DD248143B1 - PROCESS FOR PREPARING PRODUCTION MIXTURES WITH 1,4-ANDROSTADIENE-3,17-DION AND 4-ANDROST-3,17-DION - Google Patents
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- DD248143B1 DD248143B1 DD26643384A DD26643384A DD248143B1 DD 248143 B1 DD248143 B1 DD 248143B1 DD 26643384 A DD26643384 A DD 26643384A DD 26643384 A DD26643384 A DD 26643384A DD 248143 B1 DD248143 B1 DD 248143B1
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 1,4-Androstadien-3,17-dion und 4-Androsten-3,17-dion durch mikrobielle Transformation von Sterolen. Beide Verbindungen, als Intermediärverbindungen des Sterolabbaues bekannt, sind Schlüsselprodukte für die Herstellung von Steroidwirkstoffen. Durch bekannte Synthesen können die Produkte sowohl in die pharmazeutisch wertvollen Derivate der Androstan- und Pregnan-als auch der Estranreihe mit einem großen Anwendungsbereich überführt werden. Das Anwendungsgebiet der Erfindung liegt somit vorzugsweise in der pharmazeutischen Industrie.The invention relates to a process for the preparation of 1,4-androstadiene-3,17-dione and 4-androstene-3,17-dione by microbial transformation of sterols. Both compounds, known as sterol degradation intermediates, are key products for the production of steroidal drugs. By known syntheses, the products can be converted into the pharmaceutically valuable derivatives of the androstane and pregnane as well as the estran series with a wide range of applications. The field of application of the invention is thus preferably in the pharmaceutical industry.
Es ist bekannt, daß Sterole, wie z. B. Cholesterol, Sitosterol, Stigmasterol, Campesterol und Ergosterol, durch Mikroorganismen aus zahlreichen Gattungen, wie z. B. Arthrobacter, Bacillus, Brevibacterium, Corynebacterium, Microbacterium, Nocardia, Pseudomonas, Protaminobacter, Serratia, Streptomyces und insbesondere Mycobacterium neben anderen Stoffen über die Intermediärprodukte 4-Androsten-3,17-dion (im folgenden kurz AD genannt) und 1,4-Androstadien-3,17-dion (im folgenden kurz ADD genannt) abgebaut werden können. Diese Produkte werden im Fermentationsmedium nur dann angereichert, wenn keine 9-a-Hydroxylierung erfolgt bzw. wenn sowohl 1 (2)-Dehydrierung als auch 9-a-Hydroxylierung nicht stattfinden kann. Dies wirdIt is known that sterols, such as. As cholesterol, sitosterol, stigmasterol, campesterol and ergosterol, by microorganisms from numerous genera, such. B. Arthrobacter, Bacillus, Brevibacterium, Corynebacterium, Microbacterium, Nocardia, Pseudomonas, Protaminobacter, Serratia, Streptomyces and especially Mycobacterium among other substances via the intermediates 4-androstene-3,17-dione (hereinafter called AD for short) and 1,4 -Ndrostadien-3,17-dione (hereinafter called ADD for short) can be degraded. These products are enriched in the fermentation medium only if no 9-a-hydroxylation takes place or if both 1 (2) -dehydration and 9-a-hydroxylation can not take place. this will
unter anderem dadurch erreicht, daß Mikroorganismus-Mutantenstämme mit Defekten in den genannten enzymatischen Leistungen zur Fermentation verwendet werden (siehe z.B. die Patentschriften JP 79 73191 oder JP 80148083). Die ersten unter Verwendung von Enzymdefektmutanten arbeitenden Verfahren zur Herstellung von AD (siehe Patentschrift US 3759791) mit Mycobacterium spec. NRRL B-3805/1/ bzw. von ADD (siehe Patentschrift US 3684857) mit Mycobacterium spec. NRRL B-3683/1/ aus Sterolen offenbaren bei Einsatz von 1 g Sitosterol/I sowie einer Fermentationszeit von 186 Stunden bis 216 Stunden Ausbeuten von 43% der Theorie AD bzw. 40% der Theorie ADD, bezogen auf den Anteil des bei der Fermentation umgewandelten Sitosterols. In der Patentschrift EP 8214 werden 30 g Sitosterol/I während einer Fermentationszeit von nunmehr 336 Stunden bei Einsatz des Stammes Mycobacterium fortuitum CBS 313,79 zu einer nicht genannten Menge AD mit geringem Anteil ADD transformiert. Mit Mycobacterium fortuitum NRRL B-8153 bzw. Mycobacterium phlei NRRL B-8154 (siehe Patentschrift US 4243654) wird aus 30g Sitosterol/I eine ebenfalls nicht genannte Menge von AD/ADD-Gemisch erhalten. Den bisher bekannten Verfahren haftet also der Mangel an, daß die Effektivität, bedingt durch niedrigen Steroleinsatz und/oder lange Fermentationszeiten bei gleichzeitig niedrigen Ausbeuten, zu gering ist.inter alia achieved by using microorganism mutant strains with defects in said enzymatic performances for fermentation (see, for example, the patents JP 79 73191 or JP 80148083). The first processes using enzyme deficient mutants to produce AD (see US Pat. No. 3,759,791) with Mycobacterium spec. NRRL B-3805/1 / or ADD (see US Pat. No. 3,684,857) with Mycobacterium spec. NRRL B-3683/1 / from sterols reveal yields of 43% of theory AD and 40% of theory ADD, respectively, based on the proportion of fermentation when using 1 g of sitosterol / I and a fermentation time of 186 hours to 216 hours converted sitosterols. In the patent EP 8214, 30 g of sitosterol / I are transformed during a fermentation time of 336 hours using the strain Mycobacterium fortuitum CBS 313.79 to an undisclosed amount of AD with a low proportion of ADD. With Mycobacterium fortuitum NRRL B-8153 or Mycobacterium phlei NRRL B-8154 (see US Pat. No. 4,243,654), an unspecified amount of AD / ADD mixture is also obtained from 30 g of sitosterol / I. Thus, the hitherto known method has the deficiency of the fact that the effectiveness, due to low sterol use and / or long fermentation times with simultaneously low yields, is too low.
Auch verschiedene Zusätze wie Glyceride (siehe Patentschrift JP 54138192) oder Eigelb (siehe Patentschrift JP 8608794) zum Fermentationsmedium führten bisher nicht zu einer wesentlichen Verbesserung der Effektivität der Verfahren. So werden beispielsweise unter Zusatz von 10g/l Trockeneigelb zum Fermentationsmedium mit Mycobacterium vaccae NRRL B-3683 in 168 Stunden Fermentationszeit 15g Cholesterol mit einer Ausbeute von 27Gew.-% an ADD umgesetzt. Ein weiterer gemeinsamer Nachteil der genannten und anderer aus der Literatur bekannter Verfahren (man vergleiche etwa Patentschrift JP 80111 796) ist in der Notwendigkeit der Abtrennung der Fermentationsprodukte von nicht umgesetztem Sitosterol zu sehen, da bei einer Extraktion der Fermentationsbrühe sowohl Substrat als auch Produkte im Extrakt enthalten sind. Eine erste Lösung zur Überwindung dieser Schwierigkeit fanden M. Aoki et al. (siehe Patentschrift JP 7757161, Kokai), die unpolare Adsorber vom XAD-Typ nach Beendigung der Fermentation zusetzten und damit die gebildeten Produkte selektiv abtrennen konnten. Durch diesen Nachfolgeschritt konnte die Effektivität der eigentlichen Fermentation jedoch nicht positiv beeinflußt werden.Also, various additives such as glycerides (see patent JP 54138192) or egg yolk (see patent JP 8608794) to the fermentation medium have not yet led to a significant improvement in the effectiveness of the method. Thus, for example, with the addition of 10 g / l of dry egg yolk to the fermentation medium with Mycobacterium vaccae NRRL B-3683, 16 g of fermentation time are followed by 15 g of cholesterol with a yield of 27% by weight of ADD. Another common disadvantage of the said and other methods known from the literature (see, for example, JP 80111796) is to be seen in the necessity of separating the fermentation products from unreacted sitosterol, since upon extraction of the fermentation broth both substrate and products in the extract are included. A first solution to overcome this difficulty was found by M. Aoki et al. (see JP 7757161, Kokai), which added non-polar adsorbers of the XAD type after completion of the fermentation and thus could selectively separate the products formed. By this subsequent step, the effectiveness of the actual fermentation could not be positively influenced.
