンス・ノブ・エスピーNo.102菌、サ
ーマス・アクアテイクスATCC25104、
ATCC25105、サーマス・サーモフイルス
ATCC27634を接種し、50〜80℃にて16時間振と
う培養する。次にこの培養物全量を同組成の培地
300mlを含む2容量バツフル付フラスコに植菌
し同温度で26時間振とう培養する。この培養液を
さらに同組成の培地3を含む5容量ジヤーフ
アーメンターに植菌して50〜80℃、通気量0.8v.v.
m.、撹拌300r.p.mにて24時間培養した結果第2
表に示す量の菌体が得られた。得られた菌体を
10000Gにて遠心分離を行ない、2度洗浄を繰り
返した後、凍結乾燥した。この乾燥菌体を1モル
のフマール酸ナトリウムと接触させ50〜80℃、30
分反応し生成するL―リンゴ酸よりフマラーゼ活
性を測定したところ第2表に示す如き結果であつ
た。
[Table] Based on the above-mentioned mycological properties, Burgee's Manual of Determinative Bacteriology, 8th edition and Journal of Bacteriology, Vol. 98, pp. 289-297 (1969), International Journal・Of Systematics・
Bacteriology Vol. 24, pp. 102-112 (1974), 25
With reference to Vol. 357-364 (1975) and Agricultural Biological Chemistry Vol. 36, pp. 2357-2366, known bacterial strains and their differences were investigated. The three strains mentioned above are Gram-negative, nonspore-free, non-motile, aerobic rods or filamentous rods, and are obligate thermophiles with an optimum growth temperature of 60°C or higher, so they are considered to belong to the genus Thermus. It will be done. Bacterium No. 104 was identified as Thermus aquatakes because it almost completely matched the experimental results for the standard strain of Thermus aquatakes used as a control strain in the identification experiment or the description in the aforementioned paper. Strain No. 108 can be distinguished from Thermus aquatakes by (1) cream-colored colonies, (2) different acid production from galactose, lactose, and glycerol, and (3) no requirement for glutamate. It was considered a new species and was named Thermus lacteus knob sp. No.102 bacteria is
(1) The colony is reddish-orange, (2) The optimum temperature for growth is low, (3) The optimum pH is low, and (4) Thermus differs in acid production from glycerol and mannitol.
It could be distinguished from Aquatakes, and it was considered a new species and named Thermus rubens knob sp. The culture of these strains will be described. In culturing these strains, conventional culturing methods for thermophilic bacteria are generally used. Carbon sources include sucrose, mannose,
Carbohydrates and sugar alcohols such as starch, molasses, glycerin, and mannitol are used alone or in combination. Depending on the assimilation ability of the bacteria, hydrocarbons, alcohols, organic acids, etc. may also be used. As a nitrogen source, inorganic nitrogen sources such as ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium nitrate, sodium nitrate, urea, etc., or organic nitrogen sources such as polypeptone, peptone, yeast extract, corn steep liquor, amino acids, etc. can be used alone or in combination. can. Also, organic acids such as fumaric acid, Mn ++ , Co ++ , Mg +
The growth of bacteria and the production of enzymes are promoted by the addition of various salts including + and Mo ++ . A liquid culture method is suitable as a culture method. It is desirable to culture at a culture temperature of 50 to 80°C and a pH around neutral. After culturing, thermophilic fumarase can be collected from the culture solution using a general enzyme collection method. Since this enzyme is an intracellular enzyme, it can be isolated, for example, by the following method. First, the obtained bacterial cells are subjected to Dyno Mill (Shinmaru Enterprise) at a concentration of about 50 g/min to obtain a cell-free extract. This is salted out with 40-70% ammonium sulfate for 24 hours. The buffer used is 0.1M Tris/hydrochloric acid solution. Next, the active fraction is adsorbed onto a DEAE/Sephadex G-25 (manufactured by Seikagaku Kogyo Co., Ltd.) column and eluted with a concentration gradient of 0 to 0.6M saline to collect the active fraction. This fraction is then saturated with ammonium sulfate to 70%, and the resulting precipitate is collected and dialyzed against a phosphate buffer with a pH of about 6.5.
In addition, DEAE/cellulose (manufactured by Seikagaku Corporation),
This enzyme is obtained by adsorption and elution with DEAE/Sephadex G-50 (manufactured by Seikagaku Kogyo Co., Ltd.) and finally hydroxyapatate (manufactured by Seikagaku Kogyo Co., Ltd.). The activity of this enzyme is measured as follows. 0.1 M sodium fumarate is brought into contact with the present enzyme, bacterial cells, or treated bacterial cells (10 g/DCW equivalent), and a reaction is carried out at pH 7.0 and a temperature of 40 to 70°C for 30 minutes.
