DE2321461A1 - Verfahren zur fermentativen herstellung von l-lysin - Google Patents
Verfahren zur fermentativen herstellung von l-lysinInfo
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- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
- C12P13/04—Alpha- or beta- amino acids
- C12P13/08—Lysine; Diaminopimelic acid; Threonine; Valine
Description
PATENTANWÄLTE D-8 MÜNCHEN 9O
MARIAHILFPLATZ 2 & 3
dr. O. DITTMANN POSTADRESSE
K. L. SCHIFF j..Q MÜNCHEN 95
dr. A. v. FÜNER i'OSrfAUh θϋοιβο
DIPL. ing. P. STREHL 9 *3 9 1 A ß 1 TELEFON (0811) 45Θ3Β4
DR. XJ. SCHUBBWIOPF £Ji ItU · TELEGR. AUROMARCPAT MÜNCHEN
DIPL1INO-D-EBBINGHATJs TELEX B-23565 AURO D
AJINOMOTO CO., INC. 27. April 1973
DA-TO 493
Prioritäten: 27. April 1972, Japan, Nr. 42 527/72
' 18. Aug. 1972, Japan, Nr. 82 641/72
19. Sept. 1972, Japan, Nr. 94 030/72
30. Nov., 1972, Japan, Nr. 120 247/72
Die Erfindung betrifft die Herstellung von L-Lysin und insbesondere
ein Verfahren zur fermentativen Herstellung von L-Lysin.
Ziel der Erfindung ist es, L-Lysin aus ohne weiteres verfügbaren Ausgangsmaterialien mit niedrigen Kosten herzustellen.
L-Lysin ist bekanntlich für die menschliche und tierische Ernährung unumgänglich, so daß für diese Substanz ein weiter
Anwendungsbereich als Ergänzungsmittel für- ITehrungs- und
Futtermittel erwartet werden kann.
Die Bildung von L-Lysin aus fermentierbaren Kohlenhydraten ■
durch Mikroorganismen ist bereits bekannt. Unter den L-Lysinbildenden Mikroorganismen sind drei Bakterientypen als
repräsentativ bekannt. Der erste Typ stellt eine Mutante dar,
die zum Wachstum Aminosäuren braucht, welche der L-Lysin-Biosynthese
verwandt sind. Ein Beispiel hierfür ist die Homoserin erfordernde Mutante von Micrococcus glutamicus,
welche in der US-PS 2 979 4-39 beschrieben wird. Der zeite Typ wird durch Threonin- oder methioninempfindliche Mutanten und
durch threoninempfindliche und Threonin erfordernde Mutanten deren Wachstum durch eine niedrige Konzentration von Threonin
oder Methionin inhibiert wird, dargestellt, wobei die letztere Mutante zum Wachstum Threonin benötigt. Diese Mutanten εΐι'.α
in der FR-PS 1 533 688 beschrieben. Der dritte Typ ist eine
Mutante, welche gegenüber S-(2-Aminoäthyl)-L-cystein (nachstehend
als AEC,abgekürzt), das das Schwefelanaloge von L-Lysin
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ist, beständig ist. Diese Mutanten sind in der US-PS 3 707 441
beschrieben. .
Es wurde nun gefunden, daß eine Mutante, welche gegenüber einer
Rückkopplungö-Inhibierung (feedback inhibition) ν,οη Lysin und
Lysin-Analogen beständig ist und die ein Nährstofferfordern!s für
mindestens eine Substanz aus der Gruppe Serin, Prolin, Alanin, Nikotinamid, Pantothensäure, Thiarain, Guanid, Hypoxanthin und
Vitamin ILp besitzt, bei der Kultivierung in einem geeigneten Medium, welches assimilierbare Kohlenstoffquellen, Stickstoffquellen
und Mineralien enthält, L-Lysin erzeugt, das in dem-Medium in großen Mengen angesammelt wird. Das auf diese Weise
erzeugte L-Lysin kann leicht aus dem Medium gewonnen werden.
Beim Verfahren der Erfindung werden nun Stämme verwendet, die dazu imstande sind, L-Lysin zu erzeugen und die aus Mutanten
ausgewählt werden, welche eine Beständigkeit gegenüber Lysin und Lysin-Analogen und eines oder mehrere der oben'genannten
Nährstofferfordernisse besitzen. Die verwendeten Mikroorganismen können leicht durch die bekannten Methoden zur Erzeugung
von Mutanten aus Stammstämmen von Mikroorganismen der Arten Brevibacterium und Cprynebacterium erhalten werden.
Die fermentative Herstellung von L-Lysin unter Berücksichtigung bestimmter Nährstoff-Erfordernisse ist bereits bekannt. Dagegen
sind aber die Nährstoff-Erfordernisse der erfindungsgemäßen
Mutanten völlig neue Erfordernisse, wobei bislang noch nicht bekannt war, daß diese einen spezifischen Effekt auf die
Erzeugung von L-Lysin ausüben. -
Die hierin verwendete Bezeichnung "Nährstoff-Erfordernis"
soll über" die normale Definition hinaus auch unvollständige und unzulängliche Stämme umfassen, deren Wachstum durch solche
Nährstoffe beschleunigt wird.
Als Mikroorganismen können nach einem Verfahren der Erfindung auch solche verwendet werden, welche Mutanten mit anderen
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biologischen Eigenschaften, z.B. anderen Nährstoff-Erfordernissen
und/oder Beständigkeiten gegenüber anderen Substanzen zusammen mit den oben beschriebenen Erfordernissen und der
Beständigkeit gegenüber Lysin-Analogen wie AEC aufweisen.
Die erfindungsgemäß verwendeten Stämme können durch Screening
oder durch herkömmliche Induzierungsmethoden für künstliche Mutanten hergestellt werden. Diese Methode wird hierin weiter
unten erläutert.
Eepräsentative Mutanten, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, sind z.B. folgende Stämme:
Brevibacterium lactofermentum Y-108 (ATCC 21798)
(ein Serin benötigender und gegenüber AEC beständiger Stamm)
Brevibacterium lactofermentum AC-73 (ATCC 21799)
(ein Pantothensäure benötigender und gegenüber AEC beständiger Stamm)
Brevibacterium lactofermentum AD-5 (ATCC 21800)
(ein Thiamin benötigender und gegenüber AEC beständiger Stamm)
Brevibacterium lactofermentum AD-162 (ATCC 21801)
(ein Adenin oder Guanin benötigender und gegenüber AEC beständiger Stamm)
Brevibacterium lactof ermentum AJ-34-24- (FERM P-I7II)
(ein Alanin benötigender und gegenüber AEC beständiger Stamm)
Brevibacterium lactof ermentum AJ-34-25 (FERM P-1712)
(ein Alanin oder Valin benötigender und gegenüber AEC beständiger Stamm)
Brevibacterium lactofermentum AJ-3429 (FERM P-I857)
(ein Alanin plus Leucin benötigender und gegenüber AEC beständiger Stamm)
Brevibacterium lactofermentum AJ-3391 (FERM P-1570)
(ein Prolin benötigender und gegenüber AEC beständiger Stamm)
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Brevibacterium lactofermentum AJ-3394- (FEEM P-1573)
(ein Vitamin B. ρ benötigender und gegenüber AEC beständiger
Stamm)
Brevibacterium lactofermentum AJ-3395 (FERM P-1574-)
(ein Nicotinamid benötigender und gegenüber AEC beständiger Stamm)
Brevibacterium lactofermentum AJ-3396 (FEEM P-1575)
(ein Hypoxanthin benötigender und gegenüber AEC beständiger
Stamm)
Brevibacterium lactofermentum AJ-3392 (FERM Ρ-157Ό
(ein Nicotinamid und Leucin benötigender und gegenüber AEC beständiger Stamm)
Brevibacterium lactofermentum AJ-3393 (FEEM P-1572)
(ein Serin und Leucin benötigender und gegenüber AEC beständiger Stamm)
Coryiiebacterium glutamicum AJ-3397 (FEEPi P-1613)
(ein Serin benötigender und gegenüber AEC beständiger Stamm)
Corynebacterium glutamicum AJ-34-58 (FERM P-1982)
(ein Prolin benötigender und gegenüber AEC beständiger Stamm)
Corynebacterium glutamicum AJ-3460 (FEEM P-1984-)
(ein Guanin benötigender und gegenüber AEC beständiger Stamm)
Corynebacterium glutamicum AJ-34-61 (FEEM P-1985)
(ein Vitamin B.ρ und Leucin benötigender und gegenüber AEC
beständiger Stamm) . ·
Corynebacterium lilium AJ-3464- (FEEM P-2026)
(ein Alanin benötigender und gegenüber AEC beständiger Stamm)
Corynebacterium acetoacidophilum AJ-34-65 (FEBM P-2027)
(ein Alanin benötigender und gegenüber AEC beständiger Stamm).
