JPS6140395B2 - - Google Patents
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- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Description
技術分野：
本発明はアクリル酸エステル生産菌を用いたア
クリル酸エステルの製造方法、特に水酸基を有す
るアクリル酸エステルの製造方法に関する。
従来技術：
エステル合成をエステラーゼの逆反応で行う研
究は、古くから行われている。その一つに、リパ
ーゼを用いる反応において、酸成分とアルコール
成分を種々変えたときの研究報告がある（辻阪、
岩井、奥村ら、Biochemica et Biophysica
Acta、575（1979）p.156−165）。そこでは、酸
成分として酢酸、プロピオン酸、酪酸をはじめス
テアリン酸、オレイン酸、リンゴ酸、コハク酸な
どが検討され、アルコール成分としては１級アル
コール、１級ジオール、フエノール類、２級アル
コール、２級ジオール、３級アルコール、糖アル
コールなどのあらゆるアルコール類が検討されて
いる。そこに使用されているリパーゼ類は４種で
あり、それぞれの起源はAspergillus niger、
Rhizopus delemer、Geotrichum candidum、
Penicillium cyclopiumである。そのうちの前二
者が特に低分子量の酸に対してもエステル合成能
を有することが示されている。しかし、いずれに
しろ、この研究には酸成分として、アクリル酸が
用いられていない。本発明者は上記報告に開示さ
れたリパーゼ（天野製薬(株)製よび生化学工業(株)
製）を用いて検討したが、アクリル酸はいかなる
アルコール類ともエステル合成し得ないことを確
認した。その他の従来のエステル合成に関する報
告においても酸成分にアクリル酸を用いた反応は
報告されていない。
アクリル酸とアルコールとのエステル合成によ
り得られるアクリル酸エステルは、ビニル基を有
するため、種々の工業材料となり得る重合体を合
成するための単量体として極めて有用である。例
えば、このアクリル酸エステルを他の単量体と共
重合して得られる高分子は、粘着剤、接着剤、お
よびフイルムなどとして用いられる。さらに、ま
た、このアクリル酸エステルが水酸基を有するの
で親水性を持つ官能基としても作用し、それより
得られる重合体は易架橋性ポリマーとなり、接着
剤、塗料、その他の多くの用途を有しかつ新規な
用途開発も期待される。このようなアクリル酸エ
ステルの合成は、化学合成により可能ではある。
しかし、化学合成によると、反応条件が過酷であ
るため、そのための付帯設備とスペースと費用が
かさむ。しかも、作業環境が汚染されやすく環境
公害の原因にもなる。このエステル合成を微生物
を用いた生物学的反応により行うと、低温・低圧
という温和な条件下で反応できしかも基質特異性
を有するため、環境汚染のおそれがないうえに設
備費なども安くつく。
発明の目的：
本発明の目的は、アクリル酸と二価アルコール
とにより水酸基を有するアクリル酸エステルを生
産する新規な微生物を用いて、生物学的反応によ
りアクリル酸エステルを製造する方法を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、生物学的反応
により安全かつ安価にアクリル酸エステルを製造
する方法を提供することにある。本発明のさらに
他の目的は、アクリル酸エステル生産菌を用い
て、工業材料となり得る有用な重合体を合成する
ための単量体としてのアクリル酸エステルを製造
する方法を提供することにある。
発明の要旨：
本発明のアクリル酸エステルの製造方法は、ア
ルカリゲネス属に属する菌により、アクリル酸と
一般式HOROH（ただし、Ｒは炭素数２〜６の直
鎖のアルキレン基）で表されるアルコールとから
水酸基を有するアクリル酸エステルを生産するも
ので、そのことにより上記目的が達成される。ア
ルカリゲネス属菌はアルカリゲネス・フエーカリ
スであり、そのうちでも特に、アルカリゲネス・
フエーカリスTH836株およびアルカリゲネス・
フエーカリスTK4935株のうちの少なくとも一方
である。二価アルコールとしては両末端に水酸基
を有する炭素数２〜６の直鎖状アルコールであ
り、それはエチレングリコール、１・３ジヒドロ
キシプロパン、１・４ジヒドロキシブタン、１・
５ジヒドロキシペンタンおよび１・６ジヒドロキ
シヘキサンである。
本発明のアクリル酸エステル製造方法を反応式
で表すと、
の反応が行われる。
本発明のアクリル酸エステルの製造に用いられ
る微生物は、化学工業原料を扱つている工場など
の土壌（茨木市、豊橋市）から分離・採集した新
菌株である。この新菌株は、後述する菌学的性状
をもとに「Bergey’ｓ Manual of
Determinative Bacterology、8th editor、1974」
の細菌分類書を参考にして同定され、アルカリゲ
ネス属に属する細菌であるところから、それぞ
れ、アルカリゲネス・フエーカリス
（Alcaligenes faecalies）TH836株（受託番号：
微工研菌寄第7083号（FERM Ｐ−7083））およ
びアルカリゲネス・フエーカリス（Alcaligenes
faecalis）TK4935（受託番号：微工研菌寄第
7084号（FERM Ｐ−7084））と命名された。
菌学的性質
本発明のアクリル酸エステルの製造に用いられ
るAlcaligenes faecalis TH836株とAlcaligenes
faecalis TK4935株の菌学的性質を第１表に示
す。
Technical Field: The present invention relates to a method for producing acrylic esters using acrylic ester-producing bacteria, and particularly to a method for producing acrylic esters having a hydroxyl group. Prior Art: Research on performing ester synthesis by reverse reaction of esterase has been conducted for a long time. One of them is a research report on various changes in acid and alcohol components in a reaction using lipase (Tsujisaka et al.