The reaction solution is diluted with L-malic acid to a concentration of about 5 to 80 gamma. Collect 1 ml of the diluted solution, add 6 ml of concentrated sulfuric acid, stir thoroughly, add 0.1 ml of 2,7-naphthalene diol (1 g/100 ml, concentrated sulfuric acid), and immerse in boiling water for 20 minutes. After cooling, the amount of L-malic acid is calculated from the absorption value at 390 nm, and the enzyme activity is calculated from this value.
Other methods that can be used include high performance liquid chromatography, Marizquez enzyme method, and fumaric acid determination method using potassium permanganate. In either case, enzyme activity is expressed in international units (unit/g·min). Next, the properties of the obtained enzyme will be described. The enzymes produced by Thermus genus and Bacillus genus have slightly different properties, so they will be described separately. Thermus spp. (Thermus Aquatakes No.
The enzyme obtained from 104 is shown as a representative) (1) Action and substrate specificity Acts only on fumaric acid and L-malic acid,
Catalyzes the reaction that produces fumaric acid and water from L-malic acid and its reverse reaction. (2) Optimum PH Activity in 0.2M phosphate buffer (PH6-8) and 0.2M Tris-HCl buffer (PH8-9) at 60℃10
The measurement was performed after a minute treatment. The results are shown in Figure 1, and the optimum pH is around PH7.2. In general, fumarases of animal origin and produced by thermophilic bacteria have an optimum pH on the alkaline side, while thermophilic fumarases generally have an optimum pH on the neutral or slightly acidic side. (3) Stable PH range 1M sodium fumarate (PH7 .2) was added, reacted at 60°C for 30 minutes, and measured the activity. The results are shown in FIG. At PH8.0, there was a difference of about 2 times in the activity due to the buffer, but as shown in the figure, the PH
Values between 5.5 and 7.5 seem to be relatively stable. (4) Suitable temperature range for action The reaction was carried out for 10 minutes at PH7.2 in the range of 50 to 85°C. The results are shown in Figure 3, and the optimum temperature is around 70°C. (5) Temperature stability This enzyme was dissolved in 0.1M phosphate buffer (PH7.2) at 50-80% temperature.
After treatment at 60°C for 30 to 120 minutes, 1M sodium fumarate was added and reacted at 60°C for 10 minutes to measure activity. The results are shown in FIG. up to 60℃
100% stable. (6) Inhibition, activation and stabilization This enzyme shows some activation by certain divalent metal ions. The order is Co ++ > Zn ++ > Mg ++ , with Cu ++ showing a slight inhibitory effect. It is inhibited by metal chelating reagents such as 0-phenanthroline and α,α'-dipyridyl. (7) Molecular weight The molecular weight was approximately 180,000 as a result of gel filtration using Cephadex G-200 using cytochrome-C, ovalpmin, and γ-globulin as internal standard proteins. (8) Amino acid composition: Lysine: 6.00 Arginine: 5.80 Histidine: 1.56 Aspartic acid: 7.80 Alanine: 12.40 Threonine: 5.06 Serine: 4.80 Glutamic acid: 12.20 Proline: 6.60 Glycine: 10.10 Valine: 6.70 Methionine: 0 Isoleucine: 3. 60 Leucine: 10.60 Tyrosine : 2.50 Phenylalanine: 4.20 Tryptophan: Cystine which cannot be measured due to trace amount: 0 (9) Protein denaturation temperature (Tm value): 90℃ Bacillus genus (Bacillus licheniformis T-
The enzyme obtained from 511 is shown as a representative) (1) Action and substrate specificity Acts only on fumaric acid and L-malic acid,
Catalyzes the reaction that produces fumaric acid and water from L-malic acid and its reverse reaction. (2) Optimal PH This enzyme was added to 0.2M acetate buffer (PH5-6.5), 0.2M
The activity in phosphate buffer (PH6.5-8.5) and 0.2M Tris/HCl buffer (PH8.5-10.0) was measured by treatment at 50°C for 30 minutes. The results are as shown in FIG. 5, and the optimum pH is around PH7.0. (3) Stable PH range 16 in the above buffer at 50℃ in the PH range 5.0 to 10.0
After time treatment, activity was measured at 60°C and pH 7.0. The results are shown in Figure 6, and the stable PH range is PH7.0 ~
It is stable at 7.8. (4) Suitable temperature range for action The reaction was carried out for 10 minutes at PH7.0 in the range of 40 to 80°C. The results are shown in Figure 7, and the optimum temperature is between 50 and 60°C. (5) Temperature stability After treating the enzyme solution at 40-80℃ with pH7.0 for 30-120 minutes, add 1M sodium fumarate and heat at 50℃.
