CS258259B1 - A method for producing L-aspartic acid using heterogeneous biocatalysts - Google Patents

A method for producing L-aspartic acid using heterogeneous biocatalysts Download PDF

Info

Publication number
CS258259B1
CS258259B1 CS852101A CS210185A CS258259B1 CS 258259 B1 CS258259 B1 CS 258259B1 CS 852101 A CS852101 A CS 852101A CS 210185 A CS210185 A CS 210185A CS 258259 B1 CS258259 B1 CS 258259B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
aspartic acid
biocatalyst
ammonium
solution
heterogeneous
Prior art date
Application number
CS852101A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS210185A1 (en
Inventor
Viktor Malanik
Miroslav Marek
Marta Malanikova
Vladimir Kristan
Ivan Psenicka
Jan Kas
Original Assignee
Viktor Malanik
Miroslav Marek
Marta Malanikova
Vladimir Kristan
Ivan Psenicka
Jan Kas
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 Viktor Malanik, Miroslav Marek, Marta Malanikova, Vladimir Kristan, Ivan Psenicka, Jan Kas filed Critical Viktor Malanik
Priority to CS852101A priority Critical patent/CS258259B1/en
Publication of CS210185A1 publication Critical patent/CS210185A1/en
Publication of CS258259B1 publication Critical patent/CS258259B1/en

Links

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Abstract

Řešení se týká způsobu výroby kyseliny L-asparagové pomocí heterogenních biokatalyzátorů založených na bázi mikrobiálních buněk s aspartasovou aktivitou. Způsob spočívá v tom, že se vodný roztok fumaranu amonného uvádí ve styk s biokatalyzátory, které se předem připraví působením oktylfenolpolyetylenglykoletheru nebo nonylfenolpolyetylenoxidu nebo přímo roztokem amonné soli kyseliny fumarové nebo asparagtvé s přídavkem amoniaku na mikrobiální buňky, obsahující enzym L-aspartattamoniak lyazu, zabudované do gelu genu-carrageenanu, potom po ukončení konverze se izoluje z odděleného kapalného podílu kyselina L-asparagová. Tato aminokyselina lze používat při výrobě léčiv a při výrobě umělého sladila.The solution relates to a method for producing L-aspartic acid using heterogeneous biocatalysts based on microbial cells with aspartase activity. The method consists in contacting an aqueous solution of ammonium fumarate with biocatalysts, which are prepared in advance by the action of octylphenol polyethylene glycol ether or nonylphenol polyethylene oxide or directly with a solution of ammonium salt of fumaric or aspartic acid with the addition of ammonia on microbial cells containing the enzyme L-aspartate ammonia lyase, embedded in a gene-carrageenan gel, then after the conversion is completed, L-aspartic acid is isolated from the separated liquid portion. This amino acid can be used in the production of medicines and in the production of artificial sweeteners.

Description

Vynález se týká způsobu výroby kyseliny L-asparagové z fumaranu amonného pomocí mikrobiálních buněk s aspartasovou aktivitou do genu-carrageenanu.The invention relates to a process for the production of L-aspartic acid from ammonium fumarate by means of microbial cells with aspartase activity into gene-carrageenan.

Kyselina L-asparagová se ve stále větší míře používá ve farmaceutickém a potravinářském průmyslu a je důležitou složkou sladkého dipeptidu Aspartamu i významnou složkou některých léků. Z těchto důvodů se neustále zvyšuje zájem o ekonomickou velkovýrobu této důležité aminokyseliny. Vzhledem k tomu, že pro řadu aplikací je použitelný pouze L-stereoisomer této kyselny, je z ekonomických důvodů vhodné a to i v případech, kdy mohou být aplikovány současně oba antipody při pochopitelném využití pouze L-formy, vyrábět biologicky aktivní L-stereoisomer kyseliny asparagové především biologickou cestou umožňující selektivní produkci požadovaného enantiomeru.L-aspartic acid is increasingly used in the pharmaceutical and food industries and is an important component of the aspartame sweet dipeptide and an important component of some drugs. For these reasons, there is an increasing interest in the economical mass production of this important amino acid. Since only the L-stereoisomer of this acid is applicable for a number of applications, it is advisable to produce the biologically active L-stereoisomer of the acid, for economic reasons, even when both antipodes can be applied concomitantly using only the L-form. aspartic species primarily via a biological pathway allowing selective production of the desired enantiomer.

Transformaci kyseliny fumarové na kyselinu L-asparagovou je možno realizovat pomocí buněk mikroorganismů různých kmenů z rodů Alcaligenes, Corynebacterium a Escheriohia, jež se vyznačují aspartasovou aktivitou. Jednorázovou submerzní kultivací vypěstované buňky se buá s kultivačním médiem nebo po oddělení od kultivačního média suspendují v roztoku substrátu, tj. fumaranu amonného, který je při vhodném pH a teplotě za míchání konvertován na amonnou sůl kyseliny L-asparagové. Po oddělení buněk a následném okyselení se izoluje kyselina L-asparagová.The transformation of fumaric acid to L-aspartic acid can be accomplished using cells of microorganisms of various strains of the genera Alcaligenes, Corynebacterium and Escheriohia, which are characterized by aspartase activity. A single submerged culture of the cultured cells is either suspended with the culture medium or after separation from the culture medium in a substrate solution, i.e., ammonium fumarate, which is converted to the ammonium salt of L-aspartic acid at appropriate pH and temperature with stirring. After cell separation and subsequent acidification, L-aspartic acid is isolated.

