CS263695B1 - Process for controlled biosynthesis of galactose,xylose and fluoride starch non-specific labelled by isotope 13c - Google Patents
Process for controlled biosynthesis of galactose,xylose and fluoride starch non-specific labelled by isotope 13c Download PDFInfo
- Publication number
- CS263695B1 CS263695B1 CS871157A CS115787A CS263695B1 CS 263695 B1 CS263695 B1 CS 263695B1 CS 871157 A CS871157 A CS 871157A CS 115787 A CS115787 A CS 115787A CS 263695 B1 CS263695 B1 CS 263695B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- culture
- nutrient solution
- galactose
- production
- starch
- Prior art date
Links
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 title claims abstract description 18
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 title claims abstract description 18
- 239000008107 starch Substances 0.000 title claims abstract description 18
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 title claims abstract description 10
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 8
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 7
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N alpha-D-galactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N 0.000 title claims abstract description 6
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 title 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 27
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 claims abstract description 17
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims abstract description 15
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 241000206618 Porphyridium Species 0.000 claims abstract description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 5
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 claims abstract 3
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 claims abstract 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 229920000715 Mucilage Polymers 0.000 abstract description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012258 culturing Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 17
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 7
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 6
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 4
- IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M potassium bromide Chemical compound [K+].[Br-] IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M potassium iodide Chemical compound [K+].[I-] NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-SVZMEOIVSA-N (+)-Galactose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-SVZMEOIVSA-N 0.000 description 2
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- 150000004804 polysaccharides Chemical class 0.000 description 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 102000013142 Amylases Human genes 0.000 description 1
- 108010065511 Amylases Proteins 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 241001467355 Gigartina Species 0.000 description 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229920001284 acidic polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 150000004805 acidic polysaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011609 ammonium molybdate Substances 0.000 description 1
- 235000018660 ammonium molybdate Nutrition 0.000 description 1
- APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P ammonium molybdate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 1
- 229940010552 ammonium molybdate Drugs 0.000 description 1
- 235000019418 amylase Nutrition 0.000 description 1
- 229940025131 amylases Drugs 0.000 description 1
- 230000003851 biochemical process Effects 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- ICSSIKVYVJQJND-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate tetrahydrate Chemical compound O.O.O.O.[Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ICSSIKVYVJQJND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000032823 cell division Effects 0.000 description 1
- QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N chlorous acid Chemical compound OCl=O QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L dipotassium hydrogen phosphate Chemical compound [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000396 dipotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019797 dipotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 description 1
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 210000003097 mucus Anatomy 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 nitrogen ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001120 potassium sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011686 zinc sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000009529 zinc sulphate Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Způsob řízení biosyntézy se provádí jednorázovou kultivací dceřiných buněk synchronní kultury řas rodu Porphyridium v minerálním živném roztoku bez dusíkatých sloučenin (teplota 24 až 28 °C, osvětlení povrchu kultivační nádoby 60 až 80 Hm-2 FAR, prostředí: směs plynného dusíku a stabilního izotopu uhlíku ve formě CO2)· Na začátku výrobní kultivace se odstraní slizové látky vyloučené během předvýrobní kultivace v prostředí neradioaktivního “CO? buňkami řas do živného roztoku obsahujícího dusíkaté sloučeniny. Dosahuje se vysoké výtěžnosti florideového škrobu, galaktózy a xylózy, jakož i jejich vysokého izotopového obohacení. Postup výroby se vyznačuje jednoduchostí a vysokou bezpečností práce.A method of controlling biosynthesis is performed single culturing of daughter cells synchronous Porphyridium algae culture in mineral nutrient solution without nitrogen compounds (temperature 24 to 28 ° C, illumination the surface of the culture vessel 60 to 80 Hm -2 FAR, medium: nitrogen gas mixture and stable of carbon isotope in the form of CO2) the mucilage is removed from the production culture excreted during pre-production in the environment non-radioactive “CO? algal cells into a nutrient solution containing nitrogen compounds. High yield is achieved florida starch, galactose and xylose, as well as their high isotopic enrichment. The manufacturing process is characterized by simplicity and high work safety.
Description
Vynález se týká způsobu řízené blosyntézy galaktozy, xylozy a florIdeového škrobu, nespecificky značených stabilním izotopem uhlíku ( C).The present invention relates to a process for the controlled blosynthesis of galactose, xylosis and florid starch not specifically labeled with the stable carbon isotope (C).
