CS201621B1 - Method for semi-continuous production of 6-amino penicillanic acid - Google Patents

Method for semi-continuous production of 6-amino penicillanic acid Download PDF

Info

Publication number
CS201621B1
CS201621B1 CS367977A CS367977A CS201621B1 CS 201621 B1 CS201621 B1 CS 201621B1 CS 367977 A CS367977 A CS 367977A CS 367977 A CS367977 A CS 367977A CS 201621 B1 CS201621 B1 CS 201621B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
penicillin
solution
cells
liters
benzylpenicillin
Prior art date
Application number
CS367977A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Karel Culik
Vladimir Vojtisek
Roman Zeman
Miroslav Barta
Jiri Pelzbauer
Original Assignee
Karel Culik
Vladimir Vojtisek
Roman Zeman
Miroslav Barta
Jiri Pelzbauer
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karel Culik, Vladimir Vojtisek, Roman Zeman, Miroslav Barta, Jiri Pelzbauer filed Critical Karel Culik
Priority to CS367977A priority Critical patent/CS201621B1/en
Publication of CS201621B1 publication Critical patent/CS201621B1/en

Links

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

Vynález se týká způsobu semikontinuální výroby kyseliny 6-aminopenicilánové, základního meziproduktu výroby řady klinicky užívaných polosyntetických penicilinů. Jak je známo, získává se kyselina 6-aminopenicilánová (dále pro stručnost 6-APK) chemickým nebo enzymovým štěpením penicilinu, především benzylipenicilinu, a to působením penieilinacylázy produkované různými mikroorganismy, nej častěji Escherichia coli (NSR pat. spis č. 1, 114. 766). Při dosavadních postupech jde téměř výhradně o jednorázové použití nativních buněk při vsádkovém způsobu štěpení penicilinu, což je jejich podstatnou nevýhodou. U nativních buněk je velmi omezená možnost jejich opakovaného použití. Nativní buňky podléhají autolýze, aktivní enzym penicilinacyláza — je z nich vyplavován a s ním i obsah buněk, zejména vnitrobuněčné rozpustné bílkoviny, které pak zčásti doprovázejí vzniklou 6-APK celým procesem izolace a kontaminují konečný produkt. Polosyntetické peniciliny, připravené z takto získané 6-APK, vyvolávají alergické reakce u člověka i zvířete. Rozklad nativních buněk je urychlován vysokou iontovou silou štěpeného roztoku penicilinu, resp. relativně vysokými hodnotami pH, při kterých enzymová hydrolýza probíhá (7,6 až 8,2). Vyplavená peničilináčylása je pak prů opakování enzymového procesu ztracena. V praxi to znamená, že nativní buňky lze použít pouze jednorázově, že je nutno připravovat je vždy novou kultivací v živné půdě, jejíž zbytky se nedají při separaci buněk zcela odstranit. Tyto zbytky přispívají ke kontaminaci konečného produktu, popřípadě komplikují volbu vhodného izolačního postupu 6-APK.The invention relates to a process for the semi-continuous production of 6-aminopenicillanic acid, a basic intermediate for the production of a number of clinically used semisynthetic penicillins. As is known, 6-aminopenicillanic acid (hereinafter, for brevity 6-APK) is obtained by chemical or enzymatic cleavage of penicillin, in particular benzylipenicillin, by the action of penieilinacylase produced by various microorganisms, most commonly Escherichia coli (German Pat. No. 1,114). 766). The prior art is almost exclusively a single use of native cells in a batch method of cleavage of penicillin, which is a significant disadvantage. In native cells, the possibility of reuse is very limited. Native cells undergo autolysis, the active enzyme penicillin acylase - it is washed out of them and with it the content of cells, especially intracellular soluble proteins, which in part accompany the resulting 6-APK throughout the isolation process and contaminate the final product. Semi-synthetic penicillins, prepared from the 6-APK thus obtained, cause allergic reactions in humans and animals. Decomposition of native cells is accelerated by the high ionic strength of the cleaved penicillin solution, respectively. the relatively high pH values at which the enzyme hydrolysis proceeds (7.6 to 8.2). The washed penicillin acylase is then lost as a result of the repetitive enzyme process. In practice, this means that the native cells can only be used once, that they must always be prepared by re-cultivation in a culture medium whose residues cannot be completely removed during cell separation. These residues contribute to the contamination of the final product or complicate the choice of a suitable 6-APK isolation process.

Určitý pokrok představuje příprava 6-APK štěpením penicilinu pomocí penicilinacylázy vázané. Pro vazbu tohoto enzymu na nejrůznější anorganické i umělé organické materiály se užívá čištěných preparátů získaných z buněk mikroorganismů relativně drahými, složitými a hlavně ztrátovými postupy. Tak například v čs. patentu č. 145849 je uveden způsob čištění penicilinacylázy a její vazby na nosič, spočívající v kultivaci buněk E. coli a separaci biomasy, v jejím mechanickém drcení a opakované extrakci enzymu, frakčním srážením koncentrátu, jeho dialýze a případné lyofilizací enzymu. Tato mnohostupňová příprava končí se ziskem asi 30 % původního množství enzymu, o čistotě surového preparátu asi 10%, vztaženo na čistou penicilinacylázu. Takto získaný technický preparát enzymu pak slouží k vazbě na nosič typu póly sacharidových derivátů, po jeho předchozí chemické aktivaci bromkyanem.Some progress has been made in preparing 6-APK by cleaving penicillin with bound penicillin acylase. For the binding of this enzyme to a wide variety of inorganic and artificial organic materials, purified preparations obtained from microorganism cells are used by relatively expensive, complex and mainly loss-making processes. For example, in MS. No. 145849 discloses a method for purifying penicillin acylase and its binding to a carrier by culturing E. coli cells and separating biomass, mechanically crushing and repeatedly extracting the enzyme, fractional precipitation of the concentrate, dialysis thereof, and optionally lyophilizing the enzyme. This multi-step preparation results in a yield of about 30% of the original amount of enzyme, with a crude preparation purity of about 10% based on pure penicillin acylase. The enzyme preparation thus obtained is then used to bind to a carrier of the type of carbohydrate derivatives, after its prior chemical activation with cyanogen bromide.

