DE1442214A1

DE1442214A1 - Verfahren zur Herstellung von 1-Glutaminsaeure

Info

Publication number: DE1442214A1
Application number: DE19621442214
Authority: DE
Inventors: Miescher Guido M
Original assignee: Commercial Solvents Corp
Current assignee: Commercial Solvents Corp
Priority date: 1961-04-24
Filing date: 1962-04-07
Publication date: 1968-10-24
Also published as: CH397714A; BR6238051D0; US3326775A; GB968560A; DK104163C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 1-Glutaininsäure,'insbesondere durch Vergärung von Nährböden, die gewisse ungesättigte Fettsäuren enthalten, mit 1-G-lutaminsäure erzeugenden Stämmen von Brevibacterium divaricatum. Bisher ist Glutaminsäure erfolgreich durch Vergärung unter Verwendung des Organismus Brevibacterium divaricatum hergestellt worden. Dieser Organismus erzeugt jedoch !-Glutaminsäure in geringen Ausbeuten, wenn ein Gärmedium gebraucht wird, das nur eine Kohlehydratquelle, eine Stickstoffquelle, eine Phosphatquelle und eine Kaliumquelle enthält. Selbst der Zusatz von Spurenmengen an Mineralsalzen, wie PeSO. und MnSO. liefert nur eine geringe Erhöhung der Ausbeute. Um das Produkt in befriedigenden Ausbeuten zu erhalten, ist es deshalb bisher notwendig gewesen, dem Gärmedium eine Biotinquelle, wie Casate, Pepton, Maismaischeflüssigkeit, Rübenextrakt, Hefeextrakt, Kleieextrakt usw. oder auch reines Biotin zuzusetzen.

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Es wurde nun ein Verfahren gefunden, durch das 1-Glutaminsäure in einem Gärmedium "bestehend aus einer geeigneten Kohlehydratquelle, einer geeigneten Stickstoffquelle, einer geeigneten Phosphatquelle und einer geeigneten Kaliumquelle ohne Einschluss eines der vorerwähnten biotinhaltigen Materialien hergestellt werden kann. Das neue ^erfahren ist nicht nur wirtschaftlich und wirkungsvoll, sondern gestattet auch eine volle Ausnutzung der 1-Glutaminsäure erzeugenden Stämme des Organismus Brevibacterium divaricatum, wie KRRL 3-2311 und HHHI B-2312, die bei der Forthern Utilization Research and Development Division der US-Landwirtscha.ftsabteilung niedergelegt worden sind. Das neue Verfahren ist auch wegen der Leichtigkeit vorteilhaft, mit der die Glutaminsäure erzeugenden Organismen aus dem G-ärmedium nach beendeter Gärung entfernt werden können. Dies bedeutet natürlich einen beträchtlichen Vorteil bei der Gewinnung der Glutaminsäure. Das neue Verfahren stellt daher eine Verbesserung gegenüber früheren Methoden für die Erzeugung von 1-Glutaminsäure durch Vergärung unter Verwendung der oben erwähnten Organismen dar; denn es gestattet die Verwendung leicht erhältlicher und billiger Rohstoffe in dem Gärmedium.

Das Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung von 1-Glutaminsäure besteht darin, dass man den Organismus Brevibacterium divaricatum in einen wässrigen Fährboden impft, der kleine Mengen Oleinsäure, Linolsäure, Linolensäure oder wasserlösliche Salze dieser Säuren bzw. Gemische hiervon enthält. Die Gärung wird vorzugsweise bei Temperaturen im Bereich von etwa 28 bis etwa 31 0 unter submersen Bedingungen der Durchrührung und Belüftung durchgeführt. Kohlehydrate, die im Fährboden zur Erzeugung von 1-Glutaminsäure durch das Verfahren nach der Erfindung gebraucht werden können, sind z.B« Glucose und Fructose oder rohe zuckerhaltige Materialien, wie sie durch Hydrolyse von stärkehaltigen Materialien, Melassen usw. gewonnen werden. Ausser einem Kohlehydrat verlangen die verwendeten KahrbBden auch die Gegenwart einer Stickstoffquelle entweder

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organischer oder anorganischer Form, wie Harnstoff, Ammoniumsalze, z.B. Ammoniumchlorid, Ammoniumsulfat,. Ammoniumtartrat usw. Auch ist eine Kalium- und Phosphorquelle, wie Dikaliumphosphat für geeignete Ausbeuten- erforderlich,und ebenso sollen Spurenmineralien, die Mangan, Magnesium, Eisen usw. in Verbindungen enthalten, z.B. Magnesiumsulfat, Ferrosulfat, Mangansulfat usw., vorhanden sein.

