BRPI0416872B1 - meio quimicamente definido para cultura de fermentação de uma cepa do gênero candida e processo para produção de xilitol em rendimento elevado por reciclo de cultura de uma cepa do gênero candida - Google Patents

Abstract

"método para preparação de xilitol com produção elevada empregando reciclo de microorganismo". é fornecido um processo para continuamente produzir xilitol em produtividade e produção elevada empregando um biorreator de microfiltragem a vácuo contendo um meio de fermentação para uma cepa do gênero candida, que inclui: 5-300 g/l de xilose, 1-1o g/l de uréia, 1-10 g/l de difosfato de potássio, 0,01-1 g/l de sulfato de magnésio, 0,1-10 mg/l de mnso~ 4~ 4h~ 2~0, 0,1-10mg/l de coci~ 2~ 6h~ 2~o, 0,1-10mg/l de namoo~ 4~ 2h~ 2~o, 0,1-10 mg/l de znso~ 4~ 7h~ 2~o, 0,1-10mg/l de alcl~ 3~ 6h~ 2~0, 0,1-10mg/l de cucl2 2h~ 2~o, 0,01-5 mg/l de h~ 3~bo~ 3~, 1-100 mg/l de feso~ 4~ 7h~ 2~0, 0,1-10 mg/l de ácido ascórbico, 1-100 mg/l de biotina, 1-100 mg/l de colina, 1-200 mg/l de ácido fólico, 1-100 mg/l de inositol, 1-100 mg/l de ácido nicotínico, 0,1-10 mg/l de ácido p-aminobenzóico, 1-100 mg/l de ácido pantotênico, 0,1-10 mg/l de piridozina, 10-1.000 mg/l de riboflavina, e 1-100 mg/l de tiamina.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MEIO QUI-MICAMENTE DEFINIDO PARA CULTURA DE FERMENTAÇÃO DE UMA CEPA DO GÊNERO CANDIDA E PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE XI-LITOL EM RENDIMENTO ELEVADO POR RECICLO DE CULTURA DE UMA CEPA DO GÊNERO CANDIDA".

Campo Técnico A presente invenção refere-se a um processo para continuamente produzir xilitol de xilose com produtividade elevada por reciclo de cultura de uma cepa concentrada em um biorreator de microfiltragem a vácuo. Antecedente da Técnica O xilitol foi primeiro reportado por um químico Emil Fisher em 1981 e é um álcool de açúcar de cinco carbonos que tem sido empregado como um adoçante desde de 1960. O xilitol é encontrado em pequenas quantidades em plantas naturais tal como frutas, vegetais, e cogumelos, e é um intermediário de metabolismo de carboidrato de mamífero. Além disso, devido sua doçura equivalente à sacarose e seu aquecimento negativo de dissolução, o xilitol concede uma sensação fria e refrescante na cavidade oral. Portanto, o xilitol é empregado como um material para produtos de confeitaria livres de açúcar. Em particular, uma vez que ele não requer insulina para ser metabolizado após seu influxo, o xilitol pode ser empregado como um substituto de açúcar para pacientes diabéticos. O xilitol pode prevenir as cáries por inibição do crescimento de Streptococcus mutans que é responsável pela cárie do dente, e desse modo, é empregado como um material de pasta de dente. Além disso, o xilitol não participa da reação de Maillard, e é um monossacarídeo e desse modo não pode passar por inversão ao contrário de sacarose. Portanto, o xilitol não tem nenhum risco de degeneração mesmo quando empregado em um ambiente ácido. Além disso, o xilitol tem um baixo ponto de ebulição de 95°C, e desse modo, pode alcançar seu ponto de ebulição com nenhuma desnatura-lização. Portanto, quando empregado como um revestimento de açúcar, o xilitol não é particularmente requerido ser dissolvido em água. O xilitol é produzido em uma escala industrial por redução química de um hidrolisado de hemicelulose tomado de plantas tal como árvores de bétula branca, sabugos de milho, etc. ou por conversão biológica do hi- drolisado para xilitol empregando uma cepa microbiana. Com respeito ao método de produção química, entretanto, a separação e purificação de xiiose ou xilitol de outros hidrolisados derivados de frações de hemicelu toses são difíceis e o rendimento de xiiose ou xilitol é tão baixa quanto 50 a €0%, Além disso, aqui surgem problemas tal como um risco de reação de temperatura elevada e pressão elevada e remoção de resíduos devido ao uso do álcali. Para resolver esses problemas, a produção de escala industrial de xilitol empregando uma cepa microbiana tem sido reportada, A produção de xilitol empregando uma cepa microbiana é econômica, e possibilita a «inversão seletiva de xiiose para xilitol, desse modo facilitando a separação e purificação do xilitol. Entretanto, existem desvantagens pelo fato de que a produtividade do xilitol é tio baixa quanto 2,0 a 3,0 g/t-h e uma cepa microbiana pode ser empregado somente uma vez. Por esta razão, uma vez que a cultura é terminada, as técnicas de produção de xilitol convencionais envolvem os procedimentos preparativos para re-euitura, tal como lavagem e esterilização, desse modo induzindo a um aumento do custo de produção, Na produção de xilitol empregando uma cepa do gênero Candi-da. a xiiose ou hidrolisado de hemiceiulose compreendido princípaImente de xiiose é empregado como uma fonte de carbono. Como uma fonte de nitrogênio, é empregada uma fonte de nitrogênio complexo contendo várias vitaminas tal como extrato de levedura, extrato de malte, farinha de soja, etc. Isto é por que as cepas do gênero Candlda são auxótrofos relativa mente complexos, desse modo quase não produzindo xilitol em um meio sintético químico. Neste respeito, o uso de um meio complexo caro se toma um fator contribuinte para o custo aumentado de xilitol.

