DE1792748B2 - Process for the production of glucose isomerizing enzyme - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von glucoseisomerisierendem Enzym durch Züchtung r> eines Mikroorganismus der Gattung Streptomyces.The invention relates to a process for the production of glucose isomerizing enzyme by cultivation r> a microorganism of the genus Streptomyces.
Zur Überführung von Glucose in Fructose sind schon die Alkaliverfahren gegebenenfalls unter Verwendung von Anionenaustauschern und das enzymatische Verfahren bekanntgeworden. Bei der praktischen Anwendung haben jedoch beide Verfahrensarten Nachteile gezeigt.The alkali processes may already be used to convert glucose into fructose of anion exchangers and the enzymatic process became known. In practical application however, both types of process have shown disadvantages.
Die Alkaliverfahren, wie sie beispielsweise in den US-PS 23 56 664, 24 87 121 und 27 46 889 beschrieben sind, bedingen den Verlust von Zucker durch Zersetzung. Außerdem ist das Umwandlungsverhältnis ungenügend. The alkali processes such as those described in US Pat. Nos. 2,356,664, 2,487,121 and 2,746,889 cause the loss of sugar through decomposition. In addition, the conversion ratio is insufficient.
Das enzymatische Verfahren zur Überführung von Glucose in Fructose beruht auf der Aktivität von Enzym. Ein bekanntes Enzym ist das durch Bakterien erzeugte j« glucoseisomerierende Enzym.The enzymatic process for converting glucose to fructose is based on the activity of enzyme. A well-known enzyme is that produced by bacteria glucose isomerizing enzyme.
S. Mitsuhashi und Mitarb, waren die ersten, die feststellten, daß das von Lactobacillus pentosus abstammende Enzympräparat in der Lage ist, in begrenztem Ausmaß Glucose in Fructose zu überführen js (). Biol.Chem. 204,1011 -1018 [1953]).S. Mitsuhashi et al., Were the first to discover that Lactobacillus pentosus derived enzyme preparation is able to convert glucose into fructose to a limited extent js (). Biol. Chem. 204,1011-1018 [1953]).
M a rs hai I und Mitarb, stellten in Pseudomonas hydrohila ein Enzym fest, das Glucose in Fructose bei Anwesenheit von Arsenat überführen kann (vgl. Science, 125,648—649 [1957]). Danach wurde mitgeteilt, daß das gleiche Enzym in Aerobacter cloacae von S. Tsumura und Mitarb. (Agr. Biol. Chem., [Japan], 25, 616—625 [1961]) gefunden wurde. Diese glucoseisomerisierenden Enzyme bakteriellen Ursprungs haben alle oder einige der nachfolgenden Mängel bezüglich der Herstellungsweise, der Menge und der Qualität der Ausbeute.M a rs hai I and co-workers, posed in Pseudomonas hydrohila, an enzyme that can convert glucose into fructose in the presence of arsenate (cf. Science, 125, 648-649 [1957]). It was then reported that the same enzyme was found in Aerobacter cloacae of S. Tsumura et al. (Agr. Biol. Chem., [Japan], 25, 616-625 [1961]). This isomerizing to glucose Enzymes of bacterial origin have all or some of the following deficiencies relating to Production method, the amount and the quality of the yield.
1. Bei der Herstellung eines glucoseisomerisierenden Enzyms aus Bakterien erfordert das Züchtungsmedium die Einbeziehung von teurer reiner D-Xylose. >0 1. In producing a glucose isomerizing enzyme from bacteria, the culture medium requires the inclusion of expensive pure D-xylose. > 0
2. Die Ausbeute an Enzym ist gering.2. The yield of enzyme is low.
3. Die Isomerisierungsreaktion, die auf die Verwendung des Enzyms zurückzuführen ist, erfordert die Anwesenheit von schädlichem Arsenat und/oder Mn + +. 3. The isomerization reaction due to the use of the enzyme requires the presence of harmful arsenate and / or Mn ++.
4. Dem erhaltenen glucoseisomerisierendem Enzym fehlt zu sehr die für die technische Anwendung erforderliche Konstanz der Qualität.4. The glucose isomerizing enzyme obtained lacks too much that for industrial use required constancy of quality.
Wegen dieser Mangel waren sie bis jetzt nicht für die industrielle Produktion und Verwertung brauchbar. Daher wurde die Isomerisierungsreaktion unter Verwendung dieser Enzyme bis jetzt nicht in die technische Praxis umgesetzt.Because of this deficiency, they have not been usable for industrial production and utilization until now. Therefore, the isomerization reaction using these enzymes has not been made technical up to now Implemented in practice.
