DE10116519A1 - Verfahren zur fermentativen Herstellung von D-Pantothensäure und/oder deren Salze - Google Patents
Verfahren zur fermentativen Herstellung von D-Pantothensäure und/oder deren SalzeInfo
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur fermentativen Herstellung von D-Panthothensäure und/oder deren Salzen oder diese enthaltende Futtermitteladditive durch Fermentation von coryneformen Bakterien, insbesondere solchen, die bereits D-Pantothensäure produzieren, dadurch gekennzeichnet, daß man das (die) für die glyA-Gen kodierende(n) Nukleotidsequenz(en) in den coryneformen Bakterien verstärkt, insbesondere überexprimiert.
Description
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur fermentativen
Herstellung von D-Pantothensäure und/oder deren Salzen oder
diese enthaltende Mischungen unter Verwendung coryneformer
Bakterien, in denen mindestens das glyA-Gen verstärkt wird.
Pantothensäure wird weltweit in einer Größenordnung von
mehreren tausend Tonnen pro Jahr produziert. Es wird unter
anderem in der Humanmedizin, in der pharmazeutischen
Industrie und in der Lebensmittelindustrie verwendet. Ein
großer Teil der produzierten Pantothensäure wird für die
Ernährung von Nutztieren wie Geflügel und Schweine
verwendet. Der Bedarf steigt.
Pantothensäure kann durch chemische Synthese oder
biotechnisch durch Fermentation geeigneter Mikroorganismen
in geeigneten Nährlösungen hergestellt werden. Bei der
chemischen Synthese ist das DL-Pantolacton eine wichtige
Vorstufe. Es wird in einem mehrstufigen Verfahren aus
Formaldehyd, Isobutylaldehyd und Cyanid hergestellt, in
weiteren Verfahrensschritten das racemische Gemisch
aufgetrennt, das D-Pantolacton mit β-Alanin kondensiert und
so D-Pantothensäure erhalten.
Die typische Handelsform ist das Calcium-Salz der D-
Pantothensäure. Das Calcium-Salz des racemischen Gemisches
der D,L-Pantothensäure ist ebenfalls gebräuchlich.
Der Vorteil der fermentativen Herstellung durch
Mikroorganismen liegt in der direkten Bildung der
gewünschten stereoisomeren Form, nämlich der D-Form, die
frei von L-Pantothensäure ist.
Verfahren zur Herstellung von D-Pantothensäure mit Hilfe
von Corynebacterium glutamicum sind in der Literatur nur
ansatzweise bekannt. So berichten Sahm und Eggeling
(Applied and Environmental Microbiology 65 (5), 1973-1979,
(1999)) über den Einfluss der Überexpression der Gene panB
und panC und Dusch et al. (Applied and Environmental
Microbiology 65 (4), 1530-1539, (1999)) über den Einfluß des
Gens panD auf die Bildung der D-Pantothensäure.
Die Erfinder haben sich zur Aufgabe gestellt, neue
Maßnahmen zur verbesserten fermentativen Herstellung von D-
Pantothensäure und/oder deren Salzen bzw. diese enthaltende
Tierfuttermittel-Additive bereitzustellen.
Wenn im Folgenden D-Pantothensäure oder Pantothensäure oder
Pantothenat erwähnt werden, sind damit nicht nur die freien
Säuren, sondern auch die Salze der D-Pantothensäure wie
z. B. das Calcium-, Natrium-, Ammonium- oder Kaliumsalz
gemeint.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur
fermentativen Herstellung von D-Pantothensäure und/oder
deren Salzen unter Verwendung coryneformer Bakterien, die
insbesondere bereits D-Pantothensäure produzieren und in
denen die für das glyA-Gen kodierende(n)
Nukleotidsequenz(en) verstärkt, insbesondere überexprimiert
werden.