Die von I. Sauerbaum et al. (1. Europ. Kongr. f. Biotechno!., Interlaken, 1978) beschriebene Fermentation von Sitosterol mit Mycobacterium spec. NRRL B-3683 in Gegenwart von Styren-Divinylbenzen-Copolymeren (XAD 2) als unpolaren Adsorber, in der 10g Sitosterol/I in 96 Stunden zu 80% der Theorie zu einem Gemisch aus ADD und AD umgewandelt werden, ist als die bisher effektivste Lösung anzusehen. Dabei entsteht AD in einer Raum-Zeit-Ausbeute von etwa 16g/m3 h, ADD von etwa 41 g/m3. Die Berechnung der Raum-Zeit-Ausbeuten erfolgte als (g) gebildetes ADD bzw. AD pro (m3) Fermentationsbrühe und Fermentationsstunden (h) ohne Berücksichtigung der Fermentor-Umrüstzeiten. Diesem Verfahren haften wenigstens folgende Nachteile an:The I. Sauerbaum et al. (1st European Congress for Biotechnology, Interlaken, 1978) described fermentation of sitosterol with Mycobacterium spec. NRRL B-3683 in the presence of styrene-divinylbenzene copolymers (XAD 2) as a nonpolar adsorber in which 10g of sitosterol / I is converted to a mixture of ADD and AD in 96 hours to 80% of theory is the most effective solution so far to watch. This gives AD in a space-time yield of about 16 g / m 3 h, ADD of about 41 g / m 3 . The calculation of the space-time yields was carried out as (g) formed ADD or AD per (m 3 ) fermentation broth and fermentation hours (h) without consideration of the fermentor changeover times. This method has at least the following disadvantages:
AD entsteht nur als Nebenprodukt. Die Ausbeute an AD kann auch in Gegenwart von XAD 2 als Adsorber nicht über25Gew.-%, bezogen auf eingesetztes Sitosterol, gesteigert werden.AD is only a by-product. The yield of AD can not be increased in the presence of XAD 2 as an adsorber not more than 25% by weight, based on the sitosterol used.
— Andererseits beträgt unter der Bedingung, die zu den besten Ausbeuten führt (Zusatz von 7g/ITween 20 als nichtionischesOn the other hand, under the condition which gives the best yields (addition of 7g / ITween 20 as nonionic
TensidPolyethylenglycolsorbitanfettsäureester), der Anteil AD„am Produktgemisch ADD/AD etwa 30% und kann auch durch Verringerung der Tensidkonzentration selbst unter Inkaufnahme einer Abnahme der Gesamtausbeuten nicht unter etwa 20% gesenkt werden.Surfactant: polyethylene glycol sorbitan fatty acid ester), the proportion of ADD / AD of the product mixture ADD / AD is about 30%, and can not be lowered below about 20% even by decreasing the surfactant concentration even by assuming a decrease in overall yields.
- Das in der Fermentation entstehende Gemisch ADD/AD in den angegebenen Konzentrationsverhältnissen kann nur durch- The resulting mixture in the fermentation ADD / AD in the specified concentration ratios can only by
aufwendige Reinigungsoperationen und damit unter Einschaltung zusätzlicher Verfahrensschritte getrennt werden. Von diesen Autoren wurde darüber hinaus der Einsatz von polaren Adsorbern des XAD-Strukturtyps bei der mikrobiellen Transformation von Sterolen mit Nocardia spec. M29 untersucht (siehe Europ. J. Appl. Mikrobiol.2, 243 1976). Nach ihrer Aussage führt eine derartige Verfahrensmodifikation jedoch direkt zu einer Minderung der Ausbeute an ADD bzw. AD.consuming cleaning operations and thus be separated using additional process steps. In addition, the use of polar adsorbers of the XAD structure type in the microbial transformation of sterols with Nocardia spec. M29 (see Europ. J. Appl. Mikrobiol.2, 243 1976). According to their statement, however, such a process modification leads directly to a reduction in the yield of ADD or AD.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung von Produktgemischen mit 1,4-Androstadien-3,17-dion (ADD) und 4-Androsten-3,17-dion (AD) durch mikrobielle Transformation von Sterolen.The aim of the present invention is the preparation of product mixtures with 1,4-androstadiene-3,17-dione (ADD) and 4-androstene-3,17-dione (AD) by microbial transformation of sterols.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mikrobielles Verfahren zur Herstellung von Produktgemischen mit ADD und AD als Hauptkomponenten aus Sterolen zu beschreiben, in dem nach weitgehend einheitlicher Technologie sowohl ADD/AD-Gemische mit einem ADD-Anteil von mindestens 88Gew.-% als auch reines AD jeweils bei hohem Steroldurchsatz, kurzen Fermentationszeiten und guten Gesamtausbeuten erhalten werdenThe invention has for its object to describe a microbial process for the preparation of product mixtures with ADD and AD as the main components of sterols, in which after largely uniform technology both ADD / AD mixtures with an ADD content of at least 88Gew .-% and pure AD can be obtained in each case at high sterol throughput, short fermentation times and good overall yields
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe wie folgt gelöst: According to the invention, this object is achieved as follows:
Sterole wie Sitosterol, Cholesterol, Campesterol, Stigmasterol bzw. Ergosterol oder Gemische dieser Sterole werden in Form einer Sterol-Tensid-Präparation eingesetzt, so daß die Konzentration an Sterol 1 g/l bis 50g/l beträgt, und mit Bakterien der Gattung Mycobacterium fermentiert. Die Sterol-Tensid-Präparationen werden entweder nach an sich bekannten Verfahren (Lyophilisierung bzw. Vermählen, beispielsweise in Korundmühlen) oder nach dem in einer früheren Anmeldung beschriebenen Sprühtrocknungsverfahren gewonnen (zu den erfindungsgemäß eingesetzten Tensiden siehe unten).Sterols such as sitosterol, cholesterol, campesterol, stigmasterol or ergosterol or mixtures of these sterols are used in the form of a sterol surfactant preparation, so that the concentration of sterol is 1 g / l to 50 g / l, and fermented with bacteria of the genus Mycobacterium , The sterol surfactant preparations are obtained either by processes known per se (lyophilization or grinding, for example in corundum mills) or by the spray drying method described in an earlier application (for the surfactants used according to the invention, see below).