Aus der Veröffentlichung »A Study on Isomerization b5 of Dextrose by a Streptomyces Strain« der Agricultural Chemical Society of Japan über das Jahrestreffen in Sapporo im Juli 1964, S. 92,93, ist ferner bereits die Verwendung eines Sreptomyces-Stammes zur Gewinnung von Glucoseisomerase bekannt. Dieses bekannte Verfahren befaßt sich jedoch lediglich mit dem Assimilieren eines Mikroorganismus von Streptomyces in Anwesenheit von Xylose, was die obenerwähnten Nachteile mit sich bringt.From the publication “A Study on Isomerization b5 of Dextrose by a Streptomyces Strain "of the Agricultural Chemical Society of Japan through the annual meeting in Sapporo in July 1964, p. 92,93, is also the use of a Sreptomyces strain for the production known from glucose isomerase. However, this known method is only concerned with Assimilating a Streptomyces microorganism in the presence of xylose, resulting in the above Brings disadvantages.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines glycoseisomerisierenden Enzyms, das frei von den obenerwähnten Mangeln ist und ausreichende industrielle Anwendbarkeit besitzt.The object of the present invention is a process for the preparation of a glycose isomerizing enzyme which is free from the above-mentioned defects and sufficient possesses industrial applicability.
Gemäß der Erfindung wird glucoseisomerisierendes Enzym erhalten, indem man einen xylanassimilierenden und glucoseisomerisierendes Enzym bildenden Stamm von Streptomyces in einem Xylan oder xylanhaliiges Material enthaltenden Medium züchtet. Solche Stämme von Streptomyces sind Streptomyces flavovirens (ATCC Nr. 3320), Streptomyces achromogenus (ATCC Nr. 12 767), Streptomyces echinatus (ATCC Nr. 21 133) und Streptomyces albus (ATCC N r. 21 230).According to the invention, glucose isomerizing enzyme is obtained by assimilating a xylan and glucose isomerizing enzyme-forming strain of Streptomyces in a xylan or xylan-related Medium containing material grows. Such strains of Streptomyces are Streptomyces flavovirens (ATCC No. 3320), Streptomyces achromogenus (ATCC No. 12 767), Streptomyces echinatus (ATCC No. 21 133) and Streptomyces albus (ATCC No. 21 230).
Die Assimilierung von Xylan bedeutet die Produktion von Xylanase, welche Xylan oder Derivate, die D-Xyloseeinheiten in xylanhaitigem Material aufweisen, hydrolysieren kann.The assimilation of xylan means the production of xylanase, which xylan or derivatives that D-xylose units in xylanhaitigem material, can hydrolyze.
Xylyn besteht hauptsächlich aus D-Xyloseeinheiten und ist eine der Hauptkomponenten von Hemicellulose, die in praktisch allen Landpflanzen vorkommt. D-Xylose wird technisch durch Säurehydrolyse von Xylan hergestellt.Xylyn consists mainly of D-xylose units and is one of the main components of hemicellulose, which occurs in practically all land plants. D-xylose is technically made by acid hydrolysis of xylan manufactured.
Zu den xylanhaltigen Materialien, die für die vorliegende Erfindung verwendbar sind, gehören alle xylanhaltigen Landpflanzen, wie Stroh, Weizen, Kleie, Maiskolben, Maishülsen, Reiskleie und Holz sowie Derivate davon einschließlich der Abwässer, die bei der Verarbeitung solcher Landpflanzenmaterialien anfallen, wie die verschiedenen Arten der Zellstoffabfälle und -ablaugen sowie insbesondere Maisquellwasser. Der Ausdruck »xylanhaltiges Material«, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf alle Materialien, die Substanzen enthalten, die nach Hydrolyse durch die vom erfindungsgemäß zu verwendenden Mikroorganismus erzeugte Xylanase solche Substanzen wie D-Xylose erzeugen, die zur Herstellung von glucoseisomerisierendem Enzym führen.The xylan-containing materials useful in the present invention include all xylan-containing land plants, such as straw, wheat, bran, corn on the cob, corn husk, rice bran, and wood as well Derivatives thereof, including the effluent resulting from the processing of such land plant materials, such as the various types of pulp waste and waste liquor and, in particular, corn steep liquor. Of the As used herein, the term "xylan-containing material" refers to any material that Contain substances which, after hydrolysis by the microorganism to be used according to the invention produced xylanase produce such substances as D-xylose, which for the production of glucose isomerizing Lead enzyme.
Es wurde gefunden, daß ein glucoseisomerisierendes Enzym erfindungsgemäß in bemerkenswert hoher Ausbeute erzeugt wird.It has been found that a glucose isomerizing enzyme according to the present invention is remarkably high Yield is generated.
Die Kultur zur Herstellung des glucoseisomerisierenden Enzyms wird gewöhnlich in einem wäßrigen Medium, üblicherweise bei etwa 300C, unter aeroben Bedingungen, durchgeführt.The culture for producing the glucoseisomerisierenden enzyme is used usually in an aqueous medium, usually at about 30 0 C under aerobic conditions is carried out.