Iwai, Okumura et al., Biochemica et Biophysica
Acta, 575 (1979) p.156−165). As acid components, acetic acid, propionic acid, butyric acid, stearic acid, oleic acid, malic acid, succinic acid, etc. were investigated, and as alcohol components, primary alcohols, primary diols, phenols, secondary alcohols, Various alcohols such as diols, tertiary alcohols, and sugar alcohols are being considered. There are four types of lipases used there, and the origin of each is Aspergillus niger,
Rhizopus delemer, Geotrichum candidum,
It is Penicillium cyclopium. It has been shown that the first two of these have the ability to synthesize esters, especially from low molecular weight acids. However, in any case, acrylic acid was not used as the acid component in this study. The present inventor has developed the lipase disclosed in the above report (manufactured by Amano Pharmaceutical Co., Ltd. and Seikagaku Corporation).
However, it was confirmed that acrylic acid cannot be ester-synthesized with any alcohol. Even in other reports on conventional ester synthesis, there are no reports of reactions using acrylic acid as the acid component. Acrylic acid esters obtained by ester synthesis of acrylic acid and alcohol have vinyl groups and are therefore extremely useful as monomers for synthesizing polymers that can be used as various industrial materials. For example, polymers obtained by copolymerizing this acrylic ester with other monomers are used as adhesives, adhesives, films, and the like. Furthermore, since this acrylic acid ester has a hydroxyl group, it also acts as a hydrophilic functional group, and the polymer obtained from it becomes an easily crosslinkable polymer, which has many uses such as adhesives, paints, and others. The development of new applications is also expected. Synthesis of such acrylic esters is possible by chemical synthesis.
However, chemical synthesis requires harsh reaction conditions and requires additional equipment, space, and cost. Moreover, the working environment is likely to be contaminated, causing environmental pollution. If this ester synthesis is carried out by a biological reaction using microorganisms, the reaction can be carried out under mild conditions of low temperature and low pressure, and since it has substrate specificity, there is no risk of environmental pollution and equipment costs are low. Purpose of the invention: The purpose of the present invention is to provide a method for producing acrylic esters by biological reaction using a novel microorganism that produces acrylic esters having hydroxyl groups from acrylic acid and dihydric alcohol. It is in. Another object of the present invention is to provide a method for safely and inexpensively producing acrylic esters by biological reactions. Still another object of the present invention is to provide a method for producing acrylic ester as a monomer for synthesizing useful polymers that can be used as industrial materials using acrylic ester producing bacteria. Summary of the invention: The method for producing an acrylic acid ester of the present invention involves the production of acrylic acid and an alcohol represented by the general formula HOROH (where R is a linear alkylene group having 2 to 6 carbon atoms) using a bacterium belonging to the genus Alcaligenes. The above objective is achieved by producing an acrylic ester having a hydroxyl group from. The genus Alcaligenes is Alcaligenes faecalis, especially Alcaligenes faecalis.
faecalis TH836 strain and alcaligenes
faecalis TK4935 strain. Dihydric alcohols are linear alcohols with 2 to 6 carbon atoms and hydroxyl groups at both ends, such as ethylene glycol, 1,3 dihydroxypropane, 1,4 dihydroxybutane, 1,
5-dihydroxypentane and 1.6-dihydroxyhexane. The method for producing acrylic acid ester of the present invention is expressed by a reaction formula: reaction takes place. The microorganism used in the production of the acrylic ester of the present invention is a new strain isolated and collected from the soil of factories that handle raw materials for the chemical industry (Ibaraki City, Toyohashi City). This new strain was developed based on the mycological properties described below.