The activity was measured by reacting for 10 minutes. As shown in Figure 8, it is 100% stable up to 60°C. (6) Inhibition, activation, and stabilization This enzyme shows some activation by divalent metal ions such as Co ++ , Zn ++ , Mg ++ , Mo ++ , etc. A stabilizing effect is recognized in the presence of the substrate fumarate. Cu ++ and O-phenanthroline, α, α′-
Metal chelating reagents such as dipyridyl exhibit some inhibitory effects. (7) Molecular weight As a result of gel filtration using Cephadex G-200 using cytochrome C, ovalbumin, and γ-globulin as internal standard proteins, the molecular weight was approximately 180,000. By allowing the present enzyme, bacterial cells containing the present enzyme, or processed products of the bacterial cells to act on fumaric acid, L.
- Can produce malic acid. The reaction is usually
Perform at 40-80℃ and pH6.0-8.0. The appropriate fumaric acid concentration during the reaction is about 0.2 to 1.7 mol.
Further, the appropriate enzyme concentration is about 5 to 50 units/ml. During the reaction, fumaric acid is usually used as a salt. Examples of the salts used include sodium salts, potassium salts, ammonium salts, magnesium salts, and zinc salts. When using conventional fumarase, the use was limited to monovalent metal salts due to solubility, but the use of the heat-stable fumarase of the present invention makes it possible to use divalent metal salts, and L-apple The conversion rate to acid was significantly improved. During the reaction, L-malic acid can be produced more practically by using immobilized enzymes, bacterial cells, and processed bacterial cells. These immobilizations can be carried out by general methods used for immobilizing enzymes, bacterial cells, etc. For example, the enzyme solution may be brought into contact with a general anion exchange resin that can adsorb fumarase, and for the immobilization of bacterial cells, ethyl cellulose,
Microencapsulation with cellulose acetate/butyrate, etc., gel entrapment with acrylamide monomer, entrapment with polyvinyl alcohol, membrane entrapment with collagen, etc. are used. Alternatively, there are methods in which bacterial cells are simply mixed with a filling mixture and treated with a crosslinking agent, etc., such as gelatin/glutaraldehyde method, chitosan/glutaraldehyde method, carrageenan/glutaraldehyde method, etc.
Glutaraldehyde method, albumin/dialdehyde starch method, etc. can be used. L-malic acid can be collected from the reaction solution by treating the reaction solution with an ion exchange resin and activated carbon in a conventional manner, followed by concentration and crystallization. Example 1 Polypeptone 0.8g/dl, yeast extract 0.4
g/dl, with a composition of sodium chloride 0.2g/dl
In a 300ml volumetric flask containing 30ml of medium adjusted to PH7.0, add Thermus Aquatakes No. 104 bacteria, Thermus Lacteus Knob Sp. No. 108 bacteria, Thermus Rubens Knob Sp. No. 102 bacteria, Thermus Aqua. Takes ATCC25104,
ATCC25105, Thermus thermophilus
Inoculate ATCC27634 and culture with shaking at 50-80°C for 16 hours. Next, transfer the entire amount of this culture to a medium with the same composition.
Inoculate the cells into a 2-capacity flask containing 300 ml and culture with shaking at the same temperature for 26 hours. This culture solution was further inoculated into a 5-capacity jar fermentor containing medium 3 of the same composition, and the temperature was 50-80°C with an aeration rate of 0.8VV.
