CZ300153B6 - Metabolicky kontrolovaný proces fermentace pri výrobe lovastatinové hydroxykyseliny - Google Patents

Metabolicky kontrolovaný proces fermentace pri výrobe lovastatinové hydroxykyseliny Download PDF

Info

Publication number
CZ300153B6
CZ300153B6 CZ0412199A CZ412199A CZ300153B6 CZ 300153 B6 CZ300153 B6 CZ 300153B6 CZ 0412199 A CZ0412199 A CZ 0412199A CZ 412199 A CZ412199 A CZ 412199A CZ 300153 B6 CZ300153 B6 CZ 300153B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
fermentation
stage
vol
aspergillus
glucose
Prior art date
Application number
CZ0412199A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ412199A3 (cs
Inventor
Seress@Péter
Balogh@Gábor
Oláh@Antal
Cséke@László
Original Assignee
Teva Gyógyszergyár Zártkörüen Müködö Részvénytársaság
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
Priority claimed from HU9800619A external-priority patent/HU226966B1/hu
Application filed by Teva Gyógyszergyár Zártkörüen Müködö Részvénytársaság filed Critical Teva Gyógyszergyár Zártkörüen Müködö Részvénytársaság
Publication of CZ412199A3 publication Critical patent/CZ412199A3/cs
Publication of CZ300153B6 publication Critical patent/CZ300153B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/42Hydroxy-carboxylic acids
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P7/00Drugs for disorders of the blood or the extracellular fluid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P17/00Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
    • C12P17/02Oxygen as only ring hetero atoms
    • C12P17/06Oxygen as only ring hetero atoms containing a six-membered hetero ring, e.g. fluorescein
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/62Carboxylic acid esters

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Diabetes (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

Zpusob fermentace pro výrobu lovastatinu, který se provádí za použití kmene rodu Aspergillus v ponorené kulture, pri pH mezi 5,2 a 7,0, pri teplote 24 až 30 .degree.C, na médiu obsahujícím asimilovatelné zdroje uhlíku a dusíku a minerální soli, a zahrnuje stadium ockovací kultury a stadium hlavní fermentace, pricemž ve stadiu hlavní fermentace se za úcelem zachování kultury ve "stabilním stavu" použije metabolicky rízený zpusob tak, že - organický zdroj uhlíku se dodává ve stadiu rostoucího pH,po dosažení jeho minimální hodnoty; - pH v produkcní fázi se udržuje v rozmezí od 5,2 do 6,2 dodáváním zdroje uhlíku a/nebo báze; - alespon jednou sedodává organický zdroj dusíku po zapocetí dodávání zdroje uhlíku; - hladina rozpušteného kyslíku seudržuje minimálne na 40 % nasycení pomocí aerace a míchání; - alespon jednou se provádí cástecná sklizen.