Insbesondere handelt es sich um ein Verfahren, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß man folgende Schritte durchführt:
- a) Fermentation von coryneformen Bakterien, in denen zumindest das glyA-Gen verstärkt (überexprimiert) wird, ggf. in Kombination mit mit der Abschwächung oder Verstärkung weiterer Gene, und
- b) gegebenenfalls in Gegenwart von Erdalkaliverbindungen, wobei diese in vorzugsweise stöchiometrischen Mengen kontinuierlich oder diskontinuierlich hinzugefügt werden,
- c) Anreicherung der D-Pantothensäure bzw. des entsprechenden Salzes im Medium bzw. der Fermentationsbrühe oder in den Zellen der Mikroorganismen der Familie Enterobacteriaceae und
- d) nach Abschluß der Fermentation Isolieren der D- Pantothensäure, und/oder des entsprechenden Salzes
Gegenstand der Erfindung ist ebenso ein Verfahren, bei dem
nach Abschluß der Fermentation die Biomasse teilweise oder
insgesamt in der Fermentationsbrühe verbleibt und die so
erhaltene Brühe gegebenenfalls nach dem Aufkonzentrieren zu
einer festen D-Pantothensäure und/oder deren Salze
enthaltenden Mischung, die auch weitere Bestandteile der
Fermentationsbrühe enthält, verarbeitet wird.
Der Begriff "Verstärkung" beschreibt in diesem Zusammenhang
die Erhöhung der intrazellulären Aktivität eines oder
mehrerer Enzyme bzw. Proteine in einem Mikroorganismus, die
durch die entsprechende DNA kodiert werden, indem man
beispielsweise die Kopienzahl des Gens bzw. der Gene
erhöht, einen starken Promotor oder ein Gen oder Allel
verwendet, das für ein entsprechendes Enzym bzw. Protein
mit einer hohen Aktivität kodiert und gegebenenfalls diese
Maßnahmen kombiniert.
Die Mikroorganismen, die Gegenstand der vorliegenden
Erfindung sind, können D-Pantothensäure aus Glucose,
Saccharose, Lactose, Fructose, Maltose, Melasse, Stärke,
Cellulose oder aus Glycerin und Ethanol herstellen. Es
handelt sich um Vertreter coryneformer Bakterien,
insbesondere der Gattung Corynebacterium. Bei der Gattung
Corynebacterium ist insbesondere die Art Corynebacterium
glutamicum (C. glutamicum) zu nennen, die in der Fachwelt
für ihre Fähigkeit bekannt ist, L-Aminosäuren zu
produzieren.
Geeignete Stämme der Gattung Corynebacterium, insbesondere
der Art Corynebacterium glutamicum, sind beispielsweise die
bekannten Wildtypstämme
Corynebacterium glutamicum ATCC13032
Corynebacterium acetoglutamicum ATCC15806
Corynebacterium acetoacidophilum ATCC13870
Corynebacterium thermoaminogenes FERM BP-1539
Brevibacterium flavum ATCC14067
Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 und
Brevibacterium divaricatum ATCC14020
und daraus hergestellte, D-Pantothensäure produzierende Mutanten wie beispielsweise
Corynebacterium glutamicum ATCC13032ΔilvA/pEC7panBC
Corynebacterium glutamicum ATCC13032/pND-D2
Corynebacterium glutamicum ATCC13032
Corynebacterium acetoglutamicum ATCC15806
Corynebacterium acetoacidophilum ATCC13870
Corynebacterium thermoaminogenes FERM BP-1539
Brevibacterium flavum ATCC14067
Brevibacterium lactofermentum ATCC13869 und
Brevibacterium divaricatum ATCC14020
und daraus hergestellte, D-Pantothensäure produzierende Mutanten wie beispielsweise
Corynebacterium glutamicum ATCC13032ΔilvA/pEC7panBC
Corynebacterium glutamicum ATCC13032/pND-D2
Es wurde gefunden, daß coryneforme Bakterien nach
Überexpression des für das Serinhydroxymethyltransferase
kodierenden glyA-Gens in verbesserter Weise Pantothensäure
produzieren.