Portanto, para resolver os problemas da produção de xilitol descritos acima empregando uma cepa microbiana, os presente inventores desenvolveram um processo para produzir xilitol de uma cultura de uma cepa microbiana cultivada em um meio química mente definido. De acordo com este processo, a cepa microbiana ê concentrada e reciclada após ser isolada da cultura. Este processo de produção de xilitol pode ser aplicado a um sistema de cultura contínuo automatizado, desse modo levando a redução de um custo de produção devido a um procedimento de cultura simplificado e à produção continua de xilitol. Os presentes inventores desse modo contemplaram a presente invenção.

Descrição da Invenção Em vista desses problemas, a presente invenção fornece um meio quimicamente definido para o cultivo de uma cepa do gênero Candida que produz xilitol. A presente invenção também fòmece um processo para a produção de xilitol em rendimento elevado empregando uma cepa microbiana. no qual a cepa e o filtrado de cultura são separados de uma cultura e a cepa é concentrada para reciclagem.

De acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecido um meio quimicamente definido para cultura de fermentação de uma cepa do gênero Candida, que inclui 1-10 g/f de uréia, 1-10 git de difosfato de potássio, 0,01 -1 g/f de sulfato de magnésio, 0,1 -10 mg/f de MnSO* 4HíO, 0,1 -10 mg/f de CoCI2 6H20, 0,1-10 mg/f de NaMo04 2H20, 0,1-10 mg/f de ZnS04 7H20, 0,1-10 mg/t de AICI3 6H20, 0,1-10 mg/f de CuCi2 2HzO, 0,01-5 mg/f de H3BOa, 1-100 mg/f de FeSO* 7H20, 0,1-10 mg/f de ácido ascórbico, 1-100 mg/t de biotina, 1-100 mg/t de colina, e 0,1-10 mg/f de pírr-doxina.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, aqui é fornecido um processo para a produção de xilitol em rendimento elevado por reciclo de cultura de uma cepa do gênero Candida, que inclui: inocular a cepa em um melo contendo xilose e cultivar a cepa no meio contendo xilose em um biorreator, liberando uma cultura do biorreator e introduzindo um meio contendo xilose fresco ao biorreator; separar a cepa e um filtrado de cultura da cultura; e recidar a cepa para o biorreator e recuperar o xilitol do filtrado de cultura. A cepa do gênero Candida pode ser Candida tropicalis ou sua cepa mutante. O meio contendo xilose empregado na presente invenção pode ser o meio quimicamente definido descrito acima (simplesmente referido como "meio químico", a seguir) ou um meio complexo contendo uma fonte de nitrogênio complexa tal como extrato de levedura, extrato de malte, e farinha de soja. Entretanto, é preferível usar o meio químico a fim de eficácia de custo tal como custo de produção. Neste tempo, o hidrolisado de hemice-lulose e xilose compreendido principaimente de xilose pode ser empregado como uma fonte de carbono.