Při tomto způsobu je nutno pro každou výrobní šarži vypěstovat vždy nové buňky ve velkokapacitních fermentačnich tancích, což je s ohledem na surovinové a energetické náklady včetně potřeby velkého investičně náročného zařízení ekonomicky značně nevýhodné.In this process, new cells must be grown for each production batch in large-scale fermentation tanks, which is economically disadvantageous in terms of raw material and energy costs, including the need for a large investment-intensive plant.

Z uvedeného důvodu byla vypracována řada postupů /švec F. a spol.: Chem. Listy 74, /1980//, které umožňují vícenásobné nebo kontinuální využití enzymu aspartasy /L-aspartat: :amoniaklyasy E.Cj 4.3.1.1 /buá vázané na vhodný nosič po izolaci z příslušného mikroorganismu, nebo přímo ve formě imobilizovaných buněk s aspartasovou aktivitou. Využití mikrobiálních buněk v imobilizované formě má oproti imobilizovaným enzymům řadu výhod především ekonomického charakteru, poněvadž odpadá mnohdy nákladná izolace enzymu, v důsledku čehož je cena připraveného biokatalyzátoru nižší. Biokatalyzátory připravené imobilizací buněk mají většinou i vyšší operační stabilitu /Marek M. a Káš J.: Chem. průmysl 34, 546 /1984//.For this reason, a number of procedures have been developed / shoemaker F. et al., Chem. Leaves 74, (1980), which allow multiple or continuous use of the aspartase enzyme (L-aspartate: ammoniaclyase E.Cj 4.3.1.1) either bound to a suitable carrier after isolation from the relevant microorganism or directly in the form of immobilized cells with aspartase activity . The use of microbial cells in the immobilized form has a number of advantages over the immobilized enzymes, primarily of an economic nature, since the expensive isolation of the enzyme is often eliminated, which results in a lower cost of the prepared biocatalyst. Biocatalysts prepared by cell immobilization usually have also higher operational stability / Marek M. and Káš J .: Chem. Industry 34, 546 (1984) //.

Pro imobilizací buněk s aspartasovou aktivitou byly rozpracovány dva principiálně odlišné postupy - metoda zabudování buněk do různých druhů polymerníoh matric a metoda kovalentního zesítění vnitrobuněčného obsahu jednotlivých mikrobiálních buněk nebo navzájem chemicky vázaných buněk pomocí bifunkčnich sítovacích činidel, především pomocí glutaraldehydu /čs. autorského osvědčení č. 209 265/.Two principally different procedures have been developed for the immobilization of cells with aspartase activity - the method of incorporation of cells into different types of polymer matrices and the method of covalent cross-linking of the intracellular contents of individual microbial cells or chemically bound cells using bifunctional cross-linking agents, in particular glutaraldehyde. Certificate No. 209 265 /.

Základem průmyslové kontinuální výroby kyseliny L-asparagové se stal v první polovině 7). let vypracovaný postup imobilizace buněk do polyakrylamidu /Chibata I. a spol.: Appl. Microbiol. 27, 878 /1974//. Radikálovou polymeraci akrylamidu s Ν,Ν'-metylen-bis-akrylamidem /USA pat. spis č. 3 791 926/ se připraví zesitěný syntetický gel se zabudovanými buňkami, jehož operační poločas činí až 120 dní. Uvedený postup však má i řadu nevýhod.The basis of industrial continuous production of L-aspartic acid became in the first half 7). elaborated procedure of cell immobilization into polyacrylamide / Chibata I. et al .: Appl. Microbiol. 27, 878 (1974). Radical polymerization of acrylamide with Ν, Ν'-methylene-bis-acrylamide / US Pat. No. 3,791,926, a cross-linked synthetic gel with embedded cells having an operating half-life of up to 120 days is prepared. However, this process also has a number of disadvantages.

Dosud není znám způsob provedení polymerace, podle kterého by bylo možné připravit částice gelu sférického tvaru a alespoň přibližně shodné, velikosti, které by zaručovaly optimální hydrodynamické vlastnosti biokatalyzátoru. Největším nedostatkem uvedeného postupu je však skutečnost, že byt i krátkodobým stykem buněčného materiálu s momonery akrylamidem s Ν,Ν'-metylen-bis-akrylamidem dochází ke snížení aktivity aspartasy. Při polymeraci se navíc uvolňuje teplo, které rovněž snižuje enzymovou aktivitou imobilizovaných buněk.It is not yet known to carry out a polymerization process according to which it is possible to prepare gel particles of spherical shape and at least approximately the same size, which would guarantee optimal hydrodynamic properties of the biocatalyst. However, the greatest drawback of this process is the fact that even short-term contact of the cell material with momoners acrylamide with Ν, Ν'-methylene-bis-acrylamide reduces aspartase activity. In addition, polymerization releases heat, which also reduces the enzymatic activity of immobilized cells.

K nevýhodám uvedeného postupu patří i nebezpečí, že látky vyrobené použitím takto připraveného biokatalyzátoru mohou obsahovat toxické zbytky nezpolymerovaných monomerů, což je z hygienic kého a zdravotnického hlediska nepřípustné.Another disadvantage of this process is the danger that the substances produced using the biocatalyst prepared in this way may contain toxic residues of unpolymerized monomers, which is unacceptable from a hygienic and medical point of view.