Das glyA-Gen codiert für das Enzym
Serinhydroxymethyltransferase (EC 2.1.2.1). Die
Nukleotidsequenz des glyA-Gens wurde in der japanischen
Offenlegungsschrift JP-A-08107788 beschrieben. Das in der
angegebenen Textstelle beschriebene glyA-Gen kann
erfindungsgemäß verwendet werden. Weiterhin können Allele
des glyA-Gens verwendet werden, die sich aus der
Degeneriertheit des genetischen Codes oder durch
funktionsneutrale Sinnmutationen ("sense mutations")
ergeben, die zu keiner grundsätzlichen Veränderung der
Aktivität des Proteins führen. Derartige Mutationen werden
unter anderem auch als neutrale Substitutionen bezeichnet.
Zur Erzielung einer Verstärkung (z. B. Überexpression)
erhöht man z. B. die Kopienzahl der entsprechenden Gene oder
mutiert die Promotor- und Regulationsregion oder die
Ribosomenbindungsstelle, die sich stromaufwärts des
Strukturgens befindet. In gleicher Weise wirken
Expressionskassetten, die stromaufwärts des Strukturgens
eingebaut werden. Durch induzierbare Promotoren ist es
zusätzlich möglich, die Expression im Verlaufe der
fermentativen Pantothensäure-Bildung zu steigern. Durch
Maßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer der m-RNA wird
ebenfalls die Expression verbessert. Weiterhin wird durch
Verhinderung des Abbaus des Enzymproteins ebenfalls die
Enzymaktivität verstärkt. Die Gene oder Genkonstrukte
liegen dabei entweder in Plasmiden mit unterschiedlicher
Kopienzahl vor oder sind im Chromosom integriert und
amplifiziert. Alternativ kann weiterhin eine Überexpression
der betreffenden Gene durch Veränderung der Medienzusammen
setzung und Kulturführung erreicht werden.
Anleitungen hierzu findet der Fachmann unter anderem bei
Martin et al. (Bio/Technology 5, 137-146 (1987)), bei
Guerrero et al. (Gene 138, 35-41 (1994)), Tsuchiya und
Morinaga (Bio/Technology 6, 428-430 (1988)), bei Eikmanns
et al. (Gene 102, 93-98 (1991)), in EP 0 472 869, im US Patent
4,601,893, bei Schwarzer und Pühler (Bio/Technology
9, 84-87 (1991), bei Reinscheid et al. (Applied and
Environmental Microbiology 60, 126-132 (1994)), bei LaBarre
et al. (Journal of Bacteriology 175, 1001-1007 (1993)), in
der Patentanmeldung WO 96/15246, bei Malumbres et al. (Gene
134, 15-24 (1993)), in der japanischen Offenlegungsschrift
JP-A-10-229891, bei Jensen und Hammer (Biotechnology and
Bioengineering 58, 191-195 (1998)) und in bekannten
Lehrbüchern der Genetik und Molekularbiologie.
Beispielsweise kann das glyA-Gen mit Hilfe von Plasmiden
überexprimiert werden.
Als Plasmide eignen sich solche, die in coryneformen
Bakterien repliziert werden. Zahlreiche bekannte
Plasmidvektoren wie z. B. pZ1 (Menkel et al., Applied and
Environmental Microbiology (1989), 64: 549-554), pEKEx1
(Eikmanns et al., Gene 102: 93-98 (1991)), oder pHS2-1
(Sonnen et al., Gene 107: 69-74 (1991)) beruhen auf den
kryptischen Plasmiden pHM1519, pBL1 oder pGA1. Andere
Plasmidvektoren wie z. B. solche, die auf pCG4 (US-A 4,489,160),
oder pNG2 (Serwold-Davis et al., FEMS
Microbiology Letters 66, 119-124 (1990)), oder pAG1 (US-A 5,158,891)
beruhen, können in gleicher Weise verwendet
werden.
Weiterhin eignen sich solche Plasmidvektoren mit Hilfe
derer man das Verfahren der Genamplifikation durch
Integration in das Chromosom anwenden kann, so wie es
beispielsweise von Remscheid et al. (Applied and
Environmental Microbiology 60, 126-132 (1994)) zur
Duplikation bzw. Amplifikation des hom-thrB-Operons
beschrieben wurde.