m., after 24 hours of culture with stirring at 300 r.pm.
The amounts of bacterial cells shown in the table were obtained. The obtained bacterial cells
The mixture was centrifuged at 10,000G, washed twice, and then freeze-dried. The dried bacterial cells were brought into contact with 1 mol of sodium fumarate at 50-80°C for 30
When the fumarase activity was measured from the L-malic acid produced by the reaction, the results were as shown in Table 2.

【表】 実施例 2 実施例1と同様の培地にフマール酸を0.2g/
dl添加してサーマス・ルーベンス・ノブ・エスピ
ーNo.102菌を60℃で24時間培養した。フマラーゼ
活性を測定したところ900unit/g・cellの菌体が
得られた。この菌体を凍結乾燥し、この凍結乾燥
菌体を用いて固定化微生物を作成した。分散媒と
して水600mlに分散剤としてエマルゲン―985(花
王アトラス社製)を7.2g、セロゲン―PR(第一
工業製薬社製)を3g溶解し、強撹拌下5〜10℃
に冷却しておく。一方凍結乾燥菌体15gを0.9%
生理食塩水50mlと菌体凝集剤である1%キトサン
水15mlに均一に懸濁しておく。酢酸・酪酸セルロ
ース381―20(イーストマン・ケミカルインターナ
シヨナルLtd製)15gと分散剤としてアルラセル
―83(花王アトラス社製)3gを135gの酢酸イソ
ブチルに溶かしたものを十分に撹拌し、均一な
W/Oエマルジヨンとする。この菌体懸濁液と酢
酸・酪酸セルロースによるW/Oエマルジヨンを
先の冷却撹拌中の分散媒にロートを用いて滴下
し、滴下後n―ヘキサン1200mlを徐々に定量ポン
プで添加する。その結果、酢酸・酪酸セルロース
内に菌体が包括された、強固で均一な粒径の固定
化微生物が液中に析出する。これを布等で取
し、十分に洗浄して反応に使用する。 得られた固定微生物を用いて1M―フマール酸
ナトリウムからL―リンゴ酸への転換を60℃、流
速SV=0.5にて連続カラム運転によつて行つたと
ころ、75%以上の転換率でL―リンゴ酸の生産が
1カ月以上可能であつた。さらに常温では使用し
がたいフマール酸マグネシウムも一モルの濃度で
60℃では可溶であり、これを用いたところ85%以
上の転換率で安定したL―リンゴ酸マグネシウム
が得られた。これにより常温で使用し難いマグネ
シウム塩を用いたことにより反応率が10%以上上
昇し未反応フマール酸の回収工程も縮少され精製
工程も簡略された。 実施例 3 サーマス・アクアテイクスNo.104菌を実施例1
の培地にフマール酸アンモニウム0.2g/dl添加
した培地中、70℃で36時間培養したところ
200unit/g・cellのフマラーゼ活性を有する菌体
3g/が得られた。 菌体を十分洗浄してから凍結乾燥し、この凍結
乾燥菌体を50g/の濃度で超音波処理し粗酵素
液を調製した。 この粗酵素液を陰イオン交換樹脂である吸着担
体に接触させ固定化酵素を作成した。 まずデユオライト−A7(米国ダイヤモンドシヤ
ムロツクケミカル社製)をレジン水にて十分に洗
浄してから0.1Mリン酸緩衝液(PH6.0)で緩衝化
する。これに上記で調製した粗酵素液を活性値と
して100〜200unit/ml樹脂の割で、65〜75℃で負
荷し、16時間吸着固定化させる。蛋白吸着量は90
%以上であつた。その後酵素の安定化剤として
0.1%フマール酸ナトリウム、架稿剤として0.2%
グルタールアルデヒドを0.1%リン酸緩衝液に溶
かしたものを30分間反応させ、十分洗浄して固定
化酵素とした。この固定化酵素を50ml容量のコー
ンタイプ流動層に30ml充填して1Mフマール酸ナ
トリウムからL―リンゴ酸への転換を連続カラム
運転によつて行つたところ、SV=0.4、70℃で約
20日間の間、転換率80%でL―リンゴ酸の連続生
産が可能であつた。反応液は完全清澄液であり、
酵素の洩れもなく、また高温操作の為、雑菌汚染
もなく非常に効率よいL―リンゴ酸の生産が可能
であつた。 実施例 4 サーマス・ラクテウス・ノブ・エスピーNo.108
菌を実施例3と同様の培地で70℃で24時間培養し
たところ300unit/g・cellのフマラーゼ活性の菌
体が得られた。 得られた菌体をコラーゲン・フイブリル液と十
分に混合してテフロンシート上にキヤステイング
して固定化微生物とした。この固定化微生物をチ
ツプ状に細断してカラムに充填して1Mフマール
酸マグネシウムをSV=0.5で通液したところ90%
以上の転換率で10日間以上安定したL―リンゴ酸
の生成が確認された。 高速液体クロマトグラフイーShodex Ionpakc
―811(昭和電工社製)で反応液を分析したとこ
ろ、L―リンゴ酸とフマール酸のみが検出され、
他の不純物は皆無であつた。 実施例 5 1/2濃度のブイヨン培地にて活性化スラント
としたバチルス・リケニホルミスT―511菌、バ
チルス・プミルスT―530菌、バチルス・ズブチ
リスATCC6051およびバチルス・リケニホルミス
ATCC11560をポリペプトン0.8g/dl、イース
ト・エキス0.4g/dl、食塩0.2g/dlの組成を有
し、PH7.0に調整した培地30mlを含む300ml容量フ
ラスコに接種し第3表に示す温度で24時間培養す
る。 次にこの培養物全量をグルコース3g/dl、ペ
プトン1g/dl、イーストエキス0.25g/dl、リ
ン酸―カリウム0.1g/dl、リン酸二カリウム0.1
g/dl、硫酸マグネシウム0.1g/dl、硫酸鉄
0.002g/dl、硫酸マンガン0.00005g/dl、硫酸
亜鉛0.001g/dl、β―アラニン0.0005g/dlの
組成を有しPH7.2に調整した培地300mlを含む2
容量バツフル付フラスコに植替えて第3表に示す
温度で24時間培養した結果第3表に示す量の菌体
が得られた。得られた菌体を10000Gにて遠心分
離を行ない2度洗浄した後、凍結乾燥した。 この乾燥菌体を10g/dlの濃度で1モルのフマ
ール酸ナトリウムと接触させ50〜70℃、30分反応
し生成するL―リンゴ酸よりフマラーゼ活性を測
定した。結果を第3表に示す。
[Table] Example 2 Add 0.2 g/fumaric acid to the same medium as in Example 1.
dl was added and Thermus Rubens Knob Sp. No. 102 bacteria was cultured at 60°C for 24 hours. When the fumarase activity was measured, 900 units/g·cell of bacterial cells were obtained. The cells were freeze-dried, and the freeze-dried cells were used to create immobilized microorganisms. Dissolve 7.2 g of Emulgen-985 (manufactured by Kao Atlas Co., Ltd.) and 3 g of Celogen-PR (manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) as dispersants in 600 ml of water as a dispersion medium, and heat at 5 to 10°C with strong stirring.