Es wurde gefunden, dass befriedigende Ausbeuten an l-Glutaminsäure erhalten werden können, wenn man Olein-, Linol- und Linolensäure oder deren wasserlösliche Salze bzw. Gemische hiervon in Mengen von etwa 0,01 bis etwa 0,1 Volum-$ des Gärmediums verwendet. Vorzugsweise gebraucht man etwa 0,03 f der ungesättigten Fettsäuren auf die Raummenge Gärmedium.

TJm den Gärungsorganismen ungesättigte Fettsäuren zur Verfügung zu stellen, erwies es sich als zweckmässig, ein Emulgiermittel zu gebrauchen. Irgendein geeignetes Emulgiermittel, wie z.B. das Mineralöl oder handelsübliche Emulgiermittel, wie Tween-Emulgiermittel, die aus Polyoxyäthylensorbitfettsäureestern bestehen, können verwendet werden. Wenn man kein Emulgiermittel benutzt, hat die ungesättigte Fettsäure die Neigung, sich an der Oberfläche des Gärbehälters abzulagern und steht deshalb für den GärOrganismus nicht zur Verfügung.

Bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung hält man das Gärmittel auf einem pH-Wert im Bereich von etwa 6 bis etwa 9 während der ganzen Gärung, die gewöhnliche innerhalb 2 bis 3 Tagen beendet ist, wenn man sie unter Belüftung durchführt.

. ' Nach Erzeugung der 1-Glutaminsäure durch Vergärung des O-pganismus Brevibacterium divaricatum gemäss dem vorstehenden Verfahren nach der Erfindung kann man die 1-Glutaminsäure in geeigneter Weise gewinnen. Eine solche Gewinnungsmethode besteht in der Entfernung der Zellen aus dem Gärmedium durch Filtration oder Zentrifugieren, Kondensation des anfallenden Filtrates» Einstellung des pH-Wertes des Filtrates auf etwa 3»2

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durch. Säurezugabe und Kristallisierung der Glutaminsäure "bei verminderten Temperaturen. Wenn man das Verfahren nach der Erfindung befolgt, zeigt es sich, dass die Filtrations- oder Zentrifugi ermas snahmen viel leichter durchgeführt werden kennen* Man benötigt weit weniger !Filterhilfsmittel, um eine Filtration zu erreichen, und die filtration verläuft sehr rasch, wenn man das vorliegende Verfahren anwendet. Auch, eine Zentrifugierung wird sehr leicht durchgeführt, wenn man dieses Verfahren anwendet, weil die Zellen des Organismus das Bestreben haben, sich abzusetzen und nicht in Suspension bleiben. Wenn ein Produkt von einem höheren Reinheitsgrade gewünscht ist, kann das kondensierte Filtrat zunächst einer Behandlung an einem Ionenaustauschharz unterzogen werden, um andere Verunreinigungen vor der Kristallisation zu entfernen, lach der Adsorption am Ionenaustauschharz kann die !-Glutaminsäure dann daraus eluiert und wieder kondensiert werden, um dann die Glutaminsäure bei verminderter Temperatur zu kristallisieren und durch Ab säuern zu gewinnen.