Description

(57) Anotace
/.působ fermentace pm výrobu lovaslatinu. který se provádí za použiti kmene rodu Aspergillus v ponořené kultuře, při pl i me/i 5.2 a 7.0. při teplotě 24 až 30 V. na médiu obsahujícím asimilovatelné zdroje uhlíku a dusíku a minerální soli. a zahrnuje stadium očkovací kultury a stadium hlav ní fermentace. přičemž v e stadiu hlav ni fermentace sc za účelem zachování kultury ve stabilním stavu použije metaboliekv řízený způsob tak. že
- organický zdroj uhlíku se dodavá ve stadiu rostoucího pl E po dosažení jeho minimální hodnotv;
- pl 1 v produkční fázi se udržuje v rozmezí od 5.2 do 6.2 dodav áním zdroje uhlíku adiebo báze:
- alespoň jednou se dodává organický zdroj dusík ti po započetí dodávání zdrtí je uhlíku;
- hladina rozpuštěného kvslíku se udržuje minimálně na 40 % nasveení pomocí aerace a míchání:
- alespoň jednou se provádí částečná sklizeň.
Metabolický kontrolovaný proces fermentace při výrobě lovastatinové hydroxykyseliny
Oblast techniky
Předkládaný vynález se týká obecně biosyntézy činidel snižujících hladinu cholesterolu. Přesněji se předkládaný vynález týká biosyntézy mev inol inu, což je činidlo snižující hladinu cholesterolu, pomocí mikroorganismů.
Dosavadní stav techniky
Mevinolin (lovastatin; monakolin K; δ-lakton kyseliny (Tb-díhydro\y-7-[ 1,2,6,7,8,8a hexaio hydro-2.6-dimethy 1-8-( 2-methy lbutyry loxy )naftalen-l-yl]heptanové) je jedním z nedůležitějších činidel snižujících hladinu cholesterolu. Podle předkládaného vynálezu zahrnuje termín mevinolin jak formu laktonu, tak formu volné hydroxykyseliny.
Jeho forma volnc hydroxykyseliny je účinným inhibitorem enzymu 3-hydroxy-3-methyl15 glutarylkoenzym A reduktázy, který katalyzuje vznik kyseliny mevalonové. což je časný meziprodukt při biosyntéze cholesterolu. Mevinolin je zvláště výhodný, protože jako následek jeho aplikace se biosyntetická meziprodukty s toxickým steroidním skeletem, vznikající v pozdějších stadiích špatně akumulují. Mevinolin zvyšuje počet LDL receptorů na povrchu buněčné membrány, která odstraňuje LDL cholesterol obíhající v krvi, a lak vyvolává snížení hladiny cholesterolu v krvi.
Obecně se aktivní látka vyrábí pomocí fermentace. GB 2046737 popisuje, že aktivní složka se může vyrábět pomocí různých kmenů, patřících do rodu Monascus, například M. ruber 1005, kultivovaných při 7 až 40 °C. Jako kultivační médium se použije vodný roztok glukózy, peptonu, kukuřičný výluh a chlorid amonný. Lermentace se provádí 10 dní za anaerobních podmínek a
2> získá se 87 mg mevinolinu z filtrátu 5 litrů roztoku.
US patent 4 294 926 popisuje biosyntézu mevinolinu s výhodou pomocí aplikace mikroorganismů uložených pod čísly ATCC 20541 nebo 20542, patřících do rodu Aspcrgillus terreus, do kultivačního média obsahujícího cukry', například glukózu, fruktózu, maltózu, jako zdroj uhlíku, so zdroj dusíku, například kvasinky, hydro lyžované kvasinky, hydrolyzovaný kasein, kapalinu po máčení kukuřice a minerální soli, například uhličitan vápenatý, síran hořečnatý, soli kobaltu, železa, hořčíku, při teplotě 20 až 37 °C. Podobné postupy jsou popsány například v patentu číslo
US 4 420 491, US 4 342 767, US 4 319 039 a US 4 294 846, kde se fermentace provádí 3 až 5 dní v médiu obsahujícím 1 až 6 % cukrů a 0,2 až 6 % zdrojů dusíku.
Německý patent číslo DE 4 402 591 popisuje biosyntézu mevinolinu pomocí mikroorganismů patřících do rodu Plcurotus, například Pleurotus ostreatus, P. sapidus. P. saca, při 25 až 35 °C během 7 až 14 dní kultivace na povrchu nebo při ponoření do média.
ío Kanadský patent číslo CA 2 129 416 popisuje přípravu mevinolinu nebo zejména mevastatinu, pomocí mikroorganismů patřících do rodu Coniothyrium, například uložených pod číslem Coniothyrium fuckelii ATCC 74227, v kultivačním médiu obsahujícím 3 až 15 % glukózy, 0,5 až 4 % peptonu, 0,5 až 5 % amylázy, 0,2 až 1 % síranu amonného, 0,01 až 1 % síranu horečnatého, 0,05 až 0,2% antipěnícího činidla, 0,2 až 1,5% L-izoleiicinii. 0,2 až 1,5% I.-asparagovč kyseliny při pH 5 až 6, Podle příkladů je koncentrace aktivní složky v bujónu 19 až 430 mg/litr.
Maďarský patent číslo HU 208 997 popisuje aplikaci holotypového kmene Aspergillus obscurus očíslovaného jako MV 1, uloženého pod číslem NCAIM(P)F 001189. Fermentace se s výhodou provádí v médiu obsahujícím kvasinkový extrakt a/nebo pepton a/nebo kasein jako zdroj dusíku a glukózu a/nebo maltózu nebo sacharózu jako zdroj uhlíku. Aktivita bujónu na konci kultivace v laboratorním měřítku se pohybuje mezi 400 až 850 mg/litr.
- 1 CZ 300153 B6
Dokument EP 0 556 699 popisuje způsob, při kterém se výroba lovastatinu provádí za použití geneticky modifikovaného kmene Aspergillus oryzae, a neobsahuje žádnou zmínku o udržování „stabilních podmínek po dlouhou dobu.
Dokument WO 97/05269 popisuje způsob přípravy lovastatinu. při kterém se využívá alternativní kmen (Aspergillus terreus var, aureus) namísto Aspergillus lerreus, jehož výsledkem jsou vynikající výtěžky, pokud je na počátku fermentace přítomna vysoká koncentrace zdroje uhlíku.
