DD282471A5 - METHOD FOR CULTIVATING MICROORGANISMS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kultivation von Mikroorganismen. Anwendungsgebiet ist die pharmazeutische Industrie. Erfindungsgemaesz werden dem Kulturmedium 0,5 g/l bis 5 g/l der Derivate der Polyvinylalkohole gemaesz Fig. I oder der Alkylcellulosen gemaesz Fig. II oder Mischungen beider polymeren Substanzen zugesetzt. Die Anwendung erfolgt bevorzugt bei der Kultivation von Bordetella pertussis.{Kultivation; Mikroorganismen; pharmazeutische Industrie; Kulturmedium; Polyvinylalkoholderivate; Alkylcellulosen; Bordetella pertussis}The invention relates to a method for the cultivation of microorganisms. Field of application is the pharmaceutical industry. According to the invention, 0.5 g / l to 5 g / l of the derivatives of the polyvinyl alcohols according to Fig. I or the alkylcelluloses according to Fig. II or mixtures of both polymeric substances are added to the culture medium. The application is preferably carried out in the cultivation of Bordetella pertussis {cultivation; microorganisms; Pharmaceutical Industry; Culture medium; polyvinyl alcohol; alkylcelluloses; Bordetella pertussis}
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kultivation von Mikroorganismen sowie zur Gewinnung von Produkten, die bei der aeroben Züchtung von Mikroorganismen gebildet werden. Anwendungsgebiet ist die pharmazeutische Industrie (Antibiotika- und Impfstoffproduktion)The invention relates to a method for the cultivation of microorganisms and for the production of products which are formed in the aerobic cultivation of microorganisms. Application is the pharmaceutical industry (antibiotic and vaccine production)
Bekannt sind Verfahren, bei denen durch Zusatz von nichtessentiellen Stoffen zu üblichen, für die Kultivation von Mikroorganismen geeigneten Nährmedien eine teilweise beträchtliche Steigerung der Zellausbeute bzw. der Produktenbildung erreicht wird.Known are methods in which you a partial significant increase in cell yield or product formation is achieved r ch addition of non-essential materials to conventional, suitable for the cultivation of microorganisms culture media.
So wurde gefunden, daß Zusätze von spezifisch substituierten Cyclodextrine!! (2,6-Di-O-methylierte ß-Cyclodextrine) ein vielfältiges Wirkungsspektrum bei der Kultivation von Mikroorganismen besitzen (Ausbeute-Erhöhung von Lankacidin-Antibiotika, (A.SUZUKI et al., EP 91781-1983), Stimulation der Bildung von Pertussis-Antigenen, [A.!MAIZUMI et ai., J Clin.Microbiol., 17, 5 (1983)], Wachstumsstimulation von Bifidobakterien, [C. YOSHIKUMI et al., DE-Patent 3205018)). Diese soezifisch substituierten Cyclodextrine sind infolge ihrer aufwendigen Chemosynthese relativ teuer. Dadurch wird ihre breite industrielle Anwendung begrenzt.Thus it was found that additions of specifically substituted cyclodextrins !! (2,6-di-O-methylated β-cyclodextrins) have a diverse spectrum of activity in the cultivation of microorganisms (yield increase of lankacidin antibiotics, (A.SUZUKI et al., EP 91781-1983), stimulation of the formation of Pertussis antigens, [A.! MAIZUMI et al., J Clin. Microbiol., 17, 5 (1983)], growth stimulation of bifidobacteria, [C. YOSHIKUMI et al., DE patent 3205018)). These so-specific substituted cyclodextrins are relatively expensive due to their complex chemosynthesis. This limits their broad industrial application.
Weiterhin sind unlösliche polymere Anionenaustauscher bekannt, die in ähnlicher Weise wachstumshemmende Stoffe binden können (E. ROWATT, J. Gen. Microbiol., 17,297-326 [1957)). Wegen ihrer Unlöslichkeit im Kulturmedium erschweren diese Austauscherharze jedoch wesentlich die Prozeßführung bei Kultivationen in industriellen Bioreaktoren.Furthermore, insoluble polymeric anion exchangers are known which can similarly bind growth-inhibiting substances (E. ROWATT, J. Gen. Microbiol., 17,297-326 [1957]). Because of their insolubility in the culture medium, however, these exchange resins substantially complicate the process control in cultivations in industrial bioreactors.
Bekannt sind Versuche zur Erhöhung der Pertussisantigen-Ausbeute durch Addition von löslichen Polyvinylalkoholen zu einem Nährmedium nach STAINER & SCHÖLTE (G.GREENSPAN, US-Patent 4551249).Known are attempts to increase the pertussis antigen yield by addition of soluble polyvinyl alcohols to a nutrient medium according to STAINER & SCHÖLTE (G.GREENSPAN, US Pat. No. 4,551,249).
Des weiteren wurden tensidischc Ethylenoxid-Propylenoxid-Addukte und nichttensidische Polyethylenglykole oder Gemische beider Stoffklassenzur Verbesserung der Stoffübergänge oder zur Veränderung der Oberflächenspannung bei der fermentativen mikrowellen Proteingewinnung (SCP) eingesetzt, wobei Steigerungen der Biomassekonzentration um bis zu 20% nachweisbar j ind (K.TRIEMS et al., DD-Patent 201459; G.A. LUEBBERT et al., DD-Patent 153495).Furthermore, surfactant-containing ethylene oxide-propylene oxide adducts and non-surfactant polyethylene glycols or mixtures of both substance classes were used to improve mass transfer or to change the surface tension in fermentative microwave protein recovery (SCP), with increases in biomass concentration being detectable by up to 20% (K.TRIEMS et al., DD Patent 201459; GA LUEBBERT et al., DD Patent 153495).
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei der !«Cultivation von Mikroorganismen billige und für die Prozeßführung nicht nachteilige Stoffe einzusetzen, die das Wachstum der Mikroorganismen und die Bildung von erwünschten Stoffwechselprodukten fördern.The aim of the invention is to use in the cultivation of microorganisms cheap and non-toxic substances which promote the growth of the microorganisms and the formation of desired metabolic products.
Es wurden wasserlösliche, polymere Verbindungen gefunden, die be! Zugabe zum Kulturmedium und anschließender Kultivator der Mikroorganismen eine beträchtliche Steigerung der Zellausbeute und der Produktenbildung bewirken.There were found water-soluble, polymeric compounds that be! Addition to the culture medium and subsequent cultivator of microorganisms cause a significant increase in cell yield and product formation.
Bei den in erfinderischer Weise anzuwendenden Substanzen handelt es sich um Derivate der Polyvinylalkohole (Fig. I) sowie um alkylierte Derivate der Cellulose (Fig. II). Im Formelbild gemäß Fig. I kennzeichnet Ri entweder einen Alkylrest mit 1-16 C-Atomen, oder einen Acyl- oder einen Acetalrest, wobei 5-20% des Wasserstoffs der Hydroxygruppen eines Polymermoleküls durch R,-Reste substituiert sind. Das Molekulargewicht der Derivate der Polyvinylalkohole gemäß Fig. I umfaßt einen Bereich zwischen 5000 und 20000.The substances to be used in an inventive manner are derivatives of the polyvinyl alcohols (FIG. 1) as well as alkylated derivatives of cellulose (FIG. II). In the formula image according to FIG. 1, Ri denotes either an alkyl radical having 1-16 C atoms, or an acyl or an acetal radical, wherein 5-20% of the hydrogen of the hydroxyl groups of a polymer molecule is substituted by R, radicals. The molecular weight of the derivatives of polyvinyl alcohols according to Fig. I comprises a range between 5000 and 20,000.
Bei den Alkylderivaten der Cellulose gemäß Fig. Il sind R2, Ra und R4 entweder Methylgruppen, wobei zwischen 27-32% des Wasserstoffs der Hydroxygruppen durch CH3-Reste ersetzt sind, oder R2 und R4 sind Methylgruppen und R3 ist ein Hydroxypropylrost, wobei zwischen 50% und 93% aller Alkylsubstituenten durch Methylgruppen repräsentiert werden, oder P2 und Rj sind Methylgruppen. ind R4 ist ein Hydroxybutylrest, wobei dessen Anteil an der Gesa.nimasse des Cellulosederivate 2-5 Gewichtsprozente oetrijt.In the alkyl derivatives of the cellulose of Figure Il, R 2 , Ra and R 4 are either methyl groups, with between 27-32% of the hydrogen of the hydroxy groups being replaced by CH 3 radicals, or R 2 and R 4 are methyl groups and R 3 is a hydroxypropyl rust, wherein between 50% and 93% of all alkyl substituents are represented by methyl groups, or P 2 and R j are methyl groups. Ind R 4 is a hydroxybutyl radical, the proportion of which in the total mass of the cellulose derivatives being 2-5% by weight.
Erfindungsgemäß werden dem Kulturmedium 0,5g/l bis 5g/l der Substanzen gemäß Fig. I und Fig. Il zugesetzt.According to the invention, 0.5 g / l to 5 g / l of the substances according to FIGS. 1 and 2 are added to the culture medium.
Im Falle der Kultivation von Bordetella pertussis wird dabei eine Steigerung de. Zellausbeute bis zu 80% und der Ausbeute an hämagglutinierer.den Antigenen (Filamentöses Hämagglutinin FHA und Pertussis-Toxin PT) auf das 3-30fache erreicht. Die Vorteile des Verfahrens im Vergleich zum Stand der Technik bestehen darin, daß die Substanzen gemäß Fig. I und Fig. Il weitaus billiger als dis spezifisch substituierten Cyclodextrine sind und daß sie im Gegensatz zu den festen Anionenaustauscherha.zen, die die Prozeßführung im Fermentor durch Verstopfung der Laitungssysteme erschweren, im Kulturmedium löslich sind.In the case of the cultivation of Bordetella pertussis, an increase of de. Cell yield up to 80% and the yield of haemagglutinierer.den antigens (filamentous hemagglutinin FHA and pertussis toxin PT) reaches 3-30 times. The advantages of the method compared to the prior art are that the substances of FIG. I and FIG. Il are much cheaper than dis specifically substituted cyclodextrins and that, in contrast to the solid Anionenaustauscherha.zen that the process control in the fermentor through Obstruct the constipation of the leaching systems, are soluble in the culture medium.
Gegenüber dem von GREENSPAN unter Verwendung von unsubstituierten Polyvinylalkohol beschriebenen Verfahren mit bis zu 144 Stunden Züchtungsdauer und maximaler Antigenausbeute nach · 8 bis 72 Stunden sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr hohe Antigenausbeuten schon nach 12 bis 25 Stunden zu erzielen.Compared with the method described by GREENSPAN using unsubstituted polyvinyl alcohol with up to 144 hours of culture time and maximum antigen yield after 8 to 72 hours, very high antigen yields can already be achieved after 12 to 25 hours with the method according to the invention.
AusführungsbelsploleAusführungsbelsplole
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand der aeroben Kultivation von Bordetella pertussis in einem 1 -I-Erlenmeyerkolben beschrieben.The method according to the invention is described below on the basis of the aerobic cultivation of Bordetella pertussis in a 1-I-Erlenmeyer flask.
Der überraschende Effekt der dem Nährmedium zugesetzten Substanzen bezüglich Zelldichte und Antigenausbeute soll beispielhaft an 3 Vertretern der Stoffklassen gemäß Fig. I und Fig. Il erläutert werden.The surprising effect of the substances added to the nutrient medium with regard to cell density and antigen yield will be explained by way of example on 3 representatives of the substance classes according to FIG. 1 and FIG.
Dazu wird ein Erlenm6yer-Kolben mit 100ml Kulturmedium (Zusammensetzung siehe Anhang) unter Zusatz von 0,5-3,0g/l eines Derivats der Stoffklassen gemäß Fig. I/Fig. Il unter sterilen Bedingungen gefüllt und mit Bordetella pertussis-Keimen (TOHAMA Phase I) beimpft. Die Startdichte beträgt 5 · 109-8 · 109 Keime/ml. Die Kultur wird 12-25 Stunden bei 35-370C mit einer Frequenz von 150-17C min"1 geschüttelt. Anschließend bestimmt man die Zellausbeute und den Antigengehalt.For this purpose, an Erlenmeyer flask with 100 ml of culture medium (composition see Appendix) with the addition of 0.5-3.0 g / l of a derivative of the substance classes according to FIG. Il filled under sterile conditions and inoculated with Bordetella pertussis germs (TOHAMA Phase I). The starting density is 5 × 10 9 -8 × 10 9 germs / ml. The culture is shaken for 12-25 hours at 35-37 0 C with a frequency of 150-17C min " 1. Subsequently one determines the cell yield and the antigen content.
Die Bestimmung des Anti^engehaltes erfolgt nach der Hämaggluiination- Mikromethode von SATO (Y.SATO et al., Inf. Immunity, 7 (6), 992-ί·99 (1973]).The anti-clade content is determined by the hemaggluination micromethod of SATO (Y. SATO et al., Inf. Immunity, 7 (6), 992-X99 (1973)).
Die Ergebnisse dieser Ausführungsbeispiele sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.The results of these embodiments are summarized in Table 1.
Tabelle 1 Hämagglutinationstiter (HA-Titer) und Zellausbeuten nach Kultivation von Bordetella pof-jssis Phase ι 1-l-ErlenmeyerkolbenTable 1 Haemagglutination titer (HA titer) and cell yields after cultivation of Bordetella pof-jssis phase 1-l Erlenmeyer flask
imin the
Anhangattachment
Zusammensetzung des Kulturmediums:Composition of the culture medium:
Ein Liter des verwendeten Kulturmediums zur Züchtung von Bordetella pertussis-Keimen nachdem erfindungsgemäßen Verfahren enthält neben den beschriebenen Zusätzen:One liter of the culture medium used for cultivating Bordetella pertussis germs by the method according to the invention contains, in addition to the additives described:
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD32786389A DD282471A5 (en) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | METHOD FOR CULTIVATING MICROORGANISMS |
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DD32786389A DD282471A5 (en) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | METHOD FOR CULTIVATING MICROORGANISMS |
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Publication Number | Publication Date |
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DD282471A5 true DD282471A5 (en) | 1990-09-12 |
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ID=5608633
Family Applications (1)
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DD32786389A DD282471A5 (en) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | METHOD FOR CULTIVATING MICROORGANISMS |
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DD (1) | DD282471A5 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997017427A1 (en) * | 1995-11-08 | 1997-05-15 | Smithkline Beecham Biologicals S.A. | Novel process for the propagation of b. pertussis |
WO1998041617A1 (en) * | 1997-03-18 | 1998-09-24 | Ascendia Ab | Stimulation, culture and preservation of pancreatic and other cells |
-
1989
- 1989-04-21 DD DD32786389A patent/DD282471A5/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997017427A1 (en) * | 1995-11-08 | 1997-05-15 | Smithkline Beecham Biologicals S.A. | Novel process for the propagation of b. pertussis |
WO1998041617A1 (en) * | 1997-03-18 | 1998-09-24 | Ascendia Ab | Stimulation, culture and preservation of pancreatic and other cells |
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