DE1767612B - Process for the production of 5 dehydroshikimic acid by aerobic culturing of microorganisms - Google Patents

Process for the production of 5 dehydroshikimic acid by aerobic culturing of microorganisms

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DE1767612B
DE1767612B DE1767612B DE 1767612 B DE1767612 B DE 1767612B DE 1767612 B DE1767612 B DE 1767612B
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dehydroshikimic acid
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microorganisms
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Pending
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German (de)
Inventor
Kazumi; Ueda Hirojuki; Ikumo Masahiko; Hofu Yamaguchi Araki (Japan)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KH Neochem Co Ltd
Original Assignee
Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd

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Description

1 .21 .2

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung aminsäure, Alanin und andere) und Vitamine (wieThe invention relates to a process for the preparation of amic acid, alanine and others) and vitamins (such as

von 5-Dehydroshikimisäure durch aerobes Züchten z. B. p-Aminobenzoesäure, Biotin, Thiamin, Panto-of 5-dehydroshikimic acid by aerobic cultivation e.g. B. p-aminobenzoic acid, biotin, thiamine, panto-

von Mikroorganismen in einem flüssigen Nährmedium thensäure u. dgl.) zugesetzt werden. Als nährstoff-of microorganisms in a liquid nutrient medium (thenic acid and the like) are added. As a nutrient

bei hierfür üblichen Temperatur- und pH-Wert-Ver- haltige Materialien können auch noch Hefeextrakt,with the usual temperature and pH-value-related materials, yeast extract,

hältnissen. 5-Dehydroshikimisäure kann sowohl als 5 Sojabohnenmehl-Hydrolysatlösung, Maisquellwasser,conditions. 5-dehydroshikimic acid can be used as 5 soybean meal hydrolyzate solution, corn steep liquor,

Ausgangsmaterial für die Gewinnung von aromatischen Pepton, Proteinhydrolysat, Fleischextrakt, ein Hy-Starting material for the production of aromatic peptone, protein hydrolyzate, meat extract, a hy-

Aminosäuren als auch als Medikament verwendet drolysat mikrobieller Zellen, ein FischeiweißhydrolysatAmino acids are used as a drug as a microbial cell drolysate, a fish protein hydrolyzate

werden; es wird erwartet, daß ihr Gebrauch in u. dgl. Verwendung finden.will; their uses are expected to find use in and the like.

Zukunft stark zunehmen wird. Der Grund hierfür Die 5-Dehydroshikimisäuregärung wird unter aero-Will increase sharply in the future. The reason for this The 5-dehydroshikimic acid fermentation is under aero-

besteht darin, daß 5-Dehydroshikimisäure von leben- io ben Bedingungen durchgeführt. Die Zuchttemperaturis that 5-dehydroshikimic acid carried out by living io ben conditions. The breeding temperature

den Körpern als Vorstufe in der Biosynthese von liegt bei 25 bis 400C, vorzugsweise bei 27 bis 37° C. Dathe bodies as a preliminary stage in the biosynthesis of is at 25 to 40 0 C, preferably at 27 to 37 ° C. Da

aromatischen Aminosäuren benutzt wird, die in das pH des Nährmediums die Neigung zeigt, währendaromatic amino acids is used, which shows the tendency while in the pH of the nutrient medium

Proteinen und p-Aminobenzoesäure, die zur Vitamin der Fermentation zu sinken, ist es vorteilhaft, denProteins and p-aminobenzoic acid, which contribute to the vitamin's fermentation decrease, it is beneficial to the

B-Gruppe gehört, enthalten sind. pH-Wert mit einem geeigneten NeutralisationsmittelB group is included. pH value with a suitable neutralizing agent

Frühere Forscher haben berichtet, daß 5-Dehy- 15 auf 5,5 bis 7,2 einzustellen, um eine hohe Ausbeute zuPrevious researchers have reported adjusting 5-Dehy-15 to 5.5 to 7.2 for high yield

droshikimisäure durch Züchten von Escherichia coli erzielen.obtain droshikimic acid by growing Escherichia coli.