7, předchozí diskuse je zřejmé, že se výzkumné práce při biosyntéze mcvínolinu zaměřovaly spíše io na nové mikroorganismy produkující mevinolin. než na vývoj samotného procesu fermentace.
Některé odkazy popisují, žc sc fermentace může provádět v běžných a známých médiích za použití jak povrchové kultivace, tak kultivace v pevném stavu. Použily se vsádkové postupy, kdy chování při postupu záviselo na počátečních podmínkách. Avšak technická omezení, například udržení nej výhodnějších množství složek, optimálně rozpuštěný zdroj kyslíku a pH a tak dále, i? ztěžovaly zavedení kontinuálních korekčních aktiontů pro zajištění výhodných podmínek. Daný mikroorganismus během hlavního kroku fermentace, v závislosti na jeho metabolismu, vyžaduje různé podmínky/složení média, aby bylo možné zajistit optimální růst a produkci aktivní složky.
Autoři předkládaného vynálezu ze svých pokusů vyvodili, že při očkování kultury a na začátku hlavní fermentace, je množství aktivní biomasy velmi malé a proměnlivé. Výtěžek fermentace je tedy relativně malý a proměnlivý. Výtěžky dosažené na konci fermentace, které samozřejmě závisí na kmenu, nepřevyšovaly koncentraci mevinolinu 850 mg/litr. Autoři předkládaného vynálezu provedli detailní analýzu celého procesu fermentace od kroku přípravy očkovací kultury až do konec fermentace. Bylo zjištěno, že při kroku přípravy očkovací kultury', v případě známého média a provedení procesuje množství biomasy příliš malé. Proto tedy během hlavní fermentace
2? nejsou metabolismus mikroorganismů a kultivace dostačující.
Podstata vynálezu
Cílem předkládaného vynálezu je tedy zlepšit účinnost postupu fermentace při výrobě mevinolinu pomocí zesílení produkční schopnosti mikroorganismu pomocí zrněny podmínek a provádění fermentace.
Dalším cílem předkládaného vynálezu je poskytnout bud’ krok přípravy očkovací kultury nebo fermentace nebo oba. za nej vhodnějších chemických a fyziologických podmínek pro metabolismus mikroorganismu.
Dalším cílem předkládaného vynálezu je poskytnout při kroku přípravy očkovací kultury' nebo fermentace nebo pří obou, nej vhodnější chemické a fyziologické podmínky pro metabolismus mikroorganismů pomocí zachování stálých podmínek, rychlosti růstu a potom, po prodlouženou dobu. maximální rychlost tvorby produktu.
Těchto a dalších cílů vynálezu bylo dosaženo v rámci jednoho provedení předkládaného vynálezu poskytnutím způsobu fermentace pro výrobu lovastatinu, který sc provádí za použili kmene rodu
Aspergillus v ponořené kultuře, při pil mezi 5,2 a 7,0. při teplotě 24 až 30 °C, na médiu obsahujícím asimilovatelné zdroje uhlíku a dusíku a minerální soli, a zahrnuje stadium očkovací kultury' a stadium hlavní fermentace, přičemž vc stadiu hlavní fermentace se za účelem zachovaní kultury ve „stabilním“ stavu použije metabolicky řízený způsob tak, že
- organický zdroj uhlíku se dodává ve stadiu rostoucího pi l, po dosažení jeho minimální hodnoty;
pH v produkční fázi se udržuje v rozmezí od 5,2 do 6,2 dodáváním zdroje uhlíku a/nebo báze;
- alespoň jednou se dodává organický zdroj dusíku po započetí dodávání zdroje uhlíku;
- hladina rozpuštěného kyslíku se udržuje minimálně na 40 % nasycení pomocí aerace a míchání;
- alespoň jednou se provádí částečná sklizeň.
Stabilní podmínky se zachovávají při kroku fernientaee pomocí dodávání jednoho nebo více zdrojů organických atomů uhlíku; kontrolou glukózy a/nebo celkového obsahu redukujících cukrů: doplňováním organických a/nebo anorganických zdrojů dusíku; kontrolou pH; kontrolou hladiny pěny: kontrolou hmoty fermentačního bujónu pomocí odvádění a přivádění; a kontrolou hladiny rozpuštěného kyslíku. Hodnota pH se pomocí doplňování zdrojů uhlíku a/nebo báze kontroluje na hodnotě 5,2 až 7,0, v produkční fázi na 5,2 až 6,2, s výhodou v rozmezí 5,4 až 5,8, Ve výhodném provedení podle předkládaného vynálezu je zdroj organického uhlíku vybrán ze skupiny, kterou tvoří glukóza a hydro lyžovaný škrob; obsah glukózy se od šedesáté hodiny hlavního fermentačního kroku udržuje pod 0.2 %; zdroj dusíku je vybrán ze skupiny, kterou tvoří io kukuřičný výluh a hydroxid amonný. V dalších výhodných provedeních se kontroluje množství pěny přidáním látky kontrolující hladinu pěny, látka je s výhodou syntetická nebo jeto rostlinný olej; a hladina rozpuštěného kyslíku se kontroluje s výhodou mícháním a/nebo aerací fermentačního bujónu. V dalším výhodném provedení podle předkládaného vynálezu se inokulum převádí z kroku přípravy očkovací kultury do hlavního fermentačního kroku v době, kdy se pil v kroku přípravy očkovací kultury zvyšuje po dosažení své minimální hodnoty 5,0 ±0,5.
Podrobný popis vynálezu
Autoři zjistili, že optimální biosyntéza mev inol inu se muže provést pomocí úpravy jednoho nebo více určitých parametrů způsobu, kroků a/nebo změn při kroku přípravy očkovací kultury' nebo
2o při fermentačním kroku nebo při obou těchto krocích procesu biosyntézy.
Autoři zjistili, že během fáze přípravy očkovací kultury mezi tyto parametry, kroky a/nebo proměnné patří dodání mikroorganismů s potřebnými složkami média ve snadno přizpůsobivé formé a v nejvhodnější koncentraci a při prodlouženém kultivačním čase o asi 1(1 až 25 %.
