DE1201797B - Verfahren zur biochemischen Herstellung von 5'-Mononukleotiden, insbesondere 5'-Guanylsaeure und 5'-Adenylsaeure - Google Patents
Verfahren zur biochemischen Herstellung von 5'-Mononukleotiden, insbesondere 5'-Guanylsaeure und 5'-AdenylsaeureInfo
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- C12P19/26—Preparation of nitrogen-containing carbohydrates
- C12P19/28—N-glycosides
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Description
- Verfahren zur biochemischen Herstellung von 5'-Mononukleotiden, insbesondere 5'-Guanylsäure und 5'-Adenylsäure Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung von 5'-Mononukleotiden, insbesondere 5'-Guanylsäure und 5'-Adenylsäure, durch Züchten von Mikroorganismen in üblichen Nährmedien.
- Die 5'-Mononukleotide, wie 5'-Guanylsäure und 5'-Inosylsäure, sind wertvolle Geschmacksstoffe, die in kleineren Mengen den Geschmack von Lebensmitteln, Getränken und Gewürzen steigern. Es ist bekannt, daß diese Nukleotide durch enzymatischen Abbau von Ribonukleinsäure hergestellt werden können. Dieses Verfahren eignet sich jedoch nicht besonders für die Herstellung im technischen Maßstab, da die Ausgangssubstanz und die einzeln gebildeten Produkte schwer zu isolieren und aufzutrennen sind.
- Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein technisches Verfahren für die Herstellung von 5'-Mononukleotiden, insbesondere 5'-Guanylsäure und 5'-Adenylsäure, unter Verwendung von billigen und ohne weiteres verfügbaren Ausgangssubstanzen zur Verfügung zu stellen.
- Obwohl der Auffindung von Verfahren für die Herstellung von 5'-Mononukleotiden mittels Fermentation viel Forschungsarbeit gewidmet wurde, ist bisher die Anreicherung von 5'-Guanylsäure oder von Gemischen aus dieser Säure und anderen 5'-Mononukleotiden in technischem Maßstab noch nicht gelungen. Es konnte nun gefunden werden, daß durch Verwendung des Bazillus der bei der American Type Culture Collektion Washington unter der Nummer ATCC 14758 registriert wurde, oder des Bakteriums Kurthia ATCC 14757 als Mikroorganismus bei der Gärung in üblichen Nährmedien eine starke Anreicherung von 5'-Mononukleotiden, insbesondere 5'-Guanynalsäure und 5'-Adenylsäure, in der Nährlösung eintritt. Die Tatsache, daß 5'-Mononukleotide durch Züchtung dieser Bakterienstämme hergestellt werden, läßt vermuten, daß diese Stämme ein spezifisches Stoffwechselregulationssystem für die biosynthetische Bildung von Purin aufweisen. Es war bisher nicht bekannt, daß 5'-Mononukleotide, insbesondere 5'-Guanylsäure und 5'-Adenylsäure unter den gewöhnlichen Bedingungen einer Bakterienzüchtung in hoher Menge angereichert werden können.
- Die Tatsache, daß Guanin, Adenin und andere Abbauprodukte der 5'-Mononukleotide nicht in nennenswerter Menge in der durch Züchtung der erfindungsgemäßen Mikroorganismen erhaltenen Nährlösung gefunden werden, läßt vermuten, daß die in den Zellen gebildeten 5'-Mononukleotide ausgeschieden und, ohne einen Abbau zu erleiden, in der Nährlösung angereichert werden. Weiterhin geht daraus hervor, daß die Zellen der erfindungsgemäß isolierten Stämme keine Permeabilitätsschranke gegenüber 5'-Mononukleotidverbindungen aufweisen. Im allgemeinen ist die Permeabilität von Mikroorganismen sehr selektiv. Nukleoside und andere Abbauprodukte der Mononukleotide besitzen eine ziemlich gute Permeabilität, wohingegen dies bisher noch nicht für 5'-Mononukleotide bekannt war. Im Falle der Verwendung der neuen erfindungsgemäßen Mikroorganismen konnte jedoch festgestellt werden, daß nur die 5'-Mononukleotide in ziemlich großer Menge ausgeschieden werden.