(J. Am. Chem. Soc, 75, S. 5567 [1953]) und Neu- Als Neutralisationsmittel können Alkalien, wie z. B. rospora (Biochem. J. 68, S. 168 [1958]) gebildet wird. Ammoniak, Natrium- oder Kaliumhydroxid verwen-Es wurde jedoch berichtet, daß Escherichia coli nur det werden. Es ist auch möglich, für diesen Zweck 100 bis 200y/ml dieser Substanz speichern kann; 20 Ammoncarbonat, Calciumcarbonat, Calciumhydroxid, bezogen auf die in das Nährmedium eingebrachte Harnstoff u. dgl. zu verwenden. Nach 3- bis 6tägigem Kohlenstoffquelle entspricht dies einer Ausbeute von Züchten ist 5-Dehydroshikimisäure angehäuft, maximal 4°/0. Bei der Verwendung von Neurospora Nach dem Züchten werden die mikrobiellen Zellen wurde Dehydroshikimisäure chromatographisch nach- z. B. durch Filtrieren oder Zentrifugieren aus dem gewiesen; quantitative Ergebnisse wurden nicht ange- 25 Fermentationsmedium entfernt, und das Filtrat wird geben. nach einer geeigneten Methode behandelt, z. B. durch Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver- Aktivkohle-Adsorption, Behandlung mit einem Ionenfahren zur Gewinnung von 5-Dehydroshikimisäure mit austauscherharz oder durch organische Lösungsmittelhöherer Ausbeute anzugeben. Extraktion — einfach oder kombiniert —, um eine Ausgehend von der Herstellung von 5-Dehydro- 30 5-Dehydroshikimisäure-Lösung zu erhalten. Die 5-Deshikimisäure durch aerobes Züchten von Mikro- hydroshikimisäure kann durch Konzentration unter erzeugnissen in einem flüssigen Nährmedium bei hier- reduziertem Druck und Kristallisation gewonnen werfür üblichen Temperatur- und pH-Wert-Verhältnissen den. Die Kristalle des gewünschten Produktes werden besteht die Erfindung darin, daß man Corynebac- auf übliche Weise abgetrennt.(J. Am. Chem. Soc, 75, p. 5567 [1953]) and Neu- As neutralizing agents, alkalis, such as. B. rospora (Biochem. J. 68, p. 168 [1958]). Use ammonia, sodium or potassium hydroxide. However, it has been reported that Escherichia coli are only det. It is also possible to store 100 to 200y / ml of this substance for this purpose; 20 ammonium carbonate, calcium carbonate, calcium hydroxide, based on the urea and the like introduced into the nutrient medium. After 3 to 6tägigem carbon source, this corresponds to a yield of breeding is accumulated 5-dehydroshikimic acid, more than 4 ° / 0th When using Neurospora after culturing the microbial cells, dehydroshikimic acid was chromatographed after- z. B. by filtration or centrifugation from the indicated; quantitative results have not been removed from fermentation medium and the filtrate will give. treated by a suitable method, e.g. B. by The invention is based on the object of providing a Ver activated charcoal adsorption, treatment with an ion method for the production of 5-dehydroshikimic acid with exchange resin or by organic solvent higher yield. Extraction - simple or combined - to obtain a starting from the preparation of 5-dehydro- 30 5-dehydroshikimic acid solution. The 5-deshikimic acid by aerobic cultivation of micro-hydroshikimic acid can be obtained by concentration among products in a liquid nutrient medium under reduced pressure and crystallization for the usual temperature and pH value conditions. The invention consists in separating the crystals of the desired product in the usual way.

terium glutamicum ATCC 21179 als Mikroorganis- 35 Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung derterium glutamicum ATCC 21179 as a microorganism 35 The following examples serve to explain the

mus einsetzt. Erfindung.mus begins. Invention.