Die Zugabe von Kobaltsalz erhöht die Ausbeute an glucoseisomerisierendem Enzym in bemerkenswerter Weise. Daher werden gewöhnlich 1 χ ΙΟ-3 Mol Kobaltsalz dem Medium zugesetzt.The addition of cobalt salt remarkably increases the yield of glucose isomerizing enzyme. Therefore, usually 1 χ ΙΟ- 3 moles of cobalt salt are added to the medium.
Bei der tatsächlichen Züchtung tritt das glucoseisomerisierende Enzym gewöhnlich in den Zellen auf. Nach beendeter Züchtung werden daher die Zellen, weiche eine reiche Quelle an Enzym darstellen, von der Brühe abgetrennt. Das lösliche Enzym kann ebenfalls als Enzymquelle verwendet werden.When actually cultured, the glucose isomerizing enzyme usually appears in the cells. Therefore, after the completion of the cultivation, the cells, which are a rich source of the enzyme, are obtained from the Separated broth. The soluble enzyme can also be used as a source of enzyme.
Die Umwandlung von Glucose in Fructose wird durchgeführt, indem man dieses Enzym auf die Glucoselösung einwirken läßt. Das durch den Mikroorganismus der genus Streptomyces erzeugte Enzym ist über einen weiten Bereich von pH, Temperatur und Glucosekonzentration wirksam und zeigt sich daher besonders vorteilhaft für die Anwendung bei der technischen Glucoseisomerisierung.The conversion of glucose to fructose is done by putting this enzyme on the Let the glucose solution take effect. The enzyme produced by the microorganism of the genus Streptomyces is Effective over a wide range of pH, temperature and glucose concentration and therefore shows itself to be effective particularly advantageous for use in technical glucose isomerization.
Gcwünschtenfalls kann die Glucoseisomeirisicrung in einem solchen Ausmaß durchgeführt werden, daß bis zu etwa 50% der anfänglichen Glucose in Fructose überführt werden.If desired, the glucose isolation can be carried out in to such an extent that up to about 50% of the initial glucose is in fructose be convicted.
Dies führt zur Erzeugung eines Sirups, der praktisch die Süßungseigenschaften von Invertzucker hat.This results in the production of a syrup that is convenient has the sweetening properties of invert sugar.
Die Isomerisierung durch das erfindungsgemäß hergestellte Enzym kann bei einem pH-Wert zwischen etwa 5,5 und etwa 8, vorzugsweise zwischen etwa 6,8 und etwa 7,2, durchgeführt werden, wobei 7 der Optimalwert ist. Die Reaktionstemperatur kann zweckmäßig im Bereich zwischen etwa 45°C und etwa 800C liegen, wobei der Bereich zwischen etwa 600C und etwa 70° C bevorzugt \tl The isomerization by the enzyme prepared according to the invention can be carried out at a pH between about 5.5 and about 8, preferably between about 6.8 and about 7.2, 7 being the optimum value. The reaction temperature may suitably be in the range between about 45 ° C and about 80 0 C., with the range between about 60 0 C and about 70 ° C preferably \ tl
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.The following examples illustrate the invention.
Ein vorsterilisiertes Medium von 400 ml, das 3% Weizenkleie (mit einem Xylangehalt von 21%), 4% Reismaischwasser, 0,1% MgSO4 · 7 H2O und 0,3% NaCl enthielt, wurde mit Streptomyces albus, Stamm YT-No. 44, geimpft und unter Schütteln 20 bis 30 Stunden bei einer Temperatur von 300C kultiviert. Aus diesem Ansatz erhaltene Saat wurde in 10 Liter Medium vorstehender Zusammensetzung transplantiert und weiter unter Belüftung mit einem Schüttelfermentiergerät kultiviert (Belüftungswert 7,5 Liter/Min; 200 U/Min; 300C). Die Aktivität des Glucose isomerisierenden Enzyms in den Zellen erreicht innerhalb 20 bis 25 Stunden ihr Maximum. Die Aktivität des glucoseisomerisierenden Enzyms wurde mit folgender Reaktionsmischung bestimmt:A pre-sterilized medium of 400 ml containing 3% wheat bran (with a xylan content of 21%), 4% rice mash water, 0.1% MgSO 4 · 7 H 2 O and 0.3% NaCl was treated with Streptomyces albus, strain YT -No. 44, inoculated and cultivated with shaking for 20 to 30 hours at a temperature of 30 ° C. The seeds obtained from this batch were transplanted into 10 liters of medium of the above composition and further cultivated with aeration with a shaking fermenter (aeration value 7.5 liters / min; 200 rpm; 30 ° C.). The activity of the glucose isomerizing enzyme in the cells reaches its maximum within 20 to 25 hours. The activity of the glucose isomerizing enzyme was determined with the following reaction mixture:
0,2 m Phosphatpuffer-Lösung (pH 7,5) 0,5 ml
1 mGlucose-Lösung 0,2 ml0.2 m phosphate buffer solution (pH 7.5) 0.5 ml
1 mglucose solution 0.2 ml
0,1 m MgSO4 · 7 H2O-Lösung 0,1 ml0.1 M MgSO 4 · 7 H 2 O solution 0.1 ml
Enzym-Lösung 0,2—0,3 mlEnzyme solution 0.2-0.3 ml
Der vorstehende Ansatz wurde auf ein Gesamtvolumen von 2 ml mit Wasser aufgefüllt und bei 700C 1 h inkubiert. Die Reaktion wurde durch Zusatz von 2 ml 0,5 m Perchlorsäure gestoppt. Der Fructosegehalt wurde nach der Cystein-Carbazol-Methode bestimmt. Die Menge Enzym, die aus Glucose 1 mg Fructose pro Stunde bei 70°C und den obigen Versuchsbedingungen erzeugt, wird als eine Enzymeinheit definiert.The above approach was made up to a total volume of 2 ml with water and incubated at 70 ° C. for 1 h. The reaction was stopped by adding 2 ml of 0.5 M perchloric acid. The fructose content was determined by the cysteine-carbazole method. The amount of enzyme which produces 1 mg of fructose per hour at 70 ° C. and the above test conditions from glucose is defined as one enzyme unit.