Als Mikroorganismen werden vorzugsweise Bakterienstämme aus der Art Mycobacterium vaccae eingesetzt. Es wird fermentiert in Medien, die Kohlenstoffquellen, wie beispielsweise Glycerol, Glucose, Saccharose, Stärke und/oder Melasse usw., und Stickstoffquellen, wie beispielsweise Hefeextrakt, Harnstoff, Ammoniumsalze, Maisquellwasser, Pflanzenmehle und/oder andere komplexe Medienbestandteile (wie z. B. Fleischextrakt, Hydrolysate usw.) sowie Mineralsalze verschiedener Zusammensetzungen enthalten. Die Fermentation erstreckt sich über 24 Stunden bis 192 Stunden und wird bei 200C bis 45°C bei pH-Werten im Bereich von pH6bispH8 unter aeroben Bedingungen in Rührfermentoren oder in Fermentoren, die nachdemThe microorganisms used are preferably bacterial strains of the species Mycobacterium vaccae. It is fermented in media containing carbon sources such as glycerol, glucose, sucrose, starch and / or molasses, etc., and nitrogen sources such as yeast extract, urea, ammonium salts, corn steep liquor, plant flours and / or other complex media ingredients (such as e.g. Meat extract, hydrolysates, etc.) as well as mineral salts of various compositions. The fermentation extending over 24 hours to 192 hours and at 20 0 C to 45 ° C at pH values in the range of pH6bispH8 under aerobic conditions in Rührfermentoren or in fermentors, which after
1 Nach JP 105289 (Kokai) wurden diese Mycobacterium spec.-Stämme später als Mycobacterium vaccae klassifiziert.1 According to JP 105289 (Kokai), these Mycobacterium spec. Strains were later classified as Mycobacterium vaccae.
Air-Lift-Prinzip arbeiten, ζ. B. in Schlaufenreaktoren, durchgeführt. Dem Fermentationsansatz setzt man von Beginn an oder nach einem Zeitintervall bis zu 48 Stunden in an sich bekannter Weise (vgl. Patentschrift DD 232167) einen Adsorber vom Typeines organischen Polymeres, der neben aromatischen Gruppen polare Gruppen enthält, in einer Menge von 2g/l bis 200g/l zu. Der Adsorber wird nach beendeter Fermentation durch an sich bekannte Trennmethoden wie Filtration, Zentrifugation oder Separation von der ausfermentierten Kulturlösung einschließlich Biomasse und gegebenenfalls nicht umgesetztem Sterol abgetrennt (s. a. Patentschrift DD 127455). Anschließend wird das am Adsorber befindliche Produktgemisch durch Behandeln mit einem organischen Lösungsmittel, vorzugsweise mit Methanol, eluiert und das Roheluat durch an sich bekannte Verfahrensschritte, vorzugsweise durch Umkristallisation, von Nebenprodukten gereinigt.Air-lift principle work, ζ. B. in loop reactors carried out. The fermentation mixture is from the beginning or after a time interval up to 48 hours in a conventional manner (see patent DD 232167) an adsorbent of the type of organic polymer containing in addition to aromatic groups polar groups in an amount of 2g / l to 200g / l too. The adsorber is separated after completion of fermentation by per se known separation methods such as filtration, centrifugation or separation of the ausfermentierten culture solution including biomass and optionally unreacted sterol (see a., Patent DD 127455). Subsequently, the product mixture present at the adsorber is eluted by treatment with an organic solvent, preferably with methanol, and the crude product is purified by per se known process steps, preferably by recrystallization of by-products.
Die verfahrensgemäß einzusetzenden Adsorbentien enthalten vorzugsweise Acrylsäureester-Monomereneinheiten (siehe detaillierter weiter unten in dieser Erfindungsbeschreibung); sie können hergestellt werden, indem die entsprechenden Monomeren zusammen mit anderen bifunktionellen Monomeren (wie Styren oder.Ethylstyren) mit polyfunktionellen Monomeren (wie Divinylbenzen) unter Bedingungen «!polymerisiert werden, die zu einer porösen Struktur des Polymeren führen.The adsorbents to be used according to the method preferably contain acrylic acid ester monomer units (see below in more detail in this description of the invention); they can be prepared by polymerizing the corresponding monomers together with other bifunctional monomers (such as styrene or ethylstyrene) with polyfunctional monomers (such as divinylbenzene) under conditions which result in a porous structure of the polymer.
Die verwendeten Adsorber enthalten also gleichzeitig sowohl aromatische Gruppierungen als auch Acrylsäurederivat-Gruppen. Überraschenderweise sind polare Adsorber dieses Typs in der angegebenen technischen Aufgabe hinsichtlich der Stimulation der Fermentation sowohl in Richtung hoher Gesamtausbeuten als auch in Richtung einer Beeinflussung des erwünschten ADD/AD-Produktverhältnissesden bekannten Adsorbertypen (XAD1 bis 12),die entweder ausschließlich aufVinylaromaten- oder ausschließlich auf Acrylsäureester-Basis hergestellt werden, überlegen.The adsorbers used thus contain at the same time both aromatic groups and acrylic acid derivative groups. Surprisingly, in the stated technical problem, polar adsorbers of this type are in terms of stimulating fermentation both in the direction of high overall yields and in influencing the desired ADD / AD product ratio of the known adsorber types (XAD1 to 12), either exclusively vinyl aromatic or exclusively Acrylic acid ester-based, superior.
Weiter wurde gefunden, daß durch Anwendung von Sterolpräparationen mitTensiden sowohl aus der Gruppe der Polyethylenoxid-Polypropylenoxid (PEO-PPOJ-Blockcopolymeren mit einem Anteil von 30% bis 70% Polypropylenglycol und mit Molekulargewichten von 1000 bis 3500, im folgenden Tenside der Gruppe A genannt, als auch aus der Gruppe der Polyethylenoxid-Polypropylenoxid-Adduktedes N,N"-Tetra-(oxypropylpropyol)-N'-(2-oxypropyl)-diethylentriamins mit Molekulargewichten des Polypropylenglycols um 1400 bis 2000, im folgenden Tenside der Gruppe B genannt, in Fermentationen gemeinsam mit den genannten Adsorbern neben einer weiteren Erhöhung der Fermentationsausbeuten auch der Anteil des jeweiligen Nebenproduktes des Produktpaares ADD/AD zurückgedrängt werden kann. Der erwähnte besondere Vorteil des Verfahrens ist insofern überraschend, als bisher durch Tenside zwar die Gesamtausbeute erhöht, nicht aber eine selektive Wirkung erzeugt werden konnteIt has further been found that by employing sterol preparations with surfactants both from the group of polyethylene oxide-polypropylene oxide (PEO-PPOJ block copolymers in a proportion of 30% to 70% polypropylene glycol and having molecular weights of 1000 to 3500, hereinafter called group A surfactants, and from the group of the polyethylene oxide-polypropylene oxide adducts of the N, N "-tetra (oxypropylpropyol) -N '- (2-oxypropyl) -diethylenetriamine with molecular weights of the polypropylene glycol around 1400 to 2000, hereinafter referred to as surfactants of group B, in In addition to a further increase in the fermentation yields, the proportion of the respective by-product of the ADD / AD product pair can also be suppressed by fermentations with the adsorbers mentioned above, since the particular advantage of the process is that the total yield has hitherto been increased by surfactants, but not a selective one Effect could be generated
Das Verfahren wird vorteilhaft wie folgt ausgeführt: The process is advantageously carried out as follows:
a) Impfkultura) seed culture
Für die Fermentation zu ADD (mit einer geringen Beimengung von AD) wird vorzugsweise Mycobacterium vaccae NRRL B-3683 oder eine Selektante aus NRRL-B-3683 verwendet (eine der Selektanten ist in der Kulturensammlung des ZIMET unter der RegistriemummerlMETSK113 hinterlegt worden).For fermentation to ADD (with a slight addition of AD), preferably Mycobacterium vaccae NRRL B-3683 or a NRRL-B-3683 selectin is used (one of the selectants has been deposited in the culture collection of ZIMET under registration number METETK113).
