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JPH035799B2 - - Google Patents
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JPH035799B2 - - Google Patents

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JPH035799B2
JPH035799B2 JP23995583A JP23995583A JPH035799B2 JP H035799 B2 JPH035799 B2 JP H035799B2 JP 23995583 A JP23995583 A JP 23995583A JP 23995583 A JP23995583 A JP 23995583A JP H035799 B2 JPH035799 B2 JP H035799B2
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acid
carbon dioxide
formic acid
medium
culture
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Naoki Kawada
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Agency of Industrial Science and Technology
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

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

(産業上の利用分野) この発明は微生物により二酸化炭素と水素とか
らギ酸を製造する方法に関するものである。 ギ酸は染色助剤など有用な資材でありカセイソ
ーダと一酸化炭素などから工業生産されている。 (従来技術) 二酸化炭素と水素とからギ酸を生産する微生物
については、胞子を作る嫌気性菌(クロストリジ
ウム属に属する菌と考えられる)が酢酸の副生物
としてギ酸を蓄積することが知られていたにすぎ
ない(Applied and Environmental
Microbiology33巻p.1270(1977))。 一方、アセトバクテリウム・ウツデイは、二酸
化炭素と水素とを含む培地で嫌気的条件で培養す
ることにより酢酸を生産するが(International
Journal of Systematic Bacteriology27巻355
(1977))、ギ酸が得られることは全く知られてい
なかつた。 (発明の目的) 本発明者は、再生可能な資源であり、自然界に
おびただしく存在し、かつ各種産業の最終の廃棄
物でもある二酸化炭素に着目し、これを将来の有
力なエネルギー源として考えられている水素と反
応させることにより、生化学的にギ酸を製造する
方法を検討し、この発明に到達した。 (発明の構成) 本発明者は、アセトバクテリウム属に属する微
生物を用いて二酸化炭素とからカルボン酸を製造
する方法の研究において、培地中に1−ヨードプ
ロパンを存在せしめた場合、通常の生産物である
酢酸の生成が抑制されるだけでなく、新たな生産
物としてギ酸が生成し、培地中に蓄積されること
を見出し本発明を完成した。即ち本発明はアセト
バクテリウム属に属する微生物を培養し二酸化炭
素と水素とを資化してカルボン酸を製造する方法
において、培地中に1−ヨードプロパンを存在せ
しめることによりギ酸を生成蓄積せしめることを
特徴とするギ酸の製造方法である。 (微生物) 本発明で用いられる微生物は、アセトバクテリ
ウム属に属する二酸化炭素と水素を資化すること
のできる微生物であり、例としてアセトバクテリ
ウム・ウツデイおよびアセトバクテリウム・エス
ピーNo.446(Acetobacterium sp.No.446、微工研菌
寄第7017号 FERM−PNo.7017)が挙げられる。 前者は先に挙げた文献により公知の菌である。 一方後者は本発明者らにより見出された微生物
であり、その菌学的性質等は特願昭58−53644号
明細書に記載されている通りであるが、それにつ
いては項を改めて記す。 (1−ヨードプロパンの添加培養) 二酸化炭素と水素とを含む培地に1−ヨードプ
ロパンを添加し上記のようなアセトバクテリウム
属に属する微生物を嫌気的条件で培養することに
よりギ酸を生産することができる。 培地中に存在せしめる1−ヨードプロパンの量
が少な過ぎるとギ酸と共に酢酸が生成し、多すぎ
るとギ酸の蓄積量が減少する。適当な1−ヨード
プロパンの添加量は培養条件に応じて実験的に決
めることができるが、培養液中濃度として0.1〜
5mM、特に0.5〜2mM程度が好ましい。 上記微生物の培養方法に関し、1−ヨードプロ
パンの添加以外の点については二酸化炭素と水素
とから酢酸を得る培養の場合と同様であり、その
概要は項を改めて記す。 次に本発明の実施例において用いられるアセト
バクテリウム・エスピーNo.446(以下本菌という)
の創製方法および菌学的性質を示す。 (No.446の創製法) 本菌は種子島中種子町の畑土壌より下記の方法
により分離した。即ち第1表に示す液体培地5ml
を試験管へ分注し滅菌後、土壌を嫌気グローブボ
ツクス中で約0.3g添加し、ブチルゴム栓で密栓
後、気相を水素(67%)と二酸化炭素(33%)を
含む除菌ガスに置換し、30℃で静置培養し、約3
週間毎に植え継ぎを行つた。。2回液体培地で植
え継いだのち、ロールチユーブ法(メソツズ・イ
ン・マイクロイオロジー、3巻B、117頁(1969)
アカデミツク・プレス)により第1表の培地に寒
天3%を加えた寒天培地で単菌分離し、本菌を得
た。 (No.446の菌学的性質) 本菌の菌学的性質の検討には、「アンアエロ
ブ・ラボラトリー・マニユアル第4版」
(Anaerobe Laboratory Manual The V.I.P.
