CS250277B1 - Process for the production of gluconic acid and its salts - Google Patents
Process for the production of gluconic acid and its salts Download PDFInfo
- Publication number
- CS250277B1 CS250277B1 CS348985A CS348985A CS250277B1 CS 250277 B1 CS250277 B1 CS 250277B1 CS 348985 A CS348985 A CS 348985A CS 348985 A CS348985 A CS 348985A CS 250277 B1 CS250277 B1 CS 250277B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- fermentation
- gluconic acid
- medium
- glucose
- salts
- Prior art date
Links
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Řeší se způsob výroby kyseliny glukonové a jejích solí v submersní kultuře plísně Aspergillus foetidus var. pailidus konverzí glukózového1 substrátu. Výhodou tohoto způsobu je, že za pomoci vysokoprodukčního kmene Aspergillus foetidus var. pailidus AN 166 se dosahuje vyšších výtěžností a lze zpracovávat i vysoce koncentrované cukernaté substráty (až 40 % hmot.).The method of producing gluconic acid and its salts in a submerged culture of the fungus Aspergillus foetidus var. pailidus by conversion of glucose1 substrate is addressed. The advantage of this method is that with the help of the high-production strain Aspergillus foetidus var. pailidus AN 166, higher yields are achieved and highly concentrated sugar substrates (up to 40% by weight) can be processed.
Description
Vynález se týká způsobu přípravy kyseliny glukonové a jejích solí v submersní kultuře plísně Asperglllu foetidus var. pallidus konverzí cukernatého substrátu.The present invention relates to a process for the preparation of gluconic acid and its salts in a submersible culture of Aspergillus foetidus var. pallidus by converting the sugar substrate.
Kyselina glukonová a její soli nacházejí stále častěji využití, např. jako antikorozní prostředky při povrchové úpravě kovů, dále v čisticích, leštících a galvanizačních lázních pro kovové předměty, k odstraňování usazenin v nádobách a potrubích, jako aditiva v barvářském přůmyslu, přísady do betonu, ve farmacii a v řadě dalších aplikací.Gluconic acid and its salts are increasingly used, for example as anticorrosive agents for metal surface treatment, as well as in cleaning, polishing and galvanizing baths for metal objects, for removing deposits in containers and pipes, as additives in the paint industry, concrete additives, in pharmacy and many other applications.
Biologická oxidace glukózy a některých dalších sacharidů, obsahujících vázanou glukózu, je známa již dlouhou dobu. K tomuto účelu byly použity bakterie rodů Pseudomonas a Acetobacter [Humphrey A. E., Reilly P. J., Biotechnol. Bioeng. 7 : 229 (1965),; Nyeste etal., Eur. J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 10:87 (1980),; Currie J. N., U. S. Patent č. 1896 811], avšak daleko více jsou používány plísně, především rodů Aspergillus a Penicillium [Currie J. N. etal., U. S. Patent č. 1 893 819 (1930); Zlffer J. etal., DE 18 17 907 (1968); Porges N. etal., Ind. Eng. Chem. 33: 1065 (1941)], neboť u nich nedochází k další oxidaci kyseliny glukonpvé a tím ke snižování její Výtěžnosti.The biological oxidation of glucose and some other carbohydrates containing bound glucose has been known for a long time. Bacteria of the genera Pseudomonas and Acetobacter were used for this purpose [Humphrey AE, Reilly PJ, Biotechnol. Bioeng. 7: 229 (1965); Nyeste et al., Eur. J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 10:87 (1980); Currie J. N., U.S. Patent No. 1896,811], but fungi, in particular Aspergillus and Penicillium, are widely used [Currie J. N. et al., U.S. Patent No. 1,893,819 (1930); Zlffer J. et al., DE 18 17 907 (1968); Porges N. et al., Ind. Eng. Chem. 33: 1065 (1941)], since they do not further oxidize gluconic acid and thereby reduce its yield.
Je známo, že na rychlost tvorby kyseliny glukonové a její výtěžnost má vliv koncentrace rozpuštěného kyslíku, případně rychlost jeho přestupu do fermentačního média, koncentrace vodíkových lontů v médiu a kvalita dusíkatého zdroje, kromě dalších méně výrazných faktorů.It is known that the concentration of dissolved oxygen, or its rate of transfer to the fermentation medium, the concentration of hydrogen ions in the medium, and the quality of the nitrogen source, among other less significant factors, are influenced by the rate of gluconic acid formation and yield.