Aus 50 ml der obigen Kulturlösung wird die Zellmasse durch Zentrifugieren abgetrennt, mit Wasser gewaschen, in Wasser suspendiert und 15 min mit 1OkHz beschallt. Nach der Schallbehandlung werden 30 ml der überstehenden Lösung gewonnen und als Enzymquelle verwendet. Die Enzymaktivität betrug 623 Einheiten.The cell mass is separated from 50 ml of the above culture solution by centrifugation, with water washed, suspended in water and sonicated for 15 min at 10 kHz. After the sound treatment will be Obtained 30 ml of the supernatant solution and used as a source of enzyme. The enzyme activity was 623 Units.
Zu dieser Enzymlösung wurden dann 50 g Glucose, 5 ml 0,1 m MgSO4 · 7 H2O, 25 ml 0,2 m Phosphatpuffer-Lösung (pH 7,5) und Wasser gegeben. Das Gesamtvolumen wurde mit Wasser auf 100 ml eingestellt. Die Mischung wurde bei 650C 50 h inkubiert, während der pK-Wert während der Reaktion zwischen 6,8—7,2 gehalten wurde. Nach Beendigung der Reaktion wurde50 g of glucose, 5 ml of 0.1 M MgSO 4 · 7 H 2 O, 25 ml of 0.2 M phosphate buffer solution (pH 7.5) and water were then added to this enzyme solution. The total volume was adjusted to 100 ml with water. The mixture was incubated at 65 0 C for 50 h, while the pK value was maintained during the reaction between 6.8-7.2. After the reaction was finished
ίο der Niederschlag durch Zentrifugieren entfernt und die
überstehende Flüssigkeit mit einem Ionenaustauscher-Harz zur Entfernung von anorganischem Salz und
Protein behandelt und dann im Vakuum eingedampft.
Es wurde ein süßer Sirup, bestehend aus 54% Glucose und 46% Fructose erhalten. Aus dieser Mischung wurde
nach herkömmlichen Verfahren durch Zugabe von Kalkmilch Komplexe aus Fructose und Calcium
abgetrennt. Die erhaltene Fructose wurde weiter entfärbt und nach Konzentrierung durch Verminderung
des Druckes zur Entfernung von Lösungsmittel kristallisiert. Es wurden 11 g Fructose erhaJten.ίο the precipitate is removed by centrifugation and the supernatant liquid is treated with an ion exchange resin to remove the inorganic salt and protein and then evaporated in vacuo.
A sweet syrup consisting of 54% glucose and 46% fructose was obtained. Complexes of fructose and calcium were separated from this mixture using conventional methods by adding milk of lime. The obtained fructose was further decolorized and, after concentration, crystallized by reducing the pressure to remove solvent. 11 g of fructose were obtained.
Das Produkt wurde papierchromatographisch auf Fructose untersucht, wobei Phenol : Wasser (4:1) oder Pyridin : Butane! : Wasser (4:6:3) als Lösungsmittel verwendet wurden. Ein Resorcin-Reagenz, welches eine rote, für Ketose spezifische Färbung erzeugt, wurde als Mittel zur Identifikation verwendet. Hierdurch wurde festgestellt, daß der Rf-Wert genau dem Rf-Wert von Vergleichsfructose entspricht. Die Drehung einer Lösung des Produktes war ebenfalls genau gleich dem Wert einer Standardfructoselösung.The product was examined for fructose by paper chromatography, phenol: water (4: 1) or Pyridine: butane! : Water (4: 6: 3) were used as a solvent. A resorcinol reagent which is a red color generated specific for ketosis was used as a means of identification. This became found that the Rf value corresponds exactly to the Rf value of comparative fructose. The twist of a Solution of the product was also exactly equal to the value of a standard fructose solution.