Anaerobe Laboratory Virginia Polytechnic
Institute and State University,Blacksburg
(1972))および「微生物の分類と同定」(長谷川
武治著、学会出版センター、1975)に記載されて
いる方法および培地組成を用いた。 顕微鏡的所見 (1) 細胞の形および大きさ:直桿菌と、やや湾曲
した形や中ぶくれ形の桿菌が混在する、単独も
しくは2連の桿菌 幅0.6〜1μm、長さ2〜5μm (2) 鞭毛:あり、サブターミナル (3) 胞子:なし (4) グラム染色:陽性、培養後期には陰性とな
る。細胞内に異染物がみられる。 培地組成 第1表に例示する。
(Industrial Application Field) This invention relates to a method for producing formic acid from carbon dioxide and hydrogen using microorganisms. Formic acid is a useful material such as a dyeing aid, and is industrially produced from caustic soda and carbon monoxide. (Prior art) Regarding microorganisms that produce formic acid from carbon dioxide and hydrogen, it was known that spore-producing anaerobic bacteria (possibly belonging to the genus Clostridium) accumulate formic acid as a byproduct of acetic acid. Applied and Environmental
Microbiology Vol. 33, p. 1270 (1977)). On the other hand, Acetobacterium utsudei produces acetic acid by culturing it under anaerobic conditions in a medium containing carbon dioxide and hydrogen (International
Journal of Systematic Bacteriology Volume 27 355
(1977)), it was completely unknown that formic acid could be obtained. (Purpose of the Invention) The present inventor focused on carbon dioxide, which is a renewable resource, exists in abundance in nature, and is the final waste product of various industries, and aims to use it as a powerful energy source in the future. This invention was achieved by studying a biochemical method for producing formic acid by reacting it with hydrogen. (Structure of the Invention) In researching a method for producing carboxylic acid from carbon dioxide using microorganisms belonging to the genus Acetobacterium, the present inventor discovered that when 1-iodopropane is present in the culture medium, normal production The present invention was completed by discovering that not only the production of acetic acid, which is a chemical, is suppressed, but also formic acid is produced as a new product and accumulated in the culture medium. That is, the present invention provides a method for producing carboxylic acid by culturing microorganisms belonging to the genus Acetobacterium and assimilating carbon dioxide and hydrogen. This is a characteristic method for producing formic acid. (Microorganism) The microorganism used in the present invention is a microorganism belonging to the genus Acetobacterium that can assimilate carbon dioxide and hydrogen. sp. No. 446, FERM-P No. 7017). The former is a known bacterium from the above-mentioned literature. On the other hand, the latter is a microorganism discovered by the present inventors, and its mycological properties are as described in the specification of Japanese Patent Application No. 58-53644, but this will be described in a separate section. (Additional culture of 1-iodopropane) Formic acid is produced by adding 1-iodopropane to a medium containing carbon dioxide and hydrogen and culturing the above-mentioned microorganisms belonging to the genus Acetobacterium under anaerobic conditions. Can be done. If the amount of 1-iodopropane present in the medium is too small, acetic acid will be produced together with formic acid, and if it is too large, the amount of formic acid accumulated will decrease. The appropriate amount of 1-iodopropane to be added can be determined experimentally depending on the culture conditions, but the concentration in the culture solution should be between 0.1 and 1-iodopropane.