Determinative Bacterology, 8th editor, 1974”
Alcaligenes faecalis strain TH836 (accession number:
FERM P-7083) and Alcaligenes faecalis (FERM P-7083)
faecalis) TK4935 (Accession number:
It was named No. 7084 (FERM P-7084). Mycological properties Alcaligenes faecalis TH836 strain and Alcaligenes used in the production of the acrylic ester of the present invention
Table 1 shows the mycological properties of strain TK4935 faecalis.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】
菌株の同定
次に本発明に用いられる菌株をAlcaligenes属
に属する菌株であると同定した根拠を以下に示
す。
本菌株TH836株およびTK4935株はいずれも上
記試験結果より「グラム陰性であり、***により
増殖する好気性細菌であり光合成によつては増殖
しない」という特徴を有する。このような細菌
は、Bergey’ｓ Manualによれば第７部に分類
されている。ここに属する科および属は次のよう
になる。
１ Pseudomonadaceae科
２ Azotobacteraceae科
３ Rhyzobiaceae科
４ Methylomonadaceae科
５ Halobacteriaceae科
６ Alcaligenes属
７ Acetobacter属
８ Brucella属
９ Bordetella属
10 Francisella属
11 Thermus属
これら11の科と属の性状と、本菌株TH836株
およびTK4935株の性状とを以下に比較する。
本菌株はいずれもAlcaligenes属を除く10の
科・属とは第２表に示す菌学的性質において全く
異なる。[Table] Identification of bacterial strain Next, the basis for identifying the bacterial strain used in the present invention as belonging to the genus Alcaligenes is shown below. Both the TH836 strain and the TK4935 strain are characterized by being ``Gram-negative, aerobic bacteria that proliferate by division, and do not proliferate by photosynthesis'' according to the above test results. Such bacteria are classified in Division 7 according to Bergey's Manual. The families and genera included here are as follows. 1 Family Pseudomonadaceae 2 Family Azotobacteraceae 3 Family Rhyzobiaceae 4 Family Methylomonadaceae 5 Family Halobacteriaceae 6 Genus Alcaligenes 7 Genus Acetobacter 8 Genus Brucella 9 Genus Bordetella 10 Genus Francisella 11 Genus Thermus Characteristics of these 11 families and genera, and the strains TH836 and TK4935 The properties are compared below. All of these strains are completely different from the 10 families and genera except for the genus Alcaligenes in the mycological properties shown in Table 2.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】
以上の結果から、本発明のアクリル酸エステル
の製造に用いられる菌株TH836株およびTK4935
株はAlcaligenes属に属する細菌であると同定さ
れる。次に本菌株の種を決定するためにこの属の
既知の４種と比較した結果を第４表に示す。[Table] From the above results, the bacterial strains TH836 and TK4935 used for the production of the acrylic ester of the present invention
The strain is identified as a bacterium belonging to the genus Alcaligenes. Next, in order to determine the species of this strain, Table 4 shows the results of comparison with four known species of this genus.
【表】【table】
【表】
本菌株は、いずれもAlcaligenes faecalisと
は、プロピオン酸と酪酸の資化性能を欠く点が異
なるにすぎず、他の特徴はすべてこれと一致す
る。よつて、本菌株をAlcaligenes faecalisにき
めて近縁の菌株でありAlcaligenes faecalisと同
定した。
培養条件
培地としては格別である必要はなく、肉エキ
ス、酵母エキス、麦芽エキス、ペプトンなどの有
機栄養源、およびリン酸塩、マグネシウム、ナト
リウム、カリウム、マンガン、鉄などの無機栄養
源等を適宜含有する通常の培地でよい。
炭素源としては、炭素源資化性試験において基
質となつた各種アミノ酸、TCAサイクルメンバ
ーの有機酸などが用いられる。窒素源としては、
硝酸塩、亜硝酸塩およびアンモニウム塩などの無
機窒素やアミノ基の有機窒素などが用いられる。
培養温度は20℃〜35℃好ましくは25℃〜30℃であ
る。培養PHは５〜８好ましくは6.5〜7.5であり、
１日〜３日間好気的に撹拌又は振とうしながら培
養を行なう。
反応組成
本発明のエステル反応は、このような培養条件
のもとで本菌株を培養し、その休止菌体、菌体抽
出液（粗酵素液）、精製酵素、固定化菌体および
固定化酵素状態のうちの少なくとも一つを適当に
選んで用いる。本発明の水酸基を有するアクリル
酸エステルの合成に必要な反応系の基本組成は第
５表に示される。なお、この合成に当つて媒体を
用いる場合には水媒体とするのが一般的である。[Table] The present strain differs from Alcaligenes faecalis only in that it lacks the ability to assimilate propionic acid and butyric acid, and all other characteristics are consistent with this strain. Therefore, this bacterial strain was determined to be Alcaligenes faecalis and was identified as Alcaligenes faecalis as it is a closely related strain. Culture conditions The medium does not need to be special, and organic nutritional sources such as meat extract, yeast extract, malt extract, and peptone, and inorganic nutritional sources such as phosphate, magnesium, sodium, potassium, manganese, and iron may be used as appropriate. Any ordinary medium containing the above ingredients may be used. As carbon sources, various amino acids that served as substrates in the carbon source assimilation test, organic acids of TCA cycle members, etc. are used. As a nitrogen source,
Inorganic nitrogen such as nitrates, nitrites and ammonium salts and organic nitrogen such as amino groups are used.
The culture temperature is 20°C to 35°C, preferably 25°C to 30°C. Culture pH is 5-8, preferably 6.5-7.5,
Culture is carried out aerobically with stirring or shaking for 1 to 3 days. Reaction composition The ester reaction of the present invention is carried out by culturing the present bacterial strain under such culture conditions, and then producing the resting bacterial cells, bacterial cell extract (crude enzyme solution), purified enzyme, immobilized bacterial cells, and immobilized enzyme. Appropriately select and use at least one of the states. The basic composition of the reaction system necessary for the synthesis of the hydroxyl group-containing acrylic ester of the present invention is shown in Table 5. Note that when a medium is used in this synthesis, it is generally an aqueous medium.