In diesem Beispiel wurde reines Xylan als Kohlenstoffquelle des Mediums verwendet sowie Streptomyces flavovirens ATCC Nr. 3320, Streptomyces achromogenus ATCC Nr. 12 767, Streptomyces echinatus NIHJ 180 (= ATCC 21 133) und Streptomyces albus YT-Nr. 4 (= ATCC 21 230) verwendet.In this example, pure xylan was used as the carbon source of the medium and Streptomyces flavovirens ATCC No. 3320, Streptomyces achromogenus ATCC No. 12,767, Streptomyces echinatus NIHJ 180 (= ATCC 21 133) and Streptomyces albus YT no. 4 (= ATCC 21 230) is used.
Diese Mikroorganismen wurden in ein Medium von 50 ml bei 300C kultiviert, welches 1% Polypepton, 0.3% K2HPO4,0,1% MgSO4 · 7 H2O und 0,5% Xylan enthielt. Nach der Impfung wurde das Medium geschüttelt. Nach der Kultivierung wurden die Zellen durch Zentrifugieren gesammelt und die gesammelten Zellen nach dem Waschen mit Wasser in Wasser suspendiert und 150 min mit 1OkHz beschallt. Nach dieser Schallbehandlung wurde 20 ml überstehende Flüssigkeit gewonnen und als Enzymlösung verwendet. Die Aktivitäten der erhaltenen Enzymlösungen sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben:These microorganisms were cultured in a medium of 50 ml at 30 0 C, containing 1% polypeptone, 0.3% K 2 HPO 4, 0.1% MgSO 4 · 7H 2 O and 0.5% xylan. After inoculation, the medium was shaken. After the cultivation, the cells were collected by centrifugation and, after washing with water, the collected cells were suspended in water and sonicated at 10 kHz for 150 min. After this sonic treatment, 20 ml of the supernatant liquid was collected and used as an enzyme solution. The activities of the enzyme solutions obtained are shown in the following table:
Medium)Medium)
Die in Tabelle I gezeigte Enzymaktivität gibt die Fructosemenge wieder, die erzeugt wurde, wenn 80 ml der 0,1 m Glucoselösung mit 20 ml Enzymlösung 1 h bei 70°C reagieren gela-ssen werden. Obwohl Unterschiede in der Enzymaktivität bestehen, ergab jeder xylanassimilierende Stamm Glucose isoinerisiercndes Enzym.The enzyme activity shown in Table I represents the amount of fructose produced when 80 ml the 0.1 M glucose solution with 20 ml enzyme solution for 1 h 70 ° C react. Though differences consist in enzyme activity, each xylane assimilating strain gave glucose isoinerizing enzyme.
IIIIII
Ein baatmedium (50 ml) aus 1% Xylose, 1% Polypepion, 0,3% K2HPO4, 0,1% MgSO4 ■ 7 H2O wurde in einen Kolben gegeben und sterilisiert. Dann wurde Streptomyces ;.lbus YT-No. 4 ( = ATCC 21 230) in das Medium eingeimpft und 3d bei 30°C kultiviert. Diese Kultur wurde dann als Saat für den folgenden Versuch verwendet.A build-up medium (50 ml) composed of 1% xylose, 1% polypepion, 0.3% K 2 HPO 4 , 0.1% MgSO 4 · 7 H 2 O was placed in a flask and sterilized. Then Streptomyces; .lbus YT-No. 4 (= ATCC 21 230) inoculated into the medium and cultivated at 30 ° C. for 3 d. This culture was then used as the seed for the following experiment.
Das Medium zur Herstellung des Enzyms enthielt 5% Reiskleie, 3% Maismaischwasser, 0,1% MgSO4 · 7 H3O und wurde auf einen pH-Wert von 7,0 eingestellt. 100 ml hiervon wurden in einen 50-ml-Kolben gegeben und sterilisiert. Dann wurden sie mit 4 ml der vorgenannten Saal geimpft und unter Schütteln 30 h bei 30"C kultiviert. Aus 50 ml dieser Kultur hergestellte Enzymlösung besaß eine Enzymaktivität von 700 Einheiten. Die kultivierten Zellen wurden dann durch Zentrifugieren gesammelt. Dio gesammelten Zellen wurden dann in Wasser suspendiert und durch 15minütige Beschallung mit 1OkHz zerstört. Die zerstörten Zellen wurden zentrifugiert, und die erhaltene überstehende Flüssigkeil wurde als Enzymquelle verwendet. Diese Enzymlösung wurde mit 200 g Glucose der gleichen Weise wie im vorangegangenen Beispiel umgesetzt. 49,5% der als Substrat für das Enzym verwendeten Glucose (200 g) wurden zu Fructose umgewandelt. Nach Entfernung des J> Proteins und Reinigung unter Verwendung von Aktivkohle und lonenaustauscherharz wurde die obengenannte Realaionslösung auf einen Wassergehalt von 25% konzentriert. Die Ausbeute betrug 195 g, gemessen als wasserfreie Substanz.The medium for producing the enzyme contained 5% rice bran, 3% corn mash liquor, 0.1% MgSO 4 · 7 H 3 O and was adjusted to a pH of 7.0. 100 ml of this was put in a 50 ml flask and sterilized. Then they were inoculated with 4 ml of the aforementioned hall and cultured with shaking for 30 hours at 30 ° C. The enzyme solution prepared from 50 ml of this culture had an enzyme activity of 700 units. The cultured cells were then collected by centrifugation. The collected cells were then placed in Suspended water and destroyed by sonication at 10 kHz for 15 minutes. The destroyed cells were centrifuged and the resulting supernatant liquid wedge was used as an enzyme source. This enzyme solution was reacted with 200 g of glucose in the same manner as in the previous example. 49.5% of that as substrate for Glucose (200 g) used in the enzyme was converted to fructose After removing the protein and purifying it using activated carbon and ion exchange resin, the above reaction solution was concentrated to a water content of 25%, and the yield was 195 g as measured as an anhydrous substance.