Z uvedených důvodů byl koncem sedmdesátých let vypracován a technologicky realizován nový způsob výroby kyselin L-asparagové pomocí biokatalyzátoru připraveného zabudováním buněk s aspartasovu aktivitou do kappa-carrageenanu (Sáto T. a spol.: Biochim. Biophys. Acta 570, 179 /1979//. Kappa-carrageenan je polysacharid, který se získává extrakcí mořských řas Chondrus crispus horkou vodou a následnou separací od lamba-carrageenanu pomoci frakční precipitace draselnými ionty /Rees D. A.: J. Chem. Soc. 1963, 1821/.For this reason, a new process for the production of L-aspartic acids by a biocatalyst prepared by incorporating cells with aspartase activity into kappa-carrageenan was developed and technologically implemented in the late 1970s (Sato T. et al .: Biochim. Biophys. Acta 570, 179/1979 // Kappa-carrageenan is a polysaccharide which is obtained by hot water extraction of seaweed Chondrus crispus and subsequent separation from lamba-carrageenan by fractional precipitation with potassium ions (Rees DA: J. Chem. Soc. 1963, 1821).

Pomocí draselných, amonných, vápenatých a jiných iontů /Tosa T. a spol.: Biotechnol. Bioeng. 21, 1697 /1979// je možno z kappa-carrageenanu vytvořit gelovité částice různých fyzikálních vlastností a tvarů, které mají vedle dostatečné pevnosti i výborné hydrodynamické vlastnosti. Zabudováním buněk s aspartasovou aktivitou do gelu kappa-carrageenanu je pak připraven biokatalyzátor, který má vedle vysokého podílu zachované enzymové aktivity i značně vysokou stabilitu. V literatuře /Nishida Y. a spol.: Enzyme Microb. Technol. 6, 85 /1984// je uváděn operační poločas až 680 dni.Using potassium, ammonium, calcium and other ions / Tosa T. et al., Biotechnol. Bioeng. 21, 1697 (1979), it is possible to form gel-like particles of different physical properties and shapes from kappa-carrageenan, which have excellent hydrodynamic properties in addition to sufficient strength. By incorporating cells with aspartase activity into the kappa-carrageenan gel, a biocatalyst is then prepared which, in addition to a high proportion of retained enzyme activity, also has a very high stability. In literature / Nishida Y. et al.: Enzyme Microb. Technol. 6, 85 (1984)], an operating half-life of up to 680 days is reported.

Pro přípravu biokatalyzátoru analogických vlastností je možno použit též genu-carrageenanu to je surového carrageenanového preparátu izolovaného z řas rodů Gigartinaceae a Solieriaceae /Genu-carrageenan: A/S Kobenhavns Pektinfabrik, Dánsko/. Na rozdíl od izolovaného čistého kappa-carrageenanu se jedná o technický směsný carrageenanový preparát běžně používaný v potravinářském průmyslu, který je přibližně 40krát levnější kappa-carrageenan. Zabudováním buněk s aspartasovou aktivitou do gelu genu-carrageenanu je připraven vysoce stabilní biokataly zátor s definovanou velikostí částic vhodných fyzikálních i hydrodynamických vlastností.Gene-carrageenan can also be used to prepare a biocatalyst with analogous properties, i.e. a crude carrageenan preparation isolated from algae of the genera Gigartinaceae and Solieriaceae (Genu-carrageenan: A / S Kobenhavns Pektinfabrik, Denmark). Unlike isolated pure kappa-carrageenan, it is a technical mixed carrageenan preparation commonly used in the food industry, which is approximately 40 times cheaper kappa-carrageenan. By incorporating cells with aspartase activity into the gene of carrageenan, highly stable biocatalysts with defined particle size of suitable physical and hydrodynamic properties are prepared.

Na základě uvedených poznatků týkajících se vlastností genu-carrageenanu byl vypracován způsob výroby kyseliny L-asparagové pomocí heterogenních biokatalyzátorů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se vodný roztok fumaranu amonného o koncentraci 0,75 až 22,5 % hmot. s hodnotou pH 6,5 až 9,5, s přísadou hořečnatých iontů s výhodou v koncentraci 0,002 5 % hmot. uvádi ve styk při teplotě 10 až 50 °C s heterogenním biokatalyzátorem, který se připrav! působením octylphenolpolyetylenglykoletheru nebo nonylphenolpolyetylenoxidu nebo přímo roztokem amonné soli kyseliny fumarové či asparagové s přídavkem amoniaku, na mikrobiální buňky, obsahující enzym L-aspartát:amoniak lyazu, zabudované do gelu genu-carrageenanu, načež se po ukončené konverzi izoluje z odděleného kapalného podílu kyselina L-asparagová.Based on the above-mentioned findings regarding the properties of gene-carrageenan, a process for the production of L-aspartic acid using heterogeneous biocatalysts according to the invention has been developed, characterized in that an aqueous solution of ammonium fumarate having a concentration of 0.75 to 22.5 wt. % with a pH of 6.5 to 9.5, with the addition of magnesium ions, preferably at a concentration of 0.002% by weight. is contacted at a temperature of 10 to 50 ° C with a heterogeneous biocatalyst which is prepared; microbial cells containing the enzyme L-aspartate: ammonia lyase, incorporated into the gel-carrageenan gel, are treated with octylphenolpolyethylene glycol ether or nonylphenolpolyethylene oxide or directly with ammonium fumaric or aspartic acid ammonium salts with ammonia addition, after which the acid is recovered asparagová.