【表】
菌体および抽出液の添加量は、菌体懸濁液とし
て最終濃度が660nｍの吸光度（OD660）で0.1以
上、通常は1.0〜20範囲にある。菌体抽出液は、
菌体を超音波破砕機やフレンチプレスで処理して
得られ、280nｍの吸光度（A280）が0.1以上、通
常は0.5〜20.0の範囲で用いられる。
反応PHは５〜９の範囲にあればよい。好ましく
は6.5〜7.5である。
アクリル酸の使用可能な濃度は、0.1%(v/v)〜
５%(v/v)であり、好ましくは0.5%(v/v)〜２%
（ｖ／ｖ）の範囲に選ばれる。アクリル酸の使用によ
り反応系組成のPHが低下しアクリル酸の消費と共
にPHが上昇する。このようなPH変動を極小にし反
応系のPHが常時７前後になるようにするために本
基本組成ではバツフアーとして0.2Mのリン酸バ
ツフアーが用いられる。リン酸バツフアーに代え
て重炭酸−炭酸Naバツフアー、トリス塩酸バツ
フアーなどを用いることもできる。バツフアー濃
度も0.2Mに限定されることはなく、使用される
アクリル酸量や反応速度などに応じて適宜選択さ
れる。
前記二価アルコールは、酵素の安定化に悪影響
を与えることがないため量的な制限は特にない。
しかし、アクリル酸１モル当り、少なくとも0.5
モルの二価アルコールが用いられる。上記アルコ
ールの使用量の上限は前記のようにいくら多くて
もよいが、通常0.5%(v/v)〜10%(v/v)で用いられ
る。モル比ではアクリル酸１モル当り通常0.5〜
50モル、好ましくは１〜20モルの二価アルコール
が用いられる。ジヒドロキシアルコールの添加量
に応じて生成する水酸基を有するアクリル酸エス
テルの量も多くなる。反応温度は20℃〜40℃の範
囲内であれば良い。好ましくは25℃〜35℃であ
る。反応時間は基質添加量により幾分異なるが約
10分以上であれば検出可能である。
生成物の検出
反応終了後の系から菌体を遠心分離により除
く。その上澄液を直接ガスクロマトグラフあるい
は液体クロマトグラフにかけ生成物質の検出定量
を行なうか、もしくはその上澄液を必要に応じて
さらに熱処理（例えば100℃にて１分間）し夾雑
する蛋白を除去してからガスクロマトグラフもし
くは液体クロマトグラフにかけ生成物質の検出定
量を行なう。検出は次のような条件で行なわれ
る。
ガスクロマトグラフ
機 種 日立163型ガスクロマトグラフ
検出方法 FID
カラム Tenax GC（１ｍ）
カラム温度 230℃
キヤリアガス 窒 素
流 量 30ml/min
液体クロマトグラフ
機 種 Varianモデル5000
カラム MCH10
溶離液 水：アセトントリル＝50：50
流 量 1.0ml/min
波 長 200nｍ
例えば、アクリル酸と１・４ブタンジオールと
の反応で生成するヒドロキシブチルアクリレート
についてはガスクロマトグラフでは約５分後、液
体クロマトグラフでは約４分後にピークが現われ
る。二価アルコールがエチレングリコールであれ
ばヒドロキシエチルアクリレートが生成され、液
体クロマトグラフでは3.2分にピークが見られ
る。
生成物質の確認
生成物質の確認は次のようにして行なつた。
１ アクリル酸、二価アルコールおよび酵素の３
者が同時に存在したときだけ、生成物のピーク
が見られ（液体クロマトグラフにて）、そのピ
ークが時間とともに増加する。
２ ガスクロマトグラフおよび／もしくは液体ク
ロマトグラフにより既知物質と同じリテンシヨ
ンタイムを示した。（既知物質は化学合成にて
入手した）
３ GC−Mass（日立製）によるCI法により生成
物質が既知物質と同じ分子量であることを確認
した。
生成されたアクリル酸エステルを採取するには
常法の蒸留もしくは溶剤抽出が用いられる。
酵素の安定性
Alcaligenes faecalis TH836株のエステル化能
を有する酵素の安定性について、超音波破砕時
（海上電気(株)のTA4280振動子4280S；２〜4Aにて
使用）の酵素の安定性を第１図に示す。図はソニ
ツク処理時間とヒドロキシブチルアクリレートの
生成反応活性との関係を示している。活性は、１
分間にヒドロキシブチルアクリレート１μmol生
成したとき１ユニツトとした。第１図から本菌株
TH836株のエステル化酵素は比較的安定である
ことがわかる。
エステル化反応におけるPH
反応系組成とそこに用いる各種バツフアーを下
記のように調整し、本菌株TH836株を用いたヒ
ドロキシブチルアクリレートの生成に及ぼすPHの
影響を調べた。その結果を第２図に示す。図から
酵素活性はPH５〜10付近までであることがわか
る。[Table] The amount of bacterial cells and extract to be added is such that the final concentration as a bacterial cell suspension is 0.1 or more in terms of absorbance at 660 nm (OD660), usually in the range of 1.0 to 20. The bacterial cell extract is
It is obtained by treating bacterial cells with an ultrasonic crusher or a French press, and is used when the absorbance at 280 nm (A280) is 0.1 or more, usually in the range of 0.5 to 20.0. The reaction pH may be in the range of 5 to 9. Preferably it is 6.5 to 7.5. The usable concentration of acrylic acid is 0.1% (v/v) ~
5% (v/v), preferably 0.5% (v/v) to 2%
(v/v). The use of acrylic acid lowers the PH of the reaction system composition, and as acrylic acid is consumed, the PH increases. In order to minimize such PH fluctuations so that the PH of the reaction system is always around 7, a 0.2M phosphoric acid buffer is used as a buffer in this basic composition. In place of the phosphate buffer, bicarbonate-sodium carbonate buffer, Tris-hydrochloric acid buffer, etc. can also be used. The buffer concentration is not limited to 0.2M, but is appropriately selected depending on the amount of acrylic acid used, reaction rate, etc. There is no particular quantitative restriction on the dihydric alcohol since it does not adversely affect the stabilization of the enzyme.