Nosiče tohoto a podobných typů jsou však velice drahé přípravky, které zvyšují náklady na vázaný enzym do té míry, že jen asi 200násobné použití vázaného enzymu ve srovnání s jednorázovým použitím nativních buněk je efektivnější. Možnost mnohonásobného použití vázaného enzymu není vždy dána, zejména pracuj e-li se vsádkově v reaktoru za míchání, které působí na vázaný enzym silnými mechanickými vlivy. Umělé materiály s vyšší mechanickou pevností mívají opět nevýhodu v omezené difuzní rychlosti a proces hydrolýzy penicilinu se zpomaluje. Vázaný enzym se při častém opakovaném použití dříve nebo později denaturuje, zvláště tehdy, když se pro hydrolýzu užívá levnějších roztoků surového penicilinu, získávaných při jeho izolaci z vyfermentované kultivační kapaliny.However, carriers of this and similar types are very expensive formulations that increase the cost of the bound enzyme to the extent that only about 200-fold use of the bound enzyme is more efficient than the single use of native cells. The possibility of multiple use of the bound enzyme is not always provided, especially when batch operation is carried out in the reactor under agitation, which exerts a strong mechanical influence on the bound enzyme. Artificial materials with higher mechanical strength tend to have the disadvantage of limited diffusion speed and the process of penicillin hydrolysis slows down. The bound enzyme is denatured sooner or later in frequent reuse, especially when cheaper solutions of crude penicillin obtained from the fermented culture liquid are used for hydrolysis.

Bylo zjištěno, že zvláště vysokou produktivitu, výtěžnost a hospodárnost vykazuje způsob semikontinuální výroby kyseliny 6aminopenicilánové štěpením penicilinů, zejména benzylpenicilinu, mikrobiálními buňkami obsahujícími penicilinacylázu, zejména buňkami mikroorganismu Escherichia coli, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se štěpení provádí s použitím suspenze mikrobiálních buněk, obsahujících penicilinacylázu, předem chemicky stabilizovaných působením bifunkčního činidla, jako jsou dialdehydy, s výhodou působením glutardialdehydu, a s použitím roztoku penicilinu v koncentraci 1 až 10 % hmot. (objem, s výhodou 4 až 7 % hmot.) objem, při pH 7,2 až 8,2, po ukončeném štěpení a ochlazení reakční směsi na teplotu 0 až 5 °C se suspenze mikrobiálních buněk oddělí a použije ke štěpení čerstvé násady roztoku penicilinu a ze supernatantu, popřípadě z matečného, louhu se po úpravě pH a teploty izoluje 6-aminopenicilánová kyselina, přičemž se štěpení penicilinu a izolace 6-aminopenicilánové kyseliny alespoň dvakrát opakuje.It has been found that the method of semi-continuous production of aminopenicillanic acid 6 by the cleavage of penicillins, in particular benzylpenicillin, by microbial cells containing penicillin acylase, in particular cells of the microorganism Escherichia coli according to the invention, has been found to be particularly high. penicillin acylase-containing microbial cells pre-chemically stabilized by treatment with a bifunctional agent such as dialdehydes, preferably glutardialdehyde, and using a solution of penicillin at a concentration of 1 to 10 wt. (volume, preferably 4 to 7 wt.%) volume, at pH 7.2 to 8.2, after the cleavage is complete and the reaction mixture is cooled to 0 to 5 ° C, the microbial cell suspension is separated and used to cleave the fresh batch solution. After adjusting the pH and temperature, 6-aminopenicillanic acid is recovered from the supernatant or mother liquor, and the cleavage of penicillin and isolation of 6-aminopenicillanic acid is repeated at least twice.

Na enzymové štěpení způsobem podle vynálezu se účelně používá jako roztoku penicilinu roztoku sodné nebo draselné soli benzylpenicilinu, popřípadě surového roztoku benzylpenicilinu ve formě kyseliny, získávaného při zpracovávání vyfermentované půdy po ukončené kultivaci.For enzyme cleavage according to the invention, a solution of the sodium or potassium salt of benzylpenicillin or a crude solution of benzylpenicillin in the form of an acid obtained in the treatment of fermented soil after the cultivation is expediently used as the penicillin solution.