Pro způsob výroby kyseliny L-asparagové podle vynálezu je možno použít různých mikrobiálních druhů a kmenů, popřípadě vysokoprodukčních mutant různých mikroorganismů syntetizujících enzym aspartasu, například různých kmenů z rodů Escherichia, Alcaligenes a Corynebacterium, s výhodou mikrobiálního kmene Escherichia alcalescens CCEB Asp 24 kultivovaného podle čs. autorského osvědčení 220 460.Various microbial species and strains or high-production mutants of various aspartase synthesizing microorganisms, for example various strains of the genera Escherichia, Alcaligenes and Corynebacterium, preferably the microbial strain Escherichia alcalescens CCEB Asp 24, cultivated according to CCEB Asp 24, can be used for the process of the present invention. . 220 460.

Hlavní výhody způsobu výroby kyseliny L-asparagové dle vynálezu jsou spojeny s jednoduchostí přípravy biokatalyzátoru, v cenové atraktivnosti k imobilizaci buněk používaného genu-carrageenanu, ve vysokém stupni zachování aspartasové aktivity buněk během přípravy biokatalizátoru a v neposlední řadě ve vysoké stabilitě aplikovaného biokatalyzátoru. Vysoké operační stability biokatalyzátoru je dosaženo zvláště při imobilizaci buněk do genu-carrageenanu za přítomnosti sloučenin obsahujících vysoký podíl hydroxylových skupin například taninu, případně též po následném zpevnění částic gelu pomocí 1,6-diaminohexanu a glutaraldehydu. Operační poločas u takto připravených biokatalyzátorů činí minimálně 180 dní.The main advantages of the process for producing L-aspartic acid according to the invention are associated with the ease of preparation of the biocatalyst, in terms of cost-effectiveness for the cell immobilization of the gene-carrageenan used, the high degree of cell aspartase activity during biocatalyst preparation, and last but not least. The high operational stability of the biocatalyst is achieved especially when the cells are immobilized into gene-carrageenan in the presence of compounds containing a high proportion of hydroxyl groups such as tannin, possibly also after subsequent solidification of the gel particles with 1,6-diaminohexane and glutaraldehyde. The half-life of the biocatalysts thus prepared is at least 180 days.

Způsob výroby kyseliny L-asparagové dle vynálezu je výhodný zvláště pro konitnuální uspořádání, nebot používaný biokatalyzátor má výborné sedimentační a hydrodynamické vlastnosti pro použití v kolonách ve formě pevného nebo fluidnlho lože. Z filtrátu, respektive kapalného podílu reakční směsi odděleného od biokatalyzátoru se kyselina L-asparagová získá úpravou pH pomocí minerální kyseliny na hodnotu 2,8 a následnou krystalizací při teplotě 10 až 20 °C.The process for the production of L-aspartic acid according to the invention is particularly advantageous for the constitutional arrangement, since the biocatalyst used has excellent sedimentation and hydrodynamic properties for use in fixed or fluidized bed columns. From the filtrate or the liquid portion of the reaction mixture separated from the biocatalyst, L-aspartic acid is obtained by adjusting the pH with a mineral acid to 2.8 and subsequent crystallization at a temperature of 10 to 20 ° C.

Vykrystalovaná kyselina L-asparagová se odfiltruje, promyje studenou vodou a usuší, případně dále dle potřeby.The crystallized L-aspartic acid is filtered off, washed with cold water and dried, if necessary further.

Postupem podle vynálezu připravená kyselina L-asparagová je velmi čistá, použitelná zejména pro přípravu různých solí používaných jako léčiva, například kardiotonikum Cardilan /Spofa/, to je hořečnato-draselná sůl kyseliny L-asparagové.The L-aspartic acid prepared by the process of the invention is very pure, useful in particular for the preparation of various salts used as medicaments, for example the cardiotonic agent Cardilan (Spofa), i.e. the magnesium-potassium salt of L-aspartic acid.

Při výrobě kyseliny L-asparagové podle vynálezu je účinnost konverze 100% při zajištěni optimálních podmínek, to je množství biokatalyzátoru, počáteční koncentrace substrátu a průtokové rychlosti. Výtěžek izolované čisté kyseliny L-asparagové se pohybuje kolem 94 až 96 % hmot. teoretického zisku.In the production of L-aspartic acid according to the invention, the conversion efficiency is 100% while providing optimum conditions, i.e. the amount of biocatalyst, initial substrate concentration and flow rate. The yield of isolated pure L-aspartic acid is about 94 to 96% by weight. theoretical profit.

V dalším je vynález blíže objasněn v příkladech provedení, aniž by se jimi omezoval.In the following, the invention is illustrated in more detail by the examples without limiting them.

Přiklad 1Example 1

Produkční kmen Escherichia alcalescens Asp 24 byl ze šikmého agaru zaočkován kličkou do 250 ml Erlenmayerovy baňky obsahující 70 ml živného sterilního média tohoto složení:The production strain of Escherichia alcalescens Asp 24 was inoculated from a slanted agar into a 250 ml Erlenmeyer flask containing 70 ml of sterile nutrient medium of the following composition:

% hmot. kvasničný autolyzát, 0,5 % hmot. pepton, 0,9 % hmot. kyselina fumarová a 0,75 % objem, hovězího vývar 5 x koncentrovaný, pH 7,0. Kultivace vegetativního inokula probíhala na rotační třepačce 16 hodin při teplotě 37 °C. Získané inokulum bylo použito k zaočkování vlastních produkčních baněk.% wt. yeast autolysate, 0.5 wt. peptone, 0.9 wt. fumaric acid and 0.75% by volume, beef broth 5 x concentrated, pH 7.0. The vegetative inoculum was cultivated on a rotary shaker for 16 hours at 37 ° C. The obtained inoculum was used to inoculate own production flasks.