Die angegebenen FEEM P-Nummern sind die Niederlegungsnummern
beim Fermentation Eesearch Institute, Agency of Industrial
Science of Technology, the Ministry of the Industrial Trade and Industry, Japan. Von dieser Hinterlegungsstelle sind diese
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Stämme mit den IERM P-Nummern erhältlich.
Die Erfindung wird durch Versuche erläutert..
Versuch 1
Mutantenstämme mit einem bestimmten Nährstoff-Erfordernis
wurden durch eine Nachbildungsmethode aus Kolonien isoliert, welche in einer vollständigen Agar-Flachplatte erschienen
waren. In dieser waren Mikrobenzellen, erhalten durch Röntgenbestrahlung von Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869,
4- bis Ί0 Tage bei 310C kultiviert worden.
Die Nährstoff-Erfordernisse der Mutanten, welche, wie vorstehend beschrieben, isoliert worden waren, wurden nach
bekannten Methoden bestimmt. Als Ergebnis wurden u.a. vier Stämme, nämlich eine Serin benötigende, Pantothensäure
benötigende, Thiamin benötigende und Guanin (oder Adenin) benötigende Mutante erhalten.
Diese vier Stämme wurden jeweils 30 Minuten bei 30 C mit
200 jug/ml Nitrosoguanidin behandelt. Sodann wurden sie auf
Agar-Flachplatten inokuliert, welche 2. g/dl Glucose,
Oi3 g/dl Harnstoff, die benötigte Substanz (30 mg/dl Serin,
10 mg/1 Calciumpantothenat, 100 mg/1 Adenin), 0,5 g/dl Threonin,
++ 2 ppm Mn+1"
0,1 g/dl KH2PO4-, 0,04 g/dl MgSO4^H3O1 2 ppm Fe++, 2 ppm Mn+1",
50 pg/1 Biotin, 100 ug/1 Thiamin, 500 fig/ml AEC und 2 g/dl Agar
bei einem pH-Wert von 7*0 enthielten. Die Kultivierung erfolgte
4- bis 10 Tage bei 310C
Durch Untersuchung der Fähigkeit zur L-Lysinerzeugung der
einzelnen Stämme, welche aus Kolonien isoliert worden waren, die auf den Kulturplatten erschienen waren, wurden die
folgenden vier Mutanten-Stämme erhalten, die dazu imstande sind, große Mengen von L-Lysin zu erzeugen.
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Brevibacterium lactofermentum Y-108 (AEC^ + Ser~)
11 . ■ " AC-73 (AEC ^ + Pantothensäure")
" " AD-5 (AEC^ + Thiamin*")
11 " AD-162 (AEC^ + Adenin^ oder
Guanin")
Das Wachstum dieser vier Mutantenstamme in einem Minimalmedium
Und in einem Minimalmedium, das mit dem erforderlichen Nährstoff versetzt worden war, wurde wie folgt getestet:
Ein Minimalmedium enthaltend 2 g/dl Glukose, 1 g/dl Ammoniumsulfat,
0,3 g/dl Harnstoff, 0,1 g/dl KH2PO4, 0,04 g/dl
MgSO4.7H2O, 2 ppm Fe-und Mn-Ionen, 50 ug/1 Biotin und
200 ug/1 Thiaminhydrochlorid mit einem pH-Wert von 7»2 wurde
hergestellt. In dieses Minimalmedium wurden jeweils 30 mg/dl
der in Tabelle 1 angegebenen Aminosäure, 10 mg/1 Calciumpantothenat oder 100 mg/1 Adenin zugegeben. Sodann wurde jeder
Mutanten-Stamm unter Schütteln 24· Stunden bei 310C kultiviert.
Die Kulturbriihe wurde auf das 26-fache des ursprünglichen Volumens verdünnt. Die spezifische optische Dichte wurde
bestimmt, indem die Lichtabsorption bei 562 m/i bestimmt wurde.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
Versuch_2
Brevibacterium lactofermentum ATCC I3869 wurde 30 Minuten bei
300C mit 250 ug/ml Nitrosoguanidin behandelt.- Der Stamm wurde
auf eine Agarplatte inokuliert, welche 2 g/dl Glukose, 0,3 g/dl Harnstoff, 1 g/dl (NH4) 2S04, 0,5 g/dl Threonin,
0,1 g/dl KH2PO4, 0,04· g/dl MgSO4.7H2O, 2 ppm Fe und Mn-Ionen,
50 pg/l Biotin, 200 ug/1 Thiamin.HCl, 5 mg/ml AEC und
2 g/dl Agar bei einem pH-Wert von 7,0 einhielt. Es erfolgte eine 4— bis 10-tägige Kultivierung bei 310C. Aus jeder Kolonie,
die auf der kultivierten Agar-Platte als AEC-beständige Stämme
erschienen, wurden Stämme isoliert. Aus diesen wurden die Mutanten, die L-Lysin erzeuget konnten, ausgewählt, indem die
Bildungsfähigkeit von L-Lysin jedes Stammes untersucht wurde.
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Die Mutante (ein AEC-beständiger Stamm, jedoch ohne Nährstoff-Erfordernis)
wurde erneut mit 250 pg/ml Nitrosoguanidin
30 Minuten*bei 300C behandelt. Nach dieser Behandlung wurden
Mutanten, welche große Mengen von L-Lysin erzeugen konnten, als Mutanten.mit einer AEC-Beständigkeit zusammen mit anderen
Erfordernissen isoliert. Die Nährstoff-Erfordernisse der bei dem vorstehend genannten Verfahren isolierten Mutanten
wurden nach bekannten Methoden bestimmt.
Durch dieses Verfahren wurden die folgenden sechs Stämme erhalten:
Brevibacterium lactofermentum AJ-339/l (AEC^ + Pro")
" " AJ-3392 (AEO^ + Nicotinamid
+ Leu )
11 " AJ-3393 (AEC/ + Ser" + Leu")
" " .AJ-3394- (AECi" + Vitamin B12)
" " AJ-3395 (AEC^ + Nicotinamid)
" ". Ao-3396 (AEC^ + Hypoxanthin)
Die Nährstoff-Erfordernisse der sechs Stämme wurden bestätigt, indem das Wachstum auf folgende Veise untersucht wurde:
Ein Minimalmedium, enthaltend 2 % Glucose, 0,3 % Harnstoff,
1 % (NH4)^SO4, 0,1 % KH2PO4, 0,0A- % MgSO4-TH2O, 2ppm Fe++,
2 ppm Mn , 50 ug/1 Biotin und 200 )&g/l Thiamin.HCl mit einem
pH-Wert von 7,2,wurde hergestellt.