Zásadní význam pro optimální průběh enzymového štěpení penicilinu způsobem podle vynálezu má stabilizace buněk mikroorganismu, zejména Escherichia coli; zvláště výhodné je použití kmenů s vysokým obsahem penicilinacylázy. Stabilizace buněk, resp. jejich vnitrobuněěného obsahu spolu s penicilinacy'lázou, se dosáhne kovalentním zesítěním působením vhodných bifunkóních činidel, s výhodou glutardialdehydem. Touto stabilizací, což je jednoduše realizovatelná reakce, se získá odolnost buněk proti autolýze a fixace penicilinacylázy v buňkách, bez významné ztráty jejich hydrolytické aktivity. Stabilizované buněčné suspenze lze opakovaně používat ke štěpení penicilinu, přičemž pokles účinnosti je mírný a pomalý. Aktivitu zesítěných buněk lze ještě zvýšit ošetřením vhodným organickým rozpouštědlem a vhodným smáčedlem, což má za následek vyplavení nezreagovaných buněčných komponent, především lipidů, které se neúčastní reakce s glutardialdehydem a tím k vyprání buněk a zlepšení jejich difuzních vlastností. Je-li k dispozici kmen s vysokým obsahem penicilinacylázy, lze za vhodných podmínek používat koncentrovanějšího roztoku penicilinu než dosud, přičemž konverze probíhá velmi rychle, v průběhu 2 až 3 hodin, s vysokým výtěžkem velmi čisté 6-aminopenicilánové kyseliny.The stabilization of cells of a microorganism, in particular Escherichia coli, is essential for the optimal course of the enzymatic cleavage of penicillin by the method according to the invention; the use of high penicillin acylase strains is particularly preferred. Stabilization of cells, resp. their intracellular content, together with the penicillin acylase, is achieved by covalent cross-linking with suitable bifunctional agents, preferably glutardialdehyde. This stabilization, which is an easily feasible reaction, provides a cell's resistance to autolysis and penicillin acylase fixation in cells without significantly losing their hydrolytic activity. The stabilized cell suspensions may be reused to break down penicillin, with a decrease in potency being mild and slow. The activity of the cross-linked cells can be further enhanced by treatment with a suitable organic solvent and a suitable wetting agent, which results in the leaching of unreacted cellular components, especially lipids that do not participate in the glutardialdehyde reaction and thereby wash the cells and improve their diffusion properties. If a high penicillin acylase strain is available, a more concentrated penicillin solution may be used under appropriate conditions than before, with very rapid conversion within 2-3 hours, with a high yield of very pure 6-aminopenicillanic acid.

Při provedení způsobu semikontinuální výroby 6-aminopenicilánové kyseliny se po prvním štěpení roztoku penicilinu, obvykle v koncentraci 5 až 7 % hmot. (objem, jež probíhá obvyklým postupem za intenzivního míchání, regulace pH a teploty, se chemicky stabilizované buňky oddělí, nejlépe odstředěním, bez jakékoliv další úpravy se přes ně přelije čerstvý roztok penicilinu a probíhá další cyklus enzymové hydrolýzy za stejných podmínek. Tento postup lze mnohonásobně opakovat. Manipulační ztráty buněčné suspenze, vznikající především při odstřeďování, se nahrazují obvykle po pěti cyklech štěpení, doplněním suspenzí zásobních stabilizovaných buněk.In the process of semi-continuous production of 6-aminopenicillanic acid, after the first cleavage of the penicillin solution, usually at a concentration of 5-7% by weight. (The volume, which is carried out according to the usual process of vigorous stirring, pH and temperature control, separates the chemically stabilized cells, preferably by centrifugation, pouring fresh penicillin solution over them without any further treatment and running the next enzyme hydrolysis cycle under the same conditions. Handling losses of the cell suspension, which arise primarily during centrifugation, are usually replaced after five cleavage cycles by replenishing the suspensions of the stock stabilized cells.

Mimo výhodné možnosti opakovaného používání chemicky stabilizovaných buněk je předností způsobu podle vynálezu jeho rychlost, neboť není nutno dbát na úplnou separaci buněčné hmoty do f ormy pasty a stabilizované buňky není třeba promývat. Zbytkový objem reakční směsi po hydrolýze, který zůstává v sedimentu, se s ním ihned vrací do procesu při zahájení druhého a dalšího cyklu hydrolýzy. Dřívější jednorázový postup se tak mění na opakovaný semikontinuální způsob, kdy po každých 3 hodinách se cyklus opakuje. Supematant rezultující po oddělení stabilizované buněčné suspenze se ihned zpracovává na krystalickou 6-APK, a to buď přímou úpravou pH a teploty nebo po zahuštění. Významné množství produktu lze získat i ze zahuštěných matečných louhů po odstranění fenyloctové kyseliny obvyklým způsobem.Apart from the advantageous possibility of re-use of chemically stabilized cells, the advantage of the method according to the invention is its speed, since it is not necessary to ensure complete separation of the cell mass into the paste form and there is no need to wash the stabilized cells. The residual volume of the hydrolysis reaction mixture remaining in the sediment is immediately returned to the process at the start of the second and subsequent hydrolysis cycles. The former one-off procedure is thus changed to a repeated semi-continuous process, with a cycle repeated every 3 hours. The supernatant resulting from separation of the stabilized cell suspension is immediately processed to crystalline 6-APK, either by direct adjustment of pH and temperature or after concentration. A significant amount of the product can also be obtained from the concentrated mother liquors after phenylacetic acid removal in the usual manner.

Významné je dále i to, že 6-APK, získaná způsobem podle vynálezu, je podstatně čistší než produkty získávané jednorázovým postupem při použití nativních nestabilizovaných buněk, které se v průběhu štěpení částečně autolyzují a kontaminují 6-APK zplodinami svého rozpadu, především bílkovinami, které provázejí 6-APK v průběhu celé izolace, přičemž jejich dokonalé odstranění je velice obtížné a nákladné. Produkty získané štěpením pomocí chemicky stabilizovaných buněk není třeba pro další použití krystalovat a též jejich rozpustnost, je lepší.Significantly, the 6-APK obtained by the process of the present invention is substantially cleaner than the products obtained by the one-time process using native unstabilized cells which partially autolyse during cleavage and contaminate the 6-APK with their breakdown products, especially proteins which accompany the 6-APK throughout the entire insulation, which is extremely difficult and costly to remove. The products obtained by cleavage with chemically stabilized cells do not need to be crystallized for further use and their solubility is better.