However, per mole of acrylic acid, at least 0.5
molar dihydric alcohol is used. The upper limit of the amount of alcohol to be used may be as high as described above, but it is usually used in the range of 0.5% (v/v) to 10% (v/v). The molar ratio is usually 0.5 to 1 mole of acrylic acid.
50 mol, preferably 1 to 20 mol of dihydric alcohol are used. The amount of acrylic acid ester having a hydroxyl group produced increases depending on the amount of dihydroxy alcohol added. The reaction temperature may be within the range of 20°C to 40°C. Preferably it is 25°C to 35°C. The reaction time varies somewhat depending on the amount of substrate added, but is approximately
Detection is possible for 10 minutes or more. Detection of products After the reaction, remove the bacterial cells from the system by centrifugation. The supernatant can be directly subjected to gas chromatography or liquid chromatography to detect and quantify the produced substances, or if necessary, the supernatant can be further heat-treated (for example, at 100°C for 1 minute) to remove contaminating proteins. After that, the product is detected and quantified by gas chromatography or liquid chromatography. Detection is performed under the following conditions. Gas chromatograph Model Hitachi 163 gas chromatograph Detection method FID column Tenax GC (1 m) Column temperature 230°C Carrier gas Nitrogen Flow rate 30 ml/min Liquid chromatograph Model Varian model 5000 Column MCH10 Eluent Water: Acetonetrile = 50:50 Flow rate: 1.0 ml/min Wavelength: 200 nm For example, for hydroxybutyl acrylate produced by the reaction of acrylic acid and 1,4-butanediol, a peak appears after about 5 minutes in a gas chromatograph and about 4 minutes in a liquid chromatograph. If the dihydric alcohol is ethylene glycol, hydroxyethyl acrylate is produced, and a peak can be seen at 3.2 minutes in liquid chromatography. Confirmation of produced substances The produced substances were confirmed as follows. 1 Acrylic acid, dihydric alcohol and enzyme 3
A product peak is seen (in liquid chromatography) only when both are present at the same time, and the peak increases with time. 2 Showed the same retention time as known substances by gas chromatography and/or liquid chromatography. (The known substance was obtained through chemical synthesis.) 3 It was confirmed by the CI method using GC-Mass (manufactured by Hitachi) that the produced substance had the same molecular weight as the known substance. Conventional distillation or solvent extraction is used to collect the produced acrylic ester. Enzyme Stability Regarding the stability of the enzyme having esterification ability of Alcaligenes faecalis TH836 strain, we investigated the stability of the enzyme during ultrasonic disruption (TA4280 oscillator 4280S from Kaiyo Denki Co., Ltd. used in 2 to 4A). Shown in Figure 1. The figure shows the relationship between the sonic treatment time and the reaction activity for producing hydroxybutyl acrylate. The activity is 1
One unit was defined as 1 μmol of hydroxybutyl acrylate produced per minute. From Figure 1, this strain
It can be seen that the esterification enzyme of the TH836 strain is relatively stable. PH in the esterification reaction The reaction system composition and various buffers used therein were adjusted as shown below, and the influence of PH on the production of hydroxybutyl acrylate using the present strain TH836 was investigated. The results are shown in FIG. It can be seen from the figure that the enzyme activity is around pH 5 to 10.
【表】【table】
【表】
実施例：
以下に本発明を実施例により具体的に説明す
る。
実施例 １
（菌体懸濁液の調製）
肉エキス10ｇ、ポリペプトン10ｇ、NaCl ５
ｇ、蒸留水１、そしてPH7.0の組成の肉汁液体
培地100mlを調製した。これを500ml容坂口フラス
コに入れ殺菌して後、これにAlcaligenes
faecalis TH836株を植菌した。これを30℃にて
24時間振とう培養した。この培養液を遠心分離
（10000rpm、10min.）し、沈澱した菌体をPH7.0
のリン酸バツフアー0.05Mにて１回洗浄した。こ
の菌体を同じバツフアーにてOD660＝10.0になる
ように希釈し、これを菌体懸濁液とした。
（粗酵素液の調製）
得られた菌体懸濁液を海上電気製超音波破砕機
にて氷冷水で冷却しつつ20分間破砕した。これを
遠心分離（15000rpm、30分間）し、その上澄液
を粗酵素液とした。
（反応組成）
次の反応組成にて30℃で反応し、得られた生成
物をガスクロマトグラフを用いて分析した。[Table] Examples: The present invention will be specifically explained below with reference to Examples. Example 1 (Preparation of bacterial cell suspension) Meat extract 10g, polypeptone 10g, NaCl 5
1 g, distilled water, and 100 ml of a broth liquid medium having a pH of 7.0. Put this in a 500ml Sakaguchi flask and sterilize it, then add Alcaligenes to it.
faecalis TH836 strain was inoculated. This at 30℃
Cultured with shaking for 24 hours. This culture solution was centrifuged (10,000 rpm, 10 min.), and the precipitated bacterial cells were collected at a pH of 7.0.
