JP2679739B2 - アルデヒド類の製造方法 - Google Patents

アルデヒド類の製造方法

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【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、アルデヒド類の製造方法に関する。更に詳
しくは、本発明は、スチレン誘導体をシユードモナス
(Pseudomonas)属に属する或る特定の菌の産生する酵
素を用いて、そのスチレン誘導体中のベンゼン環に共役
するエチレン結合を選択的且つ酸化的に分解し、アルデ
ヒド類を製造する方法に関する。
〈従来技術〉 従来酵素を用いてスチレン誘導体中のベンゼン環に共
役するエチレン結合を選択的且つ酸化的に分解し、アル
デヒド類を製造することは本発明者の知る限り、知られ
ていない。
〈発明の目的〉 本発明の目的は、スチレン誘導体中のベンゼン環に共
役するエチレン結合を酵素を用いて選択的且つ酸化的に
分解し、アルデヒド類を製造し得る方法を提供すること
にある。
本発明の他の目的は、シユードモナス属に属する菌株
が産生する酵素を用いて、スチレン誘導体中のベンゼン
環に共役するエチレン結合を酸化的に分解し、アルデヒ
ド類を製造し得る方法を提供することにある。
本発明者の研究によれば、上記本発明の目的は、 下記一般式[I] 式中R1は炭素数1〜10の直鎖もしくは分岐状アルキル
基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数5〜15のシクロ
アルキル基、基−COOR1(ここでR1は水素原子または炭
素数1〜10のアルキル基)、ホルミル基または を示す。但し、上記アルキル基、シクロアルキル基およ
びアリール基は置換基を有していてもよい。
R2、R3、R4、R5およびR6は、互いに同一もしくは異な
り、水素原子、水酸基もしくはその配糖体、炭素数1〜
10の直鎖もしくは分岐状アルキル基、または炭素数1〜
10のアルコキシ基を示すか或いはこれらのうち互いに隣
接する2つの基は一緒になってCH2 、−OCH2
または−OCH2 nO−を形成していてもよい(ここ
でnは1〜4の整数を示す)。
で表わされるスチレン誘導体を、シユードモナス属に属
し且つスチレン誘導体に対するジオキシゲナーゼ活性酵
素を産生し得る菌株が生産した酵素と好気的条件下に接
触せしめることを特徴とするアルデヒド類の製造方法に
より達成される。
本発明によれば、上記スチレン誘導体[I]にシユー
ドモナス属し且つスチレン誘導体中のベンゼン環の共役
エチレン結合に対するジオキシゲナーゼ活性を有する酵
素を産生し得る菌株が生産した酵素を作用せしめること
により、該スチレン誘導体[I]におけるエチレン結合
が酸化的に分解されアルデヒド基に転換される。これを
模式的に反応式で表わすと下記の通りとなる。
かくして本発明において、ジオキシゲナーゼ活性と
は、スチレン誘導対中のベンゼン環に共役するエチレン
結合が、上記反応式の如く選択的に酸素添加反応によっ
て分解され2つのアルデヒド基に転換される作用を意味
する。
本発明者が知る限り、スチレン誘導体におけるエチレ
ン結合が、シユードモナス属の或る菌株の産生する酵素
によって上記ジオキシゲナーゼ活性を受けることは全く
新しい知見である。
かくして本発明によれば上記スチレン誘導体[I]は
上記した酵素のジオキシゲナーゼ活性の作用を受け、ア
ルデヒドが得られる。
その反応例のいくつかを下記に示す。
なお本発明方法によれば前記反応例(2)に示される
ように、原料スチレン誘導体中に基−OGluが含まれてい
る場合、生成したアルデヒド類中の基−OGluは、菌株の
培養生成物から分離された酵素中にグリコシダーゼが含
まれているとこの基OGluはその作用に起因すると思われ
る水酸基に転換された形として得られる場合がある。
本発明の上記一般式[I]で表わされるスチレン誘導
体として、好ましいR1、R2、R3、R4、R5およびR6は以下
に説明する通りである。
R1としては、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐状アル
キル基;炭素数6〜8のアリール基、特にフエニル基;
炭素数5〜10のシクロアルキル基、特にシクロヘキシル
基;基−COOR1(ここでR1は水素原子または炭素数1〜
4のアルキル基);ホルミル基または であるのが好ましい。また上記アルキル基、およびアリ