Leave to cool. On the other hand, 15g of freeze-dried bacterial cells is 0.9%
Uniformly suspend the cells in 50 ml of physiological saline and 15 ml of 1% chitosan water, which is a bacterial flocculant. A mixture of 15 g of cellulose acetate/butyrate 381-20 (manufactured by Eastman Chemical International Ltd.) and 3 g of Arlacel-83 (manufactured by Kao Atlas Co., Ltd.) as a dispersant was dissolved in 135 g of isobutyl acetate and stirred thoroughly to form a uniform mixture. Make it a W/O emulsion. This W/O emulsion of the bacterial cell suspension and cellulose acetate/butyrate is added dropwise to the previously cooled and stirred dispersion medium using a funnel, and after the dropwise addition, 1200 ml of n-hexane is gradually added using a metering pump. As a result, solid and uniformly sized immobilized microorganisms are precipitated into the liquid, with bacterial bodies encapsulated in cellulose acetate/butyrate. Take this with a cloth, wash it thoroughly, and use it for the reaction. Using the obtained immobilized microorganisms, 1M sodium fumarate was converted to L-malic acid by continuous column operation at 60°C and a flow rate of SV = 0.5, and the conversion rate was 75% or more. Production of malic acid was possible for more than one month. Furthermore, magnesium fumarate, which is difficult to use at room temperature, is available at a concentration of 1 molar.
It is soluble at 60°C, and when used, stable magnesium L-malate was obtained with a conversion rate of 85% or more. By using a magnesium salt that is difficult to use at room temperature, the reaction rate increased by more than 10%, the process for recovering unreacted fumaric acid was reduced, and the purification process was simplified. Example 3 Thermus Aquatakes No. 104 bacteria Example 1
When cultured at 70℃ for 36 hours in a medium supplemented with 0.2g/dl of ammonium fumarate.
3 g of bacterial cells having fumarase activity of 200 units/g·cell were obtained. The cells were thoroughly washed and freeze-dried, and the freeze-dried cells were sonicated at a concentration of 50 g/ml to prepare a crude enzyme solution. This crude enzyme solution was brought into contact with an adsorption carrier, which is an anion exchange resin, to prepare an immobilized enzyme. First, Duolite-A7 (manufactured by Diamond Shamlok Chemical Co., USA) is thoroughly washed with resin water and then buffered with 0.1M phosphate buffer (PH6.0). The crude enzyme solution prepared above is loaded at an activity level of 100 to 200 units/ml of the resin at 65 to 75°C, and the mixture is adsorbed and immobilized for 16 hours. Protein adsorption amount is 90
% or more. Later as an enzyme stabilizer
0.1% sodium fumarate, 0.2% as a drafting agent
Glutaraldehyde dissolved in 0.1% phosphate buffer was reacted for 30 minutes, and thoroughly washed to obtain an immobilized enzyme. When 30 ml of this immobilized enzyme was packed into a 50 ml cone-type fluidized bed and 1 M sodium fumarate was converted to L-malic acid by continuous column operation, the SV = 0.4 at 70°C.
Continuous production of L-malic acid was possible with a conversion rate of 80% for 20 days. The reaction solution is completely clear,
There was no enzyme leakage, and because of the high temperature operation, very efficient production of L-malic acid was possible without bacterial contamination. Example 4 Thermus Lacteus Knob SP No.108
When the bacteria were cultured in the same medium as in Example 3 at 70°C for 24 hours, cells with fumarase activity of 300 units/g·cell were obtained. The obtained microbial cells were thoroughly mixed with a collagen fibril solution and casted on a Teflon sheet to obtain an immobilized microorganism. This immobilized microorganism was shredded into chips, packed into a column, and 1M magnesium fumarate was passed through it at SV = 0.5, resulting in 90%
Stable production of L-malic acid for more than 10 days was confirmed at the above conversion rate. High performance liquid chromatography Shodex Ionpakc
When the reaction solution was analyzed using -811 (manufactured by Showa Denko), only L-malic acid and fumaric acid were detected.
