JP2002125655A - ポリヒドロキシアルカノエートの製造装置 - Google Patents

ポリヒドロキシアルカノエートの製造装置

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JP2002125655A
JP2002125655A JP2000330722A JP2000330722A JP2002125655A JP 2002125655 A JP2002125655 A JP 2002125655A JP 2000330722 A JP2000330722 A JP 2000330722A JP 2000330722 A JP2000330722 A JP 2000330722A JP 2002125655 A JP2002125655 A JP 2002125655A
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fatty acid
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Tsutomu Honma
務 本間
Takeshi Imamura
剛士 今村
Tetsuya Yano
哲哉 矢野
Takashi Kenmoku
敬 見目
Etsuko Sugawa
悦子 須川
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 「unusual PHA」の製造装置において、置換
脂肪酸と比較して入手の容易な原料を用い、製造工程の
簡略化、時間、手間及び費用の低減を図り、併せて通常
の方法でのエステル化物からの加水分解反応の困難さゆ
えの置換モノマーユニットの導入の困難を解消する。 【解決手段】 化学式[1]の置換脂肪酸エステル化物を
原料として化学式[2]のモノマーユニットを含むPHAを菌
体内に蓄積する微生物を培養する手段、培養手段への原
料[1]の供給手段、培養液からの菌体の濃縮・回収手
段、濃縮または回収した菌体から[2]を含むPHAを分離精
製する手段よりなる。（R及びR'は任意の置換基、xは0
〜8の整数。）

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリヒドロキシア
ルカノエート(以下、ＰＨＡと略す)を微生物によって効
率的に製造するための装置に関する。より具体的には、
置換脂肪酸エステル化物を原料として、当該原料に由来
する置換基を側鎖に有するＰＨＡを菌体内に蓄積する能
力を有する微生物を用いて、所望の化学構造を呈するＰ
ＨＡを効率的に製造するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】これまで、多くの微生物がポリ-３-ヒド
ロキシ酪酸(以下、ＰＨＢと略す)あるいはその他のＰＨ
Ａを生産し、菌体内に蓄積することが報告されてきた
(「生分解性プラスチックハンドブック」,生分解性プラ
スチック研究会編,(株)エヌ・ティー・エス,Ｐ178-19
7)。これらのポリマーは従来のプラスチックと同様に、
溶融加工等により各種製品の生産に利用することができ
る。さらに、生分解性であるがゆえに、自然界で微生物
により完全分解されるという利点を有している。従っ
て、従来用いられている多くの合成高分子化合物のよう
に自然環境に残留して汚染を引き起こすことがなく、ま
た、焼却処分を行う必要もないため、大気汚染や地球温
暖化の防止の観点からも有用な材料となり得る。また、
生体適合性にも優れており、医療用軟質部材等としての
応用も期待されている。
【０００３】微生物産生ＰＨＡは、その生産に用いる微
生物の種類や培地組成、培養条件等により、様々な組成
や構造のものとなり得ることが知られており、これまで
主に、ＰＨＡの物性の改良という観点から、このような
組成や構造の制御に関する研究がなされてきた。
【０００４】例えば、アルカリゲネス・ユウトロファス
Ｈ１６株(Ａlcaligenes eutropusＨ１６、ＡＴＣＣ Ｎ
o.17699)並びにその変異株は、培養時の炭素源を変化さ
せることによって、３-ヒドロキシ酪酸(以下、３ＨＢと
略す)と３-ヒドロキシ吉草酸(以下、３ＨＶと略す)との
共重合体を様々な組成比で生産することが報告されてい
る(特表平６-１５６０４号公報、特表平７-１４３５２
号公報、特表平８-１９２２７号公報 等)。
【０００５】また、特開平９-１９１８９３号公報で
は、コマモナス・アシドボランス・IＦＯ 13852株(Ｃo
ｍaｍonas acidovorans IＦＯ 13852)が、炭素源として
グルコン酸及び１,４-ブタンジオールを用いた培養によ
り、３ＨＢと４-ヒドロキシ酪酸とをモノマーユニット
に持つポリエステルを生産することが開示されている。
【０００６】なお、これらの文献に記載されたＰＨＡは
メチレン側鎖、エチレン側鎖以外の側鎖を有しないもの
で、ここでは「usual ＰＨＡ」とする。
【０００７】一方、特許公報第２６４２９３７号では、
シュードモナス・オレオボランス・ＡＴＣＣ 29347株(P
seudoｍonas oleovorans ＡＴＣＣ 29347)に、炭素源と
