DE1296613B

DE1296613B - Verfahren zur mikrobiologischen Umwandlung von Fructose in Mannit

Info

Publication number: DE1296613B
Application number: DEV32837A
Authority: DE
Inventors: Behrens; Dr Karl; Wuensche Lothar; Sattler; Dr Ulrich
Original assignee: BERNBURG SERUM WERK VEB
Current assignee: BERNBURG SERUM WERK VEB
Priority date: 1967-01-24
Filing date: 1967-01-24
Publication date: 1969-06-04

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur anaeroben Umwandlung von Fructose in Mannit und ist dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsstoff Abwasser bzw. Abwasserkonzentrat aus der Dextranproduktion mit einem Fructosegehalt bis zu 120 g/1 unter Zusatz von Hefeextrakt und CaCO3 eingesetzt wird.
Die Fähigkeit verschiedener Lactobaeteriaceen, Fructose zu Mannit zu reduzieren, ist seit längerer Zeit bekannt. Technisch durchgeführte, auf dieser Umsetzung beruhende Verfahren arbeiten nach dem Prinzip der Milchsäurefermentation. Kennzeichnend sind die langen Verweilzeiten (8 bis 10 Tage) und die geringen Substratkonzentrationen. Als Rohstoffe werden hydrolysierte Pflanzensäfte (Zuckerrüben-, Sonnenblumensaft u. ä.) eingesetzt. Bei einer Ausgangskonzentration von etwa 11% Zucker (Saccharose entsprechend etwa 6 % Fructose) im Medium betragen die Ausbeuten 90 bis 92 % der Theorie. Die optimalen Fermentationstemperaturen liegen bei ; 37 bis 40° C.
Die Erfindung bezweckt eine Erhöhung der Produktivität der mikrobiologischen Mannitsynthese. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren insbesondere hinsichtlich der Ausgangsstoffe ; zu modifizieren.
Erfindungsgemäß wird ein Lactobacillus-Stamm in einem Medium vorkultiviert, das 0,5 % Hefeextrakt und 1% CaCO3 in Dextranabwasser enthält. (Nach der Fällung des Dextrans mit Methanol und anschließendem Abdestillieren des Fällmittels ergibt sich ein kohlehydratreiches Abwasser mit hohem Fructosegehalt. Das Abwasser wird vom Hersteller zum Teil zu Dextranabwasserkonzentrat eingedickt.) Zur Herstellung des Produktionsmediums wird Dextranabwasserkonzentrat auf eine Fructosekonzentration bis zu 120 g Fructose je Liter gebracht und mit 0,5 % Hefeextrakt und 1 fl/o CaCOa versetzt. Beimpft wird im Verhältnis 1:10 mit Vorkulturflüssigkeit. Bei Temperaturen von 20 bis 35° C ist die Umwandlung nach 24 bis 48 Stunden beendet. Die Ausbeute beträgt im Durchschnitt 70 % Mannit, bezogen auf verbrauchte Fructose. Mit einem Teil der fermentierten Kulturlösung können weitere Syntheseansätze im Verhältnis 1:10 beimpft werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Verwertung eines Abfallstoffes, der ohne Vorbehandlung (Hydrolyse) zur mikrobiologischen Mannitsynthese eingesetzt werden kann. Bei Verwendung von Dextranabwasserkonzentrat mit Fructosekonzentrationen bis zu 120 g Fructose je Liter verkürzt sich die Fermentationszeit auf 24 bis 48 Stunden, wobei annähernd die doppelten Produktmengen erhalten werden wie nach bekannten Verfahren innerhalb 8 bis 10 Tagen. Rührung und Belüftung der Fermen-Loren entfallen. Der pH-Wert wird durch CaCO3 im Medium auf 5,0 gehalten, eine pH-Regelung erübrigt sich daher. Die Schaumentwicklung während der Fermentation ist minimal, das Volumen der Reaktionsgefäße kann. vollständig ausgenutzt werden. Die Fermentation verläuft unsteril ohne Störungen. Eine Temperierung des Systems ist nicht erforderlich, der Einsatz des Verfahrens ist daher unter verschiedenen Klimaten möglich.
An folgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert: Beispiel 1 Zur Anzucht der Vorkultur werden in einem 300-ml-Erlenmeyerkolben 200m1 Nährmedium mit 20m1 Stammkulturlösung eines Lactobacillus beimpft. Das Nährmedium besteht aus Dextranabwasser mit 0,5 % Hefeextrakt und 10% CaCO3. Nach 48 Stunden Bebrütung bei 30° C wird die fermentierte Lösung als Impfmaterial verwendet. Zur Hauptkultur werden 500 ml Erlenmeyerkolben mit 300 ml Nährmedium (Dextransumpfkonzentrat, verdünnt auf 7,52 % Gehalt an reduzierender Substanz, gemessen als Fructose, unter Zusatz von 0,5 % Hefeextrakt und 1% CaCO3) mit 30 ml Vorkulturflüssigkeit beimpft. Der pH-Wert beträgt 5,6; die Bebrütungstemperatur liegt bei 30° C, es wird nicht belüftet. Nach 24 Stunden ist der Abbau der Fructose im wesentlichen beendet. Der Restgehalt an reduzierender Substanz beträgt dann 1;68 -%. Nach 48 Stunden hat sich dieser Wert auf 1,17% vermindert. Ein weiterer Abbau der reduzierenden Substanz ist nicht möglich, der Restwert ist durch den Leucrosegehalt der Fermentationslösung bedingt. Der Mannitgehalt der Kulturlösung beträgt nach 24 Stunden Fermentationszeit 5,11%, nach 48 Stunden 6,20,%. Beispiel 2 Man verfährt wie im Beispiel 1. Davon abweichend wird das Dextranabwasserkonzentrat auf 10,97 % Fructosegehalt verdünnt. Nach 24 Stunden Fermentationszeit enthält die Kulturlösung 7,07 % Mannit, nach 48 Stunden 8,80 % Mannit. Durch Verlängerung der Fermentationszeit läßt sich eine weitere Erhöhung des Mannitgehalts nicht erreichen.

Claims

Patentanspruch: Verfahren zur anaeroben Umwandlung von Fructose in Mannit mit Hilfe von Lactobacillen, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsstoff Abwasser bzw. Abwasserkonzentrat aus der Dextranproduktion mit einem Fructosegehalt bis zu 120 g/1 unter Zusatz von Hefeextrakt und CaCO3 eingesetzt wird.