Para facilitar o crescimento da cepa, o meio químico pode ser suplementado com 1-200 mg/f de ácido fólico, 1-100 mgft de inositol, 1-100 mg/f de ácido nicotínico, 0,1-10 mg/f de ácido p-aminobenzóico, 1-100 mg/f de ácido pantotênico, 10-1.000 mg/f de riboflavina, e 1-100 mg/f de tiamina, No processo de produção da presente invenção, a cepa é cultivada por um método de cultura alimentada por batelada ou um método de cultura em batelada.

Com respeito à cultura alimentada por batelada da cepa, é preferível que o meio seja gradualmente suplementado com xilose empregada como uma fonte de carbono a fim de que a concentração de xilose seja mantida no nível de 40-50 g/f de (com base no meio). Neste tempo, a agitação é realizada em uma velocidade de 400-600 rpm.

Enquanto isso, a cultura liberada é separada na cepa e no filtrado de cultura por um sistema de microfiltragem a vácuo ou uma centrifuga. Em particular, para utilizar um sistema automatizado, é preferível usar um sistema de microfiltragem a vácuo. O sistema de microfiltragem a vácuo pode ser separadamente ligado ao biorreatorou instalado no biorreator. A cepa separada da cultura é concentrada e reciclada. Preferivelmente, a cepa é concentrada a uma densidade de 10-100 g/f do meio. A seguir, as modalidades preferíveis de um processo para produção de xilitol em rendimento elevado de acordo com a presente invenção serão descritas em maiores detalhes com referência aos desenhos de a-companha mento.

Entretanto, essas modalidades são fornecidas somente para i-lustração e desse modo a presente invenção não está limitada a ou por elas.

Primeiro, um processo de produção da presente invenção será simplesmente descrito com referencia a figura 4 ilustrando um biorreator e-quipado com um sistema de microfiltragem a vácuo Referindo-se a figura 4, uma cepa microbiana é cultivada em um biorreator 10. A cultura resultante é transferida para um sistema de microfiltragem 30 por uma bomba penstáltica 20. Neste tempo, paia facilitar a filtra Ção, o ar é forçada mente fornecido no sistema de microfiltragem 30 através de uma entrada de ar inferior (não-mostrada), Durante o fornecimento de ar, quando uma bomba de sucção 40 conectada aos membros de fibra oca (não-mostrados) fixados em ambos os lados do sistema de microfiltragem é operado, uma diferença na pressão pela queda de pressão é causada no sistema de microfiltragem 30. Devido a essa diferença na pressão, a cultura é permitida passar através dos membros de fibra oca fixados em ambos os lados do sistema de microfiltragem 30. Neste momento, a cepa, que não passou através dos membros de fibra oca, é concentrada nas porções inferiores dos membros de fibra oca, e em seguida reciclado para o biorreator 10 pela bomba penstáltica 20 para re-cultura. Um filtrado de cultura, que passou através dos membros de fibra oca, é transferido para um tanque de caldo 50 pela bomba de sucção 40, para desse modo render xilitol por um processo de purificação comum.

Enquanto isso, quando a filtração no sistema de microfiltragem 30 é completada, um pouco de meio fresco é adicionado aos membros de fibra oca em uma direção oposta á direção do fluxo da cultura para desatara cepa dos membros de fibra oca. Em seguida, a cepa é reciclada para o biorreator 10 pela bomba penstáltica 20 e os membros de fibra oca são restaurados para suas condições formadoras por fornecimento de ar. Em seguida, a cultura é novamente realizada no biorreator 10 contendo um meio fresco. Para referência, o numeral 11, Um estado de cultura é determinado usando uma concentração de substrato (xilose), uma concentração de produto (xilitol) e uma concenra-çao de cepa convertidas em peso seco. Nesta etapa é preferível que a concentração de cepa seja medido usando um tubidimetro de acordo com um método de curva padrão.