Bei dieser Methode wird das vollständige Gen in einen
Plasmidvektor kloniert, der in einem Wirt (typischerweise
E. coli), nicht aber in C. glutamicum replizieren kann. Als
Vektoren kommen bespielsweise pSUP301 (Simon et al.,
Bio/Technology 1, 784-791 (1983)), pK18mob oder pK19mob
(Schäfer et al., Gene 145, 69-73 (1994)), pGEM-T (Promega
corporation, Madison, WI, USA), pCR2.1-TOPO (Shuman (1994).
Journal of Biological Chemistry 269: 32678-84; US-A 5,487,993),
pCR®Blunt (Firma Invitrogen, Groningen,
Niederlande; Bernard et al., Journal of Molecular Biology,
234: 534-541 (1993)) oder pEM1 (Schrumpf et al. 1991,
Journal of Bacteriology 173: 4510-4516) in Frage. Der
Plasmidvektor, der das zu amplifizierende Gen enthält, wird
anschließend durch Konjugation oder Transformation in den
gewünschten Stamm von C. glutamicum überführt. Die Methode
der Konjugation ist beispielsweise bei Schäfer et al.
(Applied and Environmental Microbiology 60, 756-759 (1994))
beschrieben. Methoden zur Transformation sind
beispielsweise bei Thierbach et al. (Applied Microbiology
and Biotechnology 29, 356-362 (1988)), Dunican und Shivnan
(Bio/Technology 7, 1067-1070 (1989)) und Tauch et al. (FEMS
Microbiological Letters 123, 343-347 (1994)) beschrieben.
Nach homologer Rekombination mittels eines "cross over"-
Ereignisses enthält der resultierende Stamm mindestens zwei
Kopien des betreffenden Gens.
Zusätzlich kann es für die Produktion von Pantothensäure
vorteilhaft sein, neben dem glyA-Gen ein oder mehrere
weitere für Enzyme des Serin-Biosyntheseweges, des Keto-
Isovaleriansäure-Biosyntheseweges, des Asparaginsäure-
Biosyntheseweges, des Pantothensäure-Biosyntheseweges, der
Glycolyse oder der Anaplerotik kodierende Gene zu
verstärken.
So kann zusätzlich eines oder mehrere der Gene ausgewählt
aus der Gruppe:
- - das für die 3-Phoshoglycerat-Dehydrogenase kodierende serA-Gen oder ein für eine "feed back" resistente 3- Phoshoglycerat-Dehydrogenase kodierendes serA-Allel (US- A-6,037,154),
- - das für die Phosphoserin-Transaminase kodierende serC- Gen, (WO 01/00843)
- - das für die Phosphoserin-Phosphatase kodierende serB- Gen, (WO 01/00843)
- - das für die Acetohydroxysäure-Synthase kodierende ilvBN- Operon (Journal of Bacteriology 175, 5595-5603 (1993)),
- - das für die Dihydroxysäure-Dehydratase kodierende ilvD- Gen (JP-A-1996089249),
- - das für die Acetohydroxysäure-Isomeroreduktase kodierende ilvC-Gen (EP-A-1001027),
- - das für die Dihydroxysäure-Dehydratase kodierende ilvD- Gen (JP-A-1996089249),
- - das für die Ketopantoat-Hydroxymethyltransferase kodierende panB-Gen (EP-A-1006189),
- - das für die Pantothenat-Synthetase kodierende panC-Gen (EP-A-1006189),
- - das für die Aspartat-Decarboxylase kodierende panD-Gen (EP-A-1006192),
- - das für die Phosphofructokinase kodierende pfkA-Gen (DE: 199 56 133.8 und DE: 100 30 702.7) und
- - das für die Pyruvat-Carboxylase kodierende pyc-Gen (DE- A-198 31 609 und DE: 199 43 055.1)
verstärkt, insbesondere überexprimiert werden.