Z uvedeného je zřejmý technický i ekonomický efekt při výrobě základního meziproduktu pro přípravu řady terapeuticky významných polosyntetickýoh penicilinů.From this is evident the technical and economic effect in the production of the basic intermediate for the preparation of a number of therapeutically important semisynthetic penicillins.

Způsob podle vynálezu je podrobně popsán v následujících příkladech provedení.The process according to the invention is described in detail in the following examples.

Příklad 1Example 1

Kultura vysokoprodukóní mutanty kmene Escherichia coli CCM 2843, vypěstovaná v 5 t fermentačním tanku, byla zahuštěna odstředěním na objem asi 300 litrů. Zahuštěná suspenze nativních buněk obsahovala asi 400 mg vlhké hmoty/ml. Tato suspenze byla mícháním zhomogenizována za úpravy pH na hodnotu 7,5 50%ním roztokem hydroxidu sodného. Poté byl za míchání přidán 50%ní vodný roztok glutardialdehydu do výsledné koncentrace v reakční směsi 2 % (hmotnost/ objem). Reakce probíhala 3 hodiny při teplotě 20 až 25 °C. Potom byla reakční směs zředěna 3000 litry pitné vody a suspenze opět odstředěním zahuštěna na objem 300 litrů.A culture of a high-production mutant of the strain Escherichia coli CCM 2843, grown in a 5t fermentation tank, was concentrated by centrifugation to a volume of about 300 liters. The thickened native cell suspension contained about 400 mg wet weight / ml. This suspension was homogenized by stirring to adjust the pH to 7.5 with 50% sodium hydroxide solution. A 50% aqueous glutardialdehyde solution was then added with stirring to a final concentration in the reaction mixture of 2% (w / v). The reaction was carried out at 20-25 ° C for 3 hours. The reaction mixture was then diluted with 3000 liters of drinking water and the suspension was again concentrated to 300 liters by centrifugation.

Takto připravená suspenze chemicky stabilizovaných buněk byla použita pro hydrolýzu penicilinu na 6-APK, a to tak, že byla převedena do reaktoru a za míchání zředěna 2100 litry deionizované vody, takže obsahovala přibližně 80 mg vlhké hmoty buněk/ml, tj. přibližně 8 % obj. sedimentu. Teplota suspenze byla nastavena na 37 °C a byla přidána draselná sůl benzylpenicilinu do výsledné koncentrace 7 % (hmotnost/objem).The thus prepared chemically stabilized cell suspension was used to hydrolyze penicillin to 6-APK by transferring it to the reactor and diluting with stirring 2100 liters of deionized water to contain about 80 mg wet cell mass / ml, i.e. about 8% volume of sediment. The suspension temperature was set at 37 ° C and benzylpenicillin potassium was added to a final concentration of 7% (w / v).

Enzymová hydrolýza probíhala za míchání při teplotě 37 °C, za kontinuálního udržování pH na hodnotě 7,6 až 8,2 přídavkem zředěného vodného roztoku čpavku. Po 2 hodinách byla enzymová hydrolýza skončena, což se projevilo jak zastavením spotřeby roztoku čpavku tak analyticky zjištěnou hodnotou přeměny benzylpenicilinu na 6-APK (95 % teorie 6-APK za 2 hodiny). Reakční rychlost a výtěžek 6-APK byl sledován spektrofotometricky podle čs. patentu č. 116959.The enzymatic hydrolysis proceeded with stirring at 37 ° C, while continuously maintaining the pH at 7.6-8.2 by the addition of a dilute aqueous ammonia solution. After 2 hours, the enzyme hydrolysis was terminated, as evidenced by both the cessation of ammonia solution consumption and the analytically determined conversion value of benzylpenicillin to 6-APK (95% of 6-APK theory in 2 hours). The reaction rate and the yield of 6-APK were monitored spectrophotometrically according to U.S. Pat. No. 116959.

Po ukončení hydrolýzy byla reakční směs ihned ochlazena na teplotu 0 až —5 °C a suspenze buněk byla odstředěním zahuštěna na 1/9 původního objemu o oddělena od reakční směsi. Supematant o teplotě kolem 2 °C byl koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou okyslen, na pH 4,2, čímž se vyloučila krystalická 6-APK, která byla oddělena filtrací. Filtrát byl okyselen koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou na pH 2,0 a extrahován 30 % (objemovými) chloridu uhličitého. Vodná fáze byla neutralizována na hodnotu pH 7,0 koncentrovaným roztokem čpavku a vakuově azeotropicky zahuštěna při teplotě 35 0 na 1/3 objemu. Poté bylo pH upraveno na hodnotu 4,2 koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou za chlazení na teplotu 0 °C. Vykrystalovaná 6-APK byla odfiltrována. Z extraktu byla regenerována kyselina fenyloctová.Upon completion of hydrolysis, the reaction mixture was immediately cooled to 0-5 ° C and the cell suspension was centrifuged to 1/9 of the original volume and separated from the reaction mixture. The supernatant at about 2 ° C was acidified with concentrated hydrochloric acid to pH 4.2, thereby precipitating crystalline 6-APK, which was collected by filtration. The filtrate was acidified with concentrated hydrochloric acid to pH 2.0 and extracted with 30% (v / v) carbon tetrachloride. The aqueous phase was neutralized to pH 7.0 with concentrated ammonia solution and concentrated azeotropically in vacuo at 35 ° to 1/3 volume. The pH was then adjusted to 4.2 with concentrated hydrochloric acid while cooling to 0 ° C. The crystallized 6-APK was filtered off. Phenylacetic acid was recovered from the extract.

