CH643592A5 - PROCESS FOR PRODUCING 2,5-DICETOGLUCONIC ACID. - Google Patents
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Description
La présente invention concerne la production de l'acide 2,5-dicétogluconique. The present invention relates to the production of 2,5-diketogluconic acid.
L'acide 2,5-dicétogluconique est un composé intermédiaire intéressant pour la synthèse de la vitamine C. Jusqu'à présent, cet acide a été produit par diverses espèces bactériennes telles qu'Acetobacter melanogenum, Acetobacter aurantium, Gluconoacetobacter rubigino-sus, Gluconoacetobacter liquifaciens et Pseudomonas sesami. Toutefois, l'utilisation de ces micro-organismes n'est pas entièrement souhaitée du point de vue industriel, à cause de la production de grandes quantités de pigments bruns ou brun jaunâtre comme sous-produits de la culture, qui abaissent la pureté de l'acide 2,5-dicéto-gluconique produit en même temps. 2,5-Diketogluconic acid is an interesting intermediate compound for the synthesis of vitamin C. Until now, this acid has been produced by various bacterial species such as Acetobacter melanogenum, Acetobacter aurantium, Gluconoacetobacter rubigino-sus, Gluconoacetobacter liquifaciens and Pseudomonas sesami. However, the use of these microorganisms is not entirely desirable from the industrial point of view, because of the production of large quantities of brown or yellowish brown pigments as by-products of the culture, which lower the purity of the 2,5-diketo-gluconic acid produced at the same time.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3790444 concerne la production de l'acide 2,5-dicétogluconique sans production concomitante de pigment brun, par une espèce nouvelle appelée Acetobacter fragum. U.S. Patent No. 3,790,444 relates to the production of 2,5-diketogluconic acid without concomitant production of brown pigment, by a new species called Acetobacter fragum.
L'invention concerne un procédé économique de production d'acide 2,5-dicétogluconique qui utilise des souches d'un microorganisme facile à obtenir et tenu à la disposition du public; ce mi-cro-organisme s'appelle Acetobacter cerinus. Deux de ces souches, IFO 3263 et 3266, produisent l'acide 2,5-dicétogluconique en des rendements de plus de 95% sur la base du glucose. Elles ont été déposées le 4 juin 1982 à l'ATCC, Rockville, Maryland (USA) sous les N°s 39140 et 39141, respectivement. The invention relates to an economical process for the production of 2,5-diketogluconic acid which uses strains of a microorganism which is easy to obtain and available to the public; this micro-organism is called Acetobacter cerinus. Two of these strains, IFO 3263 and 3266, produce 2,5-diketogluconic acid in yields of more than 95% based on glucose. They were deposited on June 4, 1982 at ATCC, Rockville, Maryland (USA) under Nos. 39140 and 39141, respectively.
L'acide 2,5-dicétogluconique est un composé intermédiaire intéressant à utiliser pour la production de l'acide ascorbique. Une solution aqueuse d'acide 2,5-dicétogluconique peut être réduite sélectivement pour produire un mélange de 2-cétogulonate et de 2-cétogluco-nate que l'on peut transformer en acides ascorbique et érythorbique. 2,5-Diketogluconic acid is an interesting intermediate compound to be used for the production of ascorbic acid. An aqueous solution of 2,5-diketogluconic acid can be selectively reduced to produce a mixture of 2-ketogulonate and 2-ketogluconate which can be converted into ascorbic and erythorbic acids.
L'acide 2,5-dicétogluconique est aisément préparé par action bactérienne sur le glucose en utilisant, conformément au procédé de la présente invention, des souches d'Acetobacter cerinus faciles à obtenir. Toutes les souches indiquées d'Acetobacter cerinus tenues à la disposition du public ont été soumises à des essais par lesquels on a constaté qu'elles donnent des cétoacides en un rendement de 50 à 95% sur la base du glucose. Lorsqu'on utilise VAcetobacter cerinus IFO 3263 ou 3266, le cétoacide produit est en totalité l'acide 2,5-dicétogluconique désiré, que l'on obtient en des rendements de plus de 95% sur la base du glucose. Les souches existantes d'Acetobacter cerinus, tenues à la disposition du public, sont les suivantes: IFO 3262 (ATCC 12303), 3263, 3264, 3265, 3266,3267, 3268, 3269. 2,5-Diketogluconic acid is easily prepared by bacterial action on glucose using, in accordance with the process of the present invention, strains of Acetobacter cerinus which are easy to obtain. All the indicated strains of Acetobacter cerinus made available to the public have been subjected to tests by which they have been found to give keto acids in a yield of 50 to 95% on the basis of glucose. When using Acetobacter cerinus IFO 3263 or 3266, the keto acid produced is entirely the desired 2,5-diketogluconic acid, which is obtained in yields of more than 95% on the basis of glucose. The existing strains of Acetobacter cerinus, available to the public, are as follows: IFO 3262 (ATCC 12303), 3263, 3264, 3265, 3266, 3267, 3268, 3269.