Autoři zjistili, že, aby se dosáhlo stabilních podmínek během kroku fernientaee, patří mezi tylo
2? parametry procesu, kroky procesu a/nebo proměnné procesu kontrola glukózy a/nebo celkového obsahu redukujících cukrů, zachování zdrojů uhlíku na vhodné minimální úrovni, dodání organických a/nebo anorganických zdrojů dusíku, kontrola pil, kontrola hladiny pěny, kontrola hmoty bujónu pomocí odvádění nebo přivádění a kontrola rozpuštěného množství kyslíku pomocí změn rychlostí míchání a/nebo rychlosti aerace.
Abv se optimalizovala biosyntéza mevinolinu, není nutné upravovat každý z výše uvedených procesních parametrů, kroků a/nebo proměnných pro krok přípravy očkovací kultury nebo pro krok hlavní fernientaee současně. Ve výhodném provedení podle předkládaného vynálezu bude biosyntéza mevinolinu zahrnovat všechny výše uvedené procesní parametry, kroky a/nebo změny. V tomto výhodném provedení se bude provádět rnetabol icky kontrolovaný způsob fernientaee b mevinolinu, kdy se stabilních podmínek, tj. konstantního pil, koncentrace glukózy, rozpuštěného kyslíku, viskozity, objemu a tak dále. dosáhne rychle a stabilní podmínky se budou zachovával po dlouhou dobu za získání výtěžku, který' vysoce překračuje výsledky známých postupů.
Určitých výhod se může dosáhnout v kroku přípravy očkovací kultury' pomocí úpravy jednoho nebo více výše uvedených procesních parametru, kroků a/nebo proměnných v tomto kroku. Mezi tyto výhody patří například snížení doby potřebné k dosažení ..stabilních podmínek pomocí 20 až 30% zvýšení počtu center růstu a aktivní biomasy ve výhodnější morfo logické formě, za vzniku výhodnějších podmínek pro, kultivaci mikroorganismů. Výsledkem těchto výhod a prodloužení kultivačního času je, že se koncentrace biomasy téměř zdvojnásobí.
Určitých výhod se může dosáhnout při hlavním fermentačním kroku pomocí úpravy jednoho nebo více procesních parametrů, kroků a/nebo proměnných při tomto kroku. Mezi tyto výhody patří například rychlejší a méně kolísavá fáze růstu a rychlý vznik stabilního stavu, který je možné zachovávat dlouhou dobu. Výsledkem těchto výhod jc značné zvýšená aktivita fernientaee,
Předkládaný vynález je zaměřen na postup fernientaee při výrobě mevinolinu s kmenem patřícím so do rodu Aspergillus v ponořené kultuře, při pH 5.2 až 7,0, při teplotě 24 až 30 °C. v médiu obsahujícím upraví telné zdroje uhlíku a dusíku a minerální soli, kdy se při hlavní íermentační fázi použije meta holicky kontrolovaný postup, čímž se zachová kultura ve „stabilním stavu. V tomto
- 3 CZ 300153 B6 provedení se s výhodou kontroluje celkový obsah redukujícího cukru. Ve zdroji hlavní fěrmentace se s výhodou doplňují zdroj organického uhlíku, například glukóza, hydrofyzovaný škrob a rostlinný olej. S výhodou se koncentrace glukózy udržuje nižší než 0,2 % od šedesáte hodiny fermentace. Během postupu se doplňují zdroje dusíku, jako je kukuřičný výluh a roztok hydroxidu amonného. pH se v produkční fázi udržuje na hodnotě v rozmezí 5.2 až 6,2, s výhodou v rozmezí 5.4 až 5.8, pomocí doplňování zdroje uhlíku a/nebo báze. například hydroxidu amonného a/nebo hydroxidu sodného. Množství pěny ve fermentéru se muže také kontrolovat pomocí doplňování rostlinného oleje, například slunečnicového oleje a/nebo sójového oleje a/ncbo syntetických antipčnivýeh činidel do bujónu. Rozpuštěný kyslík se s výhodou kontroluje změnou rychlosti io míchání a/nebo rychlosti aerace. Během fcrmentace se provádí jedno nebo více odčerpání.
Ve výhodném provedení se hlavní kultivační médium inokuluje očkovací kulturou, která má následující složení:
Složka Množství (hmotnost/objem)
glukóza 2-6
kyselina fosforečná 1 0,002-0,006
kyselý kasein 0,2-0,8
kukuřičný výluh 1,5-5
slunečnicový olej 0,05-0,18
polypropylenglykol 0,05-0,18
pankreatin* 0,002-0,008
^čtyřnásobná aktivita podle Ph Jív.Vil.
Kultivační médium o výše uvedeném složení se doplní o běžně používané mikro a makroelementární soli. například anorganické soli sodíku, draslíku, hořčíku a železa. Hlavní kultivační médium se inokuluje očkovací kulturou, jejíž kultivační čas je prodloužen o 10 až 25%. Při stupni přenosu naočkované kultury je pl I ve fázi růstu po dosažení jeho minimální hodnoty.
Pro fermentaci se s výhodou použije kmen Aspergillus obscurus. jeho varianty nebo jeho mutant nebo výhodněji holotypový kmen Aspergillus obscurus n. sp. MV-i uložený pod kódovým číslem NCA1M(P)F 001189.
Očkovací kultura se inokuluje do sterilního hlavního fermentačního média při prodlouženém čase kultivace ve fázi rostoucího pH po dosažení jeho minimální hodnoty. V hlavním fcrmentačním stupni se mohou stabilní podmínky s maximální produkcí aktivní složky zachovat po delší dobu pomocí přivádění zdrojů uhlíku a dusíku, aby se vyhovělo požadavkům na živiny; kontroly sn koncentrace glukózy, aby se zabránilo nežádoucímu zahušťování kultury a zvýraznil se růst biomasy; kontroly rychlosti míchání a rychlosti aerace podle požadavků na kyslík; kombinace vhodného materiálu splňujícího jak požadavky pro kontrolu množství pěny. tak požadavky na zdroj uhlíku, například směs rostlinného oleje, a syntetického činidla; udržení hodnoty pH mezi