Für die Fermentation zu AD wird vorzugsweise Mycobacterium vaccae NRRL B-3805 oder gleichfalls eine Selektante aus NRRL B-3805 benutzt (eine der Selektanten ist in der Kulturensammlung des ZIMET unter der Registriernummer IMET SK110 hinterlegt worden).For the fermentation to AD, Mycobacterium vaccae NRRL B-3805 or alternatively a selectin from NRRL B-3805 is preferably used (one of the selectants has been deposited in the culture collection of ZIMET under the registration number IMET SK110).
Die Mikroorganismen werden in Medien kultiviert, die als Kohlenstoffquellen Glycerol oder Glucose, als Stickstoffquellen beispielsweise Hefeextrakt, Harnstoff oder Ammoniumsalze sowie Mineralsalze verschiedener Zusammensetzungen enthalten.The microorganisms are cultured in media containing carbon sources as glycerol or glucose, as nitrogen sources, for example, yeast extract, urea or ammonium salts, and mineral salts of various compositions.
Der pH-Wert liegt um den Neutralpunkt. Die Bebrütungstemperatur liegt im Bereich von 200C bis 450C; die Bebrütungsdauer beträgt 12 Stunden bis 77 Stunden.The pH is around the neutral point. The incubation temperature is in the range of 20 0 C to 45 0 C; the incubation period is 12 hours to 77 hours.
Mit 2,5% bis 20% der so erhaltenen Submerskultur wird das Fermentationsmedium, das die gleiche oder eine andere Zusammensetzung wie die Impfkultur haben kann, beimpft.With 2.5% to 20% of the submerged culture thus obtained, the fermentation medium, which may have the same or a different composition as the seed culture, is inoculated.
b) Fermentationb) fermentation
Dem Fermentationsmedium wird feuchter Adsorber zweckmäßigerweise bereits vor der Sterilisation zugegeben; eine Zugabe bis zu 48 Stunden nach der Sterolzugabe bewirkt aber noch keinen wesentlichen Effektivitätsverlust. Als Adsorber kommen vorteilhaft Copolymerisate aus Acrylsäureester, Ethylvinylbenzen und Divinylbenzen mit einer Korngröße oberhalb 0,4 mm zum Einsatz, im folgenden Adsorber vom Typ I bzw. Il genannt. Dabei ist Adsorber vom Typ I ein poröses Copolymerisat in Form kugeliger Teilchen, das durch radikalisch initiierte Polymerisation eines Gemisches von je etwa 45Gew.-% Ethylvinylbenzen und Divinylbenzen und etwa 10Gew.-% Acrylsäuremethylester oder-ethylester in Suspension gewonnen wird und durch eine spezifische Oberfläche von mindestens 25OmVg sowie ein Gesamtporenvolumen von mindestens 0,4cm3/g charakterisiert wird. Adsorber vom Typ Il ist ein Copolymerisat ähnlicher Zusammensetzung, das aber eine spezifische Oberfläche von mindestens 400m2/g und ein Gesamtporenvolumen von mindestens 1,0cm3/g hat.Moist adsorber is expediently added to the fermentation medium even before sterilization; However, adding it up to 48 hours after the sterol addition does not cause any significant loss of effectiveness. The adsorbers used are advantageously copolymers of acrylic acid esters, ethylvinylbenzene and divinylbenzene having a particle size above 0.4 mm, referred to below as adsorbents of type I or II. In this case, type I adsorbent is a porous copolymer in the form of spherical particles, which is obtained by free-radically initiated polymerization of a mixture of about 45% by weight of ethylvinylbenzene and divinylbenzene and about 10% by weight of methyl acrylate or ethyl ester in suspension and by a specific surface area is characterized by at least 25OmVg and a total pore volume of at least 0.4cm 3 / g. Adsorber type II is a copolymer of similar composition, but has a specific surface area of at least 400m 2 / g and a total pore volume of at least 1.0cm 3 / g.
Die erforderliche Adsorbermenge liegt zwischen 2g bis 200g/l. Die genannte Menge ist sowohl von der Kapazität und der Adsorptionsgeschwindigkeit des ausgewählten Adsorbers als auch von der eingesetzten Sterolkonzentration und der damit zu erwartenden Produktmenge abhängig. Beispielsweise hat sich für die Fermentation von 10g/l Sitosterol die Zugabe von 80g/l Adsorber vom Typ Il als vorteilhaft erwiesen (Fall der Steroltransformation zu ADD).The required adsorber amount is between 2g to 200g / l. The said amount is dependent on both the capacity and the adsorption rate of the selected adsorber as well as the sterol concentration used and the expected amount of product. For example, for the fermentation of 10 g / l sitosterol, the addition of 80 g / l type II adsorber has proven to be advantageous (case of sterol transformation to ADD).
Die Sterolpräparation wird als feinverteilte Suspension gemeinsam mit einem Tensid aus Gruppe A oder aus Gruppe B als Gesamtmenge (1 g/l bis 50 g/l) oder portionsweise sofort oder bis zu 48 Stunden danach oder auch kontinuierlich nach dem Beimpfen zugegeben. Eine Sterilisation der Gesamtmenge mit dem Medium ist gleichfalls möglich.The sterol preparation is added as a finely divided suspension together with a surfactant from group A or from group B in total (1 g / l to 50 g / l) or portionwise immediately or up to 48 hours after or else continuously after inoculation. Sterilization of the total amount with the medium is also possible.
Die Fermentation kann in geeigneten Gefäßen als Schüttelkultur, in Fermentoren, die mechanisch gerührt und belüftet werden, oder in Fermentoren, die nach dem Air-Iift-Prinzip arbeiten, stattfinden. Sowohl ADD als auch AD werden am Adsorber angereichert.The fermentation may take place in suitable vessels as a shake culture, in fermentors which are mechanically stirred and aerated, or in fermentors operating on the air-lift principle. Both ADD and AD are enriched at the adsorber.
Zur Herstellung von ADD kommt hierbei vorteilhaft Adsorber vom Typ Il in Gegenwart eines Tensids aus der Gruppe B zum Einsatz. So wurden Raum-Zeit-Ausbeuten von bis zu 74g ADD/m3. h neben 7,3g AD/m3 h und 7,5 g 1,4-C22-Alkohol/m3 · h erzielt.Adsorber of the type II in the presence of a surfactant from group B is advantageously used for the production of ADD. Thus, space-time yields of up to 74g ADD / m 3 . h in addition to 7.3 g AD / m 3 h and 7.5 g of 1,4-C 22 alcohol / m 3 achieved · h.
Zur AD-Herstellung wird vorteilhaft mit Adsorber vom Typ I in Gegenwart eines Tensids aus der Gruppe A fermentiert. In dieser Adsorber-Tensid-Kombination wurden so Raum-Zeit-Ausbeuten bis zu 68g reines AD/m3 · h erreicht.For AD production, it is advantageous to ferment with type I adsorber in the presence of a group A surfactant. In this adsorber-surfactant combination, space-time yields of up to 68 g pure AD / m 3 · h were achieved.
