JPS5923794B2

JPS5923794B2 - ジヒドロキシアセトンの製造法

Info

Publication number: JPS5923794B2
Application number: JP9566077A
Authority: JP
Inventors: 一郎千畑; 茂樹山田; 浩一那部; 信彦泉尾
Original assignee: Tanabe Seiyaku Co Ltd
Current assignee: Tanabe Seiyaku Co Ltd
Priority date: 1977-08-09
Filing date: 1977-08-09
Publication date: 1984-06-05
Also published as: JPS5428894A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はアセトバクター属またはグルコノバクタ−属に
属する微生物菌体を用いて、酵素的にジヒドロキシアセ
トンを製造する方法に関する。

従来、微生物を用いてジヒドロキシアセトンを製造する
方法としては、グリセロール、酵母エキス、リン酸カリ
ウム等を含む培地にアセトバクター属に属する微生物を
培養して培地中にジヒドロキシアセトンを生成蓄積させ
る方法〔インダストリアル・マイクロバイオロジー；Ｓ
、Ｃ，プレスコト、Ｃ，Ｇ、ダン著、Ｐ、４５９〜４６
０（１９５９年）〕、或いは該方法の改良法として、グ
リセロール、コーンスチープリカー、酵母エキス、リン
酸カリウム、炭酸カルシウム等より成る培地を用いる方
法（米国特許第２９４８６５８号）、グリセロール、コ
ーンスチープリカー、尿素のみから成る培地を使用する
方法（西独特許第１１３６９９４号）、グリセロール、
コーンスチープリカー、炭酸カルシウム、有機酸アンモ
ニウム塩等より成る培地を使用する方法（特開昭４８−
４４４８５号）などが知られている。

上記公知方法はいずれも発酵法によるジヒドロキシアセ
トンの製造法であるが、発酵法による場合は本来的に次
の如き難点がある。

すなわち、発酵終了液中には必然的に培地成分や副生成
物などの夾雑物が混在してくるため、発酵終了液よりジ
ヒドロキシアセトンを単離、精製するに当っては、これ
ら夾雑物を除去しなければならず、そのためには非常に
煩雑な操作が必要であり、多大な経費と労力を必要とす
る。

本発明者らは発酵法が本来的に有する上記の如き難点を
克服し、工業的有利なジヒドロキシアセトンの製造法に
ついて種々研究を重ねた結果、アセトバクター属または
グルコノバクタ−属に属する微生物を炭素源として従来
用いられていたグリセロールに代えてソルビトール、マ
ンニトール、グルコースまたはデキストリンを用いて培
養すれば、菌体の保有するグリセロールよりジヒドロキ
シアセトンへの転換能が顕著に増大することを見い出す
と共に、上記培養により得られた菌体もしくはその処理
物を塩類濃度０．１％以下の実質的にグリセロールのみ
の水溶液に好気的に作用させれば、高濃度のグリセロー
ルをほぼ定量的にジヒドロキシアセトンに転換せしめる
ことができ、かつその際補酵素類を始め如何なる添加物
をも必要としないことを見い出し、本発明を完成するに
至った。

すなわち、本発明はアセトバクター属またはグルコノバ
クタ−属に属し、グリセロールをジヒドロキシアセトン
に転換せしめる能′力を有する微生物を炭素源としてソ
ルビトール、マンニトール、グルコースまたはデキスト
リンを含有する培地に培養し、次いで該培養液から分離
した菌体または該菌体の処理物を塩類濃度０．１％以下
の実質的にグリセロールのみの水溶液に好気的に作用さ
せ、生成したジヒドロキシアセトンを採取することから
なるジヒドロキシアセトンの製造法である。

本発明において使用される微生物としては、アセトバク
ター属またはグルコノバクタ−属に属し、グリセロール
をジヒドロキシアセトンに転換せしめる能力を有するも
のであればいずれも使用でき、例えばアセトバクター・
サブオキシダンスＡＴＣＣ６２１、アセトバクター・サ
ブオキシダンスＩＦＯ３２５４、アセトバクター・サブ
オキシダンスＩＦＯ３２５５、グルコノバククー・セリ
ナスＩＡＭ１８３２、グルコノバククー・メラノゲナス
ＩＦ０３２９４などが好適に挙げられる。

上記の如き微生物を培養するための培地組成としては、
炭素源、窒素源、有機栄養源、無機物質などを適宜含有
したものが使用されるが、炭素源としてはソルビトール
、マンニトール、グルコースまたはデキストリンを使用
する必要がある。