Dieses Beispiel erläutert die Verwendung von Maishülsen und Maiskolben als Xylanquellen.This example illustrates the use of corn hulls and corn cobs as sources of xylan.
Das Medium (50 ml, pH 7,5), welches 4% Maismaischwasser, 0,1% MgSO4 ■ 7 H2O, 0,025% CoCl2 · 6 H2O und 3% Maishülsen oder 3% Maiskolben enthielt, die auf eine Siebgröße Nr. 50 zerkleinert wurden, wurden in einen 200-m'-Kolben gegeben und sterilisiert. Dann wurde das Medium mit Streptomyces albus ATCC 21 132 YT-No. 5 ( = ATCC 21 132) geimpft und 48 h unter Schütteln bei 3O0C kultiviert. Die Aktivität der Glucose isoinerisierenden Enzyme ist wie in Tabelle Il angegeben.The medium (50 ml, pH 7.5), which contained 4% corn mash water, 0.1% MgSO 4 · 7 H 2 O, 0.025% CoCl 2 · 6 H 2 O and 3% corn husks or 3% corn cobs, which on No. 50 mesh was placed in a 200 m 'flask and sterilized. Then the medium with Streptomyces albus ATCC 21 132 YT-No. 5 (= ATCC 21132) was inoculated and cultured 48 h with shaking at 3O 0 C. The activity of the glucose isoinerizing enzymes is as given in Table II.
b0b0
(Einheiten)Enzyme activity
(Units)
481,0
320.524.5
481.0
320.5
Miiishülsen
MaiskolbenBlank sample
Miii pods
Corn on the cob
b5b5
Der Grund für die Erzeugung von Glucose isomerisierendem Enzym bei der Bündprobe für die Xylan-Quelle besteht darin, daß auch Maisquellwasscr ein xylanhaltiges Material isl.The reason for the production of glucose isomerizing The enzyme used in the all-round test for the xylan source is that corn steep liquor is also a xylan-containing material isl.
Die Glucose isomerisierenden Enzyme werden bei Verwendung von Maishülsen und Maiskolben als Xylanquelle erzeug!.The glucose isomerizing enzymes are when using corn husks and corn cobs as Generate xylan source.
Die Enzymiösung, welche 481 Einheiten Enzymaklivität aufweist und die in dem Verfahren unter Verwendung von Maishülsen als Xylanquelle erhalten wurde, wurde zu 100 g Glucose (wasserfrei), 50 ml 0,2 m Phosphatpuffer-Lösung (pH 7,5) und 10 ml 0,1 m MgSO4 ■ 7 H2O gegeben. Das Gesamtvolumen wurde mit Wasser auf 200 ml aufgefüllt. Die Mischung wurde bei 700C geimpft. Während der Reaktion wurde der pH-Wert zwischen 6,8 und 7,2 mit NaOH gehalten.The enzyme solution, which has 481 units of enzyme aclivity and which was obtained in the method using corn hulls as the xylan source, became 100 g glucose (anhydrous), 50 ml 0.2 M phosphate buffer solution (pH 7.5) and 10 ml 0 , 1 m MgSO 4 ■ 7 H 2 O given. The total volume was made up to 200 ml with water. The mixture was seeded at 70 0 C. During the reaction the pH was kept between 6.8 and 7.2 with NaOH.
Nach der Reaktion wurde Protein aus der Reaktionslösung entfernt und die Lösung unter Verwendung von Aktivkohle und lonenauslauscherharz gereinigt. Die Lösung wurde dann bis auf einen Wassergehalt von 25% konzentriert. Die nach dem obigen Verfahren erhaltene Ausbeute betrug 98,0 g wasserfreie Substanz.After the reaction, protein was removed from the reaction solution and the solution was made using Activated carbon and ion exchange resin cleaned. The solution was then down to a water content of 25% concentrated. The yield obtained by the above procedure was 98.0 g of anhydrous substance.