Získaným inokulem bylo zaočkováno 10 varných kulatých baněk o objemu 750 ml, jež obsahovaly po 100 ml živného média výše uvedeného složení. Bylo použito 1 ml inokula na 100 ml živného média. Kultivace probíhala na rotační třepačce po dobu 16 hodin při teplotě 37 °C.The obtained inoculum was inoculated with 10 750 ml round-bottom flasks containing 100 ml of nutrient medium of the above composition. 1 ml inoculum per 100 ml nutrient medium was used. Cultivation was carried out on a rotary shaker for 16 hours at 37 ° C.

Po ukončení kultivace byly suspenze buněk slity, stanovena enzymová aktivita, která byla 31^kat/g vlhkých buněk, buňky byly odstředěny a získaný sediment byl použit pro přípravu heterogenního biokatalyzátoru.At the end of the culture, the cell suspensions were decanted, the enzyme activity was determined to be 31 µg / g wet cells, the cells were centrifuged and the sediment obtained was used to prepare a heterogeneous biocatalyst.

Vlhká buněčná pasta byla rozmíchána ve fyziologickém roztoku tak, aby vznikla suspenze o obsahu 20 % hmot. vlhkých buněk. Suspenze byla zahřáta na teplotu 50 °C a poté bylo přidáno stejné množství 5 % hmotnostního roztoku genu-carrageenanu 55 °C teplého. Směs byla důkladně promíchána, ochlazena na teplotu 10 °C a převrstvena 2,24 % hmot. roztokem chloridu draselného o teplotě 10 °C. Po 24 hodinách byl vzniklý heterogenní biokatalyzátor rozmixován v mixeru, suspenze biokatalyzátoru byla odstředěna a sediment byl použit pro diskontinuální přípravu kyseliny L-asparagové.The wet cell paste was mixed in physiological saline to form a 20 wt% slurry. of wet cells. The slurry was heated to 50 ° C and then an equal amount of a 5% by weight solution of 55 ° C gene-carrageenan was added. The mixture was thoroughly mixed, cooled to 10 ° C and overlaid with 2.24 wt. potassium chloride solution at 10 ° C. After 24 hours, the resulting heterogeneous biocatalyst was mixed in a mixer, the biocatalyst suspension was centrifuged and the sediment was used for batchwise preparation of L-aspartic acid.

Heterogenní biokatalyzátor o aktivitě 1,7 ^wkat/g vlhkého gelu v množství 50 g vlhké hmotnosti byl rozsuspendován v 1 litru 14,9 % hmot. roztoku fumaranu amonného, pH 8,5, jež obsahoval 0,08 % objem, nonylphenolpolyetylenoxidu. Suspenze byla míchána při 37 °C.A heterogeneous biocatalyst having an activity of 1.7 µg / g wet gel in an amount of 50 g wet weight was suspended in 1 liter of 14.9 wt%. ammonium fumarate solution, pH 8.5, containing 0.08% by volume of nonylphenolpolyethylene oxide. The suspension was stirred at 37 ° C.

Ke 100% konverzi na asparát amonný došlo za 4 hodniny. Po této době byla reakční směs odstředěna, sediment biokatalyzátoru znovu resuspendován v 1 1 14,9 % hmot. roztoku fumaranu amonného a celý postup byl opakován.100% conversion to ammonium aspartate occurred in 4 hours. After this time, the reaction mixture was centrifuged, the biocatalyst sediment was resuspended in 1 L of 14.9 wt. of ammonium fumarate solution and the procedure was repeated.

Konverze bylý opakovány celkem 9krát bez znatelné ztráty enzymové aktivity heterogenního biokatalyzátoru. Ze supernatantů byla izolována kyselina L-asparagová úpravou pH na 2,8 pomocí kyseliny sírové o koncentraci 70 % hmot. a ochlazením na teplotu 10 °C. Celkový výtěžek byl 1 120 g kyseliny L-asparagové, to je 94,2 % hmot. teoreticky ziskatelného množstvíThe conversions were repeated a total of 9 times without noticeable loss of enzyme activity of the heterogeneous biocatalyst. L-aspartic acid was isolated from the supernatants by adjusting the pH to 2.8 with 70 wt% sulfuric acid. and cooling to 10 ° C. The total yield was 1120 g of L-aspartic acid, i.e. 94.2% by weight. theoretically recoverable quantity

Přiklad 2Example 2

Buňky kmene Escherichia alcalescens Asp 24 byly připraveny shodným postupem jako v příkladu 1. Získaná buněčná pasta byla rozmíchána ve fyziologickém roztoku tak, aby vznikla 40 % hmot. suspenze vlhkých buněk. Suspenze byla zahřáta na teplotu 45 °C a poté k ní bylo přidáno třínásobné množství 4 % hmotnostního roztoku genu-carrageenanu o teplotě 50 °C.The cells of the strain Escherichia alcalescens Asp 24 were prepared in the same manner as in Example 1. The cell paste obtained was mixed in physiological saline to make 40% by weight. suspension of wet cells. The slurry was heated to 45 ° C and then a 3-fold amount of a 4% by weight 50% C-carrageenan solution was added.