5.2 až 6,2 pomocí přivádění zdroje uhlíku, například glu kozového sirupu nebo báze; a provedení 55 jednoho nebo více odčerpání, pokud se dosáhne maximálního pracovního objemu fermentéru nebo pokud se dosáhne ekonomicky dostatečné koncentrace mevinolinu pro provádění souproudého procesu.
Za použití těchto prvků se může dosáhnout mnohostranně kontrolovatelného postupu fermeniace, 40 který7 v závislosti na životním cyklu může poskytnout dobré konstantní okolní podmínky pro mikroorganismus.
Podle výhodného provedení popsaného výše poskytuje postup podle předkládaného vynálezu výtěžky převyšující výtěžky známých postupů, využívá významně menší množství surovin a
-4 CZ 300153 B6 energie, snižuje množství odpadního materiálu znečišťujícího životní prostředí na jednotku hmoty aktivního materiálu a lépe využívá fermentér.
V následujících příkladech je biosyntéza mevinolinu podle způsobu popsaného v HU 208997 5 (porovnávací příklad 1) porovnána se způsobem podle výhodného provedení podle předkládaného vynálezu (příklad 2).
Přík 1 ady provedení vynálezu o Porovnávací příklad 1
Biosyntéza mevinolinu podle HU 208997
V 6001itrové nádobě se připraví médium pro očkovací kulturu o následujícím složení:
Složka Množství (%)
glukóza 4/0
kasein pepton 0,5
NaNO3 0,3
KH2PÓ4 0,2
KČl 0,05
MgSO4*7H2O 0,05
Fe$Q4*7H2Q 0,001
Očkování i nok ula se provádí pomocí suspenze zárodečných buněk kmene Aspergillus obseurus o počtu zárodečných buněk 6,5x109. Procesní parametry očkovací kultury byly následující:
Parametr Hodnota
Obj em 400 litru
Teplota 27 °C
Rychlost aerace 20 normálních m3/h
Vnitřní tlak 50 kPa
Rychlost míchání 320 otáček za minutu
n Přenos očkovací kultury do hlavního fermentačního média se provádí podle standardního postupu ve věku 36 hodin, kdy se pH nachází ve fázi růstu na hodnotě 5,6. Odstředěný objem buněk biomasy (PCV)je 14 %.
Očkovací kultura popsaná výše se inokuluje do hlavního fermentačního média značeného MEF.5 03 při poměru i noku láce 10 %. Složení hlavního fermentačního média je následující:
- S CZ 300153 B6
Složka Množství (%)
Monohydrát dextrózy 1/0
Kyselý kasein 0/2
Kukuřičný škrob 8
Sójová moučka 1/5
Kukuřičný výluh (50 %) 1
Chlorid sodný 1
Dihydrógenfósforečnan draselný 0,2
Glutaman sodný 1/2
Slunečnicový olej 0,16
Polypropylenglykol 0,16
Pankreatin* 0,002
Enzym BAM 240 0,007
Chlorid vápenatý 0, 02
Hydroxid draselný pro úpravu pH
^čtyřnásobná síla podle Ph.Hg.VII.
Objem v 0 hodin: 500 litrů.
Fermentaee se provádí 7 dní. Aerace a míchání jsou následující:
Aerace* Rychlost míchání*
18-25 normálních ms/h 180-320 otáček za minutu
* Rozpuštěny kyslík se udržuje na hodnotě nad 40 % nasycení.
o
Během fermentaee se přidají 50kg podíly enzymaticky zkapalněného kukuřičného škrobu podle rozvrhu ve věku 50, 73. 90 a 108 hodin.
Data pro produkci aktivní složky:
Doba fermentaee 164 hodin. Aktivita měřená podle HPLC: 927 mg/kg. Množství bujónu: 580 kg. Podle údajů uvedených výše je množství fermentovanc aktivní složky 0,58 tun*927 g/tuna/1000/1 m' = 0.54 kg/m‘ celkového objemu.
Příklad 2 o Biosyntéza mevinolinu se sirupem glukózy a přiváděním zdroje dusíku a za kontroly pH hydroxidem sodným nebo hydroxidem amonným
V 6001 nádobě se připraví očkovací kultivační médium, kterc má následující složení:
-6C.7. 300153 Bó
Složka %
glukóza 4,0
kasein pepton 0,5
kukuřičný výluh (50 %) 3,0
NaNÚ3 0,3
KH2PO4 0,2
KC1 0,05
MgSQ4*7H2 0,05
FeSO4*7H2O 0,001
pankreatin* 0,005
polypropylenglykol 00,1
slunečnicový olej 0,1
^Čtyřnásobná síla podle Ph.Hg.VIl.
Očkování se provádí pomocí suspenze zárodečných buněk kmene Aspergillus obscurus o poctu zárodečných buněk 6.5x109. Procesní parametry očkovací kultury jsou stejné, jako je uvedeno pro porovnávací příklad 1.
Avšak přenesení očkovací kultury se provádí jiným způsobem než je popsáno v porovnávacím příkladu 1. Věk při přenosu je 40 hodin. pH dosáhlo, minimální hodnoty (pH 4,9) a přenos se io provedl ve fázi, kdy pH začalo růst a dosáhlo hodnoty asi 5,0. Tedy, pH se zvýšilo asi o 0,1 vzhledem k minimální hodnotě. Odstředěný objem buněk biomasy (PCV) je asi 24 %.
Výše popsaná očkovací kultura se inokulujc do hlavního fermentačního média při poměru inokulace 10 %. Složení fermentačního média je následující:
Složka Množství (¾)
kukuřičný škrob 3
glukózový sirup* 1,0
kyselý-kasein 0,2
sójová moučka 1,5
kukuřičný výluh (50 %} 1
chTorid sodný 1
dihydrogenfosřorečnan draselný 0,2
glutaman sodný 1,2
slunečnicový olej 0 , 16
polypropylenglykol 0 , 16
pankreatin** 0,002
hydroxid draselný pro úpravu pH
*25 kg se přidá ve formě 25% glukózového syrupu **etyřnásobná síla podle Ph.Hg.VIl.
Fermentace se provádí 13 dní. Aerace a rychlost míchání jsou následující:
Aerace* Rychlost míchání*
min. 12, max. 32 normálních min. 220, max. 400 otáček
m3/h za minutu
* Rozpuštěny kyslík se udržuje na hodnotě 40 % nasycení pomocí výhodného způsobu aerace.
Během fermentaee je udržení stupně rozpuštění kyslíku velmi důležité, V nejintenzivnějším stupni sc jej může dosáhnout použitím rychlosti aerace 25 až 32 normálních m7h a rychlosti míchání
300 až 400 otáček za minutu.