Statt reine ungesättigte fettsäuren anzuwenden, kann man auch beim Verfahren nach der Erfindung natürliche oder künstliche Substanzen gebrauchen, die genügende Mengen der Fettsäuren oder ihrer Sala®, wie beim vorliegenden Verfahren beschrieben, enthalten» Substanzen, wie die meisten Öle vegetabilischer oder tierischer Herkunft, oder Antischaummittel«, Emulgiermittel ust,, die daraus hergestellt sind, enthalten ausreichende Mengen der Fettsäure nach der Erfindung und können deshalb als Quelle der ungesättigtes, fettsäure bei der Herstellung von l-Glutaminsäur® durch d©n Organismus Bre¥ibacterium divarioatum gebraucht werden*

-Di© nachstehenden Beispiele dienen lediglich, zur Erläuterung, jedoch nicht zur Beschränkung bezüglich, der besonderen Bestandteile oder ihrer Mengen oder sonstiger "besonderer Arbeitebedingungen«

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Beispiel 1

Es wurde ein Nährboden zubereitet, der in Raumteilen

10 $> Glucose, 0,8 $ Harnstoff, 0,1 # K₂HPO., 0,05 f» MgSO₄ 0,0002 # (2 Teile je Million) FeSO₄ und 0,0002 fa MhSO₄ enthielt, Der pH-Wert des Mediums wurde auf 7,5 mit UH-OH eingestellt. Mehrere Gärungen wurden in 500 ml-Kolben durchgeführt, in die 30 ml dieses Grundnährbodens zuzüglich der YerSuchsvariante gegeben wurden. Die Kolben wurden mit Brevibacterium divaricatum NHHL B-2312 beimpft. In Anteilen wurde Harnstoff zugegeben, um den pH-Wert im Bereich zwischen 7,0 und 8,0 zu halten. Während der ganzen Beimpfung wurde eine Temperatur von 30 0 aufrechterhalten, und die Kolben wuiuen durch einen Drehschüttler 50 Stunden lang gerührt. Die Gärungsergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle:

Tabelle

Zellgewicht in g Glutaminsäure/ mg/g Medium 1 Medium

Grundstoff allein 0,2 0

Grundstoff +Oleinsäure

(in Mineralöl)*

0,01 $ 3,0 23

0,03 $> 7,8 35

0,1 # 11,4 4

Grundstoff + Linolsäure
(in Mineralöl)»

0,05 i> 7,5 38

Grundstoff + Linolensäure
(in Mineralöl)»

0/ <d> 8,8 27

Grundstoff + Natriumoleat

0,06 $ 7,8 22

* Die Fettsäuren wurden mit Mineralöl vermischt, um eine 10 $-ige Fettsäurelösung zu erhalten.

Beispiel 2

Das Verfahren des Beispiels 1 wurde unter Verwendung von Brevibaoteriua divaricatum NHRL B-2311 statt Brevibaeterium divarioatum NHHL B-2312 durchgeführt. Es wurden ähnliche Ergebnisse wie im Beispiel 1 erhalten.

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Claims

P at ent ansprttch e

1.. Yerfahren zur Herstellung von !-Glutaminsäure durch Züchtung des Organismus Brevibaeterium divarieatum in einem wässrigen lährboden, dadurch gekennzeichnet, dass die Gärung in Gegenwart einer ungesättigten Säure, wie Oleinsäure, Linolsäure, Linolensäure, deren wasserlöslichen Salzen oder Mischungen hiervon durchgeführt wird*

2. Yerfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ungesättigten fettsäuren in Form ihrer wasserlöslichen Salze vorhanden sind,

3* Yerfahren .nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stamm HiEl B-2311 von Brevibacterium divarioatum verwendet wird.

4. Yerfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stamm HEEL B-2312 von Brevibacterium divaricatum verwendet wird.

5. Yerfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleinsäuremenge etwa Qj01 bis etwa 0,1 Yolum-$ des Gärmediums beträgt.

6« Yerfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Linolsäuremenge etwa 0,01 bis etwa 0,1 Yolum-5S des Gärmediums beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die LinoXemsäuremenge etwa 0,01 bis etwa 0,1 YoI^-Sm-^ des Gärmediums beträgt.

8. Yerfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gärmedium verwendet wird, das eine Kohl ehydratqtielle, eine Phosphat quelle, eine Kalium<iuelle» eine Stickstoff quelle, eine Spur Mineralsalz und Oleinsäure, Linolsäure, Linolensäure, wasserlösliches Salz einer solchen Säure oder Mischungen enthält.

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