ール基には、水酸基もしくはその配糖体または炭素数1
〜4のアルコキシ基で置換されていてもよい。
一方R2、R3、R4、R5およびR6としては、同一もしくは
異なり、水素原子;水酸基もしくはその配糖体;炭素数
1〜6、特に1〜3のアルキル基;炭素数1〜6、特に
1〜3のアルコキシ基;R3とR4またはR4とR5は、互いに
結合して−OCH2O−を形成する環であるものが好まし
い。
上記式[I]の化合物はR2〜R6のうち、1〜2個が水
酸基もしくはその配糖体または炭素数1〜3のアルコキ
シ基で置換されたものが特に好ましい。
以下本発明において前記ジオキシゲナーゼ活性を有す
る酵素を用いて分解することができる前記スチレン誘導
体[I]の具体例としては下記のものを例示することが
できる。
なお下記式においてMeはメチル基、基OGluはグルコシ
ル基を表すものとする。
次に本発明方法において、前記一般式[I]で表わさ
れるスチレン誘導の酸化分解に用いられる前記ジオキシ
ゲナーゼ活性を有する酵素、その酵素を産生するシユー
ドモナス属の菌株および該酵素の取得方法について説明
する。
本発明方法において用いられるジオキシゲナーゼ活性
を有する酵素は、シユードモナス属に属する細菌より産
生され且つ下記理化学性質を有している。
(a) 作用および基質特異性; 本ジオキシゲナーゼは上記一般式[I」で表わされる
スチレン誘導体中のベンゼン環に共役したエチレン結合
に選択的に作用しアルデヒド類に転換せしめる作用を有
する。
(b) 至適pHおよび安定pHの範囲; 至適pH6〜10 安定pHの範囲6.5〜9.5 (c) 作用適温の範囲; pH8.0で20〜50℃ (d) 失活条件; pH;5以下或いは12以上 温度;60℃以上 (e) 力価の測定 後述する実施例2のaに記載 (f) 分子量; SDS−PAGE電気泳動法によって測定された分子量は約5
2,000であり、また、ゲル濾過法で求められた分子量は
約94,000であり、本ジオキシゲナーゼは分子量が約52,0
00の同一サブユニツトからなるホモのダイマーを形成し
ていると推定される。
(g) 精製方法; 粗酵素液をヒドロキシルアパタイド処理し、イオン交
換クロマトグラフイー(DEAE、トヨパール)および疎水
クロマトグラフイー(ブチルトヨパール)を組合せるこ
とにより精製される。
(h) 阻害、活性化および安定化; 酵素反応液に下記各阻害剤を加えて酵素活性に与える
影響を調べた。酵素反応条件はpH8.0、50℃で10分間、
阻害剤を加えない場合を100とした相対活性で阻害を評
価した。
本発明において、上記ジオキシゲナーゼは、上記活性
を有し且つシユードモナス属に属する菌株より産生され
るが、特に好ましくは、シユードモナス属に属する細菌
TMY1009株が産生する酵素である。
このシユードモナス属の細菌TMY1009株は、微工研へ
微工研菌寄第10362号として寄託されている。
かゝる細菌TMY1009株は、下記菌学的性質を有してい
る。
(i) 形態 1.細胞の形と大きさ:桿菌、0.8×1.1μm 2.運動性の有無と鞭毛の着生状態有り、極鞭毛1本 3.グラム染色性;陰性 (ii) 各種培地における生育状態 LB培地平板培養 円形でなめらかなコロニー形成、黄褐色 肉汁寒天板培養 コロニーは円形、表面はスムーズ、色はうすい黄色、
光沢あり 肉汁寒天斜面培養 表面はスムーズ、色はうすい黄色、光沢あり、色素拡
散は見られなかった。
肉汁液体培養 液表面での生育は認められなかった。液全体がやゝ濁
っていた。底部に菌体が沈降していた。
肉汁ゼラチン穿刺培養 全体に小さな菌塊、ゼラチン液化は認められなかっ
た。
リトマスミルク 底部に菌体沈降、ミルクの凝固、液化、pHの変化な
し。
(iii) 生理学的性質 (1) 硝酸塩の還元:陰性 (2) 色素の生成:カロチノイド極大吸収479、450