Zahuštěna suspenze buněk byla ihned převedena do dalšího reaktoru, opět zředěna na objem 2400 litrů a za výše popsahých podmínek proveden opakovaný cyklus enzymové hydrolýzy benzylpenicilinu. Uvedeným způsobem bylo semikontinuální štěpení benzylpenicilinu opakováno se stejnou suspenzí buneh 12kral, beZe ztiřál na výtěžnosti hydrolýzy a izolace 6-APK,The concentrated cell suspension was immediately transferred to another reactor, diluted again to a volume of 2400 liters and a repeated cycle of benzylpenicillin enzyme hydrolysis was performed under the conditions described above. In this way, the semi-continuous cleavage of benzylpenicillin was repeated with the same cell suspension of 12 kral while being reduced to yield of hydrolysis and isolation of 6-APK,

Příklad 2Example 2

Spojené zahuštěné suspenze nativních buněk E. coli ze dvou 5 t fermetačních tanků, o objemu 600 litrů, byly odstředěny do formy . buněčné pasty, čímž byly odděleny zbytky živné půdy. Buněčná pasta byla suspendována v 1000 litrech deionizované vody a za míchání homogenizována, takže obsahovala 300 mg vlhké hmoty nativních buněk/ml. Za míchání bylo upraveno pH této suspenze na hodnotu 7,0. přídavkem 50%ního (hmotnost/ objem) roztoku hydroxidu sodného a potom přidán 25%ní vodný roztok glutardialdehydu v takovém množství, aby jeho výsledná koncentrace v reakční směsi činila 1% (hmotnost/ objem). Reakce probíhala 3 hodiny při teplotě 25 °C. Po této době byla reakční směs zředěna 4000 litry deionizované vody á zahuštěna na objem 400 litrů.Combined thickened suspensions of native E. coli cells from two 5-liter fermentation tanks, 600 liters, were centrifuged into a mold. cell paste, thereby separating the remains of the broth. The cell paste was suspended in 1000 liters of deionized water and homogenized with stirring to contain 300 mg wet mass of native cells / ml. The pH of this suspension was adjusted to 7.0 with stirring. by adding 50% (w / v) sodium hydroxide solution, and then adding a 25% aqueous solution of glutardialdehyde in an amount such that its final concentration in the reaction mixture is 1% (w / v). The reaction was carried out at 25 ° C for 3 hours. After this time, the reaction mixture was diluted with 4000 L of deionized water and concentrated to a volume of 400 L.

Takto připravená suspenze chemicky stabilizovaných buněk byla přečerpána do reaktoru, za míchání zředěna 3600 litry deionizované vody a zhomogenizována, takže obsahovala přibližně 60 mg vlhké hmoty buněk/ml, tj. 6% obj. sedimentu. S touto buněčnou suspenzí bylo provedeno 25 cyklů konverzní 4%ního (hmotnost/objem) roztoku sodné soli benzylpenicilinu na 6-APK semikontinuálním způsobem za dobu 125 hodin za stejných podmínek jako v příkladu 1. Po každém pátém cyklu použití byla v případě potřeby reakční směs doplněna zásobní suspenzí chemicky stabilizovaných buněk, čímž byly nahrazeny manipulační ztráty.The thus prepared suspension of chemically stabilized cells was pumped into the reactor, diluted with 3600 liters of deionized water with stirring and homogenized to contain approximately 60 mg of wet cell mass / ml, i.e. 6% by volume of sediment. With this cell suspension, 25 cycles of a 4% (w / v) benzylpenicillin sodium salt solution were converted to 6-APK semicontinuously for 125 hours under the same conditions as in Example 1. After every fifth cycle of use, the reaction mixture was needed supplemented with a stock suspension of chemically stabilized cells to compensate for the loss of handling.

Po oddělení buněk byl supematant zpracován na 6-APK tak, že po okyselení na pH 2,0 byl extrahován butylacetátem, vodná fáze byla alkalizována na pH 7,5 a vakuově zahuštěna na 1/2 původního objemu při teplotě 40 °C. Po ochlazení na 0 °C a okyselení na pH 4,2 se vyloučila krystalická 6-APK, která byla odfiltrována a promyta ledovou vodou a acetonem. Z extraktu byla regenerována kyselina fenyloctová obvyklým způsobem.After cell separation, the supernatant was processed to 6-APK such that after acidification to pH 2.0 it was extracted with butyl acetate, the aqueous phase was basified to pH 7.5 and concentrated in vacuo to 1/2 of the original volume at 40 ° C. After cooling to 0 ° C and acidifying to pH 4.2, crystalline 6-APK precipitated, which was filtered off and washed with ice water and acetone. Phenylacetic acid was recovered from the extract in the usual manner.

Průměrná analyticky zjištěná hodnota přeměny benzylpenicilinu na 6-APK činila 90% teorie za 2,5 hodiny, průměrný výtěžek suché 6-APK činil 84,5 % teorie.The average analytical value of the conversion of benzylpenicillin to 6-APK was 90% of the theory in 2.5 hours, the average yield of dry 6-APK was 84.5% of the theory.