Eine Kultur des erfindungsgemäß einzusetzendenA culture of the to be used according to the invention

Mikroorganismus ist ohne Einschränkung der Öffent- Beispiel 1 lichkeit zugänglich gemacht worden in der »AmericanMicroorganism is without limitation the public Example 1 has been made accessible in the »American

Type Culture Collection«, in der er als ATCC 21179 4.0 Eine Saatkultur des Corynebacterium glutamicumType Culture Collection «, in which it is listed as ATCC 21179 4.0 A seed culture of Corynebacterium glutamicum

identifiziert ist. Wie bereits oben festgestellt wurde, ATCC 21179 wurde erhalten, indem ein Nährmedium,is identified. As stated above, ATCC 21179 was obtained by adding a nutrient medium,

beträgt die Ausbeute an 5-Dehydroshikimisäure bei welches Pepton (1 g/dl), Fleischextrakt (1 g/dl), Hefe-is the yield of 5-dehydroshikimic acid in which peptone (1 g / dl), meat extract (1 g / dl), yeast

der bekannten Verwendung von Escherichia coli extrakt (0,5 g/dl), Natriumchlorid (0,3 g/dl) und GIu-the known use of Escherichia coli extract (0.5 g / dl), sodium chloride (0.3 g / dl) and GIu-

maximal 4 %. Unter Einsatz von Corynebacterium kose (2 g/dl) enthielt und ein pH von 7,0 aufwies, mitmaximum 4%. Using Corynebacterium kose (2 g / dl) and had a pH of 7.0, with

glutamicum ATCC 21179 wird eine um praktisch 45 diesem Mikroorganismus beimpft und die Züchtungglutamicum ATCC 21179 is inoculated by practically 45 of this microorganism and the cultivation

50 °/0 erhöhte Ausbeute erzielt. 24 Stunden fortgesetzt wurde.50 ° / 0 increased yield achieved. Continued for 24 hours.

Das Nährmedium enthält eine Kohlenstoff- und Die Fermentation wurde ausgeführt unter Verwen-The nutrient medium contains a carbon and The fermentation was carried out using

eine Stickstoffquelle, anorganische Substanzen und dung eines Fermentationsmediums, das Glukosea nitrogen source, inorganic substances and a fermentation medium, glucose

verschiedene andere Nährstoffe. (10 g/di), Ammonchlorid (0,5 g/dl), Ammonsulfatvarious other nutrients. (10 g / dl), ammonium chloride (0.5 g / dl), ammonium sulfate

Als Kohlenstoffquelle wird im Nährmedium bevor- 50 (1,5 g/dl), KH2PO4 (0,15 g/dl), K2HPO4 (0,05 g/dl),The preferred carbon source in the nutrient medium is 50 (1.5 g / dl), KH 2 PO 4 (0.15 g / dl), K 2 HPO 4 (0.05 g / dl),

zugt Glukose verwendet, aber auch andere ähnliche MgSO4 · 7 H2O (0,05 g/dl), FeSO4 ■ 7 H2O (0,002 g/dl),in addition to glucose used, but also other similar MgSO 4 · 7 H 2 O (0.05 g / dl), FeSO 4 ■ 7 H 2 O (0.002 g / dl),

Kohlenstoffquellen, wie z. B. Fruktose, Mannose, MnSO4 · 4 H2O (0,002 g/dl), Phenylalanin (200 y/ml),Carbon sources such as B. fructose, mannose, MnSO 4 · 4 H 2 O (0.002 g / dl), phenylalanine (200 y / ml),

Galaktose, Maltose, Saccharose, Stärkehydrolysat, Biotin (30 y/1) und CaCO3 (2 g/dl) enthielt. PortionenGalactose, maltose, sucrose, starch hydrolyzate, biotin (30 y / 1) and CaCO 3 (2 g / dl). Servings

Melasse, Glycerin, Essigsäure u. dgl. können allein von je 20 ml des so hergestellten Mediums wurden inMolasses, glycerine, acetic acid and the like can be added to 20 ml of the medium produced in this way

oder im Gemisch verwendet werden. 55 getrennte 500-ml-Sakaguci-Kolben eingebracht, undor used in a mixture. 55 separate 500 ml Sakaguci flasks placed, and