Postupy výroby florideového škrobu a xylózy značených stabilním izotopem uhlíku nejsou z literatury známy. Postup přípravy galaktozy nespecificky značené stabilním izotopem uhlíku popisuje ve své práci Kollman et al. (J. Labell. Corap. Radioph. XVI: 833-841, 1979). K biosyntéze galaktozy bylo použito stélkaté ruduchy rodu Gigartina vyznačující se velmi pomalým růstem, neboř doba zdvojení organické hmoty pěstované kultury se pohybuje řádově ve stovkách hodin. Další nevýhodou popsaného postupu je nízké izotopové obohacení konečného produktu 13 13 (55 ») a veliké ztráty suroviny, C02, neboř pouze 3 % z celkového množství C02 bylo inkorporováno do požadované D-galaktózy.Methods for producing stable isotope labeled floride starch and xylose are not known in the literature. The procedure for the preparation of galactose not specifically labeled with a stable carbon isotope is described in Kollman et al. (J. Labell. Corap. Radioph. XVI: 833-841, 1979). The galactose biosynthesis was performed by Gigartina, an insect ore, characterized by very slow growth, since the doubling time of the cultivated organic matter is in the order of hundreds of hours. Another disadvantage of the described process is the low isotopic enrichment of the final product 13 13 (55%) and the high loss of raw material, CO 2 , since only 3% of the total amount of CO 2 has been incorporated into the desired D-galactose.
Tyto nevýhody odstraňuje způsob řízené biosyntézy podle vynálezu, jehož podstatou je, že se provede jednorázová kultivace dceřiných buněk synchronní kultury řas rodu Porphyridium po dobu 32 až 38 hodin v minerálním živném roztoku bez sloučenin dusíku pří teplotě 24 až °C v prostředí směsi plynného dusíku a stabilního izotopu uhlíku ve formě kysličníku “2 uhličitého při osvětlení povrchu kultivační nádoby 60 až 80 Wm FAR, přičemž se na začátku výrobní kultivace odstraní slizové látky, vyloučené během předvýrobní kultivace v prostředí 12 neradioaktivního kysličníku uhličitého CO2 bunakmi řas do živného roztoku, obsahujícího dusíkaté sloučeniny.These disadvantages are overcome by the controlled biosynthesis process of the present invention, which consists in carrying out a one-time culture of daughter cells of synchronous algae of the genus Porphyridium for 32-38 hours in a nitrogen-free mineral nutrient solution at 24 ° C in a nitrogen gas mixture and stable carbon isotope in the form of carbon dioxide 2 by illuminating the surface of the cultivation vessel 60 to 80 Wm FAR, removing at the beginning of the production cultivation the mucilages deposited during pre-production in environment 12 of non-radioactive CO 2 by algae cells into a nutrient-containing nutrient solution compounds.
Zásobním vnitrobuněčným pólysacharidem ruduch rodu Porphyridium je florideový škrob, který je vzhledem k chemické struktuře velmi vhodným substrátem pro enzymatické zpracováni amylázami. Kromě produkce florideového škrobu vylučují použité ruduchy při metabolismu do živného roztoku slizové látky, jejichž hlavním podílem jsou kyselé pólysacharidy, které po hydrolýze poskytují D a L galaktózu, D-xylózu a D-glukózu.The storage intracellular polysaccharide of the porphyridium species is Florida starch, which, due to its chemical structure, is a very suitable substrate for the enzymatic treatment of amylases. In addition to the production of Florida starch, the red ores used during the metabolism secrete into the nutrient solution mucilages, the main part of which are acidic polysaccharides, which after hydrolysis yield D and L galactose, D-xylose and D-glucose.
Množství slizů tvoří za obvyklých kultivačních podmínek 10 až 20 % suché hmoty buněk řas; podíl sacharidů v suché hmotě extracelulárníchs lizů zpravidla nepřesahuje 30 %. Množství florideového škrobu se pohybuje nejčastěji v rozmezí od 10 do 20 % suché hmoty buněk.The amount of mucilages constitutes 10 to 20% of the dry mass of algae cells under normal culture conditions; the proportion of carbohydrates in the dry matter of extracellular lesions generally does not exceed 30%. The amount of Florida starch is most often in the range of 10 to 20% dry cell mass.