して非環状脂肪族炭化水素を与えることにより、炭素数
が６から１２までの３-ヒドロキシアルカノエート(以
下、３ＨＡと略す)をモノマーユニットとするＰＨＡを
生産することが開示されている。
【０００８】特開平５-７４４９２号公報では、メチロ
バクテリウム属(Ｍethylobacteriuｍsp.)、パラコッカ
ス属(Paracoccus sp.)、アルカリゲネス属(Ａlcaligene
s sp.)、シュードモナス属(Pseudoｍonas sp.)の微生物
を、炭素数３〜７の第一級アルコールに接触させること
により、３ＨＢと３ＨＶとの共重合体を生産させる方法
が開示されている。
【０００９】特開平５-９３０４９号公報、及び、特開
平７-２６５０６５号公報では、アエロモナス・キャビ
エ(Ａeroｍonas caviae)を、オレイン酸やオリーブ油を
炭素源として培養することにより、３ＨＢと３-ヒドロ
キシヘキサン酸(以下、３ＨＨxと略す)の２成分共重合
体を生産することが開示されている。
【００１０】さらに、ある種の微生物では、様々な置換
基、例えば、不飽和炭化水素、エステル基、アリル基、
シアノ基、ハロゲン化炭化水素、エポキシド等が導入さ
れたＰＨＡを生産することが報告されており、このよう
な手法によって微生物産生ＰＨＡの物性改良を目指す試
みもなされ始めている。
【００１１】例えば、Ｍakroｍol.Ｃheｍ.,１９１, 195
7-1965,(1990)、Ｍacroｍolecules,２４, 5256-5260,(1
991)、 Ｃhirality,３, 492-494,(1991)等では、シュー
ドモナス・オレオボランスが３-ヒドロキシ-５-フェニ
ル吉草酸(以下、３ＨＰＶと略す)をモノマーユニットと
して含むＰＨＡを生産することが報告されており、３Ｈ
ＰＶが含まれることに起因すると思われる、ポリマー物
性の変化が認められている。
【００１２】なお、これらの文献に記載されたような、
側鎖を有するＰＨＡを、ここでは「unusual ＰＨＡ」と
する。
【００１３】従来、微生物産生ＰＨＡにおいては、その
生産に用いる微生物の種類や培地組成、培養条件等を変
えることにより、何通りかの組成・構造のものが得られ
ているが、それらの試みの目的は、専らＰＨＡに含まれ
る複数の３ＨＡの比率を変え、プラスチックとしての物
性の改良を図ることであった。
【００１４】一方、前記のような置換基を側鎖に導入し
た「unusual ＰＨＡ」は、導入した置換基の特性等に起
因する、極めて有用な機能・特性を具備した「機能性ポ
リマー」としての展開も期待できる。生分解性に加え
て、そのような機能性をも兼ね備えた新たなポリマー
と、そのようなポリマーを生産し菌体内に蓄積し得る微
生物、そのような微生物を用いた当該ポリマーの効率的
製造方法、並びに、そのようなポリマーを生産するため
の製造装置の開発は、極めて有用かつ重要であると考え
られる。
【００１５】ところで、様々な置換基を側鎖に導入した
「unusual ＰＨＡ」、即ち、下記化学式[２]で表される
モノマーユニットを含むＰＨＡを微生物により生産する
方法としては、先に挙げたシュードモナス・オレオボラ
ンスの報告例等に示される通り、導入しようとする置換
基を有した下記化学式[３]で表される置換脂肪酸を化学
合成したのち、これを微生物に与えて培養し、生産され
たＰＨＡを抽出する方法が一般的である。
【００１６】
【化３】
【００１７】
【化４】
【００１８】例えば、Ｐolyｍer Ｐrepr.,３５, 627-62
8,(1994)や、Ｃan.Ｊ.Ｍicrobiol.,４１, 32-43,(1995)
では、下記化学式[４]で表される方法でＰＨＡを生産し
たと報告されている。
【００１９】
【化５】
【００２０】即ち、まず４-シアノフェノールと６-ブロ
モヘキサン酸エチルエステルとのＷilliaｍson反応によ
り、６-(４-シアノフェノキシ)ヘキサン酸エチルエステ
ルを合成する。続いて、この６-(４-シアノフェノキシ)
ヘキサン酸エチルエステルをアルカリ条件下で加水分解
して、６-(４-シアノフェノキシ)ヘキサン酸を合成す
る。最後に、得られた６-(４-シアノフェノキシ)ヘキサ
ン酸を、ＰＨＡ生産菌の一つであるシュードモナス・オ
レオボランスに与えて培養し、ＰＨＡを抽出することに
より、３-ヒドロキシ-６-(４-シアノフェノキシ)ヘキサ
ン酸をモノマーユニットとして含むＰＨＡを合成するこ
とができると報告されている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような、置換脂肪酸を化学合成して微生物に与えること
からなる「unusual ＰＨＡ」の一般的な製造方法におい
ては、原料である置換脂肪酸の化学合成工程が数段階に
も渡る化学反応を要するため、「unusual ＰＨＡ」を製
造するための工程が極めて煩雑となる上、その製造に多
くの時間、手間及び費用が費やされることが多かった。
さらに、導入しようとする置換基の種類や数、位置等に
よっては、原料である置換脂肪酸の合成工程における、
エステル化物からの加水分解反応が容易に進行しないな