Směs byla důkladně promíchána a za tepla kapána do chladného roztoku chloridu draselného o koncentraci 2,24 % hmot. převrstveného vrstvou parafinového oleje. Vytvořené kuličky heterogenního biokatalyzátoru byly ponechány 24 hodin v roztoku chloridu draselného o koncentraci 2,24 % hmot. a teplotě 10 °C. Jejich povrch byl zpevněn následujícím postupem.The mixture was thoroughly mixed and dripped into a cold 2.24% potassium chloride solution while warm. coated with a layer of paraffin oil. The formed heterogeneous biocatalyst beads were left for 24 hours in 2.24% potassium chloride solution. and a temperature of 10 ° C. Their surface was reinforced by the following procedure.

Kuličky heterogenního biokatalyzátoru o celkové hmotnosti 100 g a průměru okolo 3,5 mm byly vychlazeny na 5 °C a převrstveny 113 ml roztoku, který obsahoval 0,5 M fosfátový pufr pH 7,0, chlorid draselný o koncentraci 2,24 % hmot. a 1,6-diaminohexan o koncentraci 0,99 4 hmotnostních.Beads of a heterogeneous biocatalyst having a total weight of 100 g and a diameter of about 3.5 mm were cooled to 5 ° C and overlaid with 113 ml of a solution containing 0.5 M phosphate buffer pH 7.0, 2.24% potassium chloride. and 1,6-diaminohexane at a concentration of 0.99% by weight.

Roztok měl teplotu 5 °C. Směs byla mírně míchána po dobu 5 minut a poté bylo přidáno 48,6 ml o složení: 0,5 M fosforečnanový pufr, pH 7,0 chlorid draselný o koncentraci 2,24 4 hmot. a glutaraldehyd o koncentraci 0,95 % hmot. Vše bylo opět mícháno při 5 °C po dobu 30 minut. Červeně zbarvené kuličky biokatalyzátoru byly několikrát promyty dostatečným množstvím roztoku chloridu draselného o teplotě 10 °C a koncentraci 2,24 4 hmot. Část kuliček byla použita ke stanovení enzymové aktivity a 90 g biokatalyzátoru bylo použito k semikontinuální konverzi fumaranu amonného na L-aspartan amonný.The solution had a temperature of 5 ° C. The mixture was stirred gently for 5 minutes and then 48.6 ml of 0.5 M phosphate buffer, pH 7.0, 2.24 4 wt. and glutaraldehyde at a concentration of 0.95 wt. Stir again at 5 ° C for 30 minutes. The red colored beads of the biocatalyst were washed several times with a sufficient amount of 10 ° C potassium chloride solution at a concentration of 2.24% by weight. A portion of the beads were used to determine enzyme activity and 90 g of the biocatalyst was used to semi-continuously convert ammonium fumarate to L-aspartan ammonium.

Kuličky heterogenního biokatalyzátoru o aktivitě 0,85 ^kat/g vlhkého biokatalyzátoru byly převrstveny 1 1 fumaranu amonného o koncentraci 14,9 4 hmot., pH 8,5, jež obsahoval octylphenolpolyetylenglykolether o koncentraci 0,2 4 objem. Směs byla jemně míchána při 37 °C. Ke 1004 konverzi na L-aspartan amonný došlo za 9,5 hod. Rozrok aspartanu amonného byl opatrně odsát a konverze byla opakována výše popsaným způsobem celkem 15krát. Ztráta aktivity biokatalyzátoru po ukončení všech konverzí nepřevíšila 2,5 4 původní aktivity.Beads of a heterogeneous biocatalyst having an activity of 0.85 µg / g wet biocatalyst were overlaid with 1 L of 14.9 4 wt.% Ammonium fumarate, pH 8.5, containing 0.2 4 vol. Octylphenolpolyethylene glycol ether. The mixture was gently stirred at 37 ° C. 1004 conversion to L-aspartan ammonium occurred in 9.5 hours. The ammonium aspartan solution was carefully aspirated and the conversion was repeated 15 times as described above. The loss of activity of the biocatalyst after completion of all conversions did not exceed 2.5 4 of the original activity.

Ze spojených odsátých roztoků aspartanu amonného bylo postupem uvedeným v přikladu 1 izolováno 1 880 g kyseliny L-asparagové, což představuje 95 % teoretického zisku.1,880 g of L-aspartic acid were isolated from the combined aspartan ammonium aspirate solutions as described in Example 1, which represents 95% of the theoretical yield.

Příklad 3Example 3

Buňky kmene Escherichia alcalescens Asp 24 byly získány postupem shodným jako v příkladu 1. Buněčný sediment byl rozmíchán ve fyziologickém roztoku tak, aby vznikla suspenze o koncentraci 42,5 4 hmot. vlhkých buněk. Směs byla zahřáta na teplotu 45 °C a poté k ní bylo přidáno třínásobné množství 50 °C teplého roztoku genu-carrageenanu o koncentraci 4 4 hmot.The cells of the strain Escherichia alcalescens Asp 24 were obtained as described in Example 1. The cell sediment was mixed in physiological saline to give a suspension of 42.5% by weight. of wet cells. The mixture was heated to 45 ° C and then a 3-fold amount of 50 ° C warm 4-wt.