Breve Descrição dos Desenhos Figura 1 è um gráfico que ifustra a produtividade de xiíitol com respeito ao tempo de cultura alimentada por bateíada de células de Candida tropicalis em um meio químico da presente invenção;

Figura 2 é um gráfico que ilustra a produtividade de xiíitol com respeito ao tempo de cultura alimentada por bateíada de células de Candida tropicalis em um meio complexo;

Figura 3 é um gráfico que ilustra a produtividade de xiíitol com respeito ao tempo do reciclo de cultura por centrifugação de células de Cândida tropicalis principalmente cultivadas em um meio químico da presente invenção.

Figura 4 é um diagrama esquemátioo que ilustra um aparato para produzir xiíitol em produção elevada por reciclagem de célula de acordo com uma modalidade preferível da presente invenção (biorreator 10; bomba peristáltica 20; sistema de microfiltragem 30; membrana de fibra oca 32; bomba de sucção 40; tanque de caldo SO; soprador 60; entrada de ar 11; saída de ar 12,31);

Figura S é um gráfico que ilustra a produtividade de xiíitol com respeito ao tempo do reciclo de cultura por microfiltragem a vácuo de células de Candida tropicalis príndpalmente cultivadas em um meio químico da presente invenção: Figura 6 é um gráfico que ilustra a produtividade de xiíitol com respeito ao tempo do reciclo de cultura por microfiltragem a vácuo de células de Candida tropicalis principal mente cultivadas em um meio complexo; e Figura 7 é um gráfico que ilustra a produtividade de xiíitol com respeito ao tempo do reciclo de cultura por microfiltragem pressurizada de células de Candida tropicalis principalmente cultivadas em um meto químico da presente invenção.

Modos oara Realização da invenção Exemplo Experimental As concentrações de xilose e xiíitol foram medidas empregando detector de Índice refrativo de HPLC (Shimadzu C-R6A, Japão) (Shimadzu RID-6A, Japão) equipado com coluna Sugar-Park \ (Mlllipore, USA). Neste tempo, a água empregada como um solvente foi permitida fluir a 70°C em uma taxa de 0,6 mt/ minuto. A densidade da célula foi estimada medindo-se a turbidez em 60 nm empregando um turbídímetro e comparando o valor com uma curva padrão anteriormente preparada na qual a turbidez está relacionada com o peso seco da célula. A concentração de oxigênio dissolvido foi medida empregando um eletrodo de oxigênio dissolvido (tipo polarográft-co, Ingold, Suíça). ÊsmHLlim^MixyQa Cultura de semente: as células KCTC 7221 de Candlda tropícal-tis publicadas foram inoculadas em 50 mt de um meio de crescimento contido em um frasco de 250 mt e cultivadas em 240 rpm e 30°C durante 10 horas.

Cultura principal: a cultura de semente for introduzida e cultivada em um fermentador de 7 t (Siotron Ltd.) contendo 2 f de um mefo quimico composto de 150 g/f de xiioee, 5 g/f de uréia, 5 g/f de d «fosfato de potássio, 0.2 g/f de sulfato de magnésio, sais de metal (7 rmg/f de MnSO* 4H20, 4 mg/f de CoCI2 6H20, 2 mg/t de NaMo04 2H20, 2 mg/f de ZnS04 7H20. 1 mg/t de AlClj 8HjO, 2 mg/t de CuCb 2HsO. 0,5 mg/t de H3BO3, 40 mg/t de FeS04 7H2O), e vitaminas (5 mg/t de ácido ascórbico, 10 mg/f de biotína, 25 mg/f de colina, 50 mg/t de ácido fólico, 10 mg/t de inositol, 25 mg/t de ácido niootínico, 1 mg/t de áddo p-aminobenzóico, 5 mg/t de ácido pantotê-nico, 1 mg/f üe pirtdoXina, 100 mg/f de riboflavina, e 25 mg/t de tiamina). A cultura alimentada por bateiada foi realizada de uma maneira que durante a fermentação, o meio de fermentação foi continuamente suplementado com 1 f de solução contendo 510 g de xílose a fim de que o volume de uma cultura final fosse mantido em 3 f, isto ê, a fim de que a concentração total da xilose adicionada fosse mantida em 270 g/f. As condições de fermentação foram como segue: velocidade de agitação de 400 rpm, pH de 5,0 em toda a fermentação, temperatura de fermentação de 30°C, e taxa de aeração de 1.0 vvm. A produtividade do xilitol com respeito ao tempo de fermentação foi medida e os resultados são mostrados na figura 1. Se referindo a FIG 1,240 g/f de xilitol foram obtidos de 270 g/t de xilose após a fermentação durante 120 horas. Como um resultado, a produção de xilitol para xilose foi 89% e produtividade de xilitol foi 2,0 g/t-h. Esses resultados mostram que para produção de xilitol, um meio econômico, química mente definido pode ser substituído por um meio de produção de xilitol convencional.