Die Prozeßkontrolle erfolgt durch bekannte analytische Verfahren, z.B. sowohl durch HPLC-, GC-, DC-Bestimmung der durch Butylacetat aus dem Fermentationsmedium extrahierten Sterole als auch durch GC-, HPLC- oder DC-Bestimmung der vom Adsorber eluierten Produkte. Hierzu wird eine Probe aus dem Fermentationsansatz entnommen, der Adsorber gegebenenfalls durch Sieben abgetrennt, mit Wasser von anhaftenden Bakterien und Mediumbestandteilen gewaschen und nutschenfeucht ausgewogen. Eine definierte Menge wird mit 80-bis 100%igem wäßrigem Methanol eluiert. Durch HPLC-, GC-oder DC-Trennung, gekoppelt mit UV-Messung, kann das Produktgemisch, das vorwiegend aus ADD und/oder AD sowie den entsprechenden C22-Alkoholen (21-Hydroxy-20-methyl-4-pregnen-3-on und/oder 21 -Hydroxy^O-methyl-M-pregnadien-S-on) als Nebenprodukten besteht, quantitativ analysiert werden.The process control is carried out by known analytical methods, for example by HPLC, GC, TLC determination of the extracted by butyl acetate from the fermentation medium sterols as well as by GC, HPLC or TLC determination of the products eluted by the adsorber. For this purpose, a sample is taken from the fermentation mixture, the adsorber optionally separated by sieving, washed with water from adhering bacteria and medium components and weighed nutschefeucht. A defined amount is eluted with 80 to 100% aqueous methanol. By HPLC, GC or DC separation, coupled with UV measurement, the product mixture consisting mainly of ADD and / or AD and the corresponding C 22 alcohols (21-hydroxy-20-methyl-4-pregnene-3 -on and / or 21-hydroxy ^ O-methyl-M-pregnadiene-S-on) as by-products can be quantitatively analyzed.
c) Chemische Aufarbeitungc) Chemical work-up
Bei Fermentationen zur Herstellung von AD wird der vom Fermentationsmedium abgetrennte und gewaschene Adsorber vorzugsweise in eine Säule überfuhrt und mit einem organischen Lösungsmittel, vorzugsweise mit 80%igem Methanol, eluiert.In fermentations to produce AD, the adsorber separated and washed from the fermentation medium is preferably transferred to a column and eluted with an organic solvent, preferably with 80% methanol.
Nach Einengen des Eluates im Vakuum bei 300C bis 400C auf etwa 10% fällt das Rohprodukt aus und kann nach Abkühlen auf etwa +5°C abfiltriert und getrocknet werden. Nach einmaliger Umkristallisation aus Methanol wird AD mit einem Reinheitsgrad von etwa 95% erhalten. Die nur in geringer Menge gebildeten Nebenprodukte ADD und C22-Alkohole verbleiben in der Mutterlauge.After concentration of the eluate in vacuo at 30 0 C to 40 0 C to about 10%, the crude product precipitates and can be filtered off after cooling to about + 5 ° C and dried. After a single recrystallization from methanol, AD is obtained with a purity of about 95%. The by-products ADD and C 2 2 alcohols formed only in small quantities remain in the mother liquor.
Bei Fermentationen mit vorwiegender Bildung von ADD wird in analoger Weise das Rohprodukt gewonnen. Aus dem Rohprodukt wird durch Umkristallisation dasADD/AD-Gemisch mit einem ADD-Anteil von etwa 90% gewonnen.In fermentations with predominant formation of ADD, the crude product is obtained in an analogous manner. From the crude product, the ADD / AD mixture is recovered by recrystallization with an ADD content of about 90%.
Sowohl Adsorber vom Typ I als auch Adsorber vom Typ Il können ohne Einbuße an Ausbeute und Qualität der Produkte und ohne Beeinträchtigung des Prozesses wiederverwendet werden.Both type I and type II adsorbers can be reused without loss of yield and quality of the products and without affecting the process.
Die erfindungsgemäße Lösung hat folgende Vorteile:The solution according to the invention has the following advantages:
Nach dem angegebenen Verfahren entsteht bei der Fermentation mit Mycobacterium vaccae NRRL B-3805 in hoher Ausbeute das gewünschte Produkt AD, welches quantitativ an den eingesetzten Adsorber vom Typ I gebunden wird. Durch einfache Elution des Adsorbers und Kristallisation des AD wird dieses dann in reiner Form erhalten. Während nach der besten bisher bekannten Lösung AD in einer Raum-Zeit-Ausbeute von etwa 16g/m3· h im Gemisch mit ADD entsteht, also noch durch aufwendige Reinigungsoperationen, die mit Ausbeuteverlusten verbunden sind, abgetrennt werden muß, können erfindungsgemäß Raum-Zeit-Ausbeuten bis zu 68g reines"AD/m3 · h erzielt werden (s. Ausführungsbeispiel 3).According to the stated method, the fermentation with Mycobacterium vaccae NRRL B-3805 produces the desired product AD in high yield, which is bound quantitatively to the type I adsorber used. By simple elution of the adsorber and crystallization of the AD, this is then obtained in pure form. While according to the best known solution AD arises in a space-time yield of about 16g / m 3 · h in admixture with ADD, so still by consuming purification operations that are associated with yield losses must be separated, according to the invention space-time Yields up to 68 g of pure "AD / m 3 .h can be achieved (see Embodiment 3).
Hier zeichnet sich das Verfahren gegenüber dem Stand der Technik vor allem durch eine wesentliche Steigerung der Effektivität und eine Verbesserung der Technologie aus.Here, the method is distinguished from the prior art mainly by a substantial increase in the effectiveness and an improvement of the technology.
Bei verfahrensgemäßer Fermentation mit Mycobacterium vaccae NRRL B-3683 unter Verwendung eines Adsorbers vom Typ Il entsteht das gewünschte Produkt ADD mit einem Anteil von etwa 90 % am Gemisch der Endprodukte ADD/AD ebenfalls in hohen Ausbeuten.In accordance with the method according to the invention fermentation with Mycobacterium vaccae NRRL B-3683 using a type II adsorber, the desired product ADD with a share of about 90% of the mixture of end products ADD / AD also results in high yields.
Während nach Stand der Technik (beste Lösung) ADD in einer Raum-Zeit-Ausbeute von etwa 41 g/m3 · h im Gemisch mit etwa 16g AD/m3· h entsteht, können erfindungsgemäß Raum-Zeit-Ausbeuten von bis zu 74g ADD/m3- h neben 7,3 g AD/m3 h und 7,5g 1,4-C22-AIkOhOlZm3 · h erzielt werden (vergl. Ausführungsbei'spiel 8).While according to the prior art (best solution) ADD in a space-time yield of about 41 g / m 3 · h is formed in a mixture with about 16g AD / m 3 · h, space-time yields of up to 74g ADD / m 3 - h can be achieved in addition to 7.3 g AD / m 3 h and 7.5 g of 1,4-C 22 -AlkOhOlZm 3 · h (see Ausführungsbei'spiel 8).
Hier zeichnet sich das Verfahren gegenüber bekannten Lösungen insbesondere durch eine erhöhte Effektivität bei gleichzeitiger wesentlicher Verbesserung der Reinheit des erzielten ADD aus.Here, the method is distinguished from known solutions, in particular by an increased effectiveness while at the same time substantially improving the purity of the ADD achieved.
Ausführungsbeispieleembodiments
a) Impfkultura) seed culture
Mycobacterium vaccae NRRL B-3805 wird auf Schrägagar folgender Zusammensetzung 48 Stunden bis 96 Stunden bei 28°C kultiviert: 20g Glycerol, 5g Bacto-Pepton, 3g Fleischextrakt, 15g Agar-Agar, Aqua dest. ad 1 000ml; pH7,0.Mycobacterium vaccae NRRL B-3805 is cultivated on slant of the following composition for 48 hours to 96 hours at 28 ° C: 20g glycerol, 5g Bacto-peptone, 3g meat extract, 15g agar-agar, distilled water. ad 1 000ml; pH 7.0.