3 ml-Ansätze dieses Minimalmediums, die mit den in Tabelle
gezeigten Nährstoffen versetzt worden waren, wurden jeweils mit den Mutanten-Stämmen inokuliert, welche zuvor auf einer
Bouillon-Schrägkultur kultiviert worden waren. Es erfolgte . eine 24-stündige Kultivierung bei 310C unter Belüften und
Rühren. Die Kulturbrühe wurde auf das 26-fache des ursprünglichen Volumens verdünnt. Durch Messung der Lichtabsorption
bei 562 iu wurde die spezifische optische Dichte festgestellt.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.
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Versuch_3
Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869 wurde 30 Minuten bei
3Ö°C mit 250 pg/ml Nitrosoguanidin behandelt, auf eine Agar-Platte
inokuliert, welche 2 g/dl Glucose, 0,3 g/dl'Harnstoff,
1 g/dl (NH4)2S04, 0,4 g/dl.Threonin, 0,1 g/dl KH2PO4,
0,04 g/dl MgSO4. H2O, 2 ppm Fe-und Mn-Ionen, 50 ug/1 Biotin,
100 jug/1 Thiamin.HCl, 4 mg/ml AEC und 2 g/dl Agar enthielt
und einen pH-Wert von 7,0 hatte. Es erfolgte eine 4- bis 10-tägige Kultivierung bei 31°C- Aus jeder Kolonie, welche
auf der kultivierten Agar-Platte als AEC-beständiger Stamm
erschien, wurden Stämme isoliert. Daraus wurden die Mutanten mit einer Erzeugungsfähigkeit für L-Lysin ausgewählt, indem ·
die Erzeugungsfähigkeit für L-Lysin jedes Stammes bestimmt wurde. Auf diese Weise wurde, wie oben beschrieben, der
Mutantenstamm Kr. 872 erhalten..
Der Mutanten st am τη ITr. 872 (eic AEC -be ständiger Stamm, welcher
jedoch kein Nährstoff-Erfordernis hatte) wurde erneut mit 250 jug/ml Nitrosoguanidin bei 300C 30 Minuten behandelt. Nach
dieser Behandlung wurden Mutanten mit einer Fähigkeit zur Erzeugung großer Mengen von L-Lysin als Mutanten mit einer
AEC-Beständigkeit und einigen Erfordernissen isoliert. Die Nährstoff-Erfordernisse der nach dem vorstehend beschriebenen
Verfahren isolierten Mutanten wurden durch bekannte Verfahren bestimmt.
Als gute Erzeuger für L-Lysin wurden die folgenden zwei Mutantenstämme, welche Nährstoff-Erfordernisse für Alanin,
Alanin oder Valin zusammen mit einer AEC-Beständigkeit aufwiesen,
erhalten.
Brevibacterium lactofermentum AJ-3424 (AECo + AIa")
11 " AJ 3425 (AEC^ + Ala" oder VaI")
Der Mutanten-Stamm AJ-3424 wurde wie vorstehend beschrieben
weiter mit Nitrosoguanidin behandelt. Dabei wurde als guter
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L-Lysin-Erzeuger der Stamm AJ 3^-29 mit einer AEC-Beständigkeit
und Nährstoff-Erfordernissen für Alanin und Leucin erhalten.
Die Nährstoff-Erfordernisse dieser drei Stämme wurden durch
Untersuchung' des Wachstums auf die folgende Weise bestimmt:
Ein Minimalmedium enthaltend 2 % Glucose, 0,3 % Harnstoff,
1 % (NH4)pS04, 0,1 % KH2PO4, 0,04 % MgSO4.7H2O, 0,05 % NaGl,
2 ppm Fe , 2 ppm Mn++, 50 ug/1 Biotin und 200 ug/1 Thiamin.HCl
mit einem pH-Wert von 7,0 wurde hergestellt.
Es.wurden Zellsuspensionen dieser drei Stämme hergestellt, indem
Mikrobenzellen der jeweiligen Stämme, welche zuvor 24 Stunden bei 310C auf einer Bouillon-Schrägkultur· kultiviert worden
waren, zu 6 ml dieses Minimalmediums gegeben wurden. Die Konzentrationen der Mikrobenzellen (OD) in jeder Suspension
betrugen für den Stamm AJ-3424 0,250 und für den Stamm AJ-3425 .0,295.
3 ml-Ansätze dieses Minimalmediums, das mit den in den Tabellen
3 und 4 gezeigten Nährstoffen versetzt- worden waren, wurden
mit jeweils 0,1 ml der Zellsuspensionen versetzt. Sodann wurde 24 Stunden bei 310C unter Belüften und Rühren kultiviert.
Die Kulturbrühe wurde auf das 26-fache ihres ursprünglichen Volumens verdünnt. Die spezifische optische Dichte wurde durch
Messung der Lichtabsorption bei 562 um bestimmt. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in Tabelle 3 und 4 zusammengestellt.
Versuch 4
Corynebacterium glutamicum AJ-34-63 (FERM P-1987) mit einer
AEC-Beständigkeit, aber ohne ein Nährstoff-Erfordernis wurde
wie im Beispiel 3 unter Verwendung von Micrococcus glutamicus ATCC 13032 (die Klassifizierung für diesen Stamm wurde zu
Corynebacterium glutamicum geändert) als Ausgangsetamm err.9I-ten.
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Nach dem Verfahren des Beispiels 3 wurden aus dem Stamm
AJ-3463 die folgenden drei Mutanten-Stämme mit AEC-Beständigkeit
und einigen Nährstoff-Erfordernissen erhalten:
Corynebacterium glutamicum AJ-3458 (AEC* + Pro")
11 " " AJ-3460 (AEC^ + Guanin")
" " AJ-3461 (AEC^ + Vitamin B12"
Die Nährstoff-Erfordernisse dieser drei Stämme wurden bestimmt,
indem ihr Wachstum nach der Arbeitsweise des Beispiels 3 unter Verwendung des folgenden Mediums untersucht wurde:
Zusammensetzung des Mediums:
Glucose | (pH-Wert 7,0) | 2 |
O/
JQ |
(NH4)2S04 | 1 | °/o | |
KH2PO4 | 0, | 1 °/o | |
MgSO4.7H2O | o, | 04 % | |
NaCl | o, | 05 % | |
Biotin | 50 | ps/i | |
Thiamin.HCl | 200 | /ig/1 | |
Fe++ | 2 | ppm | |
Mn++ | 2 | ppm | |
CaCO5 | 2 | % | |
Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengestellt.
Versuch_5
Wie im Versuch 3 wurden beide Mutanten-Stämme Corynebacterium AJ-3397 (FEBM P-1613) und Corynebacterium lilium AJ-3464
(FERM P-2026) hergestellt. Der Ausgangsstamm für den
Stamm AJ-3397 war Micrococcus glutamicus ATCC 13032; derjenige
für den Stamm AJ-3464 Corynebacterium lilium NERL B-2243 (ATCC 15990) . Ihre Klassifizierungsmerkmale sind in der
US-PS 3 087 863 beschrieben.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber den herkömmlichen
Methoden besteht darin, daß erfindungsgemäß neue Arten von Mutanten zur Verfugung gestellt werden, die erhebliche
Mengen von L-Lysin erzeugen können. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die L-Lysin-Produktivität nicht
sehr stark durch Schwankungen der Menge von Threonin und der anderen Nährstoffe in dem Medium beeinflußt wird, da die erfindungsgemäß
verwendeten Stämme gegenüber Lysin-Analogen
beständig sind.