Ovlivnění rychlosti přestupu kyslíku do fermentačního média naráží na určité problémy. Zvyšování frekvence míchadla je limitováno mechanickou pevností použitého mikroorganismu, zvyšování aerační rychlossti je limitováno pěnivostí kultivačního média. Zvýšení rozpustnosti kyslíku zvýšením tlaku v systému [Herrick Η. T. etal., Ind. Eng. Chem. 27: 681 (1935)] vede k technickým a konstrukčním potížím.There are some problems affecting the rate of oxygen transfer to the fermentation medium. Increasing the stirrer frequency is limited by the mechanical strength of the microorganism used, increasing the aeration rate is limited by the foaming of the culture medium. Increasing oxygen solubility by increasing system pressure [Herrick Η. T. et al., Ind. Eng. Chem. 27: 681 (1935)] leads to technical and design difficulties.
Vliv koncentrace vodíkových iontů je znám a existuje úzké optimum, kdy je syntéza kyseliny glukonové nejrychlejší.The effect of the concentration of hydrogen ions is known and there is a close optimum when the synthesis of gluconic acid is the fastest.
Kyselina glukonová je v kulturách plísní tvořena účinkem enzymu glukózaoxidázy (/3-D-glukóza : Oz cxidioireduktáza, E. C. 1. 1. 3. 4.) na glukózu v přítomnosti kyslíku. Pro optimální průběh procesu je tedy zapotřebí, aby použitý mikroorganismus vytvářel co nejvyšší poměrné množství glukózaoxidázy.In fungal cultures, gluconic acid is formed by the action of the enzyme glucose oxidase (β-D-glucose: Oz coxidioireductase, E. C. 1. 1. 3. 4.) on glucose in the presence of oxygen. Thus, for optimum process performance, the microorganism used must produce the highest relative amount of glucose oxidase.
Podstatou způsobu přípravy kyseliny glukonové a jejích solí podle vynálezu je, že se kultivuje mutanta plísně Aspergillus foetidus var. pallidus AN 166, jejíž sporové inokulum se buď přímo zaočkuje do produkčního fermentoru, nebo předtím do inokulačního tančíku tak, aby výsledná koncentrace sporové suspenze odpovídala extinkční konstantě E420 = 0,005 až 0,02, načež se mutanta kultivuje při teplotě 25 až 35 °C při koncentraci vodíkových iontů, udržované přídavky alkalicky reagujících roztoků, zejména NaOH, KOH, NHáOH, Na2CO3, na hodnotě pH 5,0 — 7,0 v roztoku 5 až 40 % hmot. glukózového substrátu.The essence of the process for the preparation of the gluconic acid and its salts according to the invention is to cultivate a mutant of Aspergillus foetidus var. pallidus AN 166, whose spore inoculum is either directly inoculated into the production fermenter or previously in an inoculation tank so that the resulting spore suspension concentration corresponds to an extinction constant E420 = 0,005 to 0,02, after which the mutant is cultured at 25 to 35 ° C at concentration of hydrogen ions, maintained by the addition of alkaline reacting solutions, in particular NaOH, KOH, NH 3 OH, Na 2 CO 3, at a pH of 5.0 - 7.0 in a solution of 5 to 40 wt. glucose substrate.
Mutanta tohoto mikroorganismu je uložena ve Sbírce mikroorganismů CCF pod číslem 1889 a je předmětem přihlášky vynálezu. Tato mutanta vytváří za vhodných kultivačních podmínek velké množství enzymu glukózaoxidázy.A mutant of this microorganism is deposited in the CCF Collection of Microorganisms under number 1889 and is the subject of the present invention. This mutant generates a large amount of the glucose oxidase enzyme under appropriate culture conditions.
Po provedené fermentaci se buněčná hmota mikroorganismu odseparuje od kapalného podílu kultivačního média a opakovaně použije pro konverzi glukózového substrátu.After fermentation, the cell mass of the microorganism is separated from the liquid portion of the culture medium and reused to convert the glucose substrate.