Weiterhin kann es für die Produktion von Pantothensäure
vorteilhaft sein, zusätzlich zur Verstärkung des für die
Serin-Hydroxymethyltransferase kodierenden glyA-Gens eines
oder mehrerer der Gene ausgewählt aus der Gruppe:
- - das für die Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase (PEP- Carboxykinase) kodierende pck-Gen (DE: 199 50 409.1 und DE: 199 50 409.1) und
- - das für die Pyruvat-Oxidase kodierende poxB-Gen (DE: 199 51 975.7 und DE: 100 48 604.5)
abzuschwächen, insbesondere auszuschalten oder die
Expression zu verringern.
Der Begriff "Abschwächung" beschreibt in diesem
Zusammenhang die Verringerung oder Ausschaltung der
intrazellulären Aktivität eines oder mehrerer Enzyme
(Proteine) in einem Mikroorganismus, die durch die
entsprechende DNA kodiert werden, indem man beispielsweise
einen schwachen Promotor verwendet oder ein Gen bzw. Allel
verwendet, das für ein entsprechendes Enzym (Protein) mit
einer niedrigen Aktivität kodiert bzw. das entsprechende
Gen oder Enzym (Protein) inaktiviert und gegebenenfalls
diese Maßnahmen kombiniert.
Weiterhin kann es für die Produktion von D-Pantothensäure
vorteilhaft sein neben der Überexpression des glyA-Gens
unerwünschte Nebenreaktionen auszuschalten (Nakayama:
"Breeding of Amino Acid Producing Microorganisms", in:
Overproduction of Microbial Products, Krumphanzl, Sikyta,
Vanek (eds.), Academic Press, London, UK, 1982). In dem
erfindungsgemäßen Verfahren können Bakterien eingesetzt
werden in denen die Stoffwechselwege zumindest teilweise
ausgeschaltet sind, die die Bildung des D-Pantothensäures
verringern.
Die erfindungsgemäß hergestellten Mikroorganismen können im
batch-Verfahren (Satzkultivierung), im fed batch
(Zulaufverfahren) oder im repeated fed batch-Verfahren
(repetitives Zulaufverfahren) kultiviert werden. Eine
Zusammenfassung über bekannte Kultivierungsmethoden sind im
Lehrbuch von Chmiel (Bioprozesstechnik 1. Einführung in
die Bioverfahrenstechnik (Gustav Fischer Verlag, Stuttgart,
1991)) oder im Lehrbuch von Storhas (Bioreaktoren und
periphere Einrichtungen (Vieweg Verlag,
Braunschweig/Wiesbaden, 1994)) beschrieben.
Das zu verwendende Kulturmedium muß in geeigneter Weise den
Ansprüchen der jeweiligen Stämme genügen. Beschreibungen
von Kulturmedien verschiedener Mikroorganismen sind im
Handbuch "Manual of Methods for General Bacteriology" der
American Society for Bacteriology (Washington D. C., USA,
1981) enthalten. Als Kohlenstoffquelle können Zucker und
Kohlehydrate wie z. B. Glucose, Saccharose, Lactose,
Fructose, Maltose, Melasse, Stärke und Cellulose, Öle und
Fette wie z. B. Sojaöl, Sonnenblumenöl, Erdnussöl und
Kokosfett, Fettsäuren wie z. B. Palmitinsäure, Stearinsäure
und Linolsäure, Alkohole wie z. B. Glycerin und Ethanol und
organische Säuren wie z. B. Essigsäure verwendet werden.
Diese Stoffe können einzeln oder als Mischung verwendet
werden.
Als Stickstoffquelle können organische Stickstoff haltige
Verbindungen wie Peptone, Hefeextrakt, Fleischextrakt,
Malzextrakt, Maisquellwasser, Sojabohnenmehl und Harnstoff
oder anorganische Verbindungen wie Ammoniumsulfat,
Ammoniumchlorid, Ammoniumphosphat, Ammoniumcarbonat und
Ammoniumnitrat verwendet werden. Die Stickstoffquellen
können einzeln oder als Mischung verwendet werden.
Als Phosphorquelle können Phosphorsäure,
Kaliumdihydrogenphosphat oder Dikaliumhydrogenphosphat oder
die entsprechenden Natrium haltigen Salze verwendet werden.