- Die Tatsache, daß 5'-Guanylsäure und andere 5'-Nukleotide sich in der Fermentationslösung anreichern und nicht zu einem wesentlichen Grad abgebaut werden, deutet an, daß die neuen 5'-Mononukleotide erzeugenden Stämme keine enzymatische Wirkung auf die angereicherten Mononukleotide ausüben. Diese Eigenschaft stellt darum ein bedeutendes Merkmal der erfindungsgemäß zu verwendenden Stämme dar.
- Die erfindungsgemäß sich für die Herstellung von 5'-Mononukleotiden eignenden Mikroorganismenstämme wurden unter Verwendung eines auf- Guanin als essentiellen Wuchsstoff angewiesenen Mutanten von B. Subtilis auf die folgende Weise aus natürliehen Quellen isoliert. Isolierte Bakterien oder Bazillusarten wurden auf feste Medien in Petrischalen geimpft. Die dabei gebildeten Kulturen wurden nach kurzer Zeit durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht zum Absterben gebracht und mit einem festen Medium überdeckt, in welchem der obenerwähnte, auf Guanin angewiesene Mutant von B. Subtilis anthalten war. Nach erfolgtem Wachstum wurde die Halo- oder Wachstumszone des Mutanten untersucht. Die Größe und Dicke des um die Bakterienkultur gebildeten Halos hing von der Menge der Guaninderivate ab, die durch diese besonderen Bakterien gebildet wurden. Die für die Gewinnung von 5'-Mononukleotide, insbesondere 5'-Guanylsäure und 5'-Adenylsäure, geeigneten Bakterienstämme werden auf Grund der Größe und Dicke des die Versuchskultur umgebenden Halos selektiv bestimmt. Es konnte gefunden werden, daß große Mengen an Ultraviolettlicht absorbierenden Substanzen mittels jedes der erfindungsgemäßen Stämme in einem Medium angereichert werden konnten. Die Ultraviolettlicht absorbierenden Substanzen waren 5'-Mononukleotide, insbesondere 5'-Guanylsäure und 5'-Adenylsäure. Diese Verbindungen können ohne weiteres aus dem Kulturmedium isoliert und nach bekannten Verfahren gereinigt werden. Auf diese Weise konnte das neue biochemische Verfahren zur Herstellung von 5'-Mononukleotiden, insbesondere 5'-Guanylsäure und 5'-Adenylsäure, aufgefunden werden.
- Die morphologischen und physiologischen Merkmale des Bakteriums, das inzwischen die ATCC-Nr. 14757 erhalten hat, sind unter Bezugnahme auf die merkmalbeschreibende Karte in dem Handbuch »Microbiological Methods, 1957« wie folgt zu beschreiben (1) Zellenform einer 18 Stunden alten Kultur bei 30'C auf mit Ochsenfleischextrakt versehenem Agar
1. Vegetative Zellen ...... Stäbchen von 0,8 bis 0,9 auf 4 bis 7 #t mit unverzweigten, ab- gerundeten Enden, die einzeln oder in Paaren und gelegentlich in Ketten aus drei Stäbchen auf- treten 2. Filamente ..... Werden in gewöhnlichem Me- dium und innerhalb eines weiten Temperaturbereiches gebildet.Die Bildung wird nicht durch die Zugabe von speziellen Nähr- stoffen, wie Biotin, gestört. Die gebildeten Filamente spalten sich später in die gewöhnliche Art von vegetativen Zellen auf. Die Filamente haben eine Länge von ungefähr 30 bis 300 #t. 3. Motilität ...... Beweglich. 4. Endsporen .... Werden nicht gebildet. 