Během hlavního fcrmentačního stupně je teplota 27 + 2 °C, vnitřní tlak je 40 kPa a doba kultivace 309 hodin.
Bčhcm íermentace se přidávají následující živiny:
1.1 lydrolyzovaný kukuřičný škrob (glukózový sirup) se připraví pomocí enzymatického zpracoío vání a zpracování pomocí kyseliny chlorovodíkové a přidá se. Suroviny použité pro přípravu glukózo vého sirupu jsou následující: 25 % kukuřičného škrobu, 0,3 až 0.4 chloridu vápenatého,
OJ až 0.2 amylázového enzymu (BAN) a 1 % koncentrované kyseliny chlorovodíkové. Přidávání glukózovčlio sirupu se zahájí ve stadiu růstu pH. po dosažení jeho minimální hodnoty (5.0) ve věku 45 hodin a při hodnotě pil 5,6. Přidávání se provádí kontinuálně, pil se udržuje v rozmezí i? 5.4 až 5.8. Minimální rychlost přidávání je 0.5 litru/hodina a maximální rychlost přidávání je litru/hodina.
2. pH se kontroluje pomocí přidávání hydroxidu sodného a hydroxidu amonného, pokud hodnota pil poklesne pod 5,5, kromě toho se rychlost přidávání glukózovčho sirupu sníží na minimální.
3. Kukuřičný výluh (1 %) se přidá vc věku íermentace 100 hodin (vzhledem k objemu v čase 2o 0 hodin)
Údaje pro produkci aktivní složky:
Doba fermentaee: 309 hodin. Aktivita měřená pomocí HPLC: 2 868 mg/kg. Množství bujónu:
680 kg. Podle údajů uvedených výše je množství fermentované aktivní složky
0,68 tun*2868 g/tuna/1000/1 n? - 1,95 kg/m' celkového objemu.
Příklad 3
Biosyntéza mevinolinu s přidáváním, kontrolou a odváděním
Holotypový kmen Aspergillus obscurus n, sp. MV-1 se kultivuje ve sterilním inokulačním médiu o následujícím složení:
Složka %
glukóza i 4 , 0
kyselina fosforečná [ 0,0035 1
kyselý kasein 0 . 5
kukuřičný výluh (50 %) 3 , 0
NaN03 0 , 3
kh2po« 0,2
kci 0, 05
MgSO4 +7H2 0, 05
FeSO4*7K2O 0 , 001
slunečnicový olej 0 , 1
polypropylenglykol 0,1
-8CZ 300153 B6
pankreat in* '0,005
hydroxid draselný pro úpravu pH
kyselina chlorovodíková pro úpravu pH
* čtyřnásobně silný podle Ph.Hg.VII
Během i noku laěn ího stupně sc použily následující parametry:
Parametr Hodnota
Obj em
Rychlost míchání 120 otáček za minutu
Aerace 40Q±50 normálních m3/hod
Vnitřní tlak 40±10 kPa
Teplota 27+2 °C
Inokulum se přenese poté, co hodnota pl 1 dosáhla minima (pH 4,8) a když je hodnota pH vyšší o 0,1 než jc minimální hodnota, tj. když pH dosáhne hodnoty 4,9. Odstředěný objem buněčné biomasy (PCV) je 24%. Při rychlosti přenosu 8% se výše uvedené inokulum přenese do o hlavního fermeniaěního média, které má následující složení:
Složka Množství (%)
Sójová moučka 1,28-1,57
Celkem kukuřičného nebo pšeničného škrobu 9
Kyselý kasein 0,20
Kukuřičný výluh (50 %) 0,857-1,14
chlorid sodný 1,0
dihydrogenfosforečnan draselný 0,2
glutaman sodný 1,14-1,20
chlorid vápenatý 3,8xl0'3
BAN enzym 2,2xl0'3
slunečnicový olej 0, 10
polypropylenglykol 0, 10
pankreatin* 2,0xl(P
hydroxid draselný nebo kyselina chlorovodíková pro úpravu pR
Čtyřnásobná síla podle Ph.Hg.VII
-9 CZ 300153 Bó
Během hlavního fermentačního stupně se použily následující parametry;
Parametr Hodnota
Vnitřní tlak 20+5 kPa
Teplota 27+2 °C
Rychlost míchání . 60-35 otáček za minutu
Rychlost aerace 1000+4000 normálních m3/hod
Přidávané látky:
1. Zdroj uhlíku: Asi 40 tun hydrolyzovaného škrobu, degradovaného do velké míry až vznikne glukóza (glukózový sirup) v 25% formě, která sc kontinuálně přivádí. Suroviny použité pro přípravu glukózového sirupu jsou následující: 25 % kukuřičného nebo pšeničného škrobu, 0,3 % chloridu vápenatého. 0,3 % BAN 240 enzymu a asi 2 % kyseliny chlorovodíkové.
2. Zdroj dusíku: Pro přípravu se použije kukuřičný výluh (50%) v množství 1 % vzhledem k fennentačnimu objemu v Čase 0 hodin v 5 m1 sterilního objemu.
3. Báze pro kontrolu pH. Pro kontrolu pH se použije nesterilizovaný 25 až 30% roztok hydroxidu sodného a hydroxidu amonného.
Přidávání:
1. Glukózový sirup: Přidávání se zahájí asi v 50 hodinách ve stadiu růstu pH, poté, co dosáhne první minimální hodnoty. Glukózový sirup se přidává proto, aby se kontrolovala hodnota pH v rozmezí 5,4 až 5,8. Přidávání glukózy se provádí pomocí dávkovacího způsobu nebo kontinuálně. Glukózový sirup se přidává rychlostí v rozmezí 40 až 1 000 kg/hod, s výhodou rychlostí 150 až 500 kg/hod. Pokud není možné udržet minimální pH dokonce i při minimální rychlosti přidávání glukózy, je pro kontrolu pH nutné přidávat bázi.
2. Kukuřičný výluh: Kukuřičný výluh se přidá v jedné dávce asi ve 100 hodinách. Pokud je to nutné, muže se přidat další dávka.
3. Hydroxid sodný nebo hydroxid amonný: Pro kontrolu pH se báze přidávají, pokud pH klesne pod 5,5 i při minimální rychlosti přidávání glukózového sirupu.
Množství pěny se kontroluje pomocí přidávání směsi slunečnicového oleje:PPG v poměru 95:5 tak, aby množství pěny nepřekročilo 25 % pracovního objemu fennenteru.
Odvádění z fermentéru se provedlo ve věku 112, 138, 178, 204 hodin pomocí odebrání 4m’ bujónu čtyřikrát.
Údaje pro produkci aktivní složky:
Doba fermentaee: 226 hodin. Aktivita měřená podle HPLC (matečný podíl); 1825 mg/kg. Aktivita sklizené části (s odebíráním); 1788 mg/kg. Podle údajů uvedených vyse je množství fermentované aktivní složky 95 tun* 1788 g/tuna/1000/105 m' celkového objemu.