どの障害がある可能性があり、これらが、工業レベルで
の「unusual ＰＨＡ」の製造やそのための装置開発の上
での課題となっていた。
【００２２】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、置
換脂肪酸と比較して合成や入手の容易な原料を用いて、
「unusual ＰＨＡ」を微生物生産させることからなるＰ
ＨＡ製造方法ならびに製造装置を開発すべく、鋭意研究
を重ねてきた。その結果、従来の原料である置換脂肪酸
の化学合成工程における中間体であり、また、置換脂肪
酸と比較して化学合成が容易でかつその自由度も高い、
下記化学式[１]で表される置換脂肪酸エステル化物を原
料として用いることによって、所望の「unusual ＰＨ
Ａ」を効率的に取得できることを見出し、この製造方法
を工業レベルで実施する最適の手段として本発明の製造
装置を発明するに至った。
【化６】
【００２３】即ち、本発明が提供するＰＨＡの製造装置
は、上記化学式[１]で表される置換脂肪酸エステル化物
を原料として上記化学式[２]で表されるモノマーユニッ
トを含むＰＨＡを菌体内に蓄積する微生物を培養するた
めの培養手段、培養手段に上記化学式[１]で表される置
換脂肪酸エステル化物を供給するための原料供給手段、
培養液から菌体を濃縮または回収するための濃縮・回収
手段、濃縮または回収した菌体から上記化学式[２]で表
されるモノマーユニットを含むＰＨＡを分離精製するた
めの分離精製手段よりなることを特徴とする、ＰＨＡの
製造装置である。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の製造装置は、化学式[１]
で表される置換脂肪酸エステル化物を原料として化学式
[２]で表されるモノマーユニットを含むＰＨＡを菌体内
に蓄積する微生物を培養するための培養手段、培養手段
に化学式[１]で表される置換脂肪酸エステル化物を供給
するための原料供給手段、培養液から菌体を濃縮または
回収するための濃縮・回収手段、濃縮または回収した菌
体から化学式[２]で表されるモノマーユニットを含むＰ
ＨＡを分離精製するための分離精製手段よりなる。
【００２５】本発明の製造装置における培養手段は、微
生物を培養し「unusual ＰＨＡ」を菌体内に蓄積させる
効果を有するものであり、例えば、培養槽、攪拌装置、
温度調節装置、ガス供給装置等を備えた通気攪拌培養装
置が適している。このとき、攪拌装置は培養槽中の培養
液を攪拌する機能を有したものであれば何れのものでも
良く、例えば、攪拌羽の付いた回転軸を電動モーターに
よって回転させる回転式攪拌装置等を用いることができ
る。温度調節装置は、培養槽中の培養液の温度を、「un
usual ＰＨＡ」の生産に適した条件に制御する機能を有
したものが好ましく、電熱式ヒーターや、冷温水循環装
置、蒸気供給装置等が例示できる。ガス供給装置は、培
養槽中の培養液に空気等の必要なガスを供給する機能を
有しており、必要に応じて、除菌機構を組み込んだもの
を用いることが好ましい。
【００２６】本発明の製造装置における培養手段におい
て、後述する２段階培養法を実施する場合は、必要に応
じて、通気攪拌培養装置２基を直列的に配置し、その間
に、菌体を濃縮または回収するための濃縮・回収装置を
設置した培養手段を用いることができる。
【００２７】また、本発明の製造装置における培養手段
には、必要に応じてシード培養のための手段を組み込む
ことができる。シード培養のための手段は、「unusual
ＰＨＡ」の生産のための微生物の培養に必要な種菌を製
造するものであり、微生物を速やかに増殖させる機能を
有することが好ましい。シード培養のための手段として
は、微生物の特性や種菌の投入量等に応じて適宜選択す
るものであるが、例えば、種菌の投入量が多量の場合は
大型の醗酵タンク等を、また、投入量が少量の場合は小
型のジャーファーメンターやフラスコ培養装置等を用い
ることができる。
【００２８】原料供給手段は、化学式[１]で表される置
換脂肪酸エステル化物を、任意の時期に培地に所定量投
入する機能を有するものであれば、特に制限なく用いる
ことができる。例えば、化学式[１]で表される置換脂肪
酸エステル化物を水または培地に溶解または懸濁させた
状態で供給しようとする場合は、密閉可能なガラス製耐
圧容器の上部に圧縮空気送入口を配しかつ下部に送液用
の配管を施した容器付き送液装置を用いることができ
る。
【００２９】また、簡易には、化学式[１]で表される置
換脂肪酸エステル化物を貯留する容器と、培養槽に接続
された原料投入口とが、何等かの輸送手段で媒介された
形態からなる手段を用いることもできる。
【００３０】前記の原料供給手段を設置することによ
り、「unusual ＰＨＡ」の生産技術における重要な課題
の一つである、原料供給の量およびタイミングの最適化
を果たすことが可能となる。即ち、例えば、原料として
用いようとした置換脂肪酸エステル化物が、微生物の生
育阻害作用を有した場合、その供給量および供給時期を
最適化することにより、生育阻害作用の影響を最小限と
し、十分な量・質の「unusual ＰＨＡ」を取得すること