Ein Saalmedium, welche 1% Xylose, 1% Polypcpton, 0,3% K2HPO4 und 0,1% MgSO4 · 7 H2O enlhielt, wurde in einen Kolben gegeben und sterilisiert. Dann wurde das Medium mit Streptomyces albus YT-No. 4 (= ATCC 21 230) geimpft und 48 h bei 30cC kultiviert, um eine Impflösung herzustellen. Um die Zellenproduktion zu steigern, wurde eine Impflösung aus der Saatstufe zur Impfung von 50 I Medium zu impfen, und dieses wurde kultiviert. Letzeres wurde verwendet, um 500 I Medium zu impfen, und diese wurden kultiviert, und schließlich wurden diese zur Impfung von 50001 Medium verwendet und diese kultiviert. Die Zusammensetzung der bei dieser Behandlung verwendeten Medien (unter Ausschluß des Saatmediums) betrug 3% Weizenklcie, 4% Maismaischwasser, 0,1 MgSO4 ■ 7 H2O und 0,025% CoCI2 · 6 H2O und Wasser. Nach der Sterilisation dieses Mediums wurde der Anfangs-pH-Wert auf 6,5 mit NaOH eingestellt, die Kultivierung wurde bei 300C bei einer Belüftung in einer Menge von einem Drittel des Volumens der Brühe pro Minute und 200 UpM Rührgeschwindigkeit durchgeführt. Nach 24 h erreichte die Enzymaktivität ein Maximum. Die aus 50 ml Brühe hergestellte Enzymlösung besaß eine Aktivität von 750 Einheiten.A hall medium containing 1% xylose, 1% polypeptide, 0.3% K 2 HPO 4, and 0.1% MgSO 4 · 7H 2 O was placed in a flask and sterilized. Then the medium with Streptomyces albus YT-No. 4 (= ATCC 21230) was inoculated and cultured for 48 h at 30 c C to prepare an inoculum. In order to increase cell production, an inoculation solution from the seed stage was inoculated with 50 L of medium, and this was cultured. The latter was used to inoculate 500 liters of medium and these were cultured, and finally they were used to inoculate and cultured 50001 medium. The composition of the media used in this treatment (excluding the seed medium) was 3% wheat dough, 4% maize mash water, 0.1 MgSO 4 · 7 H 2 O and 0.025% CoCl 2 · 6 H 2 O and water. After this medium had been sterilized, the initial pH was adjusted to 6.5 with NaOH, and the cultivation was carried out at 30 ° C. with aeration in an amount of one third of the volume of the broth per minute and a stirring speed of 200 rpm. The enzyme activity reached a maximum after 24 hours. The enzyme solution prepared from 50 ml of broth had an activity of 750 units.
Nach Abschluß der Reaktion wurde die Weizenkleie in der Brühe unter Verwendung eines Siebes entfernt. Die Zellen wurden unter Verwendung einer Filterpresse gesammelt, wobei 1000 kg Zellen gewonnen wurden. Die gewonnenen Zellen wurden dann in Wasser suspendiert. Die schlammigen Zellen wurden mittels einem Hochdruckhomogenisierer zerstört. Die zerstörten Zeilen wurden als Enzymquelle verwendet.After the reaction was complete, the wheat bran in the broth was removed using a sieve. The cells were collected using a filter press, whereby 1000 kg of cells were obtained. The collected cells were then suspended in water. The muddy cells were means destroyed by a high pressure homogenizer. The disrupted cells were used as a source of enzyme.
Als Substrat zur Isomerisierung wurde ein konvertierter Stärkesirup von D. E. = 92,5 in einer Konzentration von 50% (bestehend aus 87% Glucose und 13% Disaccharid enthaltendem Oligosaccharid) verwendet. 15 000 kg (berechnet als Feststoff) des obigen konvertierten Stärkesirups wurden in einem Isomerisierungstank von 30 m3 Kapazität gegeben. 0,0025 m Mg(OH)2 wurden zugegeben, und nachdem der Sirup auf 65"C erhitzt worden war, wurde die Enzymquelle zugeführt. Der pH-Wert wurde in der Nähe von 7,0 mittels NaOH gehalten. In der Zeichnung ist das Konversionsverhältnis, der Temperatureinfluß und der pH-Einfluß während des Isomerisierungsvorgangcs wiedergegeben.A converted starch syrup of DE = 92.5 in a concentration of 50% (consisting of 87% glucose and 13% disaccharide-containing oligosaccharide) was used as the substrate for isomerization. 15,000 kg (calculated as solid) of the above converted starch syrup was placed in an isomerization tank of 30 m 3 capacity. 0.0025 M Mg (OH) 2 was added, and after the syrup had been heated to 65 "C, the enzyme source was added. The pH was maintained near 7.0 by means of NaOH. In the drawing this is Conversion ratio, the influence of temperature and the influence of pH during the isomerization process are shown.