Příklad 3Example 3

000 litrů kultury kmene Escherichia coli CCM 2843, vypěstované v 15 t fermentačním tanku obsahující přibližně 500 kg vlhké hmoty buněk (120 kg suché hmoty buněk) bylo zahuštěno na objem 1000 litrů pomocí sedimentačních odstředivek. Zahuštěná suspenze buněk byla homogenizována za úpravy pH 25%ním roztokem hydroxidu sodného na hodnotu 7,0. Za stálého míchání při teplotě 25 °C bylo přidáno 40 litrů 25%ního vodného roztoku glutardialdehydu. Reakce probíhala za míchání 3 hodiny při teplotě 25 °C. Směs byla zředěna pilnou vodou na objem 3500 litrů a dále míchána po dobu 15 minut. Reakční směs byla opět zahuštěna na sedimentačních odstředivkách.A 000 liter culture of Escherichia coli CCM 2843 strain grown in a 15 t fermentation tank containing approximately 500 kg wet cell mass (120 kg dry cell mass) was concentrated to a volume of 1000 liters using sedimentation centrifuges. The concentrated cell suspension was homogenized by adjusting the pH to 7.0 with 25% sodium hydroxide. While stirring at 25 ° C, 40 L of a 25% aqueous glutardialdehyde solution was added. The reaction was allowed to stir at 25 ° C for 3 hours. The mixture was diluted with dilute water to a volume of 3500 liters and further stirred for 15 minutes. The reaction mixture was again concentrated on sedimentation centrifuges.

400 litrů takto zesítěné buněčné biomasy bylo zředěno pitnou vodou na celkový objem 500 litrů a přidáno 50 litrů butylacetátu. Suspenze byla míchána po dobu 5 hodin při teplotě 25 °C. Po této době byl přidán roztok 10 kg Slovafolu 909 a dále mícháno ještě 15 minut. Po této době byla suspenze zředěna pitnou vodou na celkový objem 4000 litrů a odseparována na sedimentačních odstředivkách. Vypraná buněčná pasta byla suspendována v nádrži s intenzivním mícháním v 3500 litrech pitné vody a po homogenizaci dále míchána po dobu 30 minut. Po této době byla suspenze zahuštěna pomocí sedimentačních odstředivek na celkový objem 400 litrů. Zahuštěná suspenze byla opět přečerpána do míchané nádoby, zředěna na celkový objem 3500 litrů pitnou vodou a zahuštění zesítěných a vypraných buněk z míchané suspenze bylo opakováno ještě jednou popsaným způsobem opět na objem 400 litrů.400 liters of such cross-linked cellular biomass were diluted with drinking water to a total volume of 500 liters and 50 liters of butyl acetate were added. The suspension was stirred for 5 hours at 25 ° C. After this time a solution of 10 kg of Slovafol 909 was added and further stirred for 15 minutes. After this time, the suspension was diluted with drinking water to a total volume of 4000 liters and separated on sedimentation centrifuges. The washed cell paste was suspended in a tank with vigorous stirring in 3500 liters of drinking water and, after homogenization, further stirred for 30 minutes. After this time, the suspension was concentrated by sedimentation centrifuges to a total volume of 400 liters. The concentrated suspension was again pumped into a stirred vessel, diluted to a total volume of 3500 liters with drinking water, and the concentration of cross-linked and washed cells from the stirred suspension was repeated once again to 400 liters as described above.

Z celkového množství 500 kg vlhké hmoty (120 kg suché hmoty) nativních buněk E. coli bylo popsaným procesem sítění, praní a pro-, mývání získáno 350 kg vlhké hmoty (84 kg suché hmoty) chemicky stabilizovaných buněk, což jest v hmotnostní bilanci 70%ní výtěžek.From a total of 500 kg of wet mass (120 kg of dry mass) of native E. coli cells, 350 kg of wet mass (84 kg of dry mass) of chemically stabilized cells was obtained by the described cross-linking, washing and washing process, which is 70 % yield.

300 litrů takto připravené zahuštěné suspenze chemicky stabilizovaných buněk bylo přečerpáno do reaktoru, zředěno na celkový objem 4000 litrů deionizovanou vodou a homogenizováno mícháním. Po rozmíchání činila koncentrace zesítěných buněk 60 mg vlhké hmoty/ml, tj. 17 až 20 mg suché hmoty/ml. Teplota suspenze byla nastavena na 37 °C a byla přidána draselná sůl benzylpenicilinu do výsledné koncentrace 6,5 % (hmotnost/objem), tj. 414 miliard jednotek (268 kg). Enzymová hydrolýza probíhala 2 hodiny za podmínek uvedených v příkladu 1.300 liters of the thus prepared thickened suspension of chemically stabilized cells were pumped into the reactor, diluted to a total volume of 4000 liters with deionized water, and homogenized by stirring. After mixing, the cross-linked cell concentration was 60 mg wet mass / ml, i.e. 17-20 mg dry mass / ml. The suspension temperature was set at 37 ° C and benzylpenicillin potassium was added to a final concentration of 6.5% (w / v), ie 414 billion units (268 kg). The enzyme hydrolysis was carried out for 2 hours under the conditions of Example 1.