Exemplo Comparativo 1: Meio Complexo Cultura de semente: as células KCTC 7221 de Candtda iroptcaíis publicadas foram ínoculadas em 50 ml de um melo de crescimento contido em um frasco de 250 mí e cultivadas em 240 rpm e 30°C durante 10 horas.

Cultura principal: a cultura de semente foi introduzida e cultivada em um fermentador de 7 f contendo 2 f de um meio complexo composto de 150 glt de xilose, 10 g/f de extrato de levedura, 5 g/t de difosfato de potássio, 0,2 g/f de sulfato de magnésio. A cultura alimentada por batelada foi realizada de uma maneira que durante a fermentação, o meio de fermentação fosse continuamente suplementado com 1 f de solução contendo 510 g de xilose a fim de que o volume de uma cultura final fosse mantido em 3 f, isto é, a fim de que a concentração total da xilose adicionada fosse mantida em 270 qft As condições de fermentação foram como segue: velocidade de agitação de 400 rpm, pH de 5,0 em toda a fermentação, temperatura de fermentação de 30°C, e taxa de aeração de 1,0 wm, A produtividade do xilitol com respeito ao tempo de fermentação foi medida e os resultados são mostrados na figura 2. Se referindo a FIG 2, 230 gft de xilitol foram obtidos de 270 g/f de xilose após a fermentação durante 108 horas. Como um resultado, o rendimento de xilitol para xilose foi 85% e produtividade de xilitol foi 2,1 g/f-h.

Exemplo 2: Reciclo de Cultura de Célula por Centrifugação Após a cultura ter sido realizada no mesmo meio químico como no Exemplo 1 até imediatamente antes da xilose ter sido esgotada, a cultura foi centrifugada em 5.000 rpm durante 20 minutos. As células coletadas foram ínoculadas em 2 f de um meio químico fresco e re-cultivadas. Neste tempo, as condições de cultura foram as mesmas como no Exemplo 1 e as concentrações de xilose e xilitol foram medidas da mesma maneira como no Exemplo Experimental acima. 2 ( da cultura primária antes da centrifugação, conteve 218 g de xilitol. Neste tempo, a produtividade de xílitol foi 2,3 g/t-h e o produto de xili-tol para xilose foi 74%, Como um resultado das 14 reciclos de cultura pela centrifugação, 3,076 g de xilitol foram obtidos de 28 í de cultura total e a produtividade e rendimento do xilitol foram respectiva mente 5,4 g/t-h e 82% (observe figura 3), A quantidade de produção, produtividade, e rendimento de xilitol após os 14 reciclos de cultura pela centrifugação foram respectivamente aumentados em 14 vezes, 2,4 vezes e 8%, quando comparados com aqueles da cultura primária. A partir dos resultados acima, pode ser observado que a eficiência de produção de xilitol por reciclagem de célula da presente invenção é excelente, relativo àquela de uma cultura de batelada convencional.

Exemplo 3: Reciclo de Cultura de Célula por Microfiltragem a Vácuo (Meio Químico) Após a cultura ter sido realizada em um bíorreator contendo o mesmo meio químico como no Exemplo 1 até imediatamente antes da xilose ter sido esgotada, a cultura foi transferida para um sistema de microfiltragem a vácuo ligado ao biorreator para separar as células gastas e um filtrado de cultura. As células gastas foram recicladas para o biorreator contendo 21 de um meio químico fresco e re-cultivadas. As condições de cultura foram as mesmas como no Exemplo 1 (observe figura 4).