There were no other impurities. Example 5 Bacillus licheniformis T-511, Bacillus pumilus T-530, Bacillus subtilis ATCC6051 and Bacillus licheniformis activated in 1/2 concentration broth medium
ATCC11560 was inoculated into a 300 ml volumetric flask containing 30 ml of a medium with the composition of polypeptone 0.8 g/dl, yeast extract 0.4 g/dl, and salt 0.2 g/dl and adjusted to pH 7.0, and heated at the temperature shown in Table 3. Incubate for 24 hours. Next, the total amount of this culture was added to glucose 3g/dl, peptone 1g/dl, yeast extract 0.25g/dl, phosphate-potassium 0.1g/dl, dipotassium phosphate 0.1
g/dl, magnesium sulfate 0.1g/dl, iron sulfate
2 containing 300 ml of a medium adjusted to pH 7.2 with a composition of 0.002 g/dl, manganese sulfate 0.00005 g/dl, zinc sulfate 0.001 g/dl, and β-alanine 0.0005 g/dl.
The cells were transplanted into a flask with a full capacity and cultured for 24 hours at the temperatures shown in Table 3. As a result, the amount of bacterial cells shown in Table 3 was obtained. The obtained bacterial cells were centrifuged at 10,000 G, washed twice, and then freeze-dried. The dried bacterial cells were brought into contact with 1 mol of sodium fumarate at a concentration of 10 g/dl and reacted at 50 to 70°C for 30 minutes, and the fumarase activity was measured from the L-malic acid produced. The results are shown in Table 3.

【表】 実施例 6 バチルス・プミルスT―530菌のグルコース3
g/dl、硫酸ナトリウム0.2g/dl、リン酸―カ
リウム0.1g/dl、リン酸二カリウム0.3g/dl、
塩化アンモニウム0.5g/dl、硫酸マグネシウム
0.01g/dl、硝酸アンモニウム0.1g/dl、塩化
カルシウム0.0001g/dl、Nitsche′strace
element1ml/の組成を有しPH7.2に調整した300
mlの培地を含む2容量バツフル付フラスコに30
mlの容量の前培養液(培地は上記と同じ)を植菌
し45℃で32時間培養した。 フマラーゼ活性を測定したところ255unit/
g・cellの菌体が得られた。 この凍結乾燥菌体を50g/の濃度で超音波処
理した。かくして得られた粗酵素液を陰イオン交
換樹脂である吸着担体に接触させ固定化酵素を作
成した。 まずデユオライト―A7をレジン水にて十分に
洗浄してから0.1Mリン酸緩衝液(PH6.0)で緩衝
化する。次に、上記で調整した粗酵素を活性値と
して100〜200unit/ml・樹脂の割で、65〜75℃で
負荷し16時間吸着固定化させる。蛋白吸着量は90
%以上であつた。その後、酵素の安定化剤として
0.1%フマール酸ナトリウム、架橋剤として0.2%
グルタールアルデヒドを0.1%リン酸緩衝液に溶
かしたものを30分間反応させ、十分洗浄して固定
化酵素とした。 この固定化酵素を10ml容量のジヤケツト付カラ
ムに充填し60℃流速SV=0.1で1Mフマール酸ナ
トリウムを流したところ約70%の転換率でL―リ
ンゴ酸が10日間にわたつて連続生産可能であつ
た。 高温操作の為、雑菌汚染もなく、非常に安定し
たL―リンゴ酸の生産がなされた。 実施例 7 実施例2と同様の合成培地でバチルス・リケニ
ホルミスT―511菌を50℃で、48時間培養したと
ころ、約20g/の菌体が得られた。この菌体の
フマラーゼ活性は280unit/g・cellであつた。 次に得られた菌体を十分洗浄して凍結乾燥菌体
としてから、コラーゲン・フイブリル液と混合し
て、テフロン・シート状にキヤステイングするこ
とにより、コラーゲン包括菌体を作成した。 このコラーゲン包括菌体をチツプ状に細断して
カラムに充填し流速SV=0.05、50℃で1Mフマー
ル酸マグネシウムを通液したところ85%程度の転
換率で7日間安定したL―リンゴ酸の生成が確認
された。 副生成物を高速液体クロマトグラフイーにて確
認したところフマール酸とL―リンゴ酸以外の他
の有機酸類は検出されなかつた。 実施例 8 サーマス・ルーベンス・ノブ・エスピーNo.102
菌を実施例1と同様に培養する。得られた菌体
(50g/)を超音波破砕する。 この破砕液をDEAE・セフアデツクスG―25を
充填したカラムに通塔し、0〜0.6M食塩水で濃
度勾配溶出させ、フマラーゼ活性区分を集めた。
これを硫安70%飽和とし、生じた沈殿をリン酸緩
衝液(PH6.5)で透析する。 この透析液をDEAE・セルロースを用いPH7.5
にてカラムクロマトグラフイーを行い、ついで溶
出液をハイドロキシ・アパタイトでカラムクロマ
トを行い、凍結乾燥を行つて、フマラーゼ粉末を
得る。得られたフマラーゼの蛋白当りの比活性は
セルフリー抽出液の約50倍であつた。 ここで得られたフマラーゼを蛋白換算約5mg/
の濃度で1Mフマール酸ナトリウムと60℃、PH
7.2で20時間接触させたところ約80%の転換率で
L―リンゴ酸が得られる。 実施例 9 バチルス・プミルスT―530菌を実施例1と同
様にして45℃、24時間培養する。得られる菌体を
実施例8と同様に処理してフマラーゼ粉末を得
る。得られたフマラーゼの蛋白当りの比活性はセ
ルフリー抽出液の約60倍であつた。 ここで得られたフマラーゼを蛋白換算10mg/
の濃度で1Mフマール酸ナトリウムと45℃、PH7.5
で20時間接触させたところ約78%の転換率でL―
リンゴ酸が得られる。 実施例 10 サーマス・アクアテイクスNo.104菌を実施例1
の培地にフマール酸アンモニウム2g/添加し
た培地中、70℃で36時間培養しところ200unit/
gdrycellのフマラーゼ活性を有する菌体が得ら
れた。菌体分離後、菌体を十分洗浄して凍結乾燥
品とした。本品を50g/の濃度で超音波処理し
粗酵素液を調製した。これを陰イオン交換樹脂で
ある吸着担体に接触させ固定化酵素を作成した。
まずデユオライトA―7(米国、ダイヤモンドシ
ヤムロツクケミカル社製)をレジン水で十分に洗
浄してから0.1Mリン酸緩衝液(PH6.0)で緩衝化
する。これに上記で調製した粗酵素液をフマラー