Nach 90 h erreichte das Konversionsverhältnis ungefähr 45%. Die Reaktionslösung wurde dann unter Verwendung von Aktivkohle und lonenaustauscherharz wie bei dem konventionellen Reinigungsprozeß gereinigt. Die Lösung wurde auf einem Wassergehalt von 25% konzentriert. Die Ausbeute an hergestelltem Produkt betrug 19 600 kg. Eine Analyse dieses Produktes ergab 29,6% Fructose, 36% Glucose, 9,4% Disaccharid enthaltendes Oligosaccharid und 25% Wasser.After 90 hours, the conversion ratio reached approximately 45%. The reaction solution was then taken Using activated carbon and ion exchange resin cleaned as in the conventional cleaning process. The solution was concentrated to a water content of 25%. The yield of produced Product was 19,600 kg. An analysis of this product showed 29.6% fructose, 36% glucose, 9.4% Disaccharide containing oligosaccharide and 25% water.
Unter Anwendung der Arbeitsweise von Beispiel 5 wurden Saatkultivierung, Zwischenkultivierung und Hauptkultivierung aufeinanderfolgend durchgeführt.Using the procedure of Example 5, seed cultivation, intermediate cultivation and Main cultivation carried out successively.
Die Mediumzusammensetzung enthielt 3% Weizenkleie, 4% Maismaischwasser, 0,1% MgS(X · 7 H2O und 0,025% CoCI2 · 6 H2O. Nachdem das Medium sterilisiert worden war, wurde der Anfangs-pH-Wert des Mediums mit NaOH auf 6,5 eingestellt und die Kultivierung bei 3O0C, einer Belüftung mit einem Drittel des Volumens der Brühe pro Minute und einem Rühren bei 200 UpM durchgeführt. Nach 24 h erreicht die Zellaktivität ein Maximum. Die Zellen wurden mittels einer Filterpresse gesammelt, wobei 900 kg Zellen erhallen wurden. Die gesammelten Zellen wurden als Enzymquelle verwendet.The medium composition contained 3% wheat bran, 4% corn mash liquor, 0.1% MgS (X · 7 H2O and 0.025% CoCl 2 · 6H 2 O. After the medium was sterilized, the initial pH of the medium was adjusted with NaOH adjusted to 6.5 and the cultivation at 3O 0 C, aeration at one third of the volume of broth per minute and stirring at 200 rpm performed. After 24 h the cell activity reaches a maximum. the cells were collected by means of a filter press, wherein 900 kg of cells were collected, and the collected cells were used as an enzyme source.
Als Substrat zur Isomerisierung wurde ein Stärkesirup in 50%iger Konzentration mil einem D. E.-Wert ο von 97,0 (bestehend aus 95% Glucose und 5% Disaccharid enthaltendes Oligosaccharid) verwendet. 15 000 kg (berechnet als Feststoffgehalt) des obengenannten, konvertierten Stärkesirups wurde in einem Isomerisierungsbchälter von 30 mJ Fassungsvermögen gegeben. 0,0025 m MgSO4 · 7 H2O wurden zugefügt, der Sirup auf 65°C erhitzt und die Enzymquelle zugesetzt. Der pH-Wert wurde auf ungefähr 7,0 mit NaOH gehalten.A starch syrup in 50% concentration with a DE value ο of 97.0 (consisting of 95% glucose and 5% disaccharide-containing oligosaccharide) was used as the substrate for isomerization. 15,000 kg (calculated as the solids content) of the above-mentioned converted starch syrup was placed in an isomerization tank of 30 mJ capacity. 0.0025M MgSO 4 · 7H 2 O was added, the syrup heated to 65 ° C and the enzyme source added. The pH was maintained at approximately 7.0 with NaOH.
Nach 100 h betrug das KonvertierungsverhältnisAfter 100 hours the conversion ratio was
i) etwa 47%. Die Reaktionslösung wurde dann mit Aktivkohle und lonenaustauscherharz wie bei konventionellen Reinigungsprozessen gereinigt. Das Nachkonzentrieren auf einen Wassergehalt von 25% erhaltene Produkt wog 19 500 kg. Analyse dieses Produktes ergab: 33,4% Fructose, 37,7% Glucose, 3,9% Disaccharid enthaltendes Oligosaccharid und 25% Wasser.i) about 47%. The reaction solution was then with Activated carbon and ion exchange resin cleaned as in conventional cleaning processes. The refocusing product obtained to a water content of 25% weighed 19,500 kg. Analysis of this product found: 33.4% fructose, 37.7% glucose, 3.9% disaccharide-containing oligosaccharide and 25% water.
In den ursprünglichen Unterlagen der Stammanmeldung wurde keiner der in den vorstehenden Beispielen eingesetzten Stämme mit Hinterlegungsstelle undIn the original documents of the parent application none of the strains used in the preceding examples with depository and
j"> Hinterlegungsnummer angegeben.j "> deposit number given.
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