Po ukončení hydrolýzy byly chemicky stabilizované buňky pomocí sedimentačních odstředivek zahuštěny na celkový objem 400 litrů a zahuštěná suspenze buněk ochlazena rua 5 °C. Čirá reakční směs po oddělení stabilizovaných buněk byla přečerpána do nádrží, zředěna přidáním 800 litrů metylizobutylketonu, promíchána, ochlazena na 2 °C a reakční směs okyselena na hodnotu pH 4,2 40%ním roztokem (hmotnost/objem) kyseliny sírové. Potom byla směs ponechána 3 až 4 hodiny krystalovat, pak byla zfiltrována, filtrační koláč prokryt 10 litry ledové deionizované vody, krystaly vyjmuty a suspendovány ve 120 litrech ledové deionizované vody a opět zfiltrovány. Potom byl produkt prokryt 10 litry zchlazeného acetonu, vyjmut a suspendován ve 120 litrech zchlazeného acetonu a znovu žfiltrován. Z filtrátu byla regenerována kyselina fenyloctová a metylizobutylketon.After the hydrolysis was complete, the chemically stabilized cells were concentrated to a total volume of 400 liters by sedimentation centrifuges and the concentrated cell suspension was cooled to 5 ° C. The clear reaction mixture after separation of the stabilized cells was pumped into tanks, diluted with 800 liters of methyl isobutyl ketone, stirred, cooled to 2 ° C and acidified to pH 4.2 with 40% w / v sulfuric acid solution. The mixture was then allowed to crystallize for 3-4 hours, then filtered, the filter cake covered with 10 liters of ice-cold deionized water, the crystals were removed and suspended in 120 liters of ice-cold deionized water and filtered again. The product was then covered with 10 liters of cooled acetone, removed and suspended in 120 liters of cooled acetone and filtered again. Phenylacetic acid and methyl isobutyl ketone were recovered from the filtrate.

400 litrů zahuštěné suspenze buněk ve zbytku reakční směsi z předcházejícího cyklu enzymové hydrolýzy bylo po 4 hodinách stání při 5 °C přečerpáno zpět do reaktoru, zředěno na objem 4000 litrů deionizovanou vodou a za výše popsaných podmínek proveden opakovaný cyklus enzymové hydrolýzy benzylpenicilinu.400 liters of concentrated cell suspension in the remainder of the reaction mixture from the previous enzyme hydrolysis cycle was pumped back to the reactor after 4 hours at 5 ° C, diluted to 4000 liters with deionized water and a repeated benzylpenicillin enzyme hydrolysis cycle was performed.

Uvedeným způsobem bylo semikontinuální štěpení benzylpenicilinu na 6-APK opakováno se stejnou suspenzí chemicky stabilizovaných buněk 5krát s časovou prodlevou mezi započetím jednoho a skončením druhého cyklu 6 hodin, při dosažení průměrného stupně konverze uvedené koncentrace benzylpenicilinu na 6-APK 93 % a průměrného výtěžku 6-APK v izolaci 80 % teorie bez zpracování matečných louhů. Kvalita produktu byla posuzována z hlediska 4 kriterií a to čistoty (98,8 %), nerozpustného zbytku trietylaminové soli v diehlormetanu (2,18 %), vlhkosti (0,9 °/o) a tintometrickým měřením barevnosti (0,1/0,1).In this manner, semi-continuous cleavage of benzylpenicillin to 6-APK was repeated with the same suspension of chemically stabilized cells 5 times with a time lag between the start of one and the end of the second cycle of 6 hours, achieving an average degree of conversion APK in isolation of 80% of theory without processing mother liquors. The quality of the product was assessed in terms of 4 criteria, namely purity (98.8%), insoluble triethylamine salt residue in diehlormethane (2.18%), humidity (0.9%) and tintometric color measurement (0.1 / 0). , 1).

Příklad 4Example 4

Zahuštění buněk E. coli po kultivaci v 151 fermentoru a jejich chemická stabilizace byla provedena jak je uvedeno v příkladu 3. Praní a promývání stabilizovaných buněk bylo provedeno rovněž stejným způsobem jak je uvedeno v příkladu 3 s tím rozdílem, že místo butylacetátu bylo použito toluenu a místo Slovafolu 909, Slovafolu 910 ve stejných koncentracích.Concentration of E. coli cells after cultivation in a 151 fermenter and their chemical stabilization was performed as described in Example 3. Washing and washing of the stabilized cells was also performed in the same manner as described in Example 3 except that toluene was used instead of butyl acetate and instead of Slovafol 909, Slovafol 910 in the same concentrations.

Semikontinuální hydrolýza 6,5%ního roztoku draselné soli benzylpenicilinu byla provedena rovněž stejným způsobem jak je uvedeno ,v příkladu 3, avšak s tím rozdílem, že bylo provedeno 15 opakovaných cyklů hydrolýzy, přičemž před zahájením pátého, desátého a čtrnáctého cyklu bylo přidáno vždy 27 litrů zahuštěné zásobní suspenze chemicky stabilizovaných buněk, čímž byly nahrazeny manipulační ztráty.The semi-continuous hydrolysis of the 6.5% benzylpenicillin potassium salt was also carried out in the same manner as in Example 3, except that 15 repetitive hydrolysis cycles were carried out, each time before the start of the fifth, tenth and fourteenth cycles. liters of thickened stock suspension of chemically stabilized cells to compensate for the loss of handling.

Izolační postup 6-APK byl rovněž stejný jak je uvedeno v příkladu 3 s tím rozdílem, že místo metylizobutylketonu bylo použito 1500 litrů butylacetátu.The 6-APK isolation procedure was also the same as in Example 3 except that 1,500 liters of butyl acetate was used instead of methyl isobutyl ketone.