が可能となる。
【００３１】本発明の装置における濃縮・回収手段とし
ては、遠心分離、濾過、真空濃縮等、培養液の濃縮・回
収を達成可能な各種の機能を含む装置等を用いることが
できる。
【００３２】本発明の装置における分離精製手段は、微
生物の菌体からＰＨＡを分離・精製する機能を有するも
のであればいかなるものでもよい。例えば、通常行われ
ているクロロホルムなどの有機溶媒による抽出が最も簡
便ではあるが、有機溶媒が使用しにくい環境中において
は、ＳＤＳ等の界面活性剤による処理、リゾチーム等の
酵素による処理、ＥＤＴＡ、次亜塩素酸ナトリウム、ア
ンモニア等の薬剤による処理によって菌体成分を除去し
て、ＰＨＡを分離・精製することもできる。
【００３３】本発明の装置による ＰＨＡの生産に用い
る原料である、化学式[１]で表される置換脂肪酸エステ
ル化物としては、微生物による「unusual ＰＨＡ」生産
の原料として用いられ得るものであれば特に限定されな
いが、例えば、フェニル基、フェノキシ基、ベンゾイル
基、シクロヘキシル基、チエニル基等の官能基や、これ
ら官能基の任意の部位が各種の化学修飾を受けたものを
含む脂肪酸を用いることができる。さらに具体的には、
例えば、５-フェニル吉草酸メチルエステル、５-(４-フ
ルオロフェニル)吉草酸メチルエステル、６-フェニルヘ
キサン酸メチルエステル、４-フェノキシ-n-酪酸メチル
エステル、４-(３-フルオロフェノキシ)-n-酪酸メチル
エステル、４-(４-フルオロフェノキシ)-n-酪酸メチル
エステル、４-(４-シアノフェノキシ)-n-酪酸メチルエ
ステル、４-(４-ニトロフェノキシ)-n-酪酸メチルエス
テル、５-フェノキシ吉草酸メチルエステル、５-(４-フ
ルオロフェノキシ)吉草酸メチルエステル、５-ベンゾイ
ル吉草酸メチルエステル、４-シクロヘキシル酪酸メチ
ルエステル、５-(２-チエニル)吉草酸メチルエステル、
５-フェニル吉草酸エチルエステル、５-(４-フルオロフ
ェニル)吉草酸エチルエステル、６-フェニルヘキサン酸
エチルエステル、４-フェノキシ-n-酪酸エチルエステ
ル、４-(３-フルオロフェノキシ)-n-酪酸エチルエステ
ル、４-(４-フルオロフェノキシ)-n-酪酸エチルエステ
ル、４-(４-シアノフェノキシ)-n-酪酸エチルエステ
ル、４-(４-ニトロフェノキシ)-n-酪酸エチルエステ
ル、５-フェノキシ吉草酸エチルエステル、５-(４-フル
オロフェノキシ)吉草酸エチルエステル、５-ベンゾイル
吉草酸エチルエステル、４-シクロヘキシル酪酸エチル
エステル、５-(２-チエニル)吉草酸エチルエステル等の
置換脂肪酸エステル化物を用いることができる。
【００３４】以下に、本発明において利用される微生
物、培養工程等について説明する。
【００３５】(微生物)本発明の装置によるＰＨＡの生産
に用いる微生物としては、化学式[１]で表される置換脂
肪酸エステル化物を原料(基質)にして、化学式[２]で表
されるモノマーユニットを含むＰＨＡを生産する能力を
有する微生物を用いることができるが、例えば、前述の
シュードモナス・オレオボランスや、特願平１１-３７
１８６３号記載のＰＨＡ生産微生物である、シュードモ
ナス・チコリアイ・ＹＮ２株(Ｐseudoｍonas cichorii
ＹＮ２)、シュードモナス・チコリアイ・Ｈ45株(Ｐseud
oｍonas cichorii Ｈ45)、シュードモナス・ジェッセニ
イ・Ｐ161株(Ｐseudoｍonas jessenii Ｐ161)を用いる
ことができる。なお、ＹＮ２株は寄託番号「ＦＥＲＭ
Ｐ-17411」として、Ｈ45株は寄託番号「ＦＥＲＭ Ｐ-17
410」として、Ｐ161株は寄託番号「ＦＥＲＭ Ｐ-1744
5」として、通商産業省 工業技術院 生命工学工業技術
研究所(特許微生物寄託センター)にそれぞれ寄託されて
いる。
【００３６】前記のＨ45株、ＹＮ2株およびＰ161株の菌
学的性質を列挙すれば以下の通りである。
【００３７】＜Ｈ45株の菌学的性質＞ (１)形態学的性質 細胞の形と大きさ :桿菌、0.8μｍ×1.0〜1.2μｍ 細胞の多形性 :なし 運動性 :あり 胞子形成 :なし グラム染色性 :陰性 コロニー形状 :円形、全縁なめらか、低凸状、表
層なめらか、光沢、クリーム色 (２)生理学的性質 カタラーゼ :陽性 オキシダーゼ :陽性 Ｏ/Ｆ試験 :酸化型 硝酸塩の還元 :陰性 インドールの生成 :陰性 ブドウ糖酸性化 :陰性 アルギニンジヒドロラーゼ :陰性 ウレアーゼ :陰性 エスクリン加水分解 :陰性 ゼラチン加水分解 :陰性 β-ガラクトシダーゼ :陰性 Ｋing'sＢ寒天での蛍光色素産生:陽性 ４％ＮaＣlでの生育 :陰性 ポリ-β-ヒドロキシ酪酸の蓄積 :陰性 (３)基質資化能 ブドウ糖 :陽性 Ｌ-アラビノース :陰性 Ｄ-マンノース :陽性 Ｄ-マンニトール :陽性 Ｎ-アセチル-Ｄ-グルコサミン :陽性 マルトース :陰性 グルコン酸カリウム :陽性 n-カプリン酸 :陽性 アジピン酸 :陰性 dl-リンゴ酸 :陽性 クエン酸ナトリウム :陽性 酢酸フェニル :陽性 ＜ＹＮ２株の菌学的性質＞ (１)形態学的性質 細胞の形と大きさ :桿菌、0.8μｍ×1.5〜2.0μｍ 細胞の多形性 :なし 運動性 :あり 胞子形成 :なし グラム染色性 :陰性 コロニー形状 :円形、全縁なめらか、低凸状、表