Als Stickstoff quelle können sowohl organische als jeder Kolben wurde sterilisiert. Das sterile Fermen-Both organic and sterilized flasks can be used as nitrogen sources. The sterile ferment

auch anorganische Verbindungen, wie z. B.Ammoniak. tationsmedium in jedem der Kolben wurde mit 1 mlalso inorganic compounds, such as. B. Ammonia. tation medium in each of the flasks was added with 1 ml

Harnstoff, Ammoniumsulfat, Ammoniumchlorid, der Saatkultur beimpft. Die Fermentation wurde inUrea, ammonium sulfate, ammonium chloride, inoculating the seed culture. The fermentation was in

Ammoniumacetat, Ammoniumsalze verschiedener 4 Tagen unter Schütteln bei 280C durchgeführt. InAmmonium acetate, ammonium salts of different 4 days with shaking at 28 0 C. In

anderer organischer Säuren u. dgl. Verwendung finden. 60 jedem Kolben wurde im Medium durchschnittlichother organic acids and the like are used. 60 each flask was averaged in the medium

Anorganische Substanzen, welche in dem Nähr- 4,13 mg 5-Dehydroshikimisäure/ml angesammelt. DieInorganic substances accumulated in the nutrient 4.13 mg 5-dehydroshikimic acid / ml. the

medium enthalten sein können, sind verschiedene Fermentationsmedien wurden dann vereinigt (11medium, different fermentation media were then combined (11

Salze des Eisens, Mangans, Magnesiums, Kobalts, insgesamt) und zur Entfernung der mikrobiellen ZellenSalts of iron, manganese, magnesium, cobalt, in total) and to remove microbial cells

Zinks, Nickels, Chroms u. dgl. ebenso wie verschie- filtriert. Das Filtrat wurde mit HCl auf ein pH vonZinc, nickel, chromium and the like as well as variously filtered. The filtrate was adjusted to pH with HCl

dene Phosphorsäureverbindungen. 65 3,0 eingestellt. Es wurden 500 g Aktivkohle zugesetzt, Als weitere Nährstoffe können dem Nährmedium und es wurde gerührt, um so 5-Dehydroshikimisäuredene phosphoric acid compounds. 65 3.0 set. 500 g of activated charcoal were added, As more nutrients can the nutrient medium and it was stirred to make 5-dehydroshikimic acid

auch wenigstens eine Aminosäure (z.B. Cystin, zu adsorbieren. Die adsorbierte 5-Dehydroshikimisäure Cystein, Phenylalanin, Tyrosin, Tryptophan, Glut- wurde mit 98°/0igem Äthanol eluiert, und das Eluatto adsorb at least an amino acid (such as cystine. The adsorbed 5-dehydroshikimic acid cysteine, phenylalanine, tyrosine, tryptophan, glutamic was eluted with 98 ° / 0 sodium ethanol, and the eluate

wurde unter reduziertem Druck bei etwa 45° C konzentriert. was concentrated under reduced pressure at about 45 ° C.

Der konzentrierte Sirup wurde mit 100 ml 98°/oigem Äthanol versetzt und der dabei entstehende Niederschlag durch Filtration abgetrennt. Nachdem das Äthanol abgedampft war, wurde der entstandene Rückstand in 200 ml Wasser gelöst und filtriert. Das Filtrat wurde unter reduziertem Druck konzentriert und eine kleine Menge 98°/oiges Äthanol zugefügt. Durch Stehenlassen ließ man die erhaltene Lösung abkühlen und erhielt 1,83 g Rohkristalle von 5-Dehydroshikimisäure. Der Schmelzpunkt des umkristallisierten Produktes lag bei 150 bis 151,5° C. Das UV-Adsorptionsspektrum und der Rf-Wert bei der Papier-Chromatographie waren identisch mit denen, die bei den ersten Berichten genannt waren. Reduktion von ammoniakalischem Silbernitrat und Fehling-Reagens sowie die Bildung von 2,4-Dinitrophenyl-hydrazon wurden ebenfalls beobachtet. Die Bildung von Protecatechusäure wurde durch Lösen in konzentriertem HCl bei einer Konzentration von 1 g/dl und Erhitzen auf 100° C beobachtet.The concentrated syrup was treated with 100 ml of 98 ° / o sodium ethanol and the resulting precipitate was separated by filtration. After the ethanol had evaporated, the resulting residue was dissolved in 200 ml of water and filtered. The filtrate was concentrated under reduced pressure and a small amount of 98 ° / o sodium added ethanol. The resulting solution was allowed to cool by standing, and 1.83 g of crude crystals of 5-dehydroshikimic acid was obtained. The melting point of the recrystallized product was 150 to 151.5 ° C. The UV adsorption spectrum and the Rf value in the paper chromatography were identical to those mentioned in the first reports. Reduction of ammoniacal silver nitrate and Fehling's reagent as well as the formation of 2,4-dinitrophenyl hydrazone were also observed. The formation of protecatechuic acid was observed by dissolving it in concentrated HCl at a concentration of 1 g / dl and heating to 100 ° C.