Die Zusammensetzung des Fermentationsmediums und die Kultivierungsmethode entsprechen den herkömmlichen Verfahren,
Vielehe zur Fermentation von Aminosäuren verwendet v/erden. Für die Zwecke der Erfindung sind sowohl Medien geeignet, die
gewöhnlich für herkömmliche Aminosäurefermentationen verwendet werden, als auch die bekannten Medien für die Erzeugung von
Lysin durch Fermentation. Somit ist für die Kultivierung der
erfixiduugfatjSmäß verwendeten Stämme entweder ein synthetisches
Kulturmedium oder ein natürliches Nährmedium geeignet, solange es die wesentlichen Nährstoffe für das Wachstum der verwendeten
Stämme enthält. Solche Nährstoffe sind bekannt. Beispiele hierfür sind Kohlenstoffquellen, Stickstoffquellen und
anorganische Verbindungen, welche von den verwendeten Mikroorganismen in den.entsprechenden Mengen verwertet werden.
Als Kohlenstoffquellen können z.B. Kohlenhydrate wie Glucose, Fructose, Maltose, Saccharose, Stärke, Stärkehydrolysate, ..
Molassen und dergleichen sowie andere geeignete Kohlenstoffquellen wie organische Säuren, z.B. Essigsäure, Propionsäure,
Fumarsäure etc., organische Substanzen, z.B. Benzoesäure,oder
Alkohole, z.B. Methanol und Äthanol, genannt werden. Diese Substanzen können entweder für sich oder im Gemisch von zwei
oder mehreren verwendet werden.
Je nach der Assimilierfähigkeit der verwendeten Mikroorganismen ist es möglich, in dem Fermentationsmedium als Kohlenstoffquelle
Kohlenwasserstoffe in größeren oder geringeren Mengen
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zu verwenden.
Beispiele für geeignete Stickstoffquellen sind verschiedene Arten von anorganischen oder organischen Salzen oder von Verbindungen
wie Harnstoff oder Ammoniumsalze, z.B. Anmioniumchlorid,
Ammoηiumsulfat, Ammoniumnitrat, Ammoniumphosphat
etc. sowie ein oder mehrere Aminosäuren oder natürlich
stickstoffenthaltende Substanzen, wie Maisquellflüssigkeit,
Hefeextrakt, Fleischextrakt, Fischmehl, Peptone, Bouillon,
Caseinhydrolysate, lösliche Fischprodukte, Reiskleienextrakt etc. Diese Substanzen können entweder für sich oder im Gemisch
von -zwei oder mehreren verwendet werden.
Beispiele für anorganische Verbindungen, die zu dem Kulturmedium gegeben werden können, sind Magnesiumsulfat, Natriumphosphat,
Kaliumdihydrogenphosphat, Kaliummonohydrogenphosphat,
Eisensulfat und andere Eisensalze, Manganchlorid, Calciumchlorid und Natriumchlorid.
In dem Kulturmedium sollten Nährstoffe und andere Substanzen vorhanden sein ^ die für das Wachstum der Mut ante notwendig
sind. Die wachstumsfördernden Mittel und die Nebennährstoffe,
welche die Ausbeute und die Herstellungsgeschwindigkeit von L-Lysin verbessern, umfassen Aminosäuren, wie Serin, Prolin,
Alanin, Leucin, etc., verschiedene Vitamine wie Vitamin B^i
Thiamin, Pantothensäure, Nicotinamid (oder Nicotinsäure) etc.,
Purinbasen wie Guanin, Adenin und Hypoxanthin, S'ojabohnenproteinhydrolysate,
Hefeextrakt, Maisquellflüssigkeit, Peptone, Caseinhydrolysat und dergleichen.
Es stellt einen wichtigen Faktor dar, die Menge der benötigten
Aminosäure und der anderen Nährstoffe auf weniger als die optimale Konzentration für das Wachstum des Stammes der
Mikroorganismen zu begrenzen, was eine Technik darstellt, die bei Aminosäurefermentationen ziemlich allgemein angewendet
wird.
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Die Fermentation wird bei Temperaturen zwischen 24 und 37°C
über Zeitspannen von etwa 24 bis 96 Stunden und unter aerobischen Bedingungen unter Schütteln oder Belüftung und Rühren
durchgeführt. Der pH-Wert des Mediums wird zwischen 5 und 9 eingestellt..Wenn der pH des Mediums unterhalb 5>0 abfällt,
dann wird er mit Neutralisationsmitteln wie Calciumcarbonat und wäßrigem Ammoniak eingestellt. Wenn organische Säuren als
Kohlenstoffquellen verwendet werden, dann neigt der pH-Wert
des Mediums dazu anzusteigen. Er wird dann durch Zusatz von Säuren, Z.B. solchen organischen Säuren, die als Kohlenstoffquelle
dienen oder durch Chlorwasserstoff oder Schwefelsäure auf einen Wert.innerhalb des oben genannten Bereiches eingestellt.
Die Isolierung des L-Lysins aus der Kulturbrühe kann nach bekannten Methoden erfolgen. Die Bakterienzellen können durch
Filtrieren oder durch Zentrifugieren entfernt werden. Das L-Lysin kann unter Verwendung von Cationaustauscherharzen
isoliert werden.
Das erfindungsgemäß hergestellte L-Lysin wurde anhand von Testergebnissen der Rf-Werte auf Papierchromatogrammen,
Elektrophorese, der Antwort auf Mikrobiountersuchungen und der Antwort auf Lysin-Decarboxylase sowie von unter Verwendung
von authentischenProben erhaltenen Ergebnissen identifiziert.
Die Menge des in der Kulturbrühe erzeugten Lysins wurde unter Verwendung von Lysin-Decarboxylase bestimmt.
Ein Kulturmedium, enthaltend 10 g/dl Glucose, 5 g/dl (NH4)-SO4,
0,1 g/dl KH2PO4, 0,04 g/dl MgSO4. HpO, 2 ppm Fe und Mn-Ionen,
50 ug/1 Thiamin-HCl, 50 jig/1 Biotin, 1,5 ml/dl Sojabohnenproteinhydrolysat
(mit 7 % Gesamtstickstoff) und 5 g/dl Calciumcarbonat sowie einem pH-Wert von 7,2 wurde
hergestellt. 20 ml-Ansätze des Mediums wurden in 500 ml
Schüttelkolben gebracht und sterilisiert. Die in Tabelle 6 angegebenen Stämme wurden in das Medium inokuliert und unter
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Schütteln 72 Stunden bei 31°C kultiviert. Die Menge des
gebildeten L-Lysins (als Hydrochlörid) ist in Tabelle 6 angegeben.
Die Kulturmedien für die Stämme AC-73 und AD-162 enthielten
5 mg/ml Calciumpantothenat und 100 mg/l Adenin bzw. Guanin.
Die Bakterienzellen und feste Calciumsalze wurden aus der
Kulturbrühe des Stammes Y-108 durch Zentrifugierung entfernt.