Washed once with 0.05M phosphate buffer. The cells were diluted with the same buffer to give an OD660 of 10.0, and this was used as a cell suspension. (Preparation of Crude Enzyme Solution) The obtained bacterial cell suspension was crushed for 20 minutes while cooling with ice-cold water using an ultrasonic crusher manufactured by Kaiyo Denki. This was centrifuged (15,000 rpm, 30 minutes), and the supernatant was used as a crude enzyme solution. (Reaction Composition) A reaction was carried out at 30°C with the following reaction composition, and the obtained product was analyzed using a gas chromatograph.
【表】
１・４ブタンジオールの濃度は最終濃度で10.0
%(v/v)、5.0%(v/v)、3.0%(v/v)、1.0%(v/v)、
0.5%(v/v)とした。
（結 果）
１・４ブタンジオール濃度のエステル生成にお
よぼす影響を調べた。その結果を第３図に示す。
エステル生成量は対アクリル酸収率（モル％）で
表示される。１・４ブタンジオール量が多くなる
につれ生成するヒドロキシブチルアクリレートの
量も多くなることがわかる。また、アクリル酸10
％（最終濃度）と１・４ブタンジオール10％（最
終濃度）との（１：１の）反応でもジアクリレー
トの生成は生成アクリル酸エステルの１％以下で
あつた。しかし、アクリル酸と二価アルコールと
の比が１：２以上になるとジアクリレートはまつ
たく生成しなかつた。化学合成においてはアクリ
ル酸と二価アルコールとを１：１で反応させる
と、生成したアクリル酸エステルに対し５〜15％
のジアクリレートが生成する。ジアクリレートは
重合時の反応系をゲル化させるため、それが生成
しないようにすることが必要である。化学合成で
はそれは極めてむつかしい。それゆえ、重合時の
仕込み濃度を低くおさえねばならないという欠点
があつた。本発明のエステル反応においてはジア
クリレートの生成は微量もしくは皆無であるた
め、このような問題はない。
実施例 ２
実施例１で示した培地にて同様にAlcaligenes
faecalis TH836株とAlcaligenes faecalis
TK4935株をそれぞれ培養した。得た各菌体を
OD660＝10.0になるように0.05Mのリン酸バツフ
アー（PH7.0）にて、菌体懸濁液を調製した。こ
の菌体懸濁液を実施例１と同様に処理して粗酵素
液を調製した。この菌体懸濁液もしくは市販の酵
素液を用いて次の反応組成にて30℃で２時間反応
を行つた。市販のリパーゼとしては、
Aspergillusに属する糸状菌から生産されたリパ
ーゼ（リパーゼAP：天野製薬(株)）およびMucor
に属する糸状菌から生産されたリパーゼ（リパー
ゼＭ−AP：天野製薬(株)）を用いた。[Table] The final concentration of 1,4-butanediol is 10.0.
%(v/v), 5.0%(v/v), 3.0%(v/v), 1.0%(v/v),
It was set to 0.5% (v/v). (Results) The influence of 1,4-butanediol concentration on ester production was investigated. The results are shown in FIG.
The amount of ester produced is expressed as a yield (mol%) based on acrylic acid. It can be seen that as the amount of 1,4-butanediol increases, the amount of hydroxybutyl acrylate produced also increases. Also, acrylic acid 10
Even in a (1:1) reaction between 10% (final concentration) and 10% (final concentration) of 1.4-butanediol, the formation of diacrylate was less than 1% of the acrylic ester produced. However, when the ratio of acrylic acid to dihydric alcohol was 1:2 or more, diacrylate was not produced at all. In chemical synthesis, when acrylic acid and dihydric alcohol are reacted at a ratio of 1:1, the amount of acrylic acid ester produced is 5-15%.
of diacrylate is produced. Since diacrylate causes gelation of the reaction system during polymerization, it is necessary to prevent its formation. This is extremely difficult in chemical synthesis. Therefore, there was a drawback that the feed concentration during polymerization had to be kept low. In the ester reaction of the present invention, there is no such problem because diacrylate is produced in a very small amount or not at all. Example 2 Alcaligenes was similarly grown in the medium shown in Example 1.
faecalis TH836 strain and Alcaligenes faecalis
Each strain of TK4935 was cultured. Each bacterial cell obtained
A bacterial cell suspension was prepared in 0.05M phosphate buffer (PH7.0) so that OD660=10.0. This cell suspension was treated in the same manner as in Example 1 to prepare a crude enzyme solution. Using this bacterial cell suspension or a commercially available enzyme solution, a reaction was carried out at 30°C for 2 hours with the following reaction composition. As a commercially available lipase,
Lipase produced from filamentous fungi belonging to Aspergillus (Lipase AP: Amano Pharmaceutical Co., Ltd.) and Mucor
A lipase produced from a filamentous fungus (Lipase M-AP: Amano Pharmaceutical Co., Ltd.) was used.