Nejpodstatnější vliv na rychlost produkce kyseliny glukonové a její výtěžnost má zdroj dusíku.The nitrogen source is the most important influence on the production rate of gluconic acid and its yield.
Změnou kvalitativního složení a celkovým množstvím dusíkatého zdroje byl řízen proces tak, aby byl optimální pro dva základní typy přípravy kyseliny glukonové:By changing the qualitative composition and the total amount of nitrogen source, the process was controlled to be optimal for two basic types of gluconic acid preparation:
a) pro jednorázovou fermentaci glukózových roztoků, kdy je zapotřebí co· nejmenší množství buněčné hmoty s nejvyšší možnou specifickou aktivitou glukózaoxidázy z důvodu maximální výtěžnosti kyseliny glukonové;(a) for the single fermentation of glucose solutions, whereby as little cell matter as possible with the highest specific glucose oxidase activity is required because of the maximum yield of gluconic acid;
b) pro fermentaci s opakovaným použitím odseparované buněčné hmoty, kdy pro racionální postup je zapotřebí pracovat s vyšší koncentrací buněčné hmoty; ztráty uhlíkatého zdroje dané tvorbou buněčné hmoty jsou relativně nižší.b) for re-fermentation of separated cell mass, where a higher concentration of cell mass is required for a rational process; losses of the carbon source due to the formation of cell mass are relatively lower.
Pro zaočkování fermentačních nádob se používá sporového, případně vegetativního inokula. Jeho množství nezávisí na hmotnostním množství glukózového zdroje, ale pouze na objemu fermentačního média.Spore or vegetative inoculum is used to inoculate fermentation vessels. Its amount does not depend on the mass amount of the glucose source, but only on the volume of the fermentation medium.
V případě sporového inokula se použije takového množství spor používaného mikroorganismu spláchnutých 0,1% roztokem Tweenu 80, aby jejich koncentrace v médiu na počátku fermentace měřená jako extinkce při vlnové délce 420 nm dosahovala hodnoty E420 = 0,005 až 0,02.In the case of a spore inoculum, an amount of the spores of the microorganism used rinsed with 0.1% Tween 80 solution is used such that their concentration in the medium at the start of the fermentation measured as extinction at 420 nm reaches E420 = 0.005-0.02.
Vegetativní inokulum připravené naklíčením spor v koncentraci odpovídající E420 — — 0,05 až 0,2 se dávkuje do fermentačního média v množství 3 až 10 % celkového objemu, což odpovídá výchozí sušině při fermentaci 0,05 až 0,1 mg/ml.The vegetative inoculum prepared by germination of spores at a concentration corresponding to E420 of - 0.05 to 0.2 is dosed into the fermentation medium in an amount of 3 to 10% of the total volume, corresponding to the initial dry matter at fermentation of 0.05 to 0.1 mg / ml.
Příprava kyseliny glukonové podle způsobu dle vynálezu je dále uvedena v následujících příkladech.The preparation of the gluconic acid according to the process of the invention is further illustrated in the following examples.
Příklad 1Example 1
Příprava inokula:Preparation of inoculum:
Použije se spor plísně Aspergillus foetidus var. pallidus AN 166, rostoucí 7 dní na sladinovém agaru na Petriho miskách o průměru 15 cm, odkud se spláchnou 50 ml 0,1% hmot. povrchové aktivní látky na bázi este250277 rů mastných kyselin (Tweenu 80). Těmito slitými suspenzemi spor se zaočkuje 150 1 média ve fermeritačním tanku. Počet misek se volí tak, aby objem sporového inokula představoval 2 až 4 % objemu fermentačního média. Po dvanácti hodinách slabého vzdušnění, (0,1 objemu vzduchu na 1 objem média za 1 minutu), kdy spory nakličují při teplotě 30 °C, se upraví fyzikální podmínky pro vlastní fermentaci, tj. zvýší se aerace a spustí míchadlo.A spore of Aspergillus foetidus var. pallidus AN 166, growing for 7 days on wort agar on 15 cm diameter Petri dishes, rinsing with 50 ml of 0.1 wt. surfactants based on este250277 fatty acids (Tween 80). 150 ml of the medium in a fermentation tank is seeded with these spore suspension. The number of dishes is selected so that the volume of the spore inoculum is 2-4% of the volume of the fermentation medium. After twelve hours of low aeration (0.1 volume of air per volume of medium per minute) when the spores germinate at 30 ° C, the physical conditions for the fermentation itself are adjusted, ie the aeration is increased and the agitator is started.