Řízená syntéza uvedených sacharidů probíhá v prostředí, kde výhradním zdrojem uhlíku je 13CO2. Ke kultivaci se použije dceřiných buněk synchronní populace vybraného kmene řas jednobuněčné ruduchy Porphyridium, převedené do minrálniho živného roztoku bez dusíkatých sloučenin. Odstranění dusíkatých iontů ze živného roztoku má za následek zastavení proteosyntézy, což způsobuje hromadění florideového škrobu v buňkách a zvýšenou rychlost syatézy slizů vylučovaných do živného roztoku vně buněk současně se zvýšením obsahu galaktozy a xylózy v poměru ke glukóze.The controlled synthesis of these carbohydrates takes place in an environment where the exclusive carbon source is 13 CO 2 . For cultivation, daughter cells of a synchronous population of a selected strain of algae of the unicellular Porphyridium algae transferred to a mineral nutrient-free solution are used. Removal of nitrogen ions from the nutrient solution results in a halt of proteosynthesis, causing the accumulation of Florida starch in the cells and an increased rate of syseesis of mucus secreted into the nutrient solution outside the cells simultaneously with an increase in galactose and xylose content relative to glucose.
Dosaženi vysokého izotopového obohacení škrobu je- podmíněno použitím synchronní kultury, tj. takové, u níž jsou všechny buňky ve stejném stadiu životního cyklu. Synchronizace se provádí metodou střídání period světla a tmy. K výrobní kultivaci je použito nejmladších buněk, u nichž je množství florideového škrobu nejnižší, neboř byl spotřebován v energeticky náročných metabolických procesech během dělení buněk v temné periodě předchozího synchronního cyklu. Nízké počáteční množství škrobu na začátku výrobní kultivace je jednou z podmínek jeho vysokého izotopového obohacení na konci výrobního cyklu. Odetranění slizových obalů před inkorporací značeného uhlíku do buněčných struktur a do nově se tvořícího slizu má za následek dosažení vysoké specifické aktivity slizových sacharidů.Achieving high isotopic enrichment of starch is contingent upon the use of a synchronous culture, ie one in which all cells are at the same stage of the life cycle. Synchronization is done by alternating the light and dark periods. The youngest cells with the lowest amount of Florida starch are used for production cultivation, as they have been consumed in energy-intensive metabolic processes during cell division in the dark period of the previous synchronous cycle. The low initial amount of starch at the beginning of the production culture is one of the conditions for its high isotopic enrichment at the end of the production cycle. Removal of the mucilaginous coatings before incorporation of labeled carbon into cell structures and into the newly formed mucilage results in a high specific activity of mucilaginous carbohydrates.
Výhody navrhovaného způsobu řízené kultivace řas podle vynálezu spočívají zejména:Advantages of the proposed method of controlled cultivation of algae according to the invention are in particular:
- racionálním využití cenného 13CO2, neboř ten je během růstu kultury inkorporován z více než 90 » do požadovaných sloučenin- rational use of valuable 13 CO 2 , since it is incorporated from more than 90 »into desired compounds during the growth of the culture
- ve vysoké výtěžnosti floridéového žkrobu, neboř během výrobní kultivace probíhá v buňkách jeho výhradní syntéza, takže na konci výrobního cyklu přesahuje jeho množství 60 % suché hmoty řas ve vysokém izotopovém obohacení škrobu způsobeném tím, že se jeho množství během výrobní kultivace zvýší 15x. To má za následek, že zastoupení atomů v molekulách glukózy je po hydrolýze škrobu vyšší než 80 %.- in the high yield of Florida starch, since during the production cultivation the cells are exclusively synthesized, so that at the end of the production cycle its amount exceeds 60% of dry algae mass in high isotopic enrichment of starch caused by increasing it during production cultivation 15 times. As a result, the proportion of atoms in the glucose molecules is greater than 80% after starch hydrolysis.
- v» vysokém izotopovém obohacení extracelulárních pólysacharidů, dosaženém jejich syntézou de novo na 22CO2 - in »high isotopic enrichment of extracellular polysaccharides achieved by their de novo synthesis to 22 CO 2
- v jednoduchosti a bezpečnosti výrobních operací- in the simplicity and safety of manufacturing operations
- ve vysoké rentabilitě výroby uvedených sloučenin.- high profitability of the production of said compounds.