Das Kulturmedium muß weiterhin Salze von Metallen enthalten
wie z. B. Magnesiumsulfat oder Eisensulfat, die für das
Wachstum notwendig sind. Schließlich können essentielle
Wuchsstoffe wie Aminosäuren und Vitamine zusätzlich zu den
oben genannten Stoffen eingesetzt werden. Dem Kulturmedium
können überdies Vorstufen der D-Pantothensäure wie
Aspartat, β-Alanin, Ketoisovalerat, Ketopantoinsäure oder
Pantoinsäure und gegebenenfalls deren Salze zugesetzt
zugesetzt werden. Die genannten Einsatzstoffe können zur
Kultur in Form eines einmaligen Ansatzes hinzugegeben oder
in geeigneter Weise während der Kultivierung zugefüttert
werden.
Zu pH-Kontrolle der Kultur werden basische Verbindungen
wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniak bzw.
Ammoniakwasser oder saure Verbindungen wie Phosphorsäure
oder Schwefelsäure in geeigneter Weise eingesetzt.
Es ist gleichfalls möglich, zur Darstellung der
Erdalkalisalze der Pantothensäure, insbesondere des
Calciumsalzes, während der Fermentation die Suspension oder
Lösung einer Erdalkali-haltigen anorganischen Verbindung
wie beispielsweise Calciumhydroxid oder einer organischen
Verbindung wie dem Erdalkalisalz einer organischen Säure
beispielsweise Calciumacetat, kontinuierlich oder
diskontinuierlich zu versetzen. Auf diese Weise wird das
zur Darstellung des gewünschten Erdalkalisalzes der D-
Pantothensäure nötige Kation direkt in der gewünschten
Menge, bevorzugt in stöchiometrischen Mengen, in die
Fermentationsbrühe eingetragen.
Zur Kontrolle der Schaumentwicklung können Antischaummittel
wie z. B. Fettsäurepolyglykolester eingesetzt werden. Zur
Aufrechterhaltung der Stabilität von Plasmiden können dem
Medium geeignete selektiv wirkende Stoffe z. B. Antibiotika
hinzugefügt werden. Um aerobe Bedingungen
aufrechtzuerhalten, werden Sauerstoff oder Sauerstoff
haltige Gasmischungen wie z. B. Luft in die Kultur
eingetragen. Die Temperatur der Kultur liegt normalerweise
bei 25°C bis 45°C und vorzugsweise bei 30°C bis 40°C. Die
Kultur wird solange fortgesetzt bis sich ein Maximum an D-
Pantothensäure gebildet hat. Dieses Ziel wird normalerweise
innerhalb von 10 Stunden bis 160 Stunden erreicht.
Die in der Fermentationsbrühe enthaltene D-Pantothensäure
bzw. die entsprechenden Salze der D-Pantothensäure kann
anschließend nach dem Stand der Technik isoliert und
gereinigt werden.
Es ist ebenso möglich, die D-Pantothensäure und/oder deren
Salze enthaltenden Fermentationsbrühen vorzugsweise
zunächst durch bekannte Separationsmethoden wie zum
Beispiel der Zentrifugation, der Filtration, dem
Dekantieren oder einer Kombination hieraus vollständig oder
zum Teil von der Biomasse zu befreien. Es ist jedoch auch
möglich, die Biomasse gänzlich in der Fermentationsbrühe zu
belassen. Im allgemeinen wird die Suspension oder Lösung
vorzugsweise aufkonzentriert und beispielsweise mit Hilfe
eines Sprühtrockners oder einer Gefriertrocknungsanlage zu
einem Pulver aufgearbeitet. Anschließend wird dieses Pulver
im allgemeinen durch geeignete Kompaktier- oder Granulier-
Verfahren z. B. auch Aufbaugranulation in ein
gröberkörniges, gut rieselfähiges, lagerbares und
weitgehend staubfreies Produkt mit einer
Korngrößenverteilung von bevorzugt 20 bis 2000 µm
überführt. Vorteilhaft bei der Granulation oder
Kompaktierung ist der Einsatz von üblichen organischen oder
anorganischen Hilfsstoffen, beziehungsweise Trägern wie
Stärke, Gelatine, Cellulosederivaten oder ähnlichen
Stoffen, wie sie üblicherweise in der Lebensmittel- oder
Futterverarbeitung als Binde-, Gelier-, oder
Verdickungsmittel Verwendung finden, oder von weiteren
Stoffen wie zum Beispiel Kieselsäuren, Silikaten oder
Stearaten.