5. Gramfärbung. . Positiv. (2) Agarschicht, 20 Stunden alte Kultur auf mit Ochsenfleischextrakt versehenem Agar bei 30'C 1. Wachstum .... Üppig. 2. Form ........ Zunahme oder Echinulat. 3. Glanz ........ Mattglänzend. 4. Farbbildung ... Schwach hellgrau bis schwach hellgelb. 5. Geruch ....... Fäulnisgeruch oder Ammoniak- geruch. 6. Konsistenz .... Buttrig oder schwach klebrig. 7. Medium ...... Unverändert. (3) Agarkultur, 48 Stunden alte Kultur auf mit Ochsenfleischextrakt versehenem Agar bei 30°C 1. Form ........ Kreisförmig. 2. Oberfläche .... Etwas glatt. 3. Rand ......... Mit Rissen versehen. 4. Erhebung ..... Leicht konvex. 5. Dichte ........ Undurchsichtig. (4) Rindfleischetraktbrühe, 24 Stunden alte Kultur in einer Fleischextraktbrühe bei 30°C 1. Oberflächen- wachstum ... Bildet schwachen Ring. 2. Wolkenbildung Leicht trübe. 3. Wachstums- umfang ..... Mäßig. 4. Sediment ..... Leichter Niederschlag wie eine Wolke. (5) Physiologische Merkmale 1. Gelatinever- flüssigung ... Schnell verflüssigt; schichtenför- mig. 2. Zuckerfermen- tation ...... Säurebildung Gasbildung Glucose ...... - - Lactose ....... - - Saccharose -- 3. Anaerobe Fer- mentation von Glucose ...... Negativ. 4. Wirkung auf Lackmusmilch pH ......... Alkalisch. Saurer »Curd«.. Negativ. Rennet curd ... Negativ. Peptonisierung Positiv. Reduktion .... Negativ. 5. Nitratreduktion Negativ. 6.Indolbildung .. Negativ. 7. Schwefelwasser- stoffbildung ... Positiv. B. Beziehung zu Sauerstoff' ..... Aerob. 9. Temperatur Wachstums- temperatur .... Optimale Temperatur in der Nähe von 33'C. Kein Wachstum bei 44°C. Gutes Wachstum bei 20 bis 37°C. Temperaturen für thermisches Absterben .... 10 Minuten bei 50°C. 10. pH Optimales pH 10 Für das Wachs- tum kritisches pH ........... 5,0. 11. Farbbildung Auf Gelatine .. Margaretengelb. Auf Agar ..... Schwach hellgrau bis schwach hellgelb. Auf Kartoffeln Hautfarben (warm buff). 12. Voges-Pros- kauer-Reaktion Negativ. 13. Methylrot- Reaktion ..... Negativ. 14. Verwendung von Citrat .... Positiv. 15. Verwendung von Harnsäure Positiv. 16. Stärkehydrolyse Sehr schwach. 17. Caseinhydrolyse Positiv. 18. Urease ....... Positiv. 19. Katalase ...... Positiv. 20. Anreicherung von 5'-Guanyl- säure (und 5'-Adenylsäure) Positiv (starke Anreicherung). Die Anreicherung von Nukleo- tiden oder kleineren Derivaten der Nukleinsäuren ist negativ. 24. Quelle ........ Aus dem Boden isoliert. - Gemäß dem Handbuch von B e r g e y, »Determinative Bacteriology, 7th Edition«, gehören drei Arten zur Gattung von Kurthia. Die eine, Kurthia bessonii, vermag Gelatine zu verflüssigen, wohingegen die beiden anderen Arten dies nicht tun. Da dieser Stamm Gelatine verflüssigt, ist er unter den drei beschriebenen Arten von Kurthia demjenigen von Kurthia bessonii besonders ähnlich. Der vorliegende Stamm ATCC 14757 unterscheidet sich jedoch von Kurthia bessonii in den beiden folgenden Merkmalen
Kurthia ATCC bessonii 14757 1. Schwefelwasserstoff keine Bildung Bildung 2. Erhebung auf Agarkultur Delle gewölbt - Die Merkmale des Bacillus ATCC 14758 werden an Hand der beschreibenden Karte im Handbuch »Mierobiological Methods, 1957«, wie folgt angegeben: (1) Zellenform, 20 Stunden alte Kultur, die auf mit Ochsenfleischextrakt versehenem Agar bei 30°C gezüchtet wurde