Ein Liter der überstehenden Flüssigkeit wurde in eine Säule eingegeben, welche mit einem starken Gationenaustauscherharz
(Amberlite IR-120 in der Wasserstoff-Form) gefüllt war. Das
auf dem Harz adsorbierte L-Lysin wurde mit 3%igem wäßrigem
Ammoniak eluiert. Das Eluat wurde unter verminderten Druck konzentriert. Zu der konzentrierten Lösung wurde Salzsäure
gegeben. Es wurde in einem Eisschrank abgekühlt, um das L-Lysiu auszufällen. Auf diese Weise wurde rohres kristallines
L-Lysin-hydrochlorid-dihydrat in einer Menge von 30,2 g
erhalten.
Brevibacterium lactofermentum Y-108 (ATCC 21798), AC-73
(ATCC 21799), AD-5 (ATCC 21800) und AD-162 (ATCC 21801) wurden
jeweils in ein Keimmedium inokuliert, welches 1,5 g/dl Glucose, 0,3 g/dl Ammoniumacetat, 0,1 g/dl KH2PO4, 0,04 g/dl MgSO^.7H3O,
2 ppm Fe-und Mn-Ionen, 50 ug/1 Biotin, 200 ug/1 Thiamin.HCl,
1,5 nil/dl Sojabohnenproteinhydrolysat (mit einem Gesamtstickstoff
gehalt von 7 %) und 0,5 g/dl Hefeextrakt enthielt und das einen pH-Wert von 8,0 hatte. Es erfolgte eine 16-stündige
Kultivierung bei 31°C unter Rühren und Belüften.
15 ωΐ der einzelnen Keimkulturen wurden zur Inokulierung zu
3OO ml eines Hauptkulturmediums gegeben, welches 3 g/dl Glucose,
0,5 g/dl Ammoniumacetat, 0,2 g/dl Harnstoff, 0,1 g/dl KH2PO4,
0,04 g/dl MgSO4.7H2O, 2 ppm Fe-und Mn-Ionen, 50 ug/1 Biotin,
309845/1108
15 ug/1 Thiamin.HCl, 3 ml/dl So jabohnenproteinhydrölys'at und
die in Tabelle 7 gezeigten Nährstoffe enthielt, das einen pH-Wert von 7,5 hatte. Es erfolgte eine Kultivierung bei
31,5°C unter Rühren mit I5OO UpM, wobei ein gleiches Volumen
von Luft je Minute eingeleitet wurde. Während der Kultivierung wurde der pH-Wert des Mediums zwischen 7,2 und 8,0 durch
automatische Zugabe einer Mischlösung von Essigsäure und Ainmoniumacetat gehalten. Diese enthielt 0,25 Mol Ammoniumaeetat
je Mol Essigsäure. Ihre Essigsäurekonzentration betrug 60 %.
Nach einer 48-stündigen Kultivierung wurden in der Kulturbrühe jedes Stammes 4,8 bis 6,4 g/dl L-Lysinhydrochlorid festgestellt,
wie es in Tabelle 7 gezeigt wird.
Brevibacterium lactofermentum Y-108 (ATCC 21798), AC-73
(ATCC 21799), AD-5 (ATCC 2180) und AD-162 (ATCC 21801) wurden
jeweils 16 Stunden bei 31,5°C unter Schütteln in einer Keimkultur kultiviert, welche 1,5 g/dl Glucose, 0,3 g/dl Harnstoff,
0,1 g/dl KH2PO4, 0,04 g/dl MgSO4.7H2O, 2 ppm Ie- und
Mn-Ionen, 50 ug/1 Biotin, 200 ug/1 Thiaminhydrochlorid,
1,5 ml/dl Sojabohnenproteinhydrolysat und. 0,5 g/dl Hefeextrakt
enthielt und das einen pH-Wert von 8,0 hatte.
15 ml von jeder Keimkultur wurden dazu verwendet, um 3OO ml
eines Hauptkulturmediums zu inokulieren, welches folgende Bestandteile enthielt:
Glucose
Äthanol
(NH4)^O4
Harnstoff
KH2PO4
MgSO4.7H2O ·
Fe++
309845/1108
1 | g/dl |
1,5 | g/dl |
0,5 | g/dl |
0,2 | g/dl |
0,1 | g/dl |
0,04 | g/dl |
2 | ppm |
Mn++ 2 ppm
Biotin 50 ug/1
Vitamin B^.HCl 50 ug/1 "
Soj abohnenproteinhydrolysat
(GesamtStickstoff: 7 %) 3 ml/dl
Nährstoffe gemäß Tabelle 8
pH: 7,5
pH: 7,5
Die Kultivierung erfolgte bei 31,5 C unter Rühren mit
1500 UpM, wobei je Volumen des Mediums ein gleiches Luftvolumen
eingeführt würde.
Während der Fermentation wurde der pH-Wert des Mediums zwischen 7,0 und 7,5 durch Einleiten von gasförmigem Ammoniak in das
Medium gehalten.
Die Menge des restlichen Äthanols wurde durch Gaschromatographiö
bestimmt. Äthanol wurde in das Medium eingegeben, als
das restliche Äthanol auf etwa 0,3 g/dl zurückgegangen war.
Nach 48 Stunden wurde die Kulturbrühe jedes Stammes unterscuht. Es wurde festgestellt, daß sie L-Lysinhydrochlorid
in den in Tabelle 8 gezeigten Mengen enthielt.
Brevibacterium lactofermentum AJ-3391 (FERM P-I57O), AJ-3392
(FERM P-1571), AJ-3393 (FERM P-1572), AJ-3394 (FERM P-1573),
AJ-3395 (FERM P-1574) und AJ-3396 (FERM P-1575) wurden als
Keimstämme verwendet und in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 kultiviert, mit der Ausnahme, daß in den in Tabelle 9 angegebenen
Mengen Sojabohnenproteinhydrolysat zugefügt wurde und
daß zu dem Medium für den Stamm AJ-3396 5 m,g/ml Hypoxanthin
gegeben wurden.
In Tabelle 9 werden die Mengen an L-Lysin (als Hydrochlorid), welche nach einer 72-stündigen Inkubierung in der resultieren-
3098AS/1108
232 Η6Ί
den Brühe gebildet worden waren, zusammengestellt.
Brevibacterium lactofermentum AJ-3391 (FERM P-1570), AJ-3392
(FERM P-1571), AJ-3393 (FERM P-1572), AJ-3394- (FERM P-1573),
AJ-3395 (FERM P-1574-) und AJ-3396 (FERM P-1575) wurden jeweils
als Keimstämme verwendet und unter Verwendung von Essigsäure als Hauptkohlenstoffquelle wie in Beispiel 2 kultiviert, mit
der Ausnahme, daß 5 mg/ml Hypoxanthin zu dem Medium für den Stamm AJ-3396 gegeben wurden.
In Tabelle 10 ist die Menge von L-Lysin (als Hydrochlorid)
angegeben, welche nach einer 48-stündigen Inkubierung in der erhaltenen Brühe jedes Stammes gebildet worden war.
Nach einer 48-stündigen Kultivierung des Stammes AJ-3392 in der oben beschriebenen Weise waren 30 Vol.-% Essigsäure je
Anfangsvolumen des Mediums verbraucht worden. Es wurde festgestellt,
daß die Kulturbrühe 7*1 g/dl L-Lysin-hydroChlorid,
enthielt. Aus einem Liter Kulturbrühe wurden 56»3 g L-Lysinhydrochlorid-dihydrat
nach der Arbeitsweise des Beispiels 1 erhalten.
Brevibacterium lactofermentum AJ-3391, AJ-3392, AJ-3393, AJ-3394-, AJ-3395 und AJ-3396 wurden jeweils als Keimstämme
verwendet und unter Verwendung von Äthanol als Hauptkohlenstoff quelle in derselben Weise wie im Beispiel 3 kultiviert,
mit der Ausnahme, daß zu dem Medium für den Stamm AJ-3396 5 mg/ml Hypoxanthin gegeben wurden.