(425)nm (3) オキシダーゼ:陽性 (4) カタラーゼ:陽性 (5) 酵素に対する態度:好気的 (6) O−Fテスト:酸化的条件で有機酸生成 (7) 脱窒反応:陰性 (8) MRテスト:陰性 (9) VPテスト:陰性 (10)インドールの生成:陰性 (11)硫化水素の生成:陰性 (12)デンプンの加水分解:陽性 (13)クエン酸の利用 Koserの培地:陰性 Chvistensenの培地:陽性 (14)無機窒素源の利用 硝酸塩:陰性 アンモニウム塩:陽性 (15)ウレアーゼ:陰性 (16)糖類から酸及びガスの生成 酸生成 ガス生成 L−アラビノース + − D−キシロース + − D−グルコース + − D−マンノース + − D−フラクトース + − D−ガラクトース + − 麦芽糖 + − ショ糖 + − 乳 糖 + − トレハロース + − D−ソルビット − − D−マンニット − − イノシット − − グリセリン − − デンプン − − (17)その他の特徴 グルコン酸の酸化:陰性 アルギニンの分会:陰性 リジンの脱炭酸反応:陰性 オルニチンの脱炭酸反応:陰性 プロトカテキン酸の分解:メタ開裂 (18)その他 Tweenの分解 Tween40:陰性 Tween60:陰性 Tween80:陰性 DNase:陽性 3−ケト乳酸の生成:陰性 (iv) 生育範囲 温度 20〜33℃ pH 5.5〜10 Doubling Time 27℃LB培地(pH7.4)で2.5hrs (v) 炭素化合物の資化性 カテコール− ベンゼン− 安息香酸− フエルラ酸+ p−クマル酸+ プロトカテキン酸+ パラハイドロキシ安息香酸+ バニリン酸+ グルタミン酸ナトリウム+ 本発明におけるシユードモナス属に属し且つ前記ジオ
キシゲナーゼ活性を有する酵素を酸生し得る菌株、殊に
菌株TMY1009株から、目的とする前記酵素を得るには、
それ自体公知のシユードモナス属の菌株が生育する培地
中で菌体を培養し、得られた培養物から酵素を分離すれ
ばよい。
以下、上記菌株を生育および酵素を酸生するために使
用しうる培地の組成と酵素の抽出法について説明するが
これは単に説明のためであつて、本発明はこの組成の培
地および酵素の抽出法に限定されるわけではない。
炭素源としては、たとえばグルコース、フラクトース
などの炭水化物、エタノールのごとき有機化合物、コハ
ク酸などのごとき有機酸があげられ、これらは本発明の
菌株が利用できる1種または2種以上の炭素化合物を任
意に炭素源として利用できる。
また、窒素源としては、特に限定されないが例えば、
硫酸アンモニウム、硫酸アンモニウムなどの無機窒素化
合物、およびペプトンなどの有機窒素源が利用できる。
また、無機塩類としては、各種のリン酸塩、硫酸マグ
ネシウムなどが使用できる。さらに、微量の金属(鉄
塩、カルシウム塩など)を培地に含有させてもよい。
培養方法としては、振とう培養法、深部通気撹拌培養
法などの方法により行うことができる。培養温度は、例
えば20℃〜33℃、pHは6〜10程度の範囲が好ましくあげ
られる。また培養日数は、特に限定されないがたとえ
ば、通常は1〜7日の範囲で行われる。
このようにして酵素が生産蓄積された培養物中の菌体
を超音波処理により破壊して得られる無細胞抽出液を分
離し、得られた無細胞抽出液中の低分子物を除くために
リン酸ナトリウム緩衝液で透析処理することにより酵素
液が得られる。
かくして本発明方法においては、前記酵素液自体或い
は、その酵素液から精製された酵素を前記一般式[I]
のスチレン誘導体と好気的条件下で接触せしめ、かくし
て目的とするアルデヒド類を得ることが可能となる。
その際の温度は20〜50℃、好ましくは30〜40℃の範囲
が有利でありpHは6〜10、好ましくは6.5〜9.5範囲が望
ましい。
また反応は、バツチ方式または連続方式いずれで行な
ってもよく、さらに酵素は、固定化して使用しても差支
えない。
以下実施例を挙げて本発明を詳述する。
実施例(1) 酵素液の調製 1の栄養培地(LB)でTMY1009株を約22時間好気的
に27℃で振とう培養することにより湿菌体約3.5gが得ら
れた。菌体を集菌、洗浄後15mlの50mMリン酸ナトリウム
緩衝液に懸濁した後、超音波処理することにより菌体を
破壊し、遠心分離処理した(10,000×g、20min)。得
られた無細胞抽出液中の低分子物を除くために20mMリン
酸ナトリウム緩衝液(pH7.5)で透析を行ない粗酵素液
とした(タンパク濃度:15.4mg/ml)。
実施例(2) バニリンの製法 a.イソオイゲノール1μmolを含む450μの緩衝液(pH
7.5)に酵素液(15.4mg/ml)を50μ加え26℃で30分間
インキユベートする。50μの1N HClを加え酸性にし
たのち、500μの酢酸エチルで抽出する。抽出液をHPL
Cで定量分析した結果、0.16μmolのバニリンを認めた。
この結果から本酵素の力価を計算すると0.11ユニツトで
あった。ここで1ユニツトは1分間に1μmolのバニリ
ンを生成する酵素の量をいう。