Ces souches d'Acetobacter cerinus sont cultivées dans un milieu dont la principale source de carbone est le glucose. Ces micro-orga-s nismes ne nécessitent pas de sources organiques coûteuses d'azote telles que peptone ou extrait de viande. Lorsqu'on utilise l'urée et des sources inorganiques d'azote telles que sulfate d'ammonium, le nitrate d'ammonium ou le phosphate d'ammonium, on ajoute de l'acide nicotinique comme facteur essentiel de croissance. These strains of Acetobacter cerinus are grown in an environment whose main source of carbon is glucose. These microorganisms do not require expensive organic sources of nitrogen such as peptone or meat extract. When urea and inorganic nitrogen sources such as ammonium sulfate, ammonium nitrate or ammonium phosphate are used, nicotinic acid is added as an essential growth factor.
io La concentration en glucose du milieu varie entre 2,5 et 20%, de préférence entre 10 et 12%, pour l'obtention de l'acide 2,5-dicétogluconique de la façon la plus économique. La température de fermentation se situe entre 20 et 35°C, de préférence entre 25 et 30°C, et elle est très avantageusement de l'ordre de 28° C. Le pH initial du 15 milieu de culture peut aller de 3,5 à 7,5 et se situe de préférence entre 5 et 6. Au cours de la fermentation, le pH est maintenu à environ 5,5 par l'addition d'une solution d'hydroxyde de sodium. Du carbonate de calcium peut être utilisé pour ajuster le pH et ce sel est ajouté comme appoint au milieu après l'autoclavage, en une quantité de 2o 30 g/110 g de glucose. The concentration of glucose in the medium varies between 2.5 and 20%, preferably between 10 and 12%, in order to obtain 2,5-diketogluconic acid in the most economical way. The fermentation temperature is between 20 and 35 ° C, preferably between 25 and 30 ° C, and it is very advantageously of the order of 28 ° C. The initial pH of the culture medium can range from 3.5 at 7.5 and is preferably between 5 and 6. During fermentation, the pH is maintained at around 5.5 by the addition of a sodium hydroxide solution. Calcium carbonate can be used to adjust the pH and this salt is added as a make-up to the medium after autoclaving, in an amount of 20 g / 110 g of glucose.
Après l'inoculation, le milieu de fermentation est agité à l'aide d'un agitateur mécanique à environ 1700 tr/min et il est aéré à un débit de 0,5 à 1 volume d'air par volume de bouillon par minute. After inoculation, the fermentation medium is stirred using a mechanical agitator at around 1700 rpm and it is aerated at a rate of 0.5 to 1 volume of air per volume of broth per minute.
Lorsqu'on utilise l'Acetobacter cerinus IFO 3263 ou 3266, on 25 conduit la fermentation jusqu'à ce que l'acide 2,5-dicétogluconique ait été obtenu en un rendement d'au moins 90% sur la base du glucose (36 à 40 h). When Acetobacter cerinus IFO 3263 or 3266 is used, fermentation is carried out until 2,5-diketogluconic acid has been obtained in a yield of at least 90% on the basis of glucose (36 at 40 h).
On a déterminé par Chromatographie sur papier que la transformation du glucose en acide 2,5-dicétogluconique s'effectue selon les 3o schémas suivants: It has been determined by paper chromatography that the conversion of glucose to 2,5-diketogluconic acid is carried out according to the following schemes:
glucose-»acide 2-cétogluconique-»acide 2,5-dicétogluconique glucose-»acide 5-cétogluconique-»acide 2,5-dicétogluconique. glucose- »2-ketogluconic acid-» 2,5-diketogluconic acid glucose- »5-ketogluconic acid-» 2,5-diketogluconic acid.
On sert du papier Whatman N° 1 et N° 4, et on utilise un mélange de solvants formé de méthyléthylcétone, d'acétone, d'acide 35 formique et d'eau dans la proportion de 80:6:2:12. Les taches correspondant à l'acide sont localisées par pulvérisation d'une solution éthanolique à 0,2% d'o-phénylènediamine contenant 1% d'acide nitrique et en chauffant à environ 70° C (acide 5-cétogluconique = couleur bleue; acide 2-cétogluconique = couleur jaune; acide 2,5-di-40 cétogluconique = couleur verte). L'identification peut aussi être effectuée par Chromatographie en phase liquide sous haute pression. Whatman # 1 and # 4 paper is used, and a solvent mixture of methyl ethyl ketone, acetone, formic acid and water is used in the ratio of 80: 6: 2: 12. The spots corresponding to the acid are localized by spraying with an ethanolic solution at 0.2% of o-phenylenediamine containing 1% of nitric acid and by heating to approximately 70 ° C (5-ketogluconic acid = blue color; 2-ketogluconic acid = yellow color; 2,5-di-40 ketogluconic acid = green color). Identification can also be carried out by high pressure liquid chromatography.