Průměrný stupeň konverze 15 semikontinuálních cýkhi štěpení byl 92 %, průměrný výtěžek 6-APK v izolaci 81,6 % teorie bez zpracování matečných louhů. Kvalita 6-APK byla podobná jak je uvedeno v příkladu 3 s tím rozdílem, že průměrná hodnota nerozpustného zbytku činila 4,8 %.The average conversion rate of 15 semicontinuous digestions was 92%, the average yield of 6-APK in isolation was 81.6% of the theory without processing of mother liquors. The quality of the 6-APK was similar to that shown in Example 3 except that the average value of the insoluble residue was 4.8%.

Claims (3)

1. Způsob semikontinuální výroby kyseliny 6-aminopenieilánové štěpením penicilinů, zejména benzylpenicilinu, mikrobiálními buňkami obsahujícími penicilinacylázu, zejména buňkami mikroorganismu Escherjchia coli, vyznačující se tím, že se štěpení provádí s použitím suspenze mikrobiálních buněk, obsahujících penicilinacylázu, předem chemicky stabilizovaných působením bifunkčního činidla, jako jsou dialdehydy, s výhodou působením glutardialdehydu, a s použitím roztoku penicilinu v koncentraci 1 až 10 % hmotnost/objem, s výhodou 4 až 7 % hmotnost/objem, při pH 7,2 až 8,2 po . ukončeném štěpení a ochlazení reakčni směsi na teplotu 0 až 5 °C se suspenze mikrobiálních buněk oddělí, použije ke štěpení čerstvé násady roztoku penicilinu a ze supematantu, popřípadě matečného louhu se po úpravě pH a teploty izoluje 6-aminopenicilánová kyselina, přičemž se štěpení penicilinu a izolace 6-aminopenicilánové kyseliny alespoň dvakrát opakuje.1. A process for the semi-continuous production of 6-aminopenilic acid by digesting penicillins, in particular benzylpenicillin, with penicillin acylase-containing microbial cells, in particular cells of the microorganism Escherjchia coli, characterized in that the digestion is carried out using a suspension of microbial cells such as dialdehydes, preferably with glutardialdehyde, and using a solution of penicillin at a concentration of 1 to 10% w / v, preferably 4 to 7% w / v, at a pH of 7.2 to 8.2 po. After complete cleavage and cooling of the reaction mixture to 0-5 ° C, the microbial cell suspension is separated, used to cleave a fresh penicillin solution batch and 6-aminopenicillanic acid is isolated from the supernatant or mother liquor after adjusting the pH and temperature, the cleavage of penicillin and the isolation of 6-aminopenicillanic acid is repeated at least twice. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se jako roztoku penicilinu používá roztoku sodné nebo draselné soli benzylpenicilinu.2. A process according to claim 1, wherein the solution of penicillin is a solution of sodium or potassium salt of benzylpenicillin. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se jako roztoku penicilinu používá surového roztoku benzylpenicilinu ve formě kyseliny, získaného při zpracování vyfermentované půdy po ukončené kultivaci.3. The process of claim 1 wherein the penicillin solution is a crude acid solution of benzylpenicillin obtained by treating fermented soil after cultivation.
CS367977A 1977-06-03 1977-06-03 Method for semi-continuous production of 6-amino penicillanic acid CS201621B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS367977A CS201621B1 (en) 1977-06-03 1977-06-03 Method for semi-continuous production of 6-amino penicillanic acid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS367977A CS201621B1 (en) 1977-06-03 1977-06-03 Method for semi-continuous production of 6-amino penicillanic acid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS201621B1 true CS201621B1 (en) 1980-11-28

Family

ID=5377552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS367977A CS201621B1 (en) 1977-06-03 1977-06-03 Method for semi-continuous production of 6-amino penicillanic acid

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS201621B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3389133A (en) Process for isolating and purifying soluble ribonucleic acid
EP0166427B1 (en) Stable glucose isomerase concentrate and a process for the preparation thereof
PL170842B1 (en) Method of obtaining beta-lactam antibiotics
US3436310A (en) Hydrolysis of the acetoxymethyl group at the 3-position of the cephalosporin nucleus
EP0252002B1 (en) Method for dyeing using a biomass containing indigo or a derivative thereof
US2821501A (en) Recovery of starch
RU2223323C2 (en) Method for preparing 6-aminopenicillanic acid (6-apa)
CS201621B1 (en) Method for semi-continuous production of 6-amino penicillanic acid
IL26147A (en) Deazapurine d-ribofuranoside cyclic 3',5'-phosphates and a process for their production
US3934039A (en) Process for the production of microorganism lysates
PL90477B1 (en)
CN112384630B (en) Anti-viscosity method for catalytic production of phosphatidylserine enzyme and method for producing phosphatidylserine by using same
US5686274A (en) Method for precipitating natural advermectins
WO1986000336A1 (en) A stable glucose isomerase concentrate and a process for the preparation thereof
KR940000810B1 (en) Process for the preparation of crystallized glutamic acid
KR900005773B1 (en) Process for preparing l-tryptophan and process for preparing a stable agueous enzyme solution
US3161573A (en) Method for the production of 6-aminopenicillanic acid
US3511755A (en) Synthesis of l-asparaginase
US2703779A (en) Method of preparing stable watersoluble catalase of high potency
US2695861A (en) Preparation of insulin
RU2269913C1 (en) Method for producing of chitin
KR880001120B1 (en) Process for purifying elastase
US3278391A (en) Process for producing an enzyme system capable of degrading penicillin g to 6-apa using a quaternary ammonium halide
US3966699A (en) Reduced bacitracin
JPH0833493A (en) Production of l-aspartic acid