HPLCの測定条件 機 種;Shimadzu LC−6A カラム;LiChrosorb RP−18(4.6×250mm) 溶 出;0.05%リン酸水(A)/アセトニトリル(B)
=70/30…(5分間)…(A)/(B)=70/30…(incr
easing 5% per min)…(A)/(B)=0/100 上記におけるバニリンの保持時間は6.1分 b.実施例aと同じ条件下に基質としてイソラボテン1μ
molを用いて行った結果、0.16μmolのバニリンを認め
た。また3,5−ジヒドロキシベンズアルデヒドも認めら
れた。
実施例(3) バニリンの製法 a.5−[2′−(4″−ヒドロキシ−3″−メトキシフ
エニル)ビニル]フエルラ酸1.2μmolを含む950μの
リン酸ナトリウム緩衝液(pH7.5)に酵素液(15.4mg/m
l)50μ加え27℃で30分間インキユベートした。酵素
1μmolが消費された時点で反応を止めた。この反応生
成物を1000μの酢酸エチルで抽出し、HPLCで定量分析
した結果、1μmolのバニリンと1μmolの5−ホルミル
フエルラ酸を認めた。HPLCの測定条件は、実施例(2)
のaと同条件で測定。
b.実施例(2)のaと同じ条件下に1,2−ビス−(4−
ヒドロキシ−3−メトキシフエニル)エチレン1μmol
を用いて反応し、酵素0.54μmolが消費された時点で反
応を止めた。この反応生成物を1000μの酢酸エチルで
抽出し、HPLCで定量分析した結果、1.1μmolのバニリン
を認めた。
実施例(4) p−ヒドロキシベンズアルデヒドの製造 実施例(2)のaと同じ条件下に基質としてピソイド
1μmolを用いて行つた。HPLCで定量分析した結果、0.1
6μmolのp−ヒドロキシベンズアルデヒドを認めた。
HPLCの測定条件は、実施例(2)のaと同じ条件で行
つた。
実施例(5) ジヒドロキシベンズアルデヒドの製造 実施例(2)のaと同じ条件下に基質としてアストリ
ジン1μmolを用いて行つた。HPLCで定量分析した結
果、0.026μmolのジヒドロキシベンズアルデヒドを認め
た。HPLCの測定条件は、実施例(2)のaと同じ条件で
行つた。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記一般式[I] 式中、 R1は炭素数1〜10の直鎖もしくは分岐状アルキル基、炭
    素数6〜10のアリール基、炭素数5〜15のシクロアルキ
    ル基、基−COOR1(ここでR1は水素原子または炭素数1
    〜10のアルキル基を示す)、ホルミル基または を示し、 但し、上記アルキル基、シクロアルキル基およびアリー
    ル基は置換基を有していてもよく、 R2、R3、R4、R5およびR6は同一もしくは異なり、それぞ
    れ水素原子、水酸基もしくはその配糖体、炭素数1〜10
    の直鎖もしくは分岐状アルキル基または炭素数1〜10の
    アルコキシ基を示すか、或いはこれらのうちの互いに隣
    接する2つの基は一緒になってCH2 、−OCH2
    または−OCH2 nO−(ここでnは1〜4の整数を
    示す)を形成していてもよい、 で表わされるスチレン誘導体を、シユードモナス属に属
    する細菌により産生され且つ以下の理化学的性質: (a) 作用および基質特異性 上記一般式[I]で表わされるスチレン誘導体中のベン
    ゼン環に共役したエチレン結合に選択的に作用しアルデ
    ヒド類に転換せしめる作用を有する。 (b) 至適pHおよび安定pHの範囲 至適pH:6〜10 安定pHの範囲:6.5〜9.5 (c) 作用適温の範囲 pH8.0で20〜50℃ (d) 失活条件 pH5以下または12以上で失活 温度60℃以上で失活 (e) 分子量 SDS−PAGE電気泳動法によって測定された分子量は52,00
    0であり、また、ゲル濾過法で求められた分子量は94,00
    0である (f) 阻害、活性化および安定化 酵素反応液に各阻害剤を加えてpH8.0、50℃で10分間反
    応させた後の酵素活性を、阻害剤を加えない場合の酵素
    活性を100とした相対活性で示すと次のとおりである を有するジオキシゲナーゼと好気的条件下に接触せしめ
    ることを特徴とするアルデヒド類の製造方法。
  2. 【請求項2】該菌株がTMY1009株である特許請求の範囲
    第1項記載の製造方法。
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