In Tabelle 11 ist die in der erhaltenen Brühe der einzelnen Stämme nach A8-stündiger Inkubierung erhaltene 'L-Lysinmenge
(als Hydrochlorid) zusammengestellt.
309845/1108
Aus Tabelle 11 wird ersichtlich, daß sich in der Kulturbrühe nach einer 48-stündigen Kultivierung 6,3 g L-Lysin-hydrochlorid
(27,7 % Ausbeute bezogen auf das eingesetzte Äthanol) befanden. Aus einem Liter der Kulturbrühe wurden nach der Arbeitsweise
des Beispiels 1 50,4 g L-Lysinhydrochlorid-dihydrat erhalten.
Brevibacterium lactofermentum AJ-3424 (FERM P-1711), AJ-3425 (FERM P-1712)und Nr. 872 (Kontrollprobe) wurden als Keimst&nme
verwendet und in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 kultiviert, mit der Ausnahme, daß zu dem Medium für den Stamm
AJ-3425 200 μg/l Thiaminhydrochlorid und 3 % Sojabohnenproteinhydrolysat
gegeben wurden.
Die Tabelle 12 zeigt die gebildete Menge von L-Lysin (als Hydrochlorid) in der resultierenden Brühe jedes Stammes nach
einer 72-stündigen Inkubierung.
Brevibacterium lactofermentum AJ-3424, AJ-3425 und Nr. 872 (Kontrollprobe) wurden jeweils in einem Keimkulturmedium
der folgenden Zusammensetzung inokuliert,und unter Rühren und
Belüften 18 Stunden bei 310C kultiviert.
Keimkulturmedium:
Glucose 1,5%
Ammoniumacetat 0,3 %
Harnstoff 0,1 %
TTTT "D^ C\ Ί θ/
■ -K-H2^U4 ü, 1 /o .
MgSO4.7H2O 0,04 %
Fe++ 2 ppm
Mn++ 2 ppm
Biotin 50 ug/1
Thiaminhydrochlorid 200 Sojabohnenproteinhydrolysat
(mit 7 % Gesamtstickstoff) 2 % (pH: 7,5)
.'■~ 309845/1 108
232H61
300 ml-Ansätze eines Hauptkulturmediums mit der nachfolgenden
Zusammensetzung wurden in 1 1-Glasfermentationskolben gegeben.
Hauptkulturmedium: | 2 % |
Glucose | 0,5 % |
Ammoniumacetat | 0,2 % |
Harnstoff | 0,1 % |
KH2PO4 | 0,04% |
MgSO4.7H2O | 2 ppm |
Fe++ | 2 ppm |
Mn++· | 50 μ6/1 |
Biotin | 50 /ig/1 |
' ThiaminhydrοChlorid | |
Soj abohnenproteinhydrolysat | 2,5 % |
(mit 7 % Gesamtstickstoff) | |
- (pH: 7,5) | |
Nach der Sterilisierung wurde jedes Medium mit 15 ml der
obigen Keimkulturbrühe jedes Stammes inokuliert. Unter Rühren mit 1500 UpM wurde bei 31 bis 33°C kultiviert, wobei ein
gleiches Luftvolumen je Minute eingeleitet wurde. Während der Kultivierung wurde der pH-Wert des Mediums zwischen 7,2 und
8,0 durch automatische Zugabe einer Mischlösung aus Essigsäure und Ammoniumacetat gehalten, welche 0,25 Mol Ammoniumacetat
je Mol Essigsäure enthielt und bei welcher die Essigsäurekonzentration 60 % betrug.
!ach einer 55-stündigen Kultivierung wurde L-Lysinhydrochlorid
in den in Tabelle 13 gezeigten Mengen gebildet.
Brevibacterium lactofermentum AJ-34-24, AJ-3425 und Nr. 872
(Kontrollprobe) wurden in ein Keimkulturmedium der gleichen Zusammensetzung wie im Beispiel 8 inokuliert, mit der Ausnahme,
daß für diese 0,5 % Äthanol anstelle von Ammoniumacetat und 0,3 % Harnstoff gegeben wurden. Es wurde 18 Stunden unter
309845/1108
Rühren und Belüften bei 31°C kultiviert.
Die Fermentation erfolgte in der gleichen Weise wie in Beispiel 8 unter Verwendung der erhaltenen Keimkulturbrühe,
mit der Ausnahme, daß zu dem Hauptkulturmedium 1 % Glucose, 1 % Äthanol und 0,5 % Ammoniumsulfat anstelle von Ammoniumacetat
gegeben wurden.
Während der Fermentation wurde der pH-Wert des Mediums
zwischen 7,2 und 8,2 durch Einführung von gasförmigem Ammoniak
in dem Medium gehalten.
Die Menge an restlichem Äthanol wurde durch Gaschromatographie bestimme. In das Medium wurde Äthanol eingegeben, als der
restliche Äthanolgehalt auf etwa 0,3 % zurückging.
Nach 48 Stunden enthielt die Kulturbrühe jedes Stammes
L-Lysinnydrochlorid in den in Tabelle 14 angegebenen Mengen.
Ein Kulturmedium der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt. 20 ml-Ansätze dieses Mediums wurden in 500 ml Schüttelkolben
gegeben und 5 Minuten bei 11O0C sterilisiert.
Zusammensetzung des Mediums:
Glucose 10 %
KH2PO4 ' 0,1 %
MgSO4^H2O 0,04 %
Fe+ 2 ppm
Mn++ 2 ppm
Biotin 50
Thiaminhydrochlorid " 200
Soj abohnenprotexnhydrolysat
(mit 7 % Gesamtstickstoff) 1
(mit 7 % Gesamtstickstoff) 1
CaCO5 5
(pH 7,0)
309845/1108
■- 21 -
Brevibacterium lactofermentum AJ-34-29 (FERM P-1857), welches
zuvor auf einer Bouillon-Schrägkultur kultiviert worden war, wurde in d'as oben genannte Kulturmedium inokuliert. Es wurde
72 Stunden unter Schütteln bei 310C kultiviert.
Als Ergebnis haben sich 5,1 g/dl L-Lysin (als Hydrochlorid) in der Kulturbrühe angesammelt (51 % Ausbeute, bezogen auf
die eingesetzte Glucose).
Coryenbacteriura glutamicum AJ-3397 (FERM P-1613), AJ-34-58
(FERM P-1982), AJ-34-60 (FERM P-1984-), AJ-34-61 (FERM P-1985),
Corynebacterium 1ilium AJ-34-64- (FERM P-2026) und Corynebacterium
acetoacidophilum AJ-34-65 (FERM P-2027) wurden als Keimstämme verwendet und,wie im Beispiel 10 beschrieben,
kultiviert, mit der Ausnahme, daß zu dem Medium für den Stamm AJ-34-60 weiterhin noch 0,5 % Hefeextrakt gegeben wurde.
Der Stamm AJ 34-65 mit einer AEC-Beständigkeit und einem
Alaninerfordernis wurde nach einer ähnlichen Methode,wie im
Versuch 3 beschrieben, wobei als Ausgangsstamm Corynebacterium acetoacidophilum 4-10 ATCC 1387O verwendet wurde.
Corynebacterium glutamicum AJ-34-61 (FERM P-1987) mit einer
AEG-Beständigkeit und keinem Hahrstofferfordernis wurde gleichfalls
nach einer ähnlichen Methode wie im Versuch 3 aus
Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 hergestellt. Dieser
Stamm wurde in diesem Beispiel als Kontrollprobe verwendet.