5mM, especially about 0.5 to 2mM is preferable. Regarding the method for culturing the above-mentioned microorganisms, the points other than the addition of 1-iodopropane are the same as those for culturing to obtain acetic acid from carbon dioxide and hydrogen, and the outline will be described in a separate section. Next, Acetobacterium sp. No. 446 (hereinafter referred to as this bacterium) used in the examples of the present invention
The method of creation and mycological properties of (Creation method of No. 446) This bacterium was isolated from field soil in Nakatane-cho, Tanegashima, by the following method. That is, 5 ml of liquid medium shown in Table 1.
After dispensing into test tubes and sterilizing them, approximately 0.3 g of soil was added in an anaerobic glove box, and after sealing with a butyl rubber stopper, the gas phase was converted into a sterilizing gas containing hydrogen (67%) and carbon dioxide (33%). Replace the plate and culture it statically at 30℃ for about 3
Transplanting was carried out every week. . After subculture twice in liquid medium, roll tube method (Methods in Microbiology, Vol. 3 B, p. 117 (1969))
The present bacterium was isolated using an agar medium prepared by adding 3% agar to the medium shown in Table 1 (Academic Press). (Mycological properties of No. 446) For examining the mycological properties of this bacterium, please refer to "Aerob Laboratory Manual 4th Edition".
(Anaerobe Laboratory Manual The VIP
Anaerobe Laboratory Virginia Polytechnic
Institute and State University, Blacksburg
(1972)) and "Classification and Identification of Microorganisms" (Takeharu Hasegawa, Gakkai Publishing Center, 1975) and the method and medium composition described. Microscopic findings (1) Cell shape and size: Single or double bacilli, with a mixture of straight bacilli and slightly curved or bulge-shaped bacilli Width 0.6-1 μm, length 2-5 μm (2 ) Flagella: present, subterminal (3) Spores: absent (4) Gram staining: positive, becomes negative in the late stage of culture. Metachromatic substances are seen within the cells. Medium composition is illustrated in Table 1.

【表】【table】

【表】 生育状態 第1表の組成に3%寒天を加えた寒天培地での
生育は次の通りである。 形状:円形 周縁:円滑 隆起:わずかに盛り上がる 表面:円滑 色調:白ないしクリーム色 肉汁寒天培地では成育しない 生理的性質 酸素に対する態度:偏性嫌気性 生育の範囲(PH)至適PH:7.7 生育PH:5.5〜8.5 (温度)至適温度:30℃ 生育温度:20〜40℃ インドール産生:− ゼラチンの液化:− カタラーゼ産生:− デンプンの加水分解:− エスクリンの加水分解:− 色素の生成:− ビタミン要求性:チアミン、パントテン酸 糖などからの酸の生成 第1表の基本培地に下記炭素源を1%もしくは
0.5添加し、気相を窒素(67%)と二酸化炭素
(33%)を含む除菌ガスに置換し、本菌を植菌、
30℃で静置培養した。フラクトース(1%)、DL