Příprava fermentačního média:Preparation of fermentation medium:
Připraví se sterilní fermentační médium o složení (v % hmot.):Prepare a sterile fermentation medium of the following composition (in% by weight):
% glukózy,% glucose
0,025 % KC1,0.025% KCl,
0,025 % KH2PO4,0.025% KH2PO4
0,025 % MgSCU . 7 H2O,0.025% MgSO4. 7 H2O,
0,1 % Ca(NO3)2.4 H2O,0.1% Ca (NO3) 2.4 H2O
0,056 % (NH4)2SO2.0.056% (NH4) 2SO2.
Oprava pH během fermentace se provádí přídavky 20% roztoku NaOH nebo Na2CO3.The pH correction during fermentation is performed by adding 20% NaOH or Na 2 CO 3 solution.
Vlastní fermentace se provádí v nerezovém tanku s centrálně umístěným mechanickým míchadlem turbinového typu. Objem fermentačního média 150 1, míchání 400 ot/ /'min, aerace 75 1/min, teplota 30 °C, pH se kontinuálně upravuje na hodnotu 6,0. Doba fermentace včetně nakličovací fáze je 40 až 45 hodin. Fermentace, jejímž výsledkem je sodná sůl kyseliny glukonové, umožňuje dosažení výtěžnosti 90 až 95 % hmot. kyseliny glukonové na vnesený cukr. Jiné organické kyseliny se netvoří.The fermentation itself is carried out in a stainless steel tank with a centrally placed turbine-type mechanical stirrer. Fermentation volume 150 l, stirring 400 rpm, aeration 75 l / min, temperature 30 ° C, pH is continuously adjusted to 6.0. The fermentation time, including the germination phase, is 40 to 45 hours. The fermentation, resulting in the sodium salt of gluconic acid, allows a yield of 90 to 95% by weight to be achieved. gluconic acid to the sugar introduced. Other organic acids are not formed.
Příklad 2Example 2
Příprava inokula:Preparation of inoculum:
Sporami ze sladinového agaru se zaočkují propagační tanky (objem média 2,5 1) obsahující médium o složení uvedeném v příkladu 1, u něhož je pouze sníženo procento glukózy na 5 % hmot. Kultivuje se při pH 6,0, teplotě 30 °C, 1000 ot/min a aeraci 1 1/ /min na 1 1 média. Takto vypěstovaným vegetativním inokulem se očkuje vlastní fermentační tank. Množství inokula se používá 5 až 10 % obj. Všechny fermentační parametry, složení média i výtěžnost jsou stejné jako u příkladu 1. Doba fermentace je 28 až 30 hodin.Malt agar spores were inoculated with propagation tanks (medium volume of 2.5 L) containing the medium of the composition given in Example 1, in which only the glucose percentage was reduced to 5% by weight. It is cultured at pH 6.0, 30 ° C, 1000 rpm and aeration 1 L / min per 1 L of medium. The vegetative inoculum thus grown inoculates the fermentation tank itself. The amount of inoculum used is 5-10% by volume. All fermentation parameters, medium composition and yield are the same as in Example 1. The fermentation time is 28-30 hours.
Příklad 3Example 3
Příprava inokula:Preparation of inoculum:
Je možno postupovat oběma způsoby popsanými v příkladech 1 a 2.Both methods described in Examples 1 and 2 can be used.
Příprava fermentačního média:Preparation of fermentation medium:
Sterilní půda obsahuje:Sterile soil contains:
0,2 % hmot. Ca(NO3)2.4 H2O,0.2 wt. Ca (NO3) 2.4 H2O
0,11 % (NH4)2SO4, ostatní chemikálie se dávkují stejně jako u příkladu 1. Množství inokula je 10 % obj.0.11% (NH4) 2SO4, other chemicals are dosed as in Example 1. The amount of inoculum is 10% v / v.
