DD205930A1 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF OXYTETRACYCLIN - Google Patents
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Abstract
DIE ERFINDUNG BETRIFFT DIE HERSTELLUNG VON OXYTETRACYCLIN AUF FERMENTATIVEN WEGE UNTER VERWENDUNG VON SACCHAROSE ALS SUBSTRAT. DER ZWECK DER ERFINDUNG BESTEHT DARIN, DIE AUSSCHLIESSLICHKEIT DER SUBSTRATABHAENGIGKEIT AUFZUHEBEN UND EINE OXYTETRACYCLINFERMENTATION MIT VERGLEICHBAREN LEISTUNGEN AUCH AUF EINEM ALTERNATIVSUBSTRAT ZU ERMOEGLICHEN. ERFINDUNGSGEMAESS WIRD DIE AUFGABE DADURCH GELOEST, DASS ALS SUBSTRAT SACCHAROSE EINGESETZT WIRD, DIE VORHER IN IHRE BESTANDTEILE FRUKTOSE UND GLUKOSE ZERLEGT WIRD.THE INVENTION CONCERNS THE PRODUCTION OF OXYTETRACYCLIN ON FERMENTATIVE PATHS USING SACCHAROSE AS A SUBSTRATE. THE PURPOSE OF THE INVENTION IS TO EXCLUDE THE EXCLUSIVITY OF SUBSTRATE RELIABILITY AND TO ENABLE OXYTETRACYCLINFERMENTATION WITH COMPARABLE PERFORMANCE ALSO ON AN ALTERNATIVE SUBSTRATE. IN THE PURPOSE OF THE INVENTION, THE TASK IS HAVE BEEN ESTABLISHED THAT THE SUBSTRATE OF SACCHAROSE BEING PREVENTED IN ITS FRUIT AND GLUCOSE COMPONENTS IS PREPARED.
Description
Die Erfindung "betrifft die Herstellung von Oxytetracyolin auf fermentativem Wege unter Verwendung von Saccharose als Substrat.The invention "relates to the production of oxytetracyoline by fermentation using sucrose as a substrate.
Die Herstellung von Oxytetracyclin erfolgt 'bekanntlich, durch Kultivierung von Streptomyces rimosus auf Nährmedien, die als Kohlenhydratquelle Stärke oder ein hydrolysiertes Produkt derselben enthalten. Dieses Substrat wird durch Enzyme, die von dem Stamm während der Kultivierung gebildet werden, aufgeschlossen und dem Stoffwechsel zugeführt. Bei Anwendung von -Amyläse mit einem Temperaturoptimum von mindestens 60 C lassen sich auoh hohe Stärkekonzentrationen im Medium verwenden, so daß Hoohleistungsstämme mit ausreichendem" Substrat versorgt werden können, ohne daß Viskositätsprobleme den Fermentationsprozeß erschweren. Das Prinzip der Fermentation auf Medium mit polymeren Kohlenhydratsubstraten beruht darauf, durch eine verzögerte Substratzuführung infolge des Aufschlusses den Stoffwechsel in Richtung einer intensiven Biosynthese des Antibiotikums zu lenken. Dies läßt sich in gleicher Weise durch eine suocesive Substratdosierung erreichen, erfordert jedooh eine mineralisohe oder enzymatisch^ Spaltung der Stärke außerhalb des Fermentationssystems.Oxytetracycline production is known to be by cultivating Streptomyces rimosus on nutrient media containing as carbohydrate source starch or a hydrolyzed product thereof. This substrate is digested by enzymes that are formed by the strain during the cultivation and fed to the metabolism. The use of amylase with a temperature optimum of at least 60 ° C. allows the use of high starch concentrations in the medium, so that high yield strains can be supplied with sufficient substrate without viscosity problems complicating the fermentation process.The principle of fermentation on medium with polymeric carbohydrate substrates is based thereon to direct the metabolism in the direction of an intensive biosynthesis of the antibiotic by a delayed substrate feeding as a result of the decomposition.This can be achieved in the same way by a suocesive substrate dosage, however, requires a mineral or enzymatic cleavage of the starch outside the fermentation system.
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Der Wachteil des geschilderten Standes der Technik besteht darin, daß Stärke nativ oder in hydrolysierter Form zur Verfügung stehen muß, um eine Oxytetraoyclinherstellung vornehmen zu können.The wax part of the described prior art is that starch must be available natively or in hydrolyzed form in order to make a Oxytetraoyclinherstellung can.