Po důkladném promíchání byl ke směsi přidán roztok taninu ve fyziologickém roztoku o koncentraci 1 4 hmot. tak, aby výsledná koncentrace taninu v gelu byla 0,1 4 hmot. Vše bylo opět důkladně promícháno a za tepla vylito na misku tak, aby vrstva gelu byla vysoká maximálně 5 až 6 mm.After thorough mixing, a solution of tannin in saline at a concentration of 14% by weight was added to the mixture. so that the final concentration of tannin in the gel was 0.1 4 wt. The whole was again mixed thoroughly and poured warm onto the dish so that the gel layer was at most 5 to 6 mm high.

Ztuhlý gel byl převrstven roztokem chloridu draselného o koncentraci 2,24 4 hmot. a ponechán 24 hodin při 10 °C. Vytvrzený gel byl rozřezán na částice 5 x 5 x 5 mm a poté použit,na kontinuální kolonovou přípravu kyseliny L-asparagové.The solidified gel was overlaid with 2.24% potassium chloride solution. and left at 10 ° C for 24 hours. The cured gel was cut into 5 x 5 x 5 mm particles and then used for continuous column preparation of L-aspartic acid.

Kostičky heterogenního biokatalyzátoru o celkové hmotnosti 95 g a aktivitě 0,75<ukat/g vlhkého biokatalyzátoru byly naplněny do termostatované kolony o rozměrech 2,6 x 25 cm a teplotě 37 °C a gel byl ponechán aktivovat po dobu 48 hodin průtokem 140 ml/hod roztokem fumaranu amonného o koncentraci 14,9 4 hmot. a při pH 8,5. Po skončení aktivace byl průtok fumaranu amonného snížen na 70 ml/hod. Konverze fumaranu amonného na L-aspartan amonný probíhala při 37 °C po dobu 40 dnů bez zjistitelné změny enzymové aktivity použitého biokatalyzátoru. Celkem bylo za uvedené období zkonvertováno 67,2 1 roztoku fumaranu amonného. Izolací podle příkladu 1 bylo získáno 8,35 kg kyseliny L-asparagově, což je 94,1 4 teoretického množství.The cubes of the heterogeneous biocatalyst with a total weight of 95 g and the activity of 0.75 < ukat / g wet biocatalyst were packed into a 2.6 x 25 cm thermostated column at 37 ° C and the gel was activated for 48 hours at a flow rate of 140 ml / h a solution of ammonium fumarate having a concentration of 14.9 4 wt. and at pH 8.5. After activation, the ammonium fumarate flow rate was reduced to 70 ml / h. The conversion of ammonium fumarate to L-aspartan ammonium took place at 37 ° C for 40 days without any detectable change in the enzymatic activity of the biocatalyst used. A total of 67.2 L of ammonium fumarate solution was converted over the period. Isolation according to Example 1 gave 8.35 kg of L-aspartic acid, which is 94.14% of theory.

Příklad 4Example 4

Buňky kmene Escherichia alcalescens Asp 24 byly získány postupem shodným jako v příkladu 1. Buněčný sediment byl rozmíchán ve fyziologickém roztoku tak, aby vznikla suspenze o koncentraci 42,5 4 hmot. vlhkých buněk. Směs byla zahřáta na teplotu 45 °C a poté k ní bylo přidáno třínásobné množství 50 °C teplého roztoku genu-carrageenanu o koncentraci 4 % hmot. Po důkladném promíchání byl ke směsi přidán roztok taninu ve fyziologickém roztoku o koncentraci 1 % hmot. tak, aby výsledná koncentrace taninu v gelu byla 0,1 % hmot. Směs byla důkladně promíchána a za tepla kapána do chladného roztoku chloridu draselného o koncentraci 2,24 4 hmot. a teplotě 10 °C.The cells of the strain Escherichia alcalescens Asp 24 were obtained as described in Example 1. The cell sediment was mixed in physiological saline to give a suspension of 42.5% by weight. of wet cells. The mixture was heated to 45 [deg.] C. and then three times 50 [deg.] C. of a warm 4% carrageenan gene solution were added. After thorough mixing, a 1% w / w solution of tannin in saline was added. such that the final concentration of tannin in the gel was 0.1 wt. The mixture was thoroughly mixed and dripped into a cold 2.24 4 wt. and a temperature of 10 ° C.

Kuličky heterogenního biokatalyzátoru o aktivitě 1,35 ukat na 1 g vlhkého biokatalyzátoru byly naplněny do kolony a při 45 °C aktivovány po dobu 48 h roztokem fumaranu amonného o koncentraci 22 % hmot. a pH 9,5. Po skončení aktivace byla prováděna konverze fumaranu amonného na L-aspartan amonný za shodných podmínek při průtoku 100 ml/h. Po 60 dnech nebyla zaznamenána změna enzymové aktivity použitého biokatalyzátoru. Po izolaci bylo celkem získáno 17,1 kg kyseliny L-asparagové, což je 95 % teoretického výtěžku.Beads of 1.35 ukat heterogeneous biocatalyst per 1 g wet biocatalyst were packed into the column and activated at 45 ° C for 48 h with a 22 wt% ammonium fumarate solution. and pH 9.5. After activation was complete, the ammonium fumarate was converted to L-aspartan ammonium under the same conditions at a flow rate of 100 ml / h. No change in the enzyme activity of the biocatalyst used was observed after 60 days. After isolation, a total of 17.1 kg of L-aspartic acid was obtained, which is 95% of the theoretical yield.