【表】【table】
【表】
市販リパーゼの酵素溶液濃度は３mg/mlであつ
た。１・６ヘキサンジオールの使用量は0.1ｇで
あつた。この場合には反応系の固形濃度を調整す
る意味で水0.1mlを系にさらに添加した。生成物
質を液体クロマトグラフもしくはガスクロマトグ
ラフで確認した。いずれの反応系においてもジア
クリレート生成は検出されなかつた。結果を第６
表に示す。[Table] The enzyme solution concentration of commercially available lipase was 3 mg/ml. The amount of 1.6 hexanediol used was 0.1 g. In this case, 0.1 ml of water was further added to the reaction system in order to adjust the solid concentration of the reaction system. The produced substance was confirmed by liquid chromatography or gas chromatography. No diacrylate formation was detected in any of the reaction systems. 6th result
Shown in the table.
【表】
実施例 ３
実施例１と同様にして得たTH836株および
TK4935株の培養菌体を遠心分離後、0.05M（PH
7.0）のリン酸バツフアーにてOD660が10.0の菌
体懸濁液を調製した。この菌体懸濁液に３倍量の
アセトン（−20℃）を加え、10分間撹拌した後遠
心分離（10000rpm、10分）した。沈澱した菌体
をさらにアセトンにて２回洗浄した。これを吸引
式デシケータ中にて完全に乾燥し、アセトンドラ
イ菌体を得た。この菌体を用いて反応を行なつ
た。[Table] Example 3 TH836 strain obtained in the same manner as Example 1 and
After centrifuging the cultured cells of TK4935 strain, 0.05M (PH
A cell suspension with an OD660 of 10.0 was prepared in a phosphate buffer (7.0). Three times the amount of acetone (-20°C) was added to this cell suspension, stirred for 10 minutes, and then centrifuged (10,000 rpm, 10 minutes). The precipitated bacterial cells were further washed twice with acetone. This was completely dried in a suction type desiccator to obtain acetone-dried bacterial cells. A reaction was carried out using this bacterial cell.
【表】【table】
【表】
反応は30℃にて２時間行なつた。その結果、対
アクリル酸収率（モル％）はTH836株では4.2
％、そしてTK4935株では4.5％であつた。
実施例 ４
実施例１と同様にして得たTH836株の粗酵素
液を第７表に示したように常法に従つて精製し、
比活性が40倍になつた部分精製酵素を得た。[Table] The reaction was carried out at 30°C for 2 hours. As a result, the yield (mol%) of acrylic acid was 4.2 for strain TH836.
%, and for the TK4935 strain it was 4.5%. Example 4 The crude enzyme solution of TH836 strain obtained in the same manner as in Example 1 was purified according to a conventional method as shown in Table 7.
A partially purified enzyme with a 40-fold increase in specific activity was obtained.
【表】
この活性は、アクリル酸と１・４ブタンジオー
ルとの反応におけるヒドロキシブチルアクリレー
トの生成によつて評価された。
次にこの部分精製酵素をセフアロース4Bに
CNBr活性化法（R.Axen、Nature、214、1302
（1967））で固定化した。得られた固定化酵素を内
径12mm長さ30cmのカラムに詰め、上部から下記の
組成の反応液を10cm／１時間の流速で流した。そ
の結果、対アクリル酸当り１モル％の収率でヒド
ロキシブチルアクリレートが生成された。Table: The activity was evaluated by the formation of hydroxybutyl acrylate in the reaction of acrylic acid with 1,4 butanediol. Next, convert this partially purified enzyme into Sepharose 4B.
CNBr activation method (R.Axen, Nature, 214 , 1302
(1967)). The obtained immobilized enzyme was packed into a column with an inner diameter of 12 mm and a length of 30 cm, and a reaction solution having the composition shown below was flowed from the top at a flow rate of 10 cm/hour. As a result, hydroxybutyl acrylate was produced at a yield of 1 mol % based on acrylic acid.
【表】
実施例 ５
実施例１と同様にして得たTH836株および
TK4935株の菌体懸濁液および粗酵素液をそれぞ
れ用い、次の反応系のもとでジアクリレートの加
水分解能を調べた。[Table] Example 5 TH836 strain obtained in the same manner as in Example 1 and
The ability to hydrolyze diacrylate was investigated using the TK4935 strain cell suspension and crude enzyme solution under the following reaction system.