窒素源としては無機窒素源を始め有機酸アンモニウム塩
等使用菌株が資化できる物質であればいずれも使用でき
る。

有機栄養源としては酵母エキス、コーンスチープリカー
、肉エキス、ポリペプトンなどが使用でき、特に前二者
が好ましい。

また無機物質としては通常の無機塩類が使用される。

上記微生物の培養は常法によればよく、例えば培地をｐ
Ｈ５〜８とし、菌株を接種後２５〜３０℃にて１〜３日
間好気的に培養するのが好ましい。

尚、培養に当って、培地中に炭酸カルシウムを添加して
おくことによって、培養液のｐＨ低下による菌株の酵素
活性の低下を防止することができる。

培地組成の炭素源は前述の如くソルビトール、マンニト
ール、グルコースまたはデキストリンを使用する必要が
あるが、かかる炭素源を用いることにより、炭素源とし
てグリセロールを用いる場合に比して菌体のグリセロー
ルよりジヒドロキシアセトンへの転換能が顕著に増大す
る。

この点を明らかにするため、各種炭素源を含む培地に菌
株を培養した場合における菌体のジヒドロキシアセトン
転換能について検討した結果を下記第１表に示す。

注１）培地：炭素源８％、コーンスチープリカ−２％、炭酸カルシウム０．３％（但し、炭素源としてグルコースまたはデキストリンを用いる場合は２％）注２）使用菌株：アセトバクター・サブオキシダンスＡＴＣＣ６２１注３）培養条件：３０℃、４８時間振とう培養注４）反応条件：菌体を１０％グリセロール水溶液にけん濁し、３０℃で１時間振とう反応性５）活性（単位）：１単位は１分間当り１μモルのジヒドロキシアセトンを生成する活性前記の如くして得られた培養液から遠心分離等により分
離した菌体または該菌体の処理物（例えば洗浄菌体、乾
燥菌体、菌体をアクリルアミドゲル法などにより固定化
した固定化菌体）を塩類濃度０．１％以下の実質的にグ
リセロールのみの水溶液に好気的゛に作用させることに
よりジヒドロキシアセトンを生成させることができる。

グリセロール水溶液の濃度は通常１０〜３０％程度が好
ましい。

反応温度は２０〜５０℃、とくに３０〜４０℃程度が好
ましい。

反応液のｐＨは４〜７、とくに５〜６程度が好ましい。

尚、培養液より得られた菌体をグリセロール水溶液にけ
ん濁せしめた反応液のｐＨは通常ｐＨ４〜７の範囲にあ
り、特にｐＨを調整する必要はないが、必要ならば酸ま
たはアルカリの添加によりｐＨを調整することができる
。

この際、酸またはアルカリの添加量はできるだけ少くす
べきである。

グリセロール水溶液は前述の如く、塩類濃度０．１％以
下の実質的にグリセロールのみの水溶液を用いるべきで
あるが、塩類濃度が０．２％以上になると菌体のグリセ
ロールよりジヒドロキシアセトンへの転換能が低下し好
ましくない。

この点を明らかにするため、グリセロール水溶液中に各
種塩類を各種濃度で添加した場合における菌体のジヒド
ロキシアセトン転換能について検討した結果を下記第２
表に示す。

注１）培地：ソルビトール２０％、コーンスチーブリカー２％、炭酸カルシウム０．３％注２）使用菌株：アセトバククー・サブオキシダンスＡＴＣＣ６２１注３）培養条件：３０℃、４８時間振とう培養注４）反応条件：１０％グリセロール水溶液に塩類を添加したものに菌体をけん濁し、３０℃で１時間振とう反応注５）活性：塩類無添加の場合の活性を１００とした場合の相対活性反応完結後、反応液中には実質的に菌体もしくは菌体処
理物とジヒドロキシアセトンしか含まれておらないため
、反応液より菌体もしくは菌体処理物を除いた後、濃縮
等の手段により容易にジヒドロキシアセトンの結晶を取
得することができる。

また、イオン交換樹脂操作などの精製手段を行わなけれ
ばならない場合でも、夾雑物の混在が少ないため、イオ
ン交換樹脂の使用量が少なくて済む。

以上の説明から明らかな如く、本発明方法によれば次の
如き利点が得られる。

■ 炭素源としてソルビトール、マンニトール、グルコ
ースまたはデキストリンを使用することにより、グリセ
ロールよりジヒドロキシアセトンへの転換能の極めて優
れた菌体が得られる。

■ 菌体もしくは菌体処理物を実質的にグリセロールの
みの水溶液に作用させることにより、高濃度のグリセロ
ールをほぼ定量的にジヒドロキシアセトンに転換させる
ことができる。

■ 反応後、菌体もしくは菌体処理物を除去するだけで
殆んど純粋なジヒドロキシアセトン水溶液が得られ、反
応液よりのジヒドロキシアセトンの取り出し精製操作が
極めて簡略化される。