In Tabelle 15 sind die gebildeten Mengen von L-Lysin (als
Hydrochlorid) nach einer 72-stündigen Kultivierung in der resultierenden Brühe der einzelnen Stämme zusammengestellt.
Corynebacterium glutamicum AJ-3397 (FERM P-1613), AJ-34-58
(FERM P-1982), AJ-34-60 (FERM P-1984·)γ AJ-34-61 (FERM P-1985),
309845/1108
232146 Γ
Corynebacterium lilium AJ-3464 (FERM P-2026) und Corynebacterium acetoacidophilum AJ-3465 (FERM P-2027) wurden als Keirastämme
verwendet und, wie im Beispiel 2 beschrieben, unter Verwendung von Essigsäure als Hauptkohlenstoffquelle kultiviert,
mit der Ausnahme, daß zu dem Keimkulturmedium noch 0,5 % Hefeextrakt gegeben wurden, daß der pH-Wert des Keimkulturmediums
auf 7,0 eingestellt wurde und daß zu dem Hauptkulturmedium
2,5 % Sojabohnenproteinhydrolysat gegeben wurden.
In Tabelle 16 sind die Mengen an L-Lysin (als Hydrochlorid)
angegeben, welche nach einer 55-stündigen Kultivierung in der resultierenden Höhe der einzelnen Stämme gebildet worden waren.
Beispiel 13 "
Corynebacterium glutamicum AJ-3397 (FERM P-1613), Corynebacterium liliuia AJ-3464 (FERM P-2026) und Corynebacterium
acetoecidophilum AJ-3465 (FERM P-2027) wurden in das unten
angegebene Keimkulturmedium inokuliert und 18 Stunden unter Rühren und Belüften bei 31°C kultiviert.
Keimkulturmedium: | 1 | ,5 | % |
Glucose | 0 | ,3 | % |
Harnstoff | 0 | ,1 | |
KH2PO^ | 0 | ,04 | ppm |
MgS0..7H?0 | 2 | ppm | |
Fe++ | 2 | pg/1 | |
Mn++ | 50 | ug/1 | |
Biotin | 200 | ||
Thiaminhydrochlorid | % | ||
Sojabohnenproteinhydrolysat | 1 | ,5 | |
(mit 7 % Gesamtstickstoff) | |||
(pH 7,5) | |||
300 ml-Ansätze eines Hauptkulturmediums mit der folgenden
Zusammensetzung wurden in 11-Glasfermentationskolben gegeben,
3098AS/1 108
Hauptkulturmedium: Glucose
Äthanol
Harnstoff
5 | 2321461 | % | |
1 | 2 | % | |
1 | 1 | ||
ο, | 04 | % | |
ο, | /ω | ||
ο, | /q | ||
ο, | ppm ·: | ||
2 | ppm | ||
2 | μδ/1 | ||
50 | μβ/1 | ||
50 | |||
MgSO4.7H2O
Mn++
Biotin
Biotin
Thi aminhydrο chiorid
- Sojabohnenproteinhydrolysat
- Sojabohnenproteinhydrolysat
(mit 7 % GesamtStickstoff) 2,5 % (pH 7,5)
Nach der Sterilisierung wurde jedes Medium mit 15 ml der
einzelnen kultivierten Keimbrühen der verschiedenen Stämme inokulxert. Es wurde bei 31 bis 33'0C unter Rühren kultiviert,
wobei ein gleiches Volumen von Luft je Minute eingeleitet
wurde. Während der Kultivierung wurde der pH-Wert des Mediums zwischen 7,2 und 7,8 durch Einleiten von gasförmigem Ammoniak
in das Medium gehalten.
Die Menge an restlichem Äthanol in dem Medium wurde durch Gaschromatographie bestimmt. In das Medium wurde Äthanol
eingegeben, als die Konzentration des restlichen Äthanols., auf etwa 0,3 % abgesunken war.
In Tabelle 17 ist die Menge von L-Lysin (als Hydrochlorid)
angegeben, welche in der resultierenden Brühe der einzelnen Stämme nach einer 4-8-stündigen Kultivierung gebildet worden
waren.
309845/1108
232Π6Ί
Stamm
Brevibacterium lactofermentum ATCC 13869
Brevibacterium lactofermentum ATCC 21798
Brevibacterium lactofermentum ATCC 21799
Brevibacterium lactofermentum ATCC 21800
Brevibacterium lactofermentum
ATCC 21801
Optische Dichte (OD) bei der Kultivierung in einem Minimalmedium in
Gegenwart von
keinem Nährstoff zugegebenem Nährstoff 0,400
0,065 (Serin) 0,410
0,059 (Ca-Pantothenat)0,405
0,380 0,075*
0,052 (Adenin) 0,375 * Das Minimalmedium enthielt kein Thiamin.
Stamm
ATCC 13869 AJ-3391 AJ-3392
AJ-3393 AJ-3394-AJ-3395 AJ-3396
Minimalmedium Minimalmedium, versetzt mit Nährstoff
0,400 - ■
0,058 0,440 (40 mg/dl Prolin)
0,057 0,420 (0,5 mg/dl Nicotinamid + 40 mg/dl Leucin)
0,052 0,460 (50 mg/dl Serin
+ 40 mg/dl Leucin)
0,058 0,390 (10 ug/dl Vitamin B-ip)
0,055 0,430 (1 mg/dl Nicotinamid)
0,059 0,420 (5 mg/dl Hypo-
xanthin)
309845/1108
Tabelle 3 | 0,027 | 232H61 | AJ-3425 | 0,070 | |
Zugegebener | Konzentration | 0,185 | Wachstum (OD) | 0,068 | 0,176 |
Nährstoff . | (mg/dl) | 0,155 | AJ-3424 | 0,170 | 0,250 |
Keiner | - | 0,058 | 0,025 | 0,236 | 0,210 |
L-AIa. | 50 | 0,045 | 0,152 | 0,160 | 0,071 |
D-AIa. | 50 | 0,162 | 0,066 | ||
VaI. | 50 | 0,080 | |||
Nie. | 0,5 | 0,037 | |||
Thr.plus Met.- |
50 50 |
5 | 0, | 022 | o, | 020 | 0,072 | 0,076 |
L-Ala.plus Nie. |
50 o, |
5 | 0, | 425 | o, | 460 | 0,238 | 0,251 |
D-AIa.plus Nie. |
50 o, |
5 | 0, | 510 | o, | 480 | 0,348 | 0,341 |
VaI.plus Nie. |
' 50 o, |
- | - | 0,312 | 0,323 | |||
(Fußnote) Nie: N cotinamid oder Nicotinsäure
Tabelle 4 (Hinsichtlich des Stamms AJ-3429)
Keine 0,030 0,035
AIa. 0,031 0,033
Leu. 0,032 0,033
AIa. + Leu. 0,180 0,176
AIa. + Leu. + Nie. . 0,460 0,480
AIa. + Leu. + Nie. + Thr. + Met. 0,435 0,445
(Fußnote) Die Konzentrationen der zugegebenen Nährstoffe betrugen für jede Aminosäure 50 mg/dl und für Nicotinamid
5 mg/1. ■
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Fährstoff-Erfordernis
Stamm | Konz. (OD) dea? Zellsuspension |
Nährstoff | Menge (mg/dl) |
Wachstum (OD) |
AJ-5458 | 0,455 | L-Prölin | 40 0 |
0,475 0,050 |
AJ-5460 | 0,450 | Guanin | LAO | 0,520 _ 0,090 - |
AJ-5461 | 0,400 | Vitamin B„,. + c L-rLeucin |
0,01 ■ + 50 0 + 0 |
0,500 0,075 |
AJ-5465 | 0,451 | - | - | 0,512 |