−乳酸(1%)、メタノール(0.5%)、ギ酸(0.5
%)、リボース(1%)を炭素源として培養した
とき、培地中には有機酸として酢酸が生産され
た。 炭素源の資化性 直径18mmの試験管に下記炭素源(特に記載がな
いときは1%)と第1表の基本培地組成とを含む
無菌液体培地5mlを作成し、気相を窒素(67%)
と二酸化炭素(3%)を含む除菌ガスに置換し、
本菌を植菌し、30℃で14日間静置培養した。生育
は600nmの濁度を分光計で測定した。600nmの濁
度が炭素源を含まないコントロールとの差が0.1
未満のものを「資化しない」、0.1以上0.2未満の
ものを「わずかに資化する」0.2以上のものを
「資化する」とした。資化するもの : D−フラクトース、ソルボー
ス、DL−乳酸、メタノール(0.5%)わずかに資化するもの : D−リボース、ギ酸
(0.5%)資化しないもの :アラビノース、セロビオース、
ガラクトース、D−グルコース、ラクトース、マ
ルトース、マンノース、メレジトース、メリビオ
ース、ラフイノース、ラムノース、シユクロー
ス、トレハロース、キシロース、エリスリトー
ル、イノシトール、マンニトール、デンプン、ソ
ルビトール、エチレングリコール、グリセロー
ル、酢酸(0.5%)、プロピオン酸(0.5%)、エタ
ノール(0.5%)、プロパノール(0.5%)コハク
酸、フマル酸、ピルビン酸、リンゴ酸、カザミノ
酸、グルタミン酸、アスパラギン酸、アラニン、
グリシン、セリン、アドニトール、サリシン、馬
尿酸、アミグダリン、ペプトン、酵母エキス (培養方法) 培養方法は原則的には、一般の微生物の場合と
同様であるが、酸素の混入を防ぐことが必要であ
り、実験室的には、ゴム栓等で密栓した培養器中
で、静置あるいは振盪する方法が用いられる。や
や大きい規模では、通常用いられる醗酵槽がその
まま利用でき、装置内の酸素は、窒素などの不活
性気体あるいは原料気体(二酸化炭素と水素)な
どで置換することにより嫌気的な雰囲気をつくる
ことが可能である。醗酵槽の形式は特に問わない
が、普通に使用される攪拌混合槽のほか、一段あ
るいは多段の気泡塔型やドラフトチユーブ型の醗
酵槽も利用できる。培養に用いる炭素源は、通
常、二酸化炭素ガスとして供給するが、培地中に
溶解二酸化炭素あるいは炭酸塩、炭酸水素塩とし
て加えることもできる。窒素源は、塩化アンモニ
ウムのごときアンモニウム塩や硝酸ソーダのよう
な硝酸塩のごとく、通常の醗酵に用いることので
きる各種の窒素化合物を用いることができる。 その他必要に応じ、リン酸二水素カリウム、硫
酸マグネシウム、硫酸マンガン、塩化ナトリウ
ム、硫酸鉄、塩化コバルト、塩化カルシウム、硫
酸亜鉛、硫酸銅、みようばん、モリブデン酸ナト
リウム、硼酸などの無機化合物、あるいはビオチ
ンや酵母エキスなどのビタミン類を添加すること
は、通常行なわれる通りである。 培養液中に蓄積されたギ酸は、公知の技術を用
いて回収することができる。 以下具体例により本発明を説明する。 実施例 第1表に示す培地7mlをL字型試験管へ分注滅
菌後、第2表に示す量の1−ヨードプロパンを添
加した。これに第1表に示す培地で培養したアセ
トバクテリウム・エスピーNo.446の培養液140μlを
接種した。密栓した後気相を水素(67%)と二酸
化炭素(33%)を含む除菌ガスに置換し、30℃で
9日間振盪培養を行なつた。 培養液の上清を高速液体クロマトグラフイーに
より、210nmの吸収を利用して分析した。得られ
たクロマトグラムにおける2つのピークの保持時
間は、標準品と照合することにより、それぞれ培
地およびギ酸のものであることが確認された。ま
た生成物濃度の分析値を第2表に示した。
[Table] Growth conditions Growth on an agar medium containing the composition shown in Table 1 with 3% agar added is as follows. Shape: Circular Edge: Smooth Ridge: Slightly raised Surface: Smooth Color tone: White or cream Physiological properties that do not allow it to grow on meat juice agar Attitude towards oxygen: Obligate anaerobic Growth range (PH) Optimum PH: 7.7 Growth PH :5.5~8.5 (Temperature) Optimal temperature: 30℃ Growth temperature: 20~40℃ Indole production: - Gelatin liquefaction: - Catalase production: - Starch hydrolysis: - Aesculin hydrolysis: - Pigment production: - Vitamin requirement: Production of acid from thiamine, pantothenic acid sugar, etc. Add 1% or more of the following carbon sources to the basic medium shown in Table 1.
0.5 was added, the gas phase was replaced with a sterilizing gas containing nitrogen (67%) and carbon dioxide (33%), and this bacteria was inoculated.