1. Vegetative Zellen ........ Stäbchen: 1,0 bis 1,3 auf 3 bis 5 p. im Durchschnitt, mit abge- rundeten Enden, die unverzweigt sind und einzeln oder auch in Paaren auftreten. Auf einem glu- cosehaltigen Agarnährboden ist das Wachstum üppiger, die Stäbe sind größer, länger und weisen mehr Vakuoler auf. Sie bilden Spindel- oder Keilformen leich- ter als auf Nährbodenagar. 2. Motilität ...... Schwach beweglich. 3. Sporangien .... Nicht deutlich angeschwollen. 4. Sporen ....... Im Durchschnitt 1,0 auf 1,2 #t, oval, zentral bis terminal, nach 24 Stunden üppig. 5. Gramfärbung . . Positiv. (2) Agarstreifen, 20 Stunden alte Kultur auf mit Ochsenfleischextrakt versehenem Agar bei 30°C 1. Wachstum .... Üppig. 2. Form ........ Glatt, nimmt zu (alte Zellen sind zusammengeschrumpft). 3. Glanz ........ Schimmernd. 4. Farbbildung ... Sahnefarben bis schwach gelb. 5. Konsistenz .... Buttrig. 6. Medium ...... Unverändert. (3) Ochsenfleischextraktbrühe, 48 Stunden alte Kultur einer Ochsenfleischextraktbrühe bei 30'C 1. Oberflächen- wachstum ..... Keines. 2. Wolkenbildung Stark, gleichmäßige Trübheit. 3. Wachstums- umfang ....... Üppig. 4. Sediment ..... Mäßig. (4) Agarkultur, 20 Stunden alte Kultur in mit Ochsen- fleischextrakt versehenem Agar bei 30'C 1. Form ........ Kreisförmig. 2. Oberfläche .... Glatt. 3. Rand ......... Ganz. 4: Erhebung .... Konvex bis hervorstehend. 5. Dichte ........ Undurchsichtig. (5) In Schrägkultur angebaute Sojabohnen-Agarkultur Üppiges Wachstum. (6) NaCI-Nährbrühe Kein Wachstum in 2°/aigem NaCl. (7) Physiologische Eigenschaften 1. Gelatinever- flüssigung ..... langsame Verflüssigung; infundibuliform 2. Zuckerfermen- tation (Medium nach Ayers) Säurebildung Gasbildung Arabinose .... - - Xylose ....... -f- - Glucose ...... -I- - Galactose ..... -f- - Fructose ...... -h - Saccharose .... - Mannit ....... - Lactose ....... -F - 3. Reduktion von Nitrat .... Positiv. 4. Anaerobe Bil- dung von Gas aus Nitrat .... Positiv. 5. Voges-Pros- kauer-Reak- tion** ........ Schwach positiv. 6. Methylrot- reaktion ...... Positiv. 7. Zitratverbrauch Positiv. Bacillus megaterium Baciilus cereus Bacillus ATCC 14758 Vegetative Zellen normale Stäbchenform, normale Stäbehenform, junge Zellen haben normale keine Spindel- oder Keil- keine Spindel- oder Keil- Stäbchenform; alte Zel- form form len haben Spindel- oder Keilform Agarkultur ganz und konvex oder nach flach und unregelmäßig ganz und konvex oder nach oben ragend oben hervorragend Voges-Proskauer-Reaktion negativ positiv schwach positiv Stärkehydrolyse positiv positiv sehr schwach Fermentation von Mannit positiv negativ positiv Anaerobe Bildung von Gas negativ positiv - positiv aus Nitrat Anreicherung von 5'-Gua- negativ negativ positiv nylsäure und von 5'-Ade- nylsäuren B. Stärkehydrolyse Sehr schwach. 9. Caseinhydro- lyse .......... Positiv. 10. Schräg angelegte Tyrosin-Agar- kultur ........ Unverändert. 11. Catalase ...... Positiv. 