【表】【table】
【表】
上記反応系を30℃にインキユベートするとジヒ
ドロキシアクリレートは５〜10時間のうちに消失
し、それに対応するアクリル酸エステルとアクリ
ル酸とが生成した。
発明の効果：
本発明のアクリル酸エステルの製造方法では、
菌株Alcaligenes faecalis TH836およびTK4935
を用いて、アクリル酸と二価アルコールとを含有
する反応系から水酸基を有するアクリル酸エステ
ルを製造蓄積させることができる。エステル化に
必要な酵素は、培地の種類に無関係に、菌体増殖
に比例して生産される。この生成物アクリル酸エ
ステルはビニル基を有するため、工業材料となり
うる重合体を合成するための単量体として極めて
有用である。この生成物を他の既知単量体と共重
合して得られる高分子は粘着剤、接着剤、フイル
ムなどとして用いられうる。しかも、この生成物
は水酸基を有するため、親水性をもちしかも官能
基としても作用するので、他の多くの用途に利用
されうる。
さらに、本発明のエステル反応において、ジア
クリレートがほとんど生成されない。ジアクリレ
ートが系内に生成されなければ、重合反応中にゲ
ル化が起こらず、したがつてエステル反応出発物
質の高濃度仕込みが可能となる。その結果、新規
な特徴をもつ高分子を得ることも可能である。微
量ながらジアクリレートが系内に生成されても、
本菌株はいずれもこれに対応するアクリル酸エス
テルとアクリル酸とに加水分解する能力を有する
という利点がある。[Table] When the above reaction system was incubated at 30°C, dihydroxyacrylate disappeared within 5 to 10 hours, and corresponding acrylic ester and acrylic acid were produced. Effect of the invention: In the method for producing acrylic ester of the present invention,
Strains Alcaligenes faecalis TH836 and TK4935
Using this method, an acrylic acid ester having a hydroxyl group can be produced and accumulated from a reaction system containing acrylic acid and a dihydric alcohol. Enzymes necessary for esterification are produced in proportion to cell growth, regardless of the type of medium. Since the acrylic acid ester product has a vinyl group, it is extremely useful as a monomer for synthesizing polymers that can be used as industrial materials. Polymers obtained by copolymerizing this product with other known monomers can be used as adhesives, adhesives, films, etc. Furthermore, since this product has a hydroxyl group, it is hydrophilic and also acts as a functional group, so it can be used for many other purposes. Furthermore, in the ester reaction of the present invention, hardly any diacrylate is produced. If diacrylate is not produced in the system, gelation will not occur during the polymerization reaction, and therefore a high concentration of the ester reaction starting material can be charged. As a result, it is also possible to obtain polymers with novel characteristics. Even if a small amount of diacrylate is generated in the system,
This strain has the advantage of having the ability to hydrolyze the corresponding acrylic acid ester and acrylic acid.
第１図は本発明のアクリル酸エステルの製造に
用いられる菌株Alcaligenes faecalis TH836のエ
ステル化酵素の安定性を示す図、第２図は同じく
TH836株のエステル化酵素のPHによる影響を示
す図、第３図は同じくTH836株のエステル生成
能の１・４ブタンジオール濃度による影響を示す
図である。
Figure 1 is a diagram showing the stability of the esterification enzyme of the bacterial strain Alcaligenes faecalis TH836 used for the production of the acrylic ester of the present invention, and Figure 2 is the same.
FIG. 3 is a diagram showing the influence of PH on the esterification enzyme of strain TH836, and FIG. 3 is a diagram showing the influence of 1,4-butanediol concentration on the ester production ability of strain TH836.
Claims (1)
ル酸と一般式HOROH（ただし、Ｒは炭素数２〜
６の直鎖のアルキレン基）で表される二価アルコ
ールとからアクリル酸エステルを生産する、微生
物によるアクリル酸エステルの製造方法。 ２ 前記アルカリゲネス属菌がアルカリゲネス・
フエーカリスである特許請求の範囲第１項に記載
の製造方法。 ３ 前記アルカリゲネス・フエーカリスがアルカ
リゲネス・フエーカリスTH836株およびアルカ
リゲネス・フエーカリスTK4935株のうちの少な
くとも一方である特許請求の範囲第２項に記載の
製造方法。[Claims] 1. Acrylic acid and the general formula HOROH (where R has 2 to 2 carbon atoms) are produced by a bacterium belonging to the genus Alcaligenes.
A method for producing an acrylic ester using a microorganism, in which the acrylic ester is produced from a dihydric alcohol represented by a linear alkylene group (6). 2 The Alcaligenes bacterium is Alcaligenes
The manufacturing method according to claim 1, which is faecalis. 3. The production method according to claim 2, wherein the Alcaligenes faecalis is at least one of Alcaligenes faecalis strain TH836 and Alcaligenes faecalis TK4935 strain.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7303885A JPS60227689A (en) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | Production of acrylic ester by microorganism producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7303885A JPS60227689A (en) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | Production of acrylic ester by microorganism producing the same |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9525083A Division JPS59220196A (en) | 1983-05-30 | 1983-05-30 | Microorganism capable of producing acrylic acid ester and production of acrylic acid ester using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60227689A JPS60227689A (en) | 1985-11-12 |
| JPS6140395B2 true JPS6140395B2 (en) | 1986-09-09 |
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ID=13506788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7303885A Granted JPS60227689A (en) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | Production of acrylic ester by microorganism producing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60227689A (en) |
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1985
- 1985-04-05 JP JP7303885A patent/JPS60227689A/en active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60227689A (en) | 1985-11-12 |
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