Dále je uveden příklad způsobu řízené biosyntézy podle vynálezu.The following is an example of a controlled biosynthesis method of the invention.
PříkladExample
a) Předvýrobní kultivace(a) Pre-production cultivation
Přípravná kultivace a vlastní výrobní kultivace se provádějí v kultivačním zařízení, popsaném v čs. AO 197 918. Ke kultivaci sepoužije vybraná kultura řas rodu Porphyrldium přechovávané ve zkumavkách na agarových půdách, obohacených minerálním živným roztokem při teplotě 15 °C a ozářenosti 10 Hm2 FAR. FAR znamená fotosynteticky účinné záření, měřené spektrálně neselektivním čidlem, citlivým pouze v oblasti 400-700 nm.The preparatory cultivation and the actual production cultivation are carried out in the cultivation device described in the Czech Republic. AO 197 918. A selected culture of algae of the genus Porphyrldium kept in test tubes on agar soils enriched with a mineral nutrient solution at a temperature of 15 ° C and an irradiation of 10 Hm 2 FAR is used for cultivation. FAR means photosynthetically effective radiation, measured by a spectrally non-selective sensor, sensitive only in the region of 400-700 nm.
Kultura se z agaru převede do tekutého živného roztoku tohoto složení:The culture is transferred from agar to a liquid nutrient solution of the following composition:
V uvedeném živném roztoku se kultura udržuje jako zásobní při trvalém osvětlení 25 Wm~ a teplotě 24 °C a optické hustotě řasové suspenze Α^θ “ 0,200-0,400 a takové koncentraci 12CO2 ve směsi se vzduchem, která odpovídá 2 6 rozpuštěného CO2 v suspenzi řas. Optická hustota A?50 je měřena při vlnové délce 750 nm v 5mm kyvetě na fotometru. Znásobíme-li hodnotu optické hustoty koeficientem 2, získáme přibližnou hodnotu suché hmoty řas.In said nutrient solution, the culture is maintained as a stock under continuous illumination of 25 Wm ~ and a temperature of 24 ° C and an optical density of the algal suspension of 0.200-0.400 and a concentration of 12 CO 2 mixed with air corresponding to 26 dissolved CO 2 in algae suspension. The optical density ?50 is measured at a wavelength of 750 nm in a 5mm cell on a photometer. If we multiply the optical density by 2, we get the approximate value of dry algae mass.
Ze zásobní kultury se odebere část suspenze k přípravě synchronní populace, která se získá vystavením kultury střídavě periodám ozáření a tmy v intervalech 10:14 h při kultivační teplotě 24 °C a ozářenosti povrchu kultivační i nádoby = 80 Wm-2 FAR. Vlastní kultivace synchronních řas probíhá v průtokovém chemostatickém režimu při zředovací rychlosti D = = 0,06 h1.A portion of the suspension is withdrawn from the stock culture to prepare a synchronous population, which is obtained by exposing the culture alternately to irradiation and dark periods at 10:14 h at a culture temperature of 24 ° C and a culture irradiation surface of vessel = 80 Wm -2 FAR. The actual cultivation of synchronous algae takes place in a flow chemostatic regime at a dilution rate D = 0.06 h 1 .
Zředovací rychlost D vyjadřuje podíl celkového objemu kultury, který se za jednotku času plynule nahražuje živným roztokem. Rovná se u ustálené průtokové kultury specifické růstové rychlosti, tj. D » u. Tento režim dovoluje dokonale stabilizovat kultivační podmínky a automatizovat průběh kultivace. V ustálené, plně synchronní kultuře je střední ozářenost populace, která ovlivňuje rychlost biochemických procesů v populaci řas konstantní po celou světelnou priodu cyklu» optická hustota předvýrobní kultury se pohybuje v rozmezíThe dilution rate D is the proportion of the total culture volume that is continuously replaced by the nutrient solution per unit time. It is equal to a specific growth rate for a steady-state flow culture, ie D »u. This mode allows perfectly stabilizing the cultivation conditions and automating the cultivation process. In a stable, fully synchronous culture, the mean population irradiance that affects the rate of biochemical processes in the algae population is constant throughout the light cycle of the cycle »the optical density of the pre-production culture is in the range
A750 - 0,270-0,280.A 750 - 0.270-0.280.