Beispiel2Example2

Wiederholte Vergärungen wurden in ähnlicher Weise ausgeführt wie im Beispiel 1 beschrieben, wobei jedoch das Fermentationsmedium Glukose (10 g/dl), Ammonsulfat (1,5 g/dl), Ammonchlorid (0,5 g/dl), KH2PO4 (0,15 g/dl), K2HPO4 (0,05 g/dl), MgSO4 · 7H2O (0,05 g/dl), FeSO4 ■ 7 H2O (0,002 g/dl), MnSO4 · 4H2O (0,002 g/dl), Biotin (3Oy/!) und CaCO3 (2 g/dl) und außerdem Hefeextrakt, Fleischextrakt, NZ-Amin, Mieki oder Pepton enthielt. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle gezeigt:Repeated fermentations were carried out in a manner similar to that described in Example 1, except that the fermentation medium was glucose (10 g / dl), ammonium sulfate (1.5 g / dl), ammonium chloride (0.5 g / dl), KH 2 PO 4 ( 0.15 g / dl), K 2 HPO 4 (0.05 g / dl), MgSO 4 7H 2 O (0.05 g / dl), FeSO 4 ■ 7 H 2 O (0.002 g / dl), MnSO 4 · 4H 2 O (0.002 g / dl), biotin (3Oy /!) And CaCO 3 (2 g / dl) and also yeast extract, meat extract, NZ-amine, Mieki or peptone. The results obtained are shown in the table below:

Tabelletable

Zusatzstoff
10
Additive
10
Zugesetzte
Menge
(g/dl)
Added
crowd
(g / dl)
Menge an
erzeugter
5-Dehydro-
shikimisäure
(mg/ml)
Amount of
generated
5-dehydro-
shikimic acid
(mg / ml)
Hefeextrakt
Fleischextrakt
NZ-Amin*)
15 Mieki**) ............
Pepton
kein
Yeast extract
Meat extract
NZ-amine *)
15 Mieki **) ............
Peptone
no
1,0
2,0
0,25
1,5
0,25
1.0
2.0
0.25
1.5
0.25
5,82
4,83
2,31
4,92
5,12
1,8
5.82
4.83
2.31
4.92
5.12
1.8

*) NZ-Amin ist ein handelsübliches Caseinhydrolysat.
**) Mieki ist ein handelsübliches Produkt, welches aus der Rückstandslösung eines Glutans oder eines Sojabohnenmehlhydrolysats besteht, aus welchem die Glutaminsäure extrahiert worden ist.
*) NZ-Amin is a commercially available casein hydrolyzate.
**) Mieki is a commercially available product, which consists of the residue solution of a glutan or a soybean meal hydrolyzate from which the glutamic acid has been extracted.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung von 5-Dehydroshikimisäure durch aerobes Züchten von Mikroorganismen in einem flüssigen Nährmedium bei hierfür üblichen Temperatur- und pH-Wert-Verhältnissen, dadurch gekennzeichnet, daß man Corynebacterium glutamicum ATCC 21179 einsetzt. Process for the production of 5-dehydroshikimic acid by aerobically growing microorganisms in a liquid nutrient medium with the usual temperature and pH value conditions, characterized in that Corynebacterium glutamicum ATCC 21179 is used.

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