Mit den angeschwemmten Zellen je eines Röhrchens werden 500-ml-Stehrundkolben mit je 50 ml Nährlösung folgender Zusammensetzung beimpft: 10g Glycerol, 10g Hefeextrakt, 0,5g KH2PO4, 0,5g K2HPO4,1,5g (NH4I2HPO4, 0,2g MgSO4-7H2O, 0,01 g FeSO4 · 7H2O, 0,002g ZnSO4 · 7H2O, Aqua dest. ad 1 000ml; pH7,0.500 ml stalk flasks are inoculated with 50 ml nutrient solution of the following composition: 10 g glycerol, 10 g yeast extract, 0.5 g KH 2 PO 4 , 0.5 g K 2 HPO 4 , 1.5 g (NH 4 I 2 HPO 4, 0.2 g MgSO 4 -7 H 2 O, 0.01 g FeSO 4 .7H 2 O, ZnSO 4 .7H 2 0,002g O, distilled water ad 1 000ml;. pH 7.0.
Nach48stündigem Schütteln bei 28°Cwird diese Submerskultur bei einem Impfverhältnis 1:10 zur Beimpfung weiterer Vermehrungsstufen bzw. der Fermentationsstufe verwendet.After shaking at 28 ° C for 48 hours, this submerged culture is used at a 1:10 vaccination ratio to inoculate further growth stages or fermentation stage.
b) Fermentationb) fermentation
Sechzig 500-ml-Stehrundkolben werden mit 50ml Fermentationsmedium folgender Zusammensetzung beschickt und sterilisiert: 5g Glucose, 10g Hefeextrakt, 1 g K2HPO4,0,3g CaCO3,1,5g (NH4)2HPO4, 0,2g MgSO4 7H2O,0,01 g FeSO4 · 7H2O, 0,002g ZnSO4 · 7H20,60g nutschenfeuchter Adsorber vom Typ I, Aqua dest. ad 1 000ml; pH7,0.Sixty 500 ml stirrer flasks are charged with 50 ml of fermentation medium of the following composition and sterilized: 5 g glucose, 10 g yeast extract, 1 g K 2 HPO 4 , 0.3 g CaCO 3 , 1.5 g (NH 4 ) 2 HPO 4 , 0.2 g MgSO 4 4 7H 2 O, 0.01 g FeSO 4 .7H 2 O, ZnSO 4 .7H 2 0,002g 0.60 g nutschenfeuchter adsorber type I Aqua dest. ad 1 000ml; pH 7.0.
Nach der Beimpfung mit 10% der vorher beschriebenen Impfkultur erfolgt die Zugabe von 6,5 g Sitosterol/I mit 0,5 g/l Tensid der Gruppe A und 1 g/l Silicon-Entschäumer Antaphron NM40.After inoculation with 10% of the previously described seed culture, 6.5 g sitosterol / I is added with 0.5 g / l Group A surfactant and 1 g / l Antaphron NM40 silicone defoamer.
Nach 96stündigem Schütteln bei 28°C wird die Fermentation durch Abtrennen und Waschen des Adsorbers mit Wasser beendet.After shaking at 28 ° C for 96 hours, the fermentation is stopped by separating and washing the adsorber with water.
Der Adsorber wird mit 80%igem Methanol eluiert, das Eluat im Vakuum bei 300C bis 400C eingeengt.The adsorbent is eluted with 80% methanol, the eluate in vacuo at 30 0 C to 40 0 C concentrated.
Dabei wurden 10g kristallines Rohprodukt gewonnen, dessen Zusammensetzung aus nachstehender Tabelle zu entnehmen ist.10 g of crystalline crude product were obtained, the composition of which is shown in the table below.
Durch Umkristallisation aus Methanol wurden 7,5g gaschromatographisch und dünnschichtchromatographisch reines AD erhalten.By recrystallization from methanol, 7.5 g were obtained by gas chromatography and thin layer chromatography pure AD.
Im vorliegenden Beispiel wurden folgende Ausbeuten erzielt:In the present example, the following yields were achieved:
+) гі-Нусігоху-го-теіпуІ-Д-ргедпеп-З-оп (4-C22-AIkOhOl) ++) 21-Hydroxy-20-methyl-1,4-pregnadien-3-on (1,4-C22-AIkOhOl)+) гі-Нусігоху-го-теіпуІ-Д-ргедпеп-З-оп (4-C 22 -AlkOhOl) ++) 21-hydroxy-20-methyl-1,4-pregnadien-3-one (1,4- C 22 -Acool)
Aus vorstehender Tabelle geht hervor, daß bei einem Ei nsatz von 6,5 gSitosterol/l 72% der Theorie an AD-Roh produkt und 54% der Theorie gaschromatographisch reines AD erhalten wurde. Das entspricht einer berechneten Raum-Zeit-Ausbeute an gaschromatographisch reinem AD von 25g AD/m3 · h.From the above table shows that at an egg rate of 6.5 gSitosterol / l 72% of theory of AD crude product and 54% of theory was obtained by gas chromatography pure AD. This corresponds to a calculated space-time yield of gas-chromatographically pure AD of 25 g AD / m 3 · h.
20 Rundkolben mit 50 ml Füllung wurden für die Fermentation entsprechend Beispiel 1 beschickt. Es wird Adsorber vom Typ Il in gleicher Konzentration verwendet. Nach 96stündiger Fermentation bei 28°C auf dem Rundschwingtisch wird entsprechend Beispiel 1 der Fermentationsansatz abgebrochen und aufgearbeitet. Bei einem Einsatz von 6,5g Sitosterol/I wurden 3,6g AD-Rohprodukt und 0,4g Nebenprodukte (ADD + C22-Alkohole) erhalten. Das entspricht einer berechneten Raum-Zeit-Ausbeute von 37,5g AD-Rohprodukt/m3 · h.20 round bottom flasks with 50 ml filling were charged for the fermentation according to Example 1. Adsorber type II is used in the same concentration. After 96 hours of fermentation at 28 ° C on the rotary table, the fermentation batch is stopped and worked up according to Example 1. When using 6.5 g of sitosterol / I, 3.6 g of crude AD product and 0.4 g of by-products (ADD + C 22 alcohols) were obtained. This corresponds to a calculated space-time yield of 37.5 g of crude AD product / m 3 · h.
20 Rundkolben werden entsprechend Beispiel 1 für die Fermentation beschickt; folgende Veränderungen gegenüber Beispiel 1 werden vorgenommen: Adsorber vom Typ I wird in einer Konzentration von 100g/l angewendet. Außerdem werden 7,25 g Sitosterol/I sofort nach dem Beimpfen der Fermentationskultur zugegeben, weitere 7,25g Sitosterol/I 24 Stunden später. Nach 96 Stunden Fermentation und Aufarbeitung entsprechend Beispiel 1 wurden 6,5g AD/1,0,5g ADD/I und 1,5g C22-Alkohol/I erhalten. Das entspricht einer berechneten Raum-Zeit-Ausbeute von 67,7 g AD (gaschromatographisch rein)/m3 · h.20 round bottom flasks are charged according to Example 1 for the fermentation; the following changes compared to Example 1 are made: Type I adsorber is used at a concentration of 100 g / l. In addition, 7.25 g sitosterol / I are added immediately after inoculation of the fermentation culture, another 7.25 g sitosterol / I 24 hours later. After 96 hours of fermentation and work-up according to Example 1, 6.5 g of AD / 1, 5, 5 g of ADD / I and 1.5 g of C 22 -alcohol / 1 were obtained. This corresponds to a calculated space-time yield of 67.7 g of AD (pure gas chromatography) / m 3 · h.