b) Výrobní kultivace(b) Production cultivation
Hodinu před ukončením temné periody přípravného synchronního cyklu se výrobní fotoreaktor naplní 1 000 ml anorganického roztoku, který se liší od živného roztoku předvýrobní kultivace tím, že je z něho odstraněn KNO-j a Ca (NO^^·*^0 je nahrazen CaCl2 tak, aby množství Ca++ v roztoku zůstalo zachováno. Takto upravený živný roztok se zbavuje veškerého fyzikálně rozpuštěného 12CO2 zahřátím na 100 °C. Z plynného prostoru kultivační aparatury se vytěsní vzduch a nahradí plynným dusíkem, načež se tento uzavřený prostor částečně evakuuje (na cca 500 torů). Poté se živný roztok v bioreaktoru nasytí 13C0,, který vzniká, ve vyviječi 13 dávkováním 1 N HCIO^ do suspenze Ba CO^. Rovnovážný stav v živném roztoku rozpuštěného CC>2 s atmosférou, obsahující 2 % CO2, nastane asi po 30 minutách intenzivního probublávání. Během úpravy živného roztoku se odstředí populace dceřiných buněk synchronní kultury z předvýrobní kultivace. Supernatant s extracelulárnlmi slizovými látkami se odstraní. Sediment řas se promyje živným roztokem, určeným k výrobní kultivaci a znovu se odstředí. Odstřelování se provádí po dobu 10 minut při 4 000 g a teplotě 5 °C. Po druhé centrifugaci se sediment dceřiných buněk šetrně roztřepe a ve formě hustého inokula se vpraví do kultivačního válce s uvedeným optimalizovaným živným roztokem.One hour before the end of the dark period of initial synchronous cycle production photoreactor filled with 1000 ml of inorganic solution, which differs from the pre-culture broth by being removed therefrom and KNO-j Ca (NO · ^^ * ^ 0 is replaced by a CaCl 2 and that the amount of Ca ++ in the solution remained unchanged. the treated broth is freed of all physically dissolved CO2 12 by heating to 100 ° C. from the gas space of the culture apparatus, the air is displaced and replaced with nitrogen gas, whereupon this enclosed space is partially evacuated (to Then, the nutrient solution in the bioreactor is saturated with 13 CO, which is produced, in the generator 13, by adding 1 N HClO2 to the BaCO2 suspension. Equilibrium in the nutrient solution dissolved in CC> 2 with an atmosphere containing 2% CO 2 , occurs after about 30 minutes of vigorous bubbling. The supernatant with extracellular mucilages is removed and the algae sediment is washed with the nutrient solution to be cultivated and centrifuged again. The centrifugation is carried out for 10 minutes at 4000 g and a temperature of 5 ° C. After the second centrifugation, the sediment of the daughter cells is gently shaken and introduced in the form of a thick inoculum into a culture cylinder with said optimized nutrient solution.
Vlastní výrobní kultivace probíhá jednorázově po dobu 36 hodin. Za tuto dobu se hmota buněk zvýší 5x a mnžoství škrobu se zvýší z 20 % na 60-65 % suché hmoty buněk. V živném roztoku se vytvoří tolik slizových látek, které představují cca 20 4 suché hmoty buněk.The actual production cultivation is carried out once for 36 hours. During this time, the cell mass is increased 5-fold and the amount of starch is increased from 20% to 60-65% dry cell mass. In the nutrient solution, so many slime substances are formed which represent approximately 20 4 dry cell masses.
Podmínky výrobní kultivace:Production cultivation conditions:
počáteční optická hustota suspenze A--n “ 0,500, kultivační teplota 24 °C, parciální tlakInitial optical density of suspension A-- n '0.500, culture temperature 24 ° C, partial pressure
-2-2
CO2 1,96 kPa, ozářenost E^ « 50 Wra , po 8 hodinách kultivace se E^ zvyšuje naCO 2 1.96 kPa, irradiance E «50 Wra, after 8 hours of cultivation, E zvyšuje increases to
Wm2.Wm 2 .
Po ukončení kultivace se suspenze řas ochladl na 2 °C a při této teplotě centrifuguje.After cultivation, the algae suspension was cooled to 2 ° C and centrifuged at this temperature.