Alternativ kann das Fermentationsprodukt mit oder ohne
weitere der üblichen Fermentationsbestandteile auf einen in
der Futtermittelverarbeitung bekannten und üblichen
organischen oder anorganischen Trägerstoff wie zum Beispiel
Kieselsäuren, Silikate, Schrote, Kleien, Mehle, Stärken
Zucker oder andere aufgezogen und/oder mit üblichen
Verdickungs- oder Bindemitteln stabilisiert werden.
Anwendungsbeispiele und Verfahren hierzu sind in der
Literatur (Die Mühle + Mischfuttertechnik 132 (1995) 49,
Seite 817) beschrieben.
Gegebenenfalls wird auf einer geeigneten Verfahrensstufe
D-Pantothensäure oder das gewünschte Salz der
D-Pantothensäure oder eine diese Verbindungen enthaltende
Zubereitung hinzugefügt, um den gewünschten Gehalt an
Pantothensäure oder dem gewünschten Salz zu erzielen bzw.
einzustellen.
Der gewünschte Gehalt liegt im allgemeinen im Bereich von
20 bis 80 Gew.-% (Trockenmasse).
Die Konzentration an Pantothensäure kann mit bekannten
chemischen (Velisek; Chromatographic Science 60, 515-560
(1992)) oder mikrobiologischen Verfahren wie z. B. dem
Lactobacillus plantarum Test (DIFCO MANUAL, 10th Edition,
S. 1100-1102; Michigan, USA) bestimmt werden.
Claims (10)
1. Verfahren zu Herstellung von D-Pantothensäure und/oder
deren Erdalkalisalzen oder diese enthaltende
Futtermitteladditive durch Fermentation von
coryneformen Bakterien, insbesondere solchen, die
bereits D-Pantothensäure produzieren,
dadurch gekennzeichnet, daß man
- a) das (die) in den Mikroorganismen für die glyA-Gen kodierende(n) Nukleotidsequenz(en) verstärkt, insbesondere überexprimiert,
- b) die D-Pantothensäure und/oder deren Salze im Medium oder in den Zellen der Mikroorganismen anreichert und
- c) die gewünschten Produkte nach Abschluß der Fermentation isoliert, wobei man die Biomasse und/oder weitere Bestandteile der Fermentationsbrühe in dem Produkt beläßt oder gegebenfalls vollständig oder teilweise abtrennt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die Fermentation in Gegenwart von
Erdalkalisalzen durchführt, wobei diese kontinuierlich
oder diskontinuierlich in insbesondere
stöchiometrischen Mengen zugeführt werden, und ein
Erdalkalisalze der D-Pantothensäure enthaltendes oder
daraus bestehendes Produkt gewinnt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die coryneformen Mikroorganismen der Gattung
Corynebacterium angehören.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die coryneformen Mikroorganismen der Gattung
Cotrynebacterium aus der Art Corynebacterium glutamicum
stammen.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß man zusätzlich zu den glyA-Genen eines oder mehrere
der Gene, ausgewählt aus der Gruppe, verstärkt
insbesondere überexprimiert:
- 1. 5.1 das für die 3-Phoshoglycerat-Dehydrogenase kodierende serA-Gen oder ein für eine "feed back" resistente 3-Phoshoglycerat- Dehydrogenase kodierendes serA-Allel,
- 2. 5.2 das für die Phosphoserin-Transaminase kodierende serC-Gen,
- 3. 5.3 das für die Phosphoserin-Phosphatase kodierende serE-Gen,
- 4. 5.4 das für die Acetohydroxysäure-Synthase kodierende ilvBN-Operon,
- 5. 5.5 das für die Dihydroxysäure-Dehydratase kodierende ilvD-Gen,