Der Zweok der Erfindung besteht darin, die Aussohließliohkeit der Substratabhängigkeit aufzuheben und eine Oxytetraoyolinfermentation mit vergleichbaren Leistungen auch auf einem Alternativsubstrat zu ermöglichen.The twofold aspect of the invention is to eliminate the likelihood of substrate dependence and to allow for oxytetraoyolin fermentation with comparable performance even on an alternative substrate.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regime zu entwickeln, welches die Anwendung nioht stärkehaltiger Medien bei der Oxytetraoyclinfermentation erlaubt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Substrat Saccharose eingesetzt wird, die vorher in ihre Bestandteile Fruktose und Glukose zerlegt wird. Es wurde überraschend gefunden, daß über die bekannte Verwertbarkeit der Fruktoso durch Streptomyoes rimosus hinaus während der Produktbildungsphase Fruktose und Glukose parallel verstoffwechselt werden und die Biosyntheseleistung auoh von Hoohleistungsstämmen keine Einschränkung erfährt. Bei der Anwendung der Saccharose ist es erforderlich, eine mineralische oder enzymatisch^ Hydrolyse der Fermentation vorzusohalten, wobei die angewandte Technologie den Möglichkeiten angepaßt sein muß. Stehen entsprechende korrosionsbeständige Behälter zur Verfugung, so wird eine 40#ige Saooharoselösung mit soviel Schwefelsäure versetzt, daß eine Konzentration von 0,5-1 N im Reaktionsansatz vorliegt, Duroh Stehenlassen bei Temperaturen von 20 bis 30 0C wird das Substrat innerhalb von 24 Std. völlig in Glukose und Fruktose zerlegt. Das gleiohe Resultat wird erzielt, wenn die genannte Saooharoselösung über einen Rohrreaktor geschickt wird, welcher an einen Träger fixierte Invertase enthält. Die Invertase wird dabei in bekannter Weise gereinigt und mit Glutaraidehyd auf den Träger aufge-The invention has for its object to develop a regime that allows the use of non-starchy media in the Oxytetraoyclinfermentation. According to the invention the object is achieved in that as a substrate sucrose is used, which is previously broken down into its components fructose and glucose. It has surprisingly been found that in addition to the known usability of fructoso by Streptomyoes rimosus during the product formation phase fructose and glucose are metabolized in parallel and the biosynthesis auoh Hoohleistungsstämmen no limitation. In the application of sucrose it is necessary to provide a mineral or enzymatic hydrolysis of the fermentation, whereby the applied technology must be adapted to the possibilities. If appropriate corrosion-resistant containers are available, a 40% Saooharoselösung with sulfuric acid is added so that a concentration of 0.5-1 N is present in the reaction mixture, Duroh standing at temperatures of 20 to 30 0 C, the substrate within 24 hr completely decomposed into glucose and fructose. The same result is achieved when said solution of saooharose is passed through a tubular reactor containing invertase fixed to a support. The invertase is purified in a known manner and applied to the support with glutaraldehyde.
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braolit. Das erhaltene Hydrolysat wird 30 min. bei 120 C sterilisiert und in einem ebenfalls sterilisierten Behälter bevorratet. Die Verwendung im Fermentationsprozeß erfolgt mit Hilfe eines Substratdosierungsregimes. Zu diesem Zwecke wird zwisohen dem Vorratsbehälter und dem Fermenter ein aseptisoh arbeitendes Pumpsystem eingefügt, dessen Förderleistung so bemessen ist, daß 0,5 bis 2,0 ml/h pro 1 1 des Reaktornutzvolumens dosiert werden können.braolit. The resulting hydrolyzate is 30 min. sterilized at 120 C and stored in an equally sterilized container. The use in the fermentation process is carried out by means of a Substratdosierungsregimes. For this purpose zwisohen the storage tank and the fermenter aseptisoh working pumping system is inserted, whose flow rate is such that 0.5 to 2.0 ml / h per 1 1 of the Reaktornutzvolumens can be dosed.
Die 2>osierrate wird dabei durch ein Programm festgelegt. Wenn im Medium keine Kohlenhydratquelle als Start substrat enthalten ist, beträgt die Zuführung 0,6 bis 0,8 ml/1 . h von Anfang bis Ende. Wird dagegen eine Konzentration von maximal 2 $ Stärke im Ansatz vorgelegt, so riohten sich Beginn und Intensität der Dosierung nach der pH-Bewegung des Fermentationsansatzes. Die Dosierung setzt mit einer Rate von 0,6 bis 0,8 ml/1 . h ein, sobald das Maximum der Mediumsalkalisierung überschritten ist. Sie wird auf 1,2 bis 1,7 ml/ 1 . h erhöht, wenn nach 72 Stunden im Medium analytisch keine freie Glukose nachgewiesen werden kann. Im Verlaufe der Fermentation erweist es sich als notwendig, die GelöstsauerstOffkonzentration zu registrieren und durch Veränderung der Luftmenge oder der Rührungsgesohwindigkeit zu gewährleisten, daß eine Geistsauerstoffkonzentration von 40 $ des Sättigungswertes nioht unterschritten wird. Unter diesen Bedingungen werden in 200 Stunden Fermentationszeit mindestens 14 000 IE/ml erreioht.The rate of rotation is determined by a program. If no carbohydrate source is contained in the medium as a starting substrate, the feed is 0.6 to 0.8 ml / 1. h from beginning to end. If, on the other hand, a concentration of at most 2 $ of starch is initially applied, then the beginning and intensity of the dosage follow the pH movement of the fermentation batch. The dosage sets at a rate of 0.6 to 0.8 ml / 1. h, as soon as the maximum of the medium alkalization is exceeded. It is at 1.2 to 1.7 ml / 1. h, if analytically no free glucose can be detected after 72 hours in the medium. In the course of the fermentation, it is necessary to register the dissolved oxygen concentration and, by changing the air quantity or the stirring rate, to ensure that the spirit oxygen concentration does not fall below the saturation value of $ 40. Under these conditions, at least 14,000 IU / ml are achieved in 200 hours fermentation time.