Supernatant se promíchá v poměru 1:1 až 2 s 964 etanolem. Po protřepánl se získá bílá sraženina slizových látek, která po promytí slouží jako výchozí surovina pro výrobu značené galaktózy, xylózy a glukózy. Ž biomasy buněk se jejich desintegrací a gradientovou centrifugací získává florideový škrob jako konečný produkt.The supernatant is mixed 1: 1 to 2 with 964 ethanol. After shaking, a white slime precipitate is obtained which, after washing, serves as a starting material for the production of labeled galactose, xylose and glucose. By biomass of cells by their disintegration and gradient centrifugation, Florida starch is obtained as the final product.
Produkce jednotlivých sacharidů v průběhu výrobní kultivace je uvedena v tabulce.The production of individual carbohydrates during production cultivation is shown in the table.
TabulkaTable
Produkce 13C značených sacharidů v průběhu výrobní kultivaceProduction of 13 C-labeled carbohydrates during production cultivation
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS871157A CS263695B1 (en) | 1987-02-23 | 1987-02-23 | Process for controlled biosynthesis of galactose,xylose and fluoride starch non-specific labelled by isotope 13c |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS871157A CS263695B1 (en) | 1987-02-23 | 1987-02-23 | Process for controlled biosynthesis of galactose,xylose and fluoride starch non-specific labelled by isotope 13c |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS115787A1 CS115787A1 (en) | 1988-09-16 |
| CS263695B1 true CS263695B1 (en) | 1989-04-14 |
Family
ID=5345233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS871157A CS263695B1 (en) | 1987-02-23 | 1987-02-23 | Process for controlled biosynthesis of galactose,xylose and fluoride starch non-specific labelled by isotope 13c |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS263695B1 (en) |
-
1987
- 1987-02-23 CS CS871157A patent/CS263695B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS115787A1 (en) | 1988-09-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU741734B2 (en) | Method for producing biomass by photosynthesis | |
| US4933281A (en) | Method for producing rhamnose | |
| US5001059A (en) | L-ascorbic acid production in microorganisms | |
| KR950009199B1 (en) | A method for producing 2-keto-l-gulonis acid | |
| CH650274A5 (en) | PROCEDURE FOR THE ENZYMATIC PRODUCTION OF L-CARNITINA. | |
| US4897349A (en) | Biosynthesis of hyaluronic acid | |
| Vargas et al. | Influence of culture age, ammonium and organic carbon in hydrogen production and nutrient removal by Anabaena sp. in nitrogen-limited cultures | |
| HUT47590A (en) | New process for production of 2',2'-difluor-nucleozids | |
| Baddiley et al. | Synthesis of adenosine triphosphate | |
| Reinhard et al. | Semicontinuous cultivation of Digitalis lanata cells: Production of β‐methyldigoxin in a 300‐L airlift bioreactor | |
| Ballin et al. | Macromolecular syntheses and the course of cell cycle events in the chlorococcal alga Scenedesmus quadricauda under nutrient starvation: effect of nitrogen starvation | |
| JPH0630599B2 (en) | Process for producing fructose-1,6-diphosphate | |
| CS263695B1 (en) | Process for controlled biosynthesis of galactose,xylose and fluoride starch non-specific labelled by isotope 13c | |
| US2651592A (en) | Enzymatic process for producing gluconic acid | |
| Burggraaf et al. | Heterogeneity within Frankia sp. LDAgpl studied among clones and reisolates | |
| DE69611331T2 (en) | Process for the production of S-phenyl-L-cysteine | |
| Russell et al. | Evidence for the participation of the reductive pentose phosphate cycle in photoreduction and the oxyhydrogen reaction | |
| NO123096B (en) | ||
| Grimme et al. | The regreening of nitrogen-deficient Chlorella fusca: I. The development of photosynthetic activity during the synchronous regreening of nitrogen-deficient Chlorella | |
| US3986933A (en) | Method of preparing yeasts enriched in l-lysine and capable of excreting organic acids | |
| CS259090B1 (en) | Method of galactose's,xylose's and fluorinated starch's controlled biosynthesis with non-specifically labelled carbon's radioisotopes | |
| JPS60145095A (en) | Preparation of xylitol by immobilized microorganism | |
| King | The biodegradation of nepheline by Aspergillus niger | |
| JPS6291177A (en) | Selenium-containing microbial cells | |
| CZ285449B6 (en) | PROCESS FOR PREPARING D-p-HYDROXYPHENYLGLYCINE OR DERIVATIVES THEREOF |