ゼ活性値として100〜200unit/ml樹脂の割合で65
〜75℃で負荷し、16時間吸着固定化させる。蛋白
吸着量は90%以上であつた。その後フマラーゼの
安定化剤として1g/のフマール酸ナトリウ
ム、架橋剤として2g/のグルタールアルデヒ
ドを0.1%リン酸緩衝液に溶かしたものを30分間
反応させ十分洗浄して標品を得た。 この固定化酵素を50ml容量のコーン型流動層に
30ml充填し、1モルフマール酸マグネシウムを連
続的に通液したところSV=0.4、70℃で85%以上
の転換率で安定してL―リンゴ酸マグネシウムが
得られた。反応液は完全清澄液であり酵素の洩れ
もなく、また高温操作の為、雑菌汚染もなく効率
よいL―リンゴ酸の生産が可能であつた。 実施例 11 実施例2で得られたサーマス.ルーベンス.ノ
ブエスピーの凍結乾燥物に1モルフマール酸アン
モニウムを60℃、5時間作用させたところ本凍結
乾燥物にはアスパルターゼ活性がほとんどなく、
L―リンゴ酸アンモニウムが84%の転換率で得ら
れた。
[Table] Example 6 Glucose 3 of Bacillus pumilus T-530 bacteria
g/dl, sodium sulfate 0.2g/dl, potassium phosphate 0.1g/dl, dipotassium phosphate 0.3g/dl,
Ammonium chloride 0.5g/dl, magnesium sulfate
0.01g/dl, ammonium nitrate 0.1g/dl, calcium chloride 0.0001g/dl, Nitsche'strace
300 with a composition of element1ml/adjusted to PH7.2
30 ml of culture medium in a 2 volume flask
ml of preculture solution (medium was the same as above) was inoculated and cultured at 45°C for 32 hours. When fumarase activity was measured, it was 255 units/
G.cell microbial cells were obtained. The freeze-dried cells were sonicated at a concentration of 50 g/cell. The thus obtained crude enzyme solution was brought into contact with an adsorption carrier, which is an anion exchange resin, to prepare an immobilized enzyme. First, Duolite-A7 is thoroughly washed with resin water and then buffered with 0.1M phosphate buffer (PH6.0). Next, the crude enzyme prepared above is loaded with an activity value of 100 to 200 units/ml/resin at 65 to 75°C and adsorbed and immobilized for 16 hours. Protein adsorption amount is 90
% or more. Later, as an enzyme stabilizer
0.1% sodium fumarate, 0.2% as crosslinker
Glutaraldehyde dissolved in 0.1% phosphate buffer was reacted for 30 minutes, and thoroughly washed to obtain an immobilized enzyme. When this immobilized enzyme was packed into a jacketed column with a capacity of 10 ml and 1 M sodium fumarate was flowed at 60°C at a flow rate of SV = 0.1, L-malic acid could be continuously produced for 10 days with a conversion rate of about 70%. It was hot. Due to the high temperature operation, there was no bacterial contamination and L-malic acid was produced in a very stable manner. Example 7 When Bacillus licheniformis T-511 was cultured at 50° C. for 48 hours in the same synthetic medium as in Example 2, about 20 g of bacterial cells were obtained. The fumarase activity of this bacterial cell was 280 units/g·cell. Next, the obtained bacterial cells were thoroughly washed and freeze-dried, and then mixed with a collagen fibril solution and cast into a Teflon sheet to prepare collagen-encompassing bacterial cells. This collagen-encompassing microbial cell was shredded into chips and packed into a column, and 1M magnesium fumarate was passed through the column at a flow rate of SV = 0.05 and 50°C. L-malic acid was stable for 7 days with a conversion rate of about 85%. Generation confirmed. When the by-products were confirmed by high performance liquid chromatography, no organic acids other than fumaric acid and L-malic acid were detected. Example 8 Thermus Rubens Knob SP No.102
The bacteria are cultured in the same manner as in Example 1. The obtained bacterial cells (50 g/) are disrupted by ultrasonication. The lysate was passed through a column packed with DEAE/Sephadex G-25, eluted with a concentration gradient of 0 to 0.6M saline, and the fumarase activity fraction was collected.