Stamm Menge an gebildetem Lysin (g/dl)
Brevibacterium lactofermentum
Y-108 (FERM P-1445) ATCC 21798 - 4,1
Brevibact-erium lactofermentum
AC-75 (FERM P-1444) ATCC 21799 2<>5
Brevibacterium lactofermentum
AD-5 (B1ERM P-1445) ATCC 21800 5,0
Brevibacterium lactofermentum
AD-.162 (PERM P-1446) ATCC 21801 2,8
Stamm Zugegebener Nährstoff Menge an gebildetem
Lysin (g/dl)
Y-108 (ATCC 21798) | - | 6, | 4 · |
AG-73 (ATCC 21799) | Ca-Pantothenat:1 5 | 4, | 8 ' |
AD-5 (ATCC 21800) | - | 5, | 7 |
AD-162 (ATCC 21801) | Adenin: 100 und Guanin: 100 |
6. | 0 |
3098A5/1108
Stamm Zugegebener Nährstoff Menge an gebildetem Lysin (g/dl)
Y-108 (AT.CC 21798) - 5,5
AC-73 (ATCC 21799) Ca-Pantothenat: 5 4,4
AD-5 (ATCC 21800) - 5,5
AD-162 (ATCC 21801 Adenin: 100 und
Guanin: 100 5,7
Stamm Menge an Sojabohnenprotein- Menge an gebildetem
' hydrolysat (%) L-Lysin (g/dl)
AJ-3391 3 ' 2,9
AJ-3392 1,5 5,0
AJ-3393 1,5 4,6
AJ-3394 3 3,5
AJ-3395 · 2 3,1
AJ-3396 3 3,0
Stamm Zugabe von Hypoxanthin Menge an gebildetem (mg/dl? L-Lysin (g/dl)
AJ-3391 - 5,4
AJ-3392 . - 7,1
AJ-3393 - 7,0
AJ-3394 - 6,5
AJ-3395 - 5,8
AJ-3396 5 6,1
309845/1108
AJ-3391 AJ-3392 AJ-3393 AJ-3394
AJ-3395 AJ-3396
Stamm Zugabe von Hypoxanthin Menge an gebildetem
(mg/dl) L-Lysin (g/dl)
5,2 6,3 6,5 6,1 5,0 5,5
Stamm | Menge an gebildetem L-Lysiη (g/dl) |
Ausbeute bezogen auf die eingesetzte Glucose (%) |
AJ-3424 | 4,4 | 44 |
AJ-3425 | 3,2 | 32 |
Nr. 872 | 1,8 | 18 |
Tabelle 13 | ||
Stamm | Menge an gebildetem L-Lysin (g/dl) |
Verbrauchte Essigsäure (%) |
AJ-3424 | 7,2 | 22 |
AJ-3425 | 6,1 | 24 |
Nr. 872 | 4,0 | 32 |
Tabelle 14 | ||
Stamm | Menge an gebildetem L-Lysin (g/dl) |
Ausbeute bezogen auf das eingesetzte Äthanol (%) |
AJ_3424 | 6,6 | .. 26 |
AJ-3425 Nr. 872 |
5,6 3,6 |
20 17 |
3098 A 5/,M 0-8 |
232U61
Tabelle 15 | Ausbeute bezogen auf die eingesetzte Glucose (%) |
|
Stamm | Menge an gebildetem L-Lysin (g/dl) |
" 30 |
AJ-3397 | 3,0 | 30 |
AJ-3458 | 3,0 | 41 |
AJ-34-61 | 4,1 | 31 |
AJ-3460 | 3,1 | 29 |
AJ-J464 | 2,9 | 32 |
AJ-3465 | 3,2 | 20 |
AJ-34-63 | 2,0 | |
Tabelle 16 | Verbrauchte Essigsäure (%) | |
Stamm | Menge an gebildetem L-Lysin (g/dl) |
22 |
AJ-3397 | 5,0 | 23,5 |
AJ-3458 | 5,2 | - 25 |
AJ-3460 | 4,7 | 23 |
AJ- 34-6I | 6,4 | 24 |
AJ-3464 | 5,5 | 22 |
AJ-3465 | 5,8 | |
Tabelle 17 | Ausbeute bezogen auf das eingesetzte Äthanol (%)■ |
|
Stamm | Menge an gebildetem L-Lysin (g/dl) |
23 |
AJ-3397 | 4,8 | 20,5 |
AJ-3464 | 4,1 | 24 |
AJ-3465 | 4,6 | |
309845/1 108
Claims (7)
- Patentansprüche(Aj Verfahren zur fermentativen Herstellung von L-Lysin, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Stamm der Art Brevibacterium und/oder Gorynebacterium als lysinerzeugenden Stamm bei aerobischen Bedingungen in einem Medium, welches assimilierbare Quellen für Kohlenstoff und Stickstoff, anorganische Salze, für das Wachstum erforderliche Substanzen und organische wachstumsfördernde Substanzen enthält, bei einem pH-Wert von 5 bis 9 kultiviert, bis in dem Medium L-Lysin gebildet wird, wobei der verwendete Stamm eine Beständigkeit gegenüber einer Hückkopplungsinhibierung von Lysin und Lysin-Analogen und ein Nährstoff-Erfordernis für mindestens eine der Verbindungen Serin, Prolin, Alanin, Nicotinamid, Pantothensäure, Thiamin, Guanin, Hypoxanthin und/oder Vitamin B. ρ besitzt und daß man das L-Lysin in der resultierenden Kulturbrühe ansammelt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als assimilierbare Quelle für Kohlenstoff ein Kohlenhydrat verwendet.
- 3- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als assimilierbare Quelle für Kohlenstoff Essigsäure verwendet.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als assimilierbare Quelle für Kohlenstoff Äthanol verwendet.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das Lysinanaloge S-(2-Aminoäthyl)-L-cystein ist.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die für das Wachstum erforderlichen Substanzen in dem Medium als Verbindungen von natürlichen Substanzen anwendet.309845/1108
- 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als lysinerzeugenden Stamm Brevibaete'rium lactoferinentum Y-108 ATCC 21798, Brevibacterium lactofermentum AC-73 ATCC 21799, Brevibacterium lactofermentum AD-5 ATCC 21800, Brevibacterium lactofermentum AD-162 ATCC 21801, Brevibacterium lactofermentum AJ-3424 FERM P-1711, ,Brevibacterium lactofermentum AJ-3425 FERM P-1712, ' Brevibacterium lactofermentum AJ-3429 FERM P-I857, Brevibacterium lactofermentum AJ-3391 FERM P-1570, Brevibacterium lactofermentum AJ-3394 FERM P-1573, Brevibacterium lactofermentum AJ-3395 FERM P-1574--, Brevibacterium lactofermentum AJ-3396 FERM P-1575, Brevibacterium lactofermentum AJ-3392 FERM P-1571, Brevibacterium lafetofermentum AJ-3393 FERM P-1572, Corynebacterium glütamicum AJ-3397 FERTl P-I6I3, Corynebacterium lilium AJ-3464- FERM P-2026, Corynebacterium acetoacidophilum AJ-34-65 FERM P-2027, Corynebacterium glütamicum AJ-34-58 FERI1I P-1982, Corynebacterium glütamicum AJ-3460 FERM P-1984 und/oder Corynebacterium glütamicum AJ-3461 FERM P-1985 verwendet.309845/1108
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