Die Ökonomie des Lösungsprinzipes ergibt sioh vor allem aus der Sicherung der Antibiotikumherstellung bei Ausfall von Stärke als Kohlenhydratrohstoff, ohne daß durch den Einsatz des Alternativsubstrates Saccharose, mit dessen Verwendung im herkömmlichen diskontinuierlichen Verfahren keine OTC-Biosynthese durchführbar wäre, eine Beeinträchtigung der Fermentationsergebnisse erfolgt.The economy of the solution principle results sioh especially from securing the production of antibiotics in case of loss of starch as a carbohydrate raw material, without the use of the alternative substrate sucrose, with its use in the conventional batch process, no OTC biosynthesis feasible, an impairment of the fermentation results.
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Ton einer Lyophilkonserve des Stammes Streptomyces rimosus werden submerse Anzuchtpassagen in Sohüttelkolben angelegt, die Medien mit Erdnußschrot, Stärke, anorganischen Salzen und CaCO,, in Leitungswasser enthalten. Nach der Kultivierung auf Rundsohwingtischen bei 28 0C erfolgt zur 24. Stunde die Ernte und Übertragung auf eine zweite Impfpassage, die in einem gerührten Reaktor gezüohtet wird. Auch dieses Medium enthält Erdnußschrot und Stärke, sowie anorganische Salze und CaCO5. Die Impfkultur ist nach 24· Stunden ausgereift und dient als Impfmaterial für die Hauptkultur. Diese wird in einem 2,5 1 Fermenter durchgeführt, der über eine Rührung (600 U/min), Belüftung (30 l/h) sowie pH- und Temperaturregelung verfügt. Das Startvolumen beträgt 1,8 1 Fermentationsmedium. Dieses besteht aus: (g/l) Erdnußschrot - 7jO, Maisquellwasser (100 # TS) - 2,3, (NH4J2SO4 - 5,0, ZnSO4 0,025, MnSO4 - 0,17, CaCO5 -.5, Maiskeimöl - 0,9. Die Sterilisation beträgt 60 min bei 120 0C, der pH-Wert nach der Sterilisation 7,0 bis 7,3.Clay of a lyophil preserve of the strain Streptomyces rimosus submerse cultivation passages are placed in Sohüttelkolben containing media with peanut meal, starch, inorganic salts and CaCO ,, in tap water. After culturing at 28 0 C on Rundsohwingtischen to the 24th hour is carried out harvesting and transfer to a second Impfpassage which is gezüohtet in a stirred reactor. Also this medium contains peanut meal and starch, as well as inorganic salts and CaCO 5 . The inoculum is mature after 24 hours and serves as a seed for the main culture. This is carried out in a 2.5 liter fermenter, which has a stirring (600 rpm), aeration (30 l / h) and pH and temperature control. The starting volume is 1.8 1 fermentation medium. This consists of: (g / l) peanut meal - 7jO, corn steep liquor (100 # TS) - 2,3, (NH 4 J 2 SO 4 - 5,0, ZnSO 4 0,025, MnSO 4 - 0,17, CaCO 5 - .5, corn oil - 0.9 The sterilization is 60 min at 120 0 C, the pH after sterilization 7.0 to 7.3.