Claims (15)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob fermcntace pro výrobu lovastatinu, vyznačující se tím, že sc provádí za 5 použití kmene rodu Aspergillus v ponořené kultuře, při pH mezi 5.2 a 7,0, při teplotě 24 až
    30 °C. na médiu obsahujícím asimilovatelné zdroje uhlíku a dusíku a minerální soli. a zahrnuje stadium očkovací kultury a stadium hlavní fermentace, přičemž ve stadiu hlavní fermentace se za účelem zachování kultury ve „stabilním“ stavu použije rnetabolicky řízený způsob tak. že
    -organický zdroj uhlíku se dodává ve stadiu rostoucího pH, po dosažení jeho minimální io hodnoty:
    - pil v produkční fázi se udržuje v rozmezí od 5,2 do 6,2 dodáváním zdroje uhlíku a/nebo báze;
    - alespoň jednou se dodává organický zdroj dusíku po započetí dodávání zdroje uhlíku;
    - hladina rozpuštěného kyslíku se udržuje minimálně na 40 % nasycení pomocí aerace a míchání;
    - alespoň jednou se provádí částečná sklizeň.
  2. 2. Způsob podle nároku I. vyznačující se tím. že se pH udržuje v rozmezí od 5.4 do 5.8.
  3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že sc zdroj uhlíku přidává v množ20 ství 0,01 až 0,4 hmotn./hmotn. %/h. vypočteno v ekvivalentu uhlíku a na hmotnost fěrmentačního bujónu v čase 0 hodin.
  4. 4. Způsob podle nároku 1. vyznačující se tím, že se jako organický zdroj uhlíku přidává hydrolyzovaný škrob a/nebo glukóza.
  5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se organický zdroj dusíku přidává v množství min. 0,01 hmotn./hmotn. %, vypočteno v ekvivalentu dusíku a na hmotnost fermentačního bujónu v čase 0 hodin.
    3o
  6. 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako zdroj dusíku přidává kukuřičný výluh.
  7. 7. Způsob podle nároku !, vyznačující se tím, že se jako báze použije hydroxid amonný a/nebo hydroxid alkalického kovu.
  8. 8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se během částečné sklizně odebírá 5 % počátečního objemu.
  9. 9, Způsob podle nároku 1, vy zn ač u j í c í se t í m . že se ve fermentéru reguluje hladina pěny.
  10. 10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že se hladina pěny reguluje pomocí rostlinného oleje a/nebo syntetického odpěňovaeího činidla.
    45
  11. 11. Způsob podle nároku 10. v y z n a č uj í c í se t í m . že rostlinným olejem je slunečnicový olej a/nebo sójový olej.
  12. 12. Způsob podle nároku 1, vyznačující s c tím, že sc mikroorganismus Aspergillus. který' se má převést do hlavní fermentace, kultivuje v inokulačním médiu následujícího složení:
    50 glukóza 2 až 6 obj.% kyselina fosforečná 0.002 až 0.006 obj. % kyselý kasein 0,2 až 0,8 obj. % kukuřičný výluh 50 % 1,5 až 5 obj. % slunečnicový olej 0.05 až 0.18 obj. % polypropy lenglykol 0,05 až 0,18 obj. % pankrcatin, čtyřnásobná aktivita podle Ph.Ilg. Vil 0.002 až 0,008 obj. %
    5 doplněném vodou a běžně používanými mikro- a makroelemcn tární mi solemi.
  13. 13. Způsob podle nároku EvyznaČující sc tím, že se převod inokulačního média do hlavní fermentace provádí po dosažení minimální hodnoty pH 5.0 ± 0.5 ve stadiu rostoucí hodnoty pH.
    io
  14. 14. Způsob podle nároku 1. vyznačující se tím, žc použitým kmenem Aspergillus je kmen Aspergillus obscurus.
  15. 15. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím, že se pro fcrmcntací použije 15 holotypový kmen Aspergillus obscurus n. sp. MV-1 uložený pod kódovým číslem NCAIM(P)F
    001189.
CZ0412199A 1998-03-20 1999-03-19 Metabolicky kontrolovaný proces fermentace pri výrobe lovastatinové hydroxykyseliny CZ300153B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
HU9800619A HU226966B1 (en) 1998-03-20 1998-03-20 Fermentation process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ412199A3 CZ412199A3 (cs) 2000-02-16
CZ300153B6 true CZ300153B6 (cs) 2009-02-25