- 6. 5.6 das für die Acetohydroxysäure-Isomeroreduktase kodierende ilvC-Ge,
- 7. 5.7 das für die Dihydroxysäure-Dehydratase kodierende ilvD-Gen,
- 8. 5.8 das für die Ketopantoat- Hydroxymethyltransferase kodierende panB-Gen,
- 9. 5.9 das für die Pantothenat-Synthetase kodierende panC-Gen,
- 10. 5.10 das für die Aspartat-Decarboxylase kodierde panD-Gen,
- 11. 5.11 das für die Pantothenat-Synthetase kodierende panC-Gen,
- 12. 5.12 das für die Phosphofructokinase kodierende pfkA-Gen und
- 13. 5.13 das für die Pyruvat-Carboxylase kodierende pyc- Gen.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß man Bakterien einsetzt, in denen die
Stoffwechselwege zumindest teilweise ausgeschaltet
sind, die die Bildung der D-Pantothensäure verringern,
insbesondere das Phosphoenolpyruvat-Carboxykinase (PEP-
Carboxykinase) kodierende pck-Gen und/oder das für die
Pyruvat-Oxidase kodierende poxB-Gen.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß man einen mit einem Plasmidvektor transformierten
Stamm einsetzt, und der Plasmidvektor mindestens die
für das glyA-Gen kodierende Nukleotidsequenz trägt.
8. Verfahren zur Herstellung von D-Pantothensäure und/oder
deren Salze enthaltenden Futtermittel-Additiven, gemäß
Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass man
- a) aus einer durch Fermentation gewonnenen D- Pantothensäure-haltigen Fermentationsbrühe, gegebenenfalls vollständig oder teilweise, die Biomasse und/oder einen Teil der Inhaltsstoffe abtrennt,
- b) das so erhaltene Gemisch gegebenenfalls aufkonzentriert, und
- c) das die Pantothensäure und/oder das Pantothenat enthaltende Futtermitteladditiv durch geeignete Maßnahmen in eine rieselfähige Form überführt, und
- d) durch geeignete Maßnahmen ein rieselfähiges Tierfuttermittel-Additiv mit einer Korngrößenverteilung von 20 bis 2000 µm gewinnt.
9. Verfahren zur Herstellung von Tierfuttermittel-
Additiven gemäß Anspruch 8 mit einem Gehalt an D-
Pantothensäure und/oder deren Salze ausgewählt aus der
Gruppe Magnesium- oder Calziumsalz in dem Bereich von
etwa 20 bis 80 Gew.-% (Trockenmasse) aus
Fermentationsbrühen, gekennzeichnet durch die Schritte
- a) gegebenenfalls Entfernen von Wasser aus der Fermentationsbrühe (Aufkonzentration),
- b) Entfernen der während der Fermentation gebildeten Biomasse in einer Menge von ≧ 0 bis 100%,
- c) gegebenenfalls Zusatz von einer oder mehreren der genannten Verbindungen zu den gemäß a) und b) erhaltenen Fermentationsbrühen, wobei die Menge der zugesetzten Verbindungen so bemessen ist, dass deren Gesamtkonzentration im Tierfuttermittel-Additiv im Bereich von etwa 20 bis 80 Gew.-% liegt, und
- d) Gewinnung des Tierfuttermittel-Additivs in der gewünschten Pulver- oder bevorzugt Granulatform.
10. Verfahren gemäß Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß man aus der Fermentationsbrühe gegebenenfalls nach
Zusatz von D-Pantothensäure und/oder deren Salze und
gegebenenfalls nach Zusatz von organischen oder
anorganischen Hilfsstoffen durch
- a) Trocknen und Kompaktieren, oder
- b) Sprühtrocknen, oder
- c) Sprühtrocknen und Granulieren, oder
- d) Sprühtrocknen und Aufbaugranulieren,
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