Neste tempo, o sistema de microfiltragem a vácuo foi fornecido com membranas de fibra oca (0,45 pm em porostdade, Mitsubishi Rayon, Japão) feitas de polietileno. As membranas de fibra oca foram ligadas aos tubos de silício de ambos os lados do sistema de microfiltragem a vácuo. Através das membranas de fibra oca, a microfiltragem foi realizada em um vácuo criado por urna bomba. A concentração de xilitol foi medida da mesma maneira como no Exemplo Experimental acima. 2 í da cultura primária antes da centrifugação, conteve 194 g de xilitol. Neste tempo, a produtividade de xilitol foi 2,0 g/t-h e o rendimento de xiiitol para xilose foi 72%, Como um resultado de oito reciclos de culturas pela microfiltragem, 2,026 g de xiiitol foram obtidos de 16 f de cultura total e a produtividade e rendimento do Xilitot foram respectivamente 5,6 g/t-h e 87%, A quantidade de produção, produtividade, e rendimento de xiiitol após oito recidos de cultura pela imicrofiltragem foram respectiva mente aumentados em 10,4 vezes, 2,9 vezes e 15%, quando comparados com aqueles da cultura primária (observe figura 5).

Exemolo Comparativo 2: Reciclo de Cultura de Célula por Microfiltragem a Vácuo (meio complexo) Após a cultura ter sido realizada em um biorreator contendo o mesmo meto complexo como no Exemplo Comparativo 1 sob as mesmas condições de cultura como no Exemplo 1 até imediatamente antes da xilose ter sido esgotada, a cultura foi transferida para um sistema de microfiltragem a vácuo ligado ao biorreator para separar as células gastas e um filtrado de cultura. As células separadas foram recicladas para o biorreator contendo 2f de um meio complexo fresco e re-cultivadas. Neste tempo, o sistema de mi-crofittragem a vácuo foi o mesmo como aquele no Exemplo 3. 2 t da cultura primária antes da centrifugaçáo, conteve 118 g de xiiitol. Neste tempo, a produtividade de xiiitol foi 2,5 g/t-h e o rendimento de xiiitol para xilose foi 79%. Como um resultado de sete recidos de cultura pela microfiltragem, 972 g de xiiitol foram obtidos de 14 l de cultura total e a produtividade e rendimento do xiiitol foram respectivamente 5,4 g/f-h e 85%. A quantidade de produção, produtividade, e rendimento de xiiitol após sete recidos de cultura pela microfiltragem foram respectiva mente aumentados em 8,2 vezes, 2,2 vezes e 6%, quando comparados com aqueles da cultura primária (observe figura 6), Dos resultados de comparação do Exemplo 3 e Exemplo Comparativo 2, pode ser observado que um meio químico é mais adequado para reciclo de cultura do que um meio complexo.

Exemplo Comparativo 3: Reciclo de Cultura de Célula por Microfiltragem Pressurizada (meio químico) Após a cultura ter sido realizada no mesmo meio químico e con- dições de cultura como no Exemplo 1 até imediatamente antes da xilose ter sido esgotada, as células gastas e um filtrado de cultura foram separados da mesma maneira como no Exemplo 3 empregando um sistema de microfiltragem pressurizada (0,65 pm em porosidade, Amersham Biosciences, CFP-6-D-4MA). As células gastas foram recicladas, e o filtrado de cultura foi recuperado para medir a concentração de xilitol no filtrado de cultura.

Como mostrado na figura 7, 21 da cultura primária antes da mi-crofltragem, conteve 110 g de xilitol. Neste tempo, a produtividade de xilitol foi 2,3 g/l-h e o rendimento de xilitol para xilose foi 73%. Como um resultado de dois recidos de cultura pela microfiltragem, 173 g de xilitol foram obtidos de 4 f de cultura total e a produtividade e rendimento do xilitol foram respectivamente 2,7 g/l-h e 60%, A quantidade de produção e produtividade de xilitol, após dois neciclos de cultura pela microfiltragem, foram respectivamente aumentadas em 1.6 vez e 1.2 vez porém o rendimento de xilitol foi reduzido em 13%, quando comparados com aqueles da cultura primária. A partir dos resultados acima, é entendido que algumas das células foram quebradas pela pressão no sistema de microfiltragem pressurizada.