This is brought to 70% saturation with ammonium sulfate, and the resulting precipitate is dialyzed against phosphate buffer (PH6.5). Using DEAE/cellulose, this dialysate was dialysed to pH7.5.
Then, the eluate is subjected to column chromatography using hydroxyapatite and freeze-dried to obtain fumarase powder. The specific activity per protein of the obtained fumarase was approximately 50 times that of the cell-free extract. The fumarase obtained here is approximately 5 mg/protein equivalent.
1M sodium fumarate at a concentration of 60 °C, PH
7.2 and after 20 hours of contact, L-malic acid was obtained with a conversion rate of about 80%. Example 9 Bacillus pumilus T-530 bacteria was cultured at 45°C for 24 hours in the same manner as in Example 1. The resulting bacterial cells are treated in the same manner as in Example 8 to obtain fumarase powder. The specific activity per protein of the obtained fumarase was about 60 times that of the cell-free extract. The fumarase obtained here was converted to protein equivalent to 10mg/
1M sodium fumarate at a concentration of 45 °C, PH7.5
When exposed for 20 hours, the conversion rate was approximately 78%.
Malic acid is obtained. Example 10 Thermus Aquatakes No. 104 bacteria Example 1
When cultured at 70°C for 36 hours in a medium containing 2 g of ammonium fumarate, 200 units/
A bacterial cell having the fumarase activity of gdrycell was obtained. After bacterial cell isolation, the bacterial cells were thoroughly washed and made into a freeze-dried product. This product was subjected to ultrasonication at a concentration of 50 g to prepare a crude enzyme solution. This was brought into contact with an adsorption carrier made of anion exchange resin to prepare an immobilized enzyme.
First, Duolite A-7 (manufactured by Diamond Shamlok Chemical Co., USA) is thoroughly washed with resin water and then buffered with 0.1M phosphate buffer (PH6.0). Add to this the crude enzyme solution prepared above at a fumarase activity value of 65 at a ratio of 100 to 200 units/ml resin.
Load at ~75°C and allow adsorption immobilization for 16 hours. The amount of protein adsorbed was over 90%. Thereafter, 1 g of sodium fumarate as a fumarase stabilizer and 2 g of glutaraldehyde as a crosslinking agent dissolved in a 0.1% phosphate buffer were reacted for 30 minutes and thoroughly washed to obtain a sample. This immobilized enzyme was placed in a cone-shaped fluidized bed with a volume of 50ml.
When 30 ml of the flask was filled and 1 mol magnesium fumarate was continuously passed through the flask, magnesium L-malate was stably obtained at SV=0.4 and a conversion rate of 85% or more at 70°C. The reaction solution was completely clear and there was no enzyme leakage, and since the reaction was carried out at high temperatures, it was possible to efficiently produce L-malic acid without any bacterial contamination. Example 11 Thermus obtained in Example 2. Rubens. When 1 mol ammonium fumarate was applied to the freeze-dried product of Nobu SP at 60°C for 5 hours, the freeze-dried product had almost no aspartase activity.
Ammonium L-malate was obtained with a conversion of 84%.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図〜第4図は、サーマス属菌により生産さ
れる本酵素の至適PH、安定PH範囲、作用適温の範
囲および温度安定性をそれぞれ示す。第5図〜第
8図は、バチルス属菌により生産される本酵素の
至適PH、安定PH範囲、作用適温の範囲および温度
安定性をそれぞれ示す。
Figures 1 to 4 respectively show the optimum pH, stable pH range, optimal temperature range for action, and temperature stability of this enzyme produced by Thermus genus bacteria. Figures 5 to 8 show the optimum pH, stable pH range, optimal temperature range for action, and temperature stability of the present enzyme produced by Bacillus bacteria, respectively.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 サーマス属に属し、作用至適温度が50〜80℃
にあるフマラーゼを生産する能力を有する微生物
を栄養培地に培養し、培養物中に該フマラーゼを
生成蓄積させ、該培養物から該フマラーゼを採取
することを特徴とするフマラーゼの製造法。
1 Belongs to the genus Thermus and has an optimal temperature of 50 to 80℃.
A method for producing fumarase, which comprises culturing a microorganism capable of producing fumarase in a nutrient medium, producing and accumulating the fumarase in the culture, and collecting the fumarase from the culture.
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