12. Anreicherung von 5'-Guanyl- säure und von 5'-Adenylsäure Positiv (starke Anreicherung). Anreicherung von Nucleosiden oder von kleineren Derivaten von Nukleinsäuren ist negativ. 13. Quelle ........ Aus einem Boden isoliert. **) Pepton-Wasser-Medium, weil ATCC 14758 nicht in einem Proteose-Pepton-Glucose-Medium wachsen kann. KZHP04 .......................... 7,0 g KHZP04 ..............:........... 3,0 g (NH4)1S04 ........................ 1,0 g M9S04 - 7 H20 .................... 0,2 g Natriumcitrat ...................... 0,5 g Casaminosäure ..................... 10,0 g Glucose .............................. 20,0 g Thiamin .......................... 100 y Riboflavin ......................... 100 y Pyridoxin ......................... 200,y Ca-pantothenat .................... 20 y Nicotinsäure ....................... 20 y p-Aminobenzoesäure ..............: 17 Biotin ............................ 2,5y pH zu pH am 5'-Guanylsäure 5'-Adenylsäure Beginn Ende mg/100 ml mg/100 ml 6,8 I 6,0 I 20,6 I 17,6 PH zu pH am 5'-Guanylsäure 5'-Adenylsäure Beginn Ende mg/100 ml mg/100 ml 7,0 I 5,8 I 48,1 I 85,3 pH zu pH am 5'-Guanylsäure 5'-Adenylsäure 5'-Cytidylsäure 5'-Uridylsäure 5'-Xanthylsäure Beginn Ende mg/100 ml mg/100 ml mg/100 ml mg/100 ml mg/100 ml 6,8 I 9,2 I 70,4 I 110,5 I 69,0 I 48,6 I 17,5 PH zu Beginn pH am Ende 5'-Guanylsäure I mg/100 ml 6,8 [ 5,8 I 10,3 PH zu pH am 5'-Guanylsäure 5'-Adenylsäure 5'-Cyridylsäure 5'-Uridylsäure 5'-Xanthylsäure Beginn Ende mg/100 ml mg/100 ml mg/100 ml mg/100 ml mg/100 ml 7,0 I 8,8 ( 43,2 1 52,7 I 40,5 I 28,1 I 8,5 - Die Lösung des Sojabohnenextraktes wurde wie folgt zubereitet: 5 g/1 entfettete Sojabohnen wurden mit 100 ml einer 0,1°/oigen NaOH-Lösung auf dem siedenden Wasserbad während einer Stunde extrahiert. Die dabei gebildete obere flüssige Schicht wurde mit destilliertem Wasser auf 11 aufgefüllt. Nach einer Vermehrungsdauer von 8 Tagen bei 28'C wurde 5'-Guanylsäure gemäß gewöhnlichen Verfahren aus dem Kulturmedium gewonnen. Die Ausbeute war wie folgt:
pH zu Beginn pH am Ende 5'-Guanylsäure I mg/100 ml 7,2 I 5,8 I 13,7
Claims (1)
- Patentanspruch: Verfahren zur biochemischen Herstellung von 5'-Mononukleotiden, insbesondere 5'-Guanylsäure und 5'-Adenylsäure, durch Züchten von Mikroorganismen in üblichen Nährmedien, d a d u r c h gekennzeichnet, daß man als Mikroorganismus Bazillus ATCC 14758 oder Bakterium Kurthia ATCC 14757 verwendet.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1201797X | 1961-08-10 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1201797B true DE1201797B (de) | 1965-09-30 |
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ID=14779860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEY623A Pending DE1201797B (de) | 1961-08-10 | 1962-08-09 | Verfahren zur biochemischen Herstellung von 5'-Mononukleotiden, insbesondere 5'-Guanylsaeure und 5'-Adenylsaeure |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1201797B (de) |
-
1962
- 1962-08-09 DE DEY623A patent/DE1201797B/de active Pending
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