Ein Kleinfermentor vom Typ Chemap 30 mit Turbinenrührer wird mit 20I Fermentationslösung entsprechend Beispiel 1 ohne Adsorber beschickt. Für die Beimpfung (1:10) wird eine weitere Submerskultur in 2-l-lmpfflaschen mit 400 ml Füllung angelegt. Nach der Beimpfung werden 150g Sitosterol-Präparation mitTensid der Gruppe A zugegeben. Die Sitosterol-Tensidpräparation ist nach dem in unserer Anmeldung WP CO7J/2408957 beschriebenen Verfahren hergestellt worden. Die Belüftung erfolgt mit 11 Luft/l Fermentationslösung und Minute. Die Drehzahl des Rührwerkes beträgt während der ersten 6 Stunden 600 U/min, anschließend nach Zugabe von 1,2 kg Adsorber vom Typ I bis zu 120 Stunden 150 U/min. Nach der Aufarbeitung entsprechend Beispiel 1 wurden 49,6g Rohprodukt und 13,2g Nebenprodukte (ADD + C22-AIkOhOl) erhalten. Das entspricht einer Raum-Zeit-Ausbeute von 20,8g AD (Rohprodukt)/m3 · h.A small fermentor of the type Chemap 30 with turbine stirrer is charged with 20 l fermentation solution according to Example 1 without adsorber. For inoculation (1:10), another submerged culture is applied in 2-liter vials with 400 ml of filling. After inoculation, 150 g of sitosterol preparation with Group A surfactant are added. The sitosterol surfactant preparation was prepared according to the method described in our application WP CO7J / 2408957. The aeration is carried out with 11 air / l fermentation solution and minute. The speed of the stirrer is 600 rpm during the first 6 hours, then after the addition of 1.2 kg type I adsorbers, up to 120 hours 150 rpm. After working up according to Example 1, 49.6 g of crude product and 13.2 g of by-products (ADD + C 22 -AlkOhOl) were obtained. This corresponds to a space-time yield of 20.8 g AD (crude product) / m 3 · h.
Ausgehend von 300 ml einer 2 Tage alten Impfkultur entsprechend Beispiel 1 wird ein Air-Iift-Fermentor mit 3I Fermentationsmedium entsprechend Beispiel 1 (einschließlich Adsorbereinsatz) beimpft. Die Lufteintragsrate beträgt in den ersten 52 Stunden 10l/min und wird dann bis zum Ende der Fermentation auf 12,5 l/min eingestellt. Nach 90 Stunden bei28°C sind die eingesetzten 18,3g Sitosterol in folgende Produkte umgewandelt worden: 7,08g AD, 1,29g ADD, 1,35g 4-C22-Alkohol, 1,02 g 1,4-CM-Alkohol. Das entspricht einer Raum-Zeit-Ausbeute von 26,2 g AD (gaschromatographisch rein)/m3 · h.Starting from 300 ml of a 2-day-old seed culture according to Example 1, an air-lift fermenter is inoculated with 3I fermentation medium according to Example 1 (including Adsorbereinsatz). The air intake rate is 10 l / min in the first 52 hours and then adjusted to 12.5 l / min until the end of the fermentation. After 90 hours at 28 ° C, the employed 18.3 g of sitosterol were converted to the following products: 7.08 g of AD, 1.29 g of ADD, 1.35 g of 4-C 22 -alcohol, 1.02 g of 1,4-C M - Alcohol. This corresponds to a space-time yield of 26.2 g AD (pure gas chromatography) / m 3 · h.
Ein Air-Iift-Fermentor mit 31 Medium (einschließlich Adsorber) entsprechend Beispiel 1, wobei dieGlucosekonzentration von 5 g/l auf 2,5 g/l herabgesetzt und statt Hefeextra kt1 g/l Harnstoff eingesetzt wurde, wird entsprechend Beispiel 4 mit 300 ml einer Impfkultur gemäß Beispiel 1 beimpft. Nach 96 Stunden sind folgende Produkte aus 18,3g Sitosterol/I gebildet worden :6,39 g AD, 1,35gADD, 1,59g 4-C22-Alkohol, 0,33g 1,4-C22-AIkOhOl. Das entspricht einer Raum-Zeit-Ausbeute von 22,2gAD (gaschromatographisch rein)/m3 · h.An air-lift fermentor with 31 medium (including adsorber) according to Example 1, wherein the glucose concentration of 5 g / l was reduced to 2.5 g / l and instead of Hefeextra kt1 g / l urea was used, according to Example 4 with 300 ml inoculated into a seed culture according to Example 1. After 96 hours, the following products were formed from 18.3 g of sitosterol / I: 6.39 g of AD, 1.35 gADD, 1.59 g of 4-C 22 -alcohol, 0.33 g of 1,4-C 22 -alkoHol. This corresponds to a space-time yield of 22.2 gAD (pure gas chromatography) / m 3 · h.
Mycobacterium vaccae NRRL B-3683 wird auf Schrägagar folgender Zusammensetzung 48 Stunden bis 96 Stunden bei 28°C kultiviert: 20g Glycerol, 5g Bacto-Pepton, 3g Fleischextrakt, 15g Agar-Agar ad 1 000ml Aqua dest; pH7,0.Mycobacterium vaccae NRRL B-3683 is cultivated on slant of the following composition for 48 hours to 96 hours at 28 ° C: 20g glycerol, 5g Bacto-peptone, 3g meat extract, 15g agar-agar ad 1 000ml aqua dest; pH 7.0.
Mit den entsprechenden Zellen je eines Röhrchens werden 500-ml-Stehrundkolben mit je 50 ml Nährlösung folgender Zusammensetzung beimpft: 10g Glycerol, 10g Hefeextrakt, 0,5g KH2PO4, 0,5g K2HPO4,1,5g (NH4J2HPO4, 0,2g MgSO4 · 7H2O, 0,01 g FeSO4 · 7 H2O, 0,002g ZnSO4 7 H2O, Aqua dest ad 1 000ml; pH7,0.500 ml of nutrient solution with the following composition are inoculated with the appropriate cells of each tube: 10 g glycerol, 10 g yeast extract, 0.5 g KH 2 PO 4 , 0.5 g K 2 HPO 4 , 1.5 g (NH 4 J 2 HPO 4, 0.2 g MgSO 4 · 7H 2 O, 0.01 g FeSO 4 .7H 2 O, ZnSO 4 0,002g 7 H 2 O, 000ml distilled water ad 1; pH 7.0.
Nach36stündigem Schütteln bei 28°C wird diese erste Submerskultur bei einem Impfverhältnis von 1:10 zur Beimpfung einer zweiten Submerskultur verwendet, die wie die erste Submerskultur geführt wird. Nach Vereinigung von 5 Stehrundkolben der zweiten Submerskultur wird ein Laborfermentormit2,5l Nutzvolumen im Verhältnis 1:10 beimpft. Die Fermentationslösung hatAfter shaking at 28 ° C for 36 hours, this first submerged culture is used at a 1:10 inoculum to inoculate a second submerged culture, which is performed as the first submerged culture. After combining 5 stirrer flasks of the second submersed culture, a laboratory fermenter is inoculated with 2.5 l useful volume in the ratio 1:10. The fermentation solution has
folgende Zusammensetzung: 5g Glucose, 0,125g Harnstoff, 2g KH2PO4, 8g K2HPO4, 3g (NH4J2SO4, 0,2g MgSO4 · 7H2O, 0,01 g FeSO4 · 7H2O, 0,002g ZnSO4 · 7H2O, Aqua dest. ad 1 000ml; pH7,0.following composition: 5 g glucose, 0.125 g urea, 2g KH 2 PO 4, 8g of K 2 HPO 4, 3 g (NH 4 J 2 SO 4, 0.2 g MgSO 4 · 7H 2 O, 0.01 g FeSO 4 · 7H 2 O, 0.002 g ZnSO 4 .7H 2 O, distilled water ad 1 000 ml, pH 7.0.