Po skončení fermentace se odseparuje mycelium, které se opakovaně použije ke konverzi glukózy na kyselinu glukonovou v minerálním médiu o složení (% hmot.):After the fermentation is complete, the mycelium is separated and reused to convert glucose to gluconic acid in a mineral medium of the composition (wt.%):
% glukózy,% glucose
0,025 % KH2PO4 a0.025% KH2PO4 a
0,1 % CaCl2 za stejných fyzikálních podmínek.0.1% CaCl2 under the same physical conditions.
Ve všech uvedených případech je možno glukózu jako zdroj uhlíku nahradit některým jiným cukerným substrátem (například sacharózou, maltózou a podobně).In all cases, glucose as a carbon source may be replaced by some other sugar substrate (e.g., sucrose, maltose, and the like).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS348985A CS250277B1 (en) | 1985-05-15 | 1985-05-15 | Process for the production of gluconic acid and its salts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS348985A CS250277B1 (en) | 1985-05-15 | 1985-05-15 | Process for the production of gluconic acid and its salts |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS250277B1 true CS250277B1 (en) | 1987-04-16 |
Family
ID=5375117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS348985A CS250277B1 (en) | 1985-05-15 | 1985-05-15 | Process for the production of gluconic acid and its salts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS250277B1 (en) |
-
1985
- 1985-05-15 CS CS348985A patent/CS250277B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ghose et al. | Rapid ethanol fermentation of cellulose hydrolysate. II. Product and substrate inhibition and optimization of fermentor design | |
| Aksu et al. | Lactic acid production from molasses utilizing Lactobacillus delbrueckii and invertase together | |
| EP0109083B1 (en) | Method for cultivation of pseudomonas bacteria | |
| EP0206904B1 (en) | Process for the enzymatic production of l-alpha amino acids from alpha keto acids | |
| Stoppok et al. | Microbial modification of sugars as building blocks for chemicals | |
| DK153410B (en) | PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF AN ALFA GALACTOSIDASE ENZYME PREPARATION AND PROCEDURE FOR HYDROLYSE OF RAFFINOUS USING THIS ENZYME PREPARATION | |
| Fiedurek | Production of gluconic acid by immobilized in pumice stones mycelium of Aspergillus niger using unconventional oxygenation of culture | |
| CA1186644A (en) | Ethanol production by high performance bacterial fermentation | |
| CS250277B1 (en) | Process for the production of gluconic acid and its salts | |
| CN101875926B (en) | Method for preparing liquid cellulase | |
| JP2003274934A (en) | Continuous anaerobic culture method | |
| LU87203A1 (en) | PROCESS FOR THE PREPARATION OF TANNASE FOR THE PRODUCTION OF GALLIC ACID USING A CULTURE OF ASPERGILLUS, TANNASE THUS OBTAINED AND USE THEREOF FOR THE PRODUCTION OF GALLIC ACID | |
| US3669840A (en) | Gluconic acid production | |
| US6261798B1 (en) | Methods for producing [S,S]-ethylenediamine-N,N′-disuccinate | |
| Riscaldati et al. | Ammonium fumarate production by free or immobilised Rhizopus arrhizus in bench‐and laboratory‐scale bioreactors | |
| US4734368A (en) | Process for the bioconversion of fumarate to L-malate | |
| US5846791A (en) | N-(R)-(2-hydroxy-2-pyridine-3-yl-ethyl)-2-(4-nitro-phenyl)-acetamide | |
| Silcox et al. | Fermentation | |
| Kekos et al. | Effect of tannins on growth and amylase production by Calvatia gigantea | |
| Ramachandran et al. | Stability of glucose oxidase activity of aspergillus niger spores produced by solid-state fermentation and their role as biocatalysts in bioconversion reaction | |
| SU958498A1 (en) | Process for producing alpha-mannase | |
| Van Der Heijden et al. | Use of the yeast Hansenula polymorpha (Pichia angusta) to remove contaminating sugars from ethyl β-d-fructofuranoside produced during sucrose ethanolysis catalysed by invertase | |
| CS259439B1 (en) | A process for the preparation of a mixture of fructose and gluconic acid and the addition of salts in a submerged culture of Aspergillus foetidus var. pallidus by converting a sucrose substrate | |
| KR100289326B1 (en) | Manufacture of Succinic Acid from Fumaric Acid by New Enterococcus sp. | |
| Lee et al. | Sodium gluconate production by Aspergillus niger with intermittent broth replacement |