層なめらか、光沢、半透明 (２)生理学的性質 カタラーゼ :陽性 オキシダーゼ :陽性 Ｏ/Ｆ試験 :酸化型 硝酸塩の還元 :陰性 インドールの生成 :陽性 ブドウ糖酸性化 :陰性 アルギニンジヒドロラーゼ :陰性 ウレアーゼ :陰性 エスクリン加水分解 :陰性 ゼラチン加水分解 :陰性 β-ガラクトシダーゼ :陰性 Ｋing'sＢ寒天での蛍光色素産生:陽性 ４％ＮaＣlでの生育 :陽性(弱い生育) ポリ-β-ヒドロキシ酪酸の蓄積 :陰性 Ｔｗeen８０の加水分解 :陽性 (３)基質資化能 ブドウ糖 :陽性 Ｌ-アラビノース :陽性 Ｄ-マンノース :陰性 Ｄ-マンニトール :陰性 Ｎ-アセチル-Ｄ-グルコサミン :陰性 マルトース :陰性 グルコン酸カリウム :陽性 n-カプリン酸 :陽性 アジピン酸 :陰性 dl-リンゴ酸 :陽性 クエン酸ナトリウム :陽性 酢酸フェニル :陽性 ＜Ｐ161株の菌学的性質＞ (１)形態学的性質 細胞の形と大きさ :球状、φ0.6μｍ 桿状、0.6μｍ×1.5〜2.0μｍ 細胞の多形性 :あり(伸長型) 運動性 :あり 胞子形成 :なし グラム染色性 :陰性 コロニー形状 :円形、全縁なめらか、低凸状、表
層なめらか、淡黄色 (２)生理学的性質 カタラーゼ :陽性 オキシダーゼ :陽性 Ｏ/Ｆ試験 :酸化型 硝酸塩の還元 :陽性 インドールの生成 :陰性 ブドウ糖酸性化 :陰性 アルギニンジヒドロラーゼ :陽性 ウレアーゼ :陰性 エスクリン加水分解 :陰性 ゼラチン加水分解 :陰性 β-ガラクトシダーゼ :陰性 Ｋing'sＢ寒天での蛍光色素産生:陽性 (３)基質資化能 ブドウ糖 :陽性 Ｌ-アラビノース :陽性 Ｄ-マンノース :陽性 Ｄ-マンニトール :陽性 Ｎ-アセチル-Ｄ-グルコサミン :陽性 マルトース :陰性 グルコン酸カリウム :陽性 n-カプリン酸 :陽性 アジピン酸 :陰性 dl-リンゴ酸 :陽性 クエン酸ナトリウム :陽性 酢酸フェニル :陽性 また、シュードモナス属に属する微生物に加えて、アエ
ロモナス属(Ａeroｍonas sp.)、コマモナス属(Ｃoｍaｍ
onas sp.)、バークホルデリア属(Ｂurkholderia sp.)な
どに属し、化学式[１]で表される置換脂肪酸エステル化
物を原料(基質)として用いて、化学式[２]で表されるモ
ノマーユニットを含むＰＨＡを生産する微生物を用いる
ことも可能である。
【００３８】本発明にかかるＰＨＡの製造方法に用いる
微生物の通常の培養、例えば、保存菌株の作成、ＰＨＡ
の生産に必要とされる菌数や活性状態を確保するための
増殖などには、用いる微生物の増殖に必要な成分を含有
する培地を適宜選択して用いる。例えば、微生物を通常
増殖させる場合、または、本発明の装置によるＰＨＡの
生産においてシード培養を行う場合は、微生物の生育や
生存に悪影響を及ぼすものでない限り、一般的な天然培
地(肉汁培地、Ｌ-培地 など)や、栄養源を添加した合成
培地など、いかなる種類の培地をも用いることができ
る。温度、通気、攪拌などの培養条件は、用いる微生物
に応じて適宜選択する。
【００３９】本発明の装置によるＰＨＡの生産におい
て、化学式[２]で表されるモノマーユニットを含むＰＨ
Ａを生産・蓄積させる場合は、化学式[１]で表される置
換脂肪酸エステル化物と、グルコース、フルクトース、
マンノース、ポリペプトン、酵母エキス等の微生物の増
殖基質とを含んだ無機培地等で対数増殖後期から定常期
の時点まで培養し、菌体を遠心分離等で回収したのち、
化学式[１]で表される置換脂肪酸エステル化物と前記増
殖基質とを含んだ、無機窒素源を制限した無機培地で更
に培養する２段階培養法を用いることができる。また、
化学式[１]で表される置換脂肪酸エステル化物と上記増
殖基質とを含んだ無機培地等で対数増殖後期から定常期
の時点まで培養する１段階培養法を用いることもでき
る。
【００４０】前記の培養方法に用いる無機培地として
は、リン源(例えば、リン酸塩など)、無機窒素源(例え
ば、アンモニウム塩、硝酸塩など)など、当該微生物が
増殖し得る成分を含んでいるものであればいかなるもの
でも良く、例えば、ＭＳＢ培地、Ｍ９培地などを挙げる
ことができる。なお、本発明における実施例で用いるＭ
９培地の組成は以下の通りである。 Ｎa2ＨＰＯ4 :６.２ g ＫＨ2ＰＯ4 :３.０ g ＮaＣl :０.５ g ＮＨ4Ｃl :１.０ g (培地１リットル中、pＨ７.０)また、培地に添加する原
料の置換脂肪酸エステル化物の濃度は、微生物の属種、
菌体密度、あるいは培養方法に応じて適宜選択するもの
であるが、通常、培地中の含有率を 0.01％から 0.5％
程度に選択して添加するとよい。ただし、前記の２段階
培養法においては、１段階目の培養時に置換脂肪酸エス
テル化物を添加せずに培養することも可能である。
【００４１】置換脂肪酸エステル化物の添加は、通常、
培地殺菌前に行うものであるが、本発明の装置において