Der Fermentationsansatz enthält zusätzlich 80g/l nutschenfeuchten Adsorber vom Typ I. Nach der Beimpfung wird eine sterile Sitosterol-Tensid-Präparation (Tensid der Gruppe B) mit einem Gehalt an 25g Sitosterol zugegeben. Bei einer Belüftung von 0,331 Luft/l Fermentationslösung und Minute und einer Rührerdrehzahl von 450U/min werden nach 96stündiger Fermentation 12,1 g ADD, 1,6g AD und 1,9 g 1,4-C22-Alkohol erhalten. Das entspricht einer Ausbeute von 80% der Theorie ADD/AD mit einem ADD-Anteil von 88,3% sowie 9,7 % der Theorie 1,4-C22-AIkOhOl. Daraus ergibt sich eine Raum-Zeit-Ausbeute von 50,4 g ADD/m3 h.The fermentation batch contains an additional 80 g / l wet-adsorber type I. After inoculation, a sterile sitosterol surfactant preparation (group B surfactant) containing 25 g of sitosterol is added. With aeration of 0.331 l / l fermentation solution and minute and a stirrer speed of 450 rpm, 12.1 g of ADD, 1.6 g of AD and 1.9 g of 1,4-C 22 -alcohol are obtained after 96 hours of fermentation. This corresponds to a yield of 80% of the theory ADD / AD with an ADD content of 88.3% and 9.7% of theory 1.4-C 22 -AlkOhOl. This results in a space-time yield of 50.4 g ADD / m 3 h.
Die Anzucht von Mycobacterium vaccae NRRL B-3683 sowie die Herstellung einer Impfkultur erfolgt analog zu Beispiel 7. Zwei 500 ml-Stehrundkolben werden mit je 50 ml Fermentationsmedium folgender Zusammensetzung beschickt und sterilisiert: 5g Saccharose, 7,5g Hefeextrakt, 3g (NH4I2SO4,1 g KH2PO4,4g K2HPO4, 0,2g MgSO4 · 7H2O, 0,01 g FeSO4 7H2O, 0,002g ZnSO4 · 7H20,120g nutschenfeuchter Adsorber vom Typ I, Aqua dest. ad 1000ml; pH 7,0.The cultivation of Mycobacterium vaccae NRRL B-3683 and the production of a seed culture is carried out analogously to Example 7. Two 500 ml stirrer flasks are each charged and sterilized with 50 ml of fermentation medium of the following composition: 5 g sucrose, 7.5 g yeast extract, 3 g (NH 4 I 2 SO 4, 1 g KH 2 PO 4, 4 g K 2 HPO 4, 0.2 g MgSO 4 · 7H 2 O, 0.01 g FeSO 4 7H 2 O, ZnSO 4 .7H 2 0,002g 0.120 g nutschenfeuchter adsorber of the type I, distilled water ad 1000ml, pH 7.0.
Nach Beimpfung mit 10% der vorher beschriebenen Impfkultur erfolgt die Zugabe einer sterilen Sitosterol-Tensid-Präparation (Tensid der Gruppe B) bis zur Konzentration von 14g/l Sitosterol. Nach 96stündigem Schütteln bej 28°C wird die Fermentation durch Abtrennung und Waschen des Adsorbers mit Wasser beendet. Der Adsorber wird mit Methanol eluiert. Gaschromatographisch wurde die Bildung von 0,71 g ADD, 0,14g AD und 0,1 g C22-Alkoholen nachgewiesen; das entspricht einer Ausbeute von 74,5% der Theorie ADD neben 14,5% der Theorie AD und 8,8% der Theorie C22-AIkOhOIe. Daraus errechnet sich eine Raum-Zeit-Ausbeute von 74g ADD/m3 · h.After inoculation with 10% of the previously described seed culture, a sterile sitosterol surfactant preparation (Group B surfactant) is added to the concentration of 14 g / L sitosterol. After shaking for 96 hours at 28 ° C., the fermentation is stopped by separating and washing the adsorbent with water. The adsorber is eluted with methanol. Gas chromatography showed the formation of 0.71 g ADD, 0.14 g AD and 0.1 g C 22 alcohols; this corresponds to a yield of 74.5% of theory ADD in addition to 14.5% of theory AD and 8.8% of the theory C 22 -AlkOhOIe. This results in a space-time yield of 74g ADD / m 3 · h.
Bei Einsatz von 50g Sitosterol sowie 350 g Adsorber vom Typ I werden unter den in Beispiel 7 beschriebenen Bedingungen, unter anderem bei Einsatz eines Tensids der Gruppe B, nach 94 Fermentationsstunden 13,8g ADD, 1,85g AD und 0,7 g 1,4-C22-Alkohol erhalten; das entspricht 46% der Theorie ADD/AD-Gemisch mit einem ADD-Anteil von 88%.When 50 g of sitosterol and 350 g of adsorbents of type I are used, under the conditions described in example 7, inter alia when using a group B surfactant, after 94 fermentation hours 13.8 g ADD, 1.85 g AD and 0.7 g 1, 4-C 22 -alcohol obtained; this corresponds to 46% of theory ADD / AD mixture with an ADD proportion of 88%.
Bei Verlängerung der Fermentationszeit auf 100 Stunden entstehen 17,7g ADD, 2,2 g AD und 1,4g 1,4-C22-AIkOhOl; das sind 58% der Theorie ADD/AD-Gemisch mit einem ADD-Anteil von 89%.When the fermentation time is extended to 100 hours, 17.7 g of ADD, 2.2 g of AD and 1.4 g of 1,4-C 22 -alkoHOl are formed; that is 58% of theory ADD / AD mixture with an ADD content of 89%.
Unter den in Beispiel 9 genannten Bedingungen werden 75% des Sitosterols unmittelbar nach der Beimpf ung und 25% des Sitosterols nach 76 Fermentationsstunden dem Fermentationsansatz zugegeben.Under the conditions mentioned in Example 9, 75% of the sitosterol immediately after the inoculation and 25% of the sitosterol are added to the fermentation batch after 76 fermentation hours.
Nach 94 Stunden Fermentation werden 17,5g ADD, 1,7 g AD und 1,8g 1,4-C22-Alkohol, das sind 57% der Theorie ADD/AD mit einem AD-Anteil von 10,3%, gefunden. Das entspricht einer Raum-Zeit-Ausbeute von 74g ADD/m3 · h.After 94 hours of fermentation, 17.5 g of ADD, 1.7 g of AD and 1.8 g of 1,4-C 22 -alcohol, ie 57% of theory ADD / AD with an AD content of 10.3%, are found. This corresponds to a space-time yield of 74 g ADD / m 3 · h.
Eine Verlängerung der Fermentation führt nach 192 Stunden zur Bildung von 23,2g ADD, 2,2g AD und 1,7g 1,4-C22-Alkohol; das sind 74% der Theorie ADD/AD-Gemisch mit einem AD-Anteil von 8,7%. Das entspricht einer Raum-Zeit-Ausbeute von 48,4g ADD/m3 · h.An extension of the fermentation leads after 192 hours to the formation of 23.2g ADD, 2.2g AD and 1.7g 1,4-C 22 alcohol; these are 74% of theory ADD / AD mixture with an AD content of 8.7%. This corresponds to a space-time yield of 48.4 g ADD / m 3 · h.
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US6071714A (en) * | 1998-03-26 | 2000-06-06 | Forbes Medi-Tech, Inc. | Process for the microbial conversion of phytosterols to androstenedione and androstadienedione |
-
1984
- 1984-08-20 DD DD26643384A patent/DD248143B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DD248143A1 (en) | 1987-07-29 |
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