Family

ID=89996304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ0412199A CZ300153B6 (cs) 1998-03-20 1999-03-19 Metabolicky kontrolovaný proces fermentace pri výrobe lovastatinové hydroxykyseliny

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6500651B1 (cs)
JP (1) JP2001527424A (cs)
AU (1) AU753564B2 (cs)
CA (1) CA2289553C (cs)
CZ (1) CZ300153B6 (cs)
IL (1) IL132822A0 (cs)
NZ (1) NZ500870A (cs)
UA (1) UA73074C2 (cs)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080064076A1 (en) * 2006-09-11 2008-03-13 Saucedo Victor M Dissolved Oxygen Profile to Increase Fermentation Productivity and Economics
US9976158B2 (en) 2011-06-30 2018-05-22 Peter Simpson Bell Method and apparatus for syngas fermentation with high CO mass transfer coefficient

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0556699A1 (en) * 1992-02-10 1993-08-25 Novopharm Ltd. Novel fungal strains and use thereof in antibiotic production
US5403728A (en) * 1992-06-17 1995-04-04 Biogal Gyogyszergyar Rt Microbial process for preparing mevinolin by a strain of aspergillus
WO1997005269A1 (en) * 1995-07-27 1997-02-13 Krka, Tovarna Zdravil, P.O. Process for the preparation of lovastatin
EP0983373A1 (en) * 1998-03-20 2000-03-08 Biogal Gyogyszergyar Rt. Metabolic controlled fermentation procedure for the manufacture of lovastatin hydroxy acid

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5925599B2 (ja) 1979-02-20 1984-06-19 三共株式会社 新生理活性物質モナコリンkおよびその製造法
US4294926A (en) 1979-06-15 1981-10-13 Merck & Co., Inc. Hypocholesteremic fermentation products and process of preparation
US4319039A (en) 1979-06-15 1982-03-09 Merck & Co., Inc. Preparation of ammonium salt of hypocholesteremic fermentation product
US4294846A (en) 1979-09-21 1981-10-13 Merck & Co., Inc. Hypocholesteremic fermentation products and products of preparation
US4342767A (en) 1980-01-23 1982-08-03 Merck & Co., Inc. Hypocholesteremic fermentation products
US4420491A (en) 1980-05-28 1983-12-13 Merck & Co., Inc. Hypocholesteremic fermentation products and process of preparation
US5316776A (en) 1984-01-31 1994-05-31 Arnott's Biscuits Limited Fermentation method
US4945048A (en) 1987-05-23 1990-07-31 Takeda Chemical Industries, Ltd. Process for producing L-sorbose by subculture of seed
SI9300047A (en) 1993-01-29 1994-09-30 Krka Microbiological method for preparation of lovostatin and/or mevinoline acid
US5494808A (en) 1994-09-15 1996-02-27 Merck & Co., Inc. Defined medium OMPC fermentation process

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0556699A1 (en) * 1992-02-10 1993-08-25 Novopharm Ltd. Novel fungal strains and use thereof in antibiotic production
US5403728A (en) * 1992-06-17 1995-04-04 Biogal Gyogyszergyar Rt Microbial process for preparing mevinolin by a strain of aspergillus
WO1997005269A1 (en) * 1995-07-27 1997-02-13 Krka, Tovarna Zdravil, P.O. Process for the preparation of lovastatin
EP0983373A1 (en) * 1998-03-20 2000-03-08 Biogal Gyogyszergyar Rt. Metabolic controlled fermentation procedure for the manufacture of lovastatin hydroxy acid

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001527424A (ja) 2001-12-25
CA2289553C (en) 2004-05-18
AU3046699A (en) 1999-10-18
IL132822A0 (en) 2001-03-19
NZ500870A (en) 2002-03-01
AU753564B2 (en) 2002-10-24
US6500651B1 (en) 2002-12-31
CA2289553A1 (en) 1999-09-30
CZ412199A3 (cs) 2000-02-16
UA73074C2 (en) 2005-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU762656B2 (en) Method of producing gamma-decalactone
WO1990000199A1 (en) Improved fermentation process for carboxylic acids
DK165124B (da) Fremgangsmaade til fremstilling af en 5-hydroxy-s541-macrolidforbindelse
CA2719581A1 (en) Improved fermentation process for higher yield coefficient of lipase-inhibitor with respect to consumed fatty acid
CN112852891A (zh) 一种用于生产mcl-PHA的人工双菌体系及其应用
JP4132253B2 (ja) アンモニア耐性l(+)−乳酸産生能菌およびl(+)−乳酸の生産方法
CN108048503B (zh) 提高安丝菌素p-3生产的方法
CZ300153B6 (cs) Metabolicky kontrolovaný proces fermentace pri výrobe lovastatinové hydroxykyseliny
US6197560B1 (en) Metabolic controlled fermentation procedure for the manufacture of lovastatin hydroxy acid
US7439045B2 (en) pH controlled fermentation process for pseudomonic acid production
CN113832205A (zh) 一种发酵罐生产两性霉素b的分批补料发酵方法
WO1998037220A1 (en) Nitrogen feed in statin fermentation
US4734368A (en) Process for the bioconversion of fumarate to L-malate
US20060234361A1 (en) Method for producing L-lactic acid
EP2287324A2 (en) Fermentation processes with low concentrations of carbon- and nitrogen-containing nutrients
CN118240887B (zh) 一种利用含铵离子溶液产油脂的方法
CN106754838B (zh) 一种提高黑曲霉产蛋白酶能力的方法
JPH05244973A (ja) アクチノマズラ・フィブロサ種nov.NRRL18348およびアクチノマズラ種NRRL18880からポリエーテル系抗生物質を製造する方法
CN117757868A (zh) 一种发酵生产莫纳可林k的方法
RU2132384C1 (ru) Способ получения лимонной кислоты
KR0169061B1 (ko) 배양조건 최적화를 통한 자일리톨의 제조방법
WO2004029265A2 (en) Production of 2-kga
CN117106653A (zh) 一种纳豆激酶液态发酵工艺
WO2004003212A1 (en) Novel process for the production of pancreatic lipase inhibitor
SK702019A3 (sk) Príprava farmaceutickej aktívnej látky lipstatín s použitím produkčného mikroorganizmu Streptomyces toxytricini NRL

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20130319