は、必要に応じて、培地殺菌後や培養中の任意の時期に
添加することも可能である。また、置換脂肪酸エステル
化物を数回に分けて添加することも可能である。これに
より、「unusual ＰＨＡ」の生産条件を最適化すること
が可能となる。
【００４２】加えて、グルコース、フルクトース、マン
ノース、ポリペプトン、酵母エキス等の微生物の増殖基
質を添加する際は、その濃度は、微生物の属種、菌体密
度、あるいは培養方法に応じて適宜選択するものである
が、通常、培地中の含有率を０.１％から１.０％程度に
選択して添加するとよい。ただし、前記の２段階培養法
においては、２段階目の培養時に増殖基質を添加せずに
培養することも可能である。
【００４３】本発明の装置によるＰＨＡの生産における
微生物の培養温度は、微生物の属種、菌体密度、あるい
は培養方法に応じて適宜選択するものではあるが、通
常、使用する微生物が生育・増殖可能な範囲、例えば１
４〜４０℃、好ましくは２０〜３５℃程度に維持するこ
とが好ましい。
【００４４】なお、本発明の装置による「unusual ＰＨ
Ａ」の生産における微生物の培養、「unusual ＰＨＡ」
の菌体内への蓄積、並びに、菌体からの「unusual ＰＨ
Ａ」の分離・精製は、上に例示した具体的な方法に限定
されるものではない。
【００４５】
【実施例】以下に具体例を示し、本発明の装置をより詳
しく説明する。これらの具体例は、本発明における最良
の態様の一例ではあるが、本発明は以下の具体例によっ
て何ら限定されるものではない。
【００４６】まず、添付の図面を用いて本発明の装置を
説明する。添付の図面中、図１は、１基の培養槽を備え
た本発明の第１の態様の具体例であり、前記の１段階培
養法により「unusual ＰＨＡ」を製造する方法に適した
装置である。
【００４７】図１に示した具体例の装置は、培養手段が
培地・種菌投入管１およびその弁２と、回転式攪拌装置
３と、温度調節装置４と、エアーコンプレッサー５より
空気を供給するガス供給口６と、培養液輸送管７および
その弁８とを備えた培養槽９からなり、原料供給手段が
エアーコンプレッサー５より圧縮空気を導入可能な置換
脂肪酸エステル化物タンク１０と培養槽９へつながる置
換脂肪酸エステル化物輸送管１１からなり、濃縮・回収
手段が連続式遠心分離装置１２、真空乾燥装置１３、菌
体輸送手段１４からなり、分離精製手段が攪拌装置１５
と、薬剤タンク１６とを備えた抽出槽１７、抽出液輸送
管１８およびその弁１９、濾過装置２０、真空乾燥装置
２１からなるＰＨＡの製造装置である。
【００４８】この装置を用いて置換基を側鎖に有するＰ
ＨＡを製造するには、微生物の種菌を培地・種菌投入管
１を経て培養槽９中の培地に接種し、置換脂肪酸エステ
ル化物タンク１０より置換脂肪酸エステル化物輸送管１
１を経て、原料である置換脂肪酸エステル化物を適宜供
給して培養したのち、連続式遠心分離装置１２で菌体を
回収し、必要に応じて真空乾燥装置１３で菌体を乾燥し
て、これを抽出槽１７に投入して、薬剤タンク１６より
投入した抽出媒体と混合することにより、菌体内に蓄積
された所望のＰＨＡを抽出する。抽出液は抽出液輸送管
１８を経て濾過装置２０に供給し、抽出残渣を除去した
後、真空乾燥装置２１を用いて乾燥および洗浄を行っ
て、所望の「unusual ＰＨＡ」を得る。
【００４９】一方、添付の図面中、図２は、２基の培養
槽を備えた本発明の第２の態様の具体例であり、前記の
２段階培養法により「unusual ＰＨＡ」を製造する方法
に適した装置である。
【００５０】図２に示した具体例の装置は、培養手段が
培地・種菌投入管２２およびその弁２３と、回転式攪拌
装置２４と、温度調節装置２５と、エアーコンプレッサ
ー２６より空気を供給するガス供給口２７と、培養液輸
送管２８およびその弁２９とを備えた１次培養槽３０、
連続遠心分離装置３１、菌体輸送管３２およびその弁３
３、培地投入管３４およびその弁３５と、回転式攪拌装
置３６と、温度調節装置３７と、エアーコンプレッサー
２６より空気を供給するガス供給口３８と、培養液輸送
管３９およびその弁４０とを備えた２次培養槽４１から
なり、原料供給手段がエアーコンプレッサー２６より圧
縮空気を導入可能な置換脂肪酸エステル化物タンク４２
と、１次培養槽３０へつながる置換脂肪酸エステル化物
輸送管４３と、置換脂肪酸エステル化物タンク４４と、
２次培養槽４１へつながる置換脂肪酸エステル化物輸送
管４５からなり、濃縮・回収手段が連続式遠心分離装置
４６、真空乾燥装置４７、菌体輸送手段４８からなり、
分離精製手段が攪拌装置４９と、薬剤タンク５０とを備
えた抽出槽５１、抽出液輸送管５２およびその弁５３、
濾過装置５４、真空乾燥装置５５からなるＰＨＡの製造
装置である。
【００５１】この装置を用いて置換基を側鎖に有するＰ
ＨＡを製造するには、微生物の種菌を培地・種菌投入管
２２を経て１次培養槽３０中の培地に接種し、置換脂肪
酸エステル化物タンク４２より置換脂肪酸エステル化物
輸送管４３を経て、原料である置換脂肪酸エステル化物
を適宜供給して培養したのち、連続式遠心分離装置３１
で菌体を回収し、回収菌体を菌体輸送管３２を経て２次