Nach Übertragung der Impfkultur (200 ml) werden die Bedingungen am Fermenter eingestellt und die Fermentation durchgeführt. Die Saccharoselösung für die Dosierung wird wie folgt hergestellt:After transfer of the seed culture (200 ml), the conditions are set on the fermenter and the fermentation is carried out. The sucrose solution for the dosage is prepared as follows:
500 g Saccharose in 500 ml 0,5n H2SO4 einbringen, Lösung 24 Stunden bei Raumtemperatur stehen lassen, Neutralisation mit fester NaOH und 3n NaOH und Auffülung auf 1,2 1. Sterilisation: 30 min bei 120 0C. Der.Fermentationsverlauf sowie die Dosierraten sind in Tabelle 1 angegeben.500 g of sucrose in 500 ml of 0.5 N H 2 SO 4 contribute to let solution to stand at room temperature for 24 hours, neutralized with solid NaOH and 3N NaOH and 1.2 Auffülung 1. Sterilization: 30 minutes at 120 0 C. Der.Fermentationsverlauf and the dosage rates are given in Table 1.
Die Anzucht des Stammaterials verläuft unter analogen Bedingungen zum Beispiel 1. Als Ferment ersystem wird ein 30 1-Reaktor eingesetzt, der mit 20 Nährmedium beschickt wird.The cultivation of the parent material proceeds under analogous conditions, for example 1. As a fermentation ersystem a 30 1 reactor is used, which is fed with 20 nutrient medium.
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Dieses "besteht aus (g/l): Erdnußsohrot - 21, Maisquellwasser (100 # TS) - 9,2, (NH4)2S04 - 10,0, ZnSO4 - 0,05, MnSO4 This "consists of (g / l): Erdnußsohrot - 21, corn steep liquor (100 # TS) - 9.2, (NH 4) 2 S0 4 - 10.0, ZnSO 4 - 0.05 MnSO 4
- 0,04, Maisstärke - 20,0, CaCO5 — 12,0, Maiskeimöl - 0,9. Die Sterilisationsbedingungen lauten: 40 min bei 120 C (unter Anwendung von Direktdampf). Die Saooharoselösung wird mit Hilfe eines Enzymreaktors hergestellt, indem 50$ige Saccharoselösung über eine Säule gesohiokt wird, die mit käuflich erworbener oder selbst präparierter trägerfixierter Invertase gefüllt ist. Die Technik dieses iLrbeitssohrittes entspricht dem bekannten Stand der Technik. Das Saccharosehydrolysat wird 30 min bei 120 C sterilisiert. Die Fermentationsbedingungen und der Fermentationsverlauf sind in Tabelle 2 angegeben. Die Schaumbildung wird durch programmierte Zugabe von Maiskeimöl (5 ml/h) kontrolliert. Die Siehe-, rung der Gelöstsauerstoffkonzentration (40 fo der Sättigung) erfolgt über die Veränderung der Rührerdrehzahl gemäß folgender Zahlenwerte: 1. bis 16. h - 150 U/min, bis 40. h- 0.04, corn starch - 20.0, CaCO 5 - 12.0, corn oil - 0.9. Sterilization conditions are: 40 min at 120 C (using direct steam). The saooharose solution is prepared by means of an enzyme reactor by homogenizing 50% sucrose solution over a column filled with purchased or self-prepared carrier fixed invertase. The technique of this working sound corresponds to the known state of the art. The sucrose hydrolyzate is sterilized at 120 ° C for 30 minutes. The fermentation conditions and the course of fermentation are given in Table 2. Foaming is controlled by programmed addition of corn oil (5 ml / hr). The Siehe-, tion of the dissolved oxygen concentration (40 fo of saturation) is carried out by changing the stirrer speed in accordance with the following numerical values: 1 to 16 h - 150 U / min until 40 h
- 200 U/min, bis 48. h - 300 ü/min, bis 96. h - 350 U/min und ab 97. Ii - 400 U/min.- 200 U / min, to 48 h - 300 U / min, to 96 h - 350 U / min and from 97. Ii - 400 U / min.
Claims (4)
Hydrolysat von Sacoharose eingesetzt wird und dessen
Zuführung zum Fermentationsprozeß in Form einer programmierten Dosierung erfolgt. A process for the production of oxytetracycline by fermentation using streptomycetes, characterized in that a carbohydrate source
Hydrolyzate is used by Sacoharose and its
Feed to the fermentation process in the form of a programmed dosage is done.
der Fermentation 0,6 bis 0,8 ml hydrolysierte Saccharose/h . 1 Reaktornutzvolumen zugeführt werden.2. The method according to item 1, characterized in that in carbohydrate-free substrates from the beginning Ms to the end
the fermentation 0.6 to 0.8 ml hydrolyzed sucrose / h. 1 Reactor Nutzvolumen be supplied.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD24142782A DD205930A1 (en) | 1982-07-06 | 1982-07-06 | PROCESS FOR THE PREPARATION OF OXYTETRACYCLIN |
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DD24142782A DD205930A1 (en) | 1982-07-06 | 1982-07-06 | PROCESS FOR THE PREPARATION OF OXYTETRACYCLIN |
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- 1982-07-06 DD DD24142782A patent/DD205930A1/en unknown
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