以下実施例を挙げて本発明方法を具体的に説明するが、
実施例中ジヒドロキシアセトンの確認及び定量はペーパ
ークロマトグラフィーによるジニトロフェニルヒドラジ
ン呈色位置、薄層クロマトグラフィーによるｐ−アニシ
ジン呈色位置及びＷ、Ｓ、ホフマンの変法（Ｊ、Ｂｉ
ｏ＃、Ｃｈｅｍ、ｔ１２０．５１（１９３７））に
より行った。

実施例１アセトバクター・サブオキシダンスＡＴＣＣ６２１を下
記組成の培地（１００ＴＬ１１５００ｍｌ容坂ロフラス
コ）に接種し、３０℃にて２０時間振とう培養した。

培地組成（１００′ｍｌ中）ソルビトール２０ｇコーンスチープリ力− ２ｇ炭酸カルシウム０．３ｇかくして得ら
れた培養液１００ｒＩｌｌから遠心分離により菌体を集
め、１５％グリセロール水溶液１００ｍ１にけん濁しく
ｐＨは５．５で調整の必要はなかった）、３０’Ｃに
て４０時間振とうしながら反応させた。

その結果、反応液中にジヒドロキシアセトンが１４９ｇ
生成蓄積した。

この反応液から遠心分離により菌体を除去し、上澄液を
脱色後濃縮し、エタノール添加をくり返すことによりジ
ヒドロキシアセトンの粗結晶１０．２ｇを得た。

実施例２グルコノバクタ−・メラノゲネスＩＦＯ３２９４を実施
例１と同一組成の培地に同一条件で培養した。

得られた培養液１００ｍ１から遠心分離により菌体を集
め、２０％グリセロール水溶液１００ｍ１にけん濁し、
３０℃にて６６時間振とうしながら反応させた。

その結果、反応液中にジヒドロキシアセトンが１９．３
．ｐ生成蓄積した。

この反応液から遠心分離により菌体を除去し、上澄液を
濃縮することにより粗ジヒドロキシアセトン１７．５ｇ
を得た。

実施例３アセトバクター・サブオキシダンスＩＦＯ３２５４、ア
セトバクター・サブオキシダンスＩＦＯ３２５５及びグ
ルコノバクタ−・セリナスＩＡＭ１８５２をそれぞれ下
記組成の培地（１００ｍｌ／５００ｒｕｌ容坂ロフ
ラスコ）に接種し、３０℃にて２４時間振とう培養した
。

培地組成（１００ｍｌ中）マンニトール８ｇ酵母抽出物２ｇ炭酸カルシウム０．３ｇかくして得ら
れた培養液１００ｍ１から遠心分離により菌体を集め、
１５％グリセロール水溶液にけん濁し、３０℃にて４０
時間振とうしながら反応させた。

その結果、反応液中に生成蓄積したジヒドロキシアセト
ン（ＤＨＡ）量は下記第３表の通りであった。

実施例４アセトバクター・サブオキシダンスＡＴＣＣ６２１を実
施例１と同一組成の培地に同一条件で培養した。

得られた培養液１００ｍ１から遠心分離により菌体を集
め、これを純水にけん濁して５ｍｌとした。

これにアクリル酸アミド０．９４＆、Ｎ、Ｎ’−メ
チレンビスアクリル酸アミド０．０５ｇ、５％β−（ジ
メチルアミノ）プロピオニトリル０．６ｍｌ及び１％過
硫酸カリウム０．６ｍｌを加え、室温にて１０分間静
置した。

次いで生成ゲルを粉砕し、純水で洗浄することにより固
定化菌体７．５Ｉを得た。

この固定化菌体７．５Ｉを１０％グリセロール水溶液１
００ｍ１に添加し、３０°Ｃにて４０時間振とうしなが
ら反応させた。

その結果、反応液中にジヒドロキシアセトン８ｇが生成
蓄積した。

Claims

【特許請求の範囲】１アセトバクター属またはグルコノバククー属に属し
、グリセロールをジヒドロキシアセトンに転換せしめる
能力を有する微生物を炭素源としてソルビトール、マン
ニトール、グルコースまたはデキストリンを含有する培
地に培養し、次いで該培養液より分離した菌体もしくは
該菌体の処理物を塩類濃度０．１％以下の実質的にグリ
セロールのみの水溶液に好気的に作用させ、生成したジ
ヒドロキシアセトンを採取することを特徴とするジヒド
ロキシアセトンの製造法。２微生物がグリセロールをジヒドロキシアセトンに転
換せしめる能力を有するアセトバクター・サブオキシダ
ンス、グルコノバクタ−・セリナス、またはグルコノバ
ククー・メラノゲネスである特許請求の範囲第１項記載
の製造法。