培養槽４１中の培地に移植しさらに培養する。この培養
液から連続式遠心分離装置４６で菌体を回収し、必要に
応じて真空乾燥装置４７で菌体を乾燥して、これを抽出
槽５１に投入して、薬剤タンク５０より投入した抽出媒
体と混合することにより、菌体内に蓄積された所望のＰ
ＨＡを抽出する。抽出液は抽出液輸送管５２を経て濾過
装置５４に供給し、抽出残渣を除去した後、真空乾燥装
置５５を用いて乾燥および洗浄を行って、所望の「unus
ual ＰＨＡ」を得る。
【００５２】なお、本発明の製造装置の態様および本発
明の装置を用いた「unusual ＰＨＡ」の製造方法は、上
に例示した具体例に限定されるものではない。
【００５３】本発明の製造装置を用いた、置換基を側鎖
に有する「unusual ＰＨＡ」の製造の具体的な実施例を
以下に挙げる。
【００５４】[実施例１]容量 50Lのジャーファーメンタ
ーを培養槽として配置した図１のごとき装置を作製し
た。培養槽中にＤ-グルコース 0.5％を含むＭ９培地 25
Lを調製し、120℃で１０分間滅菌した。ここに、滅菌し
た５-フェニル吉草酸メチルエステルの 10％懸濁液 250
ｍLを投入し、予めフラスコ培養したシュードモナス・
チコリアイ・ＹＮ２株を種菌として 250ｍL植菌したの
ち、７０rpｍの攪拌下、温度３０℃、通気量 10L/分の
条件で通気攪拌培養した。４４時間後、培養液を連続遠
心分離装置に輸送し、遠心分離により培養液を ２Lに濃
縮したのち、抽出槽に移送し、12％次亜塩素酸ナトリウ
ム溶液１Lを投入して 2.5時間攪拌することにより抽出
処理した。抽出液は連続遠心分離装置に輸送し、遠心分
離して上清を除去してＰＨＡを回収した。これを真空乾
燥装置に移送し、乾燥して所望のＰＨＡを得た。
【００５５】得られたＰＨＡの一部を、常法に従ってメ
タノリシスしたのち、ガスクロマトグラフィー-質量分
析装置(ＧＣ-ＭＳ,島津ＱＰ-5050、ＥI法)で分析し、Ｐ
ＨＡモノマーユニットのメチルエステル化物の同定を行
った。その結果、表１に示す通り、３-ヒドロキシ-５-
フェニル吉草酸をモノマーユニットとして含むＰＨＡの
生産が確認された。
【００５６】
【表１】
【００５７】[実施例２]容量 10Lのジャーファーメンタ
ー２基を培養槽として配置した図２のごとき装置を作製
した。１次培養槽中にＤ-グルコース 0.5％を含むＭ９
培地５Lを、また、２次培養槽にＤ-グルコース 0.5％を
含む、無機窒素源(ＮＨ4Ｃl)を含まないＭ９培地５Lを
調製し、それぞれ 120℃で１０分間滅菌した。１次培養
槽に、滅菌した５-フェニル吉草酸メチルエステルの１
％懸濁液 50ｍLを投入し、予めフラスコ培養したシュー
ドモナス・チコリアイ・ＹＮ２株を種菌として 50ｍL植
菌したのち、100rpｍの攪拌下、温度３０℃、通気量５L
/分の条件で通気攪拌培養した。４８時間後、１次培養
液を連続遠心分離装置に輸送し、遠心分離により培養液
を 50ｍLに濃縮したのち、２次培養槽に投入し、さらに
滅菌した５-フェニル吉草酸メチルエステルの 10％懸濁
液 50ｍLを投入し、100rpｍの攪拌下、温度３０℃、通
気量５L/分の条件で通気攪拌培養した。４８時間後、２
次培養液を連続遠心分離装置に輸送し、遠心分離により
培養液を 50ｍLに濃縮したのち、抽出槽に移送し、12％
次亜塩素酸ナトリウム溶液 25ｍLを投入して 2.5時間攪
拌することにより抽出処理した。抽出液は連続遠心分離
装置に輸送し、遠心分離して上清を除去してＰＨＡを回
収した。これを真空乾燥装置に移送し、乾燥して所望の
ＰＨＡを得た。
【００５８】得られたＰＨＡの一部を、常法に従ってメ
タノリシスしたのち、ガスクロマトグラフィー-質量分
析装置(ＧＣ-ＭＳ,島津ＱＰ-5050、ＥI法)で分析し、Ｐ
ＨＡモノマーユニットのメチルエステル化物の同定を行
った。その結果、表１に示す通り、３-ヒドロキシ-５-
フェニル吉草酸をモノマーユニットとして含むＰＨＡの
生産が確認された。
【００５９】
【表２】
【００６０】[実施例３]容量 10Lのジャーファーメンタ
ー２基を培養槽として配置した図２のごとき装置を作製
した。１次培養槽中にＤ-グルコース 0.5％を含むＭ９
培地５Lを、また、２次培養槽にＤ-グルコース 0.5％を
含む、無機窒素源(ＮＨ4Ｃl)を含まないＭ９培地５Lを
調製し、それぞれ 120℃で１０分間滅菌した。１次培養
槽に、滅菌した４-フェノキシ酪酸エチルエステルの１
％懸濁液 50ｍLを投入し、予めフラスコ培養したシュー
ドモナス・チコリアイ・ＹＮ２株を種菌として 50ｍL植
菌したのち、100rpｍの攪拌下、温度３０℃、通気量５L
/分の条件で通気攪拌培養した。４８時間後、１次培養
液を連続遠心分離装置に輸送し、遠心分離により培養液
を 50ｍLに濃縮したのち、２次培養槽に投入し、さらに
滅菌した４-フェノキシ酪酸エチルエステルの 10％懸濁
液 50ｍLを投入し、100rpｍの攪拌下、温度３０℃、通
気量５L/分の条件で通気攪拌培養した。４８時間後、２
次培養液を連続遠心分離装置に輸送し、遠心分離により
培養液を 50ｍLに濃縮したのち、抽出槽に移送し、12％
次亜塩素酸ナトリウム溶液 25ｍLを投入して 2.5時間攪