It was statically cultured at 30°C. Fructose (1%), DL
-Lactic acid (1%), methanol (0.5%), formic acid (0.5
%) and ribose (1%) as a carbon source, acetic acid was produced as an organic acid in the medium. Assimilation of carbon source Prepare 5 ml of a sterile liquid medium containing the following carbon source (1% unless otherwise specified) and the basic medium composition in Table 1 in a test tube with a diameter of 18 mm, and replace the gas phase with nitrogen (67 %)
and replaced with sterilizing gas containing carbon dioxide (3%),
This bacterium was inoculated and statically cultured at 30°C for 14 days. Growth was measured by measuring turbidity at 600 nm using a spectrometer. The difference in turbidity at 600nm from the control without carbon source is 0.1
Anything less than 0.2 was considered ``not to be utilized,'' 0.1 or more but less than 0.2 was ``slightly utilized,'' and 0.2 or more was ``available.'' Assimilated : D-fructose, sorbose, DL-lactic acid, methanol (0.5%) Slightly assimilated : D-ribose, formic acid (0.5%) Not assimilated : arabinose, cellobiose,
Galactose, D-glucose, lactose, maltose, mannose, melezitose, melibiose, raffinose, rhamnose, sucrose, trehalose, xylose, erythritol, inositol, mannitol, starch, sorbitol, ethylene glycol, glycerol, acetic acid (0.5%), propionic acid ( 0.5%), ethanol (0.5%), propanol (0.5%), succinic acid, fumaric acid, pyruvic acid, malic acid, casamino acid, glutamic acid, aspartic acid, alanine,
Glycine, serine, adonitol, salicin, hippuric acid, amygdalin, peptone, yeast extract (cultivation method) The cultivation method is basically the same as for general microorganisms, but it is necessary to prevent oxygen contamination. In the laboratory, a method is used in which the culture vessel is left standing or shaken in an incubator sealed with a rubber stopper or the like. On a slightly larger scale, a commonly used fermenter can be used as is, and an anaerobic atmosphere can be created by replacing the oxygen in the equipment with an inert gas such as nitrogen or raw material gas (carbon dioxide and hydrogen). It is possible. The type of fermentation tank is not particularly limited, but in addition to commonly used stirring and mixing tanks, single- or multi-stage bubble column or draft tube fermentation tanks can also be used. The carbon source used for culture is usually supplied as carbon dioxide gas, but it can also be added to the medium as dissolved carbon dioxide, carbonate, or bicarbonate. As the nitrogen source, various nitrogen compounds that can be used in normal fermentation can be used, such as ammonium salts such as ammonium chloride and nitrates such as sodium nitrate. Other inorganic compounds such as potassium dihydrogen phosphate, magnesium sulfate, manganese sulfate, sodium chloride, iron sulfate, cobalt chloride, calcium chloride, zinc sulfate, copper sulfate, alum, sodium molybdate, boric acid, or biotin, as necessary. It is common practice to add vitamins such as yeast extract and yeast extract. Formic acid accumulated in the culture solution can be recovered using known techniques. The present invention will be explained below using specific examples. Example 7 ml of the culture medium shown in Table 1 was dispensed into L-shaped test tubes, and after sterilization, 1-iodopropane was added in the amount shown in Table 2. This was inoculated with 140 μl of a culture solution of Acetobacterium sp. No. 446 cultured in the medium shown in Table 1. After sealing, the gas phase was replaced with a sterilizing gas containing hydrogen (67%) and carbon dioxide (33%), and shaking culture was performed at 30°C for 9 days. The supernatant of the culture solution was analyzed by high performance liquid chromatography using absorption at 210 nm. The retention times of the two peaks in the obtained chromatogram were confirmed to be those of the medium and formic acid, respectively, by comparing them with standard products. Further, the analytical values of product concentration are shown in Table 2.

【表】 比較例 1−ヨードプロパン添加量を0とする他は実施
例と全く同様に培養した。培養液を高速液体クロ
マトグラフイーにより分析したところ酢酸蓄積濃
度は1.7g/でギ酸は全く生成しなかつた。
[Table] Comparative Example Culture was carried out in exactly the same manner as in Example except that the amount of 1-iodopropane added was 0. When the culture solution was analyzed by high-performance liquid chromatography, the accumulated concentration of acetic acid was 1.7 g/min, and no formic acid was produced.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 アセトバクテリウム属に属する微生物を培養
し二酸化炭素と水素とを資化してカルボン酸を製
造する方法において、培地中に1−ヨードプロパ
ンを存在せしめることによりギ酸を生成蓄積せし
めることを特徴とするギ酸の製造方法。
1. A method for producing carboxylic acid by culturing microorganisms belonging to the genus Acetobacterium and assimilating carbon dioxide and hydrogen, characterized by producing and accumulating formic acid by allowing 1-iodopropane to exist in the medium. Method for producing formic acid.
JP23995583A 1983-12-21 1983-12-21 Production of formic acid Granted JPS60133890A (en)

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