Příklad 5Example 5

Ke kuličkám heterogenního biokatalyzátoru připraveného podle příkladu 4 byl přidán roztok fumaranu amonného o koncentraci 1 % hmot., pH 6,5, obsahující oktylfenolpolyetylenglykolether o koncentraci 0,2 % objem. Směs byla jemně míchána při 15 °C. Ke 100% konverzi na L-aspartan amonný došlo za 2 h. Roztok aspartanu amonného byl opatrně odsát a konverze byla opakována uvedeným způsobem celkem 20krát. U biokatalyzátoru nebyla zaznamenána ztráta původní enzymové aktivity.To the beads of the heterogeneous biocatalyst prepared according to Example 4, a 1% w / w solution of ammonium fumarate, pH 6.5, containing 0.2% by volume octylphenolpolyethylene glycol ether was added. The mixture was gently stirred at 15 ° C. 100% conversion to L-aspartan ammonium occurred in 2 h. The ammonium aspartan solution was gently aspirated and the conversion was repeated 20 times as described above. There was no loss of original enzyme activity in the biocatalyst.

Claims (1)

Způsob výroby kyseliny L-asparagové pomocí heterogenních biokatalyzátorů pomocí mikrobiálních buněk s aspartasovou aktivitou vyznačující se tím, že se vodný roztok fumaranu amonného o koncentraci 0,75 až 22,5 % hmot., s hodnotou pH 6,5 až 9,5 a přísadou hořečnatých iontů uvádí při teplotě 10 až 50 °C ve styku s heterogenním biokatalyzátorem, který se předem připraví působením oktylfenolpolyetylenglykoletheru nebo nonylfenolpolyetylenoxidu nebo přímo roztokem amonné soli kyseliny fumarové nebo asparagové s přídavkem amoniaku na mikrobiální buňky, obsahující enzym L-asparáti amoniak lyázu, zabudované do gelu genu-carrageenanu, načež se po ukončení konverze izoluje z odděleného kapalného podílu kyselina L-asparagová.Process for the production of L-aspartic acid by means of heterogeneous biocatalysts by means of microbial cells with aspartase activity, characterized in that an aqueous solution of ammonium fumarate at a concentration of 0.75 to 22.5% by weight, with a pH value of 6.5 to 9.5 and an additive of magnesium ions at a temperature of 10 to 50 ° C in contact with a heterogeneous biocatalyst which is previously prepared by treatment with octylphenolpolyethylene glycol ether or nonylphenolpolyethylene oxide or directly with ammonium salt of fumaric or aspartic acid with the addition of ammonia to microbial cells containing L-aspartate of the gene carrageenan, after which L-aspartic acid is recovered from the separated liquid fraction after the conversion.
CS852101A 1985-03-23 1985-03-23 A method for producing L-aspartic acid using heterogeneous biocatalysts CS258259B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS852101A CS258259B1 (en) 1985-03-23 1985-03-23 A method for producing L-aspartic acid using heterogeneous biocatalysts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS852101A CS258259B1 (en) 1985-03-23 1985-03-23 A method for producing L-aspartic acid using heterogeneous biocatalysts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS210185A1 CS210185A1 (en) 1987-12-17
CS258259B1 true CS258259B1 (en) 1988-08-16

Family

ID=5357140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS852101A CS258259B1 (en) 1985-03-23 1985-03-23 A method for producing L-aspartic acid using heterogeneous biocatalysts

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS258259B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS210185A1 (en) 1987-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0320234B2 (en)
Chibata et al. Continuous production of L-aspartic acid: Improvement of productivity by both development of immobilization method and construction of new Escherichia coli strain
Vojtíšek et al. Immobilized cells
CA1215336A (en) Immobilization of catalytically active microorganisms in agar gel fibers
EP0107400B1 (en) Hybrid plasmid and process for producing glutathione using said plasmid
US6235516B1 (en) Biocatalysts with amine acylase activity
US5962280A (en) Microorganisms immobilized on a solid support with a quaternary polyallylamine polymer
CS258259B1 (en) A method for producing L-aspartic acid using heterogeneous biocatalysts
Sato et al. Production of L-aspartic acid
JPH059061B2 (en)
RU2174558C1 (en) Method of l-aspartic acid producing
US5308761A (en) Process for acetylating seaweed alginate with pseudomonas syringae subsp. phaseoliocola
JP3179058B2 (en) Immobilized biocatalyst
SU1742330A1 (en) Method for preparation of biocatalyst in polysaccharide carrier
Chibata Production of useful chemicals using cells immobilized with polyacrylamide and carrageenan
JPH0634744B2 (en) Method for producing γ-L-glutamyl-L-α-amino-n-butyrylglycine
JP3392865B2 (en) Immobilized enzyme preparation and method for producing D-α-amino acid
RU2420581C1 (en) Method of producing biocatalyst exhibiting cephalosporin acid synthesis activity
RU2103358C1 (en) Strain of bacterium arthrobacter terregens vsb-570 - a producer of protein and biopreparation for petroleum product treatment
CS213127B1 (en) Process for the enzymatic production of L-aspartic acid
JPH02207794A (en) How to remove fumarase activity
JPH02227077A (en) Immobilized enzyme and utilizing method of the enzyme
JPS5963190A (en) Preparation of itaconic acid using immobilized microorganism
WO2018160103A1 (en) Method for producing l-asparaginic acid
JPS62259588A (en) Production of immobilized enzymic pharmaceutical