拌することにより抽出処理した。抽出液は連続遠心分離
装置に輸送し、遠心分離して上清を除去してＰＨＡを回
収した。これを真空乾燥装置に移送し、乾燥して所望の
ＰＨＡを得た。
【００６１】得られたＰＨＡの一部を、常法に従ってメ
タノリシスしたのち、ガスクロマトグラフィー-質量分
析装置(ＧＣ-ＭＳ,島津ＱＰ-5050、ＥI法)で分析し、Ｐ
ＨＡモノマーユニットのメチルエステル化物の同定を行
った。その結果、表１に示す通り、３-ヒドロキシ-４-
フェノキシ酪酸をモノマーユニットとして含むＰＨＡの
生産が確認された。
【００６２】
【表３】
【００６３】
【発明の効果】本発明により、微生物産生ポリヒドロキ
シアルカノエートの効率的な生産装置が提供される。こ
れにより、機能性ポリマーとしても有用な、各種官能基
を導入したポリヒドロキシアルカノエートが極めて効率
的に生産でき、デバイス材料や医用材料等の各分野への
応用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の一例を示す図面。
【図２】本発明の装置の一例を示す図面。
【符号の説明】
１: 培地・種菌投入管 ２: 弁(培地・種菌投入管用) ３: 回転式攪拌装置 ４: 温度調節装置 ５: エアーコンプレッサー ６: ガス供給口 ７: 培養液輸送管 ８: 弁(培養液輸送管用) ９: 培養槽 １０: 置換脂肪酸エステル化物タンク １１: 置換脂肪酸エステル化物輸送管 １２: 連続式遠心分離装置 １３: 真空乾燥装置 １４: 菌体輸送手段 １５: 攪拌装置 １６: 薬剤タンク １７: 抽出槽 １８: 抽出液輸送管 １９: 弁(抽出液輸送管用) ２０: 濾過装置 ２１: 真空乾燥装置 ２２: 培地・種菌投入管 ２３: 弁(培地・種菌投入管用) ２４: 回転式攪拌装置 ２５: 温度調節装置 ２６: エアーコンプレッサー ２７: ガス供給口 ２８: 培養液輸送管 ２９: 弁(培養液輸送管) ３０: １次培養槽 ３１: 連続式遠心分離装置 ３２: 培養液輸送管 ３３: 弁(培養液輸送管) ３４: 培地投入管 ３５: 弁(培地投入管) ３６: 回転式攪拌装置 ３７: 温度調節装置 ３８: ガス供給口 ３９: 培養液輸送管 ４０: 弁(培養液輸送管) ４１: ２次培養槽 ４２: 置換脂肪酸エステル化物タンク ４３: 置換脂肪酸エステル化物輸送管 ４４: 置換脂肪酸エステル化物タンク ４５: 置換脂肪酸エステル化物輸送管 ４６: 連続式遠心分離装置 ４７: 真空乾燥装置 ４８: 菌体輸送手段 ４９: 攪拌装置 ５０: 薬剤タンク ５１: 抽出槽 ５２: 抽出液輸送管 ５３: 弁(抽出液輸送管用) ５４: 濾過装置 ５５: 真空乾燥装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢野 哲哉 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 見目 敬 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 須川 悦子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 4B029 AA02 BB02 CC01 DA10 DB01 DB11 DF01 DF04 DF05 DF06 DF08 DG06 DG08 4B064 AD83 CA02 CB03 CC01 CD07 CD09 CE08 CE16 DA01 DA16 4B065 AA41X AC12 AC14 AC16 BB01 BB09 BB15 BC03 BC05 BC09 BC11 BC20 BD14 BD16 CA12 CA44 CA55

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下記化学式[１]で表される置換脂肪酸エ
    ステル化物を原料として下記化学式[２]で表されるモノ
    マーユニットを含むポリヒドロキシアルカノエートを菌
    体内に蓄積する微生物を培養するための培養手段、培養
    手段に下記化学式[１]で表される置換脂肪酸エステル化
    物を供給するための原料供給手段、培養液から菌体を濃
    縮または回収するための濃縮・回収手段、濃縮または回
    収した菌体から下記化学式[２]で表されるモノマーユニ
    ットを含むポリヒドロキシアルカノエートを分離精製す
    るための分離精製手段よりなることを特徴とする、ポリ
    ヒドロキシアルカノエートの製造装置。 【化１】 【化２】
  2. 【請求項２】 培養手段が、１基の通気攪拌培養装置か
    らなる構成単位を含む請求項１に記載のポリヒドロキシ
    アルカノエートの製造装置。
  3. 【請求項３】 培養手段が、直列的に配置された２基の
    通気攪拌培養装置と、その間に配置された菌体濃縮・回
    収装置とからなる構成単位を含む請求項１に記載のポリ
    ヒドロキシアルカノエートの製造装置。
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