Exemplo 4 A cultura foi realizada nas mesmas condições de cultura e meio como no Exemplo 1 ao mesmo tempo em que variando o volume do meio de cultura na faixa de 2-5 t. As células foram concentradas a diferentes densidades em um sistema de microfiltragem a vácuo e em seguida recicladas.

As células concentradas foram inoculadas em meio químico fresco (2 í para cada) e novamente cultivadas durante 8 horas. A produtividade total e produtividade especifica de xilitol de acordo coma densidade da célula foram medidas e os resultados estão sumarizados na Tabela 1 abaixo.

Neste tempo, a produtividade total do xilitol foi calculada dividindo-se a concentração de xilitol acumulado durante 8 horas por 8 horas e a produtividade específica de xilitol foi calculada dividindo-se a produtividade total pela densidade das células empregadas.

Como um resultado, quando a densidade da célula foi 35 gtt, os resultados excelentes foram obtidos em termos de produtividade de xilitoi (10,2 g/t-h) e rendimento (85%).

Tabela 1 Da Tabela 1, pode ser observado que o reciclo de cultura das células concentradas por microfiltragem a vácuo pode fornecer a produtividade de xilitoi 5 vezes mais elevada e produto de xilitoi 10% mais elevado, relativo a uma cultura comum que produz Qigfl de xilitoi durante 48 horas em uma média (produtividade total de 2,0 g/f-h).

Aplicabilidade industriai Como evidente a partir da descrição acima, a presente invenção fornece um processo para continuamente produzir xilitoi de xilose em rendimento elevado cultivando-se uma cepa microbiana em um meio quimíca-mente definido, concentrando a cepa em um biorreator de microfiltragem a vácuo ou uma centrifuga, e reciclando a cepa concentrada.

Portanto, o processo de produção da presente invenção pode ser aplicado a um sistema de produção automatizado e um custo contraído dos procedimentos preparativos antes da cultura pode ser diminuído, diferente de um processo de fermentação comum, desse modo possibilitando a produção em grande escala do xilitoi econômico.

Claims (8)

1. Meio quimicamente definido para cultura de fermentação de uma cepa do gênero Candida, caracterizado pelo fato de que compreende 5-300 g/L de xilose, 1-10 g/L de uréia, 1-10 g/L de difosfato de potássio, 0,01-1 g/L de sulfato de magnésio, 0,1-10 mg/L de MnS04 4H20, 0,1-10 mg/L de CoCI2 6H20, 0,1-10 mg/L de NaMo04 2H20, 0,1-10 mg/L de ZnS04 7H20, 0,1-10 mg/L de AICI3 6H20, 0,1-10 mg/L de CuCI2 2H20, 0,01-5 mg/L de H3BO3, 1-100 mg/L de FeS04 7H20, 0,1-10 mg/ L de ácido ascór-bico, 1-100 mg/L de biotina, 1-100 mg/L de colina, e 0,1-10 mg/L de piridoxi-na.

2. Processo, para produção de xilitol em rendimento elevado por reciclo de cultura de uma cepa do gênero Candida, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: inocular a cepa em um meio quimicamente definido como definido na reivindicação 1 e cultivar a cepa no meio quimicamente definido em um biorreator; liberar a cultura do biorreator e introduzir um meio fresco quimicamente definido como definido na reivindicação 1 ao biorreator; separar a cepa e um filtrado de cultura da cultura; e reciclar a cepa para o biorreator e recuperar o xilitol do filtrado de cultura.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a cepa do gênero Candida é Cândida tropicalis ou sua cepa mutante.

4. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a cultura é realizada por uma cultura alimentada por batelada ou uma cultura em batelada.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que na cultura alimentada por batelada, o meio é gradualmente suplementado com xilose a fim de que a concentração de xilose seja mantida em 40-50 g/L na base do meio.

6. Processo de acordo com a qualquer uma das reivindicações 2, 4 e 5, caracterizado pelo fato de que a cultura é realizada em uma velocidade de agitação de 400-600 rpm.

7. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a separação da cepa e do filtrado de cultura da cultura é realizada por um sistema de microfiltragem a vácuo ou uma centrífuga.

8. Processo de acordo com a reivindicação 2 ou 7, caracterizado pelo fato de que a cepa separada é concentrada a uma densidade de 10-100 g/L e reciclada.