L'acide 2,5-dicétogluconique peut être séparé et recueilli du bouillon final de fermentation par toute opération classique connue de l'homme de l'art. Le bouillon de fermentation qui a été filtré peut 45 être traité, par exemple, au borohydrure et le mélange résultant d'acide 2-cétogluconique et d'acide 2-cétogulonique peut être hydro-lysé en donnant les acides ascorbique et érythorbique. 2,5-Diketogluconic acid can be separated and collected from the final fermentation broth by any conventional operation known to those skilled in the art. The fermented broth that has been filtered can be treated, for example, with borohydride and the resulting mixture of 2-ketogluconic acid and 2-ketogulonic acid can be hydro-lysed to give ascorbic and erythorbic acids.
Exemple 1: Example 1:
so On prépare pour l'inoculation le milieu aqueux suivant: N / A The following aqueous medium is prepared for inoculation:
Ingrédients g/l Ingredients g / l
Glucose 25 Glucose 25
Extrait soluble de maïs 5 Soluble corn extract 5
55 KH2P04 0,5 55 KH2P04 0.5
K2HP04 0,5 K2HP04 0.5
MgS04-7H20 0,2 MgS04-7H20 0.2
CaC03 6,3 CaC03 6.3
pH 6,2 pH 6.2
60 60
Une fiole d'agitation par secousses contenant 11 de milieu est au-toclavée pendant 30 min à 121°C. Le pH du milieu refroidi est égal à 5,0. Des cellules d'Acetobacter cerinus IFO 3263 provenant d'une culture inclinée sur gélose nutritive (5 ml d'une suspension aqueuse 65 stérile de volume égal à 20 ml) sont ajoutées à la fiole qui est ensuite agitée par secousses sur une secoueuse rotative à 28° C pendant 24 h. A shake flask containing 11 of medium is autoclaved for 30 min at 121 ° C. The pH of the cooled medium is 5.0. Acetobacter cerinus IFO 3263 cells from an inclined culture on nutrient agar (5 ml of a sterile aqueous suspension 65 with a volume equal to 20 ml) are added to the flask which is then shaken on a rotary shaker. 28 ° C for 24 h.
Un échantillon de culture en cours de croissance suffisant pour représenter une proportion de 5% en v/v d'inoculum est ajouté à un A culture sample in growth sufficient to represent a proportion of 5% by v / v of inoculum is added to a
3 3
643 592 643,592
fermentateur sous agitation de 41 de capacité contenant 21 du milieu de production suivant: fermenter with stirring of 41 capacity containing 21 of the following production medium:
Ingrédients g/l Ingredients g / l
Glucose 110 Glucose 110
Extrait soluble de maïs 0,5 Soluble corn extract 0.5
(NH4)2HP04 0,58 (NH4) 2HP04 0.58
KH2P04 1,5 KH2P04 1.5
MgS04 • 7H20 0,5 MgS04 • 7H20 0.5
Urée 0,5 Urea 0.5
CuS04 • 5H20 1 mg CuS04 • 5H20 1 mg
Acide nicotinique 300 y pH 6,0 Nicotinic acid 300 y pH 6.0
On conduit la fermentation à une température d'environ 28° C en agitant à 1700 tr/min et en aérant à un débit de 0,75 volume par volume de bouillon par minute. Après une période de fermentation d'environ 20 h, on ajoute du glucose stérilisé (55 g/1). On maintient 5 le pH à 5,5 par l'addition d'une solution d'hydroxyde de sodium. On poursuit la fermentation jusqu'à ce que le rendement en acide 2,5-dicétogluconique soit supérieur à 95% sur la base du glucose. The fermentation is carried out at a temperature of about 28 ° C. with stirring at 1700 rpm and aeration at a flow rate of 0.75 volumes per volume of broth per minute. After a fermentation period of approximately 20 h, sterilized glucose (55 g / l) is added. The pH is maintained at 5.5 by the addition of a sodium hydroxide solution. The fermentation is continued until the yield of 2,5-diketogluconic acid is greater than 95% on the basis of glucose.
10 10
Exemple 2: Example 2:
On répète le mode opératoire de l'exemple 1 en utilisant Y Acetobacter cerinus IFO 3266; on obtient des résultats comparables. The procedure of Example 1 is repeated using Y Acetobacter cerinus IFO 3266; comparable results are obtained.
R R
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PL | Patent ceased |