DD295190A5

DD295190A5 - Verfahren zur mikrobiellen herstellung von gluconsaeure

Info

Publication number: DD295190A5
Application number: DD34179090A
Authority: DD
Inventors: Iske Uwe; Mirko Jechorek; Wolfgang Babel; Norbert Loffhagen; Dietmar Miethe; Roland Mueller; Rolf Dueresch; Carsten Hampel; Hans-Peter Richter; Joerg Schmidt; Torsten Schulze; Gerd Sauter
Original assignee: Akademie Der Wissenschaften,Institut Fuer Biotechnologie,De; Veb Chemiekombinat Bitterfeld,De
Priority date: 1990-06-19
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1991-10-24
Also published as: DD295190B5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mikrobiellen Gluconsäureherstellung durch Oxydation von Glucose mittels Acetobacter methanolicus IMET 11402 (DSM 8167){Substratdosierung; Glucosekonzentration; Glucosesäure; Acetobacter methanolicus; Induktionsphase; Ausbeute; Produktivität}

Description

Beispiel 1	7h
	10-30%
Der „Katalysator" Acetobacter methanolicus IMET11402 wird in einem 12-l-Rührfermentor unter folgenden Bedingungen	32⁰C
unsteril kontinuierlich kultiviert:	4,<M,2
Verweilzeit:	Methanol, C-Iimitiert
pO₂:
Temperatur:
pH-Wert:
Kohlenstoffquelle:

Die benötigte Biomassesuspension wird dem zur Gluconsäurepröduktion eingesetzten 12-l-Rührfermentor zugesetzt. Bei 3I Anfangsbefüllung beträgt die Biomassekonzentration 3g/l.

Dem eigentlichen Gluconsäurebildungsprozeß geht eine Wachstumsphase bzw. Induktionsphase des acidophüen methylotrophen Gluconsäureproduzenten voraus. Dazu werden im Produktionsfermentor Ammoniumsulfat, Nähr- und Spurensalze für einen Biomassezuwachs von 3g BTS/I vorgelegt. Gleichzeitig werden 5g/l Glucose zugegeben. Während der Wachstums- bzw. Induktionsphase werden folgende Bedingungen eingehalten:

Temperatur: 32⁰C

pH-Wert: 4,0

pO₂: 10-30%

Glucose wird nach eier Auszehrung diskontinuierlich zugegeben. Diese Wachstums· bzw. Induktionsphase ist nach 5 Stunden abgeschlossen. Die Biomassekonzentration erreicht einen Wert von 6g/l, und die Stickstoffkonzentration liegt am Ende dieser Phase bei nahezu Omg/I.

Mit der Glucosezugabe von 10g/l wird der Gluconsäurebildungsprozeß eingeleitet, gleichzeitig wird die Glucosedosierung entsprechend der Glucoseverbrauchsgeschwindigkeit begonnen; um die Glucosekorizentration nahezu konstant zu halten. Nach Erreichen einer Gluconsäurekonzentration von 215g/l wird bis zu einem Glucoseabbau kleiner als 2 g/l fortgesetzt. Die mittlere Produktivität beträgt 16g/l h. Es wird eine Ausbeute von 0,92 g Gluconsäure je g Glucose erreicht.

Beispiel 2

Die Anzucht von Acetobacter methanolicus sowie die Induktionsphase erfolgen analog Beispiel 1. Im Anschluß an die Induktionsphase wird die Glucosekonzentration auf 25g/l angehoben und damit der Gluconsäurebildungsprozeß eingeleitet. Wiederum wird gleichzeitig mit der Glucosedosierung entsprechend der Glucoseverbrauchsgeschwindigkeit begonnen, um die Glucosekonzentration bei 25g/l. Danach wird die Glucosekonzentration auf kleiner als 2g/l zu halten. Die Glucosedosierung erfolgt bis zu einer Gluconsäurekonzentration von 205g/l abgebaut. Die mittlere Produktivität beträgt 25g/l h, die Gluconsäureausbeute 1,04g/g.

Beispiel 3

Biomasseanzucht und Induktionsphase erfolgen analog Beispiel 1. Die Glucosekonzentration Im Fermentor wird auf 80g/l angehoben, um die Gluconsäureproduktion einzuleiten. Die Glucosekonzentration von 80g/l wird durch Glucosedosierung bis zu einer Gluconsäurekonzentration von 150g/l nahezu konstant gehalten. Danach wird die Glucosedosierung gestoppt und die Glucosekonzentration wird wieder auf kleiner als 2g/l abgebaut. Die mittlere Produktivität beträgt 26g/l h, die Ausbeute 0,935g Gluconsäure jeg Glucose.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Gluconsäure mittels Bakterien der Art Acetobacter methanolicus IMET 11402, gekennzeichnet dadurch, daß der Produktbildungsprozeß mit einer Glucosekonzentration zwischen 15 und 50g/l, bevorzugt 20 bis 25g/l, gestartet und daß diese Konzentration über die Dauer des Prozesses durch kontinuierliche Nachdosierung von Glucose konstant gehalten wird.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mikrowellen Gluconsäureherstellung durch Oxydation von Glucose mittels Acetobacter methanolicus IMET11402.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die technische Herstellung von Gluconsäure durch Oxydation von Glucose erfolgt mit Hilfe von Schimmelpilzen, z. B. Aspergillus niger, oder Bakterien, bevorzugt mit Spezies der Gattung Acetobacter/Gluconobacter. Im allgemeinen handelt es sich dabei um zweistufige Prozesse. Der „Katalysator" (Biomasse) kann nach dem Batch-Prinzip, aber auch im kontinuierlichen Prozeß nach dem Chemostat-Prinzip erzeugt werden, wie dies z. B. im Verfahren gemäß DD-WP 236754 geschieht. Für die Produktbildung wird der Batch-Betrieb oder Fedbatch-Betrieb im technischen Meßstab bevorzugt, obwohl auch Vorschläge für kontinuierliche Verfahren bekannt sind (DD-WP 253836). Die meisten Verfahren funktionieren nicht nach dem Chemostat-Prinzip; das Substrat wird vielmehr in Portionen angeboten, wobei der Prozeß in der Regel mit einer hohen Konzentration gestartet und im Verlauf des Prozesses periodisch Glucose nachgeführt wird, so daß beträchtliche Substratgradienten auftreten (siehe DE-AS1817907). So zu verfahren hat den Nachteil, daß die theoretisch mögliche Ausbeute und die organismenspezifische Produktivität nicht erreicht werden können.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Ausbeute und die Produktivität von Verfahren zur bakteriellen Herstellung von Gluconsäure durch Oxydation von Glucose zu erhöhen.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die organismenspezifische Leistungsfähigkeit bezüglich Effizienz, Geschwindigkeit und Produktkonzentration voll auszuschöpfen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe so gelöst, daß der Prozeß mit einer Glucosekonzentration im Bereich von 20 bis 50g/l gestartet wird und dafür gesorgt wird, daß während des Oxydationsprozesses die Glucosekonzentration in diesem Bereich konstant bleibt. Das Substrat kann in fester oder flüssiger Form zugesetzt werden. Die Nachdosierung von Gk jose wird in Abhängigkeit von der gewünschten Endkonzentration an Gluconsäure gestoppt. Im Interesse von Restkonzentrationen an Glucose kleiner 2 g/l hat dies zu erfolgen, solange die Zellechädigung noch nicht signifikant ist.

Die aktuelle Glucosekonzentration im Fermentor wird meßtechnisch verfolgt. In Frage kommen Off-line- und On-Iine-Prinzipien, basierend auf kolorimetrischen und/oder